Задача 8 Определение эффективности работы вентильного разрядника при защите устройств электрической тяги.

Волна перенапряжения u₀ приходит с линии с волновым сопротивлением z₁=200 Ом на высоковольтное оборудование с волновым сопротивлением z₂=400 Ом и минимальным разрядным напряжением U_м=190 кВ.

U=500 кВ, Т₁=50,3 мкс, Т₂=0,944 мкс.

Для защиты оборудования установлен вентильный разрядник РВ. Вольт-амперная характеристика разрядника определяется данными таблицы 8.1. Импульсное пробивное напряжение разрядника U_имп=100 кВ.

Задание:

- построить график волны

(8.1)

- построить график изменения напряжение на разряднике и защищаемом им оборудование и дайте заключение об эффективности применения разрядника с данной вольт-амперной характеристикой.

Таблица 8.1 – Вольт-амперная характеристика разрядника

Ip, кА	0,2	0,3	0,4	0,6	1,0	2,0	3,0	5,0	10,0
Up, кВ	44	50	54	60	72	86	88	94	98

Решение:

Рисунок 8.1 – Расчетная схема защищаемого объекта

Рисунок 8.2 – Схема замещения защищаемого объекта

Напряжение и токи в этой схеме связаны уравнением:

(8.2)

где (8.3)

После ряда преобразований уравнение (8.4) приводиться к следующему виду:

(8.4)

Расчет для построения графика напряжения волны:

(8.5)

где - коэффициент преломления.

Рассчитаем напряжение U₀ для определения форму приходящей волны для различных значений времени t, которым будет задаваться:

для t₁=0.01 мкс

(8.6)

Подставив числовые значения в выражение (8.6) получаем:

кВ

Рассчитанное значение U₀ для значения времени t₁=0.01 мкс сводим в таблицу 8.2

Подставив числовые значения получаем:

кВ

Подставляем разное временное значение и заносим в таблицу 8.2.

Таблица 8.2 – Зависимость расчетных значений U₀ от времени

t, мкс	0.01	0.5	1	2	3	4	5	6	7
U0, кВ	30.2	475	492	486	479	473	466	458	453
,кВ	28.6	450	466	470	464	458	452	446	429

Продолжение таблицы 8.2

t, мкс	8	9	10	20	30	40	50
U0, кВ	447	440	434	377	327	284	267
,кВ	424	412	411	357	310	269	253

Для построения графика вычислим только две точки там как графиком является прямая линия. Подставляем значения i_р и получаем:

при i_р=0,6:

кВ

при i_р=3:

кВ

Строем график в соответствие с рассчитанными данными:

Рисунок 8.3 – Рассчитанные графики.

Данный разрядник будет эффективен при перенапряжение когда ток будет более 10 кА следовательно при ударе молнии на далеком расстояние от разрядника он не сработает так как ток может не достигать нужного значения.