Расчёт и конструирование изоляций

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Расчёт и конструирование изоляций

методические указания и контрольные задания для студентов направления 13.03.02 заочного отделения

Иркутск

 2015

 

Составили      к.т.н., доцент В.В. Потапов

 

 

Работа подготовлена кафедрой Э и Э

1.Контрольные задания

 

Задача 1.

Определить число изоляторов в гирлянде. Исходные данные приведены в таблице 3.1.

Длина линий на основании опыта проектирования приведена в таблице П.7

Результаты расчета сравнить с рекомендуемыми.

 

Задача 2.

Рассчитать напряженность электрического поля на поверхности изоляции в месте выхода обмотки из паза статора при отсутствии мер регулирования электрического поля (x=0, x=1см). Рассчитать также необходимую длину полупроводящего покрытия Lпокр, при котором напряженность в точках А и В (рис 3.1) не превышает допустимые значения напряженности Е _доп возникновение скользящих разрядов,                 принять кВ/см.

 

 

Задача 3.

Оценить напряженность в воздушном зазоре d между железом статора и поверхностью изоляции обмотки машины. Сделать выводы о возможности развития разрядов в воздушном зазоре и предложить методы, позволяющие исключить эти разряды. Исходные данные приведены в таблице 3.1. Значение относительной диэлектрической проницаемости такое же, как в задаче 2, для этого же варианта.

 

 

                                                                                                                                                         Таблица 3.1.

Исходные данные для решения задач                                                                                                                                                   

№ варианта	Задача 1		Задача 2						Задача 3
	U ном, кВ	Степень загрязнения	U ном, кВ	ρ s, Ом	ρ s, Ом	d, мм	U раб.наиб, кВ	ε и, о.е.	U ном, кВ	d 1, мм	d2, мм
1	35	II	3,15	10^11	10^7	4,0	3,6	5,0	15	9,5	0,1
2	110	III	6,3	10^12	10^8	4,5	7,2	5,5	3	3,5	0,09
3	220	III	3,15	10^13	10^9	4,0	6,3	6,0	6	5,4	0,1
4	500	II	6,3	10^11	10^7	4,5	7,2	5,0	10	7,0	0,09
5	35	III	10,5	10^12	10^8	5,6	12,0	5,5	13	8,5	0,12
6	110	IV	10,5	10^13	10^9	5,5	12,0	6,0	3	4,0	0,1
7	220	II	15,75	10^11	10^7	4,0	17,5	5,0	6	6,0	0,09
8	500	III	15,75	10^12	10^8	4,5	17,5	5,5	10	8,0	0,11
9	35	IV	20	10^13	10^9	5,0	24	6,0	13	9,5	0,11
10	110	V	24	10^12	10^8	5,5	26,5	6,0	15	10,5	0,09

Приложение

П.1. Пояснения терминов (ГОСТ 1516.3-96).

   Класс напряжения электрооборудования – номинальное междуфазное напряжение электрической сети, для работы в которой предназначено электрооборудование.

   Наибольшее рабочее напряжение электрооборудования – наибольшее напряжение частоты 50Гц, неограниченно длительное приложение которого к зажимам разных фаз (полюсов) электрооборудования допустимо по условиям работы его изоляции (табл. П.1.)

   Примечание – наибольшее рабочее напряжение электрооборудования не охватывает допустимые для его изоляции кратковременные (длительностью до 20с) повышения напряжения в аварийных условиях и повышение напряжения частотой 50Гц (длительностью до 8ч), возможные при оперативных коммутациях.

   Электрическая сеть с изолированной нейтралью – сеть, нейтраль которой не имеет соединения с землей, за исключением приборов сигнализации, измерения и защиты, имеющих весьма высокое сопротивление, или сеть, нейтраль которой соединена с землей через дугогасящий реактор, индуктивность которого такова, что при однофазном замыкании на землю ток реакторов в основном компенсирует емкостную составляющую тока замыкания на землю.

 

 

Таблица П.1.

Наибольшие рабочие напряжения и расчетные кратности внутренних перенапряжений, принимаемые при выборе изоляции для класса напряжений  кВ

 

Показатель	Изолированная нейтраль						Эффективно заземленная нейтраль
	3	6	10	15	20	35	110	150	220	330	500	750	1150
Наибольшее рабочее напряжение  кВ	3,6	7,2	12	17,5	23	40,5	126	172	252	363	525	787	1200
Отношение	1,2	1,2	1,2	1,17	1,15	1,16	1,15	1,15	1,15	1,1	1,05	1,05	1,05
Наибольшее рабочее фазное напряжение , кВ	2,1	4,2	6,9	10,1	13,3	23,4	72,7	100	145	210	303	454,4	693
Амплитуда наибольшего рабочего фазного напряжения , кВ	2,94	5,9	9,7	14,3	18,8	33,1	103	141	206	296	429	643	980
Расчетная кратность внутренних перенапряжений	4,5	4,5	4,5	4,0	4,0	3,5	3,0	3,0	3,0	2,7	2,5	2,1	1,8; 1,6

 

  Электрическая сеть с заземленной нейтралью – сеть, нейтраль которой соединена с землей наглухо или через резистор, или реактор, сопротивление которых достаточно мало, чтобы существенно ограничить колебание переходного процесса и обеспечить значение тока, необходимое для селективной защиты от замыкания на землю.

Примечание – степень заземления нейтрали сети характеризуется наивысшим значением коэффициента замыкания на землю для схем данной сети, возможных в условиях эксплуатации.

Коэффициент замыкания на землю – отношение напряжения на неповрежденной фазе в рассматриваемой точке трехфазной сети (обычно в точке установки электрооборудования) при замыкании на землю одной или двух других фаз к фазному напряжению рабочей частоты, которое установилось бы в данной точке при устранении замыкания.

Примечание – при определении коэффициента замыкания на землю, место замыкания и состояние схемы выбираются такими, которые дают наибольшее значение коэффициента.

 

Таблица П.2.

Таблица П.3.

Вентильные разрядники

 

 

Группа по ГОСТ 16357-83*	Тип	Класс напряжения разрядника, кВ	Номинальное напряжение разрядника кВ	Комплектация	Пробивное напряжение при 50Гц в сухом состоянии и под дождем, действующее значение		Импульсное пробивное напряжение (при времени 2-20 мкс и при импульсе 1,2/50мкс), кВ, не более	Остающееся напряжение, кВ, не более, при импульсе тока с фронтом 8 мкс с амплитудой, кА			Выпрямленное напряжение при измерении токов проводимости, кВ	Ток проводимости, мкА	Масса, кг	Высота, см
					Не менее	Не более		3	5	10
IV	РВО-3 РВО-6 РВО-10 РВО-35	3 6 10 35	3,8 7,5 12,7 40,5	- - - -	9 16 26 78	11 19 30,5 88	20 32 48 150	13 25 43 -	14 27 45 50	- - - -	4 6 10 -	6-10 6-10 6-10 -	2,5 3,6 4,8 38	195 280 395 630
III	РВС-15 РВС-20 РВС-33* РВС-35 РВС-110 РВС-110ИЗ   РВС-150   РВС-220	15 20 27 35 110 110   150   220	18 24 33 40,5 102 126   138   198	- - - -	38 49 65 78 200 245   275   400	48 60,5 80 98 250 312   345   500	67 80 110 125 285 340   375   530	57 75 103 122 315 380   435   630	61 80 110 130 335 405   465   670	67 88 120 143 367 445   510   734	16 20 32 32 32*2 16-20*2   16-32*2   32*2	450-620 450-620 450-620 450-620 450-620 450-620   450-620   450-620	49 58 59 73 230 400   320   405	725 885 885 1210 3050 3160   3360*3   4020*3
II	РВМ-3 РВМ-6 РВМ-10 РВМ-15 РВМ-20 РВМ-35 РВМГ-110 РВМГ-150 РВМГ-220 РВМГ-330 РВМГ-500	3 6 10 15 20 35 110 150 220 330 500	3,8 7,5 12,7 18 24 40,5 102 138 198 288 420	- - - - - 2х РВМ -15 3х РВМГ - 30*1 4х РВМГ - 30*1 6х РВМГ - 30*1 8х РВМГ - 30*1 12х РВМГ - 30*1	7,5 15 25 35 47 75 170 230 340 485 660	9 18 30 43 56 90 195 265 390 560 760	8 15,5 25,5 57 74 116 260 370 515 740 1070	9 17 28 47 62 97 245 340 475 660 985	9,5 18 30 51 67 105 265 370 515 72 1070	11  20  33  57  74 116  295  410  570  800 1180	4 6 10 18 28 18*2 30*2 30*2 30*2 30*2 30*2	380-450 120-220 500-700 500-700 500-700 500-700 1000-1350 1000-1350 1000-1350 1000-1350 1000-1350	28 34 38 117 130 212 330 420 670 1025 3260	380 475 715 800 955 1670 3250 4300 6500 6520 6560
I	РВРД-3 РВРД-6 РВРД-10	3 6 10	3,8 7,5 12,7	- - -	7,5 15 25	9 18 30	7 14 23,5	7 8 9	14 16 18	23,5  26,5  30,5	3 6 10	30-85 30-85 30-85	18,5 23,8 32,3	345 415 585

 

*1. Разрядники РВС-33 и РВМГ-30 предназначены только для комплектации и самостоятельно не применяются.

*2. Значения приведены для одного элемента.

*3. Разрядники двухколонковые.

   Примечания:

     1. Обозначения Р- разрядник, В- вентильный, О- облегченный, С- станционный, К- комбинированный,                                         ИЗ- для изолированной нейтрали, М- магнитный, Г- грозовой, РД- с растягивающейся дугой.

    2. Номинальное напряжение разрядника – это напряжение гашения при работе от грозовых перенапряжений.

      3. Номинальное импульсное пробивное напряжение (при предразрядном времени от 2 до 20 мкс и при полном импульсе 1,2/50 мкс) для разрядников РВМГ на классе напряжения 110 кВ и выше не менее 0,6 значений, указанных в таблице.

Таблица П.5.

Параметры заземляющих дугогасящих реакторов (ЗДР)  (ГОСТ 19470-74*)

Тип	S, кВ ·А	U, кВ		Пределы регулирования, А	Размеры, мм		Масса полная, кг
		сети	ЗДР		Высота	В плане
Со ступенчатым регулированием
РЗДСОМ-115/6 РЗДСОМ-230/6 РЗДСОМ-460/6 РЗДСОМ-920/6 РЗДСОМ-190/10 РЗДСОМ-380/10 РЗДСОМ-760/10 РЗДСОМ-1520/10 РЗДСОМ-115/15.75 РЗДСОМ-155/20 РЗДСОМ-310/35 РЗДСОМ-620/35 РЗДСОМ-1240/35	115 230 460 920 190 380 760 1520 115 155 310 620 1240	6 6 6 6 10 10 10 10 15 20 35 35 35	3,81 3,81 3,81 3,81 6,35 6,35 6,35 6,35 9,09 12,7 22,2 22,2 22,2	12,5-25 25-50 50-100 100-200 12,5-25 25-50 50-100 100-200 5-10 5-10 6,25-12,5 12,5-25 25-50	1645 1815 1865 2125 1815 1865 2125 2730 1865 1865 2525 2525 2525		740 995 1370 2090 995 1370 2070 3610 980 1090 2100 2670 3640
С плавным регулированием
РЗДПОМ-120/6 РЗДПОМ-300/6 РЗДПОМ-190/10 РЗДПОМ-480/10 РЗДПОМ- 480/20 РЗДПОМ-700/35 РЗДПОМ-800/35	120 300 190 480 480 700 800	6 6 10 10 20 35 35	3,81 3,81 6,35 6,35 12,7 22,2 22,2	5,2-26,2 13,1-16,5 5,0-25,0 12,6-63,0 6,3-31,4 5,7-28,4 7,2-36,0	1385 1415 1560 2255 2290 3550 3560		… … … … … … …

 

Примечания: 1. S – мощность реактора при наибольшем рабочем напряжении (четвертый столбец таблицы) и наибольшей уставке по току.

  2. Реакторы выпускаются для категорий размещения 1 и 3., исполнений У или УХЛ по заказу потребителя.

  3. Условное обозначение (пример): РЗДСОМ-460/6 У1                     ГОСТ 19470-74*Е – реактор заземляющий со ступенчатым регулированием, однофазный, масляный, мощностью при наибольшем рабочем напряжении 460  на номинальное напряжение сети 6 кВ, исполнения У, категории размещения 1. Для реакторов с плавным регулированием путем изменения зазора обозначения те же, но буква С заменяется на П (плавное регулирование).

  4. Ступенчатое регулирование осуществляется вручную штурвалом на отключенном от сети реакторе, число ответвлений - пять. Плавное регулирование осуществляется путем изменения зазора электроприводом, управляемым устройством автоматической компенсации, без отключения реактора от сети при отсутствии замыкания на землю.

  5. Все реакторы снабжаются сигнальной обмоткой напряжением 100 В и током 10 А, а также встроенным трансформатором тока.  

  6. Отклонение вольт - амперной характеристики реактора от линейной не более 5 % при номинальном напряжении и наибольшем токе.

  7. Максимальная длительность работы реактора при наибольшем токе и номинальном напряжении 6 ч.

Таблица П.6.

Параметры заземляющих дугогасящих реакторов со ступенчатым регулированием по ТУ 16.521.063-70

Тип	S, кВ ·А	U, кВ		Пределы регулирования, А	Размеры, мм		Масса, кг
		сети	ЗДР		высота	в плане	масла	полная
ЗРОМ-175/6 ЗРОМ-350/6 ЗРОМ-300/10 ЗРОМ-275/35 ЗРОМ-550/35 ЗРОМ-80/13,8 ЗРОМ-100/18	175 350 300 275 500 800 100	6,3 6,0 10 35 35 13,8 18	3,63 3,47 6,07 20,2 20,2 8,0 10,4	25-50 500-100 25-50 6,2-12,5 12,5-25 4-10 4-10	2000 2500 2500 2500 2600 2300 2300		345 505 505 820 1000 340 320	1250 2000 2000 2100 2650 1100 1150

 

  Примечания:

   1. Условное обозначение (пример): ЗРОМ-175/6 – заземленный реактор однофазный масляный номинальной мощностью 175  на  номинальное напряжение 6 кВ. Реакторы имеют пять ответвлений, сигнальную обмотку 110 В, 10 А, длительность работы при наибольшем токе не менее 2 ч.

  2. ЗРОМ-80/13.8 и ЭРОМ-100/18 предназначены для компенсации емкостных токов электрогенераторов, имеют пять отпаек -10; 7,65; 6,05; 4,9; 4,05 А – и сигнальную обмотку на напряжение 120 В. Режим работы длительный. Реакторы могут быть использованы на низшее генераторное напряжение: ЗРОМ-80/13,8 на 6,3 и 10,5 кВ, а ЗРОМ-100/18 на 15,75 кВ, при этом ток по отпайкам пропорционально уменьшается.  

 

 

                                                                                 Таблица П.7.

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ИРКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Расчёт и конструирование изоляций

методические указания и контрольные задания для студентов направления 13.03.02 заочного отделения

Иркутск

 2015

 

Составили      к.т.н., доцент В.В. Потапов

 

 

Работа подготовлена кафедрой Э и Э

1.Контрольные задания

 

Задача 1.

Определить число изоляторов в гирлянде. Исходные данные приведены в таблице 3.1.

Длина линий на основании опыта проектирования приведена в таблице П.7

Результаты расчета сравнить с рекомендуемыми.

 

Задача 2.

Рассчитать напряженность электрического поля на поверхности изоляции в месте выхода обмотки из паза статора при отсутствии мер регулирования электрического поля (x=0, x=1см). Рассчитать также необходимую длину полупроводящего покрытия Lпокр, при котором напряженность в точках А и В (рис 3.1) не превышает допустимые значения напряженности Е _доп возникновение скользящих разрядов,                 принять кВ/см.

 

 

Задача 3.

Оценить напряженность в воздушном зазоре d между железом статора и поверхностью изоляции обмотки машины. Сделать выводы о возможности развития разрядов в воздушном зазоре и предложить методы, позволяющие исключить эти разряды. Исходные данные приведены в таблице 3.1. Значение относительной диэлектрической проницаемости такое же, как в задаче 2, для этого же варианта.

 

 

                                                                                                                                                         Таблица 3.1.

Исходные данные для решения задач                                                                                                                                                   

№ варианта	Задача 1		Задача 2						Задача 3
	U ном, кВ	Степень загрязнения	U ном, кВ	ρ s, Ом	ρ s, Ом	d, мм	U раб.наиб, кВ	ε и, о.е.	U ном, кВ	d 1, мм	d2, мм
1	35	II	3,15	10^11	10^7	4,0	3,6	5,0	15	9,5	0,1
2	110	III	6,3	10^12	10^8	4,5	7,2	5,5	3	3,5	0,09
3	220	III	3,15	10^13	10^9	4,0	6,3	6,0	6	5,4	0,1
4	500	II	6,3	10^11	10^7	4,5	7,2	5,0	10	7,0	0,09
5	35	III	10,5	10^12	10^8	5,6	12,0	5,5	13	8,5	0,12
6	110	IV	10,5	10^13	10^9	5,5	12,0	6,0	3	4,0	0,1
7	220	II	15,75	10^11	10^7	4,0	17,5	5,0	6	6,0	0,09
8	500	III	15,75	10^12	10^8	4,5	17,5	5,5	10	8,0	0,11
9	35	IV	20	10^13	10^9	5,0	24	6,0	13	9,5	0,11
10	110	V	24	10^12	10^8	5,5	26,5	6,0	15	10,5	0,09