151022 (Техника высоких напряжений), страница 2

Для того чтобы исключить потери энергии на корону, а также и радиопомехи, начальное напряжение короны должно быть не ниже наибольшего рабочего напряжения линии относительно земли. Обеспечить это соотношение надлежащим выбором диаметра проводов можно только для условий сухой погоды. При атмосферных осадках исключить коронирование проводов невозможно.

Условие исключения короны: принимая , и (характерное значение для линий ), получаем

Для линий электропередач 110кВ наименьшие диаметры проводов, при которых исключается корона в хорошую погоду, оставляют .

При номинальных напряжениях 330 кВ и выше необходимы провода ещё большего диаметра, во многих случаях превышающий диаметр, выбранный из условия передачи по линий заданной мощности. В таких случаях целесообразно иметь провода, площадь поперечного сечения которых по проводящему материалу и диаметру независимы. Это так называемые расширенные провода. Они имеют диаметр, при котором обеспечивается необходимое снижение напряжённости поля на их поверхности, а для сокращения площади поперечного сечения делаются полыми или со стеклопластиковой сердцевиной.

Другое решение, получившее в настоящее время широкое распространение, было предложено ещё в 1910 г. Акад. В.Ф. Миткевичем и состоит в применении расщепленных проводов фаз. В этом случае каждая фаза линии состоит вместо одного провода большого диаметра из нескольких параллельных проводов относительно малого диаметра. В такой конструкции фазы удаётся при требуемом суммарном сечении проводов существенно уменьшить максимальную напряжённость поля на их поверхности.

При переменном напряжении корона зажигается в момент, когда напряжённость поля у провода достигнет значения , и горит, пока напряжение не достигнет максимума. После этого напряжённость поля у провода становится ниже , и корона потухает.

• Годовые потери на корону,

• Среднегодовая мощность потерь,

где n – число проводов во всех трёх фазах с учётом расщепления;

r – радиус провода в расщеплённой фазе;

Р – потери мощности при различных погодных условиях, км;

h – продолжительность отдельных видов погоды, час.

• Одним из способов оценки потерь энергии на корону является расчёт с использованием обобщённых характеристик потерь для разных погодных условий [1].

Они представлены в координатах:

,

где – начальная напряжённость поля, ;

– максимальная напряжённость на поверхности провода,

учитывающая влияние заряда соседних проводов расщеплённой

фазы, .

• Для расщеплённых проводов при радиусах проводов начальная напряжённость поля определяется по формуле:

- коэффициент гладкости провода

а максимальная – по соотношению

,

где – коэффициент, учитывающий усиление напряжённости поля

вследствие влияния зарядов на соседних проводах расщеплённой

фазы,

.

В этих формулах:

– средняя рабочая напряжённость электрического поля на поверхности

проводов расщеплённой фазы, ,

;

U_Ф – фазное напряжение провода, кВ;

r_о – радиус провода расщеплённой фазы, см;

r_р – радиус расщепления, см,

;

S – среднегеометрическое расстояние между фазами, м.

Для горизонтального расположения фаз с расстоянием между фазами а, величина .

– эквивалентный радиус расщеплённой фазы, см.

При расщеплении фазы на 4 провода радиус

см.

Средняя напряжённость электрического поля

Коэффициент усиления

.

Максимальная напряжённость электрического поля

.

Номинальные напряжённости электрического поля на поверхности проводов для различных погодных условий составляют:

При хорошей погоде (принимаются m = 0,8 ; .)

при сухом снеге ;

при изморози, инее, гололёде ( ; .)

при дожде и мокром снеге ( )

Рассчитываются отношения при различных погодных условиях и по обобщённым характеристикам определяются величинами .

Умножая эти величины на , получаем потери мощности для соответствующих погодных условий.

при хорошей погоде

; ;

при сухом снеге

; ;

при изморози

; ; ;

при дожде и мокром снеге

; ;

Годовые потери энергии на корону составляют

Среднегодовые потери мощности будут равны

В материалах на проектирование электрических сетей указывается, что экономически приемлемые потери мощности на корону имеет место при . В представленной задаче при всех условиях это отношение меньше указанной величены. Это говорит о том, что технические параметры линий выбраны правильно.

Задача 4

.

Условие:

Рассчитать и построить кривые относительного распределения начального и максимального напряжений по обмотке трансформатора при падении импульсной волны напряжения с амплитудой .

Расчёты и построения провести для трансформатора с заземлённой и изолированной нейтралью.

Обмотка трансформатора состоит из N катушек; ёмкость каждой из них относительно земли ΔС и ёмкость между катушками ΔК.

За амплитуду принимается остающееся напряжение U_ост на вентильном разряднике в зависимости от тока координации I_к. Номинальное напряжение трансформатора U_ном.

Дано:

, , , , .

Теория:

Так как провод высоковольтной обмотки трансформатора имеет очень большую длину (сотни метров и даже километры), переходной процесс в обмотке, так же как и переходной процесс в длинной линии, должен иметь волновой характер. Схема замещения обмотки трансформатора рис. 1. в отличии от линии может бать представлена цепочкой, число звеньев которой равно числу витков обмотки. По сравнению с отрезком линии в этой схеме появляются два новых параметра – взаимная индуктивность между отдельными соседними витками; цепочечные схемы при теоретическом анализе часто заменяют цепями с распределёнными параметрами, что при большом числе звеньев не приводит к существенным погрешностям.

Разрядник вентильного типа .

Основными элементами вентильного разрядника являются многократный искровой промежуток и соединённый последовательно с ним резистор с нелинейной

вольт-амперной характеристикой. При воздействии на разрядник импульс грозового перенапряжения пробивается искровой промежуток и через разрядник проходит импульсный ток, создающий падение напряжения на сопротивлении разрядника. Благодаря нелинейной вольт-амперной характеристики материала, из которого выполнено сопротивление, это напряжение мало меняется при существенном изменении импульсного тока и незначительно отличается от импульсного пробивного напряжения искрового промежутка разрядника Одной из основных характеристик разрядника являются оставшееся напряжение разрядника , т.е. напряжение при определённом токе (5-14 кА для разных ), который называется током координации. Импульсное пробивное напряжение искрового промежутка разрядника и близкое к нему напряжение должны быть на ниже разрядного напряжения изоляции (координационный интервал).

После окончания процесса ограничения перенапряжения через разрядник продолжает проходить ток, определяемый рабочим напряжением промышленной частоты. Этот ток (так же, как и у трубчатых разрядников) называется сопровождающим током. Сопротивление нелинейного резистора разрядника резко возрастает при малых по сравнению с перенапряжениями рабочих напряжениях, Сопровождающий ток существенно ограничивается, и при переходе тока через нулевое значение дуга в искровом промежутке гаснет. Наибольшее напряжение промышленной частоты на вентильном разряднике, при котором надёжно обрывается проходящий через него сопровождающий ток, называется напряжением гашения , а соответствующий ток – током гашения . Гашение дуги сопровождающего тока должно осуществится в условиях однофазного замыкания на землю, так как во время одной и той же грозы могут произойти перекрытие изоляции на одной фазе и срабатывание разрядника в двух других фазах при однофазном замыкании на землю.

Решение.

В начале обмотки (х = 0) напряжение равно приложенному (u = U₀). В конце обмотки (х = l) при заземлённой нейтрали напряжение равно нулю (u = 0), а при изолированной нейтрали нулю равен ток.

Закон начального распределения напряжения вдоль обмотки:

для заземлённой нейтрали

для изолированной нейтрали

Для разрядника РВС–220 максимальное значение остающегося напряжения при импульсном токе с длительностью фронта 10 мкс, при максимальном значении тока импульса 3 кА составляет не более 630 кВ.

При больших значениях аргумента гиперболические синус и косинус приблизительно равны друг другу. Таким образом, для значительной обмотки

( x/l < 0,8) начальные распределения при изолированной и заземлённой нейтралях практически совпадают и могут быть выражены общей приближённой формулой:

,

где .

Максимальный продольный градиент напряжения равен:

.

Определив по катушкам обмотки, составим следующую таблицу:

,

где .

Таблица4.1.