Мет-ка ТВНз

21

5.3.2Правило Петерсена

Увипадку розрахунку схеми, яка складається із двох суміжних елементів із хвильовими опорами Z1 і Z2, використовуються кое-

фіцієнти переломлення пер і відбиття від, рис.5.1.

У більш складних випадках, коли імпульс падає на вузлову точку, від якої розходяться декілька паралельних гілок, або коли схема містить зосереджені параметри: активні опори індуктивності і ємності, доцільно перетворити її в схему заміщення, рис.5.2.

Перетворення виконується у відповідності із залежністю

(5.14)

Правило Петерсена: при розгляді хвильових процесів будьяку задану схему із розподіленими і зосередженими параметрами можна перетворити в схему заміщення, ввімкнуту до джерела із подвійною напругою падаючої хвилі, рис.5.2.

Схема рис.5.2, б складається із хвильового опору Z1елемента, по якому поширюється падаюча хвиля і ланки, в яку входять паралельно з’єднані параметри гілок, прилягаючих до вузлової точки.

У вузловій точці ввімкнуто захисний вентильний розрядник FV. При перенапрузі розрядник спрацьовує і створює залишкову напругу, яка менш переломленої.

Після такого перетворення схеми з’являється можливість розрахунку хвильового процесу в реальному колі з розподіленими постійними за законами розрахунку кіл із зосередженими постійними параметрами.

Міцність ізоляційної конструкції, зокрема трансформаторів, при перенапругах залежить не тільки від амплітуди напруги падаючого імпульсу, але і від його форми, тобто крутості його фронту і характеру спаду напруги.

Ємності, ввімкнені паралельно до лінії, являються засобом зменшення крутості переломленої хвилі, тобто можуть бути засобом захисту трансформаторів і генераторів від крутих імпульсів.

С

а

t0

Uвід

б

Iвід

Рисунок 5.4 – Переломленні і відбиті хвилі напруги (б) і струму (в) при вмиканні ємності у вузловій точці

По мірі зарядження конденсатора напруга переломленої хвилі буде зростати від 0 до граничної величини, відповідній амплітуді переломленої хвилі і незалежній від величини ємності конденсатора

25

Використовуя схему заміщення рис.5.4,б, отримаємо змінювання напруги у часі:

де T 1 2 C - постійна часу для розглядання перехідно-

1 2

го процесу, мкс;

t – тривалість хвилі, мкс.

5.3.4 Стрижневий блискавковідвід

Блискавковідводи – це засіб захисту від прямих ударів блис-

кавки.

Призначення блискавковідводів – прийняти переважну кількість ударів блискавки у межах захищаємої території і відвести струм блискавки у заземляючий контур. Кожний блискавковідвід складається із блискавкоприймача, підвищеного над захищаємим об’єктом, заземлювача і струмовідвода, з’єднуючого блискавковідвід із заземлювачем.

Стрижневі блискавковідводи виконуються у вигляді вертикально встановлених стрижнів, з’єднаних із заземлювачем.

При виконанні схеми захисту необхідно дотримуватись визначених відстаней у повітрі між блискавковідводом і захищаємим об’єктом. Ця вимога виходе із того, що в момент поразки блискавковідвода блискавкою на ньому створюється високий потенціал, який може привести до зворотнього розряду із блискавковідвода на об’єкт. З урахуванням індуктивності блискавковідвода потенціал на ньому в момент розряду визначається залежністю U, кВ

де Iбл - струм блискавки у заземленому об’єкті;

26

R з.ім - імпульсний опір заземлення блискавковідвода, (5-

10)Ом;

L0 - питома індуктивність блискавковідвода, мк Гн/м; a - крутість фронту хвилі струму, кА/мкс;

h х - точка блискавковідвода на висоті об’єкта (висота захищаємого об’єкта ), м.

Мінімальне допустиме приближення об’єкта до блискавковідводу Sn, м

де Еn –допустима імпульсна напруженість електричного поля у повітрі, приймаєма 500 кв/м.

Керівні вказівки по захисту від перенапруги рекомендують відстань до блискавковідвода розраховувати , як

Sn 0.3 R з.ім. 0.1 h x , (5.19)

Ця залежність справедлива при струмі блискавки, який дорівнює Iбл=150 кА, крутості струму a=32 кА/мкс і індуктивності блискавковідвода L0=1,5 мкГн/м. При розрахунках допустиму відстань Sn рахують по формулам (5.18 і 5.19), а далі вибирають із двох значень більше.

Незалежно від результатів розрахунку відстань між об’єктом і блискавковідводом не повинна бути менш 5 м.

Висота орієнтації блискавки Н залежить від висоти блискавковідвода h. Захисна дія стрижневого блискавковідводу характеризується зоною захисту, тобто простором, влучення розряду блискавки в яке виключається.

Зона захисту поодинокого стрижневого блискавковідводу має вигляд намету, який розширюється донизу, рис.5.5.

27

1 – границя зони захисту,

2 – переріз зони захисту на рівні hх.

Рисунок 5.5 – Зона захисту стрижневого блискавковідводу.

Для розрахунку радіуса захисту rх у будь-якій точці захисної зони, у тому числі і на рівні висоти захищаємого об’єкта hх, використовується формула

де hа – активна зона блискавковідвода, відповідна його перевищенню над висотою захищаємого об’єкта hх

hа = h - hх.

(5.21)

28

р – поправочний коефіцієнт, рівний p=1 для блискавковідво-

дів висотою менш 30м і рівний p= 5,5 для більш високих блискавко-

h

відводів.

5.3.5 Розрахунок втрат на коронні розряди

Коронним розрядом називається один із видів електричного розряду в газовому або повітряному середовищі, виникаючий біля поверхні проводів повітряних ліній електропередач і на поверхні будь-яких електродів з малим радіусом кривизни під дією високої напруги. Корона розглядається, як шкідливе явище, так як вона приводе до додаткових втрат активної потужності Pкор і енергії. Крім того корона створює радіоперешкоди і шкідливо діє на ізоляцію органічного походження. Втрати на корону не повинні перевищувати 2-5% від активних втрат у самому проводі.

Розрахунок втрат на корону виконується в слідуючий послідовності:

1.Відносна густина повітря

де р0 - тиск повітря в нормальних атмосферних умовах; р0=101,3 кПа=760 м рт.ст.

Т0 - температура повітря в нормальних атмосферних умо-

вах;

Т0=293 оК

p – тиск повітря, кПа в розрахункових умовах;

T – температура повітря, оК в розрахункових умовах; Т=273+t, де t – температура, оС в розрахункових умовах;

2. Критична фазна напруга електричного поля, відповідна появі коронного розряду Uкр, кВ

(5.23)

де r – радіус провода, мм;

D – відстань між проводами, мм;

m1=(0,83-0,98) – коефіцієнт стану поверхні провода; m2=(0,52-1,0) – коефіцієнт непогожої погоди.

Розрахунок проводів лінії на коронний розряд зводиться до знаходження критичної напруги Uкр і встановлення наявності чи відсутності корони із співвідношення:

при Uф Uкр - втрати відсутні; при Uф Uкр - втрати мають місце, Uф – фазна напруга лінії, кВ.

Якщо втрати мають місце, то виконують розрахунок величини втрат на корону.

3. Втрати, віднесені до одного провода на 1 км довжини трифазної лінії із симетрично розташованими проводами, Рк, кВт/км

де f – частота змінного струму, Гц.

30

Таблиця 5.1 - Виcхідні дані для розрахунку контрольної роботи