Файл: Гессен В.Ю. Защита сельских электрических сетей от аварий.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.07.2024
Просмотров: 138
Скачиваний: 0
сплуатации указывается, что при напряжении 10 кВ трехполюсными разъединителями разрешается включать и отключать нагрузочный ток линии до 15 А, а также намагничивающий ток силовых трансформаторов, не превышающий 2,5 А, если между фазами разъединителя внутренней установки не установлены изоляционные пе-
Рис. 5. Секционирующий выключатель типа ВС-10-63-2,5:
/ |
— шкаф |
привода, |
2 — |
изолятор |
опорный, |
3 — первичное реле |
макси |
|||
мального |
тока, 4 — |
изоляторы |
проходные, |
5 |
— указатель |
уровня |
масла, |
|||
6 |
— бак, |
7 — указатель |
п о ложения |
контактов. 8 — деталь |
для присоеди |
|||||
|
|
нения |
рычага |
ручного |
у п р а в л е н и я . |
|
|
регородки, или не более 4,5 А, если такие перегородки имеются. Когда разъединители используют для коммута ции токов, операции включения и отключения следует делать быстро.
Выключатель нагрузки снабжен устройством для га шения дуги. Размыкание контактов происходит в камере с вкладышами из органического стекла. Возникшая при размыкании дуга нагревает вкладыши. Под действием высокой температуры органическое стекло частично разлагается, выделяя газы (газогенерирует), вследствие чего в камере создается повышенное давление и обеспе-
19
|
|
460 |
|
|
6 |
|
|
выключатель типа ВММ-10 на 10 кВ, 400 А: |
а — основные размеры, б — полюс (в отключенном положении); / — |
рама, |
2 — контактная площадка для подключения, 3 — полюс, 4 — п р у ж и н н ы й |
привод, Б — тяга, 6 — вал, 7 — рычаг механизма, 8 — отключающие |
устройства защиты, 5 — рукоятка ручной заводки, 10 — пульт ручного |
|
управления, |
И — |
з а з е м л я ю щ и й болт. |
чивается интенсивное дутье в направлении движения под вижного контакта (ножа). Когда нож выйдет из камеры, дутьем будут выброшены раскаленные газы, и дуга по гаснет. При номинальном токе выключатель нагрузки может отключить 75 раз; при токе, равном половине номинального, — 200 раз; при токе, вдвое превышаю щем номинальный, — всего три раза. После этого тре буется менять вкладыши. Номинальный ток выключа телей нагрузки ВНП-16 и ВНП-17 составляет 200 А.
Выключатели должны обеспечивать гашение дуги при отключении тока, значительно превышающего номиналь ный. Условия гашения электрической дуги в трансформа торном масле по сравнению с гашением в воздухе суще ственно лучше. Поэтому масло часто применяют как дугогасительную среду в выключателях. Когда кон такты выключателя расходятся, возникает дуга, которая разлагает масло, создавая в нем газовый пузырь с вы соким давлением. Газы в этом пузыре обладают хорошими дугогасящими свойствами и способствуют достаточно быстрому гашению дуги. Однако в простейших баковых выключателях масло в процессе работы увлажняется и загрязняется продуктами горения дуги. Если качество масла перестанет соответствовать нормам, выключа тель может затянуть гашение дуги. При этом из бака может выплеснуться часть масла, а иногда это масло воспламеняется. Специально для сельских электро установок производятся масляные выключатели наруж ной установки для монтажа на опорах ВЛ в местах секционирования (рис. 5).
В малообъемных масляных выключателях масло является только дугогасящей средой. У выключателя ВММ-10 (рис. 6) изоляция каждой фазы относительно земли обеспечивается изоляционными свойствами стеклоэпоксидного цилиндра (рис. 7), в котором смонтиро вана контактная система и дугогасительная камера, а также изоляционными тягами, связывающими меха низмы токоведущих стержней каждого полюса с валом выключателя; междуфазная изоляция — соответствую щим расстоянием по» воздуху между полюсами выключа теля.
Кроме выключателей, в которых дугогасительной средой является масло. (масляных выключателей), для напряжения 10 кВ выпускаются автогазовые выключа тели и воздушные выключатели. В первых — гашение
22
дуги обеспечивается газами, которые выделяются стен ками камеры за счет высокой температуры дуги. Таким образом, здесь используется принцип, подобный орга низации дугогашения в выключателях нагрузки. В воз душных выключателях дугу гасит струя сжатого воз духа от компрессорной установки.
Коммутационные аппараты управляются с помощью приводов: ручных, грузовых, пружинных и пневмати ческих. Приводы делят на автоматические и неавтома тические. Неавтоматический ручной привод используют для управления разъединителями. В остальных случаях предпочитают автоматические приводы, поскольку они позволяют отключить выключатель или выключатель нагрузки дистанционно: ключом, кнопкой или с по мощью релейной защиты. Включение аппарата обес печивается потенциальной энергией поднятого груза, энергией предварительно сжатой пружины, электромаг нитом или энергией сжатого воздуха. Последние два способа в сельской электрификации не нашли распро странения, так как для них необходимы мощные источ ники электроэнергии или компрессорные установки для получения сжатого воздуха.
КОРОТКИЕ ЗАМЫКАНИЯ
Причины возникновения коротких замыканий. Нару шение изоляции или металлическое соединение между токоведущими частями разных фаз является коротким замыканием (к. з.). В электроустановках, работающих с заземленной нейтралью, короткое замыкание, кроме того, возникает, когда нарушается изоляция провода любой фазы относительно земли или происходит соеди нение между токоведущими и заземленными частями электроустановки.
По сравнению с нормальным режимом при к. з. обычно ток возрастает в несколько раз. При этом токоведущие части сильно нагреваются и происходит резкое увеличе ние электродинамических усилий. Все элементы электро установки должны выдерживать воздействие тока ко роткого замыкания, пока к. з. не будет отключено за щитой.
В сельских распределительных сетях большой протя женности ток короткого замыкания может лишь незна чительно превышать ток нормального режима. В этом случае к. з. не представляет опасности для целости обо рудования. Однако всегда следует стремиться к быстрей шему отключению аварийного участка. Напряжение, равное нулю в месте к. з . , по мере удаления от него в сто рону центра питания возрастает. В точках, располо женных вблизи к. з . , напряжение существенно ниже номинального. Снижение напряжения у потребителей сверх установленных норм недопустимо. Поэтому к. з. стремятся отключать возможно быстрее с тем, чтобы сократить продолжительность аварийного режима.
После отключения к. з. наступает послеаварийный режим, который продолжается до восстановления нормаль ных условий работы. Обычно в сельских электроустанов-
25
ках после отключения поврежденного элемента условия электроснабжения оставшихся в работе потребителей улучшаются вследствие снижения нагрузки. Бывает однако и так, что условия электроснабжения оставшихся потребителей в послеаварийном режиме ухудшаются. Например, в случае, когда линия с двухсторонним пи танием отключалась от одного источника питания, на пряжение у потребителей понизится. Д л я послеаварпйного режима стандартом допускается дополнительное понижение напряжения у потребителей на 5%. Продол жительность этого режима не должна превышать одних суток.
Почти все аварии в электроустановках связаны с короткими замыканиями. Перенапряжения, механиче ские повреждения электроустановок, длительный пе регрев при перегрузках и постепенное уменьшение электрической прочности вследствие «старения» (есте ственного износа) изоляции — любой из этих факторов, в конечном счете, приводит к полной потере электриче ской прочности изоляции и, следовательно, к короткому замыканию.
Скрытые дефекты, своевременно не обнаруженные, могут ускорить процесс износа изоляции и привести к ее повреждению. Износ изоляции обычно обеспечивает воз никновение устойчивого повреждения. Механические повреждения изоляции являются также устойчивыми. Причины механических повреждений разнообразны: слу чайное разрушение изоляции инструментами при работах (удары по кабелю, по изоляторам, повреждение обмотки электродвигателя), злоумышленные или безответствен ные действия (стрельба или метание камней в изоляторы), разрушение изоляции животными (небронированные ка бели в пластмассовых оболочках повреждаются грызу нами). К неустойчивым нарушениям "изоляции приводит перекрытие изоляции ВЛ птицами.
Металлические соединения — следствие ошибочных действий персонала, неумелого обращения с электро оборудованием или случайных причин (схлестывание проводов при ветре или падение дерева на провода). Чтобы восстановить нормальную работу электроуста новки, бывает достаточно устранить причину металличе ского соединения. Иногда причина к. з. (например, схлестывание) устраняется без вмешательства персо нала.
26
. Виды коротких замыканий. Если соединились три
фазных |
провода, |
будет^ симметричное трехфазное |
к. з. |
В других случаях |
(рис. 8) к. з. несимметричное. Вероят |
||
ность |
появления |
коротких замыканий каждого |
вида |
различна. Д л я систем с незаземленной нейтралью из общего числа коротких замыканий более 90% составляют двухфазные и менее 10% — трёхфазные; в сетях с зазем
ленной |
нейтралью: |
однофазные — 65%, |
двухфазные |
|||||||||
с землею — 20%, |
|
д в у х ф а з н ы е — 1 0 % , |
|
трехфазные — |
||||||||
5%. Д л я систем с незаземленной |
нейтралью однофазные |
|||||||||||
замыкания |
на землю не |
|
|
|
|
|
||||||
являются |
короткими за |
|
|
|
|
|
||||||
мыканиями, |
но они вы |
|
|
|
|
|
||||||
зывают |
повышение |
на |
|
|
|
|
|
|||||
пряжения |
относительно |
|
|
|
|
|
||||||
земли |
на |
неповрежден |
|
|
|
|
|
|||||
ных |
|
фазах. |
Изоляция |
|
|
|
|
|
||||
этих |
фаз |
|
оказывается |
|
|
|
|
|
||||
под |
воздействием |
повы |
|
|
|
|
|
|||||
шенного |
напряжения, и |
|
|
|
|
|
||||||
возрастает |
|
вероятность |
|
|
принципиальные схемы не |
|||||||
ее |
повреждения, |
т. е. |
Р и с < |
8 - |
||||||||
перехода |
|
однофазного |
симметричных коротких замыканий: |
|||||||||
ЗаМЬПОНИЯ |
|
На З е М Л Ю В |
а - |
д в у х ф а з н о е , |
б — д в у х ф а з н о е на |
|||||||
Д В у Х - |
ИЛИ |
|
Т р е х ф а З Н Ь Ю . |
|
|
землю, в - |
однофазное . |
|||||
Такие |
замыкания |
опас |
|
|
|
|
|
|||||
ны |
также |
с |
точки |
|
зрения |
создания |
условий горения |
пе р е м е ж а ю щ е й с я электрической дуги (см. стр. 42). Электрическая установка должна обладать запасом
термической и электродинамической устойчивости при воздействии наибольших возможных в данной установке токов к. з. Д л я расчетов устойчивости отдельных частей электроустановки (шин, кабелей, изоляторов, заземлителей), для выбора аппаратуры по условиям устойчивости по отношению к токам к. з., для выбора и расчета защит, для определения необходимого времени действия этих защит и для подбора характеристик некоторых грозо защитных аппаратов необходимо знать величину тока
К . 3 .
Выбор аппаратуры из условий устойчивости по от ношению к к. з. следует осуществлять по его наибольшей величине. При построении схем защиты исходить только из этой величины было бы неправильно, так как такая защита может оказаться нечувствительной к другим
27
величинам тока к. з., которые возможны в установке. Чтобы проверить чувствительность защиты, необходимо располагать значением и наименьшего тока к. з.
Величина тока короткого замыкания в данной точке зависит от вида короткого замыкания. При коротких замыканиях в сети или на зажимах приемника наиболь шее значение тока получается при трехфазном к. з., которое является симметричным. При расчетах ток трех фазного короткого замыкания обозначают /'к, двухфаз ного — , однофазного — /'£'. Электрическая схема цепи для одной фазы (рис. 9) представляет собой генера-' тор, питающий через сопротивление г точку К короткого замыкания. Поскольку режим симметричный-, элементы схемы для других фаз такие же. Напряжение на зажимах
|
|
2 |
|
генератора полагают рав- |
||
(/> |
С |
= 1 |
И |
ныы |
|
|
Рис. 9. |
Схема |
цепи |
к. з. для |
где |
U3 — среднее |
рабочее |
|
одной |
фазы. |
|
|
напряжение |
(ли |
|
|
|
|
|
нейное значение). |
|
Когда рассчитывают ток к. з. в сети 10 кВ среднее |
||||||
рабочее |
напряжение принимают |
10,5 кВ; при расчетах |
||||
в сети 380 В — 0,4 |
кВ . Напряжение в точке трехфазного |
к. в. во время аварии принимают равным нулю. При этих условиях ток короткого замыкания
/(31
к= VSz *
где г — полное сопротивление цепи короткого замыка ния.
Расчетные соотношения. Особенность и сложность расчетов тока к. з. состоит в том, что его величина не является постоянной, а меняется с момента возникнове ния аварии в течение некоторого незначительного вре мени. Это объясняется электромагнитными процессами
всинхронных генераторах. Зависимости изменения тока
к.з. во времени от сопротивления участка цепи между точкой короткого замыкания и генераторами вычислены для различных типов генераторов. Эти зависимости пред ставлены в виде графиков, которые называют расчет ными кривыми. Расчетные кривые широко используют
28