Другие ненормальные режимы оборудования



Перегрузка оборудовани я, вызванная увеличением тока сверх номинального значения. Номинальным называется максимальное значение тока, допускаемое для данного оборудования в течение неограниченного времени. Если ток, 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, допустимое для прохождения повышенных токов, зависит от их значения. Характер этой зависимости определяется конструкцией оборудования и типом изоляционных материалов. Величина выделяемого тепла определяется квадратом тока, и поэтому нагрев резко растет с увеличением кратности тока. 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 допустимого времени.

Повышение напряжения.Обычно возникает на трансформаторах, генераторах и линиях высокого напряжения и может быть передано в распределительные сети. В распределительных сетях появляются дополнительные причины для повышения напряжения: неправильная работа РПН, влияние емкостной компенсации при внезапном сбросе нагрузки. В ряде случаев, величина такого напряжения может оказаться опасной для оборудования: электронных устройств, бытовых приборов, двигателей и трансформаторов.

Понижение напряжения.Оно особенно опасно для электродвигателей, которые, для поддержания необходимой величины момента, увеличивают потребление тока, что приводит к их токовой перегрузке и выходу из строя. Защита от понижения напряжения обычно применяется в сетях промышленного назначения, питающих электродвигатели, в особенности синхронные, а также в сети собственных нужд электростанций.

Режим работы двумя фазами.Он происходит при обрыве фазы в питающей сети. Двигатели при этом могут остаться в работе (если момента развиваемого двигателями достаточно) или остановиться. В обоих случаях ток резко растет, что приводит к перегрузке двигателя и выходу его из строя. Поэтому очень часто двигатели снабжаются специальной защитой от работы двумя фазами (обрыва фазы), в качестве ее может быть использована защита от перегрузки, действующая на отключение. Эта защита должна быть установлена хотя бы в двух фазах, чтобы она не оказалась подключенной к оборванной фазе.

Грозовые перенапряжения. Для защиты оборудования станций, подстанций и сетей от грозовых перенапряжений при прямых ударах молнии применяются грозозащитные тросы над воздушными линиями и специальные вентильные или искровые разрядники. Пробивное напряжение вентильных разрядников составляет приблизительно 2,2-3 Uн.

 

Коммутационные перенапряжениявозникают из-за неодновременности отключения или включения токов фаз коммутационными аппаратами, всплесков ЭДС самоиндукции силовых трансформаторов при резком изменении (отключении или включении) тока. В последнем случае уровень перенапряжения зависит от величины и скорости изменения тока. Поэтому особенно значительны коммутационные перенапряжения при отключении токов короткого замыкания вакуумными выключателями, так как дуга в вакууме гаснет не при переходе синусоиды тока через ноль, как в масляных выключателях, а в любой момент периода.

 

ТЕМА 1.3. Расчет токов короткого замыкания.

Понятие о симметричных составляющих

При однофазном или двухфазном КЗ, когда трехфазная система становится несимметричной, нельзя выполнять расчет только для одной из фаз, как это делается при трехфазных симметричных повреждениях. Для определения токов, проходящих при несимметричных КЗ, потребовалось бы составлять несколько уравнений Кирхгофа для многих контуров и узлов, образующихся в рассматриваемой несимметричной трехфазной системе. Решение этих уравнений с учетом индуктивных связей между фазами даже при сравнительно простой схеме сети является весьма сложной задачей.

С целью упрощения расчетов несимметричных режимов в трехфазной сети предложен метод симметричных составляющих. Сущность этого метода состоит в том, что любую трехфазную несимметричную систему векторов токов или напряжений можно заменить суммой трех симметричных систем (рис. 1.4):

- прямой последовательности, в которой векторы, вращающиеся против часовой стрелки, следуют друг за другом в чередовании А, В, С;

- обратной последовательности, отличающейся обратным чередованием векторов А, С, В;

- нулевой последовательности, в которой векторы всех фаз совпадают по направлению.

Ток (напряжение) КЗ равняется сумме токов (напряжений) прямой, обратной и нулевой последовательности:

       

Производится расчет этих трех симметричных систем по расчетным схемам, составленным для одной из фаз, и определяются полные фазные токи и напряжения.

Таким образом, вместо одной схемы рассчитываются три, но значительно более простые, что в конечном итоге существенно упрощает вычисления.

Рис. 1.14. Векторные диаграммы прямой (а), обратной (б) и нулевой (с) последовательности.

 

В нормальном симметричном режиме, а также при симметричном (трехфазном) КЗ, полные токи и напряжения равны току и напряжению прямой последовательности. Составляющие обратной и нулевой последовательностей в симметричном режиме равны нулю.

Составляющие обратной последовательности возникают при появлении в сети любой несимметрии: однофазного или двухфазного КЗ, обрыва фазы, несимметрии нагрузки. Наибольшие значения ток и напряжение обратной последовательности имеют в месте несимметрии.

Составляющие нулевой последовательности появляются при КЗ на землю (однофазных и двухфазных), а также при обрыве одной или двух фаз. При междуфазных КЗ без земли (двухфазных и трехфазных) токи и напряжения нулевой последовательности равны нулю.

Падения напряжения прямой, обратной и нулевой последовательности образуются от протекания токов лишь соответствующих последовательностей. Каждый элемент системы обладает соответствующим значением сопротивления для каждой последовательности токов. Сопротивления прямой последовательности всех элементов сети представляют собой обычные сопротивления этих элементов в симметричном режиме.

Для трансформатора, так как его обмотки не подвижны друг относительно друга, сопротивления самоиндукции и взаимоиндукции обмоток его сопротивление не зависит от порядка чередования фаз. Поэтому, его сопротивления прямой и обратной последовательностей равны, т.е. . Это справедливо так же для воздушных и кабельных линий.

Значение сопротивления нулевой последовательности трансформатора  зависит от его конструкции и схемы соединения обмоток. Токи нулевой последовательности могут притекать в трансформатор только со стороны обмотки соединенной в звезду, нейтраль которой заземлена ( ), или при наличии нулевого провода, так как только в этом случае может существовать замкнутый контур для токов одного направления.

При соединении обмоток в трансформатора в треугольник токи нулевой последовательности могут протекать только в фазах этой обмотки, замыкаясь на себя, при условии, что эти токи протекают по другой обмотке, соединенной в . Однако ни притекать из сети, ни проникать в сеть из обмоток трансформатора, соединенных в треугольник, токи нулевой последовательности не могут. Это следует из того положения, что линейные токи, равные разности двух фазных токов, не могут содержать составляющих нулевой последовательности, которые совпадают по направлению и равны по величине в каждой фазе.

В обмотках трансформатора, соединенных в звезду с изолированной нейтралью, токи нулевой последовательности вообще протекать не могут, не зависимо от схемы соединения другой обмотки.

Протекание токов нулевой последовательности в обмотках трансформатора сопровождается образованием магнитных потоков нулевой последовательности в его магнитопроводе. В трехфазных пятистержневых трансформаторах, в броневых и в группах однофазных трансформаторов потоки нулевой последовательности свободно замыкаются через магнитопровод трансформатора. В трехфазных трехстержневых трансформаторах магнитные потоки нулевой последовательности могут замыкаться лишь через масло, воздух и кожух трансформатора, что значительно снижает сопротивление намагничивания.

При схеме соединения обмоток трансформатора  и протекании в обмотке ВН токов нулевой последовательности, эти токи будут протекать и во вторичной обмотке, соединенной в . Пренебрегая сопротивлением намагничивания, получим, что сопротивление нулевой последовательности равно сопротивлению прямой последовательности: .

При схеме соединения обмоток , токи нулевой последовательности протекать не могут, и сопротивление нулевой последовательности трансформатора .

При схеме соединения обмоток трансформатора , сопротивление нулевой последовательности, как указывалось выше, зависит от конструкции трансформатора (трехстержневой, или пятистержневой): .

Сопротивление нулевой последовательности воздушных линий обуславливается магнитными потоками, сцепленными с проводами линии и с цепями, служащими «обратным проводом» для токов нулевой последовательности (земля и заземленные тросы).


Дата добавления: 2019-07-15; просмотров: 53;