 |
Электроустановки напряжением выше 1 кВ сети с изолированной нейтралью
|
|
|
|
Возобновляемые источники энергии (ВИЭ) — в современной мировой практике к ВИЭ относят: гидро,солнечную, ветровую, геотермальную, гидравлическую энергии, энергию морских течений, волн, приливов,температурного градиента морской воды, разности температур между воздушной массой и океаном, тепла Земли, биомассу животного, растительного и бытового происхождения.
Существуют различные мнения о том, к какому типу ресурсов следует относить ядерное топливо. Запасы ядерного топлива с учётом возможности его воспроизводства в реакторах-размножителях, огромны, его может хватить на тысячи лет. Несмотря на это его обычно причисляют к невозобновляемым ресурсам. Основным аргументом для этого является высокий риск для экологии, связанный с использованием ядерной энергии.
1.7.101. Сопротивление заземляющего устройства, к которому присоединены нейтрали генератора или трансформатора или выводы источника однофазного тока, в любое время года должно быть не более 2, 4 и 8 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока. Это сопротивление должно быть обеспечено с учетом использования естественных заземлителей, а также заземлителей повторных заземлений PEN- или РЕ -проводника ВЛ напряжением до 1 кВ при количестве отходящих линий не менее двух. Сопротивление заземлителя, расположенного в непосредственной близости от нейтрали генератора или трансформатора или вывода источника однофазного тока, должно быть не более 15, 30 и 60 Ом соответственно при линейных напряжениях 660, 380 и 220 В источника трехфазного тока или 380, 220 и 127 В источника однофазного тока.
68 см в тетради
|
|
|
ВИДЫ И НАЗНАЧЕНИЕ АВТОМАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ТРАНСФОРМАТОРА
На трансформаторах устанавливаются следующие защиты:
защита от коротких замыканий, действующая на отключение поврежденного трансформатора и выполняемая без выдержки времени (для ограничения размеров повреждения, а также для предотвращения нарушения бесперебойной работы питающей энергосистемы). Для защиты мощных трансформаторов применяются продольные дифференциальные токовые защиты, а для маломощных трансформаторов -- токовые защиты со ступенчатой характеристикой выдержки временя. Кроме того, при всех повреждениях внутри бака и понижениях уровня масла применяется газовая защита, работающая на неэлектрическом принципе;
защита, от токов внешних к. з., основное назначение которой заключается в предотвращении длительного прохождения токов к. з. в случае отказа выключателей или защит смежных элементов путем отключения трансформатора. Кроме того, защита может работать в качестве основной (на трансформаторах малой модности, а также при к. з. на шинах, если отсутствует специальная защита шин). Защиты от внешних к. з. обычно выполняются токовыми или (значительно реже) дистанционными -- с выдержками времени;
защита от перегрузок, выполняемая с помощью одного максимального реле тока, поскольку перегрузка обычно является симметричным режимом. Поскольку перегрузка допустима в течение длительного промежутка времени (десятки минут при токе не больше 1,5Iт,ном), то защита от перегрузки при наличии дежурного персонала должна выполняться с действием на сигнал, а при отсутствии персонала -- на разгрузку или на отключение трансформатора.
На трансформаторах предусматриваются следующие устройства автоматики:
автоматическое повторное включение, предназначенное для повторного включения трансформатора после его отключения максимальной токовой защитой. Требования к АПВ (автоматическое повторное включение) и способы его осуществления аналогичны рассмотренным ранее устройствам АПВ линий. Основная особенность заключается в запрещении действия АПВ трансформаторов при внутренних повреждениях, которые.отключаются дифференциальной или газовой защитой;
|
|
|
автоматическое включение резервного трансформатора, предназначенное для автоматического включения секционного выключателя при аварийном отключении одного из работающих трансформаторов или при потере питания одной из секций по другим причинам;
автоматическое отключение и включение одного из параллельно работающих трансформаторов, предназначенное для уменьшения суммарных потерь электроэнергии в трансформаторах;
автоматическое регулирование напряжения, предназначенное для обеспечения необходимого качества электроэнергии у потребителей путем изменения коэффициента n трансформации понижающих трансформаторов подстанций, питающих распределительную сеть. Для изменения n под нагрузкой трансформаторы оборудуются устройствами РПН (регулятором переключения отпаек обмотки трансформатора под нагрузкой). Автоматическое изменение n осуществляется специальным регулятором коэффициента трансформации (АРКТ), воздействующим на РПН..
66 Включение генераторов на параллельную работу должно производиться одним из следующих способов: точной синхронизацией (ручной, полуавтоматической и автоматической) и самосинхронизацией (ручной, полуавтоматической и автоматической).
3.3.44. Способ точной автоматической или полуавтоматической синхронизации как основной способ включения на параллельную работу при нормальных режимах должен предусматриваться для:
турбогенераторов с косвенным охлаждением обмоток мощностью более 3 МВт, работающих непосредственно на сборные шины генераторного напряжения, и при значении периодической составляющей переходного тока более 3,5 Iном;
турбогенераторов с непосредственным охлаждением обмоток типов ТВВ, ТВФ, ТГВ и ТВМ;
гидрогенераторов мощностью 50 МВт и более.
При аварийных режимах в электрической системе включение на параллельную работу всех генераторов вне зависимости от системы охлаждения и мощности может производиться способом самосинхронизации.
|
|
|
Системы автоматического регулирования частоты и активной мощности (АРЧМ) предназначены для:
поддержания частоты в энергообъединениях и изолированных энергосистемах в нормальных режимах согласно требованиям ГОСТ на качество электрической энергии;
регулирования обменных мощностей энергообъединений и ограничения перетоков мощности по контролируемым внешним и внутренним связям энергообъединений и энергосистем;
распределения мощности (в том числе экономичного) между объектами управления на всех уровнях диспетчерского управления (между объединенными энергосистемами в "ЕЭС России", энергосистемами в ОЭС, электростанциями в энергосистемах и агрегатами или энергоблоками в пределах электростанций).
3.3.64. Системы АРЧМ должны обеспечивать (при наличии необходимого регулировочного диапазона) на управляемых электростанциях поддержание среднего отклонения частоты от заданного значения в пределах ±0,1 Гц в десятиминутных интервалах и ограничение перетока мощности по контролируемым связям с подавлением не менее чем на 70% амплитуды колебаний перетока мощности с периодом 2 мин и более
Электроустановки напряжением выше 1 кВ сети с изолированной нейтралью
1.7.57. В электроустановках выше 1 кВ сети с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства R, Ом, при прохождении расчетного тока замыкания на землю в любое время года с учетом сопротивления естественных заземлителей должно быть не более:
при использовании заземляющего устройства одновременно для электроустановок напряжением до 1 кВ
R = 125/I, но не более 10 Ом,
где I - расчетный ток замыкания на землю, А.
При этом должны также выполняться требования, предъявляемые к заземлению (занулению) электроустановок до 1 кВ;
при использовании заземляющего устройства только для электроустановок выше 1 кВ
R = 250/I, но не более 10 Ом.
1.7.58. В качестве расчетного тока принимается:
|
|
|
1) в сетях без компенсации емкостных токов - полный ток замыкания на землю;
2) в сетях с компенсацией емкостных токов;
для заземляющих устройств, к которым присоединены компенсирующие аппараты, - ток, равный 125% номинального тока этих аппаратов;
для заземляющих устройств, к которым не присоединены компенсирующие аппараты, - остаточный ток замыкания на землю, проходящий в данной сети при отключении наиболее мощного из компенсирующих аппаратов или наиболее разветвленного участка сети.
В качестве расчетного тока может быть принят ток плавления предохранителей или ток срабатывания релейной защиты от однофазных замыканий на землю или междуфазных замыканий, если в последнем случае защита обеспечивает отключение замыканий на землю. При этом ток замыкания на землю должен быть не менее полуторакратного тока срабатывания релейной защиты или трехкратного номинального тока предохранителей.
Расчетный ток замыкания на землю должен быть определен для той из возможных в эксплуатации схем сети, при которой этот ток имеет наибольшее значение.
1.7.59. В открытых электроустановках выше 1 кВ сетей с изолированной нейтралью вокруг площади, занимаемой оборудованием, на глубине не менее 0,5 м должен быть проложен замкнутый горизонтальный заземлитель (контур), к которому подсоединяется заземляемое оборудование. Если сопротивление заземляющего устройства выше 10 Ом (в соответствии с 1.7.69 для земли с удельным сопротивлением более 500 Ом х м), то следует дополнительно проложить горизонтальные заземлители вдоль рядов оборудования со стороны обслуживания на глубине 0,5 м и на расстоянии 0,8-1,0 м от фундаментов или оснований оборудования.
64-----------------------------------------------------------------------------------------------------------------63 Основные сведения о коротких замыканиях. КЗ, возникающие в электросетях, машинах и аппаратах, отличаются большим разнообразием как по виду, так и по характеру повреждения. Для упрощения расчётов и анализа поведения РЗ при повреждениях исключаются отдельные факторы, не оказывающие существенного влияния на значения токов и напряжений. В частности, как правило, не учитывается при расчётах переходное сопротивление в месте КЗ и все повреждения рассматриваются как непосредственное (или, как говорят, “глухое” или “металлическое”) соединение фаз между собой или на землю (для сети с глухозаземлённой нейтралью). Не учитываются токи намагничивания силовых трансформаторов и емкостные токи линий электропередачи напряжением до 330кВ. Сопротивления всех трёх фаз считаются одинаковыми.
Основные виды КЗ: междуфазные КЗ – двухфазные и трёхфазные – возникают в сетях как с заземлённой нейтралью, так и с изолированной нейтралью. Однофазные КЗ могут происходить только в сетях с заземлённой нейтралью.
|
|
|
Основными причинами, вызывающими повреждения на линиях электропередачи, являются перекрытия изоляции во время грозы, схлёстывания и обрывы проводов при гололёде, набросы, перекрытие загрязнённой и увлажнённой изоляции, ошибки персонала и др.
Трёхфазное короткое замыкание. Симметричное трёфазное КЗ – наиболее простой для расчёта и анализа вид повреждения. Он характерен тем, что токи и напряжения всех фаз равны по значению как в месте КЗ, так и в любой другой точке сети:
IA= IB= IC; UA= UB= UC.
Поскольку рассматриваемая система симметрична, ток, проходящий в каждой фазе, отстаёт от создающей его ЭДС на одинаковый угол φк, определяемый соотношением активного и реактивного сопротивлений цепи КЗ:
Для линий 110кВ этот угол равен 60 - 78°; 220кВ (один провод в фазе) – 73 - 82°; 330кВ 9два провода в фазе) – 80 - 85°; 500кВ 9три провода в фазе) – 84 - 87°; 750кВ (четыре провода в фазе) – 86 - 88° (большие значения угла соответствуют большим сечениям проводов). Так как все фазные и междуфазные напряжения в точке трёхфазного КЗ равны нулю, а в точках, удалённых от места КЗ на небольшое расстояние, незначительны по значению, рассматриваемый вид повреждения представляет наибольшую опасность для работы энергосистемы с точки зрения устойчивости параллельной работы электростанций и узлов нагрузки.
Двухфазное короткое замыкание. При двухфазном КЗ токи и напряжения разных фаз неодинаковы. Рассмотрим соотношения токов и напряжений, характерных для КЗ между фазами В и С. В повреждённых фазах в месте КЗ проходят одинаковые токи, а в неповреждённой фазе ток отсутствует, т.е.
IA= 0, IB - IC
Междуфазное напряжение в месте КЗ равно нулю, а фазные напряжения будут:
UB= UC= E/2; при UBC= 0.
Так же как и при трёхфазном КЗ, токи, проходящие в повреждённых фазах, отстают от создающей их ЭДС на угол φк, определяемый соотношением активных и реактивных сопротивлений цепи. По мере удаления от места КЗ фазные напряжения UB, UC, и междуфазное напряжение UBC , будут увеличиваться.
С точки зрения влияния на устойчивость параллельной работы генераторов и на работу электродвигателей рассматриваемый вид повреждения представляет значительно меньшую опасность, чем трёфазное КЗ.
Двухфазное КЗ на землю в сети с заземлённой нейтралью. Этот вид повреждения для сетей с изолированной нейтралью практически не отличается от двухфазного КЗ. Токи, проходящие в месте КЗ, а так же междуфазные напряжения в разных точках сети имеют те же самые значения, что и при двухфазном КЗ.
В сетях же с заземлённой нейтралью двухфазное КЗ на землю значительно более опасно, чем просто двухфазное КЗ. Это объясняется более значительным снижением междуфазных напряжений в месте КЗ, так как одно междуфазное напряжение уменьшается до нуля, а два других – до значения фазного напряжения неповреждённой фазы. Соотношение токов и напряжений в месте КЗ для этого вида повреждения:
IA= 0, UB= UC= 0.
Однофазное КЗ в сети с заземлённой нейтралью. Оно может иметь место только в сетях с заземлённой нейтралью. Соотношение токов и напряжений в месте однофазного КЗ:
UA= 0; IB= IC= 0.
Однофазные КЗ, сопровождающиеся снижением до нуля в месте повреждения только одного фазного напряжения, представляют меньшую опасность для работы энергосистемы, чем рассмотренные выше междуфазные КЗ.
Однофазное замыкание на землю в сети с малым током замыкания на землю. В сетях с малыми токами замыкания на землю, к которым относятся сети 3 – 35 кВ, работающие с изолированной нейтралью или с нейтралью, заземлённой через дугогасящий реактор, замыкание одной фазы на землю сопровождается значительно меньшими токами, чем токи КЗ.
При замыкании на землю одной фазы фазное напряжение повреждённой фазы относительно земли становится равным нулю, а напряжения неповреждённых фаз увеличиваются в 1,73 раза и становятся равными междуфазным. Под действием напряжений неповреждённых фаз через место повреждения проходит ток, замыкающийся через ёмкости неповреждённых фаз. Ёмкость повреждённой фазы зашунтирована местом замыкания, и поэтому ток через неё не проходит. Значение тока в месте замыкания:
XΣ – суммарное сопротивление цепи замыкания на землю. Поскольку активные и индуктивные сопротивления генераторов, трансформаторов и кабельных линий много меньше, чем емкостное сопротивление сети, ими можно пренебречь. Тогда:
, где 
– частота сети=50Гц; С – ёмкость одной фазы сети относительно земли. Поскольку при замыкании одной фазы на землю напряжения неповреждённых фаз относительно земли равны по значению междуфазному напряжению и сдвинуты на угол 60°, то
| U(1)B+U(1)C | = 3Uф.А,
В результате:
Iз = 3ф 
С =3Uф2 
.
Ёмкость сети в основном определяется длиной присоединённых линий, в то время как ёмкости относительно земли обмоток генераторов и трансформаторов сравнительно невелики. Для расчёта ёмкостного тока (А/км), проходящего при замыкании на землю в сети с изолированной нейтралью, можно воспользоваться выражением, определяющим ток на 1 км кабельной линии:
Iз = (95+2,84S) /(2200+6S)Uном.;
Для линии 10 кВ:
Iз = (95+1,44S)/(2200+0,23S)Uном.
S – сечение кабеля, мм2; Uном. – номинальное междуфазное напряжение кабеля, кВ.
Для воздушных линий можно принимать следующие удельные значения ёмкостных токов:
6кВ – 0,015 А/км;
10кВ – 0,025 А/км;
30кВ – 0,1 А/км.
Для снижения тока замыкания на землю применяются специальные компенсирующие устройства – дугогасящие катушки, которые подключаются между нулевыми точками трансформаторов или генераторов и землёй. В зависимости от настройки дугогасящей катушки ток замыкания на землю уменьшается до нуля или до небольшого остаточного значения.
Поскольку токи замыкания на землю имеют небольшие значения, а все междуфазные напряжения остаются неизменными, однофазное замыкание на землю не представляет непосредственной опасности для потребителей. Защита от этого вида повреждения, как правило, действует на сигнал. Однако длительная работа сети с заземлённой фазой нежелательна, так как длительное прохождение тока в месте замыкания на землю, а так же повышенные в 1,73 раза напряжения неповреждённых фаз относительно земли могут привести к пробою или повреждению их изоляции и возникновению двухфазного КЗ. Поэтому допускается работа сети с заземлением одной фазы только в течение 2 часов для обнаружения места повреждения и выведения его из сети.
| Проведение комплекса работ по техническому перевооружению и реконструкции электросетевых объектов энергосистемы, установка компенсаторов реактивной мощности, осуществление глубоких высоковольтных вводов, исключение ЛЭП 35 и 220 кВ. |
| Реконструкция сетей с минимизацией удельных затрат на единицу расстояния (км/МВт). |
| Организация системы управления графиками нагрузки потребителей в целях снижения пиковой нагрузки на сети. |
| Замена электроотопления автономных подстанций, распредустройств на ночное тепловое аккумулирование. |
| Снижение потерь за счет ликвидации низковольтных (0,4 кВ) сетей с установкой ТП непосредственно в зданиях. |
| Организация технологического учета электроэнергии, передаваемой в схеме энергоснабжения. |
| Компенсация реактивной мощности у потребителей (0,4 кВ) |
| Реконструкция подстанций, замена устаревших трансформаторов с максимальными потерями. Снижение потерь электроэнергии и совершенствование системы коммерческого и технического учета электроэнергии в электрических сетях и у потребителей. |
Согласно ГОСТ 13109-97 существует 11 показателей качества электроэнергии:
- установившееся отклонение напряжения;
- размах изменения напряжения;
- доза фликера;
- коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения;
- коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения;
- коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности;
- коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности;
- отклонение частоты;
- длительность провала напряжения;
- импульсное напряжение;
- коэффициент временного перенапряжения.
Наиболее часто на предприятиях встречаются следующие проблемы качества электроэнергии:
1. Перепады напряжения
Перепады напряжения - основная проблема с качеством электроэнергии в наших сетях. Перепады на-пряжения – кратковременное уменьшение амплитуды питающего напряжения вызывающее сбои в чувст-вительном оборудовании таком, как частотно регулируемые приводы, реле, и роботы. Перепады напряжения часто случаются из-за запуска электродвигателей, включения конденсаторов.
2. Пропадания напряжения
Пропадание напряжения – проблема с качеством электроэнергии проявляющаяся как снижение напряжения в сети до нуля, связанная со сбоями генерирующего и передающего оборудования. Пропадание напряжения может вызываться погодными условиями, коммутациями реклоузеров. Пропадание напряжения может быть на 1 или нескольких фазах, имеет короткую продолжительность менее 30 секунд.
3. Фликер напряжения
Фликер — субъективное восприятие человеком колебаний светового потока искусственных источников освещения, вызванных колебаниями напряжения в электрической сети, питающей эти источники. Колебания напряжения вызываются изменяющейся мощностью, а следовательно и током нагрузки, что вызывает изменение падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника питания. При прочих равных условиях чем выше внутреннее сопротивление источника питания, тем выше доза фликера. Эффект фликера вызывает такое оборудование как сварочные трансформаторы, камнедробилки, лесопильные производства, металлорежущие станки. Эта аномалия с качеством электроэнергии может вызвать видимое изменение яркости ламп освещения, а также вызывать сбои в работе оборудования.
|
|
|
