/ ТЕХНИКА ВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ / theme_referat. Техника высоких напряжений реферат

Читать контрольная по физике: "Техника высоких напряжений"

(Назад) (Cкачать работу)

Функция "чтения" служит для ознакомления с работой. Разметка, таблицы и картинки документа могут отображаться неверно или не в полном объёме!

Контрольная работа Техника высоких напряжений

Задача 1 Условие:

Рассчитать число электронов в лавине, развивающейся в воздухе при различных атмосферных условиях (таблица 3.1) под действием однородного электрического поля с напряжённостью Е, после прохождения лавиной пути х (таблица 3.2).

Дано: , ,кВ/см, см.

Найти: n=?

Допустим, что в лавине, прошедшей расстояние х, содержится n электронов. На путикаждый из них произведётионизаций, поэтому увеличение числа электронов в лавине на пути .

если электрическое поле однородное и напряжённость его всюду одинакова, то коэффициент свойстване зависит от координаты х, поэтому получаем

Где:эффективный коэффициент ионизации;

х – путь, пройденный лавиной.

Коэффициентпредставляет собой разность между коэффициентом ударной ионизациии коэффициентом прилипания электронов , равным числу актов захвата на пути в 1см, т.е.

Величинадля воздуха рассчитывается по эмпирической формуле

,

- относительная плотность воздуха

Е – напряжённость электрического поля, кВ/см.

,Гдеидавление и температура при нормальных атмосферных условиях: ;

идавление и температура воздуха в расчётных условиях.

Решение:

Рассчитываем величинуРассчитываем коэффициентпри напряжённости полякВ/см

Задача 2 Условие:

Определить пробивное напряжение воздушного промежутка между электродами различной конфигурации при подаче на промежуток постоянного, переменного (промышленной частоты) и импульсного (стандартного) напряжений обеих полярностей.

Расстояние между электродами указано в таблице 3.3. Вид прикладываемого напряжения, форма электродов и атмосферные условия приведены в таблице 3.4.

Примечание. Разрядные напряжение, определённое по формулам, таблицам и графикам, следует привести к реальным атмосферным условиям (указанным в таблице 3.4).

Дано:

, вид прикладываемого напряжения – переменное ,

Стержень-стержень, ГПа, .

Найти:

Промежутки стержень-стержень, являются классическим примером симметричного резконеоднородного поля. Электрическая прочность промежутка между двумя проводами очень близка к прочности промежутка стержень-стержень.

Зависимость разрядного напряжения для промежутков с резконеоднородным полем от давления имеет своеобразный характер: с ростом давления разрядные напряжения увеличиваются, в случае положительного стержня происходит снижение разрядного напряжения. Это явление можно объяснить следующим образом. При увеличении давления газа уменьшается коэффициент диффузии электронов и ионов, и положительный объёмный заряд, созданный лавиной, располагается в меньшем объёме. Поэтому напряжённость , обусловленная этим зарядом, возрастает и условие образования стримера . Соответственно снижается и разрядное напряжение.

Очевидно, что в газе под давлением следует всячески избегать использование промежутков с резконеоднородным полем.

Из рис.1 определяемамплитуда разрядного напряжения воздушного промежутка стержень-стержень, равного 50 см при переменном напряжении промышленной частоты и нормальных атмосферных условиях. Определяем разрядные напряжения для реальных условий.

- относительная плотность воздуха. где - реальные давление и температура

где - давление и температура при нормальных атмосферных условиях ,

- разрядное напряжение, приведённое к реальным атмосферным условиям. Задача 3 Условие:

Дать общую характеристику короны как одного из видов самостоятельного разряда. Объяснить природу потерь энергии на корону при переменном напряжении, существования радиопомех и акустических шумов.

Рассчитать удельные потери энергии на корону и напряжение появление короны для линии электропередачи переменного напряжения, характеризуемой следующими параметрами: номинальное напряжение линии ; расщеплённые фазы расположены горизонтально и расстояние между фазами равно а.

Каждая фаза имеет n проводов радиусоми шагом расщепления . Средняя высота подвеса проводов (таблица 3.5). Трасса ЛЭП проходит в регионе, метеорологические условия которого характеризуются продолжительностью (в часах) хорошей погоды , сухого снега , изморози , дождя и мокрого снега , относительной плотностью воздуха (таблица 3.6)

Расчёт производить согласно ;

Дано: , , , , , ,

, , , ,

Теория:

Коронный разряд, или корона, - это самостоятельный разряд, возникающий в резконеоднородных полях, в которых ионизационные процессы могут происходить только в узкой области вблизи электродов. К такого рода полям относится и электрическое поле проводов воздушных линий электропередачи.

Начальная напряжённость коронного разряда которая справедлива при отрицательной полярности провода, однако может использоваться и при положительной полярности, поскольку полярности невелико.

При малых радиусов проводовможно использовать Ф. Пика - коэффициент гладкости провода.

На линиях электропередачи применяются провода, витые из большого числа проволок. Витые провода не имеют гладкой поверхности, поэтому при одинаковых с гладкими проводами напряжениях и внешних диаметрах напряжённость электрического поля вблизи их поверхности бывает выше и корона возникает при меньшем напряжении. При определении начальной напряжённости коэффициент гладкостиучитывает форму поверхности витого провода. Для проводов различных марок коэффициент гладкости .

При коронном разряде в результате ионизации воздуха у поверхности провода образуется объёмный заряд того же знака, что и полярность напряжения на проводе.

Напряжённость поля у поверхности провода во время коронирования остаётся равной . Увеличение напряжения на проводе приводит к усилению ионизационных процессов, росту объёмного заряда и снижению напряжённости до . Вследствие увеличения объёмного заряда потери энергии на корону растут тем в большей степени, чем больше напряжение на проводе превосходит начальное напряжение- высота одиночного провода над землёй.

Так как объёмный заряд при любой полярности провода перемещается от провода к земле, напряжённость поля у поверхности провода стремится увеличиться. Однако из-за усиления при этом ионизации воздуха объёмный заряд вблизи провода пополняется и напряжённость поля в итоге сохраняется равной . Таким образом, вследствии непрерывного удаления объёмного заряда от провода коронный разряд может поддерживаться неограниченно долго.

При больших диаметрах проводов напряженность электрического поля в окрестности провода уменьшается значительно медленнее, чем вблизи проводов малого диаметра. Поэтому зона ионизации- ‘чехол’ короны – имеет большие размеры, и даже при начальном напряжении лавины могут достигать критической длины. Корона в этом случае возникает сразу в стримерной форме; структура зоны ионизации дискретна, светятся многочисленные стримерные каналы.

На проводах малых диаметров (до 1 см) корона возникает в лавинной форме. Зона ионизации достаточно однородна, свечение сосредоточено в узком чехле. Однако при увеличении напряжения сверх начального размеры зоны ионизации возрастут и корона из лавинной переходит в стримерную.

Ток стримерной короны состоит из отдельных импульсов с очень крутым фронтом (длительность фронта – порядка десятков наносекунд). Это высокочастотная составляющая тока корона является источником интенсивного электромагнитного излучения с широким спектром частот, которое создаёт помехи радио- телевизионному приёму. При коронировании проводов линий сверхвысокого напряжений может также возникать звуковой эффект, особенно сильный при дожде.

Объёмный заряд короны, образовавшийся в один из полупериодов перменного напряжения, за время до изменения полярности провода может переместится на несколько десятков сантиметров. Вследствие этого объёмные заряды обоих знаков совершают возвратно-поступательное движение вблизи провода, медленно удаляясь от него в область слабого поля, и там рекомбинируют. Только несущественная часть объёмного

referat.co

Факультет электротехнический

КАФЕДРА «АВТОМАТИЗИРОВАННЫЕ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ»

КОНСПЕКТ ЛЕКЦИЙ

ПО ДИСЦИПЛИНЕ

“ТЕХНИКА ВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ”

СПЕЦИАЛЬНОСТЬ

10.02.00 – ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СИСТЕМЫ И СЕТИ

Составил:

к.т.н., доцент Салтыков А.В.

Самара 2007

Лекция 1. Введение

В развитии электроэнергетики Российской Федерации важное место занимает применение высоких напряжений для передачи электри­ческой энергии на большие расстояния. В настоящее время протя­женность линий передачи, работающих при напряжениях 330— 500 кВ, составляет 30 тыс. км, введена в строй опытно-промышлен­ная электропередача 750 кВ, ведутся разработки электропередач переменного тока напряжением 1150 кВ и постоянного тока напря­жением 1500 кВ.

Использование высоких напряжений в электрических системах требует решения сложных научно-технических проблем, среди ко­торых может быть выделен комплекс вопросов, касающихся элект­рической изоляции. Объединенный единством цели — обеспечить безаварийную работу изоляции всех элементов электрической системы — этот комплекс вопросов связан с изучением разнородных физических явлений. Рассматриваемая проблема, получившая на­звание «Техника высоких напряжений в энергетике», предусматри­вает как изучение физических процессов в изоляции, так и изучение форм и величин напряжений, воздействующих на изоляцию в эк­сплуатации.

Изоляция электрических установок может быть разделена на внешнюю и внутреннюю изоляцию. К внешней изоляции относятся воздушные промежутки (например, между проводами линии элект­ропередачи, между проводами и опорой) и части изоляционных кон­струкций, которые соприкасаются с воздухом. Внутренняя изоля­ция находится внутри корпуса трансформатора или аппарата, ка­бельной оболочки и т. д.; она состоит из комбинации различных жидких, твердых и газообразных диэлектриков.

Под влиянием больших напряженностей электрического поля, которые могут возникать в процессе эксплуатации, возможна ча­стичная или полная потеря изоляцией ее диэлектрических свойств — пробой изоляции. Характер повреждения и его последствия раз­личны для внешней и внутренней изоляции.

После пробоя воздушного промежутка или перекрытия вдоль, поверхности изолятора и устранения причины пробоя электриче­ская прочность воздуха полностью восстанавливается. Нежела­тельные последствия пробоя воздуха — это возможность возникно­вения устойчивой дуги. На линиях электропередачи дуговое замы­кание на землю или между проводами приводит к отключению линии на время, необходимое для восстановления изоляции, Следовательно, пробой воздушной изоляции связан с кратковременным перерывом электроснабжения, но не с повреждением изоляции. В противоположность этому нарушение электрической прочности внутренней изоляции представляет собой необратимый процесс, ведущий к выходу из строя дорогостоящей аппаратуры.

На протяжении всего срока службы изоляция находится под воздействием рабочего напряжения установки. В таблице приведена шкала номинальных напряжений, т. е. средних междуфазных рабочих напряжений. В процессе эксплуатации имеют место отклонения от номинального напряжения, обусловлен­ные падением напряжения в элементах электрической системы. При этом наибольшие рабочие напряжения в системе не должны превосходить значений, указанных в таблице. Там же приведены величины наибольших фазных напряжений, которые прикладыва­ются к изоляции между токоведущими частями и землей.

Номинальные и наибольшие (максимальные) рабочие напряжения электрических систем

Примечание. Расчет рабочего напряжения производится по формуле UРАБ.МАКС=1,15UНОМдля номинальных напряжений 3-220 кВ;UРАБ.МАКС=1,1UНОМдля 330 кВ иUРАБ.МАКС=1,05UНОМдля 500-1150 кВ.

Поскольку изоляция постоянно находится под рабочим напряжением, а также испытывает механические, термические и другие воздействия, она (за исключением воздушных промежутков) посте­пенно теряет свои первоначальные свойства, и ее электрическая прочность снижается — изоляция подвергается старению. Необхо­димо, чтобы в течение всего срока службы, на который рассчитана установка, так называемая длительная прочность изоляции не снизилась бы до величины наибольшего рабочего напряжения уста­новки.

Однако требования к изоляции определяются не только рабочим напряжением. В процессе эксплуатации в электрических установ­ках кратковременно возникают значительные повышения напряже­ния — так называемые перенапряжения.

Перенапряжения могут быть разделены на две группы:

грозовые перенапряжения, связанные с разрядами молнии в токоведущие части установки или в землю поблизости от нее; внутренние перенапряжения, возникающие в результате различных нормальных или аварийных коммутаций в системе.

Атмосферные перенапряжения возникают при пора­жении электрической установки грозовыми разрядами. Как показывает опыт, явление это довольно частое. С грозовым разрядом при отсутствии специальной защи­ты связано возникновение волн перенапряжений, дости­гающих нескольких миллионов вольт. Такие перенапря­жения достаточны для перекрытия и повреждения изоля­ции установок любого номинального напряжения.

Атмосферные перенапряжения распространяются в электрической системе в форме волн и проникают во все элементы системы, в частности в аппаратуру и обмотки трансформаторов. Возникающие при этом пере­ходные процессы приводят к резкому повышению напря­жений, воздействующих на внутреннюю изоляцию транс­форматоров и аппаратов. Поэтому защита от атмосферных перенапряжений является обязательным элементом надежной работы электрической системы.

Уже в довоенные годы были разработаны основные технические мероприятия, способные обеспечить почти полную грозоупорность сетей. Однако с экономической точки зрения полная грозоупорность может быть целесо­образной только для систем высшего класса напряже­ния. В целях удешевления строительства сетей, а это в настоящее время является основной задачей, внедря­ются экономичные конструкции линий, обладающие сни­женными показателями в отношении грозоупорности, удешевляются трансформаторы и аппаратура путем сни­жения уровней изоляции, Все эти мероприятия ставят перед техникой защиты от перенапряжений наиболее трудную задачу — путем улучшения характеристик за­щитного оборудования обеспечить достаточно надеж­ную работу сетей в новых условиях.

Внутренние перенапряжения возникают при пере­ключениях в сети, при дуговых замыканиях на землю в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью, а также при резонансных, явлениях, возникающих на длинных линиях в несимметричных режимах. Внутрен­ние перенапряжения, которые существенно зависят от ха­рактеристик оборудования, в первую очередь выключате­лей, и схем сети, имеют обычно амплитуды в пределах 2,5—3,5 фазного напряжения сети. Изоляция электриче­ских установок рассчитывается на воздействие внутрен­них перенапряжений. По мере роста рабочего напряже­ния сетей, когда изоляция становится основным факто­ром, влияющим на экономичность электропередач, про­блема ограничения внутренних перенапряжений стано­вится все более актуальной. Согласование уровней изоляции электрических уста­новок с воздействующими перенапряжениями, которые в свою очередь зависят от характеристик защитных ап­паратов и условия развития перенапряжений в заданной системе, носит название координации изоляции. Чем шире наши знания в области техники высоких напряжений, тем более обоснована координация изоляции, а, следова­тельно, тем экономичнее могут быть выполнены линии и подстанции. Координация изоляции тесно связана с режимом ней­трали системы. Системы с изолированной нейтралью тре­буют при прочих равных условиях существенно более высокого уровня изоляции, что связано с возможностью длительного повышения напряжения на фазах до линейного напряжения сети. Поэтому в России сети напряжением 110кВ и выше имеют глухозаземленную нейтраль. В этих системах основным видом внутренних перенапряжений являются кратковременные коммутационные перенапряжений, связанные с отключением и включением участков сети, в основном линий и транс­форматоров. По мере того как добиваются снижения ам­плитуд коммутационных перенапряжений, все большую роль в координации изоляции начинают играть повыше­ния напряжения рабочей частоты в системе. Эти повышения ограничиваются с помощью системной автомати­ки в первую очередь автоматическим регулированием возбуждения генераторов и схемными мероприятиями.

Лекция 2.

studfiles.net

theme_referat

Темы рефератов по курсу «Техника высоких напряжений»

studfiles.net

Смотрите также

• 
  Термомеханическая обработка стали реферат
• 
  Теория случайных процессов реферат
• 
  Современный стиль одежды реферат
• 
  Реферат юмористические рассказы чехова
• 
  Реферат экспертные правовые системы
• 
  Реферат экономическое учение аристотеля
• 
  Реферат чума список литературы
• 
  Реферат художественная культура византии
• 
  Реферат финансирование социальных услуг
• 
  Реферат управление коммуникациями проекта
• 
  Реферат универсальные перспективные технологии