Заключение. Выводы, рекомендации

Азақстан Республикасының білім және ғылым министрлігі Қарағанды мемлекеттік техникалық университеті

Министерство образования и науки республики Казахстан

Карагандинский государственный технический университет

Кафедра ЭС

КУРСОВАЯ

РАБОТА

по Технике высоких напряжений

Тема: Определение потерь мощности электроэнергии в ЛЭП «на корону»

________________________________ (оценка) Члены комиссии: ________________________________ (подпись) (ф.и.о.) ________________________________ (подпись) (ф.и.о.)

Принял: _________Петренко Е.А._________ (подпись от предп .ф.и.о) ________________________________ (подпись от факультета .ф.и.о.) Выполнил: _________Танатов Т.Д.____ (фамилия, инициалы) ________ЭЭ-16-2п__________ (группа) _________5_________ (шифр зач. книжки, вариант)

Караганда 2018г.

Содержание

1. Общие сведения. 3

1.1 Механизм коронного разряда. 3

1.2 Коронный разряд на ЛЭП.. 4

1.3 Методы снижения потерь на переменном напряжении. 10

1.4 Экологическое влияние коронного разряда(радиопомехи) 12

2. Расчетная часть. 22

3. Заключение. Выводы, рекомендации. 25

Список использованной литературы: 26

1.	Общие сведения

Потери на корону, потери электроэнергии при её передаче вследствие возникновения коронного разряда (короны). Отличительной особенностью коронного разряда, определяющей его количественные закономерности, является характерная форма взаимодействия ионов, создаваемых в процессе разряда, и электрического поля у коронирующего электрода, например провода линии электропередачи (ЛЭП). Знак заряда ионов, движущихся из зоны ионизации во внешнюю зону, совпадает со знаком заряда на коронирующем проводе, что обычно ведёт к ослаблению поля у провода до некоторой, практически постоянной величины — критической напряжённости (E_kp) — и к соответствующему усилению поля в остальной части пространства (внешней зоне). Эта особенность механизма образования короны обусловливает существенную зависимость от напряжения на проводе как тока коронного разряда, так и П. на к. {2}

Коронный разряд, электрическая корона, разновидность тлеющего разряда ; возникает при резко выраженной неоднородности электрического поля вблизи одного или обоих электродов. Подобные поля формируются у электродов с очень большой кривизной поверхности (острия, тонкие провода). При К. р. Эти электроды окружены характерным свечением, также получившим название короны, или коронирующего слоя. Примыкающая к короне несветящаяся («тёмная») область межэлектродного пространства называется внешней зоной. Корона часто появляется на высоких остроконечных предметах (святого Эльма огни), вокруг проводов линий электропередач и т. Д. {1}

1.1	Механизм коронного разряда

К. р. Может иметь место при различных давлениях газа в разрядном промежутке, но наиболее отчётливо он проявляется при давлениях не ниже атмосферного. Разряд начинается, когда напряжение U между электродами достигает так называемого «начального потенциала» короны U₀ (типичные значения — тысячи и десятки тысяч в). Ток К. р. Пропорционален разности U—U₀ и подвижности образующихся в разряде ионов газа , он обычно невелик .

При повышении U яркость и толщина коронирующих слоев растут. Когда U достигает потенциала «искрового перекрытия», К. р. Переходит в искровой разряд.

Если коронирует только анод, корона называется положительной. В этом случае первичные электроны высвобождаются на внешней границе коронирующего слоя в результате фотоионизации газа (см. Ионизация) фотонами, испускаемыми внутри короны. Ускоряясь в поле анода, эти электроны ударно возбуждают атомы и ионы газа и в актах ударной ионизации порождают электронные лавины. Во внешней зоне носителями тока являются положительные ионы; образуемый ими положительный пространственный заряд ограничивает ток К. р.

В отрицательной короне положительные ионы, ускоренные сильным полем вблизи коронирующего катода, выбивают из него электроны (вторичная электронная эмиссия). Вылетев из катода, электроны ударно ионизуют газ, порождая лавины и обеспечивая воспроизводство положительных ионов. В чистых электроположительных газах ток во внешней зоне переносится электронами, а в присутствии электроотрицательных газов, обладающих сродством к электрону, — отрицательными ионами, возникающими при «слипании» электронов и нейтральных молекул газа. Эти электроны или ионы образуют во внешней зоне отрицательный пространственный заряд, ограничивающий ток К. р.

В двуполярной короне коронируют оба электрода. Процессы в коронирующих слоях аналогичны описанным; во внешней зоне ток переносится встречными потоками положит, ионов и электронов (или отрицательных ионов). {1}

Коронный разряд на ЛЭП

Максимальное значение коммутационных импульсов является часто определяющим фактором при выборе изоляции линии СВН. Уменьшение максимального значения перенапряжений на 10% дает возможность на столько же снизить требования к линейной изоляции.

Опыт показывает, что корона может играть значительную роль в уменьшении максимального значения коммутационных перенапряжений.

Однако до сих пор влияние короны при определении требований к изоляции не рассматривалось.

В Исследовательском центре СВН исследования в этой области включали в себя:
измерения формы и максимального значения тока короны при различных значениях перенапряжений;
расчет влияния тока короны с использованием данных, полученных выше и при изучении литературы.

Рис. 2.6.1. Стримеры импульсной короны на проводах линий электропередачи.

а — стримеры отрицательной полярности, достигающие 125 см (приложенное напряжение 2960 кВ); б — стримеры положительной полярности, достигающие 75 см (приложенное напряжение 2570 кВ).

Рис. 2.6.2. Схема для измерения формы импульса тока короны на восточной фазе линии Исследовательского центра СВН при частоте 60 Гц или коммутационных импульсах.
1 — клетка ВН; 2 — клетка для операторов; 3 — опытная линия; 4 — емкость линии; 5 — шунтирующий промежуток; 6 — вертикальные пластины катодного осциллографа; 7 — цепь развертки катодного осциллографа; 8 — питание приборов во время длительных измерений; 9 — восточная фаза автотрансформатора; 10 — выключатель.

Для более ясного представления о токах потерь на корону были проведены испытания при различных напряжениях на линии длиной 900 м с проводом диаметром 3,7 м. На рис. 2.6.1 изображена корона на этой линии как при положительных, так и при отрицательных импульсах. Токи короны были измерены осциллографом по схеме рис. 2.6.2. Схема работает таким образом, что обеспечивает попадание на экран осциллографа только лишь тока короны, не допуская попадания туда тока емкости линия — земля. При измерениях используются две клетки Фарадея. Конденсатор С2 на рис. 2.6.2 создает емкостный ток, используемый для компенсации зарядного тока линейной емкости Си конденсатор С2 подключен к обмотке высшего напряжения автотрансформатора 650 кВ, питающего измерительную схему.
На рис. 2.6.3, 2.6.4 представлены типичные осциллограммы, получаемые при этих испытаниях. Осциллограммы на рис. 2.6.3 изображают токи установившейся короны при разных напряжениях относительно земли; осциллограммы на рис. 2.6.4 фиксируют токи короны при внезапном включении линии.
В результате исследований были сделаны следующие выводы.

1. В положительном и отрицательном полупериодах потери на корону приблизительно равны, а формы тока схожи.

2. Корона положительного полупериода создается пиками стримеров положительной полярности.

3. Во время переходного процесса максимум тока короны опережает максимум напряжения; к нулю же ток и напряжение приходят практически одновременно.

4. В переходный период после коммутации токи короны будут больше в начальной стадии, пока вокруг провода не сформировался объемный заряд. Время, необходимое для формирования такого заряда, 2—3 периода. Этот результат очень важен для оценки влияния короны при коммутационных импульсах.

5. Максимальный ток короны на землю при коммутационных импульсах, в 2—4 раза превышающих номинальное напряжение, колеблется в пределах 1,56 — 6,8 А/км фазы линии. Токи при максимальном рабочем напряжении значительно меньше.

6. Эквивалентная схема короны (рис. 2.6.5) представляет собой по существу нелинейную RС-цепочку. Схема справедлива для одного полупериода и с учетом этого может быть использована.

На основе эквивалентной схемы (рис. 2.6.5) было рассчитано затухание коммутационных импульсов в линии за счет короны. Первоначально были рассчитаны и измерены токи коммутационных импульсов, приложенных к пролету 900 м линии от импульсного генератора.

Рис. 2.6.3. Токи однофазной установившейся короны на проводе делении 0.2 А) М ПРИ различных напряжениях (в одном большом

Рис. 2.6.4. Токи импульсной короны на проводе Plover длиной 900 м при включении выключателя (напряжение 550/ v ЗкВ; в одном большом делении 0,5 А).
а — первое включение; б — второе включение.

На рис. 2.6.6 показаны расчетные и измеренные токи короны для импульсов с максимальным значением 460 и 700 кВ. Их хорошее совпадение дало основание произвести расчет коммутационного импульса 760 кВ

Рис. 2.6.5. Эквивалентная схема для полупериода тока коронного разряда на проводе воздушной линии.
С\ — емкость линия — земля; С2 — часть емкости короны, определяющая возврат коронного разряда на провод; С3 — часть емкости короны, определяющая потерю заряда проводом; G — эквивалентная проводимость утечки, определяющая потерю заряда; UQ — начальное напряжение короны, появление которой определяется соотношением U>UQ.

Линии электропередачи длиной 160 км, имеющей начальное напряжение короны 400 кВ и нагрузку, равную натуральной мощности. Длительность фронта импульса была принята равной 150 мкс, а емкость короны

Рис. 2.6.6. Расчетные и измеренные токи короны при коммутационных импульсах на проводе диаметром 3,7 см длиной 885 м.
а — напряжение и ток при 460 кВ; б — напряжение и ток при 700 кВ; 1 — расчет; 2 — измерение.
3,003 мкФ/км, что соответствует емкости линии Исследовательского центра СВН. Постоянная проводимость короны на землю G составляет по данным испытаний 2,75* 10“6 Ом-1. Результаты расчета представлены на рис. 2.6.7. Если не учитывать емкости короны, уменьшение напряжения на расстоянии 40 км составляет 3%.
Учет емкости короны приводит к снижению напряжения на больших расстояниях из-за замедления той части волны, которая превышает начальное напряжение короны, и отбора части заряда.

Рис. 2.6.7. Распространение вдоль линии электропередачи коммутационного импульса с учетом эффекта коронного разряда (по результатам расчета).
Напряжение: 1 — на питающем конце линии; II — на расстоянии 40 км от подстанции при отсутствии короны; III — на расстоянии 40 км от подстанции: IV — на расстоянии 80 км от подстанции; V — на расстоянии 160 км от подстанции; VI — ток короны в начале линии.
Таким образом, небольшое снижение перенапряжения из-за короны является вполне вероятным. Замечено, что при одинаковых начальных амплитудах коммутационные импульсы с кратковременными пиками затухают в большей степени, чем волны с пиками большой длительности, затухание которых незначительно. Испытания на длинной линии 345 кВ показывают, что коммутационные импульсы при кратности 1,6 вызывают токи короны, которые не превышают 10% тока, определяемого линейной емкостью, и могут быть даже значительно ниже этой цифры. Представляется, однако, вероятным, что при кратности свыше 2,0 токи короны могут в некоторых случаях оказывать значительное влияние на уровень перенапряжений.

Ионизационные процессы у поверхности проводов ВЛ при рабочем напряжении возникают в узкой области высокой напряженности поля при выполнении условия самостоятельности разряда. Эта форма разряда получила название коронного по чисто внешнему признаку - слабо светящемуся в темноте голубому ореолу вблизи проводов. Провода ВЛ выбираются таким образом, чтобы максимальная напряженность на поверхности провода при наибольшем рабочем напряжении не превосходила начальной напряженности коронного разряда. Однако неровности на поверхности провода, возникающие из-за механических повреждений (заусенцы, царапины), загрязнений )(капли смазки, твердые частицы), осадков (капли дождя, росы, снег, изморось, гололед, иней), приводят к местному увеличению напряженности электрического поля.

В результате коронный разряд на проводах ВЛ возникает при напряжении значительно меньшем, чем начальное напряжение самостоятельного разряда на чистых проводах с неповрежденной поверхностью. Такого типа разряд получил название местной короны.

Объемного заряда вблизи поверхности провода и движение его в поле ионов приводит к потерям энергии. Потери энергии определяются передачей энергии ускоряемыми полем ионами нейтральным молекулам газа, т. е. имеют тепловую природу. Иными словами, образование и перемещение ионов вблизи проводов приводит к нагреву воздуха, незначительному ввиду малости плотности тока в газе. Тем не менее перемещение ионов за период напряжения на расстояние около 1 м в сильном поле провода вызывает потери, составляющие десятки киловатт на 1 км длины линии.

Погодные условия подразделяются на четыре группы: хорошая погода (без осадков), дождь (включая мокрый снег и морось), сухой снег и изморозь (включая гололед и иней). Среднегодовые потери на корону для линий электропередачи определяются суммированием потерь по группам погоды с учетом продолжительности погоды каждой группы вдоль трассы проектируемой линии.

1.3	Методы снижения потерь на переменном напряжении

Путь борьбы с короной заключится в уменьшении напряженности поля на поверхности провода и увеличении напряжения начала короны. Простое увеличение диаметра провода позволяет относительно легко решить поставленную задачу, но при этом снижается экономическая эффективность передачи электроэнергии, т.к. снижается экономическая плотность тока и, следовательно, уменьшается удельная передаваемая мощность. Таким образом, принцип минимальных затрат, на основе которого выбирается минимальный диаметр провода с учетом экономической плотности тока, при таком подходе не реализуется, и стоимость передачи электроэнергии возрастает. Для сохранения удельных параметров передаваемой мощности необходимо повысить передаваемую плотность тока, а также рабочее напряжение линии. Но при этом, естественно, возникает снова проблема борьбы с короной. Возникает замкнутый круг.

Применение полых проводов является практически идеальным решением. Но изготовление таких проводов из отдельных специальных проволок сложного профиля представляет из себя достаточно трудоёмкий процесс. Альтернативным вариантом применения полых проводов является использование сталеалюминиевых проводов. Они являются основными типами проводов в современной энергетике. Такой провод состоит из центрального стального сердечника, который свивается из отдельных стальных проволок и воспринимает основную механическую нагрузку при эксплуатации. Поверх сердечника накладывается один или несколько повивов из алюминиевых проводов, по которым передается электрическая нагрузка. Технология изготовления таких проводов проще, а в отношении потерь на корону они аналогичны полым проводам.

При сооружении ЛЭП высокого и сверхвысокого напряжения широкое распространение получили расщепленные провода, в которых каждая фаза вместо одного провода большого сечения, обычно специальной и иногда сложной конструкции, заменяется несколькими более тонкими стандартными проводами, расположенными на некотором удалении друг от друга, но с суммарным сечением, равным или несколько превышающим сечение одинарного провода. Применение расщепленных проводов позволяет также существенно снизить уровень радиопомех. Расщепление проводов позволяет отказаться от применения более дорогих специальных проводов, но монтаж расщепленных проводов более сложнее и требует специальных устройств для подвески проводов расщепленной фазы и поддержания между ними с помощью специальных распорок необходимого шага расщепления (а=40-50 см). Применение расщепленных проводов приводит к уменьшению индуктивности линии. При этом уменьшается волновое сопротивление линии, что способствует повышению пропускной способности передачи. Это особенно важно для линий сверхвысоких напряжений, предназначенных для передачи очень больших мощностей.

1.4 Экологическое влияние коронного разряда(радиопомехи) Одним из проявлений коронного разряда на линиях электропередачи являются радиопомехи. Как уже говорилось, процесс коронного разряда является пульсирующим, он приводит к возникновению импульсов тока и напряжения вблизи проводов. Времена нарастания и спада этих импульсов составляют сотни микросекунд с частотой повторения около мегагерца. Из этого следует, что частотный спектр этих импульсов покрывает значительную часть полосы радиочастот. Электромагнитное поле, обусловленное коронным разрядом, может поэтому вызывать помехи в работе каналов или устройств связи в широком диапазоне частот. Другими словами, корона на линиях передачи может являться источником радиопомех. Теоретически радиошумы от линий электропередачи могут создавать помехи любой системе радиосвязи. В зависимости от таких факторов, как расстояние от линии передачи до приемного устройства системы связи, ориентации приемной антенны, конструкции линии передачи и погодных условий, уровень помех может либо не оказывать влияния на прием полезной информации, либо сделать его неразборчивым, либо частично ухудшить. Ниже рассматривается, какой уровень радиопомех может вызвать нарушение в работе устройств связи и будет ли проектируемая линия создавать такой уровень радиопомех. С точки зрения экономики невозможно сооружать воздушные линии электропередачи СВН и УВН с проводами столь больших диаметров, что корона на них не сможет возникнуть ни при каких погодных условиях. Следовательно, каждая линия должна рассматриваться как источник радиопомех, которые необходимо нормировать. Для конкретной линии электропередачи это, однако, невозможно сделать без учета фона местности и мощности сигнала станции. Например, линия электропередачи, которая может считаться источником значительных шумов для пригородной зоны с низким уровнем естественного шума или для района с низким уровнем полезного сигнала, может считаться источником малых шумов в зоне высокого уровня сигнала или на фоне высокого уровня шумов, характерных для городского или индустриального района. Поэтому логично при оценке уровня помех использовать не абсолютное значение напряженности поля радиопомех, а относительное значение отношения сигнал/помеха. Для оценки мешающего влияния радиопомех, создаваемых рассматриваемой линией, необходимо отдельно определить напряженность поля принимаемого сигнала и напряженность поля радиопомех. Затем после вычисления отношения сигнал/помеха встает задача установления отношения, которое определяет границу между приемлемыми и неприемлемыми условиями приема сигналов. Здесь рассматриваются наиболее общие вопросы помехоустойчивости: влияние помех на системы с амплитудной модуляцией и телевизионного вещания. Результаты рассмотрения, однако, могут быть использованы при оценке влияния шумов линии на работу любых устройств связи. Отношение сигнал/ помеха. Понятие «отношение сигнал/помеха» означает отношение напряженности поля сигнала к напряженности поля шумов, измеренных в одном и том же месте с помощью одного и того же прибора. Например, с помощью антенны и измерителя радиопомех с квазипиковым детектором измерены сигнал с уровнем 5 мВ/м и уровень шумов 500 мкВ/м. Тогда отношение сигнал/помеха

(3.2.1) или

(3.2.2) Уровни сигнала и шумов выражаются обычно в децибелах по отношению к 1 мкВ/м; в этом случае отношение с/п получается путем вычитания уровня шумов (п) из уровня сигнала (с), что видно из следующих выражений:

Тогда, как и ранее, с/п=с—и=20 дБ. (3.2.3) Критерий нормирования радиопомех. Оценка качества радиоприема является делом субъективным. Два радиослушателя могут оценить условия одного и того же приема совершенно различно, если даже отношение сигнал/помеха одинаково. Различные исследователи рассматривали эту проблему и дали статистическую оценку влияния этого отношения на качество приема. Начиная с 1940 г. делались попытки дать принципиальную оценку эффективности измерителей радиопомех независимо от источника этих помех. Позднее исследования концентрировались главным образом на радиопомехах, создаваемых линиями электропередачи, и проводились измерителями с квазипиковыми детекторами, которые соответствовали стандартам того времени. Все исследователи отмечали определенную связь между отношением сигнал/помеха, измеренным прибором с квазипиковым детектором, и качеством приема. Основываясь на экспериментах с линиями электропередачи, создающими значительный шум, Комитет IEEE [3.9] опубликовал данные зависимости качества приема от отношения сигнал/помеха (квазипик), которая дает достаточно хорошую оценку влияния радиопомех от линий электропередачи на качество радиоприема в системах амплитудной модуляции. Эта кривая приведена на рис. 3.2.1, причем значение отношения сигнал/помеха выражено в децибелах, а не в долях единиц, как в [3.9]. Приемлемое отношение сигнал/помеха (с точки зрения удовлетворительного приема) определено в Докладе Федеральной комиссии связи равным 29,5 дБ (измерено измерителем радиошумов RCA 312—прибором, соответствующим стандартам на измерители радиошумов 1950 г.). При переходе к современным стандартам указанное значение будет соответствовать 24 дБ, что по кривой на рис. 3.2.1 соответствует качеству приема, среднему между «довольно удовлетворительным» и «хорошим». Если можно допустить качество приема ниже «удовлетворительного», то отношение сигнал/помеха можно принять меньшим 24 дБ.

Рис. 3.2.1. Зависимость качества приема амплитудно-модулированных сигналов от отношения сигнал/помеха, измеренного прибором с квазипиковым детектором. Л5 — очень хорошее; В4 — хорошее, фон ненавязчивый; СЗ — довольно удовлетворительное, фон очень заметный; D2 — фон очевидный, но речь легко понять; Е1 — речь можно понять при большой сосредоточенности; F0 — речь неразборчива. Это, однако, не может полностью служить критерием качества приема. На местности сила принимаемого сигнала может меняться в широких пределах, и существует определенная вероятность того, что уровень принимаемого сигнала будет настолько низок, что улучшение конструкции линии может оказаться с этой точки зрения нецелесообразным. Поэтому обычной практикой является измерение мощности радиовещательного сигнала вдоль границы предполагаемой полосы отчуждения еще до проектирования линии. Как правило, при таком подходе рассматриваются сигналы лишь от тех радиовещательных станций, в зону действия которых попадает место измерения. Правила FCC следующим образом определяют три зоны действия станции: первичная зона (уверенного приема) —область, в которой интенсивность прямых волн намного превышает уровень помех; вторичная зона — область приема отраженных волн, интенсивность которых намного выше уровня помех; промежуточная зона — область, в которой интенсивность прямых волн соизмерима с уровнем помех. Днем преимущественно принимаются прямые волны. В сумерки и темные часы суток возрастает значимость отраженных волн. В пределах вторичной зоны интенсивность принимаемого сигнала подвержена значительным флюктуациям. Эта зона находится на довольно значительном расстоянии от станции и отделена от первичной зоны областью, называемой промежуточной. Здесь интенсивность прямых и отраженных волн одинакова, в результате чего их взаимная интерференция может приводить к значительным флюктуациям интенсивности принимаемого сигнала. Поскольку во вторичной и в промежуточной зонах прием оказывается не совсем уверенным, объективная оценка работы станции может основываться только на измерениях в первичной зоне. Радиовещательные сигналы в первичной зоне могут быть измерены или оценены с помощью специальной схемы или при помощи специальных 'кривых, как предусмотрено в правилах FCC. В соответствии с материалами Института радиоинженеров, FCC и Национальной ассоциации радиовещателей устанавливаются следующие стандартные значения напряженности поля полезного сигнала, рассматриваемые как необходимые для надежного приема в первичной зоне: в деловой части города 10—50 мВ/м (80—94 дБ относительно 1 мкВ/м); в жилом районе города 2—10 мВ/м (66—80 дБ относительно 1 мкВ/м); в сельских районах 0,1—0,5 мВ/м (40—54 дБ относительно 1 мкВ/м). Таким образом, для правильной оценки влияния проектируемой линии на радиоприем необходимо рассмотреть вид территории, через которую она проходит, измерить или оценить интенсивность сигнала и, наконец, используя, например, критерий 24 дБ для отношения сигнал/помеха, определить, какая доля этих сигналов не может быть успешно принята при наличии помех от линии. Только после этого может быть сделана достаточно точная оценка мешающего влияния радиопомех линии на устройства связи. Определение абсолютного уровня радиопомех от линии передачи зависит от многих факторов, из которых далеко не последними являются погодные условия. Таким образом, проблема определения радиопомех и оценка их мешающего влияния должны основываться на данных статистики. Критерий нормирования телевизионных помех. Несмотря на то что вопрос о телевизионных помехах был поставлен давно, до настоящего времени он остается практически не исследованным. До недавнего времени единственным источником телевизионных помех была линейная арматура. Возможность сравнительно быстрого определения мест коронирования и принятия достаточно простых мер для его устранения явилась причиной того, что этими помехами не занимались. С повышением напряжения линий появляется новая причина возникновения телевизионных помех — коронирование самих проводов. В данном случае источники уже не локализованы, а распределены, и, если линия построена, положение уже не может быть исправлено так же легко и с минимальными затратами. Из-за того, что внимание к этой проблеме было привлечено относительно недавно, до настоящего времени опубликовано очень мало данных как по вопросу о возможных значениях помех от линий, так и по влиянию этих помех на телевизионный прием. Одной из главных проблем в изучении телевизионных помех является проблема измерительных устройств. Квазипиковый детектор измерителя радиошумов был разработан специально для измерения радиопомех, и возможность его использования для оценки существенно отличных от них телевизионных помех находится под вопросом. Пиковый детектор реагирует только на большие импульсы короны, в то время как значительные помехи на телевизионном экране могут создаваться сравнительно слабыми импульсами. Чувствительность детектора, измеряющего средние значения напряженности поля, часто бывает настолько слабой, что надежные измерения оказываются невозможны. Кроме того, полоса пропускания измерителя радиошумов далеко не совпадает с полосой телевизионного приемника (стандарты ANSI определяют на уровне 6 дБ полосу пропускания в 100— 140 кГц в диапазоне частот 20—400 мГц, перекрывающих телевизионные каналы 2—13, в то время как полоса телевизионного приемника составляет примерно 3 мГц). Тем не менее различные исследователи пытались установить связи между качеством видения и отношением сигнал/помеха, используя стандартный измеритель радиошумов. Было показано, что для импульсных помех с низкой частотой следования импульсов удовлетворительная связь между видеопомехами и отношением сигнал/помеха может быть получена с помощью детектора, измеряющего средние значения напряженности поля. Для помех от разрядных промежутков более или менее надежную связь между уровнем телевизионных помех и отношением сигнал/помеха дает пиковый, а для помех от гирлянд изоляторов — квазипиковый детектор [3. 11]. Для исследований телевизионных помех от короны на проводах были использованы пиковый и «средний» детекторы [3. 12]. Эти примеры характеризуют предпринимавшиеся попытки 'количественной оценки приемлемого значения телевизионных помех.

Рис. 3.2.2. Схема, используемая для оценки телевизионных помех от короны на линиях электропередачи. 1 — телевизионная установка; 2 — смеситель; 3 — измеритель телевизионных помех; Мь М2 — регулируемые полные сопротивления; А\, А2— аттенюаторы. 0—99 дБ; Su S2, S3 — переключатели с общей осью. Схема, используемая для исследования телевизионных помех на Испытательном центре УВН, представлена на рис. 3.2.2. Телевизионный сигнал второго канала подается с видеорегистратора, в то время как помеха на входе принимается с дипольной антенны, находящейся вблизи опытной линии. Сигнал и помеха могут быть ослаблены и измерены отдельно друг от друга до поступления их в смеситель и на входную антенну телевизионной установки. На основе результатов этих испытаний было выведено соотношение между качеством приема и отношением сигнал/помеха и построена кривая на рис, 3.2.3, действительная для максимальных значений напряженности поля помех, пересчитанных на полосу пропускания 3 МГц.

Рис. 3.2.3. Зависимость качества телевизионного приема от отношения сигнал/помеха, измеренного прибором с пиковым детектором. А5 — порог отличной видимости; В4 — незначительные помехи, прием очень хороший; СЗ — помехи очевидны, прием удовлетворительный; D2 — помехи совершенно очевидны, раздражают; Е1 — интенсивные помехи, сильно раздражают; F0 — неприемлемые помехи, неудовлетворительный прием. Разумный критерий проектирования будет соответствовать качеству приема лучшему, чем СЗ («удовлетворительный прием»). Отношение сигнал/помеха, измеренное пиковым детектором и отнесенное к полосе 3 мГц, для этого критерия составляет 17 дБ. Чтобы привести этот уровень к полосе пропускания измерителя ТВП, необходимо выполнить соответствующую коррекцию применительно к случайной помехе. Эта помеха пропорциональна корню квадратному из полосы пропускания. Например, для полосы 150 кГц коррекция составит 13 дБ (201og v3/0,15), и С3 будет теперь соответствовать отношению сигнал/помеха, равному 30. На рис. 3.2.4 показано влияние на качество телевизионного приема помех от короны на проводе при различных значениях отношения сигнал/помеха. Следует заметить, что источником помех, изображенных на этом рисунке, является однофазная линия. Для низких значений отношения сигнал/помеха характерны две полосы интерференции. Они соответствуют шуму от короны, образующемуся в каждом полупериоде напряжения 60 Гц, причем более широкая полоса вызвана шумом положительного полупериода. При высоких отношениях сигнал/помеха будет сказываться помеха, создаваемая лишь в положительный полупериод. Для помехи от трехфазной линии характерны три отчетливые полосы. Они расположены одинаково, но имеют разную интенсивность в связи с различием условий образования короны на средней и крайних фазах и неодинаковыми расстояниями от антенны до каждой из фаз.

Рис. 3.2.4. Влияние помех от короны на проводах на телевизионный прием (канал 2). а — с/п=35 дБ; б — с/п = 25 дБ; в — с/п=15 дБ; г — с/п=5 дБ; <5 — с/п=5 дБ; е — с/п=20 дБ. На экране полосы медленно перемещаются вверх из-за различия частот импульсов короны (60 Гц) и вертикальной развертки телевизионной передачи (59, 94 Гц). Достаточно высокий уровень помех, создаваемых положительными и отрицательными полупериодами, приводит к возникновению всех шести полос, которые частично перекрывают друг друга и могут полностью покрыть телевизионный экран. Несмотря на то что внешнее проявление однофазной интерференции отличается от трехфазной, разница в уровнях помех незначительна и кривая оценки качества приема (рис. 3.2.3) может быть применена в обоих случаях. Исследования влияния интерференции на систему цветного телевидения [3.12J показали, что цветной прием по сравнению с черно-белым более чувствителен к случайным помехам, чем к импульсным, хотя и в незначительной степени. Уровень телевизионного сигнала меняется в зависимости от расстояния до передатчика. При этом, однако, Правила FCC устанавливают, что минимальная интенсивность поля, которая должна быть обеспечена, составляет 74 дБ для каналов 2—6, 77 дБ для каналов 7—13 и 80 дБ для каналов 14—83. Таким образом, если в качестве критерия проектирования используется критерий «удовлетворительного приема», уровень помех, отнесенных к полосе 3 мГц, не должен превышать 57 дБ. Для отдельных случаев напряженность поля сигнала может быть измерена или оценена исходя из специальных карт уровней сигналов, имеющихся в распоряжении телевизионных широковещательных станций. Коронный разряд па линиях электропередачи создает помехи радио- и телевизионному приему, а также акустический шум. Основная причина радиопомех и шума – стримерная корона на проводах. Поскольку наиболее благоприятные условия для возникновения стримерной короны складываются при различных осадках, когда значительно снижается начальная напряженность поля, а также при применении проводов большого диаметра, наиболее сильные радиопомехи и акустический шум возникают при коронировании линий сверхвысокого напряжения во время дождя и снега. В хорошую погоду помехи возрастают при загрязнении проводов. Спектр частот излучения, создающего радиопомехи, охватывает диапазон от 10 кГц до 1 ГГц. Помехи на частотах выше 30 МГц оказывают мешающее влияние на телеприем и возникают только при коронировании линий 750 кВ. Источниками помех в этом случае помимо короны на проводах служат частичные разряды в зазорах и трещинах изоляторов и корона на заостренных элементах арматуры. В хорошую погоду корона на проводах практически не создает помех телевизионному приему. Интенсивность радиопомех характеризуется вертикальной составляющей напряженности электрического поля вблизи поверхности земли (Е₂). Акустический шум возникает, главным образом, в плохую погоду, когда усиливается интенсивность коронирования проводов. Звуковой эффект при этом имеет две составляющие: 1) шипение, соответствующее частоте 100 Гц и кратным ей частотам; 2) широкополосный шум. Первая составляющая обусловлена движением объемного заряда у проводов, что дважды за период создает волны звукового давления. Вторая генерируется стримерной короной. Уровни громкости шумов [дБ (А)] измеряются с применением корректирующих фильтров, которые позволяют учесть физиологические особенности органов слуха человека (псофометрическую характеристику). Особенно интенсивный шум от короны возникает при сильном дожде, однако такой дождь сам создает шум, превышающий по громкости возможные акустические помехи от линии электропередачи. Поэтому более существенны помехи при моросящем дожде, в туман, при мокрых проводах после сильного дождя. Уровень громкости в этих случаях на 5…6 дБ (А) ниже, чем в сильный дождь, но значительно превышает общий звуковой фон. Оценка акустического шума делается по условиям «влажных» проводов. По санитарным нормам, допустимый уровень громкости равен 45 дБ (А). Линии сверхвысокого напряжения не приближаются к границам населенных пунктов ближе, чем на 300 м, а на таком расстоянии уровни громкости при влажных проводах ниже допустимого значения. {3}

Расчетная часть

Таблица 1 – Расчетные данные для самостоятельного расчета

№ варианта	Напряжение на ЛЭП U, кВ	Марка провода (радиус r₀, см)	Расстояние между проводами D, м	Средняя высота подвеса провода h, м	Плотность тока j, А/мм².
5	110	АС-120 (r0 = 0,84)	4,2	8,8	0,68

Напряжение на ЛЭП U = 110 кВ

Марка провода АС – 11 0 (радиус r ₀ = 0 , 84 см)

Расстояние между проводами D = 4 ,2 м (420 см)

Средняя высота подвеса провода h = 8,8 м

Плотность тока j = 0,6 8 А/мм².

1. Для расчета начальной напряженности электрического поля воспользуемся формулой : (4)

где r0 - радиус провода, см;

m = 0,82 — коэффициент негладкости для витого провода (этот коэффициент учитывает снижение расчетной напряженности поля из-за негладкости поверхности);

d - относительная плотность воздуха. Для районов с умеренным климатом среднегодовое значение d равно 1,05.

2.Для вычисления средней емкости транспонированной линии без учета влияния земли, используем формулу:

_, при n=1 (11)

3. По вычисленной величине средней емкости С , используя графики, изображенные на рисунке 8 , определяются рабочие емкости крайних и средней фазы C₁ = C₃ и С₂.

Рисунок 8 – Графики для определения рабочих емкостей проводов при горизонтальном расположении фаз.

4. Определяем рабочие емкости проводов (согласно рисунку 8 ):

С₁ = С₃ = 14,6 [пФ/м]; С₂ = 14,7 пФ/м.

5. Находим средние значения напряженности электрического рабочей к начальной напряженности поля по формуле (7)

₁ E₃=

6. Составляем отношения рабочей напряженности поля к начальной напряженности поля:

E₁/E₀= = 0.82

E₂/E₀= = 0.83

7. Согласно обобщенным характеристикам потерь на корону (рисунок 7), определяем обобщенные характеристики короны

1 - хорошая погода, 2 - дождь, 3 - снег, 4 - изморозь.

F_1х= F_3х= 0,15; F_1д = F_3д = 0,47; F_1с = F_3с= 1,7; F_1изм = F_3изм = 4,8;

F_2x = 0,14; F_2д = 0,45; F_2с = 1,6; F_2изм = 4,6.

8. Находим по формуле 10 среднегодовые потери мощности на корону:

Заключение. Выводы, рекомендации

В ходе работы мы высчитали среднегодовые потери на корону, в данной работе потери на корону составляют 0.93 кВт/км

По данным расчетам произведенной для марки провода АС- 12 0 напряженность составила Е= 0,82 что удовлетворяет требованиям ПУЭ РК (№ 230 от 20.03.2015г) пункт 60, где Е≤ 0,9.

Наибольшее влияние на максимальную напряжённость ЭП оказывает радиус расщепления. При увеличении его, с одной стороны, уменьшается влияние зарядов соседних проводов, а с другой стороны, увеличивается ёмкость фазы и соответственно её заряд. Поэтому существует оптимальный радиус расщепления, при котором максимальная напряжённость наименьшая.

Одним из путей дальнейшего повышения рабочего напряжения ЛЭП и снижения потерь на корону является использование расширенных проводов с электроизоляционным сердечником.

Важным средством борьбы с короной является использование экранов. Экран представляет собой кожух или короб, изготовленный из тонколистовой стали, который как бы охватывает собой все коронирующие детали (болты, гайки, острые выступающие детали и т.п.) и соединенный электрически коронирующими деталями, т.е. имеющий тот же потенциал, что и коронирующие части установки. Применение экранов позволяет улучшить эстетический вид установки.

Список использованной литературы:

1. Костенко М.В. Техника высоких напряжений. Учебное пособие для вузов. М., «Высшая школа», 1973.

2. Руководящие указания по учёту потерь на корону и помех от короны при выборе проводов воздушных линий электропередач переменного тока 330 – 750 кВ и постоянного тока 800 – 1500 кВ. Составлены ВНИИЭ и НИИПТ. 1974 г.

2. Ларионов В.П. Техника высоких напряжений. М., Энергоиздат, 1982.

3. Тамазов А.И. Корона на проводах воздушных линий переменного тока. М., Спутник, 2002.

4. Карапетян И.Г., Файбисович Д.Л., Эмма Ю.С. Концепция технического перевооружения электрических сетей напряжением 110 кВ и выше РАО «ЕЭС России» и АО-энерго на период до 2015 года. В сб. Электроэнергетика России: современное состояние, проблемы и перспективы. М., Энергоатомиздат, 2002.

5. Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. Приказ Министра энергетики Республики Казахстан №246 от 30.03.2015.

6. Правила устройства электроустановок. Приказ Министра энергетики Республики Казахстан №230 от 20.03.2015.

Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 477; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!