- •«Самарский государственный технический университет»
- •Лекция №1
- •Тема 1.1. Основные типы электростанций.
- •Основные типы электростанций. Краткая характеристика режимов работы
- •Режимы работы электрических станций в энергосистеме.
- •Резервы мощности в энергосистеме
- •Лекция №2
- •Тема 1.2. Принципы построения схем электрических соединений электрических станций и подстанций. Основное электрооборудование станций и подстанций
- •Схемы соединений электрических станций и подстанций
- •Основные требования к главным схемам станций и подстанций.
- •Классификация подстанций
- •Лекция №3
- •Тема 1.2. Принципы построения схем электрических соединений электрических станций и подстанций (продолжение). Схемы со сборными шинами.
- •Схемы без сборных шин
- •Лекция №4
- •Тема 2.1. Расчет симметричных токов короткого замыкания
- •Механизм возникновения и протекания тока к.З. В системе неограниченно большой мощности.
- •Лекция №5
- •Тема 2.2. Расчет несимметричных ткз.
- •Лекция № 6
- •Тема 2.3. Методы ограничения токов короткого замыкания.
- •Лекция № 7
- •Тема 2.3. Методы ограничения токов короткого замыкания (продолжение).
- •Лекция №8
- •Тема 3.1. Краткая характеристика аппаратов ру и подстанций и методика их выбора
- •Лекция № 9
- •Тема 3.2. Трансформаторы и автотрансформаторы.
- •Измерительные трансформаторы напряжения
- •Лекция №10
- •Тема 3.3. Собственные нужды электростанций и подстанций.
- •Лекция №11.
- •Тема 3.4. Системы управления и измерения. Источники оперативного тока на электростанциях и подстанциях.
- •Лекция №12
- •Тема 4.1. Конструктивное устройство ру и подстанций.
- •Лекция №13
- •Тема 4.2. Вопросы эксплуатации. Оперативные переключения в распределительных устройствах.
- •Лекция №14
- •Тема 5.1. Распределение нагрузок между генераторами электростанций.
- •Лекция №15
- •Тема 5.2. Вопросы устойчивости работы энергосистем.
- •Лекция №16
- •Тема 6.1. Режимы работы нейтрали в сетях напряжением 110 кВ и выше.
- •Лекция №17
- •Тема 6.2. Электрические сети напряжением 110 кВ и выше. Схемы замещения лэп и трансформаторов.
- •Лекция №18
- •Тема 6.3. Методика расчета питающих (разомкнутых) сетей.
- •Лекция №19
- •Тема 6.4. Методика электрического расчета замкнутых цепей.
- •Перенос нагрузок в другие узлы сети
- •Расчет сложнозамкнутых сетей
- •Матричный способ расчета
- •Лекция №20
- •Тема 6.5. Потери мощности и электроэнергии в электрических сетях, пути их снижения.
- •Лекция №21
- •Тема 7.1. Заземляющие устройства в электрических сетях. Методика их расчета.
- •Лекция №22
- •Тема 7.2. Молниезащита.
- •Лекция №23
- •Тема 7.3. Защита от перенапряжений.
- •Основные положения по выбору параметров опн
- •Лекция №24 Заключение.
Лекция №16
Тема 6.1. Режимы работы нейтрали в сетях напряжением 110 кВ и выше.
Как известно, в технике сильных токов для выработки, передачи и распределения эл. энергии применяется исключительно 3-ёхфазная система. Поэтому при выборе схем соединения обмоток генераторов, трансформаторов, эл. двигателей возникает вопрос как их соединять: в треугольник или звезду, а если в звезду – то с изолированной нейтралью или с глухозаземленной.
Далее мы покажем, что этот вопрос связан и с капитальными вложениями в электропередачу и с безопасностью обслуживания эл. установок.
Рассмотрим систему, работающую с изолированной нейтралью (рис. 1). Такая система применяется в эл. сетях 6, 10 и 35 кВ.
Рис. 1
В нормальном режиме имеют место следующие соотношения между токами:
,
,
,
также .
Векторная диаграмма токов и напряжений представлена на рис. 2.
Рис. 2
Емкостные токи ,,определяются суммарной емкостью всех присоединенных к источнику линий.
При замыкании на землю одной фазы, например С, векторная диаграмма приобретет вид, показанный на рис. 3. Напряжение становится равным нулю, а в других возрастают враз.
Рис. 3
Как следует из диаграммы емкостной ток в поврежденной фазе увеличивается и может представлять опасность для эл. установки. Возникающая при этом дуга при больших токах замыкания может вызвать пожар железа в/в эл. двигателей, произвести другие разрушения, поэтому с токами замыкания надо бороться. Другим последствием такого режима является увеличение напряжения в 2-ух других фазах. Но, как показывает практика, в системах 6, 10 и 35 кВ всегда есть запас электрической прочности и увеличение напряжения в раз для них не опасно.
А в целом, возникающий режим замыкания на землю одной фазы, не требует быстрого отключения и с этой т. зр. обеспечивает достаточно высокий уровень надежности питания потребителей по сравнению с системами с глухозаземленной нейтралью, где такой режим есть режим однофазного К.З., требующий отключения.
Для определения величины емкостного тока – тока замыкания на землю используют следующие эмпирические формулы:
- для воздушных ЛЭП и
- для кабельных,
где - длина всех электрических связанных ЛЭП, отходящих от источника питания, в км;- ном. напряжение эл. сети.
Есть и обобщенная формула:
.
В разветвленных кабельных сетях значение тока может достигать нескольких десятков ампер, что, как уже упоминалось, может приводить к повреждениям эл. установок. Поэтому встает вопрос: нельзя ли ограничить его величину?
Для этой цели в нейтраль источника включают дроссель для компенсации емкости как показано на рис. 4 а и на векторной диаграмме 4 b.
Рис. 4
Если же обмотки источника питания включены не в звезду, а в треугольник, то для компенсации устанавливается специальный трансформатор.
В сетях с изолированной нейтралью для повышения надежности используется контроль изоляции с использованием трансформатора напряжения типа НТМИ, одна из обмоток которого соединена в разомкнутый треугольник.
В нормальном режиме напряжение на этой обмотке равно нулю, а при замыкании любой из фаз на землю оно появляется и используется для подачи сигнала.
В кабельных сетях для целей защиты от режимов замыкания на землю широко используются специальные трансформаторы тока нулевой последовательности типа ТНП, надеваемые на кабель. На его вторичной обмотке ток появляется только при нарушении симметрии, т.е. при возникновении однофазного замыкания на землю.
Сети напряжением 110 кВ и выше работают с глухозаземленной нейтралью. В таких системах замыкание одной фазы на землю приводят к однофазному К.З., что вызывает отключение участка сети, что несомненно снижает уровень надежности таких систем по сравнению с рассмотренными выше. Однако с учетом того, что сети 110 кВ и выше, как правило, выполняются двухцепными, т.е. резервируемыми, отключение одной цепи не приводит к перерыву эл. снабжения.
Главное же преимущество таких систем заключается в том, что не требуется усиливать изоляцию ЛЭП на случай замыкания на землю, т.к. повышение напряжения в раз на двух оставшихся неповрежденными фазами в них исключено. Это позволяет получить большую экономию капиталовложений. Причем, чем выше напряжение – тем больше.
В заключение отметим, что в эл. установках низкого напряжения (до 1000 В) вопрос выбора режима работы нейтрали связывается исключительно с задачами обеспечения лучшей электробезопасности.