Задача 5.

Волна перенапряжения приходит с линии с волновым сопротивлением , на высоко­вольтное оборудование подстанции с волновым сопротивлением , и минимальным разрядным напряжением . Аналитически волна грозового перенапряжения описываются уравнением:

Для защиты высоковольтного оборудования подстанции уста­новлен вентильный разрядник с заданной вольт-амперной харак­теристикой. Числовые значения вольт-амперной характеристики разрядника приведены в табл. 4.1. Импульсное пробивное напряжение разрядника .

Требуется:

1. Построить график падающей на вентильный разрядник волны перенапряжения .

2. Определить время фронта и время импульсападающей волны перенапряжения.

3. Построить вольт-секундную характеристику вентильного разрядника.

4. Сделать вывод об эффективности применения разрядника с данной вольт-амперной харак­теристикой.

Таблица 5.1 – Параметры волны перенапряжения

высоковольтного оборудования.

100	400	53,0	0,65	450	160

Таблица 5.2 – Числовые значения вольт-амперной

характеристики разрядника.

Ток разрядника	0,2	03	0,4	0,5	0,6	1,0	2,0	3,0	5,0	10
Напряжение разрядника	44	50	54	57	60	72	86	88	94	98

Рисунок 5.1 – Схема включения вентильного разрядника для защиты электрооборудования от перенапряжений и эквивалентная схема для расчета напряжения на разряднике.

Решение:

Для определения на­пряжения на разряднике удобно использовать метод эквивалентного генератора. Данный метод предусматривает переход от исходной схемы (Рис. 5.1., а) к эквивалентной схеме (Рис. 5.1., б), где и — соответственно напряжение холостого хода (при непробитом искровом промежутке разрядника) с учетом ко­эффициента преломления падающего импульса и сопротивление относительно точек подключения разрядника при закороченном источнике.

В первом квадранте построим вольт-секундную характеристику падающей волны с учетом коэффициента преломления, т.е.

Здесь - коэффициент преломления падающей волны.

;

При определении  значение переменной величины t с шагом 0,2мкс рассчитываем до t=3мкс.

Во втором квадранте построим:

- вольт-амперную характеристику разрядника , заданную в табл. №5.2

- падение напряжения на эквивалентном сопротивлении  , при значениях тока, указанных в табл. №5.2.

;

- Суммарное падение этих составляющих в зависимости от тока, протекающего через разрядник, т.е. , что равнопосле пробоя искрового промежутка разрядника.

До момента пробоя искрового промежутка РВ напряжение на защищаемом оборудовании равно .

После пробоя искрового промежутка напряжение на разряд­нике будет равно:

где - ток через разрядник.

До момента пробоя искрового промежутка РВ напряжение на защищаемом оборудовании по форме и значению соответствует . Припроисходит пробой искровых промежутков РВ и через разрядник начинает протекать ток. На графике это соответствует параллельному переносу значенияиз первого квадранта во второй квадрант на кривую суммарного падения напряжения. Вертикальный спуск на кривую вольт-амперной характеристики разрядника соответствует решению уравнения.

С этого момента изменение значения падающей волны или приведет к изменению тока через разрядник, а напряжение на защищаемом объекте будет равно напряжению на разряднике.

Рисунок 5.2 – Построение вольт-амперной

характеристики разрядника.

При построении Построение вольт-амперной характеристики разрядника, можно определить, что .

Для защиты оборудования данным разрядником должно выполняться условие:

;

Данное условие выполняется, для защиты изоляции высоковольтного оборудования, разрядник с данной вольт-амперной характеристикой является эффективной защитой.

Определение времени фронта и времени импульса падающей волны перенапряжения производится при построении графика импульса .

Рисунок 5.3 – Форма импульса волны перенапряжения.

Время фронта волны перенапряжения:

Из графика можно определить время импульса волны перенапряжения .