Реферат: Грозозащита подстанции на напряжение 110 кВ

--PAGE_BREAK--
        Таблица 2.2

·   Составим расчетные уравнения для каждого узла.

Узел 1.

                                               <img width=«144» height=«25» src=«ref-1_1991318868-469.coolpic» v:shapes="_x0000_i1087"><img width=«12» height=«23» src=«ref-1_1991319337-73.coolpic» v:shapes="_x0000_i1088">                                    (18)

Пока разрядник не сработал <img width=«45» height=«25» src=«ref-1_1991319410-222.coolpic» v:shapes="_x0000_i1089"> и <img width=«83» height=«25» src=«ref-1_1991319632-305.coolpic» v:shapes="_x0000_i1090">                                     (19)

                                               <img width=«148» height=«52» src=«ref-1_1991319937-583.coolpic» v:shapes="_x0000_i1091">,                                    (20)

где Um1 – волна напряжения, идущая по m-ной линии к узлу 1; αm1 – коэффициент преломления для волны Um1; n – число линий,

сходящихся в узле 1.

Запишем уравнение (16) в виде:

                                             <img width=«193» height=«29» src=«ref-1_1991320520-497.coolpic» v:shapes="_x0000_i1092">,                             (21)

где <img width=«160» height=«29» src=«ref-1_1991321017-511.coolpic» v:shapes="_x0000_i1093">  — отраженная от точки 2 волна, пришедшая в узел 1 с запаздыванием на время двойного пробега по участку 1 – 2, т.е:

                                                     <img width=«157» height=«31» src=«ref-1_1991321528-510.coolpic» v:shapes="_x0000_i1094">                             (22)

Таким образом, до пробоя РВ напряжение в узле 1 определяется по формуле:

                                                         <img width=«83» height=«25» src=«ref-1_1991322038-302.coolpic» v:shapes="_x0000_i1095">.                                       (23)

Когда разрядник срабатывает:

                   U1 = b1·(2Uэ1)+d1, если Uпр£ 2·Uэ1 £ Uг;                         (24)

                   U1 = b2·(2Uэ1)+d2, если 2·Uэ1 > Uг                                                           (25)

Определим волну напряжения идущую от узла 1 к узлу 2:

                              <img width=«283» height=«29» src=«ref-1_1991322340-683.coolpic» v:shapes="_x0000_i1096">                           (26)

Узел 2

                                        <img width=«155» height=«25» src=«ref-1_1991323023-479.coolpic» v:shapes="_x0000_i1097">;                                          (27)

                                                 <img width=«87» height=«48» src=«ref-1_1991323502-446.coolpic» v:shapes="_x0000_i1098">                                               (28)

                                     <img width=«211» height=«48» src=«ref-1_1991323948-770.coolpic» v:shapes="_x0000_i1099">                                   (29)

                             <img width=«276» height=«52» src=«ref-1_1991324718-1017.coolpic» v:shapes="_x0000_i1100">;                             (30)

Волна, отраженная от узла 2:

                                            <img width=«125» height=«32» src=«ref-1_1991325735-300.coolpic» v:shapes="_x0000_i1101">                                            (31)

Напряжение U2 находится графическим методом подкасательной.

·   Составляем расчетную таблицу и заполняем ее построчно:

        Таблица 2.3
    продолжение
--PAGE_BREAK--
3. Расчет кривой опасных параметров (КОП)
Расчет КОП осуществим  с помощью метода бегущих волн на ЭВМ.

С целью повышения точности расчетов напряжений в узловых точках подстанции необходимо изменить исходные данные.

Выбираем <img width=«263» height=«28» src=«ref-1_1991329038-882.coolpic» v:shapes="_x0000_i1128">

Определяем вспомогательные параметры M и N:

                                            <img width=«201» height=«48» src=«ref-1_1991329920-925.coolpic» v:shapes="_x0000_i1129">                            

                                                <img width=«167» height=«51» src=«ref-1_1991330845-771.coolpic» v:shapes="_x0000_i1130">,                               (37)

где <img width=«195» height=«48» src=«ref-1_1991289728-831.coolpic» v:shapes="_x0000_i1131">

Число шагов расчета: <img width=«57» height=«20» src=«ref-1_1991332447-295.coolpic» v:shapes="_x0000_i1132">, т.е. <img width=«63» height=«20» src=«ref-1_1991332742-326.coolpic» v:shapes="_x0000_i1133">. Принимаем <img width=«61» height=«20» src=«ref-1_1991333068-304.coolpic» v:shapes="_x0000_i1134">

Волновое сопротивление:<img width=«284» height=«53» src=«ref-1_1991333372-1365.coolpic» v:shapes="_x0000_i1135">

<img width=«239» height=«97» src=«ref-1_1991334737-1690.coolpic» v:shapes="_x0000_i1136">

<img width=«321» height=«52» src=«ref-1_1991336427-1634.coolpic» v:shapes="_x0000_i1137">

<img width=«239» height=«164» src=«ref-1_1991338061-1988.coolpic» v:shapes="_x0000_i1138">

Для расчета КОП подстанции необходимо выбрать четыре значения τф и для каждого значения определить <img width=«172» height=«24» src=«ref-1_1991340049-333.coolpic» v:shapes="_x0000_i1139">. После предварительных расчетов составляется таблица исходных данных, необходимых для расчета кривой опасных параметров. Для расчета также необходимо знать параметры кривой допустимых импульсов перенапряжений для внутренней изоляции трансформатора (Рисунок 3.1). Данные для построения этой кривой приведены в Таблице 3.1.

                                                                                                     Таблица 3.1



<img width=«518» height=«356» src=«ref-1_1991340382-4790.coolpic» v:shapes="_x0000_i1140">


Рисунок 3.1 Кривая допустимых импульсных перенапряжений для внутренней изоляции трансформатора.
Расчет производится при помощи компьютерной программы, в которой используются те же уравнения, составленные ранее для каждого узла. Падающая волна представляется дискретными значениями для каждого расчетного шага:

        <img width=«113» height=«29» src=«ref-1_1991345172-388.coolpic» v:shapes="_x0000_i1141">, если (K-
N)≤0,                                                           (38)

        <img width=«93» height=«29» src=«ref-1_1991345560-301.coolpic» v:shapes="_x0000_i1142">, если (K-
N)>0,                                                               (39)

где K-порядковый номер расчетного шага.

Уравнение (21) в программе записано в виде:

        <img width=«207» height=«29» src=«ref-1_1991345861-564.coolpic» v:shapes="_x0000_i1143">,                                                               (40)

если (K-
M)≤0, то <img width=«12» height=«23» src=«ref-1_1991319337-73.coolpic» v:shapes="_x0000_i1144"><img width=«83» height=«29» src=«ref-1_1991346498-322.coolpic» v:shapes="_x0000_i1145">

Напряжение в узле 1 находится по уравнениям (22,23,24):


        <img width=«88» height=«29» src=«ref-1_1991346820-339.coolpic» v:shapes="_x0000_i1146">, если <img width=«40» height=«29» src=«ref-1_1991347159-255.coolpic» v:shapes="_x0000_i1147"><Uпр                                                                              (41)

        <img width=«156» height=«29» src=«ref-1_1991347414-566.coolpic» v:shapes="_x0000_i1148">, если <img width=«133» height=«32» src=«ref-1_1991347980-476.coolpic» v:shapes="_x0000_i1149">                                      (42)

        <img width=«161» height=«29» src=«ref-1_1991348456-580.coolpic» v:shapes="_x0000_i1150">, если <img width=«40» height=«29» src=«ref-1_1991347159-255.coolpic» v:shapes="_x0000_i1151">>Uг                                                                                   (43)

По уравнению (26) определяется волна напряжения U12:

        <img width=«147» height=«29» src=«ref-1_1991349291-395.coolpic» v:shapes="_x0000_i1152">,                                                                           (44)

если (K-M)≤0, то <img width=«12» height=«23» src=«ref-1_1991319337-73.coolpic» v:shapes="_x0000_i1153"><img width=«83» height=«29» src=«ref-1_1991346498-322.coolpic» v:shapes="_x0000_i1154">

Для узла 2 используются уравнения (27,28,29,30):

        <img width=«92» height=«29» src=«ref-1_1991350081-348.coolpic» v:shapes="_x0000_i1155">                                                                                       (45)

        <img width=«207» height=«29» src=«ref-1_1991350429-550.coolpic» v:shapes="_x0000_i1156">,

если (K-1)≤0, то <img width=«12» height=«23» src=«ref-1_1991319337-73.coolpic» v:shapes="_x0000_i1157"><img width=«75» height=«29» src=«ref-1_1991351052-305.coolpic» v:shapes="_x0000_i1158">

        <img width=«127» height=«29» src=«ref-1_1991351357-364.coolpic» v:shapes="_x0000_i1159">                                                                                (46)

        <img width=«136» height=«29» src=«ref-1_1991351721-361.coolpic» v:shapes="_x0000_i1160">                                                                               (47)

если (K-1)≤0, то <img width=«12» height=«23» src=«ref-1_1991319337-73.coolpic» v:shapes="_x0000_i1161"><img width=«75» height=«29» src=«ref-1_1991351052-305.coolpic» v:shapes="_x0000_i1162">

При расчете напряжения в узле 3 используются уравнения (34,35,36,):

<img width=«91» height=«29» src=«ref-1_1991352460-347.coolpic» v:shapes="_x0000_i1163">, <img width=«119» height=«29» src=«ref-1_1991352807-404.coolpic» v:shapes="_x0000_i1164">, <img width=«129» height=«29» src=«ref-1_1991353211-363.coolpic» v:shapes="_x0000_i1165">                                          (48)

Расчет КОП производится следующим образом. Вводится заданная амплитуда падающей волны (U
п) и длительность фронта (τФ), а также все остальные параметры, приведенные в Таблицах 3.2, 3,3:

        Таблица 3.2

                                                                                                 
Таблица 3.3

Параметр

b1

b2

d1

d2

Uпр

кВ

Uг

кВ

U1

кВ

U2

кВ

U3

кВ

U4

кВ

t2

мкс

t3

мкс

t4

мкс

Обозначение в программе

B1

B2

D1

D2

С1

С6

С3

С4

С5,

С6

T4

T5

T6

Числовые значения

0,199

0,034

42,46

228

260

1122,15

165

550

550

382

1,5

3

10

В Таблице 3.2 * помечены исходные данные, которые меняются в процессе расчета КОП.

Для определения КОП необходимо добиться касания кривой перенапряжения на трансформаторе U2 с кривой импульсной прочности изоляции трансформатора (изменяя значения Uп.оп ). Таким образом будет найдена первая точка КОП — сочетание опасной амплитуды падающей волны Uп.оп и опасной длительности фронта волны τФ. Далее нужно изменить τФ и, изменяя амплитуду падающей волны, вновь добиться касания U2кривой допустимых импульсных перенапряжений для внутренней изоляции трансформатора.

Таким образом, определяем амплитуду опасного импульса напряжения Uопас и величину фронта этого импульса τф. Эти значения заносим в Таблицу 3.2.

По данным Таблицы 3.2 построим кривую опасных параметров Рисунок 3.2. На эту же координатную плоскость нанесем вольт-секундную характеристику линейной изоляции, которую можно рассчитать по формуле:

        <img width=«189» height=«53» src=«ref-1_1991353574-805.coolpic» v:shapes="_x0000_i1166">, где n=8 – число изоляторов в гирлянде; t – время, изменяющееся в пределах (0÷10)мкс.

<img width=«12» height=«23» src=«ref-1_1991319337-73.coolpic» v:shapes="_x0000_i1167"><img width=«412» height=«52» src=«ref-1_1991354452-1537.coolpic» v:shapes="_x0000_i1168"> кВ                       (49)

Результаты расчета (ВСХ) занесем в таблицу 3.4.

                                                                               Таблица 3.4

<img width=«458» height=«355» src=«ref-1_1991355989-4413.coolpic» v:shapes="_x0000_i1169">

Рисунок 3.2 Кривая опасных параметров подстанции и ВСХ линейной изоляции.

По Рисунку 3.2 определяется точка пересечения кривых и область неопасных волн, амплитуда наиболее опасной волны Um = 1380 кВ и максимальное время  смещения фронта волны по действием импульсной короны Δtmax= 0,9 мкс.

Определим длину защитного подхода.

Для определения средней высоты подвеса провода выбираем тип опоры, параметры которой приведены в таблице 3.5.

        Таблица 3.5

Тип опоры

Uном,

кВ

hоп,

м

h1,

м

h2,

м

a1,

м

a2,

м

t,

м

ф,

м

ж/б, одноцепная

110

20.5

17.5

14.5

2.0

4.0

3.5

0.3



Приведем эскиз опоры (Рисунок 3.3).

<img width=«289» height=«258» src=«ref-1_1991360402-2065.coolpic» v:shapes="_x0000_i1170">

Рисунок 3.4 Эскиз опоры.
Определим среднюю высоту подвеса троса:

                                              <img width=«141» height=«48» src=«ref-1_1991362467-492.coolpic» v:shapes="_x0000_i1171">,                                       (50)

где hоп – высота опоры, м; fтр – стрела провеса троса, м

                                       fтр= hоп – [hп-з+(h1-h2)+hт-п],                                 (51)

где hп-з=6.0 м – нормированное минимальное расстояние провод-земля в середине пролета; hт-п=2.0 м – нормированное расстояние по вертикали трос-провод в середине пролета в зависимости от длины пролета.

        fтр= hоп – [hп-з+(h1-h2)+hт-п] = 20.5-[6.0+(17.5-14.5)+2.0]=9,5 м,

тогда                           hтр.ср = 20.5 – 2/3·9,5=14,17 м

Средняя высота подвеса провода: hср.пр =hтр.ср – hт-n = 14,17 – 2,0 =12,17 м

Найденные параметры позволяют рассчитать длину защитного подхода подстанции:

                                     <img width=«220» height=«91» src=«ref-1_1991362959-1147.coolpic» v:shapes="_x0000_i1172">,                                (52)

где С – скорость света, м/мкс; Um– амплитуда волны перенапряжения, МВ; Dtmax– максимально необходимое смещение фронта волны; hтр ср – средняя высота подвеса провода, м.

                       <img width=«392» height=«83» src=«ref-1_1991364106-1754.coolpic» v:shapes="_x0000_i1173">
4.Расчет волнового сопротивления ЛЭП и напряжения на РВ для заданной волны напряжения
Определим высоту подвеса верхнего провода над землей:

                                               <img width=«112» height=«25» src=«ref-1_1991365860-307.coolpic» v:shapes="_x0000_i1174">,                                           (53)

где n – количество изоляторов, n=8; H – строительная высота изолятора, м

Для изоляторов ПФ6-В строительная высота изолятора Н=0.134м
    продолжение
--PAGE_BREAK--