Реферат Коротке замикання в електричних установках
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-28Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Тема: Коротке замикання в електричних установках.
Короткі замикання (КЗ) в електричних системах виникають при порушенні ізоляції струмоведучих елементів електричних установок в результаті їх природного старіння (зносу), своєчасно не виявленого шляхом профілактичних робіт, або яких-небудь пошкоджень при експлуатації.
Механічне пошкодження ізоляції можливі, наприклад, при пошкодженні силових кабелів під час розкопок траншеї, при падінні кріплень або обриві проводів повітряних ліній електропередач.
Можливі пошкодження ліній електропередач при перенапругах, наприклад, при прямих ударах блискавки в проводи повітряних ліній або відкритих розподільчих пристроїв.
До КЗ часто призводять помилкові дії обслуговуючого персоналу в результаті не виконаних правил технічної експлуатації, експлуатаційних інструкцій, правил технічної безпеки.
КЗ виникають також при перекритті голих струмоведучих частин тваринами і птахами.
КЗ супроводжується протіканням в електролінії струму КЗ, значно більший між струм нормального режиму роботи пошкодженого елемента системи (генератора, трансформатора, лінії передачі), а також зниженням напруги в електролінії і тим більшим, чим ближче КЗ до збірних шин електроустановки.
В цілях попередження появи аварії пошкоджений елемент системи повинен автоматично і якомога скоріше бути відключений найближчим до місця пошкодження вимикачем. Якщо при цьому пошкодженні елемент не заміщається резервним, то виключається електропостачання, що живляться від його споживача.
В сучасних потужних електроустановках напруга 6-20кВ струму КЗ досягає більше ніж в декілька десятків і навіть сотень тисяч ампер. Електроустаткування, що застосовується, повинне витримувати механічні і теплові дії на стільки великих струмів, повинні бути електродинамічно і термічно стійкими.
Зниження напруги в електролініях при КЗ пояснюється тим, що при протіканні струму КЗ, який значно більший струму нормального режиму елементів лінії і має велику індуктивну складову, по-перше, зменшуються розмагнічуюючі дії реакції статора і по-друге, збільшуються втрати напруги в усіх елементах ланки КЗ.
Темп спаду напруги визначається часом автоматичного вимкнення місця пошкодження, залежного від часу дії релейного захисту і вимикача.
Глибоке і тривале зниження напруги в лінії при КЗ може порушити нормальну роботу електроприймачів, що споживаються від нерухомих ланок лінії. Так, як момент обертання електродвигуна залежить від підведеної до його напруги, то при значному пошкодженні напруга в момент обертання двигуна може виявитись не достатньою для обертання механізмів і двигун зупиниться.
Значне зниження напруги в останній електролінії системи може призвести до порушення стійкості нормальної роботи станції, виходу її з синхронності і виключення лінії, з’єднаних станції. В результаті цього система може розпастися на групи несинхронно працюючих станції. Це в свою чергу може призвести до перевантаження деяких станцій, що призведе до відключення частин споживача. Чим більше зниження напруги при КЗ, час дії релейного захисту і час дії вимикача виключеного пошкодженого ділянки, тим вірогідніше порушення стійкості паралельної роботи станції системи.
З перерахованого вище випливають наступні основні заходи, що покращують роботу електричної системи при КЗ:
1) автоматичне швидке вимикання місця КЗ; 2) автоматична заміна резервним аварійним виключенням елементів системи; 3) використання на генераторах станції автоматичних генераторів збудження, збільшуючих струм збудження генераторів при КЗ, завдяки чому знижується напруга на лінії, а після короткого вимкнення, напруга швидше відновлюється і стає нормальною. У деяких випадках штучно обмежують величину струму КЗ.
Визначення струму КЗ необхідне для: 1) вибору електроустаткування;
2) Вибору засобів обмеження КЗ; 3) проектування релейного захисту.
Для обчислення двох перших задач достатнє приблизне визначення струму трьохфазного і рідше струму двохфазного КЗ, який тече в місце пошкодження. При проектуванні релейного захисту буває необхідність визначення струму і напруги як і при трьохфазному, так і при різних не симетричних КЗ.
Величина струму і напруги при КЗ залежить від багатьох умов, багато з яких врахувати дуже важко. Тому в практичних розрахунках КЗ приймають наступним спрощенням, що не мають значних помилок в результаті обчислення:
1) рахують трьохфазну систему симетричною;
2) не враховують перехідних опорів в місці КЗ, рахують КЗ металевим (глухим);
3) приймають, що в вході всього процесу КЗ всіх генераторів системи співпадає по фазі (відсутнє коливання генераторів);
4) не враховують насичення магнітних ліній, що дозволяє рахувати постійними і незалежними від струму індуктивний опір всіх елементів коротко замкнутих ланок;
5) нехтують намагнічуючими струмами силових трансформаторів автотрансформаторів;
6) не враховують ємність всіх елементів коротко замкнутої ланки, включаючи повітряні і кабельні лінії (практично необхідно враховувати ємність тільки дуже потужних ліній великої довжини, наприклад ліній напругою 500кВ і вище).
Трьохфазне коротке замикання.
а) особливості тьохфазного КЗ
Трьохфазне КЗ являється симетричним, так як при ньому симетрія струмів і напруги не порушуються.
При металічній характеристиці замикання напруга в місті трьохфазного КЗ рівна нулю.
Величина струму КЗ і напруги в лінії залежить від електричної віддаленості місця КЗ або інакше від сумарного опору лінії, що складається із опору генератора і зовнішніх елементів до місця пошкодження. Із зменшенням відстані пошкодження струму КЗ в лінії зростає, а напруга в ланці зменшується.
При трьохфазному КЗ система залишається рівномірною так як геометричні суми струмів так і в будь –якому місці мережі залишаються рівними нулю.
Кут зсуву
б) КЗ в ланці, що споживається від генераторів без автоматичних регуляторів збудження.
КЗ порушує нормальний режим ланки, в результаті чого струм і магнітний потік ланки змінюються. З теоретичної електротехніки відомо, що в лаках є індуктивність струм моментально змінюватись не може. Зміни опору ланки викликає перехідний процес в результаті якого струм в ланці змінюється до деякого нового встановленого значення. Подібний перехідний процес має місце і при КЗ але з відмінностями, що в процесі, встановлення струму КЗ генератора не залишається постійним.
Розглянемо трьохфазне КЗ при невеликій віддаленості від генератора, не має автоматичного регулятора збудження, що дозволяє рахувати його струм збудження не зміненим в процесі КЗ.
КЗ можливе при любому миттєвому значенні генератора. Якщо
В ланці полегшення як аналізу явищ, так і розрахунків прийнято струм перехідного процесу
Не вдаються в деталях процесу миттєвого КЗ синхронних генераторів, розглянутого в теорії електричних машин, нагадаємо тут тільки основні причини появи і зміни під час складових струму КЗ.
Періодична складова
Періодичний струм
В перший момент КЗ вільний струм наводяться також в заспокійливих контурах ротора (при їх наявності), які в свою чергу створюють додатковий вільний магнітний потік, напрям проти потоку реакції статора. Тому в дійсності повздовжній потік реакції статора витісняється на шляху розсіяння ротора в результаті свобідної дії магнітних потоків, створених вільними струмами в обмотці і його заспокійливих контурах.
Обмотка збудження і заспокійливі контури ротора володіють активними опором, тому наведені в них перші моменти КЗ вільні струми затухають по експоненціальному закону в залежності від сталої часу
Таким чином, тривалість перехідного процесу КЗ визначається тривалістю вимірювання періодичного струму, котрий в свою чергу визначається часом затухання вільних струмів в роторах ланки. При КЗ на зажимах генератора тривалість затухання періодичного струму, а тим самим і тривалість перехідного процесу КЗ складає приблизно 3-5сек.
Діюче значення струму
В турбогенераторах, машинах з циліндричним ротором спеціальних заспокійливих обмоток не має, так як їх роль виконують металеві клини, укріплені в пазах провідники обмотки збудження і стальне тіло (бочка) ротора. Ці елементи і називають заспокійливими контурами турбогенераторів.
Гідрогенератори середньої і великої потужності зазвичай мають на полюсах ротора заспокійливі обмотки
де
У випадку малого значення , що зазвичай має місце в установках напругою вище 1000В., можна користуватись більш простою формулою:
де
Зверхперехідний індуктивний опір
Амплітуди періодичного струму змінюються, тому під
При КЗ в момент е =0 початковий періодичний струм
Використовуючи формулу (2) можна написати:
де
Індексом ” (два штриха) прийнято називати величини, що відносяться до зверх перехідного режиму КЗ, тобто коли мають місце вільні струми в обмотці збудження і заспокійливих контурах ротора.
Зверх перехідний е.р.с генератора
де
У випадку явно полюсних генераторів без заспокійливих обмоток значення перехідного струму визначається за тими ж формулами, але підставляючи в них перехідний опір
Аперіодична складова
