Лопухова Т.В., Чернов К.П. Изоляция и перенапряжения - файл n1.doc

Лопухова Т.В., Чернов К.П. Изоляция и перенапряжения
скачать (41.9 kb.)
Доступные файлы (1):
n1.doc226kb.15.12.2001 09:10скачать

n1.doc



МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ


ИЗОЛЯЦИЯ И ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ


ПРОГРАММА, МЕТОДИЧЕСКИЕ

УКАЗАНИЯ И КОНТРОЛЬНЫЕ ЗАДАНИЯ


Для студентов заочной формы обучения


по направлению «Электроэнергетика»

Казань 2001

УДК 621.3.048.015.3

И 16
Изоляция и перенапряжения. Программа, методические указания и контрольные задания. Для студентов заочной формы обучения по направлению «Электроэнергетика». Лопухова Т.В., Чернов К.П. Казань: Казан. гос. энерг. ун-т, 2001.
Пособие предназначено для студентов-заочников, изучающих курс «Изоляция и перенапряжения». Оно содержит программу дисциплины, общие рекомендации по работе над курсом, методические указания и контрольные задания.
____________________



Казанский государственный энергетический университет, 2001 г.

ПРЕДИСЛОВИЕ
Учебная дисциплина «Изоляция и перенапряжения» является одной из основных общепрофессиональных дисциплин при подготовке специалистов электроэнергетического направления и играет существенную роль в формировании у них инженерного мышления. В этой дисциплине комплексно рассматривается работа изоляционных конструкций в электрических системах при воздействии рабочего напряжения, грозовых и внутренних перенапряжений.

В соответствии с Государственным образовательным стандартом высшего профессионального образования по направлению подготовки дипломированного специалиста 650900 «Электроэнергетика» предъявляются следующие требования к обязательному минимуму содержания по дисциплине «Изоляция и перенапряжения»:

виды электрической изоляции оборудования высокого напряжения;

изоляция воздушных линий электропередачи;

молниезащита воздушных линий;

изоляция электрооборудования станций и подстанций, закрытых и открытых распределительных устройств;

элегазовая изоляция;

молниезащита оборудования станций и подстанций;

защита изоляции электрооборудования от внутренних перенапряжений;

экологические аспекты электроустановок высокого напряжения.

Научные положения дисциплины «Изоляция и перенапряжения» сформулированы на основе физики диэлектриков, физической химии, теории электромагнитных колебаний. При изучении дисциплины необходимо знание основ материаловедения, теоретических основ электротехники, электрических машин.

Изучение дисциплины «Изоляция и перенапряжения» необходимо для успешного усвоения таких предметов, как «Основы эксплуатации электрооборудования электрических станций и подстанций», «Основы эксплуатации электрических сетей», «Режимы работы основного оборудования электрических станций», «Основы конструирования электроустановок», «Изоляция электроустановок высокого напряжения», «Перенапряжения в электроэнергетических системах», «Диагностика изоляции оборудования и установок высокого напряжения», а также для квалифицированной профессиональной деятельности.

Хорошее усвоение данного курса предполагает глубокое изучение теории, умение использовать полученные знания для анализа состояния электроустановок и режимов их работы и приобретение твердых навыков в решении задач. Для этого необходимо самостоятельно решить ряд задач по всем разделам изучаемого курса и выполнить специальные задания.
ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ ПО РАБОТЕ НАД КУРСОМ «ИЗОЛЯЦИЯ И ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ»
Работа студента над курсом «Изоляция и перенапряжения» складывается из самостоятельного изучения разделов и тем курса по учебникам и учебным пособиям с последующей самопроверкой и решением типовых задач, индивидуальных консультаций (очных и письменных), выполнения лабораторных работ, посещения лекций, сдачи зачета по лабораторным работам, сдачи экзамена по всему курсу.

Для освоения материала курса необходимо иметь соответствующую математическую подготовку, так как, например, в разделах, посвященных грозовым и внутренним перенапряжениям, широко используются дифференциальное и интегральное исчисление, комплексные числа. Для глубокого освоения курса нужно знать математический анализ, элементы аналитической геометрии и высшей алгебры, операционное исчисление.

Большое значение для успешного усвоения курса имеет хорошая подготовка по общей физике в рамках программы технического университета. При изучении внешней изоляции электроустановок и грозовых перенапряжений необходимо знать физику электрического разряда в газах, при изучении внутренней изоляции – теории пробоя жидких и твердых диэлектриков, электрофизические характеристики изоляционных материалов.

Подготовка по теоретическим основам электротехники, необходимая для изучения грозовых и внутренних перенапряжений, предполагает знания теоретических основ электрических цепей, законов распространения импульсных волн по длинным линиям электропередачи, резонансных и феррорезонансных явлений в электроустановках, а также умения составлять и анализировать электрические схемы электрических сетей и систем.

Самостоятельная работа с книгой
Начинать изучение курса необходимо со знакомства с учебным планом и программой учебной дисциплины, рассмотрения ее структуры и содержания.

Материал курса рекомендуется изучать по темам приводимой ниже программы. При этом сначала следует познакомиться с содержащимися в данной теме вопросами, их последовательностью, затем прочитать весь материал темы в соответствующем разделе учебника или учебного пособия. При первом прочтении можно особенно не задерживаться на том, что показалось не совсем понятным (часто это становится понятным из последующего текста), а затем вернуться к тем местам, которые вызывали затруднения, и внимательно разобраться в том, что было неясно. После первого чтения темы у студента должно сформироваться общее представление по изучаемым вопросам.

При повторном чтении необходимо обратить особое внимание на формулировки соответствующих определений, закономерностей, так как в точных формулировках существенно каждое слово, и очень полезно понять, почему данное положение сформулировано именно так. Однако при этом не следует стараться заучивать формулировки. Важно понять их смысл и уметь изложить его своими словами. Необходимо параллельно вести конспект, в который следует заносить все основные понятия и закономерности рассматриваемой темы, математические зависимости и выводы по ним, названия изучаемых объектов и впервые встретившиеся термины с краткими пояснениями их сущности. Следует стараться систематизировать материал, представляя его в виде схем, диаграмм, таблиц, красочных графиков. На этом этапе формируется способность воспроизводить полученные знания в устной, графической и письменной форме. Закончив изучение материала темы, полезно составить краткий опорный конспект, по возможности не заглядывая в учебник и в подробный конспект темы.

Переходить к изучению новой темы следует только после полного изучения теоретических вопросов, выполнения самопроверки и решения задач по предыдущей теме.

При изучении материала курса по учебнику прежде всего необходимо уяснить существо каждого излагаемого в нем вопроса. Главное - это понять физическую сущность изложенного в учебнике, а не «заучить» представленный в нем материал.

Начав изучение материала очередной темы курса, сначала следует последовательно выписать все перечисленные в программе вопросы этой темы, оставив справа широкую колонку. Затем по мере изучения материала темы (чтения учебника) следует в правой колонке указывать страницу учебника, на которой излагается соответствующий вопрос, а также номер формулы или уравнения (уравнений), которые выражают ответ на вопрос математически. В результате в данной тетради будет полный перечень вопросов для самопроверки, который можно использовать при подготовке к экзамену.

Следует иметь в виду, что в различных учебниках материал может излагаться в разной последовательности. Поэтому ответ на какой-нибудь вопрос данной темы может оказаться в другой главе учебника. Таким образом, изучая материал по одному из рекомендованных учебников, Вы можете сначала получить ответы только на часть вопросов какой-нибудь темы, а ответы на остальные вопросы этой темы получить позже из других литературных источников.
Самопроверка
После изучения материала темы необходимо проверить, можете ли Вы ответить на все вопросы программы курса по этой теме или нет, т.е. осуществить самопроверку. При этом старайтесь не пользоваться конспектом или учебником. Частое обращение к конспекту показывает недостаточное усвоение основных вопросов темы. Необходимость частого обращения к учебнику может быть следствием неправильного конспектирования основных понятий и закономерностей темы. В этом случае необходимо внести в конспект дополнения, уточнения, для чего при составлении конспекта оставляют широкие поля.

Пользуясь тетрадью с вопросами для самопроверки, ответив на вопрос или написав соответствующую формулу (уравнение), Вы можете по учебнику быстро проверить, правильно ли это сделано, если в правильности своего ответа сомневаетесь. Наконец, по тетради с такими вопросами Вы можете установить, весь ли материал, предусмотренный программой, Вами изучен (если изучен весь материал, то против каждого вопроса в правой колонке будет указана соответст­ву­ю­щая страница учебника).

Выполнение упражнений и решение задач
Для более прочного усвоения теоретического материала после самопроверки необходимо выполнить упражнения и решить задачи по пройденной теме. Для этого по всем основным темам изучаемого курса приводится литература, указываются страницы учебника.
Контрольное задание
В процессе изучения курса «Изоляция и перенапряжения» студент должен выполнить контрольное задание, которое включает в себя 15 вопросов и задач.

Задачи контрольного задания необходимо выполнять по мере изучения соответствующих тем курса. Неверно решенные задачи контрольного задания показывают, что тема не достаточно глубоко проработана. Нужно еще раз вернуться к рассмотрению основных положений этой темы, изучить методики решения задач и завершить работу над контрольным заданием.

Контрольная работа должна выполняться самостоятельно, поскольку она является одной из важнейших форм методической помощи студентам при изучении курса. Преподаватель-рецензент указывает студенту на недостатки в усво­е­нии им материала курса, что позволяет в дальнейшем устранить их.

Таблица вариантов контрольного задания приведена в конце настоящего пособия.

Консультации
При возникновении затруднений при изучении теоретической части курса, ответов на вопросы для самопроверки или решении задач следует обращаться за письменной или устной консультацией к преподавателю в университет. При этом необходимо точно указать вопрос, вызывающий затруднение, и место в учебнике, где он разбирается.
Лабораторные занятия
Для более глубокого изучения дисциплины, включающей в себя большой эмпирический материал, необходимо на соответствующих занятиях выполнить лабораторные работы. Лабораторные занятия включают в себя:

инструктаж по работе в лаборатории техники высоких напряжений, в том числе по технике безопасности;

проверку знаний основных положений темы, по которой проводится лабораторная работа, оценку подготовленности студентов к проведению лабораторных работ;

проведение экспериментов на лабораторных установках.

Обработку результатов эксперимента, их анализ и оформление отчетов по лабораторным работам студенты выполняют самостоятельно.

Перед началом каждой лабораторной работы в лаборатории техники высоких напряжений студент проходит инструктаж по технике безопасности и расписывается об этом в специальном журнале.
Лекции
В период установочной или лабораторно-экзаменационной сессии студентам читаются лекции обзорного характера, на которых дается обзор наиболее важных тем и разделов курса, рассматриваются современные научно-технические проблемы, относящиеся к дисциплине «Изоляция и перенапряжения», а также вопросы, недостаточно полно или точно освещенные в учебной литературе или вызывающие затруднения у большого числа студентов.
Зачет
Студенты сдают зачет после выполнения лабораторных занятий, проводимых в период установочной сессии. При сдаче зачета студент предъявляет рабочую тетрадь с отчетами по всем выполненным лабораторным работам, предусмотренным учебным планом, с пометками преподавателя о правильности полученных результатов. Для получения зачета по лабораторной работе необходимо изложить ее цель и содержание, объяснить наблюдаемые явления, численные значения результатов экспериментов и полученные зависимости, сравнить экспериментальные результаты и зависимости с данными теории и результатами аналитических расчетов, объяснить наблюдающиеся расхождения в результатах экспериментов и расчетов, сделать выводы по полученным результатам.

Экзамен
К сдаче экзамена допускаются студенты, имеющие зачтенную контрольную работу и зачет по лабораторным занятиям. Экзамен проводится в письменной форме. Каждый студент получает персональный экзаменационный билет, содержащий несколько вопросов по всему курсу «Изоляция и перенапряжения» и задачу. Каждый вопрос относится к определенной теме курса и подразумевает конкретный лаконичный ответ в виде нескольких фраз, схемы с кратким описанием, зависимости с кратким объяснением и т.п. Задача не требует длительных вычислений. При ее решении необходимо знать алгоритм расчета и основные формулы. Данные, необходимые для численного решения, можно брать из справочников.

После проверки ответа преподаватель сообщает ее результаты студенту, при необходимости уточнения оценки может задать дополнительные вопросы.
_____________


ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ

«ИЗОЛЯЦИЯ И ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ»
ДЛЯ НАПРАВЛЕНИЯ 650900 «ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКА» ПОДГОТОВКИ ДИПЛОМИРОВАННЫХ СПЕЦИАЛИСТОВ ЗАОЧНОГО ОТДЕЛЕНИЯ КГЭУ

1. Учебный план по дисциплине
















Часы учебных занятий


При-меча-ние

Се-местр

Эк-за-мен

Кон-троль-ная работа

Кур-со-вые рабо-ты


Зачет


Всего


Лек­ции



Прак­тика


Лабора-торные

работы

Само­сто­яте­ль­ная рабо­та


7



1



1



0



1



61



8



0



8



45






2. Самостоятельное изучение материала курса

«Изоляция и перенапряжения»
Введение
Предмет и задачи дисциплины «Изоляция и перенапряжения». Техника высоких напряжений – краткий очерк развития. Основные виды изоляции электроустановок высокого напряжения. Напряжения и перенапряжения, воздействующие на изоляцию.
Раздел I. Грозовые перенапряжения в электроэнергетических системах

Тема 1. Молниезащита объектов электроэнергетических систем



Молния как источник грозовых перенапряжений. Развитие молнии, характеристики грозовой деятельности.

Защита от прямых ударов молнии (ПУМ). Молниеотводы (зоны поражаемости и зоны защиты, конструктивное выполнение). Заземления в электроустановках высокого напряжения (требования к заземлению, искусственные и естественные заземлители, импульсное сопротивление заземляющих устройств).

Молниезащита воздушных линий электропередачи. Защита от ПУМ ЛЭП различных номинальных напряжений. Расчет грозоупорности ЛЭП с тросами и без тросов. Применение трубчатых разрядников для защиты мест с ослабленной изоляцией. Защита подстанций от ПУМ.

Тема 2. Защита электрооборудования от волн грозовых перенапряжений, набегающих с линий электропередачи



Защитные аппараты и устройства. Вентильные разрядники. Ограничители перенапряжений.

Защита подстанций от набегающих волн. Принципы защиты подстанций от набегающих волн. Зависимость максимальных значений перенапряжений на изоляции подстанций от крутизны набегающих волн и от расстояния между защищаемой изоляцией и защитным аппаратом. Особенности защиты трансформаторов и автотрансформаторов от набегающих волн. Определение длины защищенного подхода к подстанции.

Молниезащита вращающихся машин.

Раздел II. Внутренние перенапряжения в электроэнергетических системах и их ограничение
Тема 3. Перенапряжения установившегося режима (резонансные)
Повышения напряжения в конце разомкнутой длинной линии. Феррорезонансные перенапряжения.
Тема 4. Перенапряжения переходного режима (коммутационные)
Перенапряжения переходного процесса при коммутациях. Перенапряжения при включении ненагруженной линии. Перенапряжения при отключении ненагруженной линии или конденсатора. Перенапряжения в цикле автоматического повторного включения (АПВ). Перенапряжения при отключении ненагруженных трансформаторов или реакторов.
Тема 5. Ограничение внутренних перенапряжений
Основные принципы ограничения внутренних перенапряжений. Защитные аппараты для ограничения коммутационных перенапряжений. Способы ограничения резонансных перенапряжений.
Раздел III. Внешняя изоляция высоковольтного электрооборудования электроэнергетических систем

Тема 6. Основные характеристики внешней изоляции



Использование атмосферного воздуха как диэлектрика. Назначение и типы изоляторов и диэлектрики, используемые для их изготовления. Механические характеристики изоляционных конструкций.

Характеристики электрической прочности внешней изоляции при разных формах воздействующих напряжений (промышленной частоты, выпрямленное, импульсное).

Тема 7. Электрическая прочность внешней изоляции



Лавинная, стримерная, искровая и дуговая формы разряда в воздушных промежутках с разной геометрией электрического поля (однородное, слабо-неоднородное и резко-неоднородное поле) при приложении постоянного и выпрямленного напряжения, а также напряжения промышленной частоты в коротких и длинных межэлектродных промежутках.

Вольт-секундная характеристика газового разряда и ее основные параметры.

Разряды в воздухе вдоль поверхности изоляторов в сухих и чистых условиях, а также в условиях увлажнения и загрязнения.
Тема 8. Способы увеличения электрической прочности внешней изоляции
Выбор числа изоляторов в гирляндах ЛЭП и ОРУ. Регулирование электрических полей, использование современных материалов для изоляторов.

Раздел IV. Внутренняя изоляция электроустановок




Тема 9. Основные виды и характеристики внутренней изоляции электроустановок



Общие свойства и особенности внутренней изоляции: зависимость электрической прочности внутренней изоляции от длительности воздействия напряжения, изоляция самовосстанавливающаяся и несамовосстанавли-вающаяся, влияние на изоляцию тепловых, механических и других воздействий.

Электропроводность и поляризация в жидких и твердых диэлектриках и диэлектрические потери в них. Разновидности пробоя жидких и твердых диэлектриков.

Кратковременная электрическая прочность изоляции. Длительная электрическая прочность внутренней изоляции (виды и общие закономерности старения внутренней изоляции, частичные разряды, увлажнение, тепловое старение и старение при механических нагрузках).

Основные виды внутренней изоляции (масло-барьерная, бумажно-масляная, твердая, газовая и вакуумная).


Тема 10. Способы увеличения электрической прочности внутренней изоляции
Регулирование электрических полей во внутренней изоляции. Использование современных диэлектрических материалов. Усовершенство-вание технологии изготовления изоляционных конструкций.

Раздел V. Координация изоляции электрооборудования по уровню грозовых и внутренних перенапряжений, ее испытания и диагностика



Тема 11. Координация изоляции электрооборудования по уровню грозовых перенапряжений
Принципы согласования основных параметров защитных аппаратов и уровней электрической прочности изоляции электрооборудования. Испытательные напряжения грозовых импульсов. Методы испытания изоляции грозовыми импульсами.
Тема 12. Координация изоляции электрооборудования по уровню внутренних перенапряжений
Согласование параметров защитных аппаратов, уровней внутренних перенапряжений и уровней электрической прочности изоляции электроустановок. Вольт-временная характеристика электрической прочности внутренней изоляции. Испытательные напряжения коммутационных импульсов. Испытательные напряжения промышленной частоты. Методы испытания изоляции коммутационными импульсами и напряжением промышленной частоты.

Тема 13. Диагностика состояния изоляции в процессе ее эксплуатации



Необходимость диагностики состояния изоляции в процессе ее эксплуатации. Объем и нормы испытаний электрооборудования.

Методы диагностики состояния внешней изоляции. Методы и способы диагностики состояния внутренней изоляции в процессе ее эксплуатации. Испытания с возможным разрушением изоляции и неразрушающие испытания.



Раздел VI. Экологические проблемы техники высоких напряжений

Тема 14. Экологическое влияние электроустановок высокого напряжения
Экологическое влияние воздушных линий и открытых распределительных устройств.

Электромагнитная совместимость в установках высокого напряжения.

Охрана труда и техника безопасности при работах в электроустановках высокого напряжения.
3. Содержание лекций
Лекция 1.  Обзорная лекция по разделу «Грозовые перенапряжения в электроэнергетических системах» (2 часа).

Лекция 2. Обзорная лекция по разделу «Внутренние перенапряжения в электроэнергетических системах и их ограничение» (2 часа).

Лекция 3. Обзорная лекция по разделам «Внешняя изоляция высоковольтного электрооборудования электроэнергетических систем» и «Внутренняя изоляция электроустановок» (2 часа).

Лекция 4. Обзорная лекция по разделам «Координация изоляции электрооборудования по уровню грозовых и внутренних перенапряжений, ее испытания и диагностика» и «Экологическое влияние электроустановок высокого напряжения» (2 часа).

4. Содержание лабораторных занятий
Лабораторная работа 1. Исследование электрической прочности внешней изоляции электроустановок (4 часа).

Лабораторная работа 2. Изучение внутренних перенапряжений в электрических системах (4 часа).

5. Литература
Основная

1. Базуткин В.В. и др. Техника высоких напряжений. Изоляция и перенапряжения в электрических системах / Под общ. ред. В.П.Ларионова. Изд. 3-е, перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1986.

  1. Техника высоких напряжений / Под общ. ред. Д.В.Разевига. Изд. 2-е, перераб. и доп. М.: Энергия, 1976.

3. Справочник по электрическим аппаратам высокого напряжения /Н.М.Адоньев, В.В.Афанасьев, И.М.Бортник и др.; Под ред. В.В.Афанасьева. Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1987.
Дополнительная

4. Ларионов В.П. Основы молниезащиты / Под ред. И.М.Бортника. М.: Знак, 1999.

5.Техника высоких напряжений: теоретические и практические основы применения: Пер. с нем./ М.Бейер, В.Бёк, К.Мёллер, В.Цаенгль; Под ред. В.П.Ларионова. М.: Энергоатомиздат, 1989.

6. Долгинов А.И. Техника высоких напряжений в электроэнергетике. М.: Энергия, 1968.


МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ ПО ИЗУЧЕНИЮ КУРСА

«ИЗОЛЯЦИЯ И ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ»
Программа курса состоит из введения и шести разделов, которые разбиты на 14 тем. Ниже по каждому разделу приводятся ссылки на литературу с указанием глав, параграфов и страниц учебника, в которых излагается данная тема. Номер учебника, указанный в квадратных скобках, соответствует его номеру в списке литературы.

Приводятся вопросы для самопроверки, на которые следует отвечать после изучения каждой темы. Если при ответе на вопросы возникают затруднения, необходимо вернуться к изучению данного вопроса по литературным источникам и еще раз рассмотреть задачи по теме, их решение, полученные в результате решения выводы.

Для самоконтроля усвоения материала темы приводится перечень знаний и умений, которыми должен владеть студент после теоретического изучения материала, проработки вопросов и решения задач по указанной теме.

Введение

Литература. [2], Введение, с.5; [1], Введение, с.5-8.

Вопросы для самопроверки


  1. Почему для передачи электроэнергии на большие расстояния используют высокие напряжения?

  2. Что называют внешней изоляцией электроустановок?

  1. Что относится к внутренней изоляции электроустановок?

  2. Как происходит старение внутренней изоляции?

  3. Какие существуют воздействия на изоляцию электроустановок?

  4. Что является источником внутренних перенапряжений в электрических системах?

  5. Что является причиной возникновения грозовых перенапряжений?

  6. Как влияет на уровень перенапряжений режим заземления нейтрали электрической сети?

  7. Почему необходимо ограничивать воздействующие на изоляцию электроустановок перенапряжения?


Должен знать: роль и место техники высоких напряжений в развитии электроэнергетики России, особенности внешней и внутренней изоляции электроустановок, виды воздействий на изоляцию электроустановок, особенности грозовых и внутренних перенапряжений в электрических системах.

Должен уметь: определять причины и источники возникновения грозовых и внутренних перенапряжений, представлять схемы электрических сетей с различными режимами заземления нейтрали и векторные диаграммы напряжений в этих сетях.

Тема 1. Молниезащита объектов электроэнергетических систем



Литература. [1], разд. 5, гл.20 - 24, с.208-269; [2], гл. 12 - 17, с. 227 – 326.

Вопросы для самопроверки

1. Каковы основные параметры молнии?

  1. Назовите способы защиты ОРУ от прямых ударов молнии.

  2. Как определяется зона поражаемости подстанции прямыми ударами молнии?

  3. Виды молниеотводов и их зоны поражаемости и зоны защиты.

  4. Способы защиты от прямых ударов молнии линий электропередачи различных номинальных напряжений.

  5. Как осуществляется защита от прямых ударов молнии ЛЭП с номинальным напряжением, равным 35 кВ, на железобетонных опорах?

  6. Как объяснить то, что с ростом номинальных напряжений растет грозоупорность воздушных ЛЭП?

  7. От каких факторов зависит импульсное сопротивление заземляющего устройства подстанции?

  8. По каким показателям оценивается грозоупорность подстанции?


Должен знать: механизм формирования разряда молнии, ее характеристики; принципы защиты от прямых ударов молнии зданий, сооружений, линий электропередачи, ОРУ подстанций; характеристики зон поражаемости и зон защиты молниеотводов, виды молниеотводов, требования к их выполнению; характеристики заземляющих устройств в режиме стекания тока молнии.

Должен уметь: рассчитать размеры зон поражаемости объектов и зон защиты молниеотводами разного вида, рассчитать величину импульсного сопротивления заземляющего устройства опоры ЛЭП и подстанции, определить грозоупорность ОРУ подстанции и удельное число отключений ЛЭП.

Тема 2. Защита электрооборудования от волн грозовых перенапряжений, набегающих с линий электропередачи



Литература. [1], гл. 24, § 24.2 – 24.8, с. 270 - 286; [2], гл. 18, с. 327 - 361.

Вопросы для самопроверки

  1. Покажите зависимость максимальной величины грозовых перенапряжений на оборудовании подстанций от крутизны набегающих грозовых волн (для случая, когда разрядник установлен до защищаемого оборудования по ходу набегающей волны и после него).

  2. В чем состоит роль защитного подхода к подстанции?

  3. С какой целью подход ЛЭП к подстанции на расстоянии 1 - 2 км защищается от прямых ударов молнии с повышенной надежностью?

  4. По каким показателям оценивается грозоупорность подстанции? Какие факторы влияют на грозоупорность подстанции?

  5. Показать на схеме типовой двухтрансформаторной подстанции 110/6 кВ, как осуществляется защита ОРУ от волн грозовых перенапря-жений, набегающих с подходящих линий.

  6. Как осуществляется защита трансформаторов и автотрансфор-маторов от грозовых перенапряжений?

  7. Как защищаются вращающиеся электрические машины от волн грозовых перенапряжений?


Должен знать: параметры волн грозовых перенапряжений, набегающих на подстанции; характер зависимостей величины максимального напряжения на оборудовании подстанции от крутизны фронта набегающей волны и от расстояния между защищаемым оборудованием и защитным аппаратом; функции и выполнение защитного подхода к подстанции; особенности защиты от грозовых перенапряжений трансформаторов, автотрансформаторов и вращающихся электрических машин.

Должен уметь: рассчитать величину максимального напряжения на оборудовании подстанции и определить зависимость этой величины от расстояния между элементами оборудования и защитными аппаратами; рассчитать длину защитного подхода к подстанции в зависимости от крутизны набегающей по ЛЭП волны грозового перенапряжения; выбрать аппарат для защиты оборудования подстанции от волн, набегающих с ЛЭП.
Тема 3. Перенапряжения установившегося режима (резонансные)
Литература: [1], гл. 29, § 29.1 –29.5, с. 347 – 373; [2], гл. 19 - 21, с. 362 – 413.

Вопросы для самопроверки

1. Почему повышается напряжение в конце разомкнутой длинной линии?

  1. Чему равен коэффициент изменения фазы ?

  2. По какой формуле определяется величина постоянной распространения в длинных линиях?

  3. Что называется коэффициентом передачи линии?

  4. В каких случаях линию можно в расчетной схеме заменить емкостью?

  5. Чему равно входное сопротивление разомкнутой линии?

  6. По какой формуле определяется напряжение в начале длинной линии, если внутреннее сопротивление источника Х?

  7. Как выглядят зависимости напряжений в начале и в конце разомкнутой линии от длины этой линии без учета внутреннего сопротивления источника и без учета короны? С учетом короны и без учета внутреннего сопротивления источника? С учетом короны и с учетом внутреннего сопротивления источника?

  8. В каких случаях на линиях подключаются реакторы поперечной компенсации?

  9. Каковы условия возникновения феррорезонансных перенапряжений в электропередачах?

  10. Чем опасны феррорезонансные перенапряжения для изоляции электрооборудования?

  11. Показать реальные схемы, в которых возможно возникновение феррорезонансных перенапряжений.

  12. Какими способами можно ограничить феррорезонансные перенапряжения?


Должен знать: физические основы возникновения перенапряжений в длинных линиях электропередачи за счет емкостного эффекта, характеристики этих перенапряжений в зависимости от наличия или отсутствия короны на ЛЭП, внутреннего сопротивления системы; условия возникновения феррорезонансных перенапряжений в электрических сетях, основные параметры феррорезонансных перенапряжений (длительность, амплитуда).

Должен уметь: рассчитать величину максимального значения перенапряжений в длинных линиях за счет емкостного эффекта; рассчитать и построить зависимости напряжения в начале и конце длинной ненагруженной линии от длины линии с учетом короны и величины внутреннего сопротивления системы; рассчитать и построить на графике распределение напряжения вдоль ненагруженной линии и показать влияние реакторов поперечной компенсации; составить схемы замещения электрических сетей, в которых возможно возникновение феррорезонансных перенапряжений, с помощью графоаналитического метода определить максимальную величину феррорезонансных перенапряжений и значение критической емкости в сети.
Тема 4. Перенапряжения переходного режима (коммутационные)
Литература. [1], гл. 26 - 28, с. 295 – 346; [2], гл. 22 - 25, с. 414 – 476.
Вопросы для самопроверки
1. Каковы величина и длительность перенапряжений, возникающих при включении разомкнутой линии?

2. Какими факторами в основном определяется максимальное напряжение в конце линии при включении разомкнутой линии?

3. Ударный коэффициент как характеристика коммутационных перенапряжений.

4. Как в общем виде записывается выражение, характеризующее перенапряжения при автоматическом повторном включении (АПВ)?

5. В каком случае больше максимальное значение перенапряжений – при успешном или неуспешном АПВ?

6. Что является основной причиной возникновения перенапряжений в электрической сети при отключении сосредоточенной емкости (батареи конденсаторов)?

7. Какими особенностями обладает физический процесс при отключении ненагруженных линий по сравнению с отключением батареи конденсаторов?

8. Какие характеристики выключателей влияют на возможность возникновения и уровень перенапряжений при отключении ненагруженной линии электропередачи?

9. Что является причиной возникновения перенапряжений при отключении от шин высокого напряжения ненагруженного трансформатора?

10. От каких факторов зависит максимальное напряжение на отключенном ненагруженном трансформаторе?

11. Каким образом можно ограничить уровень перенапряжений, возникающих при отключении ненагруженных трансформаторов?

12. От каких факторов зависит возможность возникновения дуговых перенапряжений (при перемежающихся замыканиях на землю)?
Должен знать: типичные ситуации, при которых возможно возникновение коммутационных перенапряжений; характеристики перенапряжений при включении и отключении ненагруженных ЛЭП, при отключении конденсаторов и ненагруженных трансформаторов, в режиме АПВ; основные зависимости максимальных значений коммутационных перенапряжений от параметров электрической сети и времени коммутации.

Должен уметь: рассчитать уровень коммутационных перенапряжений для конкретных ситуаций, оценить их опасность для электрооборудования.
Тема 5. Ограничение внутренних перенапряжений
Литература. [1], гл. 28, с. 336 – 346; [2], гл. 25, с. 461 – 477.
Вопросы для самопроверки
1. Назовите схемные мероприятия и средства ограничения установившихся перенапряжений.

2. Каким образом вынос электромагнитных трансформаторов напря- жения на линию приводит к ограничению вероятности повторных зажиганий при отключении ненагруженных линий?

3. Каковы принципы построения защиты от коммутационных перенапряжений?

4. Какие существуют способы защиты электрооборудования от коммутационных перенапряжений?

5. В каких случаях для ограничения внутренних перенапряжений нельзя использовать вентильные разрядники и нелинейные ограничители перенапряжений?

6. Каким образом выключатели двухступенчатого действия с шунтирующими резисторами ограничивают коммутационные перенапряжения?


Должен знать: способы ограничения перенапряжений за счет емкостного эффекта в ненагруженных длинных линиях; способы ограничения феррорезонансных перенапряжений и снижения вероятности их появления; способы ограничения коммутационных перенапряжений.

Должен уметь: выбрать способы и средства для ограничения резонансных и коммутационных перенапряжений.

Тема 6. Основные характеристики внешней изоляции



Литература. [1], гл. 4, с. 45 – 55; гл. 16, 17, с. 155 – 176; [2], гл. 1, 5, 6, с. 11 –

15, 74 – 103.

Вопросы для самопроверки
1. Каковы особенности внешней изоляции?

2. Каковы требования к диэлектрикам для изоляторов внешней изоляции?

3. Как происходит возникновение коронного разряда на проводах при постоянном и переменном напряжениях?

4. Каковы общие требования к конструкциям линейных и аппаратных изоляторов?

5 Как осуществляется выбор изоляторов для линий и распреде-лительных устройств подстанций в зависимости от степени загрязненности атмосферы?

6. Как распределяется напряжение по изоляторам гирлянды?

7. Как осуществляется эксплуатационный контроль линейной изоляции?
Должен знать: характеристики электрической прочности внешней изоляции при разных формах воздействующего напряжения; требования к твердым диэлектрикам и их основные характеристики; физику коронного разряда на проводах; методику выбора изоляторов для ЛЭП и РУ подстанций, методы контроля изоляции ЛЭП и РУ.

Должен уметь: выбирать изоляторы и их количество для ЛЭП и РУ в зависимости от степени загрязненности атмосферы; рассчитывать потери на корону на ЛЭП.

Тема 7. Электрическая прочность внешней изоляции



Литература. [1], гл. 5 - 8, с. 56 – 92; гл. 31, с. 393 – 403; [2], гл. 2, с. 16 – 45;

гл. 4, с. 65 – 73.
Вопросы для самопроверки
1. Каково условие самостоятельности разряда в воздушных промежутках с однородным и неоднородным полем?

2. Как определяется пробивное напряжение газа в однородном поле? Закон Пашена.

3. Каковы особенности пробоя газа в резконеоднородном поле?

4. Какой характер имеет вольт-секундная характеристика разрядного промежутка?

5. Как влияют увлажнение и загрязнение поверхности изоляторов на электрическую прочность промежутков вдоль поверхности твердых диэлектриков?

6. Охарактеризуйте влияние конструктивных особенностей изоляторов на напряжения перекрытия внешней изоляции.

Должен знать: особенности разряда в воздушных промежутках и вдоль поверхности твердых диэлектриков в сухих и чистых условиях и в условиях увлажнения и загрязнения; основные характеристики электрической прочности воздушных промежутков; закономерности вольт-секундной характеристики разрядных промежутков.

Должен уметь: определить величину пробивного напряжения в разрядном промежутке при разных формах воздействующего напряжения; оценить влияние увлажнения и загрязнения поверхности изоляторов на величину разрядного напряжения.
Тема 8. Способы увеличения электрической прочности внешней изоляции
Литература. [1], гл. 9, с. 93 – 101; [2], гл. 1, § 1.2, с.13.
Вопросы для самопроверки
1. Каким образом можно уменьшить неоднородность электрических полей во внешней изоляции?

2. Какие экраны применяются во внешней изоляции для выравнивания электрических полей?

3. В каких случаях для повышения электрической прочности изоляционных промежутков применяются диэлектрические барьеры?
Должен знать: способы уменьшения неоднородности электрических полей во внешней изоляции; виды экранирующей арматуры для выравнивания электрических полей.

Должен уметь: оценить эффективность применения экранов различной формы; рассчитать напряженность электрического поля внешней изоляции.

Тема 9. Основные виды и характеристики внутренней изоляции электроустановок



Литература. [1], гл.10 - 12, с. 102 – 136; гл. 14, с. 145 – 152; гл. 32 - 34, с. 406

– 447; [2], гл. 7 - 9, с. 103 – 143; гл. 11, с. 190 – 226.

Вопросы для самопроверки
1. Каковы особенности внутренней изоляции электроустановок высокого напряжения?

2. Охарактеризуйте влияние на внутреннюю изоляцию тепловых, механических и других воздействий.

3. Каков механизм пробоя жидких диэлектриков?

4. Как происходит разряд по поверхности твердого диэлектрика в масле?

5. Опишите механизмы пробоя твердых диэлектриков.

6. Какие виды внутренней изоляции относятся к самовосстанавли-вающейся изоляции?

7. Назовите основные виды внутренней изоляции.

8. Чем вызвано комбинирование диэлектрических материалов во внутренней изоляции?

9. В каком оборудовании используется масло-барьерная изоляция?

10. Какова область применения бумажно-масляной изоляции?

11. В чем заключаются преимущества использования элегазовой и вакуумной изоляции?

12. Что характеризует кратковременная электрическая прочность внутренней изоляции?

13. Какие факторы влияют на кратковременную электрическую прочность внутренней изоляции?

14. Какими характеристиками оценивается длительная электрическая прочность внутренней изоляции?

15. Охарактеризуйте процессы старения внутренней изоляции.

16. Как возникают и как влияют на электрическую прочность внутренней изоляции частичные разряды?

17. Как влияет на процессы старения неоднородность внутренней изоляции?

18. Каковы особенности и принципы конструирования внутренней элегазовой изоляции?

Должен знать: основные типы внутренней изоляции и области их применения; виды воздействий на внутреннюю изоляцию; характеристики кратковременной электрической прочности внутренней изоляции; сущность длительной электрической прочности изоляции, виды старения внутренней изоляции; особенности внутренней элегазовой изоляции.

Должен уметь: дать сравнительную оценку электрических характеристик разных типов внутренней изоляции.
Тема 10. Способы увеличения электрической прочности внутренней изоляции
Литература. [1], гл. 13, с. 138 – 144; [2], гл. 7, с. 106 – 116.
Вопросы для самопроверки
1. В каких целях применяют комбинированную изоляцию?

2. Какие существуют способы увеличения электрической прочности бумажно-масляной изоляции?

3. Каким образом можно увеличить электрическую прочность масло-барьерной изоляции?

4. Как достигается высокая прочность твердой изоляции электрических машин ?

5. Как обеспечить высокую прочность газовой внутренней изоляции?
Должен знать: области применения различных типов изоляции; роль барьеров в масло-барьерной изоляции; состав и характеристики твердой изоляции для электрических машин; способы увеличения электрической прочности бумажно-масляной, газовой и вакуумной изоляции.

Должен уметь: рассчитать напряженность электрического поля в цилиндрической изоляционной конструкции при градировании изоляции, при применении конденсаторных обкладок и полупроводниковых покрытий.
Тема 11. Координация изоляции электрооборудования по уровню грозовых перенапряжений
Литература. [1], гл. 25, с. 287 – 294; [2], гл. 10, с. 163 – 170.


Вопросы для самопроверки


  1. Каковы параметры стандартного грозового импульса?

  2. Как определяется расчетное значение грозовых перенапряжений?

  3. Каков принцип действия генераторов импульсных напряжений?

  4. Какова принципиальная схема генератора импульсных напряжений?

5. В каких случаях применяется и в чем заключается метод испытания изоляции грозовыми импульсами?
Должен знать: параметры стандартного грозового импульса; принцип действия генераторов импульсных напряжений; сущность метода испытания изоляции грозовыми импульсами.

Должен уметь: определить расчетное значение грозовых перенапряжений.
Тема 12. Координация изоляции электрооборудования по уровню внутренних перенапряжений
Литература. [1], гл. 30, с. 383 – 392; [2], гл.10, § 10.2, 10.3, с. 167 – 175.

Вопросы для самопроверки


  1. Какие установлены испытательные напряжения коммутационных импульсов?

  2. С какой целью установлены и как определяются испытательные напряжения промышленной частоты?

  3. Каковы особенности испытательных трансформаторов по сравнению с силовыми?

  4. Для каких целей применяется каскадное включение испытательных трансформаторов?

  5. Как осуществляется генерирование коммутационных импульсов?


Должен знать: принципы координации изоляции электрооборудования по уровню внутренних перенапряжений; принципы определения испытательных напряжений коммутационных импульсов и промышленной частоты; схемы испытания изоляции напряжением промышленной частоты и генерирования коммутационных импульсов.

Должен уметь: определить расчетное значение внутренних перенапряжений и испытательное напряжение внутренней и внешней изоляции.

Тема 13. Диагностика состояния изоляции в процессе ее эксплуатации



Литература. [1], гл. 19, с. 198 – 207; [2], гл. 6, § 6.7, с. 103; гл. 10, с. 175 –

189.
Вопросы для самопроверки


  1. Какие физические явления используются в целях диагностики состояния изоляции?

  2. В какой изоляции возникают абсорбционные явления?

  3. Какие дефекты позволяет выявить метод измерения тангенса угла диэлектрических потерь?

  4. Как осуществляется контроль состояния изоляции по интенсивности частичных разрядов?


Должен знать: схему замещения неоднородной изоляции и происходящие в ней под действием рабочего напряжения процессы; принципиальные схемы измерения тангенса угла диэлектрических потерь изоляции; способы контроля изоляции по уровню интенсивности частичных разрядов.

Должен уметь: оценить состояние изоляции по абсорбционным характеристикам, тангенсу угла диэлектрических потерь, интенсивности частичных разрядов.
Тема 14. Экологическое влияние электроустановок высокого напряжения
Литература. [1], § 16.4, с. 167 – 170.
Вопросы для самопроверки
1. В чем заключаются экологические проблемы использования высоких и сверхвысоких напряжений для передачи электроэнергии?

2. Каковы предельно допустимые уровни напряженности электри-ческого поля при использовании переменного и постоянного напряжения?

3. В чем состоит экологическое влияние коронного разряда на проводах ЛЭП?

4. Как осуществляется охрана окружающей среды от воздействия сильных электрических полей?
Должен знать: экологические аспекты применения высоких и сверхвысоких напряжений; экологическое влияние коронного разряда, санитарный уровень громкости акустического шума от короны.

Должен уметь: определить допустимую напряженность поля на поверхности проводов, при которой обеспечивается нормированный уровень радиопомех, оценить уровень громкости короны при дожде.


ПРАВИЛА ВЫПОЛНЕНИЯ И ОФОРМЛЕНИЯ
КОНТРОЛЬНОГО ЗАДАНИЯ

При выполнении контрольного задания необходимо придерживаться указанных ниже правил.

1. Задание оформляется аккуратно в отдельной тетради в клетку синей, фиолетовой или черной пастой; страницы тетради нумеруются. Необходимо оставить поля шириной 5 см для пометок и замечаний преподавателя.

2. На обложке указываются: название дисциплины, фамилия и инициалы студента, учебный шифр, факультет, специальность, дата отсылки работы в университет и адрес. На первой странице тетради записываются номера решаемых задач и год издания контрольных заданий. В конце работы следует проставить дату ее выполнения и расписаться.

3. В работу должны быть включены все задачи, указанные в задании по соответствующему варианту. Контрольные работы, содержащие не все задачи, а также задачи не своего варианта, не зачитываются.

4. Решения задач надо располагать в порядке номеров задания, сохраняя номера задач.

5. Перед решением задачи надо полностью выписать ее условие.

6. Решения задач следует приводить, подробно с обоснованием всех действий по ходу решения и необходимыми рисунками.

7. После решения задачи приводится полученный ответ с обязательным указанием размерности величин.

При выполнении заданий ход решения задач нужно комментировать пояснениями, какие применяются формулы, уравнения или теоремы. Все необходимые расчеты должны быть выполнены полностью.

Работы, не отвечающие всем перечисленным требованиям, проверяться не будут и будут возвращаться для переделки.

Если проверяющий преподаватель предлагает внести в решения задач те или иные исправления или дополнения и прислать их для повторной проверки, то это следует сделать в короткий срок. Рекомендуется при выполнении контрольной работы оставлять в конце тетради несколько чистых листов для всех дополнений и исправлений в соответствии с указаниями преподавателя. Вносить изменения в первоначальный текст работы после ее проверки запрещается. К работе, высылаемой на повторную проверку (если она выполнена в другой тетради), должна обязательно прилагаться незачтенная работа.

В случае незачета работы и отсутствия прямого указания преподавателя на то, что студент может ограничиться представлением решений только неверно выполненных задач, вся работа должна быть выполнена и переоформлена заново.
На экзамене необходимо представить зачтенную по данному курсу работу, в которой все отмеченные преподавателем погрешности должны быть исправлены.
ВАРИАНТЫ КОНТРОЛЬНОГО ЗАДАНИЯ
Каждый студент выполняет вариант задания, состоящий из 15 задач по темам дисциплины, номер которого соответствует списочному номеру в журнале. Варианты заданий представлены в таблице в конце методических указаний.

Задачи контрольного задания

  1. Воздух, находящийся в открытом объеме при нормальных атмосферных условиях, нагрели до температуры 100 С. Как при этом изменилась средняя длина свободного пробега молекул азота?




  1. Найти эффективную длину свободного пробега электронов вдоль однородного электрического поля с напряженностью 25 кВ/см, необходимую для ионизации молекул азота. Потенциал ионизации молекул азота равен 15,8 В.




  1. Определить кинетическую энергию электрона при свободном пробеге расстояния 10 мкм в электрическом поле напряженностью 20 кВ/см. Заряд электрона е = 1,6.10-19 Кл.




  1. Определить минимальные длины волн электромагнитного излучения, необходимые для ионизации и возбуждения молекул азота. Потенциалы ионизации и возбуждения при этом соответственно равны Uи = = 15,8 В, Uв = 6,1 В. Постоянная Планка k = 6,626·10-34 Дж·с; скорость света с = 3·108 м/с; заряд электрона е = 1,6·10-19 Кл.




  1. Определить напряжение пробоя воздушного промежутка с однородным электрическим полем и расстоянием между электродами 2 см при температуре 20 С и давлении 93 кПа.




  1. В искровом промежутке с однородным электрическим полем при нормальных условиях разряд происходит при расстоянии между электродами 4 см. Как нужно изменить расстояние между электродами, чтобы при температуре 100 С и давлении 80 кПа разрядное напряжение промежутка осталось без изменения?




  1. Вычислить напряжение пробоя воздушного промежутка с одно-родным полем на участке 2 см при давлении 300 кПа и температуре 70 С.




  1. В процессе экспериментального исследования электрической прочности газового промежутка в десяти опытах были измерены следующие значения разрядных напряжений: 40; 40,5; 37; 40; 42; 41; 43; 40; 39; 39,5 кВ. Оценить 50 %-ное значение разрядного напряжения и его среднее квадрати-ческое отклонение.




  1. Определить расчетное напряжение промышленной частоты при нормальных атмосферных условиях для воздушного промежутка игла - заземленная плоскость с расстоянием между электродами 27 см.




  1. Найти допустимое расстояние в воздушном промежутке между электродами в виде двух игл при нормальных атмосферных условиях и расчетном напряжении 100 кВ частотой 50 Гц.




  1. Определить расчетное напряжение полного грозового импульса отрицательной полярности при нормальных атмосферных условиях для воздушного промежутка стержень - заземленная плоскость. Длина изоляци-онного промежутка равна 70 см.




  1. Между пластинами плоскопараллельного конденсатора находится диэлектрик с относительной диэлектрической проницаемостью ? = 4. Расстояние между пластинами конденсатора s = 0,5 см. К конденсатору приложено напряжение 1000 В. Найти величину электрического смещения D в диэлектрике. Электрическая постоянная ?о = 8,85·10-12 Кл2/(Н·м2).




  1. Оценить величину tg? для промышленного трансформаторного масла на частоте переменного электрического поля 50 Гц при температуре 40 С. Удельное сопротивление масла в нормальных условиях равно 1013 Ом·см; действительная относительная диэлектрическая проницаемость - 2,2; температурный коэффициент для проводимости - 0,02; электрическая постоянная ?о = 8,85·10-12 Кл2/(Н·м2).




  1. Оценить мощность диэлектрических потерь переменного электрического поля частотой 50 Гц с напряженностью 100 кВ/см в 1 см3 промышленного трансформаторного масла. Для масла tg? = 1,6·10-3, относительная диэлектрическая проницаемость - 2,2.




  1. Как изменится удельная проводимость трансформаторного масла при увеличении температуры от 20 до 50 С?




  1. Определить, во сколько раз отличается напряженность электрического поля в промышленном трансформаторном масле от напряженности поля в газовом пузыре. Относительную диэлектрическую проницаемость для промышленного трансформаторного масла принять равной 2,2, для газа - 1.




  1. Найти допустимое расстояние в промежутке игла-плоскость, заполненным трансформаторным маслом, при расчетном напряжении 100 кВ частотой 50 Гц.




  1. Определить расчетное напряжение частотой 50 Гц для промежутка между двумя коаксиальными цилиндрами с наружным и внутренним радиусами, равными соответственно 10 и 1 см.




  1. Определить расчетное напряжение полного грозового импульса отрицательной полярности для масляного промежутка игла - плоскость. Длина изоляционного промежутка равна 33 см.




  1. В твердом диэлектрике с относительной диэлектрической проницаемостью ?Д = 4, расположенном между электродами плоского конденсатора, имеются газовые включения. Расстояние между электродами s=0,5 см. Относительная диэлектрическая проницаемость газа включения ?Г=1. Известно, что самостоятельные разряды в данных включениях возникают при достижении напряженности электрического поля величины кВ/см. Определить напряжение между электродами, при котором в конденсаторе начнут возникать частичные разряды.




  1. Между плоскопараллельными металлическими пластинами конденсатора помещен диэлектрик толщиной 4 мм с относительной диэлектрической проницаемостью ?Д = 4. Оставшаяся часть межэлектродного пространства толщиной 6 мм заполнена при нормальных условиях воздухом. Определить величину постоянного напряжения между пластинами конденсатора, при котором в его воздушном слое начнет возникать самостоятельный разряд.




  1. К конденсатору, между пластинами которого находится твердый диэлектрик, приложено напряжение 5 кВ. Определить величину энергии, рассеиваемой в газовом включении твердого диэлектрика при частичном разряде с кажущимся зарядом 10-15 Кл.




  1. Между пластинами плоского конденсатора площадью 100 см2 расположена двухслойная изоляция толщиной по 1 мм каждый слой. Относительные диэлектрические проницаемости изоляции каждого слоя равны ?1= 2,5; ?2= 4,5, а их проводимости - соответственно ?1 = 10-16 См/см; ?2 = 10-17 См/см. К конденсатору приложили постоянное напряжение 1 кВ. Определить величину заряда на пластинах конденсатора и величину заряда абсорбции на границе слоев изоляции через 30 мин после приложения напряжения. Внутренним сопротивлением источника напряжения пренебречь. Электрическая постоянная ?о = 8,85·10-12 Кл2/(Н.м2).




  1. На сколько увеличится пробивная напряженность электрического поля для фарфорового изолятора при увеличении его толщины с 5 до 60 мм?




  1. Определить допустимую (активную) высоту опорного изолятора внутренней установки при расчетном напряжении 30 кВ.




  1. Найти действующее значение расчетного напряжения перекрытия для фарфорового опорного изолятора высотой 6 см, находящегося в трансформаторном масле.




  1. Определить значение разрядного напряжения промышленной частоты при скользящем разряде вдоль фарфорового проходного изолятора в трансформаторном масле. Расстояние между электродами изолятора, находящимися в масле, равно 6 см, его диаметр - 8 см.




  1. Рассчитать сопротивление и импульсный коэффициент заземлителя подстанции в виде сетки из горизонтальных полос, по периметру которой в узлах сетки установлены вертикальные электроды длиной 10 м. Размер подстанции – 2525 м, размер ячейки сетки - 55 м; удельное сопротивление грунта 100 Омм; ток молнии 50 кА.

  2. Рассчитать и построить зону защиты двухстержневого молниеотвода. Высота каждого молниеотвода – 30 м, расстояние между молниеотводами – 100 м.

  3. Рассчитать вероятность прорыва молнии через тросовую защиту линии электропередачи 220 кВ. Высота стальной опоры П220-3 – 36 м; высота расположения троса относительно верхней траверсы – 4 м; длина верхней траверсы – 3,5 м; длина поддерживающей гирлянды – 2,4 м.

  4. Рассчитать вероятность перекрытия изоляции линии электропередачи 220 кВ на металлических опорах при ударе молнии в фазный провод в середине пролета. Волновое сопротивление провода принять равным 300 Ом. Длина поддерживающей гирлянды – 2,4 м.

  5. Оценить минимальную длину защищенного подхода к подстанции 110 кВ. Допустимое 50 %-ное импульсное разрядное напряжение на входе подстанции – 335 кВ; критическая крутизна фронта волны перенапряжения – 300 кВ/мкс; средняя высота подвеса проводов – 12 м.

33. Оценить вероятность отключения ЛЭП в сети с заземленной нейтралью при ударе молнии в трос, если длина пролета 200 м, высота опоры 20 м, импульсное сопротивление опор – 10 Ом, расстояние между проводом и тросом – 6 м.

34. Определить число отключений в год для ЛЭП напряжением 35 кВ в сети с изолированной нейтралью на железобетонных опорах, если длина линии 20 км, длина пролета 150 м, высота опоры 16 м, импульсное сопротивление опор – 10 Ом.

35. Определить необходимое число подвесных изоляторов ПС-12-А в гирлянде и 50%-ное разрядное напряжение гирлянды для воздушной ЛЭП напряжением 220 кВ на металлических опорах, эксплуатирующейся в условиях III степени загрязненности атмосферы. Допустимая удельная эффективная длина пути утечки в данных условиях – 1,9 см/кВ; геометрическая длина пути утечки изолятора ПС-12-А – 325 мм, его строительная высота – 140 мм, диаметр – 260 мм; расчетная кратность внутренних перенапряжений – 2,5; расчетная мокроразрядная напряженность – 2,2 кВ/см.

36. Выбрать тип и определить необходимое число изоляторов в гирлянде для воздушной ЛЭП напряжением 110 кВ на железобетонных опорах. Линия эксплуатируется в условиях II степени загрязненности атмосферы. Механическая нагрузка на гирлянду составляет 80 кН.

  1. Определить распределение напряжения по изоляторам одноцепной поддерживающей гирлянды воздушной ЛЭП на железобетонных опорах с номинальным напряжением 35 кВ. Гирлянда состоит из двух изоляторов с собственными емкостями изоляторов 50 и 70 пФ соответственно, считая от траверсы опоры. Емкостями изоляторов по отношению к проводу ЛЭП и заземленным элементам опоры, а также их активными сопротивлениями пренебречь.

  2. Найти величины напряжения на изоляторах поддерживающей гирлянды одноцепной воздушной линии электропередачи с номинальным напряжением 35 кВ. Гирлянда состоит из двух изоляторов с собственными емкостями изоляторов 50 и 70 пФ соответственно, считая от траверсы опоры. Емкости изоляторов по отношению к заземленным элементам опоры равны 5 пФ; емкости изоляторов по отношению к проводу – 0,5 пФ. Активными сопротивлениями изоляторов пренебречь.

  3. Определить минимальное напряжение для одиночного провода, расположенного над землей на высоте 8 м, при котором в сухую погоду при температуре –10 оС и давлении 107 кПа на проводе возникает корона. Диаметр провода – 1,2 см, его коэффициент гладкости – 0,9.

  4. Определить максимальное значение междуфазного напряжения трехфазной ЛЭП, при котором в сухую погоду при температуре –20 оС и давлении 105 кПа еще исключается коронирование проводов. Средняя высота подвеса проводов – 23 м; диаметр проводов – 1,2 см; их коэффициент гладкости – 0,9; расстояние между проводами – 2,5 м.

  5. Определить оптимальный радиус расщепления проводов фаз ЛЭП с номинальным напряжением 500 кВ. Число проводов в фазе – 3; диаметр каждого провода - 2,5 см; расстояние между проводами фаз – 12 м.

  6. Оценить максимальное значение междуфазного напряжения трехфазной ЛЭП с расщепленными фазами, при котором в сухую погоду при температуре 15 оС и давлении 103 кПа еще исключается коронирование проводов. Число проводов в фазе – 3; диаметр каждого провода – 2,5 см; радиус расщепления – 20 см; расстояние между проводами фаз – 12 м, коэффициент гладкости проводов 0,9; средняя высота подвески проводов – 26 м.


_____________

ТАБЛИЦА ВАРИАНТОВ КОНТРОЛЬНОГО ЗАДАНИЯ



Вариант

Номера задач

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

1

1

11

12

24

25

26

27

28

29

31

32

34

35

39

20

2

2

17

13

24

25

26

27

28

30

33

32

34

36

40

21

3

3

18

14

24

25

26

27

28

29

31

32

34

37

41

22

4

4

19

15

24

25

26

27

28

30

33

32

34

38

42

23

5

5

11

16

24

25

26

27

28

29

31

32

34

35

39

12

6

6

17

20

24

25

26

27

28

30

33

32

34

36

40

13

7

7

18

21

24

25

26

27

28

29

31

32

34

37

41

14

8

8

19

22

24

25

26

27

28

30

33

32

34

38

42

15

9

9

11

23

24

25

26

27

28

29

31

32

34

35

39

16

10

10

17

12

24

25

26

27

28

30

33

32

34

36

40

20

11

1

18

19

24

25

26

27

28

29

31

32

34

37

41

21

12

2

19

14

24

25

26

27

28

30

33

32

34

38

42

22

13

3

11

15

24

25

26

27

28

29

31

32

34

35

39

23

14

4

17

16

24

25

26

27

28

30

33

32

34

36

40

12

ОГЛАВЛЕНИЕ




Предисловие . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Общие рекомендации по работе над курсом «Изоляция и перенапряжения» 4

Программа дисциплины «Изоляция и перенапряжения» для направления

650900 «Электроэнергетика» подготовки дипломированных специалистов

заочного отделения КГЭУ. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

Методические указания по изучению курса «Изоляция и перенапряжения» 15

Правила выполнения и оформления контрольного задания . . . . . . . . . . . . . . 28

Варианты контрольного задания . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

Таблица вариантов контрольного задания. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

__________________


Татьяна Викторовна Лопухова, Константин Петрович Чернов

ИЗОЛЯЦИЯ И ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ

Программа, методические указания и контрольные задания

Для студентов заочной формы обучения


по направлению «Электроэнергетика»
(Кафедра электрических станций КГЭУ)
Редактор издательского отдела Н.А.Артамонова

Компьютерная верстка Т.В.Лопухова

_________________________________________________________________

Изд.лиц. ИД № 03480 от 08.12.00 Темплан издания КГЭУ 2001 г.

Подписано к печати Формат 60х84/16 Гарнитура Times Вид печати РОМ Бумага «Business»

Физ.печ.л. 2,5 Усл. печ.л. 2,32 Уч.изд.л. 2,0

Тираж 450 Заказ

________________________________________________________________

Издательский отдел КГЭУ

420066, Казань, Красносельская, 51

________________________________________________________________

Типография КГЭУ

420066, Казань, Красносельская, 51



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