ответы электричество 1-53


Асинхронный двигатель, назначение, устройство, принцип действия и область применения, механическая характеристика, способы пуска, регулирования частоты вращения, электрического торможения и реверса.
Асинхронные машины используются преимущественно в качестве двигателей.
Статор (или якорь) — неподвижная часть двигателя — состоит из стальной станины цилиндрической формы. В станину запрессовывается сердечник статора. Ротор — вращающаяся часть двигателя — состоит из сердечника, обмотки и вала. Роторная обмотка короткозамкнутого асинхронного двигателя состоит из медных или латунных стержней, вставленных в неизолированные пазы. Трехфазная статорная обмотка асинхронного двигателя, включенная в сеть, создает в воздушном зазоре вращающийся магнитный поток. Поток, пересекая неподвижную обмотку ротора, создает в ней ток. В результате взаимодействия тока ротора и вращающегося магнитного потока создается момент, приводящий ротор во вращение.
Вращающееся поле статора сцепляется как с обмоткой статора, так и с обмоткой ротора и наводит в них ЭДС. При этом ЭДС обмотки статора, являясь ЭДС самоиндукции, действует встречно приложенному к обмотке напряжению и ограничивает значение тока в обмотке.
1. Прямой пуск в ход. Трехфазные асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором малой и средней мощностей приводятся в действие непосредственным включением статорной обмотки в сеть. При проектировании асинхронного двигателя предусматривается, чтобы при прямом пуске он развивал необходимый пусковой вращающий момент МП/МН а пусковой ток был ограничен: I1П/I1Н <7.2. Пуск с помощью пускового реостата. Пуск с помощью реостата, включенного в цепь ротора, возможен только у двигателей с контактными кольцами. Введение активного сопротивления в цепь ротора сдвигает кривую вращающего момента в сторону больших скольжений Пусковой вращающий момент МП при этом увеличивается.
3. Пуск с понижением подведенного напряжения. Существует несколько способов пуска асинхронных двигателей с понижением подведенного напряжения. а. Пуск с помощью реактора. Реактор включается в цепь статора. В зависимости от выбора индуктивного сопротивления реактора линейный пусковой ток в сети I1П может быть снижен до любого значения.
б. Пуск с помощью автотрансформатора. Для автотрансформатора можно считать, что подводимая мощность приблизительно равна отводимой: I1cU1I1ПU2. Пусковой ток в сети при наличии понижающего автотрансформатора будет меньше пускового тока двигателя, так как U2<U1.
в. Пуск переключением статора со звезды на треугольник. Статорная обмотка асинхронного двигателя, предназначенная для нормальной работы при соединении в треугольник, предварительно при помощи переключателя включается на звезду и только после разгона двигателя уже на ходу переключается на треугольник.
РЕГУЛИРОВАНИЕ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ
1. Регулирование частоты вращения изменением подводимого напряжения.
2. Регулирование частоты вращения нарушением симметрии подводимого напряжения.
3. Регулирование частоты вращения изменением активного сопротивления в цепи ротора. 4. Регулирование частоты вращения изменением числа полюсов обмотки статора.
Торможение и реверс
1. Рекуперативное. Возникает при оборотах ротора выше оборотов магнитного поля, п2>п1. Это происходит, например, при спуске груза. При этом ЭДС обмотки статора становится больше напряжения сети. Ток меняет свое направление. Происходит передача электроэнергии от двигателя в сеть – рекуперация. Способ эффективен при скорости больше скорости холостого хода.
2. Противовключением. Возникает при изменении направления вращения магнитного поля. Мощность не передается в сеть, а рассеивается в обмотке. При п=0 двигатель необходимо отключить, иначе он начнет разгоняться в другую сторону. Режим торможения противовключением соответствует реверсу.
3. Динамическое. Возникает, если обмотка статора отключается от сети и подключается к источнику постоянного тока. Постоянный ток через обмотку статора создает неподвижное магнитное поле. При вращении ротора в нем , в обмотке ротора наводится ЭДС, создающая магнитное поле ротора, при взаимодействии этих полей возникает тормозной момент.
2 Устройство СМ. Принцип действия в генераторном и двигательном режимах. Реакции якоря СМ.
Синхронные машины (СМ) – это бесколлекторные машины переменного тока. СМ характерны тем, что у них ротор в установившемся режиме вращается с угловой скоростью вращающегося магнитного поля, создаваемого токами в фазных обмотках статора, подобного статору асинхронной машины. Это достигается тем, что ротор синхронной машины представляет собой обычно, электромагнит или реже постоянный магнит с числом пар полюсов, равным числу пар полюсов вращающегося магнитного поля. Взаимодействие полюсов вращающегося магнитного поля и полюсов ротора обеспечивает постоянную угловую скорость последнего независимо от момента на валу.
Основными частями СМ являются статор и ротор, причём, сердечник статора собран из изолированных друг от друга пластин электротехнической стали и укреплён внутри массивного корпуса. В пазах с внутренней стороны статора размещена обмотка переменного тока, в большинстве случаев трёхфазная. Ротор СМ представляет собой электромагнит – явнополюсный или неявнополюсный
У многополюсной СМ ротор имеет р пар полюсов, а токи в обмотке статора образуют тоже р пар полюсов вращающегося магнитного поля (как у асинхронной машины). Ротор должен вращаться с частотой вращения поля, следовательно, его синхронная частота вращения равна: .
Любая синхронная машина, включенная в электрическую систему, может работать в режиме генератора и двигателя. Режим работы синхронной машины определяется взаимодействием магнитных полей, создаваемых токами в обмотках статора и ротора. Рассмотрим режимы работы двухполюсной машины. Наложение магнитных полей токов в фазных обмотках статора возбуждает в синхронной машине, так же как и в асинхронной, магнитное поле, вращающееся с угловой скоростью . Распределение линий вращающегося магнитного поля показывает, что приближенно его можно представить в виде вращающейся с угловой скоростью пары полюсов, расположенных на статоре. Аналогичным образом магнитное поле, создаваемое током в обмотке вращающегося ротора, также можно приближенно представить в виде вращающейся пары полюсов, расположенных на роторе. Если пренебречь всеми видами потерь энергии в синхронной машине, то при отсутствии момента на валу ось полюсов ротора будет совпадать с осью полюсов статора.
Для того чтобы заставить синхронную машину, включенную в систему, работать в режиме генератора, отдавая в эту систему энергию, необходимо увеличить механический момент, приложенный первичным двигателем к валу машины.. Тогда под действием возросшего вращающего, момента ось магнитных полюсов ротора повернется на некоторый угол у относительно оси полюсов статора в направлении вращения. Так как при этом результирующее магнитное поле, создаваемое наложением магнитных полей токов в обмотках ротора и статора, изменится, то ток в обмотках статора также изменится. Взаимодействие этого тока с магнитным полем ротора создает тормозной момент, действующий на ротор. Это и означает преобразование механической мощности первичного двигателя в электрическую, мощность генератора, включенного в систему. Магнитные полюса ротора будут как бы тянут за собой магнитные полюса статора.
Если теперь приложить к валу машины вместо вращающего тормозной момент механической нагрузки, то ось полюсов ротора повернётся на некоторый угол относительно оси полюсов статора против направления вращения. Вновь возникнут токи в обмотках статора и создадут электромагнитные силы взаимодействия токов статора и магнитного поля ротора, но на этот раз эти силы будут стремиться увлечь ротор в направлении вращения. Электромагнитные силы создадут теперь вращающий момент, при посредстве которого электроэнергия сети преобразуется в механическую на валу машины; таким путём СМ переходит в режим двигателя. Режим работы СМ изменяется от генераторного на двигательный и обратно в зависимости от механического воздействия на вал машины, причём электромагнитные силы играют роль упругой связи между ротором и статором.Явление влияния магнитодвижущей силы МДС якоря FА на МДС возбуждения F0 называется реакцией якоря. От неё зависят рабочие характ-ки СГ.
Реакция якоря при активной нагрузке: Реакция якоря является поперечной, что приводит к насыщению сбегающего края полюса;
Реакция якоря при индуктивной нагрузке: Реакция якоря является продольной и размагничивающей ;Реакция якоря при ёмкостной нагрузке: Реакция якоря является продольной и намагничивающей;

3 Синхронный генератор, схемы возбуждения, основные характеристики.
Синхронный генератор, синхронная машина, работающая в генераторном режиме. С. г. используют обычно в качестве источников переменного тока постоянной частоты и устанавливают на электростанциях, в электрических установках, на транспорте и т. д.
По схемам возбуждения синхронные генераторы делятся на генераторы с независимым возбуждением и генераторы с самовозбуждением.
При независимом возбуждении обмотка электромагнитов питается постоянным током от отдельной машины постоянного тока, соединенной с ротором генератора непосредствено либо посредством гибкой передачи, чаще всего клиноременной.
При самовозбуждении обмотка, питающая магнитные полюса, находится в одном магнитном поле с рабочей обмоткой генератора.
Наиболее распространенная схема возбуждения синхронных генераторов с независимым возбуждением.
Генераторы с самовозбуждением могут работать по двум схемам:
а) в синхронных машинах с вращающимся якорем — в пазах якоря укладывается дополнительная обмотка, присоединенная к специальному коллектору; постоянным током с коллектора по обычной схеме питается обмотка электромагнитов; в отдельных случаях дополнительная обмотка выполняется однофазной, и в последующем ток выпрямляется селеновым выпрямителем;
б) в синхронных машинах с неподвижным якорем и вращающимися полюсами постоянный ток для возбуждения генератора получают трансформированием рабочего напряжения и последующим выпрямлением тока твердыми выпрямителями.
Внешней характеристикой(рис а) называется зависимость напряжения на выводах обмотки статора от тока нагрузки: U1 = f (I1) при IВ = const, cosφ1 = const и n1 = nном= const.
При активной нагрузке (cosφ1=1) уменьшение I1 сопровождается ростом напряжения U1. При индуктивной нагрузке (cosφ1<1) увеличение U1 при сбросе нагрузки более интенсивно, так как с уменьшением тока I1 ослабляется размагничивающее действие продольной составляющей реакции якоря.
Регулировочной характеристикой называется зависимость IВ = f (I1) при U1=U1 ном= const , cos φ1 = const и n1 = nном= const.
При активной нагрузке с увеличением I1 напряжение на зажимах генератора уменьшается. Индуктивная нагрузка вызывает боле резкое понижение напряжения, поэтому ток возбуждения для поддержания U = Uном следует еще более повышать.
Угловая характеристика. При увеличении нагрузки СГ, т.е. с ростом тока I1, происходит увеличение угла θ, что ведет к изменению электромагнитной мощности генератора и его электромагнитного момента.
U-образная характеристика. При перевозбуждении генератора (увеличение тока в обмотке возбуждения) увеличивается МДС возбуждения F0= IВ·wВ. Это сопровождается появлением в обмотке статора реактивного тока Id, который по отношению к ЭДС является отстающим (индуктивным). Вызванная этим током продольно-размагничивающая реакция якоря компенсирует избыточную МДС возбуждения так, что ЭДС генератора остается неизменной.
4. Синхронный двигатель, основные характеристики (угловая, U – образная, рабочие) и способы пуска синхронного двигателя.
Синхронная двигатель — это электрическая машина переменного тока, частота вращения ротора которой равна частоте вращения магнитного поля в воздушном зазоре.
Угловая характеристика:Это зависимость электромагнитного момента и мощности от угла нагрузки, т.е.Мψ=f(θ) и Pψ=f(θ) при U=const, f=const, iв=const. Мψ=Pψ/w (w-угловая частота).
Все значения момента на угловой характеристике синхронного двигателя откладываются в отрицательном направлении оси ординат, так как при переходе синхронной машины из генераторного режима в двигательный электромагнитный момент меняет свое направление.
U-образная характеристика: Это зависимость тока якоря от тока возбуждения, т.е.I=f(iв) при U=const, f=const, p=const(активная мощность).
При недовозбуждении СД его ток отстающий(двигатель работает как индуктивная нагрузка)), при перевозбуждении ток якоря СД опережающий(двигатель работает как емкость), т.о. изменяя ток возбуждения СД можно регулировать его cosφ.
Рабочие характеристики СД: Это зависимости I, P, M, η, cosφ от Р2 при U=const, f=const.
Рабочие характеристики синхронного двигателя представляют собой зависимость частоты вращения ротора n2, потребляемой мощности Р1, полезного момента М2, коэффициента мощности cos φ1 и тока в обмотке статора I1 от полезной мощности двигателя Р2.
Способы пуска СД:
Прямой пуск СД невозможен, т.к. при f=50 Гц из-за инерционности ротора он не успевает за пол периода КВМП(кругового вращающего магнитного поля) сдвинуться с места. Поэтому при прямом пуске ротор остается на месте, не может втянуться в синхронизм, что сопровождается бросками тока и ударными моментами на валу.
Существует 2 способа пуска:
1) При помощи вспомогательного АД, связанного с валом СД. Последовательность пуска: при отсутствии момента сопротивления на валу СД, вспомогательный АД подключается и разгоняет СД до подсинхронной скорости. После этого подается питание в обмотку возбуждения СД и обмотка статора СД подключается к сети, СД втягивается в синхронизм. АД при этом вращается в режиме идеального х.х.
2) Асинхронный пуск СД. Возможен при наличии на роторе СД демпферной(успокоительной) обмотки.Порядок пуска: Невозбужденный СД при замкнутой обмотке возбуждения на пусковой активное сопротивление, статорной обмоткой подключается к сети, под действием демпферной обмотки создающей асинхронный пусковой момент СД разгоняется до подсинхронной скорости, затем обмотка возбуждения переключается с сопротивления на источник постоянного тока, и СД втягивается в синхронизм.Устройство коллекторной машины постоянного тока (МПТ), принцип действия генератора и двигателя постоянного тока. Реакция якоря МПТ
Устройство: МПТ состоят из неподвижной части – статора и подвижной части – ротора (якоря). Статор состоит из металлической станины, внутри которой располагаются главные и дополнительные полюса. Ротор состоит из рабочего вала, на котором жестко при помощи шпонки крепится магнитопровод из листовой электротехнической стали. Якорь, несущий обмотку, в которой индуктируется ЭДС, представляет цилиндр, собранный с целью уменьшения потерь энергии от вихревых токов, из отдельных листов стали толщиной 0,5 мм и изолированных друг от друга лаком или тонкой бумагой. Обмотку якоря делают из медной изолированной проволоки из которой заранее изготовляют секции, обматывают их лентой, пропитывают изолирующими составами и после просушки укладывают в пазы якоря, соединяя их между собой и с коллекторными пластинами. Коллектор состоит из отдельных пластин из твердотянутой меди, изолированной друг от друга миканитом.
В режиме двигателя: при подаче на обмотку возбуждения U, по ней потечет Iвозб и в двигателе создается основное магнитное поле. Якорная обмотка также подключается к Uсети и по ней течет ток якоря. На проводник с током находящийся во внешнем магнитном поле действует сила Ампера. В результате этого создается вращающий момент и якорь двигателя поворачивается на какой то угол. В это время щетки перескакивают на соседние коллекторные пластины. Этот процесс называется коммутацией. Таким образом в обмотке якоря потечет переменный ток. Постоянный ток преобразует в переменный.
В режиме генератора: якорь вращается внешним двигателем и по закону электромагнитной индукции в обмотке якоря наводится ЭДС, но эта ЭДС будет переменной. Коллектор в данном случае выполняет роль выпрямителя.
Реакция якоря.
При работе МПТ с нагрузкой в ней на ряду с основным магнитным полем, созданным обмоткой возбуждения, появляется еще и поле, которое образуется проводниками обмотки якоря. Это магнитное поле называется полем якоря. Оно воздействует на основное магнитное поле машины, искажает его и меняет его величину. Такое воздействие поля якоря на основное полюсов называется реакцией якоря.
При отсутствии тока в якоре (в режиме х.х.) главные полюса создают основной магнитный поток Фо, магнитное поле полюсов симметрично относительно оси полюсов.
Если же машину нагрузить, то в обмотке якоря появится ток, который создаст в магнитной системе машины МДС якоря Fa. Допустим, что МДС возбуждения равна нулю и в машине действует лишь МДС якоря. Тогда магнитное поле, созданное этой МДС, будет направлено по линии щеток. Несмотря на то что якорь вращается, пространственное положение МДС обмотки якоря остается неизменным, так как направление этой МДС определяется положением щеток.
6. Какие параметры трансформаторов и автотрансформаторов указывают в паспорте или каталоге? Какой шаг принят или шкалы мощностей трансформаторов? Как определяется нормальный срок службы трансформатора, каков он?
1. Номинальный режим работы трансформатора работы трансформатора на основном ответвлении при номинальных значениях напряжения, частоты, нагрузки и номинальных условий места установки и охлаждающей среды
2. Типовая мощность трансформатора
3. Мощность обмотки трансформатора
4. Номинальная мощность обмотки трансформатора указанное на щитке трансформатора
5. Номинальная мощность двухобмоточного трансформатора
6. Номинальная мощность трехобмоточного трансформатора
7. Номинальная мощность автотрансформатора
8. Проходная мощность автотрансформатора
9. Номинальное напряжение обмотки трансформатора указанное на щитке напряжение между выводами трансформатора
10. Номинальное напряжение ответвления обмотки
11. Номинальный ток обмотки трансформатора
Шкала стандартных мощностей силовых трансформаторов
В нашей стране принята единая шкала мощностей трансформаторов. Выбор рациональной шкалы является одной из основных задач при оптимизации систем промышленного электроснабжения. На сегодняшний день существует две шкалы мощностей: с шагом 1,35 и с шагом 1,6. То есть первая шкала включает мощности: 100, 135, 180, 240, 320, 420, 560 кВА и т. д, а вторая включает 100, 160, 250, 400, 630, 1000 кВА и т. д. Трансформаторы первой шкалы мощностей в настоящее время не производятся и используются на уже существующих ТП, а для проектирования новых ТП применяется вторая шкала мощностей. Следует отметить, что шкала с коэффициентом 1,35 более выгодна с точки зрения загрузки трансформаторов. Например, при работе двух трансформаторов с коэффициентом загрузки 0,7 при отключении одного из них второй перегружается на 30 %. Такой режим работы соответствует требованиям условий работы трансформатора. Таким образом, его мощность может использоваться полностью. При допустимой перегрузке в 40 % появляется недоиспользование установленной мощности трансформаторов со шкалой 1,6.Срок службы определяется завод и составляет чаще всего 25 лет. Так же срок службы определяется по старению бумажной изоляции.
7. Что понимается под номинальной и типовой мощностями автотрансформатора? В чем сущность продольного и поперечного регулирования напряжения трансформаторов?
Автотрансформаторы широко применяют на подстанциях напряжением 150 кВ и выше благодаря их меньшей стоимости и меньшим суммарным потерям активной мощности в обмотках по сравнению с трансформаторами той же мощности. Потери мощности в стали автотрансформаторов также ниже по сравнению с трансформаторами. Под номинальной мощностью автотрансформатора понимается мощность на выводах его обмоток ВН или СН, имеющих между собой автотрансформаторную связь. Она может быть определена как произведение номинального напряжения, подведенного к обмотке ВН, на номинальный ток, проходящий в последовательной обмотке: Типовой мощностью автотрансформатора называют ту часть номинальной мощности, которая передается электромагнитным путем. Типовая мощность в «а» раз меньше номинальной: где а - коэффициент выгодности автотрансформатора.
Чем ближе друг к другу значения UСН и UBH , тем меньше «а» и тем меньшую долю номинальной составляет типовая мощность. Магнитопровод и обмотки автотрансформатора выбираются по типовой (расчетной) мощности. В этом и заключается экономическая целесообразность автотрансформаторных конструкций. Однако отсюда должен быть сделан очень важный вывод: загружать последовательную и общую обмотки автотрансформатора в номинальном режиме работы более чем на Sтип нельзя.
Продольное регулирование напряжения - регулирование напряжения трансформатора с изменением или стабилизацией его значения.
Поперечное регулирование напряжения - регулирование напряжения трансформатора с изменением или стабилизацией его фазы.
Продольно-поперечное регулирование напряжения - регулирование напряжения трансформатора с изменением или стабилизацией его значения и фазы.
Продольное регулирование напряжения в основном ведет к изменению перетоков реактивных мощностей, а поперечное — активных мощностей, поэтому последнее используют для принудительного перераспределения активных мощностей.
8. В чем заключаются особенности механического расчета шин?
Под шинными констр. понимаются токопроводы и шинопроводы различного назначения. Основными элементами этих конструкций являются жесткие шины различного профиля, закрепленные на опорных изоляторах. При протекании по шинам тока короткого замыкания (к.з.) в элементах шинных конструкций возникают электродинамические силы, способные вызвать механические повреждения этих элементов. Поэтому шинные конструкции должны удовлетворять условиям электродинамической стойкости к токам к.з. Механический расчет шинной конструкции состоит в проверке механической прочности шин и опорных изоляторов.
Любая шинная конструкция имеет собственную частоту механических колебаний fc. Если частота вынуждающей силы совпадает или близка к частоте fc, в шинной конструкции возникнет механический резонанс. При этом механическая нагрузка на элементы шинной конструкции увеличивается в несколько раз по сравнению с нагрузкой от тока к.з. Поэтому шинная конструкция должна быть выбрана таким образом, чтобы механический резонанс не имел места, т.е. шинная конструкция должна быть отстроена от механического резонанса. Кабели и шины выбирают по номинальным параметрам (току и напряжению) и проверяют на термическую и динамическую стойкость при КЗ. Поскольку процесс КЗ кратковременный, то можно считать, что все тепло, выделяемое в проводнике кабеля, идет на его нагрев.
Двухполосная СШ: Если каждая фаза вып. из двух полос то возн. усилия между полосами и между фазами. Усилие между полосами не должно приводить к их соприкосновению. Для того что бы уменьшить это усилие в пролете между полосами уст. прокладки. Прокладки выбирают таким образом что бы электродинамические силы возник. при кз не вызывали соприк. полос. выбор сечения по нагреву (доп. току),на термическую стойкость при кз, на эл-дин.стойкость.
Рассчитывается 2 длины пролета между изоляторами, рассчит на соприкосновение и на резонанс. Выбир по наим.. затем сила взаимодействия между полосками, напр. в мат-ле между полосами и между фазами. Складываются и по ним допуст. напряжение.
9. опорные и проходные изоляторы
Выбираются по номинальному напряжению и допустимой нагрузке-опорные, проходные-по напряжению, ном. току, допуст. нагрузке. Опорным называют изолятор, используемый в качестве жесткой опоры для электротехнического устройства или отдельных его частей, находящихся под разными электрическими потенциалами. ОИз по месту их расположения выпускаются категорий 1-5. Проходные изоляторы Обязательными элементами вводов являются токопроводядщй стержень, средний фланец и внутренняя изоляция. Токопроводящий стержень (или труба) служит для подачи энергии к электрическому аппарату, на котором установлен проходной изолятор. С помощью среднего фланца осуществляются механическая связь отдельных частей изолятора и его крепление к стенке аппарата или здания. Средний фланец имеет потенциал стенки аппарата, к которому он прикреплен. Нижний и верхний фланцы закрывают внутреннюю полость изоляции, центрируют токопроводящий стержень, служат для установки вспомогательных устройств изолятора. Фарфоровые покрышки защищают внутреннюю полость, изолятора от окружающей среды, воспринимают механическую нагрузку, действующую на изолятор, повышают разрядное напряжение и стойкость к действию поверхностных разрядов. В некоторых конструкциях фарфоровые покрышки могут отсутствовать. Внутренняя изоляция является основным элементом, обеспечивающим электрическое изолирование токопроводящего стержня от среднего фланца. Кроме основных частей в вводах имеются вспомогательные элементы, обеспечивающие нормальную его работу: маслорасширитель в маслонаполненном изоляторе, пружины для растяжения токопроводящего стержня, зажимы для крепления шин к токопроводящему стержню и другие.Тепловой импульс – нагрев внутри проходных изоляторов
12 Какое значение имеет масло в выключателях?
Масло в выключателях предн.для гашения дуги при коротком замыкание. Так же оно исп. для изоляции токоведущих частей между собой и от земли в баковых и маломасляных выкл.. Не нашлось других жидкостей для замены масла в выключателях. Многообъемные маслянные выкл.. Дуга при откл. восстанавливается и гаснет несколько раз, поэтому время откл. многооб. выключателей весьма велика (0,15...0,2 с). В этом закл. один из основных недостатков выкл., из-за которого их применение ограничивается установками небольшой мощности напряжением до 6 кВ. К недостаткам относится также пожароопасность в связи с большим объемом масла. Многообъемные выкл.просты по констр., в одном баке расп. все 3 фазы. Если контакты отключ. аппарата поместить в масло, то возник. при размык. дуга приводит к интенсивному газообразованию и исп. масла. Вокруг дуги образуется газовый пузырь, сост. на 80% из водорода, быстрое разложение малсла приводит к повыш. давления в пузыре, что способствует ее лучшему охлаждению и деонизации. Водород обл. высокими дугогас. свойствами. Внутри газового пузыря происх. непрерывное движение газа и паров масла.
11.При каких условиях процесс восстановления напряжения на контактах выключателя имеет периодический характер? Зависит ли процесс восстановления напряжения от дугогасящего устройства?
Напряжение, появляющееся на полюсах выключателя в переходном процессе непосредственно после погасания дуги, называется восстанавливающимся напряжением. Оно слагается из напряжения основной (промышленной) частоты — возвращающегося напряжения— и свободной составляющей — одночастотной, многочастотной или апериодической (изменяющейся монотонно). Процесс восстановления напряжения определяется в основном схемой и постоянными цепи. Влияние оказывает и сопротивление дугового промежутка, изменяющееся в процессе отключения. Здесь рассматривается только собственное восстанавливающееся напряжение системы, которое может быть определено аналитически. При этом реальный выключатель заменяют некоторым условным или идеальным выключателем, обладающим следующими свойствами: а) падение напряжения в дуге, образующейся на разрыве, равно нулю; б) погасание дуги и разрыв цепи происходят строго в момент, когда ток, изменяясь синусоидально, достигает нуля; в) после погасания дуги она вновь не зажигается, так как электрическая прочность промежутка мгновенно достигает бесконечности. При аналитическом определении восстанавливающегося напряжения рассматривают только периодическую составляющую отключаемого тока; влияние апериодической составляющей может быть учтено особо.
Зависит ли процесс восстановления напряжения от дугогасящего устройства?
Процесс восстановления напряжения определяется в основном схемой и постоянными цепи. Влияние оказывает и сопротивление дугового промежутка, изменяющееся в процессе отключения. Поэтому различают понятия: 1) собственное восстанавливающееся напряжение системы, определяемое только схемой и параметрами электрической цепи; влияние самого выключателя исключено; 2) действительное восстанавливающееся напряжение, определяемое совокупностью всех факторов, влияющих на переходный процесс, в том числе и сопротивлением дугового промежутка. Оно не может быть определено расчетом вследствие сложности процесса в дуговом промежутке, но может быть зарегистрировано при испытании выключателя.Чем выше активная нагрузка, тем быстрее гасится дуга, т.е. имеет периодический х-.Восст. Напр.-процесс изм. напр. На промежутке после прохождения тока через ноль.
Переодический характер – когда при кз отключается 1 выключатель и 1 потребитель
Апероеодический характер - когда сквозное или гуляющее кз (качание системы)
Процесс востановления напряжения зависит от дугогасящего устройства потому что в них есть катушки индуктивности а в них увеличиваются емкостные токи
13 Воздушные выключатели
В воздушных выключателях энергия сжатого воздуха используется и как движущая сила, перемещающая контакты, и как дугогасящая среда.
Принцип действия дугогасительного устройства заключается в том, что дуга, образующаяся между контактами, подвергается интенсивному охлаждению потоком сжатого воздуха, вытекающего в атмосферу. При прохождении тока через нуль температура дуги падает и сопротивление промежутка увеличивается. Одновременно происходит механическое разрушение дугового столба и вынос заряженных частиц из промежутка.
Различают камеры продольного дутья, у которых воздушный поток направлен вдоль дуги, и камеры поперечного дутья, у которых воздушный поток направлен поперек дугового столба.
Большинство совр. воздушных выключателей (ВВ) снабжено шунтирующими сопр. (ШС), т.е. сопротивлениями, подключаемыми параллельно контактам выключателей. От ШС в значительной мере зависит эффективность работы выключателей.
По назначению ШС могут быть разделены на три основные группы:
- сопротивления, предназначенные для влияния на параметры переходного восстанавл. напряжения на контактах выключателя при отключении коротких замыканий;
- сопротивления, предназначенные для снижения коммутационных перенапряжений;
- сопротивления, предназначенные для распределения напряжения между разрывами.
Наибольшее распространение получили сопротивления первой группы. Ими снабжаются генераторные выключатели для нейтрализации высоких частот (скоростей) восстанавл. напряжения и увеличения тока отключения и сетевые выключатели для этих же целей, а также выключатели для успешного отключения неудалённых коротких замыканий (ВВ 110-330 кВ).
Влияние этих сопротивлений в зависимости от их значения на процесс отключения может иметь место как до перехода тока через нуль, так и в процессе восстановления напряжения после перехода тока через нуль. Сопротивление, приходящееся на один разрыв выключателя, может изменяться от десятых долей Ома на мощных генераторных выключателях до сотен Ом на сетевых выключателях.
Поскольку проблема отключения тока через эти сопротивления становится иногда
весьма сложной, в ряде случаев применяется двухступенчатое шунтирование. Как
правило, в качестве сопротивлений первой группы используются линейные
металлические или керамические сопротивления.
Не менее важное значение, особенно для выключателей сверхвысокого напряжения, имеют сопротивления второй группы. Их основное назначение – ограничивать перенапряжения при отключении ненагруженных трансформаторов,реакторов, синхронных компенсаторов, а также при коммутации ненагруженных линий.
Сопротивления третьей группы получили в современных ВВ ограниченное
применение ввиду интенсивного развития служащих для той же цели делительных
конденсаторов.
14 Предохранители
Общие сведения. Предохранители – это электрические аппараты, предназначенные для защиты электрических цепей от токовых пе­регрузок и токов к.з. Основными элементами предохранителя являются плавкая вставка, включаемая последовательно с защищаемой цепью, и дугогасительное устройство.
К предохранителям предъявляются следующие требования:
1) Времятоковая характеристика предохранителя должна проходить ниже, но возможно ближе к времятоковой характеристике защищаемого объекта.
2) Время срабатывания предохранителя при КЗ должно быть минимально возможным, особенно при защите полупроводниковых приборов. Предохранители должны рабо­тать с токоограничением.
3) При КЗ в защищаемой цепи предохранители должны обеспечивать селективность защиты.
4) Характеристики предохранителя должны быть ста­бильными, а технологический разброс их параметров не должен нарушать надежность защиты.
5) В связи с возросшей мощностью установок предохра­нители должны иметь высокую отключающую способность.
6) Конструкция предохранителя должна обеспечивать возможность быстрой и удобной замены плавкой вставки при ее перегорании.
Выключатель можно заменить предохранителем если это потребитель 3 категории и ток кз соответствует току плавкой вставки
15.Сдвоенные реакторы
Наряду реакторами обычной конструкции в электроустановках находят применение сдвоенные реакторы. Конструктивно они подобны обычным реакторам, но от средней точки обмотки имеется дополнительный вывод. В случае применения сдвоенных реакторов источник может быть присоединен к средней точке, а потребители -- к крайним, или наоборот .Преимуществом сдвоенного реактора является то, что в зависимости от схемы включения и направления токов в обмотках индуктивное сопротивление его может увеличиваться или уменьшаться. Это свойство сдвоенного реактора обычно используется для уменьшения падения напряжения в нормальном режиме и ограничения токов при КЗ.
Ветви реактора выполняют на одинаковый номинальный ток Iном, а средний вывод -- на удвоенный номинальный ток ветви 2Iном. За номинальное сопротивление сдвоенного реактора принимают сопротивление ветви обмотки при отсутствии тока в другой ветви: xp = xв = щL или xp% = xв% = xвv3Iном100 Uном где L-- индуктивность ветви реактора (индуктивности ветвей в реакторе обычно равны между собой). Особенности сдвоенного реактора определяются наличием магнитной связи между ветвями каждой фазы . За счет взаимной индуктивности потеря напряжения в сдвоенном реакторе меньше, чем в случае обычного реактора с таким же индуктивным сопротивлением. Это обстоятельство позволяет эффективно использовать сдвоенный реактор в качестве группового.В процессе эксплуатации целесообразно стремиться к равномерной загрузке ветвей (I1 = I2 = I). Тогда для каждой из них будут созданы одинаковые условия.В электроустановках находят ирокое применение сдвоенные бетонные реакторы с алюминиевой обмоткой для внутренней и наружной установки типа РБС. Обмотки сдвоенного ректора размагничивают друг друга. При этом их реакт. сопрот. уменьшается до 2 раз. при КЗ ток проходит только через одну обмотку реактора. Его токоогранич. действие становится равным одиночному реактору.
типы трансформаторов напряжения могут быть применены дляконтроля изоляции в сетях с изолированной нейтралью и как они должны бытьвключены?Трансформаторы напряжения предназначены для установки в комплектные распределительные устройства (КРУ) внутренней установки или другие закрытые распределительные устройства (ЗРУ), а также для встраивания в токопроводы турбогенераторов и служат для питания цепей измерения, автоматики, сигнализации и защиты в электрических установках переменного тока частоты 50 или 60 Гц в сетях с изолированной нейтралью.
Трансформаторы напряжения (трехфазные антирезонансные) НАМИ-35
Трехфазный антирезонансный масляный трансформатор напряжения типа НАМИ-35 УХЛ1 предназначен для установки в электрических сетях трехфазного переменного тока частоты 50 Гц с изолированной или с компенсированной нейтралью с целью передачи сигнала измерительной информации приборам измерения, устройствам автоматики, защиты, сигнализации и управления.
Трансформаторы напряжения ЗНОМ-35-65
Трансформаторы напряжения типа ЗНОМ служат для питания цепей измерения, защиты, автоматики, сигнализации и защиты в электрических установках переменного тока частоты 50 Гц.
Трансформаторы напряжения НАМИ-110
Электромагнитный антирезонансный однофазный трансформатор напряжения типа НАМИ-110 УХЛ1 предназначен для установки в электрических сетях трехфазного переменного тока частоты 50 Гц с глухо заземленной нейтралью с целью передачи сигнала измерительной информации приборам измерения, устройствам автоматики, защиты, сигнализации и управления. Трансформатор напряжения НАМИ-110 УХЛ1 имеет одноступенчатую некаскадную конструкцию.
Трансформаторы напряжения НАМИ-220
Трансформатор напряжения НАМИ-220 УХЛ1 имеет каскадную конструкцию и состоит из двух ступеней в фарфоровых корпусах с металлическими фланцами. Каждая ступень трансформатора имеет по два магнитопровода, закрепленных на соответствующих фланцах.
Трансформаторы напряжения VTE-123
Трансформаторы напряжения тип VTE употребляются для отделения измерительных и защитных установок от высокого напряжения и трансформирование высокого напряжения на уровень напряжения, приспособленный для измерительных и защитных установок.Два однофазных трансформатора напряжения соединяются в открытый треугольник, если необходимо включить измерительные приборы и реле только на междуфазные либо только линейные напряжения. Три однофазных трансформатора напряжения соединяются в звезду с глухим заземлением нейтрали обмоток, если необходимо включить измерительные приборы и реле и на междуфазные (вольтметры VI) и фазные (вольтметры У2) напряжения.пятистержневые. при кз на одной из фаз магнитный поток замыкается через свободные стержни.
Вопросы 17 и 18 Электрические аппараты распределительных устройств:
В маломасляных выключателях в качестве изоляции токоведущих частей друг от друга и дугогасительных устройств от земли применяются различные твердые изоляционные материалы (керамика и т.п.). Масло служит только для выделения газа. Каждый разрыв цепи снабжается отдельной камерой с дугогасительным устройством, обычно выполненным с поперечным дутьем. В отключенном положении подвижный контакт находится выше уровня масла для повышения электрической прочности разрыва, т.к. малый объем масла из-за загрязненности продуктами разложения теряет свои диэлектрические свойства. Для удержания паров масла при гашении дуги от уноса вместе с продуктами разложения в конструкции предусмотрены маслоотделители. При больших номинальных токах применяются две пары контактов (рабочие и дугогасительные). Рабочие контакты находятся снаружи выключателя, а дугогасительные внутри. При помощи регулирования длины дугогасительных контактов обеспечивается отключение сначала рабочих контактов (без появления дуги), а затем - дугогасительных.
Баковый-Масло изолирует фазы друг от друга (у однобаковых) и от заземленного бака, а также служит для гашения дуги и изоляции разрыва между контактами в отключенном состоянии. При срабатывании выключателя сначала размыкаются контакты дугогасительных камер. Электрическая дуга, возникающая при размыкании этих контактов, разлагает масло, при этом сама дуга оказывается в газовом пузыре (до 70 % водорода), имеющем высокое давление. Водород и высокое давление в пузыре способствуют деионизации дуги. Достоинства баковых выключателей:простота конструкции,высокие отключающие способности,Недостатки:большие габариты,большой объём масла
Вакуумный выключатель — высоковольтный выключатель, в котором вакуум служит средой для гашения электрической дуги. Поскольку разрежённый газ (10−6 …10−8 Н/см²) обладает электрической прочностью, в десятки раз превышающей прочность газа при атмосферном давлении, то это свойство широко используется в высоковольтных выключателях: в них при размыкании контактов в вакууме сразу же после первого прохождения тока в дуге через ноль изоляция восстанавливается, и дуга вновь не загорается. Достоинства
простота конструкции; надежность; высокая коммутационная износостойкость;
малые размеры; пожаро- и взрывобезопасность; отсутствие шума при операциях;
отсутствие загрязнения окружающей среды; удобство эксплуатации; малые эксплуатационные расходы. Недостатки сравнительно небольшие номинальные токи и токи отключения; возможность коммутационных перенапряжений при отключении малых индуктивных токов; небольшой ресурс дугогасительного устройства по отключению токов короткого замыкания.
Выключатели нагрузки предназначены для отключения и включения электрических цепей тока. Для отключения таких цепей при коротких замыканиях последовательно с выключателями устанавливают плавкие предохранители. Выключатели нагрузки применяют на станциях напряжением 6-10 кВ небольшой мощности в электрических сетях различных назначений.
К отключающим аппаратам напряжением до 1000 В относятся рубильники, контакторы, магнитные пускатели и автоматы (автоматические воздушные выключатели).
вопрос 18 Элетр аппараты распредустройствРазъединители являются наиболее простым и дешевым коммутационным аппаратом. Они предназначены для отключения и выключения электрических цепей высокого напряжения при отсутствии тока или при небольшом токе, значительно меньшем рабочего тока цепи. Разъединителем цепь разрывается непосредственно п воздухе, без применения каких-либо дугогасительных устройств. Разъединители, снабженные автоматическими приводами, используют для некоторых автоматических операций: для создания искусственного короткого замыкания (короткозамыкатель) и для автоматического отключения цепи в бестоковую паузу при отсутствии тока (отделитель). Создание искусственного короткого замыкания при помощи разъединителя возможно лишь в том случае, если он снабжен быстродействующим автоматическим приводом, обесп. его включение в течение времени, не превосходящего 0,3—0,5 с. Отделитель представляет собой обычный разъединитель, снабж. для быстрого отключения комплектом пружин и управляемый с помощью автоматического привода.
Гашение дуги при разрыве цепи напряжения производится значительно проще и легче, чем в аппаратах высокого напряжения. Поэтому в аппаратах напряжением до 1000 В дуга или просто разрывается в воздухе, или для ее гашения применяются весьма простые дугогасящие устройства.
Рубильники служат для неавтоматического включения и отключения электрических ценен при токах, не превышающих поминальные.
Контакторы и магнитные пускатели служат для автоматического включения электрических цепей. Они рассчитаны на частую работу. В магнитных пускателях для защиты от перегрузок встраивают тепловые реле.
Рубильники, контакторы и магнитные пускатели не рассчитаны на отключение токов при коротких замыканиях. Поэтому при необходимости защиты сетей от коротких замыканий последовательно с указанными аппаратами включают плавкие предохранители или автоматы.
Автоматы используют для ручного и автоматического отключения и включения электрических цепей. Автоматы снабжены простейшими дугогасящими устройствами, их номинальные токи достигают 30—50 кА и более. Они служат для защиты от перегрузки сетей, к.з. и т.д.
Вопрос 19Что называется сопротивлением контакта и от чего оно зависит? Как обеспечивается устойчивость размыкаемых контактов при КЗ?Места соединения отдельных элементов, составляющих любую электрическую цепь, называются электрическими контактами. Классификация электрических контактов По назначению и условиям работы контакты можно разделить на две основные группы — неразмыкаемые и размыкаемые контакты. Неразмыкаемые контакты, в свою очередь, подразделяется на неподвижные и подвижные контакты. По роду соприкасающихся поверхностей различают также плоские, линейные и точечные контакты. Переходное сопротивление —характеризует количество энергии, поглощаемой в контактном соединении, которая переходит в теплоту и нагревает контакт. На переходное сопротивление могут оказывать сильное влияние способ обработки контактных поверхностей и их состояние. При прохождении тока через контакты они нагреваются, причем наиболее высокая температура наблюдается на контактной поверхности из-за наличия переходного сопротивления. В результате нагрева контакта увеличивается удельное сопротивление материала контакта и соответственно переходное сопротивление. Кроме того, повышение температуры контакта способствует образованию окислов на его поверхности, что в еще более знач. степени увеличивает переходное сопр.. И хотя при повышении температуры материал контакта может несколько размягчаться, что связано с увеличением поверхности соприк., в целом этот процесс может привести к разрушению контактов или их свариванию. Последнее, например, для размыкаемых контактов весьма опасно, так как в результате аппарат с этими контактами не сможет отключить цепь. Поэтому для разных типов контактов установлена определенная предельно допустимая температура при длительно протекающем через них токе. Для уменьшения нагрева можно увеличить массу металла контактов и их охлаждаемую поверхность, что усилит теплоотвод. Чтобы снизить переходное сопротивление, необходимо повысить контактное давление, выбрать соотв. материал и тип контактов. Медные неразмыкаемые контакты можно лудить (луженая поверхность труднее поддается окислению). Хорошо предохр. от коррозии без других специальных мер контакты, погруженные в масло. Это исп. в масляных выкл-х. Использование двойной контактной системы, состоящей из параллельно включенных рабочих и дугогасительных контактов. Рабочие контакты выполняют из материала с высокой электропроводностью, а дугогасительные контакты — из тугоплавкого материала. В нормальном режиме, когда контакты замкнуты, основная часть тока протекает через рабочие контакты. При отключении цепи первыми размыкаются рабочие контакты, а затем дугогасительные. Поэтому фактически цепь разрывают дугогас.контакты, для которых не представляет большой опасности даже ток короткого замыкания. Это исключает опасность их оплавления и сваривания.
20. В чем заключаются особенности механического расчета одно- и многополосных шин?
Под шинными конструкциями понимаются токопроводы и шинопроводы различного назначения. Основными элементами этих конструкций являются жесткие шины различного профиля, закрепленные на опорных изоляторах. При протекании по шинам тока короткого замыкания (к.з.) в элементах шинных конструкций возникают электродинамические силы, способные вызвать механические повреждения этих элементов. Поэтому шинные конструкции должны удовлетворять условиям электродинамической стойкости к токам к.з. Механический расчет шинной конструкции состоит в проверке механической прочности шин и опорных изоляторов. Любая шинная конструкция имеет собственную частоту механических колебаний fc. Если частота вынуждающей силы совпадает или близка к частоте fc, в шинной конструкции возникнет механический резонанс. При этом мех. нагрузка на элементы шинной конструкции увел. в несколько раз по сравнению с нагрузкой от тока к.з. Поэтому шинная конструкция должна быть выбрана таким образом, чтобы механический резонанс не имел места, т.е. шинная конструкция должна быть отстроена от механического резонанса. Кабели и шины выбирают по номинальным параметрам (току и напряжению) и проверяют на термическую и динамическую стойкость при КЗ. Поскольку процесс КЗ кратковременный, то можно считать, что все тепло, выделяемое в проводнике кабеля, идет на его нагрев. необходим ударный ток.Двухполосная система шин Если каждая фаза выполняется из двух полос то возникают усилия между полосами и между фазами. Усилие между полосами не должно приводить к их соприкосновению. Для того что бы уменьшить это усилие в пролете между полосами устанавливают прокладки. Прокладки выбирают таким образом что бы электродинамические силы возник. при кз не вызывали соприкосновение полос. необходим ударный ток.
Рассчитывается 2 длины пролета между изоляторами, рассчит на соприкосновение и на резонанс. Выбир по наим.. затем сила взаимодействия между полосками, напр. в мат-ле между полосами и между фазами. Складываются и по ним допуст. напряжение.
Вопрос 21 Каковы основные электрические параметры разъединителей? Для чегослужат вспомогательные контакты разъединителя?
Ном. напр., кВ; Наиб. раб. напр., кВ ;Ном. ток, А;Ток электродин.стойкости, кА;Ток терми. стойкости, кА Время протекания ном. кратковр. выдержи. тока, с Длина пути утечки внешней изоляции, см, Допустимое тяжение провода, Н Масса, кг Габаритные размеры, мм: В эксплуатации к разъединителям предъявляются следующие требования:
разъединители должны создавать явно видимый разрыв электрической цепи, длина которого должна соответствовать классу напряжения электроустановки; при длительной работе с номинальным током контактные соединения разъединителей не должны нагреваться свыше 75 °С; контактная система должна обладать необходимой термической и динамической стойкостью; при прохождении токов КЗ ножи разъединителей должны удерживаться во включенном положении (запирающим приспособлением привода, механическим или магнитным замком). изоляция разъединителей должна обеспечивать надежную работу при дожде, гололеде, запыленности воздуха. Опорные изоляторы и изолирующие тяги должны выдерживать механические нагрузки при операциях; механизм главных ножей разъединителей должен иметь блокировку с выключателем и заземляющими ножами. ВСПОМОГАТЕЛЬНЫЕ КОНТАКТЫ Блоки вспомогательных контактов расположены в шкафу привода и служат для индикации положения разъединителя. Механическое воздействие на них, оказываемое приводным механизмом, происходит таким образом, что сигнал выдается только после того, как пройдено положение мертвой точки и произошла фиксация положения главных контактов и заземлителя.
22. Назначение и область применения разрядников? Достоинства и недостатки.Конструкционные особенности различных типов разрядников.
Разрядник — электрический аппарат, предназначенный для ограничения перенапр. в электротехнических установках и электрических сетях.
Устройство и принцип действия. Разрядник состоит из двух электродов и дугогасительного устройства. Один из электродов крепится на защищаемой цепи, второй электрод заземляется. Пространство между электродами называется искровым промежутком. При определенном значении напряжения между двумя электродами искровой промежуток пробивается, снимая тем самым перенапряжение с защищаемого участка цепи. Дугогасительное устройство После пробоя импульсом искровой промежуток достаточно ионизирован, чтобы пробиться фазным напряжением нормального режима, в связи с чем возникает короткое замыкание и, как следствие, срабатывание устройств РЗиА, защищающих данный участок. Задача дугогасительного устройства — устранить это замыкание в наиболее короткие сроки до срабатывания устройств защиты.
Виды разрядников Трубчатый разрядник представляет собой дугогасительную трубку из полимеров, способных подвергаться термической деструкции с выделением значительного количества газов и без значительного обугливания - оргстекла с разных концов которой закреплены электроды.
Вентильный разрядник РВМК-1150 состоит из двух основных компонентов: многократного искрового промежутка (состоящего из нескольких однократных) и рабочего резистора (состоящего из последовательного набора вилитовых дисков).
Магнитовентильный разрядник (РВМГ) состоит из нескольких послед. блоков с магнитным искровым промежутком и соответствующего числа вилитовых дисков. Каждый блок магнитных искровых промежутков предст. собой поочередное соединение единичных искровых промежутков и постоянных магнитов, заключенное в фарфоровый цилиндр.
Основные достоинства разрядников Стабильность напряжения пробоя, Высокое сопрот.изоляции, Малая межэлектродная емкость, надежность, Высокая мех. прочность, Широкий диапазон рабочих температур, Простота и удобство эксплуатации Общие недостатки разрядников: -большой износ контактов (ограниченное число срабатываний); -высокое минимальное напряжение возникновения разряда; -значительное время срабатывания;
-малый срок службы и низкая надежность межэлектродного пространства.

23. Физика возникновения внутренних и внешних перенапряжений вэлектрических сетях. Уровни внутренних и коммутационных перенапряжений вэлектрических сетях 0,4 - 10 кВ.
Перенапряжением называют всякое превышение напряжением амплитуды наибольшего рабочего напряжения. Длительность перенапряжения может составлять от единиц микросекунд до нескольких часов. Воздействие перенапряжения на изоляцию может привести к ее пробою. К основным характеристикам перенапряжения (которые, как правило, являются случайными величинами) относят следующие:- максимальное значение; - кратность перенапряжения, равная отношению максимального значения перенапряжения к амплитуде наибольшего допустимого рабочего напряжения;- время нарастания перенапряжения; - длительность перенапряжения;
- число импульсов в перенапряжении; - широта охвата сети;- повторяемость перенапряжения. Наибольшее рабочее напряжение (линейное) определяется соотношением
По причинам возникновения перенапряжения подразделяются на следующие: - внешние - от разрядов молнии (атмосферные перенапряжения) и от воздействия внешних источников;
- внутренние - возникающие при резонансных явлениях, при авариях и при коммутациях элементов электрической цепи. уровни Uдоп/Uф 2,4-1,7
Электрические сети высокого напряжения обладают колебательными свойствами, так как содержат сосредоточенные и распределенные индуктивности и емкости. Одной из причин возникновения колебаний электрической и магнитной энергий являются плановые и аварийные коммутации. Каждая коммутация вызывает переходный процесс, часто сопровождающийся перенапряжениями, которые могут привести к перекрытию изоляции. Среди таких коммутаций: отключение ненагруженных линий с повторными зажиганиями в выключателе, отключение линий при асинхронном ходе генераторов, автоматическое повторное включение и ряд других. Перенапряжения, возникающие при коммутациях, называются коммутационными. Их максимальные значения зависят от многих факторов, среди которых важную роль играют схема электрической сети, характеристики выключателя. Кроме коммутационных перенапряжений, возникающих в переходном процессе в результате срабатывания коммутирующих аппаратов (выключателей, разъединителей, короткозамыкателей и т.д.), возможно возникновение перенапряжений из-за переходных процессов при перекрытии, например, изоляции линии в результате удара молнии в линию либо при неустойчивом горении дуги в месте однофазного КЗ в сети с изолированной нейтралью. Для ограничения внутренних перенапряжений предусматривают понижение коэффициентов трансформации, ограничение минимального количества работающих генераторов и их ЭДС, применение схем без выключателей на стороне высшего напряжения.
К средствам и способам защиты от перенапряжений переходного режима относятся коммутационные (комбинированные) вентильные разрядники и выключатели, предотвращающие возникновение значительных перенапряжений. В установках до 220 кВ включительно должны быть ограничены перенапряжения при отключении ненагруженных трансформаторов и линий при АПВ, так как остальные виды перенапряжений не представляют опасности для изоляции. Принцип работы основан на пробое велитовых дисков, искровых промежутков, с отводом потенциалов на землю.
24. Способы заземления нейтрали в электрических сетях напряжением 0,4-110 кВ. Области применения сетей с различными режимами заземления нейтрали. Режимы заземления нейтрали в электрических сетях промышленных предприятий.
Электрические установки напряжением до 1000 В выполняют с глухозаземленной и изолированной нейтралью, а установки постоянного тока с глухозаземленной и с изолированной нулевой точкой.Установки с напряжением выше 1000 В делятся на:
1. установки с изолированной нейтралью с напряжением до 35 кВ;2. с нейтралью, включенной с индукционным сопротивлением с напряжением до 35 кВ;
3. с глухозаземленной нейтралью с напряжением выше 110 кВ.
Согласно ПУЭ, защитное заземление определяется заземлением нейтрали трансформатора или генератора и подразделяется на:
1. изолированную 2. глухозаземленная
Режимы нейтрали сетей различных напряжений
Нейтрали трансформаторов трехфазных электрических установок, к обмоткам которых подключены электрические сети, могут быть либо заземлены либо изолированы от земли. Если нейтраль обмотки трансформатора присоединена к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление, то такая нейтраль называется глухозаземленной, а сети, присоединенные к данной обмотке - сетями с глухозаземленной нейтралью. Нейтраль, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через трансформаторы напряжения и настроенные индуктивные сопротивления, компенсирующие емкостный ток в сети, называется изолированной нейтралью. Сети, работающие в этом режиме нейтрали, относятся к сетям с изолированной нейтралью, а при наличии в нейтрали компенсирующих устройств они называются также сетями с компенсированной нейтралью.
Электрические сети напряжением до 1000 В. В соответствии с ПУЭ электроустановки напряжением до 1000 В допускаются как с глухозаземленной, так и с изолированной нейтралыо. Для наиболее распространенных четырехпроводных сетей трехфазного тока напряжением 380/220 или 220/ Электрические сети напряжением выше 1000 В. Электроустановки напряжением выше 1000 В согласно ПУЭ делятся на электроустановки с малыми токами замыкания на землю (I3< 500 А), к которым относятся сети, работающие с изолированной или компенсированной нейтралью, и электроустановки с большими токами замыкания на землю (IЗ > 500 А), работающие с глухозаземленной нейтралью.
Сети с компенсированной нейтралью. Компенсация должна применяться в сетях напряжением 6 и 10 кВ при токах замыкания на землю в них соответственно более 30 и 20 А и в сетях напряжением 20 и 35 кВ при токах 15 и 10 А. Нейтраль первичной обмотки одного из сетевых трансформаторов со схемой соединения обмоток звезда - треугольник заземляется через регулируемое индуктивное сопротивление с железом - дугогасящую катушку ЗРОМ (заземляющий реактор однофазный масляный). При замыкании на землю одной фазы в такой сети напряжение двух здоровых фаз по отношению к земле, как и в сети с изолированной нейтралью, увеличивается в раз, а напряжение нейтрали будет равно фазному напряжению. Под действием того напряжения через дугогасящую катушку пойдет ток. Сопротивление катушки подбирают таким образом, чтобы индуктивный ток IL, проходящий через катушку, был по величине равен суммарному емкостному току, проходящему через фазовые емкости сети. В этом случае ток в месте замыкания фазы на землю, представляющий собой геометрическую сумму этих двух.
25. Способы и средства защиты электрооборудования от токов молнии. Защита электрооборудования подстанций от токов молнии. Защита зданий и сооружений от токов молнии.
Грозозащита ВЛ .Основными грозозащитными мероприятиями здесь являются использование изолированной нейтрали или дугогасящего реактора, а так же АПВ. Для этих линий некоторая доля отключений определяется индуктированными перенапряжениями. На опорах с ослабленной изоляцией или с повышенной вероятностью грозового поражения устанавливаются искровые промежутки или вентильные разрядники. Защита подстанции от прямых ударов молнии Грозозащита подстанций усложняется тем, что за счет многократных отражений волн перенапряжения на подстанции могут быть выше, чем на линии. Защита зданий металлические несущие конструкции-заземления металлических частей. Кирпичные и бетонные здания, металлические опоры, поддерж. провода на подстанции, защищают молниеотводами. Тем самым обеспечивается достаточно малая вероятность прорыва, т. е. прямого удара молнии в защищаемые объекты. Особенности грозозащиты электрических машин
а) уровень электрической прочности изоляции у машин, бывших длительное время в эксплуатации, значительно ниже, чем у другого электрооборудования;
б) отсутствуют вентильные разрядники, которые смогли бы обеспечить достаточно высокую надежность защиты такой изоляции от перенапряжений;
в) грозовые повреждения изоляции машины весьма значительны, так как через место пробоя изоляции машины продолжает протекать аварийный ток за счет эдс остаточного намагничивания даже после снятия возбуждения машины, отключенной от сети;
г) выход из строя электрических машин обуславливает большой ущерб народному хозяйству.
Молниезащита зданий и сооружений I категории (производственные здания и сооружения со взрывоопасными помещениями классов В—I и В—II по ПУЭ; здания электростанций и подстанций) выполняется: а) от прямых ударов молний отдельно стоящими стержневыми и тросовыми молниеотводами, обеспечивающими требуемую зону защиты от электростатической индукции в) от электромагнитной индукции — для протяженных металлических предметов.
Молниезащита зданий и сооружений II (II—другие здания и сооружения со взрывоопасными помещениями, не относимые к I категории) а) отдельно стоящими или установленными на зданиях неизолированными стержневыми или тросовыми молниеотводами, обеспечивающими защитную зону; б) молниеприемной заземленной металлической сеткой размерами ячеек 6х6 м, в) заземлением металлической кровли. Защита зданий III категории выполняется, как и для II категории, но при этом молниепр. сетка имеет ячейки размером 12 х 12 или 6x24 м
26. Виды КЗ в электрических сетях. Коротким замыканием называется непосредственное соединение между любыми точками разных фаз, фазы и нулевого провода и нулевого провода или фазы с землей, не предусмотренное нормальными условиями работы установки.
1. Трехфазное КЗ, при котором все три фазы замык. между собой в одной точке
2. Двухфазное КЗ, при котором происходит замыкание двух фаз между собой
3. Двухфазное КЗ на землю
4. Одноф. КЗ, при кот. происх. замык. одной из фаз на нул. провод или на землю
Трехфазное КЗ является симметричным, поскольку при нем все три фазы оказываются в одинаковых условиях. Все остальные виды КЗ являются несимметричными, поскольку фазы не остаются в одинаковых условиях, а системы токов и напряжений получаются искаженными.
нарушение изоляции КЗ могут быть вызваны ошибочными действиями обслуживающего персонала, механическими повреждениями кабельных линий, схлестыванием, набросом или перекрытием птицами проводов воздушных линий.
Назначение расчетов токов КЗ для определения условий работы потребителей при аварийных режимах; выбора электрических аппаратов, шин, изоляторов, силовых кабелей; проектирования и настройки устройств релейной защиты и автоматики; проектирования защитных заземлений; подбора характеристик разрядников для защиты от перенапряжений.
Повреждение электрооборудования при коротких замыканиях может быть следствием тепловых (термических) и механических (электродинамических) действий токов короткого замыкания. Так как ток короткого замыкания в несколько раз превышает нормальный ток токоведущей части, то производимый им дополнительный нагрев токоведущих частей (тепловое действие тока короткого замыкания) может быть очень велик и опасен для электрооборудования. Для предотвр. недоп. перегрева токоведущих частей при КЗ часто приходится значительно увеличивать площадь их сечения, т. е. применять шипы, кабели, провода больших сечений, чем это необходимо из условий тока нормальной нагрузки. Чем быстрее отключается место повреждения, тем меньше нагрев токоведущих частей током КЗ. Активные сопр. элементов цепи высокого напряжения (генераторов, трансформаторов, линий и др.) весьма невелики по сравнению с их индуктивными сопротивлениями, поэтому ток КЗ оказывается почти индуктивным, отстающим от э. д. с. на угол, близкий к 90°.
27.Выбор электрических аппаратов и токоведущих частей: основные критерии выбора и условия проверки
При выборе аппаратов и пар-в токоведущих устройств следует учит. места установки, т-ру окружающей среды, влажность и загрязн. ее и высоту установки аппаратов над уровнем моря. При составлении схемы для расчетов токов КЗ для каждого аппарата выбирают такой режим, при котором он находился бы в наиболее тяжелых, но реальных условиях работы. Любое оборудование выбирается по номинальным параметрам (ток, напряжение, мощность), а проверяется по токам к.з
Выбор по номинальному току. Номинальным током Iном аппарата называют ток, который при номинальной температуре окружающей среды может проходить по аппарату неограниченно длительное время и при этом температура наиболее нагретых частей его не превышает длительно допустимых значений.
Выбор по номинальному напряжению. Номинальное напряжение аппарата, указанное на его заводской табличке, соответствует уровню его изоляции, причем нормально всегда имеется некоторый запас электрической прочности, позволяющий аппарату неограниченно длительное время работать при напряжении на 10— 15% выше номинального. Это напряжение называют максимальным рабочим напряжением аппарата.
Выбор оптимальной мощности трансформаторов должен производиться по двум условиям: 1) по минимуму приведенных затрат (экономическим соображениям); 2) по допустимому нагреву, т. е. способности к перегрузке по току при допустимой температуре. При проектировании надо рассмотреть все возможные варианты и отдать предпочтение тому, который дает наибольший экономический эффект с учетом ущерба от отключения потребителей.
Предохранитель должен выбираться так, чтобы он не перегорал в нормальном режиме, а сечение провода должно выбираться так, чтобы провод не успевал повредиться до сгорания предохранителя
Проверка на электродинамическую стойкость. Расчетным видом КЗ для проверки аппаратов на электродинамическую стойкость может быть трехфазное или однофазное КЗ. В сетях напряжением выше 1 кВ до35 кВ включительно, где принят режим с изолированной нейтралью, расчетным видом является трехфазное КЗ. В сетях 110 кВ и выше, работающих с глухозаземленной нейтралью, расчет ведется для того вида КЗ (однофазное или трехфазное), при котором ток в поврежденной фазе наибольший. При проверке на электродинамическую стойкость для аппаратов должно быть выполнено условие: Iном,дин>iур, где Iном,дин амплитуда максимально допустимого тока, характеризующего электродинамическую стойкость аппаратов; iy,p — амплитуда ударного тока КЗ.
Проверка на термическую стойкость. Проводники и аппараты при КЗ не должны нагреваться выше максимальной температуры, установленной нормами для кратковременного нагрева при прохождении через них тока КЗ.
При проверке термической стойкости аппаратов и токоведущих устройств расчетное время действия тока КЗ определяют как сумму времени действия основной защиты, установленной у ближайшего к месту повреждения выключателя, и полного времени действия этого выключателя. Согласно ПУЭ, провода и кабели, защищаемые предохранителями на термическую устойчивость к токам коротких замыканий, не проверяются, так как предохранители перегорают раньше, чем кабель достигает предельно допустимой температуры.
28. Какие типы реле применяют в РзиА по принципу действия, назначению, времени действия.
Реле представляет собой аппарат автоматического действия, включающий или отключающий эл. цепи защиты и управления под действием различного рода импульсов ( электр., тепловых, мех-х,) в зависимости от задания параметров контролируемой величины, времени действия и др.
По принципу действия:
- электр-ие, реагируют на эл. величины : U, S, f, r, угол сдвига между U и I.- тепловые - на тепло
- механические реагируют на неэл. величины: р, уровень жидкости и т.п.
- полупровод-ые позволяют увеличивать чувствительность и срок службы, улучшить хар-ки реле, выполнить их без контакта и движущихся частей, снизить потребляемую мощность.
По назначению:
-основные, непосредственно реагирующие на изменение контролируемой величины ( реле U, S, I);
- вспомогательные, управляемые другими осн. реле и выполняющие дополнительно функции выдержки времени ( реле времени), размножения числа контактов, передачи контактов от одних реле к другим (промеж. реле) и т. п.;
- сигнальные ( указательные) фиксирующие действие РЗ и управляющие световыми и звуковыми сигналами.
По способу воздействия исполнительного органа на выключатель цепи: прямого и косвенного действия. Электрические реле имеют орган, воспринимающий изменение контролируемой величины (как правило, катушка реле), и орган исполнительный, отключающий выключатели, подающий предупредительный сигнал или замыкающий цепи других реле (как правило, якорь электромагнита и контакты).
По времени действия: с выдержкой времени, кот. устан-ся на самих реле; (выдержка времени-доли секунды) с выдержкой времени, кот. опр-ет работа самого реле( промежуточное реле - декторная шайба, обыкн.реле- кол-во витков в катушке люб.реле→опр-ет выдержку времени; Если кол-во витков разное→разные выдержки времени).
(По характеру изменения контролируемой величины: -максимальные, срабатывающие при превышении заданного уровня контролируемой величины;
- минимальные – при уменьшении заданного уровня контролируемой величины;
-дифференциальные, орган замера которых реагирует на разность измеряемых величин
По способу включения реле различают:
- первичные включ. непосредственно в схему защищаемого элемента,
-вторичные, присоед-ые к защищ. элементу через ТТ и ТН.)
Прямого косвенного
Ток напряж мощность время
Бысродейств(врем намагнич катушки), с вв29 Укажите на схеме область работы защиты в своей зоне и в зоне резервирования. Почему степень чувствительности защиты в резервной зоне меньше, чем в основной. Для того чтобы защита реагировала на отклонения от нормального режима, которые возникают при к. з. (увеличение тока, снижение напряжения и т. п.), она должна обладать определенной чувствительностью в пределах установленной зоны ее действия. Каждая защита (например, I на рисунке) должна отключать повреждения на том участке АБ, для защиты которого она установлена (первый участок защиты I) и, кроме того, должна действовать при к. з. на следующем, втором участке БВ, защищаемом защитой II.
Действие защиты на втором участке необходимо для отключения к. з. в том случае, если защита II или выключатель участка БВ не сработает из-за неисправности. Резервирование следующего (второго) участка является важным требованием. Если оно не будет выполняться, то при к. з. на участке БВ и отказе его защиты или выключателя повреждение останется не отключенным, что приведет к нарушению работы потребителей всей сети.
Действие защиты I при к. з. на третьем участке не требуется, так как при отказе защиты третьего участка или его выключателя должна подействовать защита II. Одновременный отказ защиты на двух участках (третьем и втором) маловероятен, и поэтому с таким случаем не считаются.
Некоторые типы защит по принципу своего действия не работают за пределами первого участка. Чувствительность таких защит должна обеспечить их надежную работу в пределах первого участка. Для обеспечения резервирования второго участка в этом случае устанавливается дополнительная защита, называемая резервной.
Степень чувствительности защиты в резервной зоне должна быть меньше, чем в основной, чтобы дать возможность осн. зоне сработать, если осн. отказала, будет раб. резервная.
30. Как выбирается ток срабатывания отсечки на линии с односторонним питанием и как определить зону её действия?
Токовой отсечкой называется максимально-токовая защита мгновенного действия или с выдержкой времени.
Ток срабатывания токовой отсечки выбирается большим максимального тока в месте установки защиты. Iк. вн. max - при КЗ в точках сети, расположенных вне защищаемой зоны:
IСЗ = Котс ∙ Iк вн. max,(*) где Котс – коэффициент отстройки = 1,2 – 1,3.
Для линии с односторонним питанием Iк. вн. max (вне зоны) есть ток трехфазного КЗ в начале предыдущего элемента сети в максимальном режиме ее работы или, что то же самое, на линии приемной подстанции (точка К1 на рис.верхнем).
Таким образом, ТО защищает только часть линии. Её чувствительность характеризуется защищаемой зоной lотс <lл, где lотс – длина зоны отсечки ( участка защищаемой линии), lл – длина линии . Рис.Выбор тока срабатывания токовой отсечки Iк(3)=Iк(3)= КЗ 3-фазное (верхняя линия)
Iк(2)=Iк(2)=КЗ 2-фазное (пунктирная линия)
lотс(2)=lотс(2)=зона отсечки 2-хфазного КЗ
lотс(3)=lотс(3)=зона отсечки 3-хфазного КЗ
Итог: 1) по формуле (*) находим Iсз, 2) по графику по Iсз определяем длину зоны отсечки lотс для соответствующего вида КЗ
Чтобы отсечка не сработала при повреждениях на смежной линии,
Iср.ркн ксх Iк.макс/кт..т (1), где Iк.макс — максимальный ток к. з., имеющий место в конце защищаемой линия или за трансформатором; kH — коэффициент надежности, принимаемый равным 1,2—1,3 при выполнении отсечки токовыми реле типа РТ-40; 1,8—2 при выполнении отсечки токовыми реле типа РТМ.
Зона действия определяется графически, как показано на рис. Вычисляются токи, проходящие при коротких замыканиях в начале (точка К1) и конце (точка К5) линий, а также в точках К2 — К4. Строится кривая изменения тока к. з. в зависимости от удаленности места к. з. l от источника питания (кривая 1). Определяется ток срабатывания отсечки и на том же рисунке строится прямая тока срабатывания 2. Точка пересечения прямой 2 с кривой 1 определяет конец зоны действия отсечки (заштрихованная часть). Коэффициент чувствительности отсечки Кч= Iк.мин/Iср.з (2) , где Iк.мин — мин. ток к. з, в начале линии или до тр-ра.
Токовая отсечка может защищать всю линию (рис.), на которую подключен только один трансформатор, если ток срабатывания отсечки выбирается так, чтобы она не действовала при повреждении на линиях низшего напряжения, отходящих от защищаемого трансформатора. Для расчета этого тока в (1) следует подставить максимальный ток к. з. на шинах низшего напряжения. При этом токовая отсечка будет надежно защищать линию, шины и часть обмотки высшего напряжения трансформатора.
31. В каких случаях надо применять максимально направленную защиту и как определяют время действия такой защиты в кольцевой сети с одним источником питания?
Направленной называется РЗ, действующая только при определенном направлении (знаке) мощности КЗ SK. Необходимость в применении направленных РЗ возникает в сетях с двусторонним питанием, и в кольцевых сетях с одним источником питания. При двустороннем питании места КЗ для ликвидации повреждения РЗ должна устанавливаться с обеих сторон защищаемой ЛЭП. Самым простым способом РЗ от КЗ, как и в сетях с односторонним питанием, может служить защита, реагирующая на возникновение тока КЗ. Однако простая МТЗ, реагирующая только на значение тока, в подобных сетях не может обеспечить селективного отключения повреждения. Для селективного действия ее необходимо дополнить реле направления, реагирующим на знак мощности, протекающей по защищаемому присоединению.
1) защита должна устанавливаться с обеих сторон каждой ЛЭП и действовать на отключение при появлении тока КЗ, если мощность направлена от шин в линию
2) выдержки времени на РЗ, работающих при одном направлении мощности (от генератора А или генератора В), должны согласовываться по ступенчатому принципу, нарастая по направлению к источнику питания
Для обеспечения селективности чувствительность РЗ, действующих в одном направлении, необходимо согласовать так, чтобы токи срабатывания нарастали при обходе РЗ против направления их действия.
Недостаток: защита выполнена на реле направления мощности, кот. обладает мертвой зоной. (чтобы исключить мерт. зону – 2 комплекта напр. защиты). Ввод в схему реле направления мощности. Такая схема получила название токовой направленной защиты. Направленная защита действует при кз на защищаемой линии и не срабатывает при кз на других отходящих линиях, запитанных от шин подстанции. Защита должна реагировать не только на появление тока кз, но и на направление мощности кз.
Выбор выдержек времени максимальных направленных защит производится по ступенчатому принципу, но с учетом направленности их действия, т. е. производится согласование защит, действующих в одном направлении. Так, например (рис.), вначале выбираются выдержки времени защит, имеющих нечетные номера, начиная от наиболее удаленной от источника питания защиты 7, на которой следует установить выдержку времени t7 = 0.
Выдержка времени следующей защиты на выключателе 5 должна удовлетворять двум условиям:
t6=t7+=0+0.5=0.5 c. t5=t10+=0.5+0.5=1 c.
Реле направл мощ исп с 1 потребителем и измеряет переток мощности.При кз мощность изменяет направл, врем дейтсвия зависит от врем срабат реле
32 Какие устройства РЗ обеспечивают селективное отлючение Сети сложной конфигурации это сети с несколькими источниками питания ИП и количеством потребителей больше трех.
В сетях со сложной конфигурацией применяются: -Реле тока-Реле времени-Реле напряжения-Тепловое реле Они и обеспечивают селективное отключение поврежденной линии. РЕЛЕ МИНИМАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Токовое реле с зависимой от тока выдержкой времени ТОКОВЫЕ РЕЛЕ РТМ МГНОВЕННОГО ДЕЙСТВИЯ
В сетях сложной конфигурации с несколькими источниками питания максимальные и направленные защиты не могут обеспечить селективного отключения коротких замыканий.
Кроме того, максимальные и направленные защиты часто не удовлетворяют требованию быстроты действия. Токовые отсечки далеко не всегда применимы, а продольные дифференциальные защиты могут устанавливаться только на коротких линиях.
В связи с этим возникла необходимость в применении других принципов, позволяющих получить защиты, с необходимым быстродействием, обеспечивающие селективность и чувствительность в сетях любой конфигурации. Одной из таких защит является дистанционная защита. Дистанционной называется защита, выдержка времени которой автоматически изменяется в зависимости от удаленности места к. з. от места установки защиты. Определение удаленности до места к. з. производится дистанционной защитой путем измерения сопротивления, которое определяется сравнением величины остаточного напряжения на шинах, где установлена защита, и величины тока к. з., проходящего по защищаемой линии.
Выдержка времени дистанционной защиты t зависит от расстояния (дистанции) lр.к между местом установки защиты и точкой короткого замыкания, т. е, t=f(lр.к), и нарастает плавно или ступенчато с увеличением этого расстояния. При таком принципе действия ближайшая к месту повреждения дистанционная защита всегда имеет меньшую выдержку времени, чем более удаленные защиты, благодаря этому автоматически обеспечивается селективное отключение поврежденного участка.
Для обеспечения селективности дистанционные защиты в сетях сложной конфигурации необходимо выполнять направленными, действующими только при направлении мощности к. з. от шин в линию (рис. 1). Выдержки времени у защит, работающих при одинаковом направлении мощности, взаимно согласовываются так, чтобы при к.з. за пределами защищаемой линии каждая защита имела выдержку времени на ступень больше выдержки времени защит на следующем участке. Направленность действия дистанционных защит осуществляется при помощи обычных реле направления мощности или путем применения направленных омметров или пусковых реле, способных реагировать на направление мощности к. з.
Любую зону проверяют на возможность установки. Критерий установки любой защиты - коэффициент чувствительности.
33. Как отключается короткое замыкание на сборных шинах приемной подстанции, питаемой по двум параллельным линиям.
ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА ШИН
Дифференциальная РЗ шин (ДЗШ) основывается на сравнении значений и фаз токов, приходящих к защищаемому элементу (в данном случае к шинам ПС) и уходящих от него. Для питания ДЗШ на всех присоединениях устанавливаются ТТ с одинаковым коэффициентом трансформации К) (независимо от мощности присоединения). Дифференциальное реле подключается к трансформаторам тока всех присоединений, так, чтобы при первичных токах, направленных к шинам, в нем проходил ток, равный сумме токов всех присоединений, т. е. Iр = 2IП Тогда при внешних к. з. Σ Iприс = 0 и реле не действует, а при к. з. в зоне (на шинах) Σ Iприс равна сумме токов, притекающих к месту повреждения, и защита работает.
Особенность таких подстанций состоит в том, что в работе находятся две системы шин, связанные секционным выключателем. Каждое присоединение включается на определенную систему шин, и это распределение остается неизменным, т. е. фиксируется. Для правильной ликвидации повреждений защита шин должна обеспечивать селективное отключение к. з. на каждой системе шин, отключая секционный выключатель и все присоединения, включенные на повредившиеся шины. Селективность может быть достигнута применением двух самостоятельных защит, охватывающих каждую систему шин. Однако такая схема будет иметь два недостатка:
1.При включении всех присоединений на одну из систем шин защита шин будет работать неселективно при внешних к. з.
2.Защита шин не обеспечит селективности при внешних к. з. при вынужденном нарушении фиксации присоединений. Защиту шин пришлось бы отключать во избежание ее неселективной работы.
(Если к.з. на одной линии в месте с отключением этой линии запускается АВР на секционнике, кот. должен находиться в холодном ( горячем) резерве. А по 2ой оставшейся в работе линии через секционник получают питание все потребители, кот. остаются в работе.)

34. Как согласовать релейную защиту питающей высоковольтной линии с защитой предохранителями у трансформатора или отходящей линии?
Защита предохранителями может быть применена в тех случаях, когда она удовлетворяет условиям селективности и чувствительности, требуемым для данного участка электрической сети, и не препятствует применению необходимой автоматики (АВР, АПВ). В большинстве случаев предохранители применяются в комплекте с выключателями нагрузки; область применения этой защиты ограничивается номинальными параметрами указанных аппаратов и их предельно отключаемым током.
При коротких замыканиях и сверхтоках, превышающих значения, допустимые для выключателей нагрузки, защита осуществляется предохранителями типа ПК, предельная мощность отключения (трехфазная) которых составляет 200 МВА. При ненормальных режимах и повреждениях, не вызывающих сверхтоков, недопустимых для выключателей нагрузки, защита осуществляется при помощи соответствующих защитных реле: токовых, газовых и др, которые воздействуют своими вспомогательными реле и отключающей катушкой на отключение выключателя нагрузки). В этих случаях токи повреждения недостаточны для быстрого плавления плавкой вставки предохранителя и релейная защита опережает работу предохранителя. Отключение выключателей нагрузки можно допустить при действии следующих видов защиты: газовой, от замыканий на землю в магистрали низшего напряжения при схеме блока трансформатор — магистраль; от замыканий на землю линий 6—10 кВ разного назначения в сетях с малым током замыкания на землю в тех случаях, когда такая защита требуется ПУЭ (разд. III); от понижения напряжения с уставкой по напряжению срабатывания около 0,5 Uн с уставкой по времени 0,5 с и выше; от перегрузок с выдержкой времени 10 с, устанавливаемой в одной фазе, в тех случаях, когда она требуется ПУЭ (разд. III). При развитии указанных повреждений и увеличений сверхтоков до значений, недопустимых для выключателя нагрузки, предохранитель срабатывает ранее отключения выключателя нагрузки.
(Прежде всего предохранителями должны отключиться трансформатор и отходящая линия, а потом с выдержкой времени- высоковольтная защита. Принцип есть предохранители, есть защита, при этом от этой линии получают питание еще потребители. Перед предох-лнм отключаем поврежденные участки, а потом если кз распространяется, то откл-м осн. вкл-ль, нужно потерять как можно меньше потребителей. Откл. повреж. потребителей, если не устранилось кз, то откл-м систему.)
35. Что такое мертвая зона реле направления мощности и как определить ее протяженность? Что такое каскадное действие защиты и в чем его недостаток?
Участок ЛЭП при КЗ, в пределах которого РНМ не работает из-за того, что мощность на его зажимах оказывается меньше мощности срабатывания, называется мертвой зоной.
Для характеристики чувствительности РЗ важно знать протяженность мертвой зоны. Имеются различия в определении мертвой зоны для индукционных и полупроводниковых РНМ.
Мертвая зона является недостатком. Однако опыт эксплуатации показывает, что в случае применения чувствительных реле отказ последних из-за мертвой зоны крайне редок вследствие малого значения lm. Для обеспечения отключения КЗ в пределах мертвой зоны там, где это возможно, устанавливается токовая (ненаправленная) отсечка.
Зона каскадного действия и мертвая зона защиты.
Пусковые органы защиты, как и реле тока поперечной дифференциальной токовой защиты, не срабатывают из-за малых токов в их обмотках при коротких замыканиях у шин противоположной подстанции.
Поперечная дифференциальная токовая направленная защита, как и любая дифференциальная защита, является быстродействующей, однако наличие зоны каскадного действия увеличивает время отключения поврежденной линии примерно в два раза (при повреждении в указанной зоне). Зона каскадного действия для каждого комплекта зашиты не должна превышать длины защищаемой линии. Орган направления мощности также имеет зону каскадного действия. Она обычно меньше зоны каскадного действия пусковою органа и поэтому на работу зашиты влияния не оказывает.
Кроме зоны каскадного действия реле направления мощности, как и в схеме токовой направленной защиты, имеет мертвую зонупо напряжению, т. е. отказывает в действии вследствие недостаточного напряжения, подводимого к нему при металлических трехфазных коротких замыканиях у места установки защиты. Как указывалось, мертвая зона не должна превышать длины линии. В действительности для существующих реле направления мощности она значительно меньше. Наличие мертвой зоны обусловливает возможность отказа поперечной дифференциальной токовой направленной защиты с двух сторон защищаемой линии в случае трехфазного короткого замыкания в этой зоне. Это объясняется тем, что мертвая зона данного комплекта защиты располагается в зоне каскадного действия защиты противоположного конца линий.
36. Какую защиту применяют для батареи статических конденсаторов и как определяют ток срабатывания этой защиты?
Применяют защиту от перегрузок, возникающих вследствие точечной и дуговой сварки, при работе индукц. плавильных печей, при высоком содержании в сети гармоник.
При малых отягощениях системы, может создаться положение, когда конденсаторная батарея создает избыток реактивной мощности. В этом случае излишняя реактивная мощность направляется обратно к источнику питания, при всем этом линия снова загружается доп.реактивным током, увеличивающем утраты активной мощности. Напряжение на шинах растет и может оказаться опасным для оборудования. Потому очень важно иметь возможность регулирования мощности батареи конденсаторов.В простом случае в малых режимах перегрузки можно отключить БСК – регулирование скачком. Время от времени этого недостаточно и батарею делают состоящей из нескольких БСК, каждую из которых можно включить либо отключить раздельно - ступенчатое регулирование. Наконец есть системы плавного регулирования, к примеру: параллельно батарее подкл-ся реактор, в котором ток плавно регулируется тиристорной схемой. Во всех вариантах для этого применяется особая автоматика регулирования БСК.
Основной вид повреждений конденсаторных установок - пробой конденсаторов: приводит к двухфазному недлинному замыканию. В условиях эксплуатации возможны также ненормальные режимы, связанные с перегрузкой конденсаторов высшими гармоническими составляющими тока и повышением напряжения. Обширно применяемые схемы тиристорного регулирования перегрузки основаны на том, что тиристоры открываются схемой управления в определенный момент периода и чем наименьшую часть периода они открыты, тем меньше действующее значение тока протекающего через нагрузку. При всем этом возникают высшие гармоники тока в составе тока перегрузки и соответствующие им гармоники напряжения на питающем источнике. БСК содействуют понижению уровня гармоник в напряжении, потому что их сопротивление с ростом частоты падает и следовательно растет величина потребляемого батареей тока. Это приводит к сглаживанию формы напряжения. При всем этом возникает опасность перегрузки конденсаторов токами высших гармоник и требуется особая защита от перегрузки. При подаче напряжения на батарею возникает ток включения, зависящий от емкости батареи и сопротивления сети.

37. Как достигается однократность действия устройства АПВ? Каковы условия допустимости несинхронного АПВ? В чём особенность схем устройства АПВ с контролем наличия синхронизма?
Однократность действия устройства АВП обеспечивается при условии, если релейная защита с максимальной выдержкой времени успеет отключить выключатель, включенный на короткое замыкание, раньше, чем устройство АПВ вернется в состояние готовности к новому действию,

Это конечно, относится к линиям с двухсторонним питанием. Иногда можно отказаться от мер, предотвращающих несинхронное включение, и применять АПВ без контроля синхронизма. Это допустимо в следующих случаях:
а) при наличии большого числа параллельных связей, когда отключение одной из линий не сопровождается нарушением синхронизма; в этом случае применяют обычные устройства АПВ;
б) если имеется быстродействующая защита и быстродействующие выключатели, позволяющие обеспечить полное время цикла АПВ (отключение — включение) не более при повреждении в любой точке защищаемой линии;
в) если включение на несинхронную работу при любых углах между ЭДС разделившихся источников не представляет опасности для оборудования и обеспечивается быстрое восстановление синхронизма; такое устройство АПВ называется несинхронным.
Устройства АПВ с контролем синхронизма применяют на линиях с двусторонним питанием, когда отключение рассматриваемой линии может сопровождаться нарушением синхронизма, а применение несинхронного УАПВ недопустимо из-за больших толчков уравнительного тока. В устройствах АПВ с контролем синхронизма предусматриваются реле, не допускающие включения линии при больших значениях углов между векторами ЭДС, при которых толчок уравнительного тока превышает допустимое значение.
Особенность схемы состоит в том, что в цепь пуска реле времени КT включены контакт реле контроля синхронизма KSS и контакты реле контроля напряжения KSV.
38. Перечислите устройства телемеханики по выполняемым ими функциям и расскажите о работе этих устройств. Какие способы телеизмерения вы знаете, чем они характеризуются?
Телемеханика - область науки и техники, предметом которой является разработка методов и технических средств передачи и приёма информации (сигналов) с целью управления и контроля на расстоянии.
Т. отличается от др. областей науки и техники, связанных с передачей информации на расстояние рядом специфических особенностей, важнейшие из которых — передача очень медленно меняющихся данных; необходимость высокой точности передачи измеряемых величин (до 0,1%); недопустимость большого запаздывания сигналов; высокая надёжность передачи команд Средства телемеханики должны применяться для диспетчерского управления территориально рассредоточенными электроустановками, связанными общим режимом работы, и их контроля. Для систем электроснабжения типичными являются два средства телемеханизации — телеуправление и телесигнализация.
Телеуправление (ТУ) осущ. с диспетчерского пункта выключателями вводов распределительных пунктов, секционными выключателями, междушинными выключателями и выключателями крупных приемников цехов тех заводов, где применена единая система диспетчерского управления основным технологическим процессом. Телесигнализация (ТС) на центральный диспетчерский пункт с распределительных пунктов и цеховых подстанций производится от всех тех объектов, которые перечислены выше и обеспечены телеуправлением, ТС желательна и от выключателей всех питающих линий, распределительных пунктов и цеховых трансформаторов, имеющих выключатели или управляемые выключатели нагрузки и крупных приемников высокого напряжения. Телеизмерение (ТИ) — передача устройствами телемеханики или спец. устройствами информации о значениях контролируемых параметров. При ТИ передача значения измеряемой величины осуществляемся путем преобразования этой величины в другую, вспомогательную, более удобную для передачи по каналу связи на значительные расстояния, и последующего преобр. этой вспомогательной величины в показания прибора на пункте управления.По способу передачи и воспр. на дисп. пункте ТИ подразделяются на: ТИ постоянное, непрерывно подключенное к отдельному каналу связи; ТИ по вызову, передающееся только по запросу;ТИ циклические телеизмерения различных параметров, автомат. поочередно подкл. через заданные промежутки времени к общему каналу связи.
39. Изложите требования к объёму телемеханизации (ТИ, ТУ, ТС). От какого источника осуществляется питание устройств ТУ, ТС, ТИ?
Из ПУЭ: Объемы телемеханизации электроустановок должны определяться отраслевыми или ведомственными положениями и устанавливаться совместно с объемами автоматизации. При этом средства телемеханизации в первую очередь должны использоваться для сбора информации о режимах работы, состоянии основного коммутационного оборудования, изменениях при возникновении аварийных режимов или состояний, а также для контроля за выполнением распоряжений по производству переключений (плановых, ремонтных, оперативных) или ведению режимов эксплуатационным персоналом). При определении объемов телемеханизации электроустановок без постоянного дежурства персонала в первую очередь должна быть рассмотрена возможность применения простейшей телесигнализации (аварийно-предупредительная телесигнализация на два или более сигналов).
Телеуправление должно предусматриваться в объеме, необходимом для централизованного решения задач по установлению надежных и экономически выгодных режимов работы электроустановок, работающих в сложных сетях, если эти задачи не могут быть решены средствами автоматики. Телеуправление должно применяться на объектах без постоянного дежурства персонала, допускается его применение на объектах с постоянным дежурством персонала при условии частого и эффективного использования. Для телеуправляемых электроустановок операции телеуправления, так же как и действие устройств защиты и автоматики, не должны требовать дополнительных оперативных переключений на месте (с выездом или вызовом оперативного персонала). При примерно равноценных затратах и технико-экономических показателях предпочтение должно отдаваться автоматизации перед телеуправлением.
Питание устройств телемеханики (как основное, так и резервное) на диспетчерских и контролируемых пунктах должно осуществляться совместно с питанием аппаратуры каналов связи и телемеханики. Резервное питание устройств телемеханики на контролируемых пунктах с оперативным переменным током должно предусматриваться при наличии источников резервирования (другие секции систем шин, резервные вводы, аккумуляторные батареи устройств каналов связи, трансформаторы напряжения на вводах, отбор от конденсаторов связи и т. п.). Если резервные источники питания для каких-либо других целей не предусматриваются, то резервирование питания устройств телемеханики, как правило, не должно предусматриваться. Резервное питание устройств телемеханики на контролируемых пунктах, имеющих аккумуляторные батареи оперативного тока, должно осуществляться через преобразователи. Резервное питание устройств телемеханики, установленных на диспетчерских пунктах объединенных энергосистем и предприятий электросетей, должно осуществляться от независимых источников (аккумуляторной батареи с преобразователями постоянного тока в переменный, двигателя-генератора внутреннего сгорания) совместно с устройствами каналов связи и телемеханики. Переход на работу от источников резервного питания при нарушении электроснабжения основных источников должен быть автоматизирован. Необходимость резервирования питания на диспетчерских пунктах промышленных предприятий должна определяться в зависимости от требований по обеспечению надежности энергоснабжения.
40. Какие требования предъявляются к схеме устройства АВР трансформаторов, питающих разные секции шин, а также работающих параллельно, и как выполняются эти схемы?
Устройства автоматического включения резерва (УАВР) устанавливаются на всех источниках питания подстанций промпредприятий (линиях, силовых трансформаторах, шиносоединительных и секционных выключателях); на транзитных линиях, работающих нормально с разомкнутым транзитом; в распределительной сети низкого напряжения (380—220 В).
На рис. 1 приведено несколько схем первичных соединений, где целесообразно использование УАВР.
Требования к схемам устройства АВР:
а) УАВР должны выполняться так, чтобы была обеспечена возможность их действия при исчезновении питания потребителей при отключении релейной защитой поврежденного рабочего источника; при самопроизвольном или ошибочном отключении рабочего источника питания; при к.з. на шинах потребителя.
Возврат к нормальной схеме может быть автоматическим и неавтоматическим;
б) УАВР должны обеспечить продолжительность перерыва питания, при которой происходит полная деионизация среды в месте повреждения и нарушения в технологическом процессе потребителей будут минимальны;
в) УАВР должны производить включение резервного источника только после отключения выключателя рабочего элемента со стороны шин потребителя;
г) действие УАВР не должно приводить к перегрузке резервного источника питания. При этом необходимо учитывать условия самозапуска электродвигателей потребителя;
д) защита выключателя, которым подается питание от резервного источника, должна иметь минимальное время срабатывания. При этом целесообразно использовать ускорение защиты при включении выключателя на к.з.;
е) выключатели, включаемые УАВР, должны иметь контроль исправности цепи включения;
ж) при наличии на секции шин, потерявшей питание, присоединений неотключаемых синхронных электродвигателей подача напряжения от резервного источника должна производиться только после установления на потерявшей питание секции напряжения U=(50-60)%Uном.
Рис. . Примеры использования АВР трансформатора.
(Чувствительность АВР д. согласовываться с чувствит. защиты.)
41. Как определяют уставку времени устройства АПВ линии, питающей ПС на ответвлении без выключателей, с отделителями?
Под линиями с ответвлениями обычно понимаются такие, к которым производится присоединение элементов (как правило, понижающих трансформаторов) без установки на образующихся таким образом частях линии дополнительных выключателей.
Подключение подстанций с помощью ответвлений дает значительное удешевление их сооружения, позволяет экономить оборудование и аппаратуру, ускоряет строительство подстанций и удешевляет их эксплуатацию. Схемы присоединений трансформаторов к питающим их линиям без выключателей со стороны высшего напряжения в настоящее время очень широко используются на понижающих подстанциях в распределительных сетях напряжением 35—220 кВ.
Сущность АПВ состоит в том, что элемент системы электроснабжения, отключившийся под действием средств релейной защиты, вновь включается под напряжение (если нет запрета на повторное включение), и если причина, вызвавшая отключение элемента, исчезла, то элемент остается в работе и потребитель продолжает получать питание практически без перерыва
ВЫБОР УСТАВОК ОДНОКРАТНЫХ АПВ ДЛЯ ЛИНИЙ С ОДНОСТОРОННИМ ПИТАНИЕМ Для обеспечения эффективной и правильной работы АПВ линий выдержка времени АПВ на повторное включение выключателя и выдержка времени автоматического возврата АПВ в исходное положение не могут быть приняты произвольно.
Выдержка времени АПВ на повторное включение выключателя определяется двумя условиями:
1) Для того чтобы отключившийся выключатель включился обратно, его привод должен установиться в положение готовности для включения. Для этого требуется определенное время, различное для разных типов приводов. Следовательно, выдержка времени AПB на повторное включение должна быть больше времени готовности п р и в о д а
2) Для того чтобы повторное включение было успешным, необходимо, чтобы за время от момента отключения линии до момента повторного включения и подачи напряжения не только погасла электрическая дуга в месте короткого замыкания, но и восстановились изоляционные свойства воздуха. Выдержка времени автоматического возврата АПВ в исходное положение выбирается из условия обеспечения однократности действия. Для этого при повторном включении на устойчивое короткое замыкание возврат АПВ в исходное положение должен происходить только после того, как выключатель, повторно включенный от АПВ, вновь отключится релейной защитой, причем имеющей наибольшую выдержку времени.
Нет выкл-ля, но есть отделитель. Нужно выполнить уставку т. образом, чтобы АПВ сработало не раньше, чем отделитель.
42. Изобразить П - образную и Т - образную схемы замещения линий с распределенными проводимостями и сопротивлениями ?
Электрические сети всех напряжений обладают активной и емкостной проводимостями. Наличие проводимостей обусловливает протекание в линиях токов утечки и емкостных токов, величина которых не зависит от нагрузки, а определяется только конструкцией, длиной линии и ее рабочим напряжением. В местных сетях, имеющих относительно небольшую протяженность и небольшие номинальные напряжения, токи проводимостей малы по сравнению с токами нагрузок. Поэтому при электрических расчетах местных сетей проводимость линий не принимают во внимание. Иное дело районные сети, имеющие значительно большую протяженность и более высокое напряжение, чем местные сети. В районных сетях токи проводимостей достигают величин, соизмеримых с величинами токов нагрузки, и поэтому не могут не учитываться при электрических расчетах. Таким образом, в отличии от расчетов местных сетей должен производиться не только по сопротивлениям R и X, но и с учетом проводимостей G и B.
Активная и реактивная проводимости, так же как активное и реактивное сопротивления, равномерно распределены вдоль линии электропередачи. Однако точный учет влияния таких распределенных сопротивлений и проводимостей необходим лишь при расчетах линий весьма большой протяженности. Обычно при расчетах линий электропередачи пользуются упрощенными методами, рассматривая линию не с равномерно распределенными, а сосредоточенными активными и реактивными сопротивлениями и проводимостями.
С достаточной точностью можно полагать проводимости сосредоточенными в середине линии, а ее сопротивления - по концам или, наоборот, сопротивления – в середине, а проводимости – по концам линии. В зависимости от того, какой из указанных двух вариантов упрощения будет принят, приходим либо к Т-образной, либо к П-образной схемам замещения линий. Для расчета электропередач удобнее П-образная схема.
(для расчетов токов кз)
G-активная провод, r- активное сопрот. r+jx- сопротивления x-реактивное сопрот.
B реактивная g+jb внизу проводимостями
проводимости в кор. линиях не учитываются до 350 км
допущения:фазы эдс генераторов не изм, пренебр. намагн. токами силовых тр-в, симметр. системапренебр акт сопр. если х/кбольше 3
43. Какие сети называются замкнутыми? Приведите пример замкнутой сети. Дайте определение узловой точки (узла) и точки раздела мощностей (точки токораздела).
Замкнутыми электрическими сетями называются сети, в которых электроэнергия потребителям может подаваться не менее чем с двух сторон. К простейшим замкнутым сетям относятся сети, состоящие из одного контура либо представляющие собой разомкнутую линию, питающуюся с двух концов. В этих сетях каждый узел нагрузки получает питание по двум линиям.
Рис 1 – Сеть с одним контуром
К более сложным замкнутым сетям относятся сети, содержащие несколько контуров. Причем в контуры могут входить линии только одного номинального напряжения, либо нескольких номинальных напряжений. В таких сетях узлы нагрузки могут получать питание как с двух сторон (узлы 4), так и с трех и более сторон (узлы 1, 2, 3).
К основным преимуществам замкнутых сетей относятся более высокая надежность электроснабжения потребителей и повышенная экономичность из-за меньших потерь активной мощности.
Рис 2 – Сети с несколькими контурами
Недостатками являются их удорожание из-за большого числа линий, а также усложнение эксплуатации.
Узел нагрузки – пункт электрической системы (электрической сети), получающий электроэнергию от источников и распределяющая её дальше по сети или потребителям.
Точка раздела мощности – пункт электрической системы (электрической сети), к которому по всем линиям поступает мощность.
44 Классификация электроприёмников по току, напряжению, частоте, требования по бесперебойности электроснабжения.
Приемники делятся на следующие группы:
1) приемники переменного трехфазного тока напряжением до 1000 В частотой 50 Гц;
2) приемники переменного трехфазного тока напряжением выше 1000 В частотой 50 Гц;
3) однофазные приемники переменного тока с напряжением до 1000 В частотой 50 Гц;
4) приемники с частотой, отличной от 50 Гц и питающиеся от преобразовательных подстанций или электроустановок;
5) приемники постоянного тока с питанием от преобразовательных подстанций или электроустановок.
По частоте приемники делятся на:
1) приемники с промышленной частотой (50 Гц);
2) приемники с высокой частотой (> 10 кГц);
3) приемники с пониженной частотой (< 50 Гц).
Электроприёмники в отношении обеспечения надежности электроснабжения разделяются на три категории: Электроприемники I категории – электроприемники, перерывы, в электроснабжении которых могут повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству, повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса (электроприемники доменных печей, электролиза алюминия, подъемных установок в шахтах, насосных станций для охлаждения печей и т. п.Из состава электроприемников I категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров.
Электроприемники II категории - электроприемники, перерыв в электроснабжении которых приводит к массовым недоотпускам продукции, массовым простоям рабочих, механизмов и промышленного транспорта (электроприемники прокатных цехов, обогатительных фабрик, основных цехов машиностроительной, текстильной и целлюлозно-бумажной промышленности).Электроприемники III категории - все остальные электроприемники, невошедшие в состав I и II категорий. К этой категории относятся установки вспомогательного производства, цеха несерийного производства, машиностроительных заводов, склады неответственного назначения. Электроснабжение может выполняться от одного источника питания при условии, что перерывы электроснабжения, необходимые для ремонта или замены поврежденного элемента системы электроснабжения, не превышает суток.
45. Опишите компоновки цеховых трансформаторных подстанций. В чем преимущество комплектных подстанций(КТП)?
Компоновка и конструктивное выполнение трансформаторных и распределительных подстанций производятся на основании главной схемы электрических соединений.
Компоновка подстанции должна быть увязана с генеральным планом объекта электроснабжения, необходимо учитывать действующие строительные нормы, стандарты и размеры типовых элементов зданий.
Расположение подстанций напряжением выше 1 кВ должно учитывать и предусматривать удобный подвод автомобильной и, если требуется, железной дорог, удобные подходы и выходы воздушных линий электропередач и кабельных сооружений в требуемых направлениях.
Территория подстанции должна иметь внешнее ограждение, однако ограждение может не предусматриваться для закрытых подстанций,
При проектировании электроустановок, содержащих маслонаполненное оборудование с количеством масла более 60 кг, должны обеспечиваться требования пожарной безопасности в соответствии с нормативными документами.
Каждая трансформаторная подстанция имеет три основных блока: распределительные устройства высшего напряжения, трансформатор, распределительные устройства низшего напряжения.
Распределительные устройства содержат коммутационные аппараты, устройства защиты и автоматики, измерительные приборы, сборные и соединительные шины, вспомогательные устройства.
По конструктивному исполнению РУ трансформаторных и распределительных подстанций могут быть внутренними - закрытыми (ЗРУ) - с размещением электрооборудования в зданиях и наружными - открытыми (ОРУ) - с установкой электрооборудования на открытом воздухе.
Подстанции могут быть комплектными или сборными. В настоящее время чаще всего цеховые трансформаторные подстанции выполняются комплектными. Их установка значительно облегчает обслуживание, упрощает схему ТП. И установка КТП значительно дешевле, чем установка ТП с коммутационной комплектной аппаратурой.
Комплектные подстанции изготовляются на заводах и транспортируются к месту установки узлами и блоками без демонтажа оборудования. На месте монтажа производят установку узлов и блоков и присоединения между ними и к сетям электроснабжения.
Комплектная трансформаторная подстанция (КТП - для внутренней и КТПН - для наружной установки) - подстанция, состоящая из трансформаторов и блоков КРУ или КРУН, поставляемых в собранном или полностью подготовленном для сборки виде. На сборных подстанциях отдельные элементы изготавливаются на заводах и в электромонтажных организациях, доставляются к месту монтажа для сборки.
Вопрос 46
Выбор схемы электроснабжения потребителей сельскохозяйственных районов производят в зависимости от требования надежности питания, обеспечения допустимого отклонения напряжения у приемников электроэнергии, наличия источников питания и перспективы развития электрических сетей.
В соответствии с ПУЭ потребители сельскохозяйственных районов по обеспечению надежности питания разделяются на три категории. Надежность может быть обеспечена применением резервных электростанций, необходимым количеством генераторов, трансформаторов, секций шин, питающих линий и средств автоматики. Выбор схем электроснабжения начинается с определения электрических нагрузок отдельных узлов потребления электроэнергии. Затем решается вопрос об уровне напряжения, о числе и мощности трансформаторов в узлах нагрузки и о числе и пропускной способности линий, связывающих трансформаторные подстанции с источниками питания.
Для новых крупных групп приемников электроэнергии выбор схемы электроснабжения производится путем технико-экономического сравнения вариантов питания потребителей от действующих центров питания (ЦП) — подстанций 35/10, 110/10 и 110/35/10 кВ по сетям 10 кВ с учетом их развития с вариантами строительства дополнительных (разукрупняющих) подстанций 35/10 или 110/10 кВ. При росте нагрузок существующих потребителей вопрос развития систем электроснабжения должен решаться аналогичным путем.
Городская электрическая сеть строится на базе следующих принципов:
- максимальное приближение ЦП к приемникам;- исключение «холодного» (т. е. обесточенного) резерва;- раздельная работа ИП по условиям надежности электроснабжения и снижения уровня токов КЗ;- применение АВР для питания приемников I категории;- ступенчатое распределение электрической энергии (принципы распределенной коммутации и распределенной трансформации);
- широкое применение кабельных (а не воздушных) линий электропередачи.
Первые два требования диктуются экономическими соображениями, причем первое вызвано стремлением сократить потери мощности и энергии, а второе — снизить капитальные затраты на сооружение сети.
Третье требование обусловлено стремлением исключить влияние повреждений в одной части системы электроснабжения на оставшиеся в работе части. Короткие замыкания сопровождаются резким снижением напряжения в поврежденной части. Раздельная работа источников питания уменьшает уровень токов КЗ по сравнению с параллельной работой. Уменьшение тока КЗ снижает требования к электрооборудованию по электродинамической и термической стойкости и в конечном счете приводит к его удешевлению.
Это требование также обусловлено экономическими соображениями, т. к. оборудование, рассчитанное на более низкий уровень тока КЗ, получается менее дорогим и громоздким.Использование АВР диктуется требованиями к надежности электроснабжения приемников I категории с одновременным обеспечением условия раздельной работы ИП.
Если больше 60% потребителей являются тепловыми
47. Каковы достоинства и недостатки радиальных и магистральных схем распределения электроэнергии? Где они применяются при напряжении выше 1000 В?
Радиальные схемы. Радиальные схемы применяют при наличии групп сосредоточенных нагрузок с неравномерным распределением их по площади цеха, во взрыво- и пожароопасных цехах, в цехах с химически активной и аналогичной средой. Радиальные схемы нашли широкое применение в насосных и компрессорных станциях, на предприятиях нефтехимической промышленности, в литейных и других цехах. Радиальные схемы внутрицеховых сетей выполняют кабелями или изолированными проводами. Они могут быть применены для нагрузок любой категории надёжности. Достоинством радиальных схем является их высокая надёжность, так как авария на одной линии не влияет на работу ЭП, подключенных к другой линии. Недостатками радиальных схем являются: малая экономичность, связанная со значительным расходом проводникового материала, труб, распределительных шкафов; большое число защитной и коммутационной аппаратуры; ограниченная гибкость сети при перемещениях ЭП, вызванных изменением технологического процесса; невысокая степень индустриализации монтажа.
Магистральные схемы целесообразно применять для питания силовых и осветительных нагрузок, распределённых относительно равномерно по площади цеха, а также для питания группы ЭП, принадлежащих одной линии. При магистральных схемах одна питающая магистраль обслуживает несколько распределительных шкафов и крупные ЭП цеха.
Магистральные схемы целесообразны при распределенных нагрузках, при расположении подстанций на территории проектируемого объекта, благоприятствующем возможно более прямому прохождению магистралей от источника питания до потребителей энергии без обратных потоков энергии и длинных обходов. Они наиболее удобны при выполнении резервирования цеховых подстанций от другого источника в случае выхода из работы основного питающего пункта. Достоинствами магистральных схем являются: высокая гибкость сети, дающая возможность перестановок технологического оборудования без переделки сети, использование унифицированных элементов (шинопроводов), позволяющих вести монтаж индустриальными методами. Недостатком является их меньшая надёжность по сравнению с радиальными схемами, так как при аварии на магистрали все подключенные к ней ЭП теряют питание. Применение шинопроводов постоянного сечения приводит к некоторому перерасходу проводникового материала.
На практике для электроснабжения цеховых ЭП радиальные или магистральные схемы редко встречаются в чистом виде. Наибольшее распространение имеют смешанные (комбинированные) схемы , сочетающие в себе элементы радиальных и магистральных схем и пригодные для любой категории электроснабжения.
48. Перечислите и охарактеризуйте потребителей реактивной мощности на промышленных предприятиях. Укажите основные причины необходимости мероприятий по повышению коэффициента мощности.
Асинхронные двигатели (АД) и трансформаторы (Тр) потребляют 60-80 % реактивной энергии в пром. электросетях.
В паспортах АД приводятся значения коэф. мощности при номин. нагрузке, что позволяет легко определить Q0 и QАД при любых значениях Кз. в АД значение Q0 составляет около 50 % номинальной мощности. Этой цифрой можно пользоваться при ориентировочных расчетах.
Значения Q0 составляют 2-5 % номинальной мощности Тр. Это объясняется отсутствием воздушного зазора в магнитопроводе Тр, благодаря чему для создания основного магнитного потока требуются меньшие значения намагничивающего тока I0p и реактивной мощности. Несмотря на это, суммарное потребление реактивной мощности Тр соизмеримо с потреблением АД поскольку суммарная номинальная мощность Тр, как правило, во много раз больше, чем АД.
Для уменьшения потребления реактивной мощности АД выбирают двигатели с небольшим запасом по активной мощности; выполняют переключения статорных обмоток с треугольника на звезду при их загрузке ниже 40-50 %; исключают режим х.х.; заменяют АД СД той же мощности, если это возможно по технико-экономическим соображениям. Для уменьшения потерь реактивной мощности в Тр рекомендуется отключение в резерв Тр, загруженных менее 40 % номинальной мощности, а также перевод нагрузки на другой Тр, либо замена на менее мощный. В настоящее время более 50% эл. энергии, поставляемой пром.предприятиями, преобразуется с помощью выпрямителей и инверторов; эти устройства являются вентильными преобразователями (ВП).
ВП являются крупными потребителями реактивной мощности. На основе ВП строят современные регулируемые источники реактивной мощности.
Индукционные печи предназначены для расплавления металлов индуцированными токами, для чего необходимо создание сильных магнитных полей. Для этой цели требуется значительная реактивная мощность.
На предприятиях применяют в основном однофазные печи мощностью до 6 МВт для плавления цветных металлов и до 2 МВт – сталеплавильные печи. Коэффициент мощности индукционных печей весьма низок: от 0,1 до 0,5-0,6, в связи с чем в х. Затраты на генерацию двигателями реактивной мощности определяются в основном стоимостью связанных с этим потерь активной мощности в самом двигателе.
49 Какие 3 группы мероприятий по повышению коэффициента мощности вы знаете?
Для получения более высокого (чем естественный) общего коэффициента активной мощности предприятия или преобразователя применяют специальные мероприятия по его повышению, которые разделяются на две группы.
I. Мероприятия, не требующие применения компенсирующих устройств. К ним относятся мероприятия по повышению естественного коэффициента мощности каждого преобразователя электроэнергии. Следует отметить, что резервы для повышения естественного коэффициента активной мощности на предприятиях бытового обслуживания велики, к ним относятся:
1. Интенсификация технологического процесса, в результате чего повышаются коэффициенты спроса и загрузки электродвигателя.
2. Замена асинхронных электродвигателей избыточной мощности электродвигателями меньшей мощности. Это целесообразно, если электродвигатель содержит значительный запас мощности. Замена установленного электродвигателя на электродвигатель соответствующей мощности имеет смысл, если соотношение их мощностей 2:1.
3. Понижение напряжения недогруженных асинхронных электродвигателей. Понижение напряжения уменьшает магнитный поток, а следовательно, приводит к уменьшению реактивной мощности электродвигателя, что влечет за собой увеличение коэффициента мощности и к. п. д. недогруженного электродвигателя. Одним из способов понижения напряжения является переключение обмотки статора электродвигателя с треугольника на звезду. При этом следует помнить, что фазное напряжение снизится, а пусковой и максимальный моменты электродвигателя снизятся в 3 раза. Переключение электродвигателя с треугольника на звезду целесообразно при нагрузке двигателя, равной 35-40% от номинальной.
II. Мероприятия, требующие применения компенсирующих устройств. В качестве специальных устройств в этом случае применяют статические конденсаторы, устанавливаемые индивидуальным или групповым способом.
В индивидуальной установке малогабаритные конденсаторы присоединяются треугольником непосредственно к клеммам электродвигателя и крепятся на его корпусе.
В групповой установке масляно-бумажные конденсаторы монтируются в металлическом шкафу и присоединяются к распределительному пункту (РЩ цеха.Индивидуальная установка конденсаторов является самой совершенной, потому что конденсаторы используются для повышения коэффициента активной мощности электродвигателя только при его включении; отпадает необходимость в помещении для хранения конденсаторов и средств их коммутации и защиты.
50. Что такое централизованное и местное регулирования напряжения? Как они определяются? Каковы их достоинства и недостатки?
Различают два способа регулирования напряжения: местное и централизованное.
Под местным регулированием понимают регулирование напряжения непосредственно на месте потребления, т. е. его стабилизацию на заданном уровне у каждого отдельного потребителя (например, стабилизаторы для телевизоров) или сразу для группы потребителей (например, для одного или нескольких домов). В последнем случае в какой-то точке сети устанавливают трансформатор с устройством для регулирования напряжения. Это устройство включают, когда у всех потребителей, питаемых от этого трансформатора, надо поддержать напряжение на определенном уровне (например, 220 В).
Регулирование напряжения может быть автоматическим, без отключения трансформатора от сети. При этом потребитель даже не чувствует, что в трансформаторе происходят какие-то изменения. Такое регулирование напряжения называют регулированием под нагрузкой (РПН). Однако РПН требует применения сложных и дорогих переключающих устройств. Поэтому для трансформаторов небольшой мощности часто применяют регулирование напряжения без возбуждения, т. е. после отключения всех их обмоток от сети. Этот способ регулирования сокращенно называют ПБВ (переключение без возбуждения). После переключения трансформатор вновь включается в работу. При этом способе потребителя на какое-то время вообще отключают от сети. Особенно неудобно это там, где нагрузка меняется часто. Зато устройства ПБВ просты по конструкции и относительно дешевы.Под централизованным регулированием понимают регулирование напряжения непосредственно на шинах генераторов электростанций при помощи изменения их возбуждения. Централизованное регулирование осуществляют обычно как «встречное», т. е. таким образом, чтобы оно заранее «встречало» колебания напряжения, вызванные нагрузкой. Так, в период наибольших нагрузок у генераторов поднимают напряжение выше номинального, чтобы компенсировать повышенные потери напряжения в сети и поддержать его у потребителя близким к поминальному. И наоборот, когда нагрузка снижается, уменьшают возбуждение у генераторов и соответственно напряжение в сети.
51. Показатели качества электроэнергии. Их влияние на технико-экономические показатели систем электроснабжения промышленных предприятий.
ГОСТ 13109 - 99 Этот ГОСТ устанавливает 11 основных показателей качества электроэнергии (ПКЭ):
1. Отклонение частоты и причины его возникновения -Гц, характеризует разность между действительным f и номинальным значениями частоты fном переменного тока в системе электроснабжения и определяется по выражению δf =f- fном (1) Доп. нормы по откл. частоты составляют: δf норм = ±0,2 Гц; δf пред= ±0,4 Гц., 0,05
2. Отклонение напряжения характеризуется показателем установившегося отклонения текущего значения напряжения U от номинального значения Uном:δUу.норм = ±5% и δUу.пред = ±10%.
3. Колебания напряжения характеризуются размахом изменения напряжения δUt, частотой повторения изменений напряжения FδUt, интервалом между изменениями напряжения ∆ti,i+1 дозой фликера Pt.
4. Несинусоидальность напряжения появляется потому, что в кривой напряжения, помимо гармоники основной частоты U(1)=Uном имеют место гармоники U(n) других высших частот, кратных основной частоте (n = 2, 3, 4,..., ∞). Гармоники U(n) обычно определяются разложением кривой фактического напряжения в ряд Фурье.
5. Несимметрия трехфазной системы напряжений появляется при наличии в трехфазной электрической сети напряжений обратной и нулевой последовательностей, значительно меньших по величине соответствующих составляющих напряжения прямой (основной) последовательности. Коэффициенты несимметрии обратной последовательности K2U %, и нулевой последовательности K0U, %, Допустимые значения этих показателей следующие: в норм. режиме K2Uнорм= K0Uнорм=2%; предельно доп. нормы K2Uпред= K0Uпред=4%.
6. Провал напряжения. -внезапное значительное снижение напряжения в точке электрической сети ниже 0,9 Uном, за которым следует восстановление напряжения до первоначального или близкого к нему уровня через промежуток времени от десяти миллисекунд до нескольких десятков секунд.
7. Импульсное напряжение- Искажение формы кривой питающего напряжения может происходить за счет появления высокочастотных импульсов при коммутациях сети, работе разрядников и т.п.
8. Временное перенапряжение-повышение напряжения в точке электрической сети выше 1,1Uном продолжительностью более 10 мс, возникающее в системах электроснабжения при коммутациях или коротких замыканиях.
9.коэф п-й гармонической состовляющей напряжения
Вопрос 53.
Физика генерирования Q от СД. Оценка потерь в СД, обусловленных генерированием Q. Представление об удельных затратах активной мощности при генерировании реактивной энергии от СД.
Основное назначение синхронных двигателей - выполнение механической работы, следовательно, он является потребителем активной мощности. При перевозбуждении СД его э.д.с. больше напряжения сети, в результате вектор тока статора опережает вектор напряжения, т. е. имеет емкостной характер, а СД выдают реактивную мощность. При недовозбуждении СД является потребителем реактивной мощности. При некотором режиме возбуждения СД его коэффициент мощности равен единице. Изменение тока возбуждения позволяет плавно регулировать генерируемую СД реактивную мощность. Затраты на генерацию двигателями реактивной мощности определяются в основном стоимостьюсвязанных с этим потерь активной мощности в самом двигателе. Потери активной мощности в СД зависят от генерируемой ими реактивной мощности, причем чем меньше номинальная мощность СД и его частота вращения, тем больше эти потери
Основное назначение СД – выполнение механической работы, следовательно, он является потребителем активной мощности. При перевозбуждении СД его ЭДС больше напряжения сети, в результате вектор тока статора опережают вектор напряжения, т.е. имеют емкостной характер, а СД выдают реактивную мощность. При недовозбуждении СД являются потребителями реактивной мощности. При некотором режиме возбуждения СД его коэффициент мощности равен 1. Изменение тока возбуждения позволяет плавно регулировать генерируемую СД реактивную мощность.

Приложенные файлы

  • docx 625519
    Размер файла: 166 kB Загрузок: 0

Добавить комментарий