Грозозащита подстанции на напряжение 110 кВ (стр. 2 из 6)

Рисунок 2.3 Схема подстанции.

На (Рисунке 2.4) изображена схема замещения подстанции, в которой трансформатор заменен входной емкостью.

Рисунок 2.4 Схема замещения подстанции

Порядок расчета:

· Рассчитываем крутизну волны перенапряжения:

· Выбираем расчетный интервал времени Δt.

Для достижения высокой точности расчета рекомендуется Δt выбирать из условия:

.

Но в условиях ручного счета обычно снижают требования к точности.

Выбираем

· Определяем вспомогательные параметры M и N:

;

;

где

ν=300 м/мкс – скорость распространения электромагнитной волны.

· Определим параметры линии, которой заменяется емкость трансформатора:

длина линии:

м

волновое сопротивление линии:

· Заменяем нелинейную вольтамперную характеристику (ВАХ) вентильного разрядника отрезками прямых и находим уравнения этих прямых. Когда срабатывает РВ, то в соответствии с правилом эквивалентной волны схема замещения узла с разрядником будет иметь вид (Рисунок 2.5):

Рисунок 2.5 Эквивалентная схема замещения узла с разрядником.

На основании второго закона Кирхгофа можно записать:

, (5)

откуда

(6)

Уравнение (6) является уравнением прямой линии, которая отсекает на оси ординат отрезок 2U_э1, а на оси абсцисс отрезок

. Вентильный разрядник срабатывает когда 2U_э1=U_пр, следовательно, точку 1 на ВАХ можно найти, если провести линию через точку U_пр на оси ординат и через точку на оси абсцисс (Рисунок 2.6).

Таблица 2.1 Характеристики вентильного разрядника

Параметры РВ
Тип разрядника	Uн, кВ	Uпр.имп, кВ	Uост, кВ при токах
			3 кА	5кА	10кА
РВМГ	110	310	245	265	295

ВАХ РВ строится по трем точкам при токах 3, 5, 10 кА и соответствующим этим токам U_ост (Таблица 2.1). Начальный участок ВАХ (Рисунок 2.6) от 0 до 3 кА строим произвольно. Через точку 2 проводим прямую параллельную прямой, проходящей через точку 1. Эта прямая отсекает на оси ординат значение U_г, которое можно определить из выражения:

где:

- координаты точки 2; - эквивалентное сопротивление линии.

Запишем уравнение прямой, проходящей через точки 1 – 2:

U = E₁+ I · Z_p1 (7)

Значение Е₁ находится из графика (Рисунок 2.6) или вычисляется по формуле:

, (8)

где

- координаты точки; - координаты точки 2

Сопротивление разрядника Z_p1 определяется по формуле:

(9)

Решим систему уравнений:

(10)

Получим

, (11)

или U_p =b₁·2U_э1+d₁ – уравнение отрезка 1 – 2. (12)

Учитывая, что U_p=U₁, для узла 1 имеем:

U₁ = b₁·2U_э1+ d₁, (13)

где:

Уравнение прямой, проходящей через точки 2–3 рассчитывается аналогично:

U_p =b₂·2U_э1+d₂, (14)

где:

;

Таким образом, для узла 1, где подключен вентильный разрядник, используются следующие уравнения для нахождения напряжения U₁:

1. U₁ =2·U_э1 до пробоя РВ; (15)

2. U₁ = b₁·2U_э1+d₁, если U_пр£ 2·U_э1 £ U_г; (16)

3. U₁ = b₂·2U_э1+d₂, если 2·U_э1 >U_г (17)

· Приведем расчет эквивалентных сопротивлений для каждого узла и коэффициентов преломления для каждой линии.

· На основе приведенных формул составляется таблица исходных данных. (Таблица 2.2).

Таблица 2.2

Параметр	,кВ/мкс	∆t,мкс	,мкс
Числовое значение	1600	0,05	0,25
Параметр
Числовое значение	0,199	42,46	0,034	228
Параметр	,кВ	,Ом	,Ом
Числовое значение	1122,15	171,43	300
Параметр
Числовое значение	0,857	1,143	2

· Составим расчетные уравнения для каждого узла.

Узел 1.

(18)

Пока разрядник не сработал

и (19)

, (20)

где U_m1 – волна напряжения, идущая по m-ной линии к узлу 1; α_m1 – коэффициент преломления для волны U_m1; n – число линий,

сходящихся в узле 1.

Запишем уравнение (16) в виде:

, (21)

где

- отраженная от точки 2 волна, пришедшая в узел 1 с запаздыванием на время двойного пробега по участку 1 – 2 , т.е:

(22)

Таким образом, до пробоя РВ напряжение в узле 1 определяется по формуле:

. (23)

Когда разрядник срабатывает:

U₁ = b₁·(2U_э1)+d₁, если U_пр£ 2·U_э1 £ U_г; (24)

U₁ = b₂·(2U_э1)+d₂, если 2·U_э1 >U_г (25)

Определим волну напряжения идущую от узла 1 к узлу 2:

(26)

Узел 2

; (27)