ZWUELE 4.PDF

Przepi ħ cia

Przepi ħ cia atmosferyczne

Przepi ħ ciem w układzie przesyłowym nazywamy wzrost napiħcia

ponad wartoĻę najwyŇszego napiħcia roboczego. WartoĻę przepiħcia

wyraŇa siħ współczynnikiem przepiħę - najczħĻciej w jednostkach

wzglħdnych jako stosunek wartoĻci szczytowej przepiħcia do poziomu

odniesienia:

ńródła przepiħę:

zewnħtrzne – najczħĻciej wyładowania atmosferyczne;

wewnħtrzne – powodowane stanami przejĻciowymi powstałymi wskutek

zmian manewrowych lub awaryjnych.

Piorun jest wyładowaniem elektrycznym o bardzo duŇym natħŇeniu,

które przenosi ładunki elektryczne do ziemi z chmury burzowej i

odwrotnie. Przepływ ładunków moŇe odbywaę siħ takŇe wewnĢtrz

chmury, miħdzy róŇnymi jej warstwami. ńródłem wyładowania sĢ centra

ładunku nagromadzone w chmurze burzowej.

k p = U p max

U r max

Do wyładowania piorunowego dochodzi wówczas, gdy natħŇenie pola

elektrycznego przekroczy lokalnie wartoĻę 1kV/cm.

Zakłócenia w układach elektroenergetycznych

Przepi ħ cia atmosferyczne

W momencie, kiedy ładunek przewodni zaczyna wħdrowaę ku ziemi,

przenosi ujemny ładunek elektryczny i pozostawia za sobĢ kanał silnie

zjonizowanego powietrza o Ļrednicy 1-5 cm, tworzĢc po drodze

rozgałħzionĢ ĻcieŇkħ. Poszczególne gałħzie ĻcieŇki rosnĢ i w koıcu

jedna z nich osiĢga punkt na Ziemi. Przepływ ten zwany jest

wyładowaniem wstħpnym lub liderem.

Zakłócenia w układach elektroenergetycznych

Przepi ħ cia atmosferyczne

Intensywny przepływ ładunków trwa zaledwie około 0.1 milisekundy.

Wyładowanie zaczyna biec w górħ tym samym kanałem i przenosi ono do

chmury prĢdy zwane powrotnymi. Teraz nastħpujĢ kolejne wyładowania

wstħpne oraz powrotne, które wykorzystujĢ ten sam zjonizowany kanał.

Cały ten proces powtarzany jest kilkakrotnie w ciĢgu ułamka sekundy,

dopóki ładunki w chmurze nie zostanĢ zneutralizowane.

Zakłócenia w układach elektroenergetycznych

Przepi ħ cia atmosferyczne

Skutki oddziaływania przepiħę na linie energetyczne zaleŇĢ od parametrów

linii oraz od parametrów wyładowania.

Kanał burzowy moŇe rozwijaę siħ od chmury do ziemi, lub odwrotnie

albo miħdzy chmurami.

Parametrami wyładowania sĢ:

- wartoĻę szczytowa I ,

- maksymalna stromoĻę narastania prĢdu S = (di/dt) max ,

- czas trwania czoła T 1 ,

- czas do półszczytu T 2 ,

- przenoszony ładunek Q ,

- wydzielana energia W ,

- liczba udarów w wyładowaniu wielokrotnym n ,

- roczna għstoĻę trafieı piorunowych w powierzchniħ ziemi N r

Zakłócenia w układach elektroenergetycznych

Przepi ħ cia atmosferyczne

Zakłócenia w układach elektroenergetycznych

Przepi ħ cia atmosferyczne

WielkoĻci I, S, Q, W, T 1 i T 2 majĢ charakter losowy. Aproksymacjħ ich

wartoĻci moŇna przedstawię za pomocĢ rozkładu logarytmo-

normalnego, którego għstoĻę ma postaę:

Roczna għstoĻę trafieı piorunowych w powierzchniħ ziemi N r

gdzie:

Z oznacza dowolnĢ z wielkoĻci I, S, Q, W, T 1 lub T 2 ,

ln Z m = ln Z 50% - logarytm naturalny wartoĻci przeciħtnej,

Ŏ z – ln( Z 16% / Z 50% ) – odchylenie standardowe,

Z 16% - wartoĻę parametru Z , której przekroczenia jest prawdopodobne

w 16% przypadków.

Zakłócenia w układach elektroenergetycznych

Przepi ħ cia atmosferyczne

http://www.pogodynka.pl/burze.php

Przepi ħ cia atmosferyczne

Roczna għstoĻę trafieı piorunowych w powierzchniħ ziemi N r

W Polsce N r = 1,0 – 3,5

Roczna liczba N trafieı piorunowych w dowolny obiekt:

N = N r [ a b  2  a  b  m h  m 2 h 2 ]⋅ 10 − 6

Dla linii o długoĻci 100 km (a=0, b=100 000), przy załoŇeniu m=4:

N = N r [ a b  2  a  b  m h  m 2 h 2 ]⋅ 10 − 6

gdzie:

a, b, h – wymiary,

m – współczynnik:

wg PN 86/E-05003-01 m=4,

N r = 1,8 na terenach równinnych,

N r = 2,5 na terenach górzystych;

wg IEC-1024-1-1 : m=3

N = 0,8 h N r

JeĻli linia ma wysokoĻę h = 10 m, to N = 14,4

Zakłócenia w układach elektroenergetycznych

Przepi ħ cia atmosferyczne

Przepi ħ cia bezpo Ļ rednie

Trafienie w przewód roboczy linii o impedancji falowej Z, w Ļrodku przħsła

Trafienie w przewód odgromowy linii o impedancji falowej Z 1 ,

w Ļrodku przħsła

Najbardziej typowe przypadki trafieı piorunowych:

Napiħcie na trafionym przewodzie odgromowym wyznacza siħ z zaleŇnoĻci:

PrĢd piorunu I p dzieli siħ na dwie równe czħĻci i w postaci fal wħdrownych

odpływa w obie strony przewodu. Falom prĢdu odpowiadajĢ fale napiħcia:

- w przewód roboczy linii o impedancji falowej Z, w Ļrodku przħsła,

U 1 ' = Z 1 I p

Napiħcie indukowane na przewodzie roboczym wyznacza siħ z zaleŇnoĻci:

U 2 ' = k U 1 '

k – współczynnik sprzħŇenia przewodów

- w przewód odgromowy linii o impedancji falowej Z 1 , w Ļrodku przħsła,

I p

- w wierzchołek słupa (przewodzĢcego) linii z przewodem odgromowym

U 1 ' = Z

ln 2 h

2 h

W typowej linii napowietrznej o impedancji falowej Z = 500 Ȫ,

przy przeciħtnej wartoĻci prĢdu piorunowego I p = 25 kA

napiħcie wynosi 6,25 MV.

k = Z 12

Z 1 =

Napiħcie na izolacji linii:

U 12 = 1 − k  U 1 '

Zakłócenia w układach elektroenergetycznych

Przepi ħ cia atmosferyczne

Przepi ħ cia bezpo Ļ rednie

Trafienie w wierzchołek słupa linii

Pierwsze równanie Maxwella. Prawo przepływu

rot H = J

PrĢd piorunu I p dzieli siħ na prĢd w słupie I s i dwie równe czħĻci odpływajĢce

przewodem odgromowym I 1 :

I s =

Z 1

Z 1  2 Z s I p

I 1 =

Z s

Z 1  2 Z s I p

∫ rot H ⋅ d S = ∫ J ⋅ d S

∮ H ⋅ d l = I

Przy typowych parametrach linii prĢd w słupie stanowi 60% prĢdu pioruna,

a prĢdy w przewodach odgromowych po 20%. Do wyznaczenia napiħcia

wierzchołka słupa moŇna siħ posłuŇyę metodĢ wielokrotnych odbię

falowych albo metodĢ eliminacji impedancji falowej:

∮ H ⋅ d l = I

∮ H ⋅ d l = ∑ I

U 12 = U 1 ' − U 2 ' = 1 − k 

R s I s  L s



d i s

d t



U 1 '

max

Zakłócenia w układach elektroenergetycznych

Elektrotechnika, studia stacjonarne pierwszego stopnia, rok II

Przepi ħ cia atmosferyczne

∮ H ⋅ d l = I

Przepi ħ cia indukowane (po Ļ rednie)

Uderzenie piorunu w niewielkiej odległo Ļ ci a od linii

H ⋅ ∮ d l = I

Składowa pionowa natħŇenia pola elektrycznego:

H ⋅ 2  r = I

Skalarny potencjał elektryczny:

Uproszczona zaleŇnoĻę na składowĢ

pionowĢ natħŇenia pola elektrycznego:

H =

2  r

Wektorowy potencjał magnetyczny:

rot E = −∂ B

∂ t

rot E =− ∂ H

∂ t

NatħŇenie pola elektrycznego:

Napiħcie indukowane na przewodzie

roboczym wyznacza siħ z zaleŇnoĻci:

Elektrotechnika, studia stacjonarne pierwszego stopnia, rok II

Zakłócenia w układach elektroenergetycznych

[

]

Plik z chomika:

Inne pliki z tego folderu:

Inne foldery tego chomika: