Введение (стр. 1 )

-26-

- допустимая крутизна приходящей волны, например, для подстанции 110 кВ, =300 кВ/мкс (при одной линии);

Ucр – напряжение среза волны в точке удара, равно импульсной прочности линейной изоляции (для линий напряжением 110 кВ на металлических опорах 700 кВ, на деревянных – 1700 кВ);

- крутизна волны перенапряжения в точке удара молнии, где

кА/мкс крутизна фронта тока молнии в точке удара молнии;

- максимальное значение падающей волны, определяемое уровнем линейной изоляции (импульсной прочностью);

hоп  - высота опор ВЛ,  м;

число k равно 1; 1,1; 1,45 и 1,55 при числе проводов в фазе соответственно 1, 2, 3, 4 и более.

-3-

Введение

Учебным планом предусматривается выполнение контрольной и лабораторных работ.

Целью лабораторных работ является более глубокое усвоение тео­ретических положений и практическое ознакомление с высоковольтными измерениями, методами испытаний изоляции и изоляционных конструкций, а также самими изоляционными конструкциями. Поэтому лабораторные работы выполняется студентом после изучения теоретической части курса и выполнения контрольной работы.

В методических указаниях по отдельным темам отмечено, какие из пунктов программы являются особо важными и обязательными для глубокого изучения.

При изучении курса важно получить ясное представление о физической сущности явлений и уметь их объяснить.

Методические указания

Главным в содержании курса является вопросы расчета и конст­руирования изоляции изоляционных конструкций, а также вопросы обеспечения их надежной работы. В  условиях воздействия атмосферных и внутренних перенапряжений необходимая надежность работы изоляции может быть обеспечена  применением специальных устройств  ограничения перенапряжения и некоторым усилением изоляции. При раз­работке электроизоляционной конструкции выбирается оптимальная  комбинация этих средств. Задача создания рациональной изоляционной конструкции с эффективным использованием средств  ограничения пе­ренапряжения является технико-экономической задачей.

Тема I. РАЗРЯД В ГАЗАХ И ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ВНЕШНЕЙ ИЗОЛЯЦИИ

1-1. Общая характеристика внешней изоляции электроустановок. Раз­новидности разрядов в воздухе. Изоляторы высокого напряжения.

1-2. Виды ионизации. Коэффициент ударной ионизации. Самостоятельный и несамостоятельный разряды. Плазма.

1-3. Разряд в однородных и неоднородных полях. Эффект полярности электродов. Барьеры в неоднородных полях.

1-4. Время разряда. Вольт-секундные характеристики. Стандартиза­ция формы импульса.

1-5. Поверхностный разряд и его основные особенности.

1-6. Изоляторы высокого напряжения и их характеристики. Опорные,

-4-

проходные и линейные изоляторы.

1-7. Влияние давления, температуры, влажности на разрядные на

напряжения воздушных промежутков и изоляторов. Развитие разряда на увлажненной и загрязненной поверхности изоляторов.

I-8. Коронный разряд на проводах линий электропередачи на постоянном и переменном напряжениях. Расчет потерь энергии на корону. Выбор конструкции и сечения проводов фаз по условиям коронирования. /1/, гл.1-5 ; /2/, гл.1-5.

Методические указания

Внешней изоляцией называет изоляцию, находящуюся в непосредственном контакте с атмосферой.

В естественных условиях в гaзe всегда содержится некоторое количество заряженных частиц, создаваемых внешними ионизаторами.

Различают две разновидности разряда в газах:  самостоятельный и несамостоятельный. Несамостоятельный разряд - это процесс прохождения тока в газе, который обусловлен движением зарядов, соз­данных действием внешних факторов.

Если в процессе ионизации каждая последующая ла­вина содержит больше электронов, чей предыдущая, разряд перехо­дит в самостоятельный.

Студент должен знать основные формы ионизации, понимать ста­тистический характер явлений, сопровождающих процесс разряда в  газовом промежутке, и уметь объяснить физические закономерности, приводящие к зависимости разрядного напряжения от плотности газа и длины промежутка.

В неоднородных полях пробою газа предшествует корона. Пробой газа в неравномерном поле характеризуется двумя значениями напряжения - коронным (начальным) и пробивным.

Опыт показывает, что пробой газа при импульсах происходит при больших напряжениях, чем в случае постоянного или низкочастотного напряжения. Важной характеристикой импульсного пробоя является время запаздывания разряда.

При изучении этого раздела следует уделить внимание вопросам практического снятия и применения вольт-секундных характеристик изоляции.

Поверхностный разряд представляет собой пробой воздуха вдоль поверхности твердого диэлектрика. В этом разделе необходимо уяс­нить физическую картину влияния влажности воздуха и физических характеристик твердого диэлектрика на величину поверхностного  разряда.

-25-

где  hср - средняя высота подвеса провода, м;

  Р пер - вероятность перекрытия изоляции при ударе молнии;

  з  - вероятность перехода импульсного перекрытия в сило­вую дугу.

Для линий на деревянных и металлических опорах

з =1,5*(Еср-4)*10-2  (4.2)

где  Еср=U/пер - градиент рабочего напряжения вдоль пути перекрытия, кВ/м;

  Вероятность перекрытия изоляции при ударе молнии Рпер определяется исходя из тока защитного уровня  линии Iз, который зависит от её конструкции и режима работы нейтрали сети.

Длина защищенного подхода подстанции должна быть не менее:

,

где - допустимая длина волны на подходе к подстанции,

т. е.

- начальная (максимальная) длина фронта волны (в точке удара молнии в провод ВЛ)

;

- удлинение фронта волны перенапряжения за счет импульсной короны при  движении волны по проводам линии на 1 километр длины последней.

Здесь: - допустимое напряжение на изоляции оборудования подстанции, например, трансформаторов;

-24-

в пределах L+ 1,2 или L - 1,2 километра, где L=2,5 километра. Подходящая линия выполнена на деревянных П-образных опорах, без тросовой защиты. Район прохождения - Республика Бурятия. Удельное число отключений линии 1,5 отключений в год на 100 километров линии. Допускаемое расчетное значение кру­тизны фронта набегающей на подстанции волны 320 кВ/мкс.

6. Определите допустимую крутизну тока набегающей на тупиковую подстанцию 35 кВ  волны грозовых перенапряжений напряжений, если длина защищаемого одним тросом подхода линии 2,5 километра. Подходящая к подстанции линия на деревянных опорах. Удельное число отключений линии на 100 километ­ров за 1 грозовой день - 0,02. Район прохождения ВЛ - Иркутская область. Требующийся показатель грозоупорности подстанции - 50 лет.

7. Определите, как изменится грозоупорность линии 100 кВ на железобетонных опорах без тросов при прямом ударе молнии в опору, за счет подвески одного троса с углом защиты 20°. Крутизну тока мол­нии принять 25 кА/мкс, сопротивление заземлителя опоры на пере­менном токе 20 Ом.

8. Определите, как изменится удельное число отключений линии 110 кВ на деревянных П-образных опорах за счет подвески одного троса с углом защиты 25°. Район прохождения линии - Читинская область. 

9. Определите, как изменится удельное число отключений линии 110 кВ на железобетонных опорах за счет подвески одного троса с углом защиты 30°. Район прохождения линии - Республики Бурятия.

10. Определите, как изменится удельное число отключений линии 220 кВ на металлических опорах с двумя тросами, угол защиты 20°, при увеличении сопротивления заземлителя на переменном токе с 10 Ом  до 25 Ом. Район прохождения - по территории Республики Бурятия.

Примечание: Номер варианта соответствует последней цифре студента. Во всех задачах, если не указано  особо, тип опор, изоляцию на опорax, диаметр проводов, длину пролета выбрать самостоятельно по  справочным данным.

Методические указаний к выполнению задачи 4

Удельным числом отключений линий nоткл называется количество отключений линий  длиной L=100  километров, проходящей в районе с числом грозовых часов в году nд=30;

Nоткл=1,2*hср*Рпер* з,  (4.1)

-5-

  В разделе 1-6 предусматривается изучение конструктивных особенностей изоляторов и их основных характеристик.

В материалах раздела 1-7 обобщены физические закономерности пробоя газа и приведены расчетные формулы.

В разделе 1-8 рассматриваются вопросы коронного разряда на проводах ЛЭП.

Вопросы для самопроверки

1. Охарактеризуйте начальные микропроцессы в газах в естественных условиях?

2. Чем ограничивается величина тока насыщения через газовый про­межуток?

3. Назовите разновидности ионизации газа.

4. Объясните развитие разряда в газе в однородном поле.

5. Объясните роль положительного объемного заряда в развитии раз­ряда а газе в условиях резконеоднородного поля.

6. Объясните действие барьера в промежутке "стержень-плоскость".

7. Как изменяется разрядное напряжение газового промежутка в зависимости от степени неоднородности поля, от рода приложенного напряжения?