Физико-математические основы электроэнергетики (стр. 1 )

НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ ЭНЕРГЕТИКИ

КАФЕДРА ТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОФИЗИКИ ВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ

ФИЗИКО-МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ

ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ

Рабочая программа, методические указания

и контрольные задания для студентов 3 курса

заочного отделения факультета энергетики

Новосибирск

2013

Разработала

доцент, к. т.н.

Заведующий кафедрой

доцент, к. т.н.

Работа подготовлена на кафедре техники и электрофизики высоких напряжений
Общие сведения и указания к изучению курса

В курсе “Физико-математические основы электроэнергетики” изучаются физические процессы, происходящие в изоляции электрических установок при приложении высоких напряжений, а также волновые процессы в длинных линиях электропередачи.

ЛИТЕРАТУРА

Основная

1.  Техника высоких напряжений. Изоляция и перенапряжения в электрических системах/ , , ; Под общей ред. . – М.: Энергоатомиздат, 1986. – 464 с.

2.  Техника высоких напряжений/ Под ред. . – М.: Энергия, 1976. – 474 с.

3.  Техника высоких напряжений/ Под ред. . – М.: Энергоиздат, 1982. – 296 с.

4.  Техника высоких напряжений Учебное пособие для вузов, Под ред. .-СПб:Изд. ПЭИПК 1998.-700 с.

5.  Долгинов высоких напряжений в электроэнергетике. – М.: Высшая школа, 1968. – 423 с.

Дополнительная

6.  , . Электрофизические основы электроэнергетики: Учеб. Пособие. / Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2001. ─ 94 с.

7.  Е. Куффель, В. Цоенгль, Дж. Куффель. Техника и электрофизика высоких напряжений. Пер. с англ.: Учебно-справочное руководство/ Е. Куффель, В. Цоенгль, Дж. Куффель-Долгопрудный:Издательский Дом «Интеллект», 2011.-520

В соответствии с учебным планом при изучении курса необходимо выполнить одну контрольную работу

1.  ПРОГРАММА КУРСА

1.  Условия работы изоляции в эксплуатации. Виды воздействующих напряжений и их характеристики. [1,2,3,4,5,6, Введение]

2.  Электрические разряды в газах. Элементарные процессы при электрическом разряде в газах. Виды ионизации в газах [1,гл.1, 4,гл.2 , 6,гл.3]

3.  Разряд в равномерном поле. Условие самостоятельности разряда. Закон Пашена. [1, гл.5, 4, гл.3, 6,гл.4]

4.  Разряды в неравномерном поле. Разряд в длинных воздушных промежутках. Основные стадии разряда. [1, гл.5, 4, гл.3 и 4, 6, гл.4]

5.  Электрическая прочность газообразных диэлектриков при различных видах воздействующего напряжения. Основные характеристики электрической прочности. Вольт-секундные характеристики, кривые эффекта. . [1, гл.6, 5, гл.5]

6.  Влияние барьеров на электрическую прочность промежутков. [1, гл.10, 5, гл.4]

7.  Разряд по поверхности твердого диэлектрика. Влияние электрического поля и вида приложенного напряжения на разрядное напряжение. Влияние загрязнения и увлажнения на напряжение перекрытия по поверхности твердого диэлектрика. [1, гл.7, 4,гл.5, 5, гл.6]

8.  Корона на проводах линий электропередачи на постоянном и переменном напряжениях. Меры борьбы с короной на проводах ВЛ. [1, гл.16, 6, гл.10]

9.  Местная и общая корона на проводах. Потери энергии на корону, радиопомехи, вызванные коронным разрядом. [1, гл.16, 5, гл.10]

10.  Кратковременная и длительная электрическая прочность жидких диэлектриков. Факторы, влияющие на электрическую прочность жидких диэлектриков. [1, гл.11, 4, гл.6, 5, гл.7]

11.  Пробой твердых диэлектриков. Виды электрического пробоя твердых диэлектриков. [1, гл.11, 4, гл.7, 5, гл.7]

12.  Частичные разряды в газовых включениях, их количественные характеристики [1, гл18, 4.гл.8, 5, гл.7]

13.  Основные причины старения внутренней изоляции. [1, гл.18, 5, гл.7]

14.  Дуговой разряд. Физическая картина горения дуги в открытых и замкнутых объемах. Особенности дугового разряда в сжатом воздухе, вакууме, элегазе и масле. Способы гашения электрической дуги постоянного и переменного тока. Восстановление электрической прочности межконтактного промежутка в процессе гашения электрической дуги в выключателях.[6]

15.  Волновые процессы в воздушных и кабельных линиях. Волновые уравнения и их решения в форме бегущих волн. Правило эквивалентной волны. Отражение и преломление волн в узлах с сосредоточенными параметрами.[5, гл.18]

16.  Первичные и волновые линий с распределенными параметрами. Факторы, влияющие на параметры ВЛ (конструкция ЛЭП, частота исследуемого процесса, активное сопротивление земли и проводов, коронирование проводов).[ 5, гл.18]

17.  Деформация волн атмосферных перенапряжений за счет импульсной короны на проводах ВЛ.[5, гл.18]

ПРИМЕРНЫЙ ПЕРЕЧЕНЬ ПРАКТИЧЕСКИХ ЗАНЯТИЙ

(ЛАБОРАТОРНЫХ РАБОТ)

1.Анализ влияния различных факторов на первичные и волновые параметры ВЛ (4 часа)

2. Разряд в воздухе вдоль поверхности твердого диэлектрика. (4 часа)

3. Разряд в воздухе при переменном и постоянном напряжении (4 часа)

Контрольные вопросы

1.  Виды ионизации газов.

2.  Коэффициент ударной ионизации

3.  Лавина электронов

4.  Условие самостоятельности разряда

5.  Разряд в равномерном поле. Закон Пашена.

6.  Особенности разряда в резконеравномерном поле

7.  Влияние барьеров на электрическую прочность промежутков

8.  Влияние формы воздействующего напряжения на разрядные напряжения

9.  Вольт-секундные характеристики

10.  Кривые эффекта

11.  Разряд в газе вдоль поверхности твердого диэлектрика

12.  Влияние состояния поверхности и вида воздействующего напряжения на электрическую прочность вдоль поверхность твердого диэлектрика

13.  Разряды в твердых диэлектриках

14.  Разряды в жидких диэлектриках

15.  Частичные разряды во внутренней изоляции

16.  Дуговой разряд

17.  Гашение дуги постоянного тока

18.  Гашение дуги переменного тока

19.  Решение волновых уравнений однопроводной линии без потерь методом бегущих волн

20.  Правило эквивалентной волны

21.  Коэффициенты отражения и преломления волн

22.  Прохождение волн мимо резисторов, емкостей и индуктивностей

23.  Прохождение волн через резисторы, емкости и индуктивности

24.  Первичные и волновые параметры трехфазной ВЛ без потерь

25.  Волновые процессы в линиях с учетом сопротивления земли и проводов

26.  Первичные и волновые параметры трехфазной ВЛ с учетом сопротивления земли и проводов

27.  Искажение и затухание волн вследствие импульсной короны

КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ

Задача 1. Для ВЛ заданного класса напряжения с известными размерами расположения проводов в пролете рассчитать аналитически следующие параметры трехфазной ВЛ без потерь: фазные и междуфазные погонные емкости и индуктивности; емкости, индуктивности, волновые сопротивления и скорости распространения волны для прямой и нулевой последовательностей. (варианты в таблице 1.1)

Задача 2. Рассчитать напряжение начала короны Uк на проводах ВЛ СВН для расщепленного провода (исходные данные приведены в таблице 2.1) при варьировании шага расщепления d от 10 до 80 см (Δd=10 см). Построить зависимости Eпр.=f(d), С=f(d), Uк=f(d), и выбрать оптимальный шаг расщепления.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ РАШЕНИЯ ЗАДАЧ

Таблица 1.1

Вариант	Uном, кВ	Провод	Диаметр провода, мм	Расположение проводов в пролете	Высота подвеса проводов	dab, м	dbc, м
ha,м	hb,м	hc,м
1	35	АС-70	11,4		8	10,5	8	2	0,7
2	35	АС-95	13,5		9	9	9	3	3
3	35	АС-70	11,4		9	12	9	2	0,7
4	35	АС-95	13,5		11	11	11	3	3
5	110	АС-70	11,4		11	14	11	4	1,5
6	110	АС-120	15,4		10	14	10	4,8	1,2
7	110	АС-240	21,6		13	13	13	5	5
8	110	АС-150	17,1		11	15	11	4	1,5
9	110	АС-240	21,6		15	15	15	5	5
10	220	АС-300	24,1		20	26,5	20	9,4	2,2
11	220	АС-400	26,0		17,5	17,5	17,5	5,8	5,8
12	220	АС-300	24,1		19	25,5	19	7,4	2,6
13	220	АС-300	24,1		18	18	18	6	6
14	220	АС-400	26,0		12	18,5	13	5,6	4
15	330	2*АС-300	24,1		14	14	14	8,4	8,4
16	330	2*АС-400	26,0		19	19	19	8,4	8,4
17	330	2*АС-500	30,0		20	27,5	20	10,6	3,5
18	330	2*АС-400	26,0		15	22,5	15	10,6	3,5
19	500	3*АС-500	30,0		19,5	19,5	19,5	13	13
20	500	3*АС-500	30,0		25	25	25	12	12
21	500	3*АС-400	26,0		18	18	18	14,8	14,8
22	500	3*АС-330	24,8		18	18	18	15	15
23	500	3*АС-500	30,0		16	17	16	11	11
24	750	4*AC-400	26,0		18	18	18	17,5	17,5
25	750	5*AC-240	21,6		22	24	22	18	18
26	750	4*AC-400	26,0		25	25	25	19	19
27	750	5*AC-240	21,6		26	28	26	19,5	19,5
28	1150	8*AC-330	25,2		27	27	27	25	25
29	1150	8*AC-400	26,0		28	28	28	24	24
30	1150	8*AC-330	25,2		30	30	30	24	24

Таблица 2.1