Указания по составлению схемы и выполнению расчетов

Линия электропередачи задается участками по 100 км с использованием элементов « -звено» программы КВЛ. Целесообразно сначала задать параметры одного « -звена» (с помощью диалога, вызываемого по двойному щелчку мыши на элементе) и скопировать его, после чего добавить в схему остальные участки линии путем вставки в требуемое место скопированного ранее « -звена».

Для удобства анализа результатов целесообразно задать напряжение источника, равным 0,1 кВ (т.е. 100 В или «100%»). Тогда по завершению расчета рядом с узлами элементов будут отображаться значения, соответствующие процентным долям напряжения источника.

При выполнении пунктов расчетного задания с разомкнутой линией (на холостом ходу) рекомендуется нагрузить линию на большое сопротивление (1 ГОм), включенное между концом линии и землей.

Блоки, используемые в лабораторной работе, сведены в таблицу 3.

Для удобства обработки результатов для каждого пункта задания в программе имеется своя табличная форма, вызываемая путем нажатия кнопки с номером пункта задания в панели инструментов. Найденные значения напряжений следует ввести в таблицу, и по окончании ее заполнения нажать кнопку «Построить график ».

По итогам выполнения работы полученные табличные формы и графики нужно сохранить путем их копирования и вставки в доступный на компьютере текстовый редактор (WordPad или MS Word). Для копирования в буфер обмена табличных форм можно воспользоваться стандартной горячей клавишей Alt + Print Screen. Графики можно скопировать в буфер обмена или сохранить в файл с помощью меню Правка окна графопостроителя XYGraph (пункты «Копировать рисунок » или «Сохранить рисунок » соответственно).

 

Таблица 3

Элемент	Описание
	Источник синусоидального напряжения. Параметры: – действующее значение напряжения, кВ; – частота, Гц; – начальная фаза, град. Местонахождение блока в библиотеке элементов: Источники à Неуправляемые.
	Индуктивность для представления внутреннего сопротивления источника. Местонахождение блока в библиотеке элементов: Элементы à RLC–цепи.
	П–звено для моделирования линии с распределенными параметрами. Параметры: – длина линии, км; – активное сопротивление на единицу длины, Ом/км; – индуктивность на единицу длины, Гн/км; – емкость на единицу длины, Ф/км. Местонахождение блока в библиотеке элементов: Элементы à Линии.
	Заземлитель. Местонахождение блока в библиотеке элементов: Коннекторы à Заземлители.

Приложение 1

Испытательные напряжения по ГОСТ 1516.3

 

Т а б л и ц а 1 - Нормированные испытательные напряжения полного и срезанного грозового импульса электрооборудования для классов напряжения 35–220 кВ (ГОСТ 1516.3-96)

Класс напряжения, кВ	Полный грозовой импульс, кВ	Срезанный грозовой импульс, кВ
Силовые трансформаторы и шунтирующие реакторы	Трансформаторы напряжения	Силовые трансформаторы и шунтирующие реакторы	Электромагнитные трансформаторы напряжения

 

 

Т а б л и ц а 2 - Нормированные испытательные напряжения полного и срезанного грозового импульса электрооборудования для классов напряжения 330–750 кВ (ГОСТ 1516.3-96)

Класс напряжения, кВ	Уровень изоляции	Полный грозовой импульс, кВ	Срезанный грозовой импульс, кВ
Силовые трансформаторы	Шунтирующие реакторы, электромагнитные трансформаторы напряжения	Емкостные трансформаторы напряжения	Силовые трансформаторы	Шунтирующие реакторы, электромагнитные трансформаторы напряжения
	а
б
	а
б
	а
б

Примечание: уровень изоляции а – при применении для защиты ограничителей перенапряжений (ОПН); уровень изоляции б – при применении для защиты вентильных разрядников.

 

Приложение 2

Телеграфные уравнения длинной линии и их решение

Будем предполагать, что источник и линия симметричны, тогда задачу можно рассмотреть в однофазной постановке с параметрами прямой последовательности (см. рисунок 2.1).

Телеграфные уравнения линии имеют следующий вид:

, (2.1 а)

. (2.1 б)

Здесь u (x, t) – напряжение в линии, то есть разность потенциалов между точкой линии, удаленной от ее начала на расстояние x, и землей, в момент времени t, а i (x, t) – ток, протекающий через эту точку линии; r ' – продольное активное сопротивление линии на единицу длины, определяемое в первую очередь сопротивлением проводов (влияние земли на параметры прямой последовательности незначительно); g ' – активная поперечная проводимость линии на единицу длины, которая в отсутствии коронирования проводов может быть принята равной нулю (сопротивление утечки по гирляндам изоляции и по воздуху очень велико); L ' и C ' – погонные индуктивность и емкость прямой последовательности.

Смысл соотношений (1) легко понять, рассмотрев связь между напряжением и током на малом участке линии длиной (см. рисунок 2.1). Перенося приращение координаты в правые части уравнений (1), получим:

, (2.2 а)

. (2.2 б)

Уравнение (2.2 а) говорит о том, что убыль напряжения в линии на участке обусловлена падением напряжения на активном сопротивлении и ЭДС самоиндукции, возникающей под действием переменного магнитного потока , пронизывающего петлю «провод-земля» на участке .

В соответствии с уравнением (2.2 б) убыль тока вызвана стеканием его по поперечной проводимости g 'Δ x и емкостным током (током смещения), обусловленным наличием переменного электрического поля между проводом и землей.

Если в электрической сети источники напряжения синусоидальны, то, при отсутствии нелинейных элементов, напряжения и токи в линии в установившемся режиме будут также синусоидальны. Тогда уравнения (2.1) удобно записать в комплексных переменных, тем самым сведя их к системе обыкновенных дифференциальных уравнений:

 

 

Рисунок 2.1 - Напряжения и токи в длинной линии

 

, (2.3 а)

. (2.3 б)

В уравнениях (2.3) и представляют собой полные погонные продольное сопротивление и поперечную проводимость линии. Продифференцировав (2.3а) по x и подставив в него (2.3 б), получим волновое уравнение для напряжения:

, (2.4)

где – коэффициент распространения.

Уравнению (4) удовлетворяют экспоненциальные функции, и его общим решением является их линейная комбинация:

. (2.5)

В последнем уравнении слагаемые в правой части имеют смысл двух волн, распространяющихся в прямом и обратном направлении вдоль линии. Действительно, если в первом слагаемом перейти от комплексного представления к функциональной зависимости от времени, получим для экспоненциальной функции:

, (2.6)

то есть функцию вида f (x – νt), которая с математической точки зрения представляет собой волну, распространяющуюся в прямом направлении вдоль линии со скоростью ν = ω / β.

Из соотношения (6) явно следует смысл коэффициентов α и β. Коэффициент затухания α определяет снижение амплитуды (затухание) волны по экспоненциальному закону при пробеге ее по линии. Коэффициент β, называемый коэффициентом изменения фазы, определяет фазовый сдвиг напряжения волны, возникающий вследствие временной задержки, обусловленной конечной скоростью ее распространения. За полный цикл колебаний источника волна пройдет расстояние λ так, что βλ = 2 π, откуда . Расстояние λ называют длиной волны. Для промышленной частоты ( = 50 Гц), с учетом того, что скорость распространения волны для прямой последовательности равна скорости света (3·10⁸ м/с), длина волны составляет 6000 км.

Второе слагаемое в (2.5), очевидно, является волной, распространяющейся в обратном направлении.

Продифференцировав (2.5) по x и подставив в (2.3 а), получим выражение для тока в линии:

(2.7)

Сопоставляя (5) и (7), видно, что волны напряжения и тока пропорциональны и коэффициентом пропорциональности является волновое сопротивление .

Постоянные интегрирования и можно найти из граничных условий, то есть исходя из значений напряжения и тока в начале или в конце линии, после чего решение уравнений линии примет вид:

, (2.8 а)

, (2.8 б)

где , – напряжение и ток в начале линии.

Если координатную ось x направить в противоположном направлении, то можно получить решение, выраженное через напряжение и ток в конце линии :

, (2.9 а)

. (2.9 б)

При x ' = l уравнения (П2.9) позволяют установить связь между напряжениями и токами в начале и в конце линии:

, (2.10 а)

. (2.10 б)

Приложение 3

Решение телеграфных уравнений для линии без потерь

 

При отсутствии потерь в линии, волны не затухают, и коэффициент распространения становится чисто мнимым и равным jβ. Волновое сопротивление становится чисто активным: . Тогда,

, (3.1 а)

. (3.1 б)

Напряжение и ток в начале линии связаны с напряжением и током в конце линии с помощью уравнений (9), если в качестве подставить длину линии. Для линии без потерь получим:

, (3.2 а)

. (3.2 б)

 

Список литературы

1. Базуткин В.В., Ларионов В.П., Пинталь Ю.С. Техника высоких напряжений /Под ред. В.П.Ларионова. – М.: ЭАИ, 1986. – 464 с.

2. Техника высоких напряжений /Под ред. Д.В.Разевига. – М.: Энергия, 1976. – 488 с.

3. Техника высоких напряжений /Под ред. М.В.Костенко. – М.: Высшая школа, 1973. – 528 с.

4. Долгинов А.И. Техника высоких напряжений в электроэнергетике. – М.: Энергия, 1968. – 468 с.

5. Базуткин В.В., Дхомовская Л.Ф. Расчеты переходных процессов и перенапряжений. – М.: ЭАИ, 1983. – 328 с.

6. Сви П.М. Контроль изоляции оборудования высокого напряжения. – М.: Энергия, 1980. – 112 с.

7. 4. Долгинов А.И. Перенапряжения в электрических системах. – М.-Л: Госэнергоиздат, 1962. – 512 с.

8. Сиротинский Л.И. Техника высоких напряжений /Волновые процессы и внутренние перенапряжения в электрических системах. – М.-Л: Госэнергоиздат, 1959. – 365 с.

 

Содержание

Введение
Подготовка и порядок выполнения работы
Защита лабораторной работы
1 Компьютерная лабораторная работа №1. Защита подстанций от набегающих волн
1.1 Предварительные сведения
1.2 Задание на предварительную подготовку
1.3 Задание на измерения
1.4 Контрольные вопросы
1.5 Указания по составлению модели и выполнению расчетов
2 Компьютерная лабораторная работа №2. Перенапряжения в дальних электропередачах за счет емкостного эффекта
2.1 Предварительные сведения
2.2 Задание на предварительную подготовку
2.3 Задание на измерения
2.4 Указания по составлению модели и выполнению расчетов
2.5 Указания по составлению схемы и выполнению расчетов
Приложение 1
Приложение 2
Приложение 3
Список литературы

 

Сводный план 2010г, поз. 73