Реферат аварийные режимы работы электроустановок: Аварийные режимы работы в электроустановках — Скачать Реферат — Научные работы – «Аварийные и особые режимы работы электрооборудования»

«Аварийные и особые режимы работы электрооборудования»

МИНОБРНАУКИ РОССИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Омский государственный технический университет»

Энергетический институт

Кафедра «Электрическая техника»

Вариант № 67

Выполнил: ст.гр. ЭЭб-419

Павлов Д.

Проверил: Беляев П.В.

Омск – 2012г

Содержание

Задание по расчету курсового проекта 2

Справочные данные 3

Введение 4

Расчет начальных значений токов трехфазного К.З. 7

Расчет ударного тока трехфазного К.З. 11

Схема замещения обратной последовательности 13

Схема замещения нулевой последовательности 14

Расчет периодической составляющей токов двухфазного К.З. 15

Расчет периодической составляющей токов однофазного К.З. 16

Заключение 18

Список используемой литературы 19

Задание по расчету курсового проекта

система: =2000МВА;

W₁ — АС – 70, 30 км, тросы не заземлены;

Т₁ – ТМН – 6300/35, Д/Д;

W₂ –ААБ2Л, 35 мм², 60 м;

W₃ –ААБ2Л, 50 мм², 170 м;

W₄ –ААБ2Л, 35 мм², 90 м;

W₅ –ААШВ, 70 мм², 240 м;

W₆ –ААШВ, 35 мм², 210 м;

W₇ –ВВГ, 35 мм², 120 м;

Т₂ – ТМ – 25/10, У/У;

М₁ – СТД – 630 – 23УХЛ4, 1 шт.;

Преобразовательная установка – S=1800 кВА;

Сторонняя нагрузка – S =1870 кВА;

Отрасль – машиностроение;

z₁ = 0,1018 + j0,248;

z₂ = 0,1018 + j0,248;

Е_НГ = 0,869;

Рабочий ток нагрузки по W₇ =15 А;

Шинопровод на ТП и СП – отсутствует.

Рассчитать во всех точках ток трехфазного, двухфазного и однофазного (если необходимо) короткого замыкания и ударный ток трехфазного короткого замыкания.

Справочные данные

W₁: AC –70, r₀=0,428 Ом/км, х₀=0,432 Ом/км;

Т₁: ТМ – 6300/35, U_ВН=35 кВ, U_НН=11 кВ, U_К%=7,5,  Р_К=46,5 кВт, S_Н=6300 кВА;

W₂: ААБ2Л, r₀=0,89 Ом/км, х₀=0,087 Ом/км;

W₃: ААБ2Л, r₀=0,62 Ом/км, х

0=0,083 Ом/км;

W₄: ААБ2Л, r₀=0,89 Ом/км, х₀=0,087 Ом/км;

W₅: ААШВ, r₀=0,443 Ом/км, х₀=0,08 Ом/км;

W₆: ААШВ, r₀=0,89 Ом/км, х₀=0,087 Ом/км;

W₇: ВВГ, r₀=0,53 мОм/км, х₀=0,088 мОм/км;

Т₂: ТМ – 25/10, U_ВН=10 кВ, U_К%=4,5, U_НН=0,4 кВ, r_1т=154 Ом/км, х_1т=244 Ом/км;

M₁: СТД –630-23УХЛ4, Р_Н=630 кВт, U_Н=10 кВ, cos _Н=0,9, =0,956, n_Н=3000 об/мин, k_п=5,66.

Введение

Для электроустановок характерны четыре режима: нормальный, аварийный, послеаварийный и ремонтный, причем аварийный режим является кратковременным режимом, а остальные продолжительными режимами.

Электрооборудование выбирается по параметрам продолжительных режимов, а проверяется по параметрам кратковременных режимов, определяющим из которых является режим короткого замыкания.

По режиму короткого замыкания электрооборудования проверяется на электродинамическую и термическую стойкость, а коммутационные аппараты – также на коммутационную способность.

Учитывая дискретный характер изменения параметров электрооборудования, расчет токов КЗ для его проверки допускается производить приближенно, с принятием ряда допущений, при этом погрешность расчета КЗ не должна превышать 5-10%.

Руководящие указания, согласно действующим государственным стандартам в области коротких замыканий, а также с правилами устройства электроустановок:

— ГОСТ Р 50254-92. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета электродинамического и термического действия токов короткого замыкания. – М.: Изд-во стандартов, 1993. – 57 с.

Короткое замыкание – замыкание, при котором токи в ветвях электроустановки, примыкающих к месту его возникновения, резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжительного режима.

Короткое замыкание на землю – это короткое замыкание в электроустановке, обусловленное соединением с землей какого-либо ее элемента.

Режим короткого замыкания – режим работы электроустановки при наличии в ней короткого замыкания.

Определение параметров схемы замещения прямой последовательности

На электрической схеме показаны точки короткого замыкания, в которых рассчитываются токи.

Составляем схему замещения, для каждого элемента определяем активное и индуктивное сопротивление, для уровней 1 и 2 определяем сопротивление в относительных единицах, для уровня 3 — в миллиомах.

Используем приближенное приведение.

Определяем базисные условия:

базисная мощность — =1000 MBA;

базисное напряжение уровня 1 — = 37 кВ

базисное напряжение уровня 2 — = 10,5 кВ

базисное напряжение уровня 3 — = 0,4 кВ

Система:

=.

В соответствии с [2] активное сопротивление системы можно определить так:

.

ЭДС системы принимаем равным среднему номинальному напряжению [1], т.е. 37 кВ, в относительных единицах.

Воздушная линия:

; .

Трансформатор Т1:

; .

Кабельные линии:

; ;

; ;

; ;

; ;

;

;

0,088*100 =8,8 мОм; 0,53*100=53 мОм.

Преобразовательная установка:

В соответствии с [1] сопротивление установки . При

пересчете на номинальную мощность получаем:

; .

Синхронный двигатель:

;

;

;

sin= 0,44;

=.

Нагрузка:

Эквивалентные параметры нагрузки:

;

;

Пересчет на базисные условия:

;

;

.

Для оценки сопротивления ТТ на ТП (для точки К3) предварительно определяем номинальный ток:

;

Сопротивление ТТ на СП (для точки К4) определяем по току КЛ :

R_ТА4 = 3 Ом, X_ТА4 = 4,8 Ом.

Активное и индуктивное сопротивление прямой последовательности токовых катушек и переходных сопротивлений подвижных контактов автоматических выключателей.

Для ТП по номинальному току 1,1 мОм;0,5 мОм.

Для СП по номинальному току =7 мОм;=4 мОм.

Суммарное активное сопротивление различных контактов и контактных соединений

мОм; мОм.

Режимы работы и замыкания в электроустановках

Библиографическое описание:

Коваленко Д. В. Режимы работы и замыкания в электроустановках // Молодой ученый. — 2016. — №18. — С. 85-87. — URL https://moluch.ru/archive/122/33627/ (дата обращения: 02.02.2020).



Система электроснабжения (СЭС) может находиться в различных режимах работы: нормальном, ненормальном и аварийном. Рассмотрим эти режимы.

Основные определения

Нормальный режим работы — это такой режим работы электроустановки, при котором обеспечивается снабжение электроэнергией любых потребителей надлежащего качества. При этом показатели качества электроэнергии находятся в пределах, установленных ГОСТ 32144–2013 [3].

Аварийный режим работы — это режим работы электроустановки, который сопровождается отклонением рабочих параметров от предельно-допустимых значений. Этот режим работы характеризуется повреждением элементов СЭС, выходом из строя электрооборудования, возможным перерывом электроснабжения.

Ненормальный режим работы — это режим работы электроустановки, при котором значение какого-либо одного из параметров, характеризующего режим работы СЭС выходит за пределы диапазона допустимых рабочих значений. Они связаны с отклонениями значений величин тока, напряжения и частоты. Ненормальные режимы работы могут быть опасны для оборудования или устойчивой работы энергосистемы.

К аварийным режимам работы электроустановок относятся короткие замыкания: трехфазные (К⁽³⁾), двухфазные (К⁽²⁾), двухфазные на землю (К^(1.1)), однофазные (К⁽¹⁾). Все эти виды замыканий справедливы для сетей с заземленным режимом работы нейтрали [1, 2, 4, 5].

Короткое замыкание(КЗ) — это электрическое соединение двух точекэлектрической цепис разными значениямипотенциала, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу или состояние, при котором сопротивление нагрузки меньше внутреннего сопротивления источника питания. Кроме того, короткое замыкание может возникать при нарушении изоляции токоведущих элементов [1, 2, 4, 5].

Виды коротких замыканий, основные соотношения токов инапряжений

При трехфазном коротком замыкании токи и напряжения во всех трех фазах равны по величине не только в месте короткого замыкания, но и любой другой точке сети: ; .

При двухфазном коротком замыкании на здоровой фазе ток отсутствует, а в поврежденных фазах проходят токи, одинаковые по величине и противоположные по направлению: , . Напряжение между поврежденными фазами равно нулю, а фазные напряжения равны: , .

При двухфазном коротком замыкании на землю соотношения токов и напряжений имеют следующий вид: , .

Для сетей с заземленной нейтралью этот вид короткого замыкания является более опасным по сравнению с двухфазным коротким замыканием из-за значительного уменьшения линейных напряжений в месте короткого замыкания.

При однофазном коротком замыкании соотношения токов и напряжений принимают следующий вид: ; . (Этот вид короткого замыкания справедлив только для сетей с заземленной нейтралью, также как и двухфазное короткое замыкание на землю.)

В электрических машинах возможны межвитковые короткие замыкания (замыкание витков обмотокротораилистатора, либо витков обмоток трансформаторов), а также замыкание обмотки на металлический корпус машины.

Короткое замыкание в любом из элементов СЭС может нарушить её функционирование — у некоторых потребителей может упасть питающее напряжение, что приводит к повреждению оборудования; в трёхфазных сетях при коротких замыканиях возникает несимметрия напряжений, нарушающая её нормальное электроснабжение. В системообразующих сетях короткое замыкание способно вызвать тяжёлые системные аварии [1–5].

Основные причины возникновения коротких замыканий

1. Старение и, вследствие этого, пробой изоляции.
2. Набросы на провода линий электропередачи (ЛЭП).
3. Обрывы проводов ЛЭП с падением на землю.
4. Механические повреждения изоляции кабельных ЛЭП при земляных работах.
5. Удары молнии в ЛЭП.

Чаще всего КЗ происходит через переходное сопротивление (через сопротивление электрической. дуги, возникающей в месте повреждения изоляции). Иногда возникают металлические КЗ без переходного сопротивления.

Таблица 1

Вероятность возникновения повреждений вэлектрических сетях

Вид КЗ/повреждения	Вероятность возникновения
Трехфазное — К(3)	1–7 %
Двухфазное — К(2)	2–13 %
Двухфазное на землю — К(1.1)	5–20 %
Однофазное — К(1)	60–92 %
Однофазное замыкание на землю — З(1)	60–92 %

Другие ненормальные режимы работы

В сетях, не имеющих непосредственного заземления нейтрали (изолированная, компенсированная или резистивно заземленная нейтраль) могут возникать только трехфазные и двухфазные короткие замыкания.

В упомянутых выше сетях (без заземления нейтрали) при электрическом контакте любой из трех фаз с землей возникают однофазные замыкания на землю (ОЗЗ), которые относятся к ненормальным режимам работы (не являются короткими), так как в режиме работы сети при однофазном замыкании на землю сеть (в классическом случае) не отключается устройствами релейной защиты и продолжает работать. В этом случае напряжения на здоровых фазах возрастают до линейных значений. Допустимые значения емкостных токов при однофазном замыкании на землю для сетей с различными классами напряжений приведены в таблице 2.

Таблица 2

Допустимые значения емкостного тока при однофазном замыкании на землю

Класс напряжения, кВ	Допустимое значение емкостного ток, А
3–6	30
10	20
15–20	15
35	10
Генераторные цепи	5
ЛЭП на ж/б опорах	10

Именно этот режим работы в настоящее время вызывает живой интерес, так как на данный момент еще никому не удалось создать универсальную селективную защиту от однофазных замыканий на землю, поэтому актуальность и перспективность создания такой защиты не вызывает сомнений.

Кроме всего вышеперечисленного следует выделить режим перегрузки как одну из разновидностей ненормальных режимов работы. К ним относятся: перегрузка оборудования при превышении номинального значения тока, перегрузка оборудования при превышении номинального значения напряжения. При превышении номинального значения тока возникает повышенный износ изоляции, что приводит к её повреждению. При превышении напряжения выше номинального значения уменьшается срок службы электрооборудования и увеличивается вероятность возникновения аварий.

В заключение приведем таблицу с режимами работ нейтралей СЭС и видами замыканий, которые могут возникнуть в каждом конкретном случае.

Таблица 3

Виды замыканий всистемах электроснабжения

Вид замыкания или повреждения
Трехфазное — К(3)	+	+
Двухфазное — К(2)	+	+
Двухфазное на землю — К(1.1)		+
Однофазное — К(1)		+
Однофазное замыкание на землю — З(1)	+

Литература:

1. Андреев В. А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения / В. А. Андреев. М.: Высшая школа, 2006. — 642 с.
2. Беркович М. А. и др. Основы техники релейной защиты / М. А. Беркович, В. В. Молчанов, В. Л. Семенов. — 6-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1984. — 376 с.
3. ГОСТ 32144–2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. — М.: Стандартинформ, 2014. — 16 с.
4. Правила Устройства Электроустановок. 7-е издание.
5. Рожкова Л. Д. и др. Электрооборудование электрических станций и подстанций / Л. Д. Рожкова, Л. К. Карнеева, Т. В. Чиркова. — 4-е изд., стер. — М.: Академия, 2007. — 448 с.

Основные термины (генерируются автоматически): короткое замыкание, однофазное замыкание, ненормальный режим работы, сеть, земля, двухфазное короткое замыкание, замыкание, заземленная нейтраль, режим работы электроустановки, вид замыканий.

Тема № 12. Причины пожаров и загораний от электроустановок

АВАРИЙНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ В ЭЛЕКТРОУСТАНОВКАХ, ПРИВОДЯЩИЕ К ПОЖАРАМ.

Аварийный режим работы электроустановки – режим работы, сопровождающийся отклонением рабочих параметров от предельно-допустимых значений, характеризующийся повреждением, выходу из строя электрооборудования, возможным перерывом электроснабжения или представляющий угрозу жизни людей.

Наиболее частыми причинами возникновения аварийного режима работы электродвигателя являются повреждения его обмоток, вызванные перегревом, пробоем изоляции или механические повреждения двигателя.

Перегрев обмоток электродвигателя возникает в случаях пропадания одной из питающих фаз, понижения питающего напряжения, слишком большой нагрузки на вал, либо его полная остановка, недостаточного охлаждения обмоток, высокой частоты включения двигателя или его запуск под слишком большой нагрузкой.

Пробой изоляции чаще всего случается при работе электродвигателя в условиях повышенной влажности, в результате увлажнения изоляции обмоток электродвигателя.

Частой причиной механического повреждения электродвигателя является износ подшипников, вызывающий осевой сдвиг ротора относительно статора.

Эксплуатация электродвигателей в аварийном режиме приводит к дорогостоящему ремонту или преждевременному выходу его из строя.

Анализ пожаров, возникающих при эксплуатации электроустановок, показывает, что наиболее частыми причинами их являются:

— короткие замыкания в электропроводках и электрическом оборудовании;

— воспламенение горючих материалов, находящихся в непосредственной близости от электроприемников, включенных на продолжительное время и оставленных без

присмотра;

— токовые перегрузки электропроводок и электрооборудования;

— большие переходные сопротивления в местах контактных соединений;

— появление напряжения на строительных конструкциях и технологическом оборудовании;

— разрыв колб электроламп и попадание раскаленных частиц нити накаливания на легкогорючие материалы и др.

Короткие замыкания

Короткие замыкания возникают в результате нарушения изоляции токоведущих частей электроустановок.

Опасные повреждения кабелей и проводок могут возникать вследствие чрезмерного растяжения, перегибов, в местах подсоединения их к электродвигателям или аппаратам управления, при земляных работах и т. п. При нарушении изоляции на жилах кабеля возникают утечки тока, которые затем перерастают в токи короткого замыкания. В зависимости от характера повреждения внутри кабеля может нарастать аварийный процесс короткого замыкания с сопутствующим мощным выбросом в окружающую среду искр и пламени.

Так как многие виды электрооборудования не являются влаго- и пыленепроницаемыми, то производственная пыль (особенно токопроводящая), химически активные вещества и влага проникают внутрь их оболочки и оседают на поверхности электроизоляционных частей и материалов. Некоторые нагревающиеся части электрооборудования при остановке охлаждаются, поэтому на них часто выпадает конденсат воды. Все это может привести к повреждению и переувлажнению изоляции и вызвать чрезмерные токи утечки, дуговые короткие замыкания, перекрытия или замыкания как изолированных обмоток, так и других токоведущих частей.

Изоляция электроустановок может повреждаться при воздействии на нее высокой температуры или пламени во время пожара, из-за перенапряжения в результате первичного или вторичного воздействия молнии, перехода напряжения с установок выше 1000 В на установки до 1000 В и т. д.

Причиной короткого замыкания может быть схлестывание проводов воздушных линий электропередач под действием ветра и от наброса на них металлических предметов. К возникновению короткого замыкания могут привести ошибочные действия обслуживающего персонала при различных оперативных переключениях, ревизиях и ремонтах электрооборудования.

Профилактика короткого замыкания

Наиболее действенным предупреждением короткого замыкания являются правильный выбор, монтаж и эксплуатация электрических сетей, машин и аппаратов. Конструкция, вид исполнения, способ установки и класс изоляции применяемых машин, аппаратов, приборов, кабелей, проводов и прочего электрооборудования должны соответствовать номинальным параметрам сети или электроустановки (току, нагрузке, напряжению), условиям окружающей среды и требованиям ПУЭ (Правила устройства электроустановок). Особенно строго следует соблюдать регулярное проведение осмотров, ремонтов, планово-предупредительных и профилактических испытаний электрооборудования во взрывоопасных установках как при приемке его, так и при эксплуатации. Кроме того, должна быть предусмотрена электрическая защита сетей и электрооборудования. Основное назначение электрической защиты заключается в том, что питание поврежденной в любом месте проводки должно быть прекращено раньше, чем произойдет опасное развитие аварии. Наиболее эффективными аппаратами защиты являются быстродействующие реле и выключатели, установочные автоматы и плавкие предохранители.

Перегрузки

Перегрузкой называется такой аварийный режим, при котором в проводниках электрических сетей, машин и аппаратов возникают токи, длительно превышающие величины, допускаемые нормами.

Одним из видов преобразования электрической энергии является переход ее в тепловую. Электрический ток в проводниках электрических сетей, машин и аппаратов выделяет теплоту, рассеивающуюся в окружающем пространстве. Проводники при этом могут нагреваться до опасных температур. Так, для голых медных, алюминиевых и стальных проводов воздушных линий максимально допустимая температура не должна превышать 70°С.

Объясняется это тем, что с повышением температуры усиливаются окислительные процессы и на проводах (особенно в контактных соединениях) образуются окиси, имеющие высокое сопротивление; увеличивается сопротивление контакта, и следовательно, выделяемая в нем теплота. С увеличением температуры соединения увеличивается окисление, а это может привести к полному разрушению контакта провода.

Весьма опасным является перегрев изолированных проводников, особенно с горючей изоляцией, приводящий к ускорению её износа (старению). Старение изоляции оценивается в относительных единицах. За единицу принимается старение, соответствующее работе при температуре, допускаемой нормами для данного рода изоляции. Для расчетов обычно пользуются установленным экспериментально «восьмиградусным правилом». По этому правилу длительное повышение температуры проводника сверх допустимого на каждые 8°С, приводит к ускорению износа его изоляции вдвое.

Опыты показали, что продолжительность срока службы изоляции в электродвигателях при нагреве до 100°С будет 10 – 15 лет, а при 150°С сокращается до l,5 – 2 мес.

Старение изоляции характеризуется уменьшением ее эластичности и механической прочности. Сильно состарившаяся изоляция под влиянием вибрации при работе трансформаторов, генераторов, электродвигателей и т. п. начинает растрескиваться и ломаться. Следствием этого могут быть электрический пробой изоляции и повреждение электроустановки, а при наличии сгораемой изоляции и пожаро- и взрывоопасной среды – пожар или даже взрыв.

Причиной возникновения перегрузки может быть неправильный расчет проводников при проектировании. Если сечение проводников занижено, то при включении всех предусмотренных электроприёмников возникает перегрузка. Перегрузка может возникнуть из-за дополнительного включения электроприёмников, на которые проводники сети не рассчитаны.

Профилактика перегрузок

Чтобы избежать перегрузки или ее последствий, при проектировании необходимо правильно выбирать сечения проводников сетей по допустимому току, а также

электродвигатели и аппараты управления.

В процессе эксплуатации электрических сетей нельзя включать дополнительно электроприёмники, если сеть на это не рассчитана.

При эксплуатации машин и аппаратов не следует допускать нагрев их до температуры, превышающей предельно допустимую.

Для защиты электроустановок от токов перегрузки наиболее эффективными являются автоматические выключатели, тепловые реле магнитных пускателей и плавкие предохранители.

Переходные сопротивления Переходными называются сопротивления в местах перехода тока с одной контактной поверхности на другую через площадки действительного их соприкосновения. В таком контактном соединении за единицу времени выделяется некоторое количество теплоты, пропорциональное квадрату тока и сопротивлению участков действительного соприкосновения.

Количество выделяемой теплоты может быть столь значительным, что места переходных сопротивлений сильно нагреваются. Следовательно, если нагретые контакты будут соприкасаться с горючими материалами, возможно их воспламенение, а соприкосновение этих мест со взрывоопасными концентрациями горючих пылей, газов и паров легковоспламеняющихся жидкостей явится причиной взрыва.

Профилактика пожаров от контактных сопротивлений

Чтобы увеличить площади действительного соприкосновения контактов, необходимо увеличить силы их сжатия путем применения упругих контактов или специальных стальных пружин. Если контактные плоскости прижать друг к другу с некоторой силой, мелкие бугорки в местах касания плоскостей будут несколько сминаться, при этом увеличатся размеры соприкасающихся основных площадок и появятся новые дополнительные площадки касания. Переходное сопротивление контакта снизится, уменьшится и нагрев контактного устройства.

Для отвода тепла от точек соприкосновения и рассеивания его в окружающую среду необходимы контакты с достаточной массой и поверхностью охлаждения. Особое внимание следует уделять местам соединения проводов и подключения их к контактам вводных устройств электроприемников. На съемных концах для удобства и надежности контакта применяют наконечники различной формы и специальные зажимы, что особенно важно для алюминиевых проводов. Для надежности контакта предусматривают также пружинящие шайбы и бортики, препятствующие растеканию алюминия. В местах, подвергающихся вибрации, при любых проводниках необходимо применять пружинящие шайбы или контргайки. Все контактные соединения должны быть доступны для осмотра — их систематически контролируют в процессе эксплуатации.

Существует несколько способов соединения проводов; основные из них — пайка, сварка, механическое соединение под давлением (опрессование). При пайке необходим источник тепла с температурой, достаточной для нагревания соединяющихся проводов и плавления дополнительного металла (олова или оловянно-свинцовых припоев). Во время пайки изолированных проводов следует применять предохранительные меры, чтобы не повредить изоляцию.

Сварка проводов (электрическая и газопламенная) обеспечивает надежный электрический контакт (что особенно важно для алюминиевых проводов), однако это сложная операция, требующая большого опыта. Соединение проводов пайкой и сваркой не допускается в помещениях со взрывоопасной средой.

Наиболее распространено в настоящее время соединение проводов механической опрессовкой специальными клещами и гидропрессом. Этот способ дает хороший электрический контакт, не требует источника тепла и дефицитных припоев и допускается в помещениях с взрывоопасной средой.

Жилы проводов и кабелей в местах соединений и ответвлений должны иметь такую же изоляцию, как и в целых местах этих проводов и кабелей. Для уменьшения влияния окисления на контактное сопротивление размыкающиеся контакты конструируют таким образом, чтобы размыкание и замыкание их сопровождались скольжением (трением) одного контакта по другому. При этом тонкая пленка окислов разрушается, удаляется с площадки действительного касания контактов, и происходит самоочищение контактов.

Контакты из меди, латуни и бронзы защищают от окисления лужением тонким слоем олова или сплава олова и свинца. Лужение медных контактов особенно эффективно в наружных установках, в сырых или содержащих активные газы и пары помещениях и при температуре воздуха выше 60°С. В процессе эксплуатации необходимо систематически следить за тем, чтобы контакты аппаратов, машин и т. п. плотно и с достаточной силой прилегали друг к другу. Существенную роль играет защитная смазка, предохраняющая контактную поверхность от быстрого окисления.

Вывод по вопросу: Эксплуатация электродвигателей в аварийном режиме приводит к дорогостоящему ремонту или преждевременному выходу его из строя.

ОПАСНОСТЬ СТАТИЧЕСКОГО ЭЛЕКТРИЧЕСТВА.

Электростатические заряды возникают на поверхностях некоторых материалов, как жидких, так и твердых, в результате сложного процесса контактной электролизации.

«Электролизация возникает при трении двух диэлектрических или диэлектрического и проводящего материалов, если последний изолирован. При разделении двух диэлектрических материалов происходит разделение электрических зарядов, причем материал, имеющий большую диэлектрическую проницаемость, заряжается положительно, а меньшую — отрицательно. Чем больше различаются диэлектрические свойства материалов, тем интенсивнее происходит разделение и накопление зарядов. На соприкасающихся материалах с одинаковыми диэлектрическими свойствами (диэлектрической проницаемостью) зарядов не образуется».

Интенсивность образования электрических зарядов определяется различием электрических свойств материалов в материалах электрических свойств, а также силой и скоростью трения. Чем больше сила и скорость трения и больше различие электрических свойств, тем интенсивнее происходит образование электрических зарядов.

Например, электростатические заряды образуются на кузове двигающегося в сухую погоду автомобиля, если резина колес обладает хорошими изолирующими свойствами. В результате между кузовом и землей возникает электрическое напряжение, которое может достигнуть 10 кВ (киловольт) и привести к возникновению искры при выходе человека из автомобиля — разряд через человека на землю.Заряды могут возникнуть при измельчении, пересыпании и пневмотранспортировке твердых материалов, при переливании, перекачивании по трубопроводам, перевозке в цистернах диэлек­трических жидкостей (бензина, керосина), при обработке диэлектрических материалов (эбонита, оргстекла), при сматывании тканей, бумаги, пленки (например, полиэтиленовой). При пробуксовывании резиновой ленты транспортера относительно роликов или ремня ременной передачи относительно шкива могут возникнуть электрические заряды с потенциалом до 45 кВ.

Кроме трения, причиной образования статических зарядов является электрическая индукция, в результате которой изолированные от земли тела во внешнем электрическом поле приобретают электрический заряд. Особенно велика индукционная электролизация электропроводящих объектов. Например, на металлических предметах (автомобиль и т.п.), изолированных от земли, в сухую погоду под действием электрического поля высоковольтных линий электропередач или грозовых облаков могут образовываться значительные электрические заряды.

На экранах мониторов и телевизоров положительные заряды накапливаются под действием электронного пучка, создаваемого электроннолучевой трубкой.

Опасные и вредные факторы статического электричества

При прикосновении человека к предмету, несущему электрический заряд, происходит разряд последнего через тело человека. Величины возникающих при разрядке токов небольшие и они очень кратковременны. Поэтому электротравм не возникает. Однако разряд, как правило, вызывает рефлекторное движение человека, что в ряде случаев может привести к резкому движению, падению человека с высоты.

Кроме того, при образовании заряда с большим электрическим потенциалом вокруг них создается электрическое поле повышенной напряженности, которое вредно для человека. При длительном пребывании человека в таком поле наблюдаются функциональные изменения в центральной нервной, сердечно-сосудистой и других системах.

«У людей, работающих в зоне воздействия электростатического поля, встречаются разнообразные жалобы: на раздражительность, головную боль, нарушение сна, снижение аппетита и др. Характерны своеобразные «фобии», обусловленные страхом ожидаемого разряда. Склонность к «фобиям» обычно сочетается с повышенной эмоциональной возбудимостью».

Установлено также благотворное влияние на самочувствие снятия избыточного электростатического заряда с тела человека (заземление, хождение босиком).

Наибольшая опасность электростатических зарядов заключается в том, что искровой разряд может обладать энергией, достаточной для воспламенения горючей или взрывоопасной смеси. Искра, возникающая при разрядке электростатических зарядов, является частой причиной пожаров и взрывов.

Так, удаление из помещения пыли из диэлектрического материала с помощью вытяжной вентиляции может привести к накоплению в газоходах электростатических зарядов и отложений пыли. Появление искрового разряда в этом случае может привести к воспламенению или взрыву пыли. Известны случаи очень серьезных аварий на предприятиях в результате взрывов в системах вентиляции.

При перевозке легковоспламеняющихся жидкостей, при их перекачке по трубопроводам, сливе из цистерны или за счет плескания жидкости накапливаются электростатические заряды, и может возникнуть искра, которая воспламенит жидкость.

Наибольшую опасность статическое электричество представляет на производстве и на транспорте, особенно при наличии пожаровзрывоопасных смесей, пылей и паров легковоспламеняющихся жидкостей.

В бытовых условиях (например, при хождении по ковру) накапливаются небольшие заряды, и энергии возникших искровых разрядов недостаточно для инициирования пожара в обычных условиях быта.

Защита от статического электричества 

Допустимые уровни напряженности электростатических полей установлены в ГОСТ 12.1.045-84. «Электростатические поля. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля». Допустимые уровни напряженности полей зависят от времени пребывания на рабочих местах. Предельно допустимый уровень напряженности электростатических полей равен 60 кВ/м в 1 ч.

Применение средств защиты работающих обязательно в тех случаях, когда фактические уровни напряженности электростатических полей на рабочих местах превышают 60 кВ/м.

При выборе средств защиты от статического электричества должны учитываться особенности технологических процессов, физико-химические свойства обрабатываемого материала, микроклимат помещений и др., что определяет дифференцированный подход при разработке защитных мероприятий.

Защита от статического электричества осуществляется двумя путями:

• уменьшением интенсивности образования электрических зарядов;

• устранением образовавшихся зарядов статического электричества.

Уменьшение интенсивности образования электрических зарядов достигается за счет снижения скорости и силы трения, различия в диэлектрических свойствах материалов и повышения их электропроводимости. Уменьшение силы трения достигается смазкой, снижением шероховатости и площади контакта взаимодействующих поверхностей. Скорости трения ограничивают за счет снижения скоростей обработки и транспортировки материалов.

Так как заряды статического электричества образуются при плескании, распылении и разбрызгивании диэлектрических жидкостей, желательно эти процессы устранять или, по крайней мере, их ограничивать. Например, «наполнение диэлектрическими жидкостями резервуаров свободно падающей струёй не допускается. Сливной шланг необходимо опустить под уровень жидкости или, в крайнем случае, струю направить вдоль стенки, чтобы не было брызг».

Поскольку интенсивность образования зарядов тем выше, чем меньше электропроводность мате­риала, то желательно применять по возможности материалы с большей электропроводностью или повышать их электропроводность путем введения электропроводных (антистатических) присадок. Так, для покрытия полов нужно использовать антистатический линолеум, желательно периодически проводить антистатическую обработку ковров, ковровых материалов, синтетических тканей и материалов с использованием препаратов бытовой химии.

Соприкасающиеся предметы и вещества предпочтительнее изготовлять из одного и того же ма­териала, так как в этом случае не будет происходить контактной электролизации. Например, полиэтиленовый порошок желательно хранить в полиэтиленовых бочках, а пересыпать и транспортировать по полиэтиленовым шлангам и трубопроводам. Если сделать это не представляется возможным, то применяют материалы, близкие по своим диэлектрическим свойствам. Например, электризация в паре фторопласт-полиэтилен меньше, нежели в паре фторопласт-эбонит.

Таким образом, для защиты от статического электричества необходимо применять слабоэлектризующиеся или неэлектризующиеся материалы, устранять или ограничивать трение, распыление, разбрызгивание, плескание диэлектрических жидкостей.

«Устранение зарядов статического электричества достигается прежде всего заземлением корпусов оборудования. Заземление для отвода статического электричества можно объединять с защитным заземлением электрооборудования. Если заземление используется только для снятия статического электричества, то его электрическое сопротивление может быть существенно больше, чем для защитного сопротивления электрооборудования (до 100 Ом). Достаточно даже тонкого провода, чтобы электрические заряды постоянно стекали в землю».

Для снятия статического электричества с кузова автомобиля применяют электропроводную полоску — «антистатик», прикрепленную к днищу автомобиля. Если при выходе из автомобиля вы заметили, что кузов «искрит», разрядите кузов, прикоснувшись к нему металлическим предметом, например, ключом зажигания. Для человека это не опасно. Обязательно сделайте это, если собираетесь заправить машину бензином.

Самолеты снабжены металлическими тросиками, закрепленными на шасси и днищах фюзеляжа, что позволяет при посадке снимать с корпуса статические заряды, образовавшиеся в полете.

Для снятия электрических зарядов заземляются защитные экраны мониторов компьютеров. Бензозаправщики снабжаются заземлителями в виде цепей, постоянно контактирующих с землей при движении автомобиля. При сливе бензина в цистерны на бензозаправочной станции автомобиль-заправщик и система слива бензина обязательно заземляются дополнительно.

Влажный воздух имеет достаточную электропроводность, чтобы образующиеся электрические заряды стекали через него. Поэтому во влажной воздушной среде электростатических зарядов практически не образуется, и увлажнение воздуха является одним из наиболее простых и распространенных методов борьбы со статическим электричеством.

Еще один распространенный метод устранения электростатических зарядов — ионизация воздуха. Образующиеся при работе ионизатора ионы нейтрализуют заряды статического электричества. Таким образом, бытовые ионизаторы воздуха не только улучшают аэроионный состав воздушной среды в помещении, но и устраняют электростатические заряды, образующиеся в сухой воздушной среде на коврах, ковровых синтетических покрытиях, одежде. На производстве используют специальные мощные ионизаторы воздуха различных конструкций, но наиболее распространены электрические ионизаторы.

В качестве индивидуальных средств защиты могут применяться антистатическая обувь, антистатические халаты, заземляющие браслеты для защиты рук и другие средства, обеспечивающие электростатическое заземление тела человека.

Вывод по вопросу: При прикосновении человека к предмету, несущему электрический заряд, происходит разряд последнего через тело человека.

МОЛНИЕЗАЩИТА ЗДАНИЙ И СООРУЖЕНИЙ.

Мо́лния — гигантский электрический искровой разряд в атмосфере, обычно может происходить во время грозы, проявляющийся яркой вспышкой света и сопровождающим её громом. Ток в разряде молнии достигает 10—300 тысяч ампер, напряжение — от десятков миллионов до миллиарда вольт.

Молния –электрический разряд длиной в несколько километров, развивающийся между грозовым облаком и землей или каким-либо наземным сооружением, между разноименно заряженными частями облака или соседними облаками.

Молнии — серьёзная угроза для жизни людей. Поражение человека или животного молнией часто происходит на открытых пространствах, так как электрический ток идёт по кратчайшему пути «грозовое облако-земля». Часто молния попадает в деревья и трансформаторные установки на железной дороге, вызывая их возгорание. Поражение обычной линейной молнией внутри здания невозможно, однако бытует мнение, что так называемая шаровая молния может проникать через щели и открытые окна. Обычный грозовой разряд опасен для телевизионных и радиоантенн, расположенных на крышах высотных зданий, а также для сетевого оборудования.

В зависимости от заряда, который молния доставляет к земле, различают отрицательные и положительные молнии.

На всей территории России примерно 90% молний отрицательные и 10% — положительные)

Типы молний: Нисходящая (поражения наземных объектов), Восходящая (поражения высотных сооружений) Межоблачная (поражение летательных аппаратов)

Формирование молнии: Процесс развития наземной молнии состоит из нескольких стадий.

На первой стадии, в зоне, где электрическое поле достигает критического значения, начинается ударная ионизация, создаваемая вначале свободными зарядами, всегда имеющимися в небольшом количестве в воздухе, которые под действием электрического поля приобретают

значительные скорости по направлению к земле и, сталкиваясь с молекулами, составляющими воздух, ионизуют их.

Таким образом возникают электронные лавины, переходящие в нити электрических разрядов —стримеры, представляющие собой хорошо проводящие каналы, которые, сливаясь, дают начало яркому термоионизованному каналу с высокой проводимостью — ступенчатому лидеру молнии. Движение лидера к земной поверхности происходит ступенями в несколько десятков метров со скоростью ~ 50 000 километров в секунду, после чего его движение приостанавливается на несколько десятков микросекунд, а свечение сильно ослабевает; затем в последующей стадии лидер снова продвигается на несколько десятков метров. Яркое свечение охватывает при этом все пройденные ступени; затем следуют снова остановка и ослабление свечения. Эти процессы повторяются при движении лидера до поверхности земли со средней скоростью 200 000 метров в секунду.

По мере продвижения лидера к земле напряжённость поля на его конце усиливается и под его действием из выступающих на поверхности Земли предметов выбрасывается ответный стример, соединяющийся с лидером.

В заключительной стадии по ионизованному лидером каналу следует обратный (снизу вверх), или главный, разряд молнии, характеризующийся токами от десятков до сотен тысяч ампер, яркостью, заметно превышающей яркость лидера, и большой скоростью продвижения, вначале доходящей до ~ 100 000 километров в секунду, а в конце уменьшающейся до ~ 10 000 километров в секунду. Температура канала при главном разряде может превышать 20000-30000 °C. Длина канала молнии может быть от 1 до 10 км, диаметр — несколько сантиметров.

Опасность воздействия молнии

1. Прямой удар. Термическое воздействие (перегрев, проплавление металлических поверхностей; воспламенение пожаровзрывоопасных смесей).

Механическое (ударная волна, распространяющейся от канала молнии; электродинамические силы, действующие

на проводники, местные разрушения твердого негорючего материала, расщепление деревянных сооружений и деревьев).

Электрическое (поражением людей или животных электрическим током; появление перенапряжений на пораженных молнией элементах объекта)

2. Вторичное воздействие связано с действием на объект электромагнитного поля близких разрядов.

Электростатическая индукция проявляется в виде перенапряжения, возникшего на металлических конструкциях объекта и зависящего от тока молнии, расстояния до места удара и сопротивления заземлителя. При отсутствии надлежащего заземлителя перенапряжение может достигать сотен киловольт и создавать опасность поражения людей и перекрытий между разными частями объекта.

Еще одним видом опасного воздействия молнии является занос высокого потенциала. Он представляет собой перенапряжение, возникающее на коммуникации при прямых и близких ударах молнии и распространяющееся в виде набегающей на объект волны.

Средства и способы молниезащиты

Молниезащита представляет собой комплекс мероприятий, направленных на предотвращение прямого удара молнии в объект или на устранение опасных последствий, связанных с прямым ударом молнии; к этому комплексу относятся также средства защиты, предохраняющие объект от вторичных воздействий молнии и заноса высокого потенциала.

Средством защиты от прямых ударов молнии служит молниеотвод — устройство, рассчитанное на непосредственный контакт с каналом молнии и отводящее ее ток в землю.

Молниеотводы разделяются на отдельно стоящие, обеспечивающие растекание тока молнии, минуя объект, и установленные на самом объекте.

При этом растекание тока происходит по контролируемым путям так, что обеспечивается низкая вероятность поражения людей (животных), взрыва или пожара.

Молниеотвод состоит из следующих элементов:

молниеприемника, опоры, токоотвода и заземлителя. Однако на практике они могут образовывать единую конструкцию, например металлическая мачта или ферма здания представляет собой молниеприемник, опору и токоотвод одновременно.

По типу молниеприемника молниеотводы разделяются на стержневые (вертикальные), тросовые (горизонтальные протяженные) и сетки, состоящие из продольных и поперечных горизонтальных электродов, соединенных в местах пересечений. Стержневые и тросовые молниеотводы могут быть как отдельно стоящие, так и установленные на объекте; молниеприемные сетки укладываются на неметаллическую кровлю защищаемых зданий и сооружений. Однако укладка сеток рациональна лишь на зданиях с горизонтальными крышами, где равновероятно поражение молнией любого их участка.

Во всех возможных случаях близрасположенные высокие сооружения необходимо использовать как отдельно стоящие молниеотводы, а конструк

Лекция 1

Лекция 1

1.1. Назначение релейной защиты

1.2. Виды повреждений электрооборудования

1.3. Ненормальные режимы

1.1. Назначение релейной защиты

В электрической части энергосистем могут возникать повреждения и ненормальные режимы работы электрооборудования электростанций (ЭС) и подстанций (ПС) линий электропередачи (ЛЭП) и электроустановок потребителей электроэнергии.

Повреждения вызывают появление значительных аварийных токов и сопровождаются глубоким понижением напряжения на шинах ЭС и ПС. Ток повреждения выделяет большое количество теплоты, которое вызывает сильное разрушение в месте повреждения (точка К) и опасное нагревание проводов неповрежденных ЛЭП и оборудования, по которым этот ток проходит (рис. 1.1).

Понижение напряжения нарушает нормальную работу потребителей электроэнергии и устойчивость параллельной работы ЭС энергосистемы (ЭСС).

Ненормальные режимы обычно приводят к отклонению напряжения, тока и частоты от допустимых значений. При понижении частоты и напряжения создается опасность нарушения нормальной работы потребителей и устойчивости ЭЭС, а повышение напряжения и тока угрожает повреждением оборудования и ЛЭП.

Для уменьшения разрушений в месте повреждения и обеспечения нормальной работы неповрежденной части ЭЭС необходимо возможно быстрее выявлять и отделять место повреждения от неповрежденной части ЭЭС.

Рис.1.1. Схема участка энергосистемы

Опасные последствия ненормальных режимов также можно предотвратить, если своевременно принять меры к их устранению (например, снизить ток или напряжение при их увеличении), а при необходимости отключить оборудование, оказавшееся в недопустимом для него режиме.

Выявление и отключение повреждений следует производить очень быстро – в большинстве случаев в течение сотых и десятых долей секунды, что может быть обеспечено только средствами автоматики. В связи с этим возникла необходимость в создании и применении автоматических устройств, защищающих ЭЭС и ее элементы от опасных последствий повреждений и ненормальных режимов. Первоначально в качестве подобной автоматики (защиты) применялись плавкие предохранители. Впоследствии были созданы защитные устройства, выполняемые при помощи электрических автоматов-реле. Такой способ защиты получил название релейной защиты.

Релейная защита (РЗ) осуществляет непрерывный контроль за состоянием всех элементов ЭЭС и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов. При возникновении повреждений РЗ должна выявить поврежденный участок (например, на рис.1.1 трансформатор ТС) и отключить его от ЭЭС, воздействуя на специальные силовые выключатели Q, предназначенные для размыкания токов повреждения.

При возникновении ненормальных режимов РЗ также должна выявлять их и в зависимости от характера нарушения либо отключать оборудование, если возникла опасность его повреждения, либо производить автоматические операции, необходимые для восстановления нормального режима, либо осуществлять сигнализацию оперативному персоналу, который должен принимать меры к ликвидации ненормальности.

Релейная зашита является основным видом электрической автоматики, без которой невозможна нормальная работа энергосистем. Она тесно связана с другими видами электрической автоматики, предназначенной для предотвращения развития аварийных нарушений и быстрого восстановления нормального режима работы ЭЭС и электроснабжения потребителей: автоматического повторного включения (АПВ), автоматического включения резервных источников питания (АВР), автоматической частотной разгрузки (АЧР) и др.

1.2. Виды повреждений электрооборудования

Повреждения в электрических системах чаще возникают на линиях сетей. Повреждения в обмотках электрических машин, и особенно таких аппаратов, как трансформаторы и автотрансформаторы, бывают реже, иногда имеют специфический характер, обусловленный их выполнением (например, витковые КЗ), и могут сопровож­даться тяжелыми для них последствиями. Основные виды повреждений приведены в табл. 1. Возможны и более сложные виды повреждений, представляющие сочетание некоторых из перечисленных.

Таблица 1

Так, например, при разрыве провода линии у изолятора упавший на землю конец вызывает появление однофазного КЗ – K⁽¹⁾ или однофазного замыкания – K_З⁽¹⁾ (например, в сети с изолированными нейтралями) с разрывом фазы. Соотношения, подобные разрыву, возникают также при отказах в работе части фаз автоматических выключателей (характерны для воздушных выключателей с пофазным приводом). В процессе раз­вития повреждений возможны также переходы одного вида повреждений в другой, чаще с охватом большего числа фаз. Так, например, K_З⁽¹⁾ иногда переходят в двойные КЗ на землю К_дв^(1,1), что может быть на линиях или при K_З⁽¹⁾ в обмотке машины или аппарата и возникновении К_дв^(1,1) за счет пробоя на землю на линии того же напряжения. С другой стороны, внутри однофазных аппаратов много­фазные КЗ (без земли) практически вообще невозможны.

1.3. Ненормальные режимы

Перегрузка оборудования, вызванная сверхтоком, т.е. увеличением тока сверх номинального значения. Номинальным называется максимальное значение тока, допускаемое для данного оборудования в течение неограниченного времени. Если ток I, проходящий по оборудованию, превышает номинальное значение, то за счет выделяемой им дополнительной теплоты температура токоведущих частей и изоляции через некоторое время превосходит допустимое значение, что приводит к ускоренному старению изоляции и токоведущих частей. Время t_Д допустимое для прохождения повышенных токов, зависит от их значения. Характер этой зависимости, определяемой конструкцией оборудования и типом изоляционных материалов, приведен на рис.1.2. Причиной сверхтока может быть увеличение нагрузки или появление КЗ за пределами защищаемого элемента (внешнее КЗ). Для предупреждения повреждения оборудования при его перегрузке необходимо принять меры к его разгрузке или отключению в пределах времени t_Д.

Повышение напряжения сверх допустимого значения может возникнуть на гидрогенераторах, а также на турбогенераторах большой мощности, работающих по схеме блока, при внезапном отключении их от сети. Для предотвращения повреждения оборудования предусматривается РЗ, действующая на гашение поля генератора.

Опасное для изоляции оборудования повышение напряжения может возникнуть также при одностороннем отключении или включении длинных ЛЭП высокого напряжения (ВН) с большой емкостной проводимостью. Ликвидация опасных повышений напряжения в сетях сверхвысокого напряжения осуществляется с помощью специальной автоматики.

Качания возникают при нарушении синхронной работы генераторов электростанций ЭЭС. Для пояснения процесса качаний рассмотрим упрощенную схему ЭЭС с двумя электростанциями А и В (рис.1.3, а). В режиме нормальной синхронной работы электростанций А и В электрические частоты вращения векторов ЭДС Е_А и Е_В одинаковы: _А=_В==2π (рис.1.10, б). При отсутствии нагрузки и равенстве по значению и фазе ЭДС Е_А=Е_В=Е_С ток в межсистемной ЛЭП отсутствует (рис.1.10, а). В случае нарушения синхронизма, когда, например, _А>_В, положение вектора Е_А по отношению к Е_В будет изменяться, появится разность ЭДС ΔЕ=Е_А Е_В, под действием которой возникнет уравнительный ток Iу=ΔE/(X_A+X_W+X_B). Разность ЭДС ΔE будет изменяться с изменением угла δ (рис.1.10, б). При δ=0, ΔE=0, при δ=180° ΔE=2Е. При дальнейшем нарастании угла δ ЭДС ΔE начнет уменьшаться и станет равной нулю, когда δ достигнет 360° (или δ=0). При повторном цикле увеличения δ процесс изменения ΔE повторяется вновь. Колебания значения ΔE вызывают соответствующие колебания (качания) значения тока Iу и напряжений U_A и U_B, как показано на рис.1.3, в.

Н апряжение снижается от нормального до некоторого минимального значения, имеющего разное значение в разных точках сети (рис.1.3, г). В точке К_Ц называемой электрическим центром качаний, напряжение имеет наименьшее значение и снижается до нуля при δ=180°, когда Е_А=Е_В. В остальных точках сети напряжение снижается, но остается больше нуля, нарастая от центра качания К_Ц к источникам питания А и В. Возрастание тока вызывает нагревание оборудования, а уменьшение напряжения нарушает работу всех потребителей ЭЭС. Качание – очень опасный ненормальный режим, отражающийся на работе всей ЭЭС.

Рис.1.3. К пояснению действия релейной защиты при качаниях:

а – схема энергосистемы; б – векторная диаграмма при наличии между ЭДС угла δ; в – диаграмма изменения токов и напряжений; г – определение положения центра качаний К_Ц

По характеру изменения тока и напряжения (рис.1.10, в) качания похожи на КЗ. Большинство устройств РЗ могут приходить в действие при качаниях и отключать защищаемые ими элементы. Такие хаотичные отключения разделяют ЭЭС на изолированные участки с дефицитом или избытком генерируемой мощности, что может привести к частичному или полному нарушению электроснабжения питающихся от ЭЭС потребителей. Поэтому необходимы меры, исключающие хаотичное действие РЗ при возникновении качаний.

Асинхронный режим. К ненормальным режимам относится также работа синхронного генератора без возбуждения [например, при отключении автомата гашения поля (АГП)]. При работе в асинхронном режиме увеличивается частота вращения генератора и возникает пульсация тока статора. Для генераторов некоторых типов длительная работа в асинхронном режиме не допускается, а для других допускается лишь при уменьшенном значении активной мощности. В отдельных случаях потеря возбуждения, не представляя опасности для самого генератора, может послужить причиной резкого снижения напряжения, угрожающего нарушением устойчивости параллельной работы. В этом случае генератор, оставшийся без возбуждения, должен быть немедленно отключен от сети.

Влияние аварийных режимов работы электроустановок на электробезопасность

Наибольшую опасность поражения человека электрическим током в электроустановках вызывают замыкания на корпус и замыкания на землю.

Замыканием на корпус называется случайное электрическое соединение токоведущей части с металлическими нетоковедущими частями электроустановки.

Замыканием на землю называется случайное электрическое соединение токоведущей части непосредственно с землей или нетоковедущими проводящими конструкциями и предметами, не изолированными от земли.

Если человек касается изолированных от земли металлических нетоковедущих частей электроустановки, то при замыкании на корпус он оказывается подключенным к одной из фаз электрической сети. Это условие следует классифицировать как косвенное однофазное прикосновение к токоведущим частям электроустановки.

Все формулы и выводы, полученные для прямого однофазного прикосновения в нормальном режиме работы электроустановки, будут справедливы для рассматриваемого случая.

Замыкание на землю, как это следует из определения , представляет собой резкое снижение сопротивления изоляции одной из фаз электроустановки относительно земли. При однофазном прикосновении к токоведущим частям это повлияет на значение тока проходящего через тело человека.

Наибольшая опасность поражения при замыкании на землю существует в сети с изолированной нейтралью, так как если при наличии в сети замыкания на землю человек касается одной из исправных фаз, то он окажется под напряжением близким к линейному напряжению источника питания.

Так как, в этом случае, человек попадает под напряжение в корень из 3 раз больше фазного, замыкание на землю в сети с изолированной нейтралью представляет большую опасность (практически такую же как и при двухфазном прикосновении).

Замыкание на землю всегда сопровождается растеканием тока в грунте, а это приводит к возникновению нового условия поражения – включения под напряжение шага.

Напряжение шага (U_ш) появляется при нахождении человека в зоне растекания тока.

Согласно ПУЭ:

Напряжение шага – напряжение между двумя точками на поверхности земли, на расстоянии 1 м одна от другой, которое принимается равным длине шага человека.

Зона растекания тока – зона земли, за пределами которой электрический потенциал, обусловленный токами замыкания на землю (I_з), удельным сопротивлением грунта (r) и местом нахождения человека в зоне растекания тока, равен нулю.

На рис.2.5 показано характерное для замыкания на землю распределение потенциала j в зоне растекания тока.

Рис.2.5 Распределение потенциала в зоне растекания тока замыкания на землю

Зона растекания – зона земли между заземлителем и зоной нулевого потенциала.

В положении 1 человек попадает под напряжение шага. Положение 2 характеризуется как однофазное прикосновение человека, находящегося в зоне растекания тока, к замкнувшейся на землю токоведущей части. При этом человек попадает под напряжение прикосновения U_пр, которое равно разности потенциалов рук и ног.

По ПУЭ:

Напряжение прикосновения – напряжение между двумя проводящими частями или между проводящей частью и землей при одновременном прикосновении к ним человека.

Если эти потенциалы выразить через напряжения относительно земли с нулевым потенциалом, то получим:

U_пр=U_ф.з-U_т.з.р. (2.9)

где: Uт.з.р — напряжение точки зоны растекания тока, в которой находится человек прикоснувшийся к замкнувшийся на землю токоведущей части.

Ток, проходящий через человека, в этом случае:

(2.10)

где: α — коэффициент прикосновения, учитывающий влияние зоны растекания на Uпр. Значения a в зависимости от места нахождения человека могут быть от 0 до 1

Выводы, полученные при опасности однофазного прикосновения в нормальном режиме работы электроустановок, будут справедливы и для данного случая.

При известном значении a можно рассчитать ток через человека.

Если человек находится вне зоны растекания тока, то U_т.з.р.=0 и a=0. В этом случае потенциальное поле зоны растекания тока не влияет на опасность поражения.

Аварийный режим — это… Что такое Аварийный режим?

8. Аварийный режим

Режим электрооборудования, при котором произошли изменения электрических и конструктивных параметров элементов (узлов, блоков), оказывающих влияние на искробезопасность цепи

22.3.17 аварийный режим: Состояние автономного светильника, при котором предусмотрено освещение, обеспечиваемое от внутреннего источника питания, при нарушениях работы сети питания рабочего освещения.

3.3.49 аварийный режим : Функционирование технологической электростанции потребителей в экстремальных условиях дефицита мощности, при котором обеспечивается реализация ряда заранее спланированных мероприятий, направленных на ликвидацию аварийных ситуаций в системе электроснабжения потребителей, при этом обеспечивается бесперебойное электроснабжение электроприемников особой группы (1-й категории) промышленного объекта.

Смотри также родственные термины:

3.1.1 аварийный режим работы : Переходный режим работы энергосистемы, характеризующийся повреждением оборудования или перерывом электроснабжения потребителей.

181 аварийный режим работы (системы [установки] питания аппаратуры железнодорожной электросвязи): Режим работы, при котором качество электроэнергии на выходных выводах системы [установки] питания не соответствует установленным нормам.

3.1.1 аварийный режим работы ВЛ в расчетах механической части: Режим работы ВЛ при оборванных одном или нескольких проводах или тросах, гирляндах изоляторов и тросовых креплениях.

3.1.1 аварийный режим работы ВЛ в расчетах механической части: Режим работы ВЛ при оборванных одном или нескольких проводах или тросах, гирляндах изоляторов и тросовых креплений.

3.1.1 аварийный режим работы системы ЭХЗ: режим работы системы электрохимической защиты, обеспечивающий полную защищенность подземных коммуникаций компрессорных станций (КС) при отказе одной или нескольких установок катодной защиты (УКЗ).

3.3.50 аварийный режим работы электростанции : Состояние, при котором электростанция не способна вырабатывать электрическую энергию с установленными в нормативной и технической документации мощностью и (или) показателями качества.

3.1 аварийный режим работы энергосистемы: Режим энергосистемы с параметрами, выходящими за пределы требований технических регламентов, возникновение и длительное существование которого представляют недопустимую угрозу жизни людей, повреждения оборудования и ведут к ограничению подачи электрической и тепловой энергии в значительном объеме.

8.2. Аварийный режим трансформатора

Режим работы, при котором напряжение или ток обмотки, или части обмотки таковы, что при достаточной продолжительности это угрожает повреждением или разрушением частей трансформатора

78. Аварийный режим электроагрегата (электростанции)

Аварийный режим

D. Havariebetrieb des elektrischen Aggregates (Kraftwerkes)

E. Emergency operation of power generating set (electric power station)

Состояние, при котором электроагрегат (электростанция) не способен(на) вырабатывать электрическую энергию с установленными в нормативно-технической документации мощностью и (или) показателями качества

20.7 аварийный режим электроустановки: Режим эксплуатации электроустановки в условиях единичного или множественных повреждений.

Примечание — В аварийном режиме электроустановки появляются единичное или множественные повреждения средств защиты от поражения электрическим током, резко увеличивая вероятность поражения людей и домашних животных электрическим током.

Аварийный режим электроустановки

Работа неисправной электроустановки, при которой могут возникнуть опасные ситуации, приводящие к электротравмированию людей, взаимодействующих с электроустановкой

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

Аварийные и особые режимы работы электрооборудования [doc]

Аварийные и особые режимы работы электрооборудования [doc]
скачать (231 kb.)

Доступные файлы (1):

содержание

---

авар режимы 6.doc

Реклама MarketGid:
Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение

Высшего образовательного учреждения

Омский Государственный Технический Университет

Кафедра ,,Электрической техники’’

«Аварийные режимы»

Тема: «Аварийные и особые режимы работы

электрооборудования»
Вариант № 49
Выполнила студентка группы .

Проверил:

Омск-2008
Содержание
Задание на расчет курсового проекта…………………………………….…….3
Справочные данные…………………………………………………………..….3

Схема замещения…………………………………………………………………4

Определение параметров схемы замещения прямой последовательности…..4

Расчет начальных значений токов трехфазного к.з………………………..…..7

Расчет ударного тока трехфазного к.з…………………………………………..11

Схема замещения обратной последовательности………………………..……13

Схема замещения нулевой последовательности………………………………15

Расчёт периодической составляющей токов двухфазного к.з………….…….16

Расчёт периодической составляющей токов однофазного к.з………………..17

Список литературы………………………………………………………………19
Задание

Исходные данные:

система: S_c”=1200 МВА

-АС-70, 35 км, тросы не заземлены;

-ТМ-1600/35 ;

-ААБ2Л, 35, 200 м;

-ААБ2Л,35, 120 м;

-ААБ2Л, 70, 150 м;

-ААШВ, 50, 110 м;

-ААШВ, 35, 90 м;

-ВВГ, 35, 190 м;

-ТМ-40/6 ;

-А4-400ХК-4У4, 1 шт;

Преобразовательная установка S=300 кВА;

сторонняя нагрузка — S=330 кВА,

отрасль-нефтедобыча; Z₁=0.0601+j0.202; Z₂=0.0601+j0.190, E_нг=0.987

рабочий ток нагрузки по — 25А;

шинопровод на ТП и СП отсутствует.
Рассчитать во всех точках ток трехфазного, однофазного (если необходимо) и двухфазного короткого замыкания и ударный ток трехфазного короткого замыкания.
^

-АС-70 ,,;

— ТМ-1600/35: , , ; ;

-ААБ2Л, ,;с

-ААБ2Л, , ;

-ААБ2Л, , ;

W₅-ААШВ, , ;

-ААШВ, ,;

-ВВГ, ,;

-ТМ-40/6: ,,;

— А4-400XК-4У4 P_H=400, , cosφ_H=0,868, η=0,943

Определение параметров схемы замещения прямой последовательности
Составим схему замещения, для каждого элемента определяем активное и индуктивное сопротивление, для уровней 1 и 2 определяем сопротивление в относительных единицах, для уровня 3 – миллиомах.

Используем приближенное приведение.

Определяем базисные условия:

базисная мощность- S=1000 МВА

базисное напряжение 1-

базисное напряжение 2-

базисное напряжение 3-

Система

; х_с=

; R_c=

ЭДС системы принимаем равным среднему номинальному напряжению,

; E_c=1

Схема замещения

Воздушная линия

;

;

Трансформатор Т1

=;

;

Кабельные линии

;

;

Преобразовательная установка

Сопротивление преобразовательной установки

При расчете на номинальную мощность получаем: ;;

=
Асинхронные двигатели:

X_M=

R_м=s_н;

s_н=0,013

;
Нагрузка:

Эквивалентные параметры нагрузки:

;
=0,0601+j0,202

;

=0,987

Пересчитываем на базисные условия:

;

;
Расчет начальных значений токов трехфазного к.з.
В случае коротких замыканий в точках К1 и К2, при расчете периодической составляющей допускается не учитывать активные сопротивления элементов.
Точка К1:

; x₁₀=0,756+11,044=11,8 ;

x₁₁=

x₁₂=x_w5+x_эт=0,23+1500=1500,23

=200(0,889/359+0,987/612,1)=0,818

x₁₄=x_T1+x₁₃=40,625+200=240,625

Эквивалентное сопротивление прямой последовательности

;;

Эквивалентное ЭДС прямой последовательности
;

Периодическая составляющая тока трехфазного к.з. в точке К1:

-от системы ;

-от нагрузки ;

-суммарный ток ;

Точка К2:

=11,8+40,625=52,425
Эквивалентное сопротивление прямой последовательности

;

Эквивалентное ЭДС прямой последовательности

=41,67(;
Периодическая составляющая тока трехфазного к.з. в точке К1:

-от системы =

-от нагрузки ;

-суммарный ток =0,023
^
Точка К1:

Для расчета постоянных времени определим активное сопротивление при отсутствие индуктивных.
=0,132+10,942=11,074;

=

R₁₁=;

;

=37,215

=

;
Ударные коэффициенты

;

=

Ударный ток в точке К1: ;

Точка К2:

=11,074+6,445=17,5

=0,0095

=0,02
;

=

Ударный ток в точке К2:;

В схеме замещения для точек К3 и К4 необходимо учитывать:

• 
  — Индуктивное сопротивление системы до понижающего трансформатора:
  

=(41,67+0,438)

• 
  — Активное и индуктивное сопротивление прямой последовательности понижающего трансформатора (ТМ-63/6, У/Zн):
  

X_T2=159мОм; R_T2=100;

• 
  — Активное и индуктивное сопротивление прямой последовательности трансформатора тока
  

Для оценки сопротивления ТТ на ТП (для точки К3) предварительно определяем ток:

=.

R_TA3=3 мОм ; x_TA3=4,8мОм

• 
  Сопротивление ТТ на СП (для точки К4) определяем по току КЛ ;
  

R_TA4=20 мОм ; x_TA4=30мОм

• 
  Активное и индуктивное сопротивление прямой последовательности автоматических выключателей. (Приведенные значения сопротивлений включают в себя сопротивления токовых катушек (расцепителей) и переходные сопротивления подвижных контактов).
  
• 
  Активное и индуктивное сопротивление прямой последовательности токовых катушек и переходных сопротивлений подвижных контактов автоматических выключателей.
  

Для ТП по номинальному току R_КВ3=3,5 мОм; Х_КВ3= 2 мОм.

Для СП по номинальному току R_КВ4=7мОм; Х_КВ4=4,5мОм.

• 
  Суммарное сопротивление различных контактов и контактных соединений
  

;
Точка К3:

Сопротивления для металлического к.з.

=7,42+159+4,8+2=173,22мОм

R_1К3=R_Т2+R_ТА3+R_КВ3=100+3+3,5+1,02=107,52мОм

=

Ток металлического к.з.

;

Среднестатистическое значение активного сопротивления дуги в начальный момент времени:

=0,58

=
Ток к.з. в точке К3

=
Точка К4:

Сопротивления для металлического к.з.

X_1К4=Х_1К3+Х_ТА4+Х_КВ4+Х_Ш4+Х_W7 ; X_1К4=173,22+30+9+12,1=224,32

R_1K4=R_1К3+R_ТА4+R_КВ4+R_Ш4+R_K4+R_W7 ; R_1K4=107,52+20+14+1,2+100,7=243,42

Z_K=331,02

0,698

=0,52

=0,352

Ток к.з. в точке К4

Расчет ударного тока трехфазного к.з.

Точка К3:

=1,2

=0,0044

Время до появления ударного тока-;

0,0072

Ударный ток в точке К3: =1,78
Точка К4:

=0,987

0,002

0,007

Ударный ток в точке К4: =1,017
Сведем токи трехфазного к.з. в таблицу.

точка к.з.
К1	1,133	17,5	15,6	1,133	0,14
К2	0,2465	0,508	91,61	0,86	0,046
К3	—	—	—	0,698	1.28
К4	—	—	—	0,36	0

^
Схема для точек К1 и К2 соответствует схеме прямой последовательности,

значение индуктивных сопротивлений СД, преобразователя и нагрузки требуется пересчитать.

Преобразовательная установка

Сопротивление преобразовательной установки обратной последовательности

При расчете на номинальную мощность получаем: =

Эквивалентные параметры нагрузки:

0,0601+j0,19

Пересчитываем на базисные условия:

=

Для сетей ниже 1000В сопротивления прямой и обратной последовательности считают равными.
Точка K1:

=2722

=359

=

=40,625+206=246,8

Эквивалентное сопротивление обратной последовательности

=

Точка K2:

Эквивалентное сопротивление обратной последовательности

X₁=x_c+x_w1+x_T1=5.06

^
Точки К3 и К4:

-Активное и индуктивное сопротивление нулевой последовательности понижающего трансформатора

x_T0=13,4мОм, R_T0=43,8

-Кабельная линия

=30,25мОм,

=251,75 мОм

Расчёт периодической составляющей токов двухфазного к.з.
Точка К1:
=0,0765
Точка К2:
=0,2
Точка К3:
Сопротивления для металлического к.з.

;=235,42
Среднестатистическое значение активного сопротивления дуги в начальный момент времени:

;

0,98

=65,9
Ток к.з. в точке К3

=

Ток к.з. в точке К3: 0,001
Точка К4:

Сопротивления для металлического к.з.

382,2

0,6

0,93

103

Ток к.з. в точке К4:

0,68
Расчёт периодической составляющей токов однофазного к.з.
Точка К3:

=4,8+2+13,4+2=20,2

=3+1,02+3,5+43,8=51,3мОм

=150мОм

Ток металлического к.з.

;

Среднестатистическое значение активного сопротивления дуги в начальный момент времени:

0,93

0,113мОм;

Ток к.з. в точке К3

Точка К4:

=89

; =338

;

Среднестатистическое значение активного сопротивления дуги в начальный момент времени:

0,949

322мОм;

Ток к.з. в точке К3: 0,577кА
Заключение.

В данном курсовом проекте были рассчитаны токи коротких замыканий в различных точках и различных типов, от однофазного до трехфазного коротких замыканий. А также величины ударных и периодических токов.
^
1. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования/ Под ред. Б.Н. Неклепаева.-М.: Изд-во НЦ ЭНАС.-152 с.

2. Справочник по проектированию электроснабжения/ Под ред. Ю.Г. Барыбина и др.-М.: Энергоатомиздат, 1990.-576 с.

---

Скачать файл (231 kb.)

---