Элементы техники высших напряжений в системе электроснабжения - файл n1.docx

Элементы техники высших напряжений в системе электроснабжения
скачать (583.6 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.docx588kb.06.12.2008 03:51скачать

n1.docx


РГКП «КАСПИЙСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ




ТЕХНОЛОГИЙ И ИНЖИНИРИНГА ИМ. Ш.ЕСЕНОВА»




ИНЖЕНЕРНО - ТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ




КАФЕДРА « ЭНЕРГЕТИКА И ТРАНСПОРТ »




































КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА




ПО ДИСЦИПЛИНЕ : « ТЕХНИКА ВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ »




ПО ТЕМЕ: « ЭЛЕМЕНТЫ ТЕХНИКИ ВЫСОКИХ НАПРЯЖЕНИЙ В СИСТЕМЕ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ»


















ВЫПОЛНИЛА СТУДЕНТКА

ГРУППЫ ЭЭ – 06 – 6 ССО

ЕГОЯНЦ И.Г.






ПРЕПОДАВАТЕЛЬ :

КАРАКУШИКОВА Б.



































АКТАУ - 2008




Содержание:




  1. Введение.

  2. Испытание оборудования изоляции высоковольтного оборудования и сетей.

  3. Испытание отдельных видов высоковольтного оборудования

  4. Испытания высоковольтных линий

  5. Испытание кабельных линий

  6. Определение мест повреждений кабельных линий

























































































































  1. Введение




Основные требования. Передача больших мощностей на значительные расстояния по линиям электропередачи связана с применением высоких напряжений, что позволяет снизить ток в электрических сетях, уменьшить сечение проводов и потери в линиях. Однако применение высокого напряжения вызывает удорожание и усложнение аппаратуры, трансформаторов подстанций и распределительных устройств системы электроснабжения.

Увеличение стоимости электроустановок и линий передачи высоких напряжений определяется в основном удорожанием изоляции. Напряжение, воздействующее на изоляцию в рабочем режиме, характеризуется номинальным напряжением электроустановок и сетей. Однако при резких изменениях рабочего режима (короткие замыкания, отключение линий и др.), а также при разрядах молнии в токоведущие части на изоляцию электроустановок и сетей воздействуют напряжения, значительно превышающие поминальные напряжения. Чтобы изоляция могла надежно работать при возникновении таких повышенных напряжений (перенапряжений), она должна быть изготовлена на напряжения более высокие, чем номинальные. Эти напряжения называются испытательными напряжениями изоляции и определяют электрическую прочность, или уровень изоляции.

Уровень изоляции установок высокого напряжения выбирают, •Исходя из возможных величин атмосферных и коммутационных перенапряжений. Основными исходными данными при испытании изоляции являются испытательные кратковременные напряжения промышленной частоты по ГОСТ 15161—76 [28].

Изоляцию высоковольтного оборудования и сетей испытывают в специальных лабораториях высокого напряжения, оборудованных испытательными установками высокого напряжения промышленной частоты, высокой частоты, постоянного тока высокого напряжения и др. Мощности и напряжения испытательных установок выбирают в зависимости от мощности и напряжения испытуемой изоляции. В соответствии с ПУЭ разрешается проводить испытания на постоянном токе, если напряжение постоянного тока равно амплитудному значению переменного тока. Источниками испытательного напряжения промышленной частоты являются высоковольтные испытательные трансформаторы на напряжение 100—1000 кВ. Применяется каскадное включение этих трансформаторов для получения напряжения выше 1000 кВ.

Обычно номинальный ток испытательных трансформаторов на стороне высшего напряжения равен 1 А и является достаточным для испытания изоляции электрооборудования.

По конструктивному выполнению испытательные трансформаторы могут быть с масляной или сухой изоляцией, при этом первые имеют большее применение, так как имеют повышенную электрическую прочность.

Трансформаторы питаются от синхронных генераторов, имеющих специальные обмотки для поддержания синусоидальной формы напряжения, необходимой при испытании изоляции электроустановок.








Рис.1 Схематическое изображение каскадного трансформатора

Рис.2 Векторная диаграмма токов и изоляции




При этом используют однополюсные и трехполюсные генераторы с мощностью примерно 1 кВ • А на 1 кВ. Генераторы должны иметь мощность, большую по сравнению с мощностью трансформаторов, так как в этом случае индуктивность генераторов меньше, что обеспечивает более устойчивую работу и ограничивает возможные перенапряжения при проведении испытаний.







  1. Измерение диэлектрических потерь

Как известно, мощность, теряемая в диэлектрике при переменном токе:

P=UIс tg ? = CU2 tg ?

Следовательно, диэлектрические потери пропорциональны tg ?, а угол б называется углом диэлектрических потерь.

Из этого следует, что для определения диэлектрических потерь необходимо знать величину емкости С испытываемого диэлектрика при напряжении и тангенс угла потерь . Эта величина, как видно из рис. 2, равна отношению активного тока утечки к емкостному току.

Измерением диэлектрических потерь проверяют надежность изоляции по отношению к тепловому пробою (тепловую устойчивость, и общее старение или увлажнение изоляции.

Величину tg ? измеряют высоковольтным мостом (рис. 3, а). Мост состоит из эталонного конденсатора С2, практически не имеющего потерь, переменного резистора Кг, постоянного резистора Кг переменной емкости и нулевого индикатора Г. Испытываемый объект изображен конденсатором Сх. Все части моста защищены экраном (показан стрелками) и разрядником Р. Показателем равновесия моста является нулевое значение индикатора Г. Значение tg ? определяют по формулам:

tg ? = 0,1 С1 при R = 1000/?

tg ? = С1 при R= 10000/?.

Приведенная схема обычно служит для лабораторных исследований. Эту же схему применяют для измерения междуфазной изоляции машин и кабелей,











Рис.3 Схема измерения диэлектрических потерь

Чтобы получить изоляционные характеристики установленного оборудования, где в большинстве случаев один из элементов заземлен, используют перевернутую измерительную схему (рис. 3, б). Высокое напряжение подают к точке О, а точку С заземляют. В этой схеме экран отводит от измерительной части схемы паразитные емкостные токи (показано стрелками).

Применение перевернутой схемы емкостного моста позволяет производить испытания без снятия установленных вводов с трансформаторов и генераторов. Угол диэлектрических потерь обмоток измеряют между каждой обмоткой и корпусом при заземленных остальных обмотках.

  1. Испытание отдельных видов высоковольтного оборудования

При испытании изоляции высоковольтного оборудования необходимо:

1) провести осмотр испытуемого объекта. Если в результате осмотра
будут выявлены дефекты оборудования, то испытания следует произ-
водить только после устранения указанных дефектов;


2) измерения производить при температуре не ниже 5° С.
Изоляция считается выдержавшей испытания, если не произошло


1 пробоя или перекрытия изоляции, а также не отмечено по показаниям приборов или по наблюдениям повреждение изоляции.

Объем и нормы испытании электрооборудования должны соответствовать руководящим указаниям.

Измерительные трансформаторы т о к а. В объем испытаний, проводимых для трансформаторов тока, обычно входит измерение сопротивления изоляции и испытание повышенным напряжением промышленной частоты.

Измерение сопротивления изоляции первичных обмоток трансформаторов тока производится мегомметром на 2500 В. Величина сопротивления обычно составляет несколько тысяч МОм.

Для измерения сопротивления изоляции вторичных обмоток трансформаторов тока применяют мегомметр на 500—1000 В. Величина сопротивления изоляции обмоток вместе с присоединенными к ним вторичными цепями должна быть не менее 1 МОм.

Сопротивление изоляции измеряют у каждой обмотки по отношению к корпусу и к другим обмоткам. Объем испытаний измерительных трансформаторов тока дополняют измерением диэлектрических потерь tg ? (рис.3), значения которых не должны превышать.предельные значения (в %) трансформаторов тока при температуре +2 ̊ С.

При испытании повышенным напряжением промышленной частоты его величина не должна превышать испытательного напряжении по указанному ГОСТ 15161—76.

При испытании изоляции повышенным напряжением необходимо: воспроизвести условия работы изоляции, близкие к реальным; удалить из электрического поля посторонние предметы; правильно выбрать параметры испытательной установки.

Испытанию повышенным напряжением подвергаются первичные обмотки трансформаторов тока с номинальным напряжением до 35 кВ, а также вторичные обмотки.

Испытательное напряжение поочередно прикладывается к обмотке высшего напряжения и к каждой обмотке низшего напряжения. При этом остальные (свободные) обмотки заземляются. Продолжительность приложения испытательного напряжения для трансформаторов тока с керамической изоляцией составляет 1 мин, для маслонаполненных трансформаторов тока с твердой органической изоляцией или с кабельной массой — 5 мин.

Масляные выключатели. При внешнем осмотре выключателей проверяют чистоту и целостность изоляции, уровень масла в баках, отсутствие течи масла, правильность присоединения ошиновки и др.

Сопротивления изоляции подвижных и направляющих частей, выполненных из органических материалов, измеряют мегомметром па 2500 В. Первое измерение производится при выключенном положении масляного выключателя. При этом измеряется суммарное сопротивление изоляции вводов, подвижных и направляющих частей выключателя. Второе измерение производится при отключенном выключателе и замкнутых накоротко вводах каждого полюса. При этом измеряется сопротивление подвижных и направляющих частей, величина которого для напряжений до 10 кВ не должна быть ниже 1000 МОм.

Испытание изоляции повышенным напряжением производится путем подключения напряжения: к токоведущим и заземленным элементам выключателя, а также токоведущим частям соседних полюсов; к разомкнутым контактам одного и того же полюса при отключенном положении выключателя.

Разъединители, отделители и короткозамыкатели. При внешнем осмотре указанных аппаратов определяют видимые повреждения установленных на них изоляторов, а также состояние подвижных и неподвижных контактов. Сопротивления поводков и тяг, выполненных из органических материалов, измеряют мегомметром на напряжение 250 В. Сопротивление изоляции должно быть не меньше 300, 1000, 3000 МОм соответственно для напряжений до 10, 150, 220 кВ и выше. Состояние изоляции опорных изоляторов указанных аппаратов проверяют повышенным напряжением.

Величины сопротивлений изоляции аппаратов вторичных цепей и электропроводки на напряжение до 1000 В должны соответствовать допустимым значениям, приведенным в табл. 13.3.

Изоляторы. Объем и нормы испытаний для опорных изоляторов, устанавливаемых на высоковольтных аппаратах, были приведены выше. Для испытания подвесных и штыревых изоляторов (рис. 13.4) применяют специальные пружинящие захваты, накладываемые на элементы испытуемых изоляторов в виде «гребенки». В каждом из таких захватов размещают искровые промежутки с зазором 2—3 мм.

В искровых промежутках при испытаниях повышенным напряжением горит дуга емкостного тока — голубого цвета при исправных элементах. При пробое элементов цвет дуги изменяется на красный за счет прохождения в цепи активного тока. Пробой элемента цепочки изоляторов отмечается также по приборам испытательной установки.













Рис.4 Схемы испытания Рис.5 Распределение напряжений на гирлянде изоляторов

Изоляторов повышенным

напряжением










Изолятор считается выдержавшим испытание повышенным напряжением промышленной частоты, если не происходило перекрытия его поверхности, пробоя фарфора или образования короны.




  1. Испытания высоковольтных линий.

Замеры распределения потенциала на гирлянде изоляторов. Своевременное выявление поврежденных изоляторов обеспечивает нормальную эксплуатацию воздушных высоковольтных линий. Повреждения могут быть выявлены по распределению потенциала на гирлянде изоляторов. В нормальных условиях распределение потенциала неравномерное. Под наибольшим напряжением находится изолятор у провода, к середине гирлянды напряжение, приходящееся на каждый изолятор, падает, а к траверсе начинает возрастать, что объясняется различными значениями емкостей отдельных изоляторов по отношению к земле (С:) и к проводу (С2) — рис.5.

Принципиальная схема для замера напряжения, приходящегося на изолятор, представлена на рис. При уменьшении расстояния между электродами разрядника Р проскакивает искра с характерным треском.

Величину напряжения, приходящегося на испытуемый изолятор в момент возникновения искры, определяют при помощи измерительных штанг со шкалой, проградуированной в киловольтах.

Измерительная головка с переменным искровым промежутком, навинчиваемая на изолирующую часть измерительной штанги. Полученное испытательное напряжение сравнивают с допустимыми значениями для нормальных и дефектных изоляторов.

Замеры сопротивления заземления опор и тросов. Такие замеры производятся после первых девяти лет эксплуатации; в дальнейшем периодически — не реже одного раза в шесть лет. Необходимость такой проверки обусловлена возможными повреждениями заземляющих устройств и возможным изменением удельного сопротивления грунта.

Измерения сопротивления заземления. Эти измерения производятся специальным прибором — измерителем заземления типов МС-07, МС-08. Принцип действия прибора основан на





Рис.6 Головка штанги для контроля исправности изоляторов




сравнении падения напряжения на испытуемом заземлении Кх с падением напряжения на регулируемом известном сопротивлении 7?, которое отградуировано в омах и нанесено на шкале прибора 1311.





Схема измерения сопротивления заземления опор показана на рис.78. Испытуемое заземление опоры Л- соединяют с зажимами приборов и Ег двумя проводами сечением 4—6 мм4, что исключает погрешности, вносимые сопротивлениями соединительных проводов и контактов. Измеритель заземления располагают в непосредственной близости от испытуемого заземлителя и устанавливают горизонтально на твердом основании. В качестве зонда 3 и вспомогательного заземлителя ( подключаемых к прибору зажимами Е2 и 2, используют стальные стержни или трубы диаметром до 50 мм. Глубина их погружения





Рис.7 Схема измерения сопротивления заземления опор




в грунт должна быть не менее 0,5 м. Вспомогательный электрод забивают на расстоянии 40—50 м от испытуемого заземления.







  1. Испытание кабельных линий.

Для этой цели применяют стационарные и передвижные установки. Стационарные испытательные установки предназначены для электростанций и подстанций, имеющих распределительные устройства с большим числом присоединенных кабельных линий. Широко применяют испытательные установки, смонтированные на автомашине. Установка позволяет выпрямленным током испытывать изоляцию кабельных линий, а переменным током — оборудование распределительных устройств.

Установка состоит из передвижного пульта управления, размещенного на колесах трансформатора и кенотронной выпрямительной приставки. В комплект аппарата входит штанга, используемая для заземления.

Для испытания постоянным током кенотронную приставку устанавливают на откидной дверце пульта управления, куда подают напряжение. При помощи регулятора напряжения поднимают напряжение в течение 5 мин до испытательной величины, составляющей 5—6 с/,,0,, к В, и измеряют ток утечки, который не должен превышать 300 мкА.

На автомашине смонтированы специальный барабан со шланговым проводом длиной 30 м, при помощи которого установка присоединяется к сети; барабан с проводом типа «магнето» для присоединения испытуемого объекта к установке и барабан с голым медным проводом для заземления самой машины и испытуемого объекта. В комплект автомашины входят изолирующие стойки для крепления провода типа «магнето» и каната, ограждающего машину при испытаниях.







  1. Определение мест повреждений кабельных линий.

Повреждения в кабельных линиях подразделяют на следующие виды:

повреждение изоляции, вызывающее замыкание одной жилы па землю;

повреждение изоляции, вызывающее замыкание либо двух-трех жил на землю, либо двух-трех жил между собой;

обрыв одной, двух или трех жил без заземления или с заземлением оборванных и необорванных жил;

заплывающий пробой изоляции;

повреждение кабеля одновременно в нескольких местах, каждое из которых может относиться к одному из вышеуказанных видов.

Для установления характера повреждения кабельной линии во многих случаях бывает достаточно измерить с обоих концов линии сопротивление изоляции каждой токоведущей жилы по отношению к земле, сопротивление изоляции между токоведущими жилами и определить целостность токоведущих жил. Перед измерением кабельная линия должна быть отключена разъединителями с обоих концов. Эти измерения производят мегомметром на 2500 В до и после испытания кабеля повышенным выпрямленным напряжением.

Повышенным напряжением испытательной установки поочередно испытывают изоляцию токоведущих жил по отношению к металлической оболочке кабеля и между собой.

Во многих случаях для определения места повреждения необходимо иметь малое переходное сопротивление в месте повреждения кабельной линии. Переходное сопротивление снижают до необходимого предела, прожигая изоляцию в месте повреждения напряжением 5— 10 кВ от установок с селективными селеновыми выпрямителями или от специальных трансформаторов. Прожигание производят с перерывами в течение нескольких часов, а иногда и суток. При этом сопротивление резко меняется, то снижаясь, то возрастая, пока не начинает плавно снижаться. В некоторых случаях в процессе прожигания место повреждения заплывает, изоляция восстанавливается и пробои прекращаются.

Существующие методы определения места повреждения кабелей можно подразделить на относительные (лабораторные) и непосредственные (на трассе). Здесь будут рассмотрены непосредственные методы.

Индукционный метод. Этим методом определяют места повреждения в кабельных линиях, имеющих пробой изоляции между двумя-тремя жилами и малое переходное сопротивление в месте повреждения. Метод основан на улавливании магнитного поля над кабелем, по которому пропускается ток звуковой частоты (800—1000 Гц). Генератор звуковой частоты соединяют с поврежденными жилами кабеля. Повышая напряжение генератора, добиваются тока в кабеле не менее 15 А, Оператор, снабженный микрофонной рамкой, усилителем и телефоном, передвигается по трассе кабельной линии и прослушивает звуковые сигналы от генератора; эти сигналы будут слышны на том участке, где по кабелю протекает ток, т. е. на участке от генератора до места повреждения. Перед местом повреждения звуковые сигналы усиливаются, а за местом повреждения прекращаются.

Следует иметь в виду, что при углублении кабеля свыше 1,5 м звук ослабевает, что может привести к ошибке в определении места повреждения.

Акустический метод. Этим методом определяют место повреждения в кабельных линиях при пробое изоляции жилы на землю и в ряде других случаев. Метод основан на прослушивании с поверхности земли электрического разряда при помощи звукового приемника с телефоном или деревянного стетоскопа. Электрический разряд создается в месте повреждения кабельной линии испытательной кенотронной установкой, конденсатором и разрядником.

В муфте между жилой и металлической оболочкой кабеля возникает сильный искровой разряд, прослушиваемый с поверхности земли.

В схему испытаний вводят разрядник Р и конденсатор С. При такой схеме, являющейся фактически схемой генератора импульсов, в месте повреждения создается искровой разряд, прослушиваемый с поверхности земли. Чтобы обеспечить выделение максимальной энергии искрового разряда в месте повреждения, необходимо устанавливать конденсатор большой емкости. Тогда напряжение заряда конденсатора будет достаточным, чтобы вызвать искровой разряд в поврежденном месте. Однако чрезмерно большое повышение напряжения заряда конденсатора может вызвать при разряде повреждение изоляции в других ослабленных местах.

Вместо конденсаторов иногда используют емкость неповрежденных жил кабеля. При этом генератор импульсов присоединяется к поврежденной кабельной линии, на которую подаются импульсы с периодичностью порядка одного импульса в секунду. В зоне повреждения оператор, проходя по трассе кабельной линии, ставит приемник звуковых сигналов на землю и через телефон прослушивает разряды. Над местом повреждения кабельной линии будет наибольшая слышимость искровых разрядов.







Задача

Выбрать сечение проводов осветительной двухпроводной линии с U=220В при допустимой потере ∆U=6%. Длины (в м) и нагрузки (в кВт) на рисунке провода медные марки ВРГ.




11 1 7 2 5 3 2 4



60 40 20 15



4 кВт 2 кВт 3 кВт 2 кВт




Потеря напряжения в двухпроводной линии постоянного тока, имеющей нагрузку на конце линии, выражается формулой:



Для двухпроводной линии имеющей несколько ответвлений, суммарная потеря напряжения от питательного пункта до конечного ответвления



Где s- поперечное сечение проводов, мм2;

- удельная проводимость материала провода при Т=20 ̊с , м/Ом∙мм2.

При температуре не равной 20 С, проводимость определяется по формуле:



Где ? – температурный коэффициент (для меди ?=0,0004).

Нам задана марка медного провода ВРГ, его удельная проводимость 57 м/Ом∙мм2.




L4R4

L3R3




L2R2




L1R1













L1r1 l2r2 l3r3 l4r4







Из известной формулы найдем неизвестное значение s:



IL=I1L1+I2L2+I3L3+I4L4

IL= 11∙60+7∙40+5∙20+2∙15=1070

Тогда сечение провода находим:






























Литература:

  1. «Энергоснабжение промышленных предприятий» Б.Ю.Липкин, Высшая школа, М., 1985г.

  2. «Основы электроснабжения промышленных предприятий» А.А.Ермолов, Энергоатомиздат, М.,1983 г.

  3. Электрическая часть электрических станций» Б.Н.Неклепаев, Энергия,1976 г.

Учебный материал
© bib.convdocs.org
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации