4. Анормальные режимы работы ЭЭС

Выводы

1. Двойное замыкание на землю в разных точках сети с изолированной нейтралью является одним из наиболее сложных для расчётов и непредсказуемых видов повреждений. Токи двойного замыкания могут быть соизмеримы с токами двухфазного КЗ и зависят от многих факторов.

2. На различных участках сети симметричные составляющие полных токов и напряжений различны.

3. Как и при ОЗЗ напряжения фаз относительно земли могут возрастать по сравнению с нормальным режимом в раз и более.

4. При двойном замыкании линейный треугольник остаточных напряжений на шинах не является симметричным.

 

4. Анормальные режимы работы ЭЭС

 

К основным видам анормальных режимов работы электрических сетей, учитываемым при выполнении релейных защит, относятся:

1) сверхтоки, обусловленные перегрузками или короткими замыканиями, возникающими вне защищаемого участка сети;

2) качания и нарушение синхронизма между параллельно работающими в системе генераторами (асинхронный режим);

3) броски намагничивающего тока в трансформаторах и автотрансформаторах;

4) токи пуска и самозапуска асинхронных двигателей.

 

4. 1 Сверхтоки в ЭЭС

Сверхтоки, возникающие в линии, оказывают на элементы линии электродинамическое и термическое воздействия. Последние могут приводить к ускоренному износу изоляции и проводников, особенно в местах установки соединительных зажимов, или даже к повреждениям линий и иного электрооборудования.

От сверхтоков, вызванных внешними КЗ, обычно используется релейная защита участка от КЗ, действующая как резервная в случае отказа РЗ или выключателей на смежном участке.

В правильно спроектированной и эксплуатируемой распределительной сети недопустимые и длительные перегрузки маловероятны. Поэтому специальная защита от них, как правило, не устанавливается. Если же возможные перегрузки вероятны, то может встать вопрос об установке специальной дополнительной защиты от перегрузки, работающей на сигнал.

 

4. 2 Качания и асинхронный режим

Качания в энергосистеме возникают при нарушении синхронной работы генераторов. Частые интенсивные качания синхронных машин возникают вследствие недостаточно быстрого отключения коротких замыканий в ЭЭС. В наиболее тяжёлых случаях возможно возникновение кратковременного или затяжного нарушения их синхронной работы. Несинхронные режимы работы генераторов и возникающие при этом колебания напряжений и токов сопровождают также используемые иногда в эксплуатации автоматические несинхронные включения.

Короткие замыкания в ЭЭС, являясь возмущающими факторами, приводят в той или иной мере к нарушению синхронизма в работе генераторов, питающих систему. После отключения участка с КЗ и устранения возмущающего фактора генераторы вновь входят в синхронизм, и качания в системе прекращаются.

Соотношение электрических величин (токов, напряжений фазовых сдвигов между ними, а также сопротивлений участков системы и линии) при качаниях, возникающих, например, после возникновения и последующего отключения короткого замыкания, можно рассмотреть на примере одиночной линии трёхфазной системы с двухсторонним питанием. Поскольку процессы при качаниях во всех трёх фазах протекают одинаково, их можно рассматривать применительно к одной фазе (рисунок 4. 1).

 

Рисунок 4. 1 Линия в однофазном исполнении

с двусторонним питанием

 

Если генераторы, питающие линию с двух сторон, имеют одинаковую частоту и работают синхронно, то угол сдвига фаз ЭДС Е₁ и Е₂ (d) равен нулю (рисунок 4. 1, б). В этом случае уравнительные токи по линии не протекают (предполагает, что Е₁=Е₂).

Если расхождение векторов Е₁ и Е₂ имеется, но увеличение угла d происходит медленно, то с небольшой погрешностью можно считать, что частота каждой ЭДС (w₁ и w₂) остаётся неизменной, и, следовательно, сопротивление элементов систем Z_сист1 и Z_сист2 одинаковы для обеих ЭДС.

При некотором расхождении векторов Е₁ и Е₂ на угол d, не равный нулю, в линии появляется уравнительный ток I_ур, вызванный появившейся геометрической разностью ЭДС .

Величина уравнительного тока определяется выражением

 

                                            (4. 1)

 

Уравнительный ток I_ур отстаёт от вектора DЕ на угол системы j_с (рисунок 4. 2).

 

        .                                            (4. 2)

 

На рисунке 4. 2 приведена векторная диаграмм уравнительного тока и напряжений для различных точек сети при < δ ≠ 0.

		Рисунок 4. 2. Векторная диаграмма уравнительного тока при качаниях в системе.

 

Определим напряжения на шинах подстанций 1 и 2.

 

      и .

 

Для простоты расчетов примем

 

      .

Минимальное напряжение в системе при некотором конкретном угле расхождения δ определяется длиной перпендикуляра, опущенного из начала диаграммы на вектор напряжения . Точка в системе, имеющая при данном угле δ минимальное значение напряжения, называется электрическим центром качаний (ЭЦК). В общем случае ЭЦК может занимать различные положения, перемещаясь по линии с изменением угла δ.

При неравенстве угловых скоростей генераторов (ω ₁ ≠ ω ₂) одно генераторное напряжение с некоторой скоростью «скользит» относительно другого. При этом угол δ периодически изменяется в пределах от 0º до 360º. С той же периодичностью будет изменяться   в пределах от 0 до 2Е. Следовательно, вместе с изменением ∆ Е будет изменяться и уравнительный ток от нуля (при δ = 0º ) до   (при δ = 180º ). В моменты времени, когда угол δ становится равным 180º (ЭДС Е₁  и Е₂ противофазны), уравнительный ток   становится соизмеримым с токами КЗ. При периодических возрастаниях уравнительного тока наблюдается также периодическое понижение напряжения вблизи шин подстанции, где установлены РЗ. По этой причине в промежутки времени, когда уравнительный ток возрастает до   и становится соизмеримым с токами КЗ, а напряжение на шинах подстанции «проседает», создаются предпосылки для несанкционированного срабатывания РЗ.

Релейные защиты из эксплуатационных соображений не должны реагировать на появление больших уравнительных токов. Выявлением асинхронного режима в системе и его ликвидацией занимается противоаварийная автоматика АЛАР (автоматика ликвидации асинхронного режима).

В релейных защитах предусматривается специальное блокирующее устройство, не позволяющее защите срабатывать при больших уравнительных токах.

Большие уравнительные токи, возникающие при качениях, могут вызывать увеличенные погрешности измерительных трансформаторов тока из-за насыщения их сердечников, что необходимо учитывать при выполнении различных РЗ.

Электроэнергетические системы должны рассчитываться и эксплуатироваться так, чтобы затяжные выходы из асинхронизма были практически исключены. Достигается это повышением быстродействия РЗ и  использованием комплексов устройств противоаварийной автоматики. Если,   однако, синхронизм оказывается все же нарушенным и не удается в кратчайшее время устранить асинхронный ход, то систему приходится делить в определенных заранее установленных местах на несинхронно работающие части так, чтобы в этих частях были сбалансированы генерирующие мощности и потребители.

Срабатывание релейных защит при асинхронном ходе недопустимо, так как оно может приводить к нарушениям работы системы, к разделению ее на части в недопустимых местах и к отключению потребителей. Предотвращение срабатывания защит, подверженных воздействию качаний, достигается соответствующим выбором параметров их срабатывания, а также посредством применения, как указывалось выше, специальных устройств, не разрешающих защите действовать при качениях.

На рисунке 4. 3 показан характер изменения уравнительного тока и напряжений U₁ и U₂ на шинах подстанции и напряжения в центре качаний U_ЦК.

 

 

⇐ Предыдущая78910111213141516Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: