Техника высоких напряжений

ДГУПС, Кафедра «Электроснабжение транспорта». Методические указания и задание на контрольную работу для студентов IV курса Хабаровск, Издательство ДВГУПС 2013 11 с.Методические указания соответствуют государственному образовательному стандарту дисциплины «Техника высоких напряжений». В методических указаниях приведены основные формулы при решении задач. Даны основные направления расчета изоляционных конструкций. Приведены основные направления защиты электротехнических распределительных устройств от перенапряжений прямого удара молнии и набегающих волн.
Рекомендована учебная и справочная литература. Даны варианты решения задач для заданного шифра студента. Методические указания предназначены для студентов IV курса направления подготовки «Электроэнергетика и электротехника» заочной формы обучения.Задача 1
Подобрать изоляторы для крепления и изоляции токоведущих частей электроустановки, номинальное напряжение которой указано в табл.1, тип – в табл. 2
Для выбранных изоляторов необходимо:
1. Дать обоснование правильности их выбора.
2. Начертить эскиз конструкции изолятора.
3. Дать определение и привести числовые значения основных
электрических и механических характеристик изоляторов.
4. Указать диэлектрические материалы, из которых изготавливаются изоляторы.
5. Описать назначение арматуры и указать материалы, из которых она изготавливаетсяЗадача 2
Одножильный кабель напряжением U, кВ имеющий радиус заземленной герметизированной оболочки R_см , радиус токоведущей жилы r_см.
Определить:
1. Характер изменения напряженности электрического поля у поверхности токоведущей жилы при постепенном увеличении ее радиуса от r до R, R неизменяется и равен заданной величине.
2. Распределение потенциала в толщине изоляции при неизменных значениях r и R.
3. Определить максимальную и минимальную напряженность электрического поля для заданной конструкции изоляции кабеля на поверхности токоведущей жилы и герметизированной оболочки.
4. Определить напряженность электрического поля в слоях градированной изоляции кабеля. Изоляция состоит из двух слоев одинаковой толщины (R – r)/2 с относительной диэлектрической проницаемостью ε₁ и ε₂. Числовые значения заданных величин указаны в таблицах №3, №4 и №5.Задача 3
Для защиты здания шириной а, длиной b и высотой h от прямых ударов молнии установлен одиночный стержневой молниеотвод. Удельное сопротивление грунта ρ₃ , Ом·м; ток молнии I, кА.
Требуется:
1. Начертить эскиз контура заземления молниеотвода, состоящий (в общем случае) из нескольких вертикальных и горизонтальных электродов.
2. Рассчитать:
а) импульсное сопротивление контура молниеотвода R_и;
б) минимальное допустимое расстояние от молниеотвода до защищаемого объекта L_вmin (по воздуху), L_зmin (в земле);
в) радиус зоны защиты r_h на высоте h;
г) высоту молниеотвода H. Числовые значения заданных величин приведены в табл.6 и 7.Задача 4
Волна перенапряжения u₀ приходит с линии с волновым сопротивлением Z₁ на высоковольтное оборудование с волновым сопротивлением Z₂ и минимальным разрядным напряжением U_м. Форма приходящей волны определяется уравнением u₀ = U(exp(–t/T₁) – exp(–t/T₂)) .
Для защиты оборудования установлен ограничитель перенапряжения (ОПН). Вольт–амперная характеристика ограничителя определяется данными табл. 9 Импульсное пробивное напряжение ограничителя U_имп = 100 кВ.
1. Постройте график волны u₀ = 2·Z₂/(Z₁ + Z₂)
3. Постройте график изменения напряжения на разряднике и защищаемом им оборудовании и дайте заключение об эффективности применения разрядника с данной вольт–амперной характеристикой. Числовые значения заданных величин указаны в табл. 10 и 11.