Мет-ка ТВНз

11

9. Яким чином уникнути виникнення вільних коливань в обмотці трансформатора при перенапругах?

10.Як впливають ємнісні кільця на розподіл перенапруги в обмотці трансформатора?

Література: [1, С.235-269, або 2, С.318-324, або 3, С.219-229, або 5, С.62-75].

3.8 Захисні розрядники (1). Захисні проміжки (1). Трубчаті розрядники (1). Вентильні розрядники (2). Грозовий захист електромереж (2). Грозовий захист станцій і підстанцій (3).

Самостійна робота - 2 год.

Питання для самоперевірки

1.Яким чином виконується гасіння дуги в трубчатих розрядниках?

2.Пояснити назву «вентильний розрядник».

3.Чому іскровий проміжок вентильного розрядника виконується багаторазовим засобом?

4.До яких наслідків може привести перебільшення напруги гасіння дуги у розрядниках?

5.Яка конструкція іскрових проміжків із нерухомою дугою, із магнітним дуттям? З якою метою застосовується магнітне дуття?

6.У чому призначення активізації іскрових проміжків вентильних розрядників і якими засобами вона виконується?

7.Що таке координація ізоляції підстанцій різних класів напруги?

8.Яким чином виконується грозовий захист електромереж високої напруги на металевих опорах?

9.Із яких міркувань вибирається допустима напруга на внутрішній та зовнішній ізоляції підстанції?

Література: [1, С.284-326, або 2, С.350-382, або 3, С.230-250, 268-287].

3.9 Випробне високовольтне обладнання і вимірювання (1). Типи високовольтних випробувань (1). Випробувальні трансформатори (4). Генератор імпульсної напруги (3). Генератор постійної високої напруги (3). Генератор комутаційних імпульсів (3).

12

Подільник напруги (2). Кульовий розрядник (1). Електростатичний вольтметр (1).

Самостійна робота - 3 год.

Питання для самоперевірки

Що називають тангенсом кута діелектричних втрат? Чому по величині tg можна робити висновки про якість ізоляції? Чому

при випробуванні деяких видів обладнання tg вимірюють при декількох напругах?

У чому відмінність “прямої” і “перевернутої” схем моста змінного струму? Для чого проводять вимір із зміною фаз випробувальної напруги на 180 о ?

Які особливості конструкції й режиму роботи випробувального трансформатора порівняно із силовим?

Яким чином з’єднуються конденсатори при заряді та розряді генератора імпульсної напруги?

В якій послідовності працюють вентилі генератора постійної високої напруги?

Яким чином змінюється форма комутаційних імпульсів? Які параметри впливають на форму імпульсів?

За якими схемами працюють подільники напруги? По яким схемам вмикаються кульові розрядники?

Література: [2, С.460-488, або 3, С.383-393, або 4, С.333-355, або 5, С.111-132].

3.10 Часткові розряди (ЧР) у внутрішній ізоляції обладнання

(1). Схема заміщення ізоляції з газовим включенням (2). Часткові розряди в газових включеннях у внутрішній ізоляції (1). Міри інтенсивності часткових розрядів (3). Часткові розряди в паперовомасляній і маслобар’єрній ізоляції (1). Вимірювання характеристик часткових розрядів (2).

Самостійна робота - 3 год.

Питання для самоперевірки

Пояснити принципову схему пристрою для виміру часткових розрядів в ізоляції.

За яких умов в ізоляції виникають ЧР?

Накреслити схему заміщення ЧР в газових включеннях. Як визначити напругу, при якій в ізоляції виникає ЧР?

13

Як відбувається розвиток ЧР у часі? Яка кількість ЧР за одиницю часу в багатошаровій ізоляції?

Що називається уявним зарядом ЧР? Як оцінюються величини енергії й потужності ЧР?

Що називається початковим і критичним ЧР? Які їх величини? Якими засобами можна збільшити напругу виникнення ЧР? Допустимі інтенсивності часткових розрядів при випробуваннях

ізоляції електрообладнання ?

Література: [1, С. 122-137,170-175, або 2, С. 138-143, 147-164, 509-511, або 3, С. 178-191, або 4, С. 191-198, або 5, С.94-111].

14

4 ПЕРЕЛІК ЛАБОРАТОРНИХ РОБІТ

1 Лабораторна робота №2. Дослідження електричного поля кульових розрядників при змінній і постійній напругах.

2 Лабораторна робота №3. Розрядні напруги в однорідних і неоднорідних електричних полях.

3 Лабораторна робота №4. Визначення розрядної напруги ізоляторів і апаратів при змінній і постійній напругах.

4 Лабораторна робота №6. Початкові й пробивні напруги у коаксіальних циліндрах.

15

5 КОНТРОЛЬНІ ЗАВДАННЯ

5.1 Завдання на контрольну роботу і вибір варіанту. Вказівки щодо оформлення і захисту контрольних робіт

При вивченні дисципліни студенти відповідно до програми самостійно вивчають літературу, що рекомендується, виконують контрольні завдання: контрольну роботу і курсову роботу. Курсова робота виконується згідно [8].

До виконання контрольної роботи варто приступати тільки після засвоєння відповідної частини курсу. Студенти виконують одну контрольну роботу, яка складається із п’яти задач.

Номер варіанта контрольної роботи задається викладачем. Пояснювальна записка контрольної роботи пишеться на стан-

дартних аркушах формату А4 /297 х 210/ мм і брошурується з ілюстраціями або в окремому зошиті. Сторінки, формули, таблиці й рисунки нумеруються.

Текст необхідно розміщувати так, щоб залишалися поля шириною 40 мм для поміток викладача. При необхідності виправлення контрольної роботи із зауваженнями викладача витирати або заклеювати зауваження не дозволяється. З виправленою роботою необхідно надавати для повторної перевірки первісний варіант роботи із зауваженнями. При виправленні за окремими зауваженнями можливо вклеювати аркуші з новим (виправленим) текстом.

Матеріал контрольної роботи виконується відповідно до вимог

[10]і розташовується в наступному порядку:

-титульний лист ( додаток А);

-висхідні дані;

-розрахункова частина;

-графічна частина до кожної задачі;

-висновки;

-перелік посилань.

16

5.2. Задачі для виконання контрольної роботи

Задача 1. У вузловій точці з’єднані три лінії із хвильовими опорами Z1=Z2 і Z3. По першій із ліній на вузлову точку падає імпульс з амплітудою Uпад. Визначити:

-величину напруги переломленого імпульсу Uпер і амплітуду відбитого імпульсу Uвід у вузловій точці;

-величину опору заземлення розрядника, який увімкнено у вузловій точці; розрядник створює залишкову напругу, яка в три рази менш переломленої напруги Uпер.

Задача 2. Лінія електропередач із хвильовим опором 1 і довжиною S=900 км уражається блискавкою, створюючи хвилю перенапруги з амплітудою Uпад. Хвильовий опір трансформаторів, ввімкнутих на кінці лінії, 2. Швидкість розповсюдження хвилі уздовж проводів дорівнює V=300 м/мкс. Визначити напругу, яка встановиться в середині лінії через час t після розряду, який відбувся на початку лінії і маючого позитивну полярність. Розрахувати шлях, пройдений падаючою і відбитою хвилями. Урахувати, що на всіх ділянках напруга відбитої хвилі складається з напругою падаючої хвилі.

Задача 3. Прямокутна хвиля напруги тривалістю t=5мкс, з амплітудою Uпад , поширюючись по повітряній лінії з хвильовим опором Z1, переходить на лінію з опором Z2. У точці спряження ліній увімкнено конденсатор ємністю С. Розрахувати максимальні значення напруги переломленої Uпер та відбитої Uвід напруг.

Задача 4. Стрижневий блискавковідвід призначений для захисту будівлі підстанції шириною b, довжиною S і висотою hx=6м. Визначити висоту і місце розташування блискавковідвода з урахуванням його допустимого приближення до об’єкту захисту, якщо струм блискавки Iб, питома індуктивність блискавковідвода Lо=1,5 мкГн/м і крутість фронту імпульсу струму а=32 кА/мкс, опір заземлення

блискавковідвода в імпульсному режимі Rз і м.

17

Задача 5 Визначити втрати активної потужності на коронний розряд для лінії електропередач напругою U=154 кВ, якщо довжина лінії S, провід марки АС-50 з радіусом =4,8 мм. Провода розташовані трикутником із відстанню між ним D=5 . 10 3 мм. Температура повітря t, тиск Р, коефіцієнт стану поверхні проводу m1, коефіцієнт непогожої погоди m2.

Висхідні дані для розрахунку задач по варіантам наведені в таблиці 5.1.Числові значення параметрів, наведені в умовах задач, однакові для всіх студентів. Методичні вказівки до розв’язання задач наведені в п.5.3:

задача №1 – п.5.3.1 і 5.3.2; задача №2 – п.5.3.1 задача №3 – п.5.3.1 - 5.3.3; задача №4 – п.5.3.4; задача №5 – п.5.3.5.

5.3Методичні вказівки до виконання контрольної роботи

5.3.1.Закони переломлення та відбиття грозових імпульсів

При ударі блискавки у лінії виникає електромагнітна хвиля, яку можна розкласти на хвилю струму та хвилю напруги. Швидкість руху цих хвиль однакова і дорівнює, м/мкс

де - відносна магнітна проникність ізолюючого середови-

ща;

- відносна діелектрична проникність ізолюючого сере-

довища.

Рівняння (5.1) показує, що електромагнітна хвиля розповсюджується у двох взаємопротилежних напрямках із швидкістю, яка залежить від магнітної і діелектричної проникності ізолюючого середовища.

Швидкість розповсюдження хвилі у повітрі:

18

для повітря 1, 1 , 300 м/мкс;

в ізоляції кабельної лінії:

для кабелю 1, 4 , 150м/мкс.

Хвильовий опір провода лінії чи обмотки електричної машини або трансформатора Z, Ом

де L0 – індуктивність на одиницю довжини провода, Гн/м; C0 – ємність на одиницю довжини провода, Ф/м.

Хвильовий опір не залежить від довжини проводу, а залежить від його конструкції та вида ізоляції.

Хвильовий опір лінії, трансформатори, генератори, які мають розподіленні параметри. За середню величину хвильового опору можна приймати величини:

для повітряної лінії він дорівнює: Z=400-500 Ом; для кабельної лінії Z=40-50 Ом;

для одножильного кабелю Z=20-30 Ом;

для силового трансформатора Z=(10-20) . 103 Ом;

для обмотки статора генератора Z=(1-2) . 103 Ом.

Електромагнітна хвиля, поширюючись уздовж провода, зазнає деформацію в точці зміни його хвильового опору. При цьому відбувається перерозподіл між величинами магнітної та електричної енергій. Цей процес умовно можна звести до взаємодії падаючої, відбитої і переломленої хвиль.

У т.А з’єднані дві лінії з опорами Z1 та Z2 , рис. 5.1. На лінію Z1 падає грозовий імпульс – Uпад. В т.А відбувається переломлення та відбуття імпульсу.

Імпульс, який розповсюджуються по висхідній лінії, з параметрами Uпад., Iпад називається – падаючим.

Імпульс, який розповсюджуються по висхідній лінії у протилежному напрямку, з параметрами Uвід., Iвід називається – відбитим.

19

Uвід

Рисунок 5.1 – Розповсюдження хвилі перенапруги по лініям електропередач

Імпульс, який переходе на суміжну ділянку лінії, з параметрами Uпер., Iпер називається – переломленим.

Між цими параметрами установлено математичний зв’язок:

Знак мінус у рівнянні (5.6) вказує на те, що у відбитого імпульсу струм і напруга протилежні за знаком. Відбита хвиля у залежності від співвідношення Z1 і Z2 може змінювати свою початкову полярність. Після перетворень у рівняннях (5.3-5.7) отримаємо необхідні співвідношення, дозволяючи по хвильовим опором ліній і напрузі падаючої хвилі розрахувати напругу переломленої і відбитої хвиль. Напруга переломленої хвилі Uпер, кВ

20

(5.9)

Величина пер називається коефіцієнтом переломлення для напруги імпульсу.

Максимальне значення пер.мах 2 , що відповідає падінню імпуль-

са на розімкнуту ділянку лінії, коли Z2 = . Напруга відбитої хвилі Uпад, кВ.

(5.11)

Величина від називається коефіцієнтом відбуття для напруги імпульсу. Максимальне значення від.мах 1, що відповідає від-

биттю імпульсу від вимкнутої ділянки лінії або відповідно відбиттю хвилі від точки короткого замикання. В останньому випадку електрична енергія хвилі повністю переходе в магнітну, вдвічі збільшуючи значення струму хвилі.

Коефіцієнти переломлення і відбиття для співвідношень між струмами мають значення