 |
Защита электрических сетей.
|
|
|
|
Защитой называется автоматическое устройство, состоящее из одного или нескольких электрических аппаратов, предназначенных для отключения элементов сети при возникновении ненормальных режимов работы: превышение токов в десятки раз за короткий промежуток времени (КЗ); превышение токов в 1,5-2 раза за длительный промежуток времени (перегрузка); понижение напряжения на 40-60%; нарушение изоляции кабелей электрических машин; обрыв фаз; замыкания между витками; перенапряжение и другие неисправности. Защита срабатывает на отключение аппаратов и включение аварийной сигнализации.
К защите предъявляются требования:
1. Селективность (избирательность защиты). Защита отключает только повреждённый участок и не отключает нормально работающие.
2. Быстрота действия защиты. Защита должна срабатывать до того времени, когда не выйдут из строя основные кабели и провода. Время действия защиты – десятые доли секунды, а при перегрузках в зависимости от их величины.
3. Надёжность. Защита срабатывает редко, но надёжность срабатывания должна быть близка к 100%. Вероятность срабатывания защиты обеспечивается за счёт правильности простой конструкции и проведения периодических проверок защиты.
4. Чувствительность защиты. Защита должна срабатывать в установленное время.
Основные аппараты защиты.
1. Плавкие предохранители.
2. Автоматические выключатели.
3. Блочное устройство защиты (реагирует на обрыв фаз, замыкание на землю и т.д.).
4. Ряд различного рода реле защиты (реле большого тока и реле пониженного напряжения).
Автоматические выключатели.
Генераторные выключатели с дистанционным приводом и установочные выключатели с ручным приводом.
|
|
|
Любой автоматический выключатель имеет следующие узлы:
1. контакторная система
2. привод
3. механизм свободного расцепления
4. блоки защитных реле.
При взводе автомата якорь электромагнита опускается, сжимается вспомогательная пружина и состояние якоря фиксируется защёлкой. При движении ручки вверх кулиса становится горизонтально – состояние отключения.
В контакторной системе имеются предварительные контакты, главные и дугогасительные контакты.
При включении автомата сначала включаются предварительные (сменные контакты), через доли секунд главные. Контакты бывают с моторным приводом.
Все блочные устройства воздействуют на отключающий электромагнит.
Установочные автоматы отличаются от генераторных отсутствием дистанционного моторного привода и упрощённой конструкцией контактов, габаритами этих устройств (много меньше чем у генераторных). Они встраиваются в распределительные щиты. Система взвода аналогичная.
еПодвижный контакт (при включении и отключении перекатывается по неподвижному; при включении срабатывает сначала зона 1, потом 2 и 3; при отключении в обратном порядке). Зоны 2 и 3 играют роль главных контактов.
Установочные автоматы имеют два вида защиты: от КЗ и от перегрузки. Защита от КЗ выполняется в упрощённом варианте. На электромагнит намотана катушка. Толкатель электромагнита подпружинен, при КЗ он втягивается в катушку и стержень воздействующий на фиксатор – автомат отключается.
Время отключения устанавливается 0,01-0,03 сек. Но для обеспечения селективности возможно и через 1 сек.
Защита сетей.
В сетях могут быть: короткие замыкания, перегрузки, обрывы фаз и замыкания на землю.
Защита сетей от перегрузки осуществляется установкой автоматических выключателей, находящихся вблизи потребителей на распределительных щитах. Защита от коротких замыканий осуществляется максимальными расцепителями автоматических выключателей.
|
|
|
QF1,2,3 – автоматические выключатели
РЩ1,2 – распределительные щиты
П – потребитель.
Участок между РЩ1 и П, между РЩ2 и П выбирают по номинальным токам соответствующих приёмников. Защита от перегрузки данных участков осуществляется средствами, которые защищают приёмники электроэнергии. Перегрузка участков между РЩ1 и РЩ2 и между двумя любыми другими щитами возможна в случае существующих перегрузок приёмников, так как сечение кабелей этих участков выбирают по наиболее загруженному режиму (эти случаи маловероятные). При значительном количестве приёмников питающихся от РЩ, кабели, подающие энергию к РЩ, от перегрузки не защищаются. Защита сетей от КЗ осуществляется различно в зависимости от сопротивления и протяжённости. Для коротких сетей (до 100 метров) осуществляется с помощью настройки выключателей на различное время срабатывания, что обеспечивает селективность защиты (отключение только повреждённого участка). При коротких сетях время срабатывания защиты увеличивается по мере приближения к генератору.
Пр: QF3 – 0,04 с.
QF2 – 0,1 с.
QF1 – 0,6-1 с.
Этот способ настройки по времени, когда токи КЗ отличаются на 5-10%.
Второй способ обеспечения селективности применяется для сетей большой протяжённости, когда токи КЗ сильно отличаются. Время срабатывания автоматических выключателей остаётся одним для всех, но меняется уставка срабатывания. Она меньше на 10-15% чем ток КЗ в данной точке. Это обеспечивает надёжность срабатывания защиты.
Пр: Iкз=1000 А, а Iуст=800 А.
|
Защита от обрыва фаз.
Осуществляется специальными реле (включают трансформатор тока, трансформатор напряжения). Защита включает реле тока обратной последовательности, нулевой последовательности.
Защита генераторов.
Аварийные ситуации: КЗ, перегрузка, обратная мощность, замыкание витков статора на землю, защита от перенапряжения в ОВ.
1. Защита от КЗ осуществляется автоматическим выключателем (в нём встроено реле максимального тока, срабатывающее при КЗ).
2. Защита от перегрузки (дизеля или турбин). Для этого существует схема защиты: отключающая группа потребителей. Сначала отключаются потребители 3й группы, через 15-20 с потребители 2й категории, и через 14-18 с потребители 1й категории (они переключаются на другие источники).
|
|
|
3. Защита от обратной мощности. При параллельной работе генераторов (или генераторов с сетью) при потере вращающего момента от турбины, генератор переходит в двигательный режим. Тогда необходимо отключить генератор от системы с помощью реле обратной активной мощности.
4. Защита от замыкания статора на землю – дифференциальная защита: на входе генератора и на выходе ставятся трансформаторы тока на каждую обмотку (6 трансформаторов). Они включены в звезду и встречно. При ненормальном режиме (Iвх¹Iвых) между трансформаторами возникает разностная ЭДС. Для неё включают токовое реле.
5. Защита обмотки возбуждения от перенапряжения. Параллельно к ОВ подключается активное дугогасительное сопротивление. Отключение ОВ происходит в два этапа: сначала ОВ подключается на гасящее сопротивление. Происходит отключение возбуждения, электромагнитная энергия выделяется в гасящем сопротивлении. Контакты автомата гашения поля работают с перекрытием во времени: сначала срабатывают контакты резистора гашения, а затем контакты возбуждения (и наоборот).
По существу все методы энергосбережения сводятся к снижению бесполезных потерь энергии.
Проведенный анализ показал, что при передаче электроэнергии теряется лишь 9-10%, в то время как при потреблении происходит до 90% потерь. Поэтому особое внимание к применению методов энергосбережения уделяется именно в сфере энергопотребления.
Методы энергосбережения:
1. внедрение энергосберегающих технологий в промышленности. Происходит усовершенствование технологического процесса, топливно-энергетические ресурсы используются более эффективно. Разработано немало устройств, позволяющих уменьшить потери электроэнергии при работе электрооборудования. Применение таких устройств особенно актуально для механизмов, которые имеют неодинаковую нагрузку в разный период времени: насосы, конвейеры, вентиляторы и т.п.
|
|
|
2. мероприятия по экономии электроэнергиина освещении. Необходимо максимально использовать дневной свет, в том числе повышать прозрачность и увеличивать площадь окон, ставить дополнительные окна. Световые источники должны размещаться наиболее оптимально и использоваться только по необходимости. Лампы накаливания заменяются энергосберегающими. Уже давно одним из методов энергосбережения является применение автоматических систем освещения, когда свет включается только по необходимости. Освещение отключено в дневное время. Когда наступают сумерки, на выключателе активизируется микрофон. При возникновении шума в радиусе до 5 метров происходит автоматическое включение света. Он горит, пока кто-то находится в помещении. В таких системах освещения используются энергосберегающие лампы.
3. э нергосбереженияв строительстве. Они должны рассматриваться комплексно, тогда на выходе получится энергоэффективный дом. В частности, необходимо применять:
- экономичные системы обогрева и охлаждения;
- современные материалы и методы утепления стен, трубопроводов отопления и горячего водоснабжения,
- счетчики системы отопления в каждой квартире с возможностью регулирования теплового режима помещений.
- повышение отражающей способности ограждающих конструкций и т.д.
4. в транспортной отрасли. Так, американские инженеры пытаются создать легковой автомобиль, оснащенный насадками, которые преобразуют тепло выхлопных газов в электричество. Полученная таким образом электроэнергия может быть использована для работы музыкальной системы, кондиционера в автомобиле и т.п. Методами энергосбережения в транспортной отрасли интересуются и немецкие ученые. Они разрабатывают автомобиль с гибридным двигателем, который будет работать с помощью нефти на автостраде и на электроэнергии в городе. Таким образом, будет использоваться значительно меньше энергии.
Применение методов энергосбережения как предприятиями, так и частными лицами, является важным моментом в решении экологических проблем и сохранении природных запасов.
|
|
|
