КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Устройство автоматического повторного включения линии. Особенности работы, область применения, достоинства и недостаткиОпасность замыкания на землю через электрическую дугу, понятие перемежающей дуги. Внутренние и внешние перенапряжения. Причины возникновения замыкания одной фазы на землю в электрических установках. Тема 1.4. ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЯ ПРИ ЗАМЫКАНИИ ОДНОЙ ФАЗЫ НА ЗЕМЛЮ. ЗАНЯТИЕ 5 3. Основные схемы сети: трехфазная система с незаземленной нейтралью, трехфазная система с глухозаземленной нейтралью, трехфазная система с дугогасящей катушкой. Причины возникновения замыкания одной фазы на землю в электрических установках. Наиболее частым видом повреждений в сетях 6-35 кВ являются однофазные замыкания на землю - ОЗЗ (75-90% от общего числа электрических повреждений). Они нередко приводят к крупным авариям, сопровождающимся значительными ущербами. Замыкание фазы на землю в сетях такого напряжения могут привести к следующим неприятным последствиям: В сети появляются перенапряжения порядка 2,4 – 3,5 кратных по сравнению с фазным, что может привести к пробою изоляции неповреждённых фаз и переходу ОЗЗ в «двухместное» или двойное замыканий на землю по своим характеристикам близкое к двухфазным коротким замыканиям (КЗ). Риск возникновения таких двойных замыканий заметно вырос в последнее время в связи со старением изоляции электрических машин и аппаратов многих энергетических объектов и отсутствием средств на их модернизацию и замену. Возможны явления феррорезонанса, от которых в рассматриваемых сетях чаще всего выходят из строя трансформаторы напряжения. Иногда повреждаются и слабо нагруженные силовые трансформаторы, работающие в режиме, близком к холостому ходу. На воздушных ЛЭП ОЗЗ часто происходит при обрыве провода и падению его на землю. При этом возникает опасность поражения людей и животных электрическим током. Особенно велика такая опасность, если ЛЭП проходит по густонаселённым районам, например, по городу. Такие случаи известны на Российском Севере. Пробои изоляции статорной обмотки двигателей на металл статора часто происходят через дугу и могут привести к значительным повреждениям не только самой обмотки, но и железа статора (вызвать «пожар железа»). «Пережог» изоляции приводит к появлению опасных витковых или междуфазных коротких замыканий. Неоднократно отмечалось, что «вторичные» пробои изоляции, возникающие после появления в сети 3-10 кВ ОЗЗ происходят именно на двигателях поскольку качество их изоляции обычно уступает качеству изоляции ЛЭП и другого оборудования. Перекрытие фазной изоляции на арматуру железобетонной опоры, если ЛЭП долго не отключается, может привести к разрушению бетона опоры в месте его соприкосновения с землёй. В результате опора теряет свою прочность и «ложится» на землю. В результате длительного протекания тока ОЗЗ грунт возле опоры высыхает, растёт его сопротивление, в результате чего увеличивается опасность поражения людей шаговым напряжением или напряжением прикосновения. Если ОЗЗ длительно не отключается, существенно повышается вероятность возникновения пожаров, например в ячейках КРУ, из-за возникновения высокотемпературной дуги в месте ОЗЗ. Короткие замыкания в электрических сетях объясняются различными причинами: нарушением их изоляции из-за атмосферных и коммутационных перенапряжений, а также ее старением, механическими повреждениями, повреждениями, вызванными животными и птицами, набросами на провода посторонних предметов, проездом под линиями негабаритных механизмов (кранов с поднятой стрелой, комбайнов и т.п.), падением опор, схлестыванием проводов при ветре, гололеде, «пляске проводов» и т.п. Часто причиной повреждений этих сетей могут быть также неправильные действия обслуживающего персонала, например, ошибочные отключения разъединителями цепи с током, включение разъединителей на закоротку, ошибочные переключения в главных схемах и схемах релейной защиты и автоматики, включения линий на короткие замыкания из-за неснятия заземлителей при ремонтных работах и т.п. Чем лучше организована эксплуатация электроустановки, тем реже бывают в ней короткие замыкания. Однако исключить их полностью нельзя, поэтому принимают меры, чтобы они не вызывали повреждений оборудования и длительных нарушений его работы. Во время коротких замыканий из-за больших токов иногда повышается температура токоведущих частей, и происходят повреждения проводников и изоляции. При этом электродинамические усилия могут разрушить электрооборудование. Снижение напряжения в сети при коротком замыкании вызывает уменьшение вращающего момента электродвигателей потребителей, их торможение и даже полную остановку, а также нарушение работы отдельных участков сетей, ведущее к отключениям потребителей. При коротком замыкании возникает сильное электромагнитное влияние на линии связи и системы железнодорожных блокировок.
В последнее время в энергосистемах введено в эксплуатацию значительное количество импортных кабелей, наружная оболочка (броня) которых выполнена многожильными проводниками относительно малого суммарного сечения. Например, при сечении жилы трёхфазного кабеля в 70 ммобщее сечение брони составляет около 20 мм. При возникновении «многоместных» замыканий на землю наружная оболочка сильно перегревается и вызывает пожар покрывающей её пластмассовой изоляции. При дуговых замыканиях на воздушных ЛЭП наводятся значительные помехи в расположенных поблизости линиях связи (например, телефонной) и т.д. Если в дополнение к сказанному отметить, что качественные селективные защиты от ОЗЗ по ряду причин на энергетических предприятиях отсутствуют, и в сетях поиск повреждённого присоединения при ОЗЗ часто ведётся «дедовским» методом – поочерёдным отключением присоединений и затягивается на несколько часов. Как известно, характер процессов, протекающих в сети при ОЗЗ, в большой степени зависит от режима заземления нейтрали. Внутренние и внешние перенапряжения. Устройства электрических сетей или подвергаются воздействию, или сами генерируют различные виды перенапряжений. Перенапряжения – это кратковременное превышение напряжения, опасные для изоляции. Они могут возникать при оперативных переключениях электрических цепей, нарушениях нормальной работы электроустановок в результате возникновения замыканий линии на землю, грозовых разрядах, ударах молнии в линию или вблизи нее и ряде других случаев. Перенапряжения разделяются на внутренние и внешние (атмосферные).
Опасные грозовые воздействия на воздушных (ВЛ) и кабельных (КЛ) линиях, подстанционном и двигательном оборудовании возникают при ударах молнии непосредственно в провода и опоры линий, подстанции, распределительные устройства (РУ), а также при приходе по линиям электропередачи (ЛЭП) грозовых волн. Для РУ 6-35 кВ опасны перенапряжения, индуктированные на токоведущих частях при ударах молнии в землю или другие объекты вблизи ЛЭП и подстанций. Uимп(t) = Ur(t) + Uин.м(t) + Uин.э(t), где Ur(t) — составляющая, вызванная потерей напряжения на сопротивлении заземления опоры;
Виды и максимальные значения внутренних перенапряжений в сетях
Результаты оценки максимальных уровней внутренних перенапряжений в сетях 6-35 кВ даны в таблице 1 Как следует из этой таблицы, максимальные уровни внутренних перенапряжений имеют место при коммутации нагрузки вакуумными выключателями (до 7,0 Uф), а также при отключении электродвигателей и ненагруженных трансформаторов (до 6,0 Uф).При отключении ненагруженного трансформатора вся магнитная энергия,запасенная в сердечнике трансформатора, переходит в электрическую, в связи с чем и возникают перенапряжения. Резонансные перенапряжения возникают в цепях, содержащих последовательно включенные индуктивность и емкость, если частота собственных колебаний цепи близка к частоте источника. Резонансные напряжения могут развиваться на линиях высокого напряжения при применении продольной компенсации Емкость частично компенсирует индуктивность линии, что повышает устойчивость работы системы. При возникновении короткого замыкания за емкостью и собственной частоте колебания контура индуктивность – емкость, близкой к 50 Гц, в цепи возникает резонанс, приводящий к резкому возрастанию тока. При этом напряжение на емкости будет равно Uc= I *(1/ώC) и достигнет величины, опасной для изоляции конденсаторов продольной компенсации, в связи с чем они защищаются разрядниками и ограничителями перенапряжений Таблица 1
Усредненные значения коммутационных импульсных напряжений при их длительности 1000-5000 мкс приведены в табл. 2.
Основные схемы сети: трехфазная система с незаземленной нейтралью, трехфазная система с глухозаземленной нейтралью, трехфазная система с дугогасящей катушкой. Нейтралью называют общую точку обмоток многофазных генераторов, трансформаторов, а также провод, соединенный с этой точкой. Заземленная нейтральная точка (или провод) называется нулевой. Конструктивное исполнение заземления нейтралей или изолирования их от земли оказывает большое влияние на безопасность эксплуатации электроустановок. а) Электроустановки с изолированной нейтралью. Рассмотрим работу электрической сети с изолированной нейтралью генератора. Каждый провод сети с изолированной нейтралью относительно земли обладает определенной величиной сопротивления изоляции, а также определенной величиной электрической емкости, т.к. каждый из проводов можно рассматривать, как протяженный конденсатор. На воздушных линиях обкладками конденсатора являются проводник и земля, а диэлектриком воздух; на кабельных линиях обкладками конденсатора являются жила кабеля и металлическая оболочка кабеля, соединенная с землей, а диэлектриком служит изоляция жил кабеля. Сопротивление изоляции измеряется в мегаоммах. (1 мОм = 106 Ом); емкость измеряется в микрофарадах (1 мкф = 10-6 ф). Это означает, что при нормальном режиме работы электроустановки через сопротивления изоляции и землю протекают токи утечки, а через конденсаторы на землю протекают токи, называемые емкостными (ICO). В исправной электрической сети геометрическая сумма токов утечки и емкостных токов (т.е. с учетом сдвига фаз в 3- фазной сети на 120°) равна нулю. Эти токи равномерно распределены по всей длине проводов. При этом между каждой фазой сети и землей будет действовать фазное напряжение сети (Vф= Vл:√3). Токи утечки можно определить по формуле: Iут= Vф : Rиз Например, при Vл = 380 в и Rиз = 1 мом ток утечки будет равен: Iут= 380 (√3∙1∙106) Емкостные токи определяются по формуле: Iсо= Vф :Xc = Vф ∙ 2πfCo∙10-6(A) Их величина зависит от величины напряжения электрической сети и протяженности воздушных и кабельных линий. Приближенно Iсо можно определить по следующим формулам: Ico = (V∙e):350 (A) - для воздушных линий Ico = (V∙e):10 (A) - для кабельных линий где V- линейное напряжение сети (кв) е - длина сети (км) При нормальных условиях работы сети токи утечки и емкостные токи невелики и не оказывают влияния на нагрузку генераторов или трансформаторов. При возникновении замыкания одной из фаз на землю, земля получает потенциал поврежденной фазы, а между исправными фазами и землей будет линейное напряжение. Под действием этого линейного напряжения через место замыкания и через землю будут протекать токи утечки и емкостные токи двух исправных фаз. Ток замыкания на землю возрастает в 3 раза и имеет, как правило, емкостной характер: Ic= 3 Ico Если замыкание на землю неметаллическое, то в месте замыкания может возникать, так называемая, перемежающаяся дуга, которая периодически гаснет и загорается при токах 1с более 5-10 А. При этом могут возникать опасные для изоляции электрооборудования перенапряжения относительно земли, достигающие величины равной (3-4) Vф сети, что может привести к пробою изоляции и возникновению 2-фазных коротких замыканий. Опасность дуговых перенапряжений для изоляции возрастает с увеличением напряжения электрической сети, поэтому величина токов замыкания на землю 1с нормируется. В сетях напряжением 6 кВ - 1с не должно превышать 30 А, в сетях 10 кВ - не превышать 20 А, в сетях 35 кВ - не превышать 10 А. Если ток замыкания на землю превышает допустимый для элементов данной сети, то для снижения основной емкостной составляющей тока в месте повреждения нейтраль соединяют через настроенные индуктивности (дугогасящие катушки). С целью уменьшения токов замыкания на землю в сетях 3-35 кВ применяют компенсацию емкостных токов замыкания на землю путем заземления нейтралей генераторов или трансформаторов через специальные дугогасящие катушки. Так как емкостной ток замыкания на землю и индуктивный ток дугогасящей катушки отличаются по фазе на 180°, то в месте замыкания на землю они компенсируют друг друга. В результате ток замыкания на землю не будет превышать 5-10 А, благодаря чему не возникает перемежающаяся дуга. Дугогасящие катушки, существенно уменьшая ток замыкания на землю, исключают возможность возникновения устойчивой дуги и уменьшают вероятность перехода замыкания фазы на землю в междуфазное короткое замыкание. Такие сети называют сетями с резонансно-заземленной нейтралью.
С точки зрения электробезопасности возникает повышенная опасность для людей, т.к. человек, касающийся неповрежденной фазы и корпуса, оказывается под действием линейного напряжения. При однофазных замыканиях на землю не нарушается система межфазных напряжений, устойчивость работы электрической сети и потребителей, поэтому не требуется немедленное отключение питающих линий энергоснабжения, чтобы не создавать перерыва в электроснабжении потребителей. В электрических сетях с изолированной нейтралью однофазные замыкания составляют до 63% от всех повреждений. ПТЭ электроустановок потребителей допускают работу электрических питающих сетей с однофазным замыканием на землю в течение 2-х часов с обязательным нахождением и отключением поврежденной питающей линии. В сетях с изолированной нейтралью должен осуществляться непрерывный контроль изоляции. Трехфазная электрическая сеть до 1000 В, которая связана с сетью напряжением выше 1000 В через понижающий трансформатор должна быть защищена пробивным предохранителем на случай повреждения изоляции между обмотками высшего и низшего напряжения. Пробивной предохранитель устанавливается на нейтрали трансформатора или на фазе обмотки низшего напряжения. Должен предусматриваться контроль за целостностью пробивных предохранителей.
Дата добавления: 2013-12-13; Просмотров: 1306; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |