Курсовая работа №2346 Уровни атмосферных и коммутационных перенапряжений на электрооборудовании систем электроснабжения

Федеральное агентство по образованию
Южно-Уральский государственный университет
Кафедра «Автоматика»
Курсовая работа по дисциплине: «Электроэнергетика»
на тему: «Уровни атмосферных и коммутационных перенапряжений на электрооборудовании систем электроснабжения»

Задача №1
Построить вольт-секундную характеристику промежутка стержень – плоскость, если известно, что его пятидесяти процентное напряжение равно , а стандартный испытательный импульс пробивает промежуток на амплитуде.
Исходные данные для решения:

Работа № 2346. Это ОЗНАКОМИТЕЛЬНАЯ ВЕРСИЯ работы, цена оригинала 1000 рублей. Оформлен в программе Microsoft Word.

Оплата. Контакты

Вариант 18
270
320
Решение:
Получим:
После преобразования и решения получаем:
По формуле:
определим зависимость напряжения от времени на интервале от 0.2 до 5 с.
Таблица 1.
T 0.2 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 5
U 668 475 379 340 320 307 297 291 286 278
Приведём пример расчёта:
Зависимость напряжения от времени.
Рисунок 1.
Задача №9
Определить закон изменения напряжения на фазе ненагруженной линии l, выполненной сталеалюминевым проводом, при включении её выключателем Q при заданном угле включения и при условии, что на рассматриваемой фазе линии до её включения было напряжение U0. Построить кривую изменения на этой фазе до и после включения.
Исходные данные для решения:
Рисунок 6
Составим схему замещения:
Рисунок 7
Из электронного справочника выбираем для указанной линии b0=2.55 См/к
Закон изменения:
Определим неизвестные составляющие
Сопротивление линии берём из справочника
R0=0.428 Ом/км X0=0.4 Ом/км
Приводим это значение согласно заданной длине линии:
Rл=0.428*12=5,136(Ом)
Xл=0.4*12 =4,8(Ом)
Xc=
Определим ёмкость линии из условий:
С помощью программы Excel выводим получившиеся графики.
Строим при +U0 и –U0.
Графики изображены на рисунках ( 8 ,9 ).
Рисунок 8
Рисунок 9
Задача № 8
Определить максимальную величину перенапряжений, возникающих при отключении заданного выключателя при условии, что выключатель допускает два повторных пробоя межконтактного промежутка, причём такие пробои происходят при максимуме напряжения между контактами, а погасание дуги после пробоя происходит при первом переходе кривой тока в выключателе через ноль. Построить кривую изменения напряжения на батареи.
Исходные данные:
Рисунок 10
Исходные данные:
Q1=600
Q2=300
Время заряда батареи 5 секунд
Трансформатор: ТД – 16 – 35/10,5
Линия: сечение 70 мм2, длинна 12 км.
Решение:
Марка провода линии: АС – 70/11
R0=0,428 Ом/км
Х0=0,4 Ом/км
Данные на линию взяты из электротехнического справочника (том 2, табл.18.12)
Трансформатор ТД – 16 –35/10,5
Uк%=8 Рк=90 кВт
Находим параметры схем замещения трансформатора:
Находим коэффициент трансформации:
Определим Хл и Rл приведённой к низкой стороне:
Rл=
Найдём суммарные сопротивления:
Определим ёмкости батарей конденсаторов:
С=Сф=
Составим схему замещения:
Рисунок 11
В момент (1) начинают расходиться контакты, а в момент (2) при переходе тока через 0, дуга гаснет. На С1 напряжение равно:
На этапе (2 – 3) ёмкость разряжается через проводимость q, напряжение изменяется по закону: , где
В момент (3) напряжение равно:
t=0,01
Проводимость q на величину напряжения практически не влияет. В момент (3) ёмкости С и С0 включены параллельно напряжение достигает значения:
В момент (3 – 4), напряжение будет изменяться по закону:
Определим Т2:
R=0,495 (Ом)
Определим напряжение в момент (4):
С — т. к. в этот момент ёмкости работают параллельно.
С =
В момент (4) напряжение составляет:
В момент (4) дуга гаснет, напряжение меняется по закону:
В момент (5) происходит пробой, напряжение изменяется по закону:
, и составляет:
В момент (5) происходит пробой, две ёмкости включены параллельно, напряжение на них выравнивается и составляет:
На этом этапе (5 – 6) горит дуга, напряжение на ёмкости меняется по закону:
В момент (6) t=t2=0,0009 (c) напряжение равно:
Согласно условию, пробоев больше не будет, напряжение будет меняться по закону: , ёмкость полностью разрядится за 5с., напряжение будет равно:
Задача № 4
В результате удара молнии в воздушную линию ЛЭП в начале грозозащитного подхода к подстанции возник импульс перенапряжения с прямоугольным фронтом и постоянной амплитудой U. Построить зависимость напряжения во времени в начале подхода (точка 1), на шинах подстанции (точка 2) и на ОПН (точка 3). Определить наибольшее напряжение на ОПН и на шинах подстанции. Указать как зависит эти величины от длины грозозащитного подхода.
Исходные данные:
U0=1150, h=12м, l1-2=1,5 км, l2-3=16м, ОПН – Y – 220/146
Рисунок 13
Длительность фронта импульса пришедшего в точку 2 определим с учётом искажения фронта волны за счёт действия импульсной короны.
Т. к. волновое сопротивление линии и ошиновки одинаковые, то точка 2 не будет являться узловой: преломления и отражения волны в ней не будет, в точку 3 побежит импульс такого же фронта.
Точка 3 узловая, в ней будет отражение и преломление волны.
1 2 3
U12 U23
U32
U12= U23
U2=U12+U32
В последнем выражении необходимо определить U32:
U32=U3-U23
Напряжение U3 определим графически (Рис. 14)
Составим схему замещения:
Рисунок 15
ВАХ ОПН берём из каталога « Ограничители перенапряжении нелинейные» издательства Таврида – электрик.
125 А 500 А 5000 А 10000 А 20000 А
356 кВ 368 кВ 436 кВ 466 кВ 502 кВ
Для построения ВАХ сопротивления берём ток равный 1 кА, и исходя из сопротивления Z=400 Ом находим напряжение.
Определим величины :
Сск.св=300000 (км/с)
Зависимости напряжения от времени представлены на (рис. 16).
Грозозащитный фронт снижает амплитуду и уменьшает крутизну фронта перенапряжения. Величину напряжения на ОПН и на шинах подстанции грозозащитный подход уменьшает не значительно. Чем длиннее подход, тем тем меньше величина напряжения.
Задача № 5
Получить и построить зависимость напряжения от времени на контактах выключателя при отключении им К.З. на выводах. Построить эпюру распределения максимальных значений напряжения вдоль линии электропередачи.
Рисунок 17
Uc=10 кВ Хс=5 Ом l=2 км.
Кабель марки: СБ сечением 120 мм2
Приведём схему замещения:
Рисунок 18
Изменение напряжения от времени на контактах выключателя при отключении им К.З. на выводах описывается уравнением:
Определим параметры схемы замещения: исходя из справочных данных и длинны кабельной линии l=3,5 км.
Rл=0,153
Iнач.н.=Iк.з.Zл
Iнач.н- падения напряжения в линии при протекании тока К.З.
Рисунок 19
Для объяснения влияния УПК на величину перенапряжений построим эпюру распределения напряжения по линии.
Рисунок 20
Umax=2UФ.max+ Uc
Так как падения напряжения на ёмкости, имеет отрицательный знак, то УПК будет увеличивать величину перенапряжения.
Построим в программе Excel получившуюся зависимость (рис 21)
Рисунок 21
Список литературы.
1. Фёдоров А.А. «Основы электроснабжения промышленных предприятий» Москва «Энергоатомиздат» 1984г.
2. Электротехнический справочник Орлов А.Н., Герасимов М.В Москва «Энергоатомиздат» 2002г.
3. Кудрин Б.И. «Электроснабжения промышленных предприятий» 2005г.
4. Каталог «Ограничители перенапряжений нелинейные» Таврида – электрик. 2004г.