Теорія високих напруг
Конфігурація електричних полів. Іонізаційні процеси в газі. Утворення стримера. Закон Пашена. Вплив часу прикладання напруги на електричну міцність газової ізоляції. Розряд вздовж провідної та забрудненої поверхні ізолятора. Вимірювання високих напруг.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | украинский |
| Дата добавления | 31.08.2012 |
| Размер файла | 8,3 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Рисунок 4.23 - Ємнісна передача електромагнітної хвилі між обмотками трансформатора при приході хвилі перенапруги по одній з фаз: а) - загальна заступна схема; б) - еквівалентна електрична схема для розрахунку
Електромагнітна передача напруги в трансформаторах. Падіння хвилі на обмотку НН представлено на рис. 4.24.
Рисунок 4.24 - Електромагнітна передача при падінні хвилі перенапруги на обмотку низької напруги
В цьому випадку можливі два варіанти.
а) Якщо фази ВН приєднані до ПЛ, то ріст потенціалу буде значним як на початку, так і в середині обмотки.
б) Якщо фази АВС від'єднанні від ПЛ, то
де - коефіцієнт трансформації.
Це небезпечний режим для внутрішньої та зовнішньої ізоляції трансформатора. Отже, потрібне встановлення захисних апаратів від перенапруг на виводах трансформатора.
Наприклад: Хвиля перенапруги падає зі сторони низької напруги, , . При таких умовах , тобто для трансформатора класу 10 кВ ця напруга в 3 рази більша за імпульсну випробувальну напругу (75-80 кВ).
4.7 Перенапруги при ввімкненні ненавантажених ЛЕП і батарей конденсаторів
4.7.1 Вимкнення ненавантажених ПЛ
При неробочому режимі лінії (ненавантажена лінія) струм випереджує напругу практично на 90о (лінія, як ємність). При вимкненні лінії, коли контакти вимикача починають розходитися, між ними запалюється дуга. При проходженні струму через 0 (момент на рис. 4.25), дуга в вимикачі погасне. Лінія залишається зарядженою. На лінії залишається напруга , а напруга джерела продовжує змінюватися по синусоїді. Через півперіоду напруга джерела досягає значення . Отже, між контактами вимикача напруга досягає значення . Міцність проміжку між контактами вимикача за півперіоду зростає не більше, ніж до (повітряні вимикачі) і (оливні вимикачі).
Дуже ймовірним є повторне запалювання дуги в вимикачі в момент , коли напруга джерела рівна . При цьому лінія буде перезаряджатися від до . А по лінії буде розповсюджуватися хвиля перенапруги і проходити струм .
Перезарядження ПЛ відбувається в результаті розповсюдження по лінії хвилі з крутим фронтом (компенсація і зарядження до ). На кінці розімкненої лінії хвиля відіб'ється з тим же знаком, тобто досягає , але результуюча напруга буде . Хвиля струму відіб'ється зі зворотним знаком (рис.4.26).
Рисунок 4.25 - Вимкнення ненавантаженої лінії від джерела при наявності повторного запалювання
Рисунок 4.26 - Хвильові процеси при вимкненні ненавантажених ліній
При цьому на лінії буде встановлюватися напруга (рис. 4.26), а сумарний струм на ділянках лінії, де пройшла відбита хвиля, стає рівним нулю. Тому, коли відбита хвиля дійде до джерела (контакти вимикача), струм у вимикачі проходить через 0 і дуга гасне (момент ). Цей час пробігу хвилі струму і напруги значно менший півперіоду. Але напруга джерела змінюється синусоїдально до , а між контактами вимикача напруга досягає . І знову можливе запалювання дуги і т. д.
Якщо би повторні запалювання дуги продовжувались необмежено довго, то перенапруги на лінії могли б досягнути дуже великих величин. Але сучасні вимикачі не дозволяють цього. В більшості випадків при вимкненні ненавантажених ліній відбувається не більше одного повторного запалювання дуги. Тому напруга на лінії у випадку джерела нескінченної потужності не повинна перевищувати . Оскільки лінії мають значну довжину, необхідно враховувати зниження напруги джерела за час подвійного пробігу хвилі по лінії, а також втрати в лінії. Ці фактори зменшують можливі амплітуди перенапруг на лінії. Перенапруги при вимкненні ненавантажених ліній для ряду енергетичних систем стають найбільш важливим видом перенапруг.
Можливі види обмеження подібних перенапруг:
Радикальний спосіб - збільшення швидкості відновлення електричної міцності, тобто швидкості розходження контактів вимикача. Однак зі збільшенням швидкодії вимикачів сильно зростають перенапруги при вимкненні незавантажених трансформаторів. Використання вимикачів з шунтуючими опорами. Недолік - складність конструкції та її значна вартість. Використання вентильних розрядників. Надійно обмежують перенапруги при довжині ліній не більше 200 км. В більш довгих лініях потрібні спеціальні розрядники з підвищеною пропускною здатністю по струму. Приєднання електромагнітних трансформаторів напруги.
4.7.2 Вимкнення батарей конденсаторів
Батареї конденсаторів застосовуються в електричних системах для покращення коефіцієнта потужності, регулювання напруги і збільшення пропускної здатності довгих ЛЕП.
При вимкненні батарей конденсаторів, так само, як і вимкнення незавантажених ліній, ємнісний струм обривається в момент проходження його через нуль при максимумі напруги на конденсаторі. Через півперіоду напруга на контактах вимикача досягне , що може викликати повторне запалювання дуги в вимикачі і т. д., як і при вимкненні незавантажених ліній. Для обмеження цих напруг тут можуть бути застосовані і застосовуються спеціальні швидкодіючі вимикачі, що не дають повторно запалюватися дузі.
4.7.3 Дугогасні апарати
При замиканні одного з фазних проводів на землю (КЗ) необхідно погасити дугу струму (рис. 4.27).
Рисунок 4.27 - Заступна схема мережі з дугогасною котушкою: - індуктивність дугогасної котушки; - індуктивність обмотки трансформатора; - ємності фаз лінії між собою - між фазна ємність; - ємність фаз відносно землі; - струм короткого замикання; - струм через дугогасну котушку
Одним з найбільш поширених засобів зменшення (компенсації) струму замикання на землю є вмикання в нейтраль трансформатора регульованого реактора, котрий називають:
- дугогасною котушкою; котушкою Петерсена (за ім'ям винахідника);
- налаштованою індуктивністю.
При замиканні провода на землю на нейтралі з'являється напруга по відношенню до землі, рівна фазній напрузі, тому струм, що протікає через котушку, рівний:
де - індуктивність котушки; - кутова частота мережі.
В ідеальному випадку струм в місці замикання провода на землю рівний нулю і дуга гасне. Цього можна досягнути, якщо ввімкнути в нейтраль джерела (трансформатора) індуктивність такої величини, щоб струм, що протікає через неї, був рівний за величиною і зсунутий за фазою на 180о відносно струму в місці замикання на землю. Таке можливе при виконанні рівності:
Це умова ідеальної настройки дугогасної котушки. Звідси можна знайти індуктивність при відомій ємності фази відносно землі .
В дійсних (реальних) умовах струм в місці замикання на землю не рівний нулю. Його величина спричинена:
1) мірою розлагодження котушки ;
2) активними втратами в котушці;
3) струмами витоку з проводу на землю;
4) вищими гармоніками і колі розряду.
Заземлення нейтралі через дугогасну котушку застосовується при струмах замиканнях на землю більше 10 А в мережах 35 кВ і більше, 30 А в мережах 6-10 кВ (всі мережі з ізольованою нейтраллю). При менших струмах дуга замикання на землю зазвичай гасне самовільно. Ступінь розлагодження котушки індуктивності зазвичай виражають через відношення струмів. Можливі два випадки:
Якщо відношення більше нуля (), то має місце недокомпенсація. Коли відношення менше (), має місце перекомпенсація.
При рівності досягається повна компенсація (ідеальний випадок). Ввімкнення дугогасної котушки в нейтраль трансформатора при несиметричній системі ємностей призводить до виникнення напруги на нейтралі трансформатора відносно землі в робочому режимі. Це недолік дугогасної котушки.
Для усунення чи зменшення несиметрії ємностей на лінії повинна виконуватися транспозиція проводів.
Дугогасна котушка має стальний сердечник з проміжками відносно індуктивностей обмотки. Змінюючи величину проміжку, можна встановлювати (регулювати) бажану вольт-амперну характеристику котушки.
Якщо нейтраль силового трансформатора недоступна, то як дугогасний апарат застосовують спеціальний дугогасний трансформатор.
Гасіння дуги трансформатором відбувається так само, як і дугогасною котушкою.
Різниця тільки в конструктивному виконанні, але він може бути ввімкнений незалежно від з'єднання обмоток силового трансформатора, оскільки підключається безпосередньо до збірних шин підстанції.
Література
1. Техника высоких напряжений / И.М. Богатенков, Ю.Н. Бочаров, Н.И. Гумерова, Г.М. Имамов и др. Под ред. Г.С. Кучинского. - СПб.: Энергоатомиздат, 2003. - 608 с.
2. Техника высоких напряжений / Под ред. Г.С. Кучинского. - СПб.: Изд-во ПЭИПК, 1998. - 700 с.
3. Техника высоких напряжений / Под ред. М.В. Костенко. - М.: Высшая школа, 1973. - 528 с.
4. Базуткин В.В., Ларионов В.П., Пинталь Ю.С. Техника высоких напряжений. - М.: Энергоатомиздат,1986. - 464 с.
5. Техника высоких напряжений / Под ред. Д.В. Разервига. М.-Л.: Энергия, 1963. - 471 с.
6. Техника высоких напряжений: теоретические и практические основы применения / Перевод снемецкого. М. Байер, В. Бек и др. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 555 с.
7. Техника высоких напряжений / Под ред. Д.В. Разервига. М.: Энергия, 1976. - 488 с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Основи функціонування схем випрямлення та множення напруги. Особливості однофазних випрямлячів змінного струму високої напруги. Випробувальні трансформатори та методи випробування ізоляції напругою промислової частоти. Дефекти штирьових ізоляторів.
методичка [305,0 K], добавлен 19.01.2012Дослідження властивостей електричних розрядів в аерозольному середовищі. Експериментальні вимірювання радіусу краплин аерозолю, струму, напруги. Схема подачі напруги на розрядну камеру та вимірювання параметрів напруги та струму на розрядному проміжку.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 26.08.2014Рівні ізоляції повітряних проміжків при змінній і постійній напругах, по поверхні твердої ізоляції. Вольт-секундні характеристики ізоляторів. Опір ізоляції та коефіцієнта абсорбції. Ізоляція кабелів високої напруги. Перенапруги в електричних установках.
лабораторная работа [653,1 K], добавлен 19.01.2012Розподільні пристрої (РУ) підвищених напруг електричних станцій. Вибір генераторів і блокових трансформаторів, розподіл генераторів між РУ. Варіанти схем РУ всіх напруг, провідників. Визначення втрат електроенергії від потоків відмов елементів схем.
курсовая работа [122,7 K], добавлен 16.12.2010Системи рівнянь для розрахунку струмів і напруг в простому і складному електричних колах. Умови використання методу обігу матриці і формул Крамера. Оцінка вірогідності значення струмів згідно закону Кіргхофа. Знаходження комплексного коефіцієнта передачі.
курсовая работа [255,3 K], добавлен 28.11.2010Розроблення конфігурацій електричних мереж. Розрахунок струмів та напруг на ділянках без урахування втрат та вибір проводів для схем. Особливість вибору трансформаторів. Визначення потужності та падіння напруги на ділянках мережі для схем А і Б.
курсовая работа [4,9 M], добавлен 17.12.2021Розрахунок перехідного процесу в усіх елементах при замиканні та розмиканні ключа класичним та операторним методами для заданого електричного ланцюга. Побудування узгоджених часових діаграм струмів, напруг в елементах. Тривалість перехідного процесу.
курсовая работа [404,2 K], добавлен 27.03.2012Ознайомлення з пакетом схемотехнічного моделювання Simulink. Особливості складання схем, використання основних вимірювальних приладів. Складання однофазного простого електричного кола. Вимірювання миттєвого, діючого значеня струмів та напруг на елементах.
лабораторная работа [1,8 M], добавлен 29.03.2015Несправності блоків живлення, методи їх усунення. Вимір напруг всередині блоку. Перевірка резисторів, діодів. Електромеханічні вимірювальні перетворювачі. Вимірювальні трансформатори струму та напруги, їх класифікація та метрологічні характеристики.
курсовая работа [3,2 M], добавлен 27.07.2015Основнi поняття перехiдних процесів в лiнiйних електричних колах. Закони комутацiї i початковi умови. Класичний метод аналiзу перехiдних процесiв. Вимушений i вiльний режими. Перехідні процеси в колах RL і RC. Увiмкнення джерел напруги до кола RC.
реферат [169,2 K], добавлен 13.03.2011
