Автор: Коваленко Дмитрий Валерьевич

Рубрика: Технические науки

Опубликовано в Молодой учёный №18 (122) сентябрь-2 2016 г.

Дата публикации: 19.09.2016

Статья просмотрена: 434 раза

Библиографическое описание:

Коваленко Д. В. Режимы работы и замыкания в электроустановках // Молодой ученый. — 2016. — №18. — С. 85-87.



Система электроснабжения (СЭС) может находиться в различных режимах работы: нормальном, ненормальном и аварийном. Рассмотрим эти режимы.

Основные определения

Нормальный режим работы — это такой режим работы электроустановки, при котором обеспечивается снабжение электроэнергией любых потребителей надлежащего качества. При этом показатели качества электроэнергии находятся в пределах, установленных ГОСТ 32144–2013 [3].

Аварийный режим работы — это режим работы электроустановки, который сопровождается отклонением рабочих параметров от предельно-допустимых значений. Этот режим работы характеризуется повреждением элементов СЭС, выходом из строя электрооборудования, возможным перерывом электроснабжения.

Ненормальный режим работы — это режим работы электроустановки, при котором значение какого-либо одного из параметров, характеризующего режим работы СЭС выходит за пределы диапазона допустимых рабочих значений. Они связаны с отклонениями значений величин тока, напряжения и частоты. Ненормальные режимы работы могут быть опасны для оборудования или устойчивой работы энергосистемы.

К аварийным режимам работы электроустановок относятся короткие замыкания: трехфазные (К(3)), двухфазные (К(2)), двухфазные на землю (К(1.1)), однофазные (К(1)). Все эти виды замыканий справедливы для сетей с заземленным режимом работы нейтрали [1, 2, 4, 5].

Короткое замыкание(КЗ) — это электрическое соединение двух точекэлектрической цепис разными значениямипотенциала, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу или состояние, при котором сопротивление нагрузки меньше внутреннего сопротивления источника питания. Кроме того, короткое замыкание может возникать при нарушении изоляции токоведущих элементов [1, 2, 4, 5].

Виды коротких замыканий, основные соотношения токов инапряжений

При трехфазном коротком замыкании токи и напряжения во всех трех фазах равны по величине не только в месте короткого замыкания, но и любой другой точке сети: ; .

При двухфазном коротком замыкании на здоровой фазе ток отсутствует, а в поврежденных фазах проходят токи, одинаковые по величине и противоположные по направлению: , . Напряжение между поврежденными фазами равно нулю, а фазные напряжения равны: , .

При двухфазном коротком замыкании на землю соотношения токов и напряжений имеют следующий вид: , .

Для сетей с заземленной нейтралью этот вид короткого замыкания является более опасным по сравнению с двухфазным коротким замыканием из-за значительного уменьшения линейных напряжений в месте короткого замыкания.

При однофазном коротком замыкании соотношения токов и напряжений принимают следующий вид: ; . (Этот вид короткого замыкания справедлив только для сетей с заземленной нейтралью, также как и двухфазное короткое замыкание на землю.)

В электрических машинах возможны межвитковые короткие замыкания (замыкание витков обмотокротораилистатора, либо витков обмоток трансформаторов), а также замыкание обмотки на металлический корпус машины.

Короткое замыкание в любом из элементов СЭС может нарушить её функционирование — у некоторых потребителей может упасть питающее напряжение, что приводит к повреждению оборудования; в трёхфазных сетях при коротких замыканиях возникает несимметрия напряжений, нарушающая её нормальное электроснабжение. В системообразующих сетях короткое замыкание способно вызвать тяжёлые системные аварии [1–5].

Основные причины возникновения коротких замыканий

  1. Старение и, вследствие этого, пробой изоляции.
  2. Набросы на провода линий электропередачи (ЛЭП).
  3. Обрывы проводов ЛЭП с падением на землю.
  4. Механические повреждения изоляции кабельных ЛЭП при земляных работах.
  5. Удары молнии в ЛЭП.

Чаще всего КЗ происходит через переходное сопротивление (через сопротивление электрической. дуги, возникающей в месте повреждения изоляции). Иногда возникают металлические КЗ без переходного сопротивления.

Таблица 1

Вероятность возникновения повреждений вэлектрических сетях

Вид КЗ/повреждения

Вероятность возникновения

Трехфазное — К(3)

1–7 %

Двухфазное — К(2)

2–13 %

Двухфазное на землю — К(1.1)

5–20 %

Однофазное — К(1)

60–92 %

Однофазное замыкание на землю — З(1)

60–92 %

Другие ненормальные режимы работы

В сетях, не имеющих непосредственного заземления нейтрали (изолированная, компенсированная или резистивно заземленная нейтраль) могут возникать только трехфазные и двухфазные короткие замыкания.

В упомянутых выше сетях (без заземления нейтрали) при электрическом контакте любой из трех фаз с землей возникают однофазные замыкания на землю (ОЗЗ), которые относятся к ненормальным режимам работы (не являются короткими), так как в режиме работы сети при однофазном замыкании на землю сеть (в классическом случае) не отключается устройствами релейной защиты и продолжает работать. В этом случае напряжения на здоровых фазах возрастают до линейных значений. Допустимые значения емкостных токов при однофазном замыкании на землю для сетей с различными классами напряжений приведены в таблице 2.

Таблица 2

Допустимые значения емкостного тока при однофазном замыкании на землю

Класс напряжения, кВ

Допустимое значение емкостного ток, А

3–6

30

10

20

15–20

15

35

10

Генераторные цепи

5

ЛЭП на ж/б опорах

10

Именно этот режим работы в настоящее время вызывает живой интерес, так как на данный момент еще никому не удалось создать универсальную селективную защиту от однофазных замыканий на землю, поэтому актуальность и перспективность создания такой защиты не вызывает сомнений.

Кроме всего вышеперечисленного следует выделить режим перегрузки как одну из разновидностей ненормальных режимов работы. К ним относятся: перегрузка оборудования при превышении номинального значения тока, перегрузка оборудования при превышении номинального значения напряжения. При превышении номинального значения тока возникает повышенный износ изоляции, что приводит к её повреждению. При превышении напряжения выше номинального значения уменьшается срок службы электрооборудования и увеличивается вероятность возникновения аварий.

В заключение приведем таблицу с режимами работ нейтралей СЭС и видами замыканий, которые могут возникнуть в каждом конкретном случае.

Таблица 3

Виды замыканий всистемах электроснабжения

Вид замыкания или повреждения

C:\Documents and Settings\Admin.ADMIN-C815B5312\Local Settings\Temporary Internet Files\Content.Word\operating-modes-neutrals1.jpg

C:\Documents and Settings\Admin.ADMIN-C815B5312\Local Settings\Temporary Internet Files\Content.Word\operating-modes-neutrals1.jpg

C:\Documents and Settings\Admin.ADMIN-C815B5312\Local Settings\Temporary Internet Files\Content.Word\chto-delat-esli-proizoshlo-korotkoe-zamykanie-3.jpg

Трехфазное — К(3)

+

+

C:\Documents and Settings\Admin.ADMIN-C815B5312\Local Settings\Temporary Internet Files\Content.Word\chto-delat-esli-proizoshlo-korotkoe-zamykanie-3.jpg

Двухфазное — К(2)

+

+

C:\Documents and Settings\Admin.ADMIN-C815B5312\Local Settings\Temporary Internet Files\Content.Word\chto-delat-esli-proizoshlo-korotkoe-zamykanie-3.jpg

Двухфазное на землю — К(1.1)

+

C:\Documents and Settings\Admin.ADMIN-C815B5312\Local Settings\Temporary Internet Files\Content.Word\chto-delat-esli-proizoshlo-korotkoe-zamykanie-3.jpg

Однофазное — К(1)

+

Однофазное замыкание на землю — З(1)

+

Литература:

  1. Андреев В. А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения / В. А. Андреев. М.: Высшая школа, 2006. — 642 с.
  2. Беркович М. А. и др. Основы техники релейной защиты / М. А. Беркович, В. В. Молчанов, В. Л. Семенов. — 6-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1984. — 376 с.
  3. ГОСТ 32144–2013. Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная. Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения. — М.: Стандартинформ, 2014. — 16 с.
  4. Правила Устройства Электроустановок. 7-е издание.
  5. Рожкова Л. Д. и др. Электрооборудование электрических станций и подстанций / Л. Д. Рожкова, Л. К. Карнеева, Т. В. Чиркова. — 4-е изд., стер. — М.: Академия, 2007. — 448 с.
Основные термины (генерируются автоматически): режим работы, режим работы электроустановки, короткого замыкания, превышении номинального значения, короткие замыкания, короткое замыкание, месте короткого замыкания, вид короткого замыкания, коротком замыкании, режим работы СЭС, соотношения токов, номинального значения тока, режимам работы, двухфазном коротком замыкании, Ненормальный режим работы, Нормальный режим работы, Аварийный режим работы, коротких замыканий, элементов СЭС, землю соотношения токов.

Обсуждение

Социальные комментарии Cackle
Задать вопрос