Содержание

 

1. Опишите влияние метеорологических факторов на электрическую прочность внешней изоляции. Приведение разрядных напряжений к

нормальным условиям

     Для внешней изоляции характерна зависимость  электрической прочности от метеорологических  условий (давления P, температуры Т, абсолютной влажности Н воздуха, вида и интенсивности атмосферных осадков), а также от состояния поверхностей изоляторов, т.е. количества и свойства загрязнений на них. В связи с этим воздушные изоляционные промежутки выбирают так, чтобы они имели требуемую электрическую прочность при неблагоприятных сочетаниях давления, температуры и влажности воздуха.

     Электрическую прочность вдоль изоляторов наружной установки измеряют в условиях, соответствующих разным механизмам разрядных процессов, а именно, когда поверхности изоляторов чистые и сухие, чистые и смачиваются дождем, загрязнены и увлажнены. Разрядные напряжения, измеренные при указанных состояниях, называю соответственно сухоразрядными, мокроразрядными и грязе- или влагоразрядными.

     Основной  диэлектрик внешней изоляции - атмосферный  воздух - не подвержен старению, т.е. независимо от воздействующих на изоляцию напряжений и режимов работы оборудования его средние характеристики остаются неизменными во времени.

     Согласно  ГОСТ 1516.2-97 «Электрооборудование и  электроустановки переменного тока на напряжение 3 кВ и выше. Общие методы испытаний электрической прочности изоляции» при испытании внешней изоляции при атмосферных условиях, отличающихся от нормальных, испытательные, выдерживаемые и разрядные напряжения должны быть приведены к нормальным атмосферным условиям.

     Разрядное напряжение U_р0, приведенное к нормальным атмосферным условиям, должно быть равно измеренному при испытаниях U_ри, деленному на коэффициент приведения К: 

     U_р0= U_ри/К,

     где К=К₁К₂,

     К₁ – поправочный коэффициент на плотность воздуха,

     К₂ – поправочный коэффициент на влажность воздуха.

2. Опишите конструкцию и принцип действия нелинейных ограничителей перенапряжение (ОПН). Допустимые расстояния от ОПН

до  трансформаторов и другой аппаратуры

     Ограничители  перенапряжений нелинейные типа ОПН  — это аппараты, предназначенные для защиты изоляции электрооборудования от перенапряжений. В отличие от своих предшественников, вентильных разрядников, ОПН могут ограничивать не только грозовые, но и коммутационные перенапряжения в электроустановках любых классов напряжений.

     Ограничители  перенапряжений являются разрядниками без искровых промежутков, у которых  активная часть состоит из металлооксидных  нелинейных резисторов, изготавливаемых по керамической технологии из оксида цинка (ZnO) с малыми добавками других металлов.

       Резисторы опрессовываются в  оболочку из полимерных материалов, которая обеспечивает заданную механическую прочность и изоляционные характеристики. Полимерный корпус обеспечивает надежную защиту от внешних воздействий на протяжении всего срока службы. Ограничители перенапряжения категории размещения 1 имеют дополнительную оболочку из кремнийорганической резины, обеспечивающую необходимую защиту от внешних воздействующих факторов и заданные изоляционные характеристики.

     Корпус  ограничителей перенапряжения типа ОПН-У представляет собой стеклоэпоксидный цилиндр с напрессованными на него ребрами из кремнийорганической резины. Склеивающая полимеризующая связка создает монолитную конструкцию и обеспечивает заданные изоляционные характеристики.

       Для присоединения фазного провода и заземления ограничители имеют контактные фланцы, закрепленные на корпусе ограничителя и загерметизированные полимерным компаундом.

       Эта конструкция отлично зарекомендовала  себя во всех условиях эксплуатации, включая районы с высоким уровнем атмосферных загрязнений.

       Высоконелинейная вольтамперная  характеристика резисторов позволяет  ограничителю длительно находиться  под действием рабочего напряжения.

       В нормальном режиме ток, протекающий  через ограничитель, носит емкостной характер и составляет единицы миллиампера. При возникновении волн перенапряжений резисторы ограничителя переходят в проводящее состояние, ток возрастает на несколько порядков, достигая сотен и тысяч ампер и ограничивая при этом дальнейшее нарастание напряжения на выводах до безопасного уровня для защищаемого оборудования. После снижения перенапряжения ограничитель возвращается в непроводящее состояние, сохраняя все свои характеристики.

     В РУ 3-10 кВ при выполнении связи трансформаторов с шинами при помощи кабелей расстояние от ОПН до трансформатора и аппаратов не ограничивается.

     При применении воздушной связи с  шинами РУ расстояние от ОПН до трансформатора и аппаратов не должно превышать 60 м при ВЛ на деревянных и 90 м на металлических и железобетонных опорах.

     В РУ 35 кВ расстояние по ошиновке, включая  ответвления от ограничителя до защищаемого объекта выбирается в соответствии с рекомендациями ПУЭ.

     При установке ограничителей в РУ должны сохраняться расстояния до заземленных и находящихся под напряжением элементов РУ в соответствии с рекомендациями ПУЭ.

3. Как защитить от  волн перенапряжений  изоляцию синхронного           компенсатора мощностью 32 МВА, если 4 воздушные линии на ж/б опорах присоединены к шинам 10 кВ подстанции через кабельные вставки длиной 2 км? Удельное эквивалентное сопротивление грунта 600 Ом*м.

Приведите схему

     Согласно  ПУЭ, если синхронный компенсатор и  ВЛ присоединены к общим шинам подстанции через кабельные вставки длиной до 500 м, то защита от волн перенапряжений выполняется следующим образом:

     Подход ВЛ с металлическими и железобетонными опорами должен быть защищен тросом на протяжении не менее 300 м, в начале подхода должен быть установлен комплект РВ IV группы или соответствующих ОПН. Сопротивление заземления РВ или ОПН не должно превышать 3 Ом, а сопротивление заземления опор на тросовом участке - 10 Ом. Рекомендуется использование деревянных траверс с расстоянием не менее 1 м по дереву от точки крепления гирлянды изоляторов до стойки опоры. Дополнительно должен быть установлен комплект РВ2 IV группы или соответствующих ОПН в месте присоединения ВЛ к кабелю. Заземляемый вывод защитного аппарата кратчайшим путем следует присоединить к броне, металлической оболочке кабеля и к заземлителю (рисунок 1 а, б).     Сопротивление заземления аппарата не должно превышать 5 Ом.

     При защите генераторов (синхронных компенсаторов) с выведенной нейтралью, не имеющих витковой изоляции (машины со стержневой обмоткой) мощностью 25 МВт и более (25 МВА и более), вместо емкостей 0,5 мкФ на фазу может быть применен РВ или ОПН в нейтрали генератора (синхронного компенсатора) на номинальное напряжение машины. Установка защитных емкостей не требуется, если суммарная емкость присоединенных к генераторам (синхронных компенсаторам) участков кабелей длиной до 100 м составляет 0,5 мкФ и более на фазу.

     Для защиты от грозовых перенапряжений в  сети 10 кВ рекомендуется ограничитель перенапряжения типа ОПН-1(2)-10/12,7 III УХЛ с пропускной способностью 300 А, 2000 мкс.

Рисунок 1 – Защита изоляции синхронного компенсатора

от волн перенапряжений

Задача

     Условие задачи

     По  данным таблицы 1 определите:

     1) параметры зоны защиты и изобразите ее;

     2) габаритные размеры защищаемого  объекта;

     3) возможную поражаемость объекта  за год.

     Таблица 1

Исходные  данные

 

     Решение

     Стандартные зоны защиты одиночного тросового молниеотвода (1Т) высотой h ограничены двускатными поверхностями, образующими в вертикальном сечении равнобедренный треугольник с вершиной на высоте h₀<h и основанием на уровне земли 2r₀. Габариты зоны определяются параметрами, расчет которых произведен в таблице 2.

     Таблица 2

Расчет  габаритов зоны защиты одиночного стержневого  молниеотвода

 

     Длина здания: К=а+2 r_x=53,8 м.

     Ширина  здания: D=2 r_x=23,8 м.

     Возможная поражаемость за год защищаемого  объекта в заданной зоне при отсутствии молниезащиты:

     N=[(D+6h_x)(K+6h_x)-7,7h_x²]tср10^-6=

=[(23,8+6*10)(53,8+6*10)-7,7*10²]100*10^-6=0,877

Рисунок 4 – Зона защиты одиночного тросового молниеотвода 

Список  литературы

1. Базуткин  В. В., Ларионов В. П., Пинталь Ю. С. Техника  высоких напряжений. – М.: Энергоатомиздат, 1986
2. Ларионов В. П., Базуткин В. В., Сергеев Ю. Г. Техника высоких напряжений. – М.: Энергоатомиздат, 1982
3. Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций. РД 34.21.122-2003. Утверждено приказом Министерства энергетики России от 30 июня 2003 г № 280.
4. Правила устройства электроустановок . – 7-е изд., с изм., испр. и доп. – СПб.: Изд-во ДЕАН, 2002
5. Техника высоких напряжений: теоретические и практические основы применения / Под ред. В. П. Ларионова. – М.: Энергоатомиздат, 1989