8 Перенапряжение - всякое повышение напряжения сверх амплитуды длительно допустимого рабочего фазного напряжения

Виды- Наибольшее практическое значение имеют фазные перенапряжения. Они воздействуют на изоляцию токоведущих частей электрооборудования от земли или заземленных конструкций. К этой изоляции нормально приложено фазное напряжение. Однако в сетях с изолированной нейтралью следует учитывать, что в процессе поиска места замыкания на землю (длительностью от минут до нескольких часов) к фазной изоляции может быть приложено линейное напряжение.

Междуфазные перенапряжения рассматриваются при выборе междуфазной изоляции, например - расстояний между проводами разных фаз на линиях и подстанциях, обмотками различных фаз трансформаторов, машин, реакторов. Рабочим напряжением для этих видов изоляции является линейное напряжение.

Внутрифазные перенапряжения возникают между различными токоведущими элементами одной и той же фазы, например между соседними витками или катушками обмотки трансформатора, а также между нейтралью и землей.

Перенапряжения между контактами коммутирующих аппаратов возникают в процессе отключения участка сети или при несинхронной работе двух участков сети.

Внутренние перенапряжения возникают в электрических системах в результате коммутаций

Разряд молнии сопровождается появлением в окружающем пространстве изменяющегося во времени магнитного поля. Магнитное поле индуцирует в контурах, образованных из различных протяженных металлических предметов (трубопроводов, электрических проводов и пр.), электродвижущую силу, величина которой зависит от силы тока прямого разряда молнии, размеров и конфигурации контура, взаимного расположения канала молнии по отношению к этому контуру. В замкнутых контурах появляется ток, нагревающий их отдельные элементы. Но в силу незначительной величины и кратковременного протекания, наведенный ток не представляет опасности.

9 Графики электрических нагрузок

Электрическая нагрузка отдельных потребителей, а следовательно, и суммарная их нагрузка, определяющая режим работы электростанций в энергосистеме, непрерывно меняется. Принято отражать этот факт графиком нагрузки, т. е. диаграммой изменения мощности (тока) электроустановки во времени.

По виду фиксируемого параметра различают графики активной Р, реактивной Q, полной (кажущейся) S мощностей и тока I электроустановки.

Как правило, графики отражают изменение нагрузки за определенный период времени. По этому признаку их подразделяют на суточные (24 ч), сезонные, годовые и т. п.

По месту изучения или элементу энергосистемы, к которому они относятся, графики можно разделить на следующие группы:

графики нагрузки потребителей, определяемые на шинах подстанций;

сетевые графики нагрузки - на шинах районных и узловых подстанций;

графики нагрузки энергосистемы, характеризующие результирующую нагрузку энергосистемы;

графики нагрузки электростанций.

Графики нагрузки используют для анализа работы электроустановок, для проектирования системы электроснабжения, для составления прогнозов электропотребления, планирования ремонтов оборудования, а также в процессе эксплуатации для ведения нормального режима работы.

б) Суточные графики нагрузки потребителей

Фактический график нагрузки может быть получен с помощью регистрирующих приборов, которые фиксируют изменения соответствующего параметра во времени.

Перспективный график нагрузки потребителей определяется в процессе проектирования. Для его построения надо располагать прежде всего сведениями об установленной мощности электроприемников, под которой понимают их суммарную номинальную мощность. Для активной нагрузки

Присоединенная мощность на шинах подстанции потребителей

где nСР,П и nСР,С - соответственно средние КПД электроустановок потребителей и местной сети при номинальной нагрузке.

10. 1. Задаются базисной мощностью S_б базисным напряжением U_б.

2. На основании расчетной схемы составляют схему замещения и определяют сопротивления всех ее элементов.

3. Путем последовательных преобразований, используя выражения (1.16–1.19), схему замещения приводят к виду двухлучевой. Генераторы, находящиеся примерно в равных условиях, объединяют в однородные группы. Определяют результирующее сопротивление каждой генерирующей ветви х_*рез1 и х_*рез2.

4.Находят расчетные сопротивления ветви: х_*расч1= х_*рез1х_*расч2= х_*рез2

где – суммарные номинальные мощности генераторов первой и соответственно второй генерирующей ветви.

5. Изложенными выше методами определяют токи, короткого замыкания от каждой генерирующей ветви в отдельности I_к1 и I_к2. Сумма этих токов дает действительное значение тока короткого замыкания в расчетной точке.

Ток короткого замыкания от источника неограниченной мощности (если он есть в сети) можно определить отдельно и прибавить к токам I_к1 и I_к2.

30 Электрический ток, проходя по проводнику, нагревает его. Количество теплоты, выделяющейся в проводнике, определяется по закону Джоуля-Ленца: Q=Ir*t где Q - количество теплоты;I - сила тока; r - активное

сопротивление провода; t - время.

Часть этой теплоты расходуется на повышение температуры проводника, а часть выделяется в окружающую среду. Теплота, выделяемая в окружающую среду, определяется по формуле:

Q=C-S-(t-tQ)*t , где с - коэффициент теплоотдачи поверхности провода, Вт/ (м2 -"С); S- площадь поверхности провода, м2;

t - температура поверхности провода, "С; t0- температура окружающей среды, С; t - время, с.

При изменении тока в проводнике или изменении условий его охлаждения изменяется и температура нагрева. Если величина тока или условия охлаждения не меняются, то количество теплоты, выделяющейся в проводнике при прохождении по нему электрического тока, равно количеству теплоты, уходящей в окружающую среду. Наступает тепловое равновесие. Проводник нагревается до установившейся температуры.

Решая данное выражение относительно тока и после соответствующих преобразований получим:

где d - диаметр провода; у - удельная проводимость материала провода.

Формула определяет допустимый для провода ток. Обычно допустимый для провода ток находят не по формуле, а по таблицам, составленным по данной формуле. При этом в соответствии с ПУЭ допустимая температура для голых проводов принимается t = +70' С, а температура окружающеговоздуха to = +25С1С. Для кабелей, проложенных в воде и земле to = +15°С. Указанные таблицы помещены в ПУЭ и специальной литературе.

32Максима́льная то́ковая защи́та (МТЗ)— вид релейной защиты, действие которой связано с увеличением силы тока в защищаемой цепи при возникновении короткого замыкания на участке данной цепи. Данный вид защиты применяется практически повсеместно и является наиболее распространённым в электрических сетях.

Принцип действия МТЗ аналогичен принципу действия токовой отсечки. В случае повышения силы тока в защищаемой сети защита начинает свою работу. Однако, если токовая отсечка действует мгновенно, то максимальная токовая защита даёт сигнал на отключение только по истечении определённого промежутка времени, называемого выдержкой времени. Выдержка времени зависит от того, где располагается защищаемый участок. Наименьшая выдержка времени устанавливается на наиболее удалённом от источника участке. МТЗ соседнего (более близкого к источнику энергии) участка действует с большей выдержкой времени, отличающейся на величину, называемую ступенью селективности. Ступень селективности определяется временем действия защиты. В случае короткого замыкания на участке срабатывает его защита. Если по каким-то причинам защита не сработала, то через определённое время (равное ступени селективности) после начала короткого замыкания сработает МТЗ более близкого к источнику участка и отключит как повреждённый, так и свой участок. По этой причине важно, чтобы ступень селективности была больше времени срабатывания защиты, иначе защита смежного участка отключит как повреждённый, так и рабочий участок до того, как собственная защита повреждённого участка успеет сработать. Однако важно так же сделать ступень селективности достаточно небольшой, чтобы защита успела сработать до того, как ток короткого замыкания нанесёт серьёзный ущерб электрической сети.

Уставку (или величину тока, при которой срабатывает защита) выбирают, исходя из наименьшего значения тока короткого замыкания в защищаемой сети (при разных повреждениях токи короткого замыкания отличаются). Однако при выборе уставки следует так же учитывать характер работы защищаемой сети. Например, при самозапуске электродвигателей после перерыва питания, значение силы тока в сети может быть выше номинального, и защита не должна его отключать.

Реализуется МТЗ, как правило, с помощью реле тока. Реле тока могут быть как мгновенного действия, так и срабатывающие с выдержкой времени, определяемой величиной тока, в этом случае для обеспечения необходимой выдержки времени дополнительно используют реле времени. В современных схемах релейной защиты и автоматики чаще всего используются микропроцессорные блоки защиты, которые сочетают в себе свойства этих реле.

33 Расчет электрической сети начинают с выбора тока плавких вставок предохранителей. Плавкие

вставки предохранителей для отдельных ответвлений выбирают по двум условиям:1.Iв≥Iр

2. где Iв - ток плавкой вставки; Iр - рабочий ток потребителя; Iмакс- максимальный ток, обусловленный запуском асинхронных двигателей; а - коэффициент, учитывающий условия пуска (при легком пуске а -2,5; при тяжелом — 1,6...2 ).

Для осветительных нагрузок второе условие отпадает.

Для магистральных линий, питающих несколько потребителей, плавкие вставки предохранителей выбирают по следующим трем условиям: 1) где ко - коэффициент одновременности работы потребителей;

п - количество потребителей, питающихся от данной линии; Ipi - рабочий ток i - го потребителя;

2) где Inyck- пусковой ток двигателя, мощность которого наибольшая

- сумма рабочих токов всех остальных потребителей

3) условие селективности: номинальный ток плавкой вставки каждого последующего предохранителя (по направлению от конца схемы к источнику) должен быть на одну или две ступени больше номинального тока плавкой вставки предыдущего предохранителя

Зная номинальные токи плавких вставок предохранителей, определяют допустимые токи по условиям нагрева. По значениям допустимых расчетных токов по таблицам ПУЭ определяют ближайшее значение табличного тока и соответствующее ему сечение провода или кабеля.

34 Коротким замыканием (КЗ) называется нарушение нормальной работы электрической установки, вызванное замыканием фаз между собой, а также замыканием фаз на землю в сетях с глухозаземленными нейтралями.

Основной причиной возникновения коротких замыканий является нарушения изоляции электрооборудования.

Нарушения изоляции вызываются:

1.Перенапряжениями (особенно в сетях с изолированными нейтралями),

2. Прямыми ударами молнии,

3. Старением изоляции,

4. Механическими повреждениями изоляции, проездом под линиями негабаритных механизмов,

5. Неудовлетворительным уходом за оборудованием.

Часто причиной повреждений в электрической части электроустановок являются неквалифицированные действия обслуживающего персонала.. . Примерами таких действий являются ошибочные отключения разъединителем цепи с током, включения разъединителей на закоротку, ошибочные действия при переключениях в главных схемах и в схемах релейной защиты и автоматики.

При КЗ токи в поврежденных фазах увеличиваются в несколько раз по сравнению с их нормальным значением, а напряжения снижаются, особенно вблизи места повреждения.

последствия коротких замыканий следующие:

1. Механические и термические повреждения электрооборудования.

2. Возгорания в электроустановках.

3. Снижение уровня напряжения в сети, ведущее к уменьшению вращающего момента электродвигателей, их торможению, снижению производительности или даже к опрокидыванию их.

4. Выпадение из синхронизма отдельных генераторов, электростанций и частей электрической системы и возникновение аварий, включая системные аварии.

5. Электромагнитное влияние на линии связи, коммуникации и т.п.

35Стандартом устанавливаются следующие показатели качестваэлектроэнергии :

− установившееся отклонение напряжения δUу ; − размах изменения напряжения δUt;

− доза фликера Pt; − коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения KU;

− коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения KU(n)

− коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности K2U

− коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности K0U

− отклонение частоты Δf; − длительность провала напряжения Δtn

− импульсное напряжение Uимп − коэффициент временного перенапряжения КперU

При определении значений некоторых показателей качества электроэнергии стандартом вводятся следующие вспомогательныпараметры электрической энергии:

− интервал между изменениями напряжения Δti,i+1;

− глубина провала напряжения δUn − частота появления провалов напряжения Fn

− длительность импульса по уровню 0,5 его амплитуды Δtимп0,5 -длительность временного перенапряжения ΔtперU

Показатели качества электроэнергии: установившееся отклонение напряжения, коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения, коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения, коэффициент не симметрии напряжений по обратной последовательности, коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности, отклонение частоты, размах изменениянапряжения – характеризуют установившиеся режимы работы электрооборудования энергоснабжающей организации и потребителей электрической энергии, дают количественную оценку качества электроэнергии, особенностям технологического процесса ее производства, передачи, распределения и потребления.

36 Автомат выбирают по следующим условиям:

1) выбирают тип автомата;

2) по номинальному напряжению автомата Uн.авт≥Uн.уст где Uн.уст-номинальное напряжение установки

3) по номинальному току автомата Iн.авт≥Iр.макс где Iр.макс - максимальный рабочий ток;

4) по предельно отключающему току автомата Iпр.откл≥Ik где Ik-ток трехфазного короткого замыкания;

5) по номинальному току теплового расцепителя Iн.т.расц≥кIр.макс где к-1,1... 1,3 - коэффициент надежности, учитывающий разброс по току срабатывания теплового расцепителя;

6)по току срабатывания электромагнитного расцепи (отсечки): Iс.э.расц ≥ Кн *I макс где Кн -коэффициент надежности, учитывающий разброс по срабатывания электромагнитного расцепителя.

Iс.э.расц = Кн *Iн. т.расц где Кн- кратность срабатывания электромагнитного расцепителя

При защите от коротких замыканий и от перегрузок допустимый ток для автоматов с электромагнитными расцепителями определяется из условия: Iдоп≥1.25Iс.э.расц.

для автоматов только с тепловыми расцепителями Iдоп≥Iн.т.расц.

Зная допустимое значение допустимых токов Iдоп по таблицам определяют ближайшее значение табличного тока и соответствующее сечение провода или кабеля

37 Электрические аппараты, токоведущие части распределительных устройств и изоляторы в условиях эксплуатации могут работать в трех основных режимах: в длительном режиме, режиме перезагрузки и в режиме короткого замыкания.

Длительный режим является нормальным режимом. В этом режиме надежная работа аппаратов, токоведущих частей и изоляторов обеспечивается правильным выбором их по номинальному напряжению и номинальному току.

При выборе по номинальному напряжению должно быть выполнено условие: U_н.а ≥ U_н.уст,

где U_н.а – номинальное напряжение аппарата;

U_н.уст – номинальное напряжение уставки.

Номинальный ток аппарата – ток, который при номинальной температуре окружающей среды может проходить по аппарату неограниченно длительное время и при этом температура наиболее нагретых частей не превышает длительно допустимой.

Выбор аппаратов по номинальному току обеспечивает отсутствие опасных перегревов частей аппарата при длительной работе в нормальном режиме. Для этого необходимо, чтобы максимальный рабочий ток I_{р. макс} не превышал номинального тока аппарата I_н.а:I_{р. макс} ≤ I_н.а

для шин и кабелей:I_доп. ≥ I_р.макс (2.3) где I_доп – длительно допустимый ток проводника.

Максимальный рабочий ток в цепи должен определяться с учетом форсированного режима, который может возникнуть:

а) при отключении одной из параллельно работающих линий;

б) при использовании перегрузочной способности трансформаторов и не резервированных кабелей;

в) для сборных шин станций и подстанций, для аппаратов и шин в цепях секционных и шиносоединительных выключателей – при наиболее неблагоприятных условиях эксплуатационного режима;

г) для генераторов – при работе с номинальной мощностью и сниженным на 5 % напряжением относительно номинального.

При выработке аппаратов и токоведущих частей необходимо учитывать температуру окружающей среды. Если температура окружающей среды отличается от нормированной, то необходимо определить длительно допустимый ток для расчетных условий охлаждения по формуле:

,

где I_доп – длительно допустимый ток при действительной температуре окружающей среды;