ЗАДАЧА 1

Для крепления и изоляции токоведущих частей электроустановки применена гирлянда подвесных изоляторов. По величине заданного номинального напряжения, назначению электроустановки и степени загрязненности атмосферы требуется:

1. Выбрать тип изолятора и обосновать его выбор.

2. Начертить эскиз конструкции выбранного изолятора и привести числовые значения его основных характеристик.

3. Определить необходимое количество изоляторов в гирлянде.

4. Рассчитать и построить график распределения падения напряжения вдоль гирлянды изоляторов.

5. Указать возможные пути выравнивания напряжения.

Числовые значения параметров электроустановки по вариантам приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Данные для расчета гирлянды изоляторов

ЗАДАЧА 2

В трехфазной системе с изолированной нейтралью произошло короткое замыкание одной фазы на землю. Известно: номинальное напряжение сети U_Н, сечения проводов S (провод круглого сечения), средняя высота подвеса проводов над землей h, длине линии электропередачи l.

Требуется определить:

1. Величину тока однофазного короткого замыкания на землю.

2. Величину индуктивности дугогасящей катушки, выбираемой из условия идеальной компенсации тока замыкания на землю и пояснить достоинства и недостатки использования дугогасящих катушек.

3. Реактивную мощность дугогасящей катушки.

4. Величину возникшего перенапряжения на фазах трансформатора и его кратность по отношению к номинальному фазному напряжению, используя для этой цели векторную диаграмму при однофазном коротком замыкании на землю.

При расчете режим короткого замыкания следует считать установившимся.

Числовые данные исходных величин приведены в табл. 2.4.

Таблица 2.4

Параметры линии электропередачи

ЗАДАЧА 3

Грозовой разряд произошел в столб телеграфной линии, расположенной на расстоянии а, от высоковольтной линии электропередачи (ЛЭП) номинальным напряжением U_Н. При этом зарегистрированная величина тока молнии была равна I_М. Высота подвеса проводов ЛЭП равна h, а стрела провеса ее проводов f . Требуется определить:

1. Величину индуктированного напряжения U_и на проводах высоковольтной ЛЭП.

2. Кратность перенапряжения.

Числовые значения заданных величин указаны в табл. 2.5.

Таблица 2.5

Параметры разряда молнии и телеграфной линии

ЗАДАЧА 4

Для защиты здания подстанции (шириной a, длиной b и высотой h) от прямых ударов молнии установлен одиночный стержневой молниеотвод (рис. 2.6). Задана глубина нижнего конца фундамента молниеотвода от поверхности земли h_Ф = 3,2 м; ширина фундамента а_Ф = 0,8 м; коэффициент, учитывающий сопротивление бетона k_б = 1,7; удельное сопротивление грунта r и ток молнии I, кА. Требуется:

1. Определить импульсное сопротивление заземления естественного заземлителя (фундамента молниеотвода), сделать вывод об его защищающих свойствах.

2. Рассчитать сложный контур заземления, состоящий из вертикальных и горизонтальных электродов.

3. Определить импульсное сопротивление контура заземления молниеотвода R_и.

4. Начертить эскиз рассчитанного контура заземления.

5. Определить минимально допустимое расстояние от молниеотвода до защищаемого объекта l_min, радиус зоны защиты r на высоте h, высоту молниеотвода H.

6. Определить шаговое напряжение U_ш между точками на поверхности земли, удаленными на расстояние x  и  (x + a_ш )  от  молниеотвода,  где  a_ш – ширина шага, равная 0,8 м.

Числовые значения заданных величин указаны в табл. 2.6.

Таблица 2.6

Параметры защищаемого объекта и разряда молнии

ЗАДАЧА 5

Волна перенапряжения u₀ = f(t) приходит с линии с волновым сопротивлением z₁ на высоковольтное оборудование с волновым сопротивлением z₂ и минимальным разрядным напряжением U_min. Форма приходящей волны определяется уравнением 

Для защиты  оборудования установлен  вентильный разрядник РВ, с импульсным пробивным напряжением U_имп равным 100 кВ.

Требуется:

1. Построить график падающей на вентильный разрядник волны перенапряжения u₀ = f(t).

2. Определить  время  фронта t_Ф и  время импульса t_имп  падающей волны перенапряжения.

3. Построить вольт-секундную характеристику вентильного разрядника.

4. Сделать вывод об эффективности применения разрядника с данной вольтамперной характеристикой.

Числовые данные для каждого варианта приведены в табл. 2.8, вольтамперная характеристика вентильного разрядника задана в табл. 2.9.

Таблица 2. 8

Параметры волны перенапряжения и высоковольтного оборудования

Таблица 2.9

Вольтамперная характеристика вентильного разрядника

ЗАДАЧА  6

Задан одножильный маслонаполненный кабель с заземленной свинцовой оболочкой. Длина кабеля равна l , радиус токоведущей жилы r и радиус оболочки R. Изоляция кабеля имеет диэлектрическую проницаемость e_r. Кабель рассчитан на напряжение U.

Требуется:

1. Рассчитать емкость кабеля.

2. Определить характер изменения напряженности электрического поля у поверхности токоведущей жилы при увеличении ее радиуса от r до R.

3. Определить распределение потенциала в толще изоляции при неизменном радиусе внутренней жилы r.

4. Построить рассчитанные зависимости E = f (x), j = f (x).

Числовые данные для каждого варианта приведены в табл. 2.10.

Таблица 2.10

Параметры одножильного маслонаполненного кабеля

ЗАДАЧА 7

Для линии электропередачи напряжением U и протяженностью равной l, выполненной из проводов радиусом r, расположенных равносторонним треугольником с расстоянием D между ними при температуре воздуха t ⁰C, давлении P мм рт ст. , считая коэффициент негладкости провода равным m₁.

Требуется:

1. Определить потери активной мощности на корону для данной линии при ясной погоде (m₂ = 1).

2. Выбрать тип провода допустимый для данной линии.

3. Определить во сколько раз изменятся потери на корону при неясной погоде, считать коэффициент ненастной погоды m₂ равным 0,8.

Числовые данные для каждого варианта приведены в табл. 2.11.

Таблица 2.11

Параметры линии электропередачи и атмосферные условия

Задача 8

Волна атмосферного перенапряжения амплитудой U₀ с прямоугольным фронтом распространяется по одному из проводов трехфазной линии электропередачи (рис. 2.10) с расчетным диаметром провода d₁ и средней высотой подвески h₁, встречая на своем пути реактор с индуктивностью L, переходит на провод другой линии электропередачи с расчетным диаметром провода d₂ и высотой подвески h₂.

Требуется:

1. Рассчитать волновые сопротивления каждой линии.

2. Определить коэффициенты отражения и преломления падающей волны атмосферного перенапряжения при переходе с первой линии на вторую (без учета реактора).

3. Начертить схему замещения.

4. Вычислить постоянную времени и построить графики преломленной и отраженной волны тока и напряжения через время t после прохождения ей реактора.

Числовые данные для каждого варианта приведены в табл. 2.12.

Таблица 2.12

Параметры трехфазной линии электропередачи