TVN (1)

Задание №1

Расчет параметров электрического поля коронного разряда

Цель работы - определить напряженность электрического поля в межэлектродном промежутке

Таблица 1.1 – Исходные данные

Вариант №	R0, мм	U, кВ	h, мм	ρ	ε0, Ф/м	k, м2/В∙с
2	0,152	32	92	1,29	8,85 ∙10-12	2

где

U - напряжение сети;

R₀ - радиус коронирующего электрода;

h - расстояние от коронирующего электрода до плоскости;

ρ - относительная плотность воздуха;

ε₀ - электрическая постоянная;

k - подвижность ионов.

Решение

1 Критическая напряженность коронного разряда

(1.1)

2 Коэффициент, показывающий, во сколько раз приложенное напряжение короны выше начального

(1.2)

3 Ток короны на единицу длины коронирующего электрода

(1.3)

4 Зависимость напряженности поля от расстояния между электродами

E(x)) (1.4)

5,0х10⁶

1,0х10⁷

1,5х10⁷

2,0х10⁷

2,50х10⁷

0

0

0,002

0,004

0,006

0,008

0,01

Е(х)

х

Рисунок 1.1 - Зависимость напряженности поля от расстояния между электродами

Задание №2

Расчет генератора импульсных напряжений (ГИН)

Цель работы - провести расчет параметров генератора импульсных токов (ГИТ) следующей последовательности.

Таблица 2.1 – Исходные данные

Вариант №	U, кВ	С∙10-9, Ф	L∙10-6, Гн
2	15	7	1

1 Напряжение разряда конденсатора, В

(2.1)

где

α – 1,6

2 Максимальный разрядный ток, А

(2.2)

А

3 Оптимальное расстояние между электродами, м

(2.3)

м

4 Cопротивление канала разряда, в момент максимума силы разрядного тока, Ом

(2.4)

Ом

5 Максимальная мощность, развиваемая в конце разряда, Вт

(2.5)

Вт

6 Энергия, выделяемая в межэлектродном промежутке единичным пульсом, Дж

(2.6)

7 Время разряда, с

(2.7)

8 Максимальное давление на фронте волны, развиваемое в канале разряда, Па

(2.8)

где х - это расстояние от фронта волны до оси канала.

Результаты расчета представлены в таблице 2.1.

Таблице 2.1 – Зависимость максимальное давление на фронте волны от расстояние от фронта волны до оси канала

х
0	∞
0,4	1,29
0,8	9,14
1,2	7,47
1,6	6,47
2	5,78

9 Построим график зависимости максимальное давление на фронте волны от расстояние.

Рисунок 2.1 - график зависимости максимальное давление на фронте волны от расстояние

10 Средняя мощность разрядной цепи, Вт

(2.9)

f=0,2 Гц – частота следования импульсов

11 Постоянная времени зарядки, с

(2.10)

12 КПД зарядной цепи

(2.11)

13 Полная мощность трансформатора, Вт

(2.12)

Задание №3

Расчет заземления подстанции

Цель практических занятий - уметь определять конструктивные параметры заземляющего устройства подстанции по заданным электрическим характеристикам.

Согласно ПУЭ [2] заземляющие устройства электроустановок 220 кВ выполняются с учетом сопротивления заземляющего устройства Ом или допустимого напряжения прикосновения.

Расчет по допустимому сопротивлению Ом приводит к неоправданному перерасходу проводникового материала и трудозатрат при сооружении заземляющего устройства для подстанции небольшой площадью, не имеющей естественных заземлителей. Опыт эксплуатации РУ – 220 кВ и выше позволяет перейти к нормированию напряжения прикосновения, а не величины .

Заземляющие устройства в электроустановках 220 кВ и выше должны проектироваться так, чтобы в любое время года на всей территории подстанции напряжение прикосновения, под которое может попасть человек, не превышало допустимого напряжения . Безопасная величина зависит от времени его воздействия на человека. Рекомендуемые величины приведены в таблице 8.3.

Таблица 8.3 - Допустимое напряжение прикосновения

Длительность воздействия , с	До 0,1	0,2	0,5	0,7	1	От 1 до 3
, В	500	400	200	130	100	65

В связи с большим сроком эксплуатации существующего заземляющего устройства (ЗУ) и недопустимости снижения уровня безопасности обслуживающего персонала необходимо новое ЗУ.

Заземляющее устройство для установок 220 кВ и выше выполняется из вертикальных заземлителей, соединительных полос, полос, проложенных вдоль рядов оборудования, и выравнивающих полос, проложенных в поперечном направлении и создающих заземляющую сетку с переменным шагом.

Произведем расчет заземляющего устройства по допустимому напряжению прикосновения.

Расчетная длительность воздействия напряжения прикосновения:

(3.1)

где

полное время отключения выключателя (для выключателя МКП – 110 это время составляет 0,08 с).

с.

Наибольшее допустимое напряжение прикосновения дляс

(3.2)

=1,5∙150∙0,5+0,5∙1000=613 В

Коэффициент прикосновения:

(3.3)

где

-длина вертикального заземлителя, м;

-длина горизонтального заземлителя, м;

-расстояние между вертикальными заземлителями, м;

– площадь заземляющего устройства, м²;

М – расчетный параметр, зависящий от ;

удельное сопротивление слоев земли, Омм;

; м; .

коэффициент, определяемый по сопротивлению тела человека и сопротивлению растеканию тока от ступней .

(3.4)

Ом

;

М=0,72 для .

Потенциал на заземлителе:

(3.5)

В< 10000 В (в пределах допустимого),

Допустимое сопротивление заземляющего устройства:

(3.6)

где

ток, стекающий с заземлителя проектируемого заземляющего устройства при однофазном КЗ, А.

(3.7)

А.

Ом.

Действительный план заземляющего устройства преобразуем в расчетную модель со стороной м.

Число ячеек по стороне квадрата:

(3.8)

Принимаем m = 7.

Длина полос в расчетной модели:

(3.9)

м.

Длина сторон ячейки:

(3.10)

м.

Рисунок 3.1 - Расчётная модель заземляющего устройства

Число вертикальных заземлителей по периметру контура:

(3.11)

принимаем nв равное 28

Общая длина вертикальных заземлителей:

(3.12)

м.

Относительная глубина:

(3.13)

где

глубина заложения горизонтальных проводников, м (t = 0,7 м).

Так как , то общее сопротивление сложного заземлителя, преобразованного в расчетную модель:

(3.14)

где

Для ; a/l_В=1,8;

Определяем , тогда

Общее сопротивление сложного заземлителя

Ом, что меньше допустимого значения

Напряжение прикосновения:

(3.15)

В, что меньше допустимого значения 500 В.

Определим наибольший допустимый ток, стекающий с заземлителей подстанции при КЗ:

(3.16)

А.