Реле напряжения

Реле напряжения бывает двух серий: РН-53 – реле максимального напряжения и РН-54 – реле минимального напряжения.

Конструктивно реле напряжения выполняются так же, как и реле РТ-40.

Отличия: реле напряжения всегда находятся под напряжением, поэтому, чтобы отсутствовала вибрация на входе ставится выпрямитель и добавочные резисторы. В результате прохождения тока по данной схеме ток будет пульсирующий

Шкала прибора проградуирована при включении одного резистора R1 (клеммы 8 и 6). Чтобы удвоить шкалу уставок в двое необходимо включить оба резистора, подключить клеммы 8 и 4. Коэффициент возврата у реле РН-53 не ниже 0,8; а у реле РН-54 не выше 1,25.

Процесс отключения электрических цепей высокого напряжения. Функции выключателя.

Отключение цепей переменного тока нормально произ­водится выключателями. При размыкании контактов выключателя возникает ду­га. Когда ток проходит через нуль, дуга гаснет, однако в следующий момент она может вновь зажечься, если элект­рическая прочность промежутка оказывается меньше вос­станавливающегося напряжения на контактах выключа­теля.

Контакты выключателя при отключении непрерывно расходятся, поэтому при каждом последующем прохожде­нии тока через нуль начальная электрическая прочность промежутка оказывается больше и в конце концов созда­ются условия для окончательного гашения дуги. Характе­ристики современных выключателей таковы, что дуга в них может гореть один — три полупериода промышленной час­тоты.

Электрическая дуга или дуговой разряд представляет собой самостоятельный, т. е. не зависящий от внешнего ионизатора разряд в воздухе или в газе (в зависимости от типа выключателя). У дуги различают три характерные области: околокатодную, околоанодную и столб дуги (рис. 7.3). Примечательно, что падения напряжения вблизи като­да ΔUК и вблизи анода ΔUА не зависят от проходящего то­ка и соответственно равны 10 - 20 и 3 - 5 В. В среднем ΔUК + ΔUА ≈ 20 В. Столб дуги представляет собой плазму, состоящую из электронов и положительных ионов; в цент­-

ре столба температура доходит до 25 000—50 000 К.

В дуге непрерывно идут процессы ионизации, которые поддерживают горение дуги, и деионизации, которые, на­оборот, стараются погасить дугу. Воздействие на эти процессы и является основой различных способов гашения ду­ги в выключателях.

Рис. 7.5. Вольт-амперные ха­рактеристики дуги

Рис. 7.6. Отключение активной (а) и индуктивной (б) цепей перемен­ного тока

Электрическая дуга обладает нелинейной вольт-ампер­ной характеристикой (рис. 7.5).

Различают статическую и динамическую характеристики дуги. Для данного промежутка и данных условий дугового разряда существует одна статическая характеристика (пунктирная кривая на рис. 7.5). Динамических же харак­теристик может быть множество в зависимости от тока и степени деионизации дугового промежутка. При увеличении тока динамические характеристики идут выше статиче­ской, а при уменьшении тока — ниже ее.

Напряжения, при которых дуга загорается (возникает) и гасится (прекращается), называются соответственно на­пряжениями зажигания и₃ и гашения и_Г, причем всегда u_З > u_Г. На участках 1-2-3 и 4-5-6 имеет место само­стоятельный разряд, а на участках 0-1, 3-0-4, 6-0 несамостоятельный разряд, при котором ток пропорционален приложенному к промежутку напряжению. В соответствии с характером физических процессов в дуге ее сопротивление является чисто активным, поэтому напряжение и ток дуго­вого промежутка одновременно проходят через нуль.

Тяжесть отключения цепи существенно зависит от фазы Отключаемого тока. На рис. 7.6 показано отключение чис­то активного тока (рис. 7.6, а) и чисто индуктивного тока (рис. 7.6, б); в обоих случаях через т обозначено время на­чала расхождения дугогасительных контактов, а через u_ПР — электрическая прочность промежутка между контактами.

Как видно, в первом случае процесс отключения цепи облегчен, так как здесь восстанавливающееся напряжение на контактах выключателя определяется характером изме­нения напряжения сети и скорость восстановления напря­жения относительно невелика. Во втором случае переход­ный процесс восстановления напряжения характеризуется большими значениями амплитуды и скорости восстанавли­вающегося напряжения.

Понятие о селективности и чувствительности защит.

Селективность РЗ означает, что автоматика должна выявить поврежденный участок и отключить только его. Для РЗ, действующей на сигнал, селективность — это способность однозначно указывать место возникновения ненормального режима.

На каждом элементе устанавливается несколько комплектов РЗ. В зависимости от вида повреждения должен действовать только один из них.

Существует два вида селективности: 1) абсолютная селективность. Если по принципу своего действия защита срабатывает только при КЗ на за­щищаемом элементе, то ее относят к защи­там, обладающим абсолютной селектив­ностью.

КЗ в точке К2. КЗ должна отключить РЗ выключателя Q2. Если эта защита действует только на участке BC, и не срабатывает при КЗ на участке CD, то она имеет абсолютную селективность.

2) относительная селективность. Защиты, которые могут срабаты­вать как резервные при повреждении на смежном элементе, если это повреждение не отключается, называются относительно селективными. Пример: КЗ в точке К1. КЗ должна отключить РЗ выключателя Q3. Если эта защита не действует, то КЗ должно отключиться защитой выключателя Q2, которая в данном случае будет работать как резервная и иметь относительную селективность.

Чувствительность –это способность автоматики реагировать на возможные повреждения в минимальных ре­жимах работы системы электроснабжения.

Чувствительность защиты оценивают коэффициентом чувстви­тельности. Коэффициент чувствительности определяется отношением минимального значения входной воздействующей ве­личины к установленному на защите значению параметра сраба­тывания.

Например, для токовых защит

, где I_кз - ток КЗ при min режиме для самой удаленной точки защищаемого участка; I_сз – ток срабатывания защиты - ток в первичной цепи, при котором должна срабатывать защита.

Для минимальных защит коэф­фициент чувствительности имеет обратную зависимость. Он опре­деляется отношением установленного на защите значения пара­метра срабатывания к максимальному значению входной воздей­ствующей величины. Коэффициенты чувствительности для различных защит приведены в ПУЭ.

Требования по чувствительности применяются и к автоматике. Высокой чувствительностью должны обладать АЧР и АРВ.

Конструкция сетей до 1000В.

Внутрицеховые электрические сети напряжением до 1кВ различаются между собой по многим конструктивным признакам. Конструкции сетей зависят от материала проводников, способов изоляции, условий окружающей среды, от степени ответственности электроустановки, от расстояния источника питания до потребителя, от характера нагрузки (спокойная, ударная) и других факторов.

По способам изоляции сети напряжением до 1кВ можно разделить на две большие группы: выполняемые из шин и неизолированных токопроводов и кабелей. К сетям напряжением до 1кВ, выполняемым неизолированными проводами, относятся ВЛ, которые на промышленных предприятиях имеют крайне ограниченное применение. Из неизолированных и изолированных шин выполняются шинопроводы. Электропроводки и КЛ относятся к сетям, выполненным из изолированных проводников.

Виды масляных выключателей. Принцип работы баковых выключателей.

Виды: баковые; маломасляные (горшковые) ЗРУ 6 – 110 кВ электростанций и подстанций; КРУ 6 -35 кВ; ОРУ 35 – 110 кВ.

Масляные баковые выключатели

В масляных баковых выключателях масло служит для гашения дуги и изоляции токоведущих частей.

При напряжении до 10 кВ (в некоторых типах выключателей до 35 кВ) выключатель имеет один бак, в котором находятся контакты всех трех фаз, при большем напря­жении для каждой фазы преду­сматривается свой бак.

На рис. 4-50 схематически по­казан баковый выключатель без специальных устройств для гаше­ния дуги. Стальной бак 1 выклю­чателя подвешен к литой чугун­ной крышке 3 с помощью болтов. Через крышку проходят шесть фар­форовых изоляторов 4, на ниж­них концах токоведущих стержней которых закреплены неподвижно контакты 7. Подвижные контакты 8 находятся на контактном мо­сте или траверсе. Движение им пе­редается с помощью изолирующей тяги от приводного механизма, расположенного под крышкой вы­ключателя. Во включенном поло­жении траверса поднята и контакт­ный мост замыкает цепь между не­подвижными контактами. При этом отключающая пружина 5 сжата. Выключатель во включенном поло­жении удерживается защелкой при­вода, с которым он связан валом 6. При отключении автоматически или вручную освобождается за­щелка и под действием пружины траверса быстро опускается вниз (скорость движения достигает 1,5 - 2,7 м/с). При этом образуется разрыв цепи в двух точках на каждом полюсе выключателя. Воз­никшие дуги разлагают и испаряют масло 2, образуется газопаровой пузырь,

содержащий до 70% водорода. Давление внутри пузыря достигает 0,5 - 1 МПа, что повышает деионизирующую способность газов. Дуга гаснет через 0,08 - 0,1 с. На стенках бака имеются за­щитные изоляционные покрытия 9. Масло в бак выключателя залива­ется не полностью, под крышкой остается воздушная подушка. Это необходимо, чтобы уменьшить силу удара в крышку выключа­теля, обусловленного высоким давлением, возникающим в процессе гашения дуги. Если, уровень масла будет недопустимо низок, то газы попадут, под крышку сильно нагретыми, что может вызвать взрыв смеси водорода с воздухом.

В рассмотренном выключателе нет никаких специальных уст­ройств для гашения дуги, поэтому отключающая способность его невелика. Выключатели такой конструкции (ВМБ-10, ВМЭ-6, ВМЭ-10, ВС-10) применяются в установках 6—10 кВ, но в настоящее время они вытесняются маломасляными выключателями.

Для наружных установок напряжением 35 кВ и выше баковые масляные выключатели благодаря простоте конструкции приме­няются достаточно широко и в настоящее время. В отличие от простейшего рассмотренного выключателя они имеют специальные устройства - гасительные камеры.

По принципу действия дугогасительные устройства можно разделить на три группы:

- с автодутьем, в которых высокое давление и большая скорость движения газа в зоне дуги создаются за счет выделяющейся в дуге энергии;

- принудительным масляным дутьем, у ко­торых к месту разрыва масло нагнетается с помощью специальных гидравлических механизмов;

- с магнитным гашением в масле, в которых дуга под действием магнитного поля перемещается в узкие каналы и щели.

Основные преимущества баковых выключателей: простота конструкции, высокая отключающая способность; при­годность для наружной установки; возможность установки встроен­ных трансформаторов тока.

Недостатки баковых выключателей: взрыво- и пожароопасность; необходимость периодического контроля за состоянием и уровнем масла в баке и вводах; большой объем масла, что обусловливает большую затрату времени на его замену, необходимость больших запасов масла; непригодность для установки внутри помещений; непригодность для выполнения быстродействующего АПВ, большая затрата металла, большая масса, неудобство перевозки, монтажа и наладки.

Каким критериям должен удовлетворять правильно выбранный по мощности элек­тродвигатель? Как осуществляется эта проверка по методам эквивалентных величин?

Основным требованием при выборе электродвигателя является его соответствие условиям технологического процесса рабочей ма­шины. Задача выбора состоит в поиске такого двигателя, который будет обеспечивать:

1) заданный технологический цикл рабочей ма­шины:

Mмакс ≤ Mдоп,

Mпуск. двиг-ля ≥ Mпуск мех-ма (Mмин ≥ Mс – для КЗ АД),

2) иметь конструкцию, соответствующую условиям эксплуата­ции и компоновки с рабочей машиной,

3) нагрев двигателя при работе не должен превышать нормативный (допустимый) уровень: τ_макс ≤ τ_макс.

Нагрузочная диаграмма исполнительного органа рабочей маши­ны представляет собой график изменения приведенного к валу дви­гателя статического момента нагрузки во времени Mc(t). Эта диаграмма рассчитывается на основании технологических данных, ха­рактеризующих работу машин и механизмов, и параметров меха­нической передачи. На рис. 9.1, а приведен пример нагрузочной диаграммы, кото­рая показывает, что некоторый исполнительный орган создает при своей работе в течение времени t, момент нагрузки Мс1, а в течение времени t2 - момент нагрузки Мс2. Из тахограммы (см. рис. 9.1, б) видно, что его движение состоит из участков разгона, движения с установившейся скоростью, тормо­жения и паузы. Полное время цикла tц = tp + tу + tт + t0 = t1 + /2. Порядок расчета мощности, пре­дварительного выбора и проверки двигателя рассмотрим на примере этих диаграмм. Определение расчетной мощнос­ти двигателя. Ориентировочно рас­четный момент двигателя: МРАСЧ ≥ кЗМСЭ

где М_сэ - эквивалентный момент нагрузки; к_з - коэффициент запаса, учитывающий динамические режи­мы электродвигателя, когда он ра­ботает с повышенными токами и моментами.

Метод эквивалентного моментаудобно использовать в том слу­чае, когда известен график изменения момента двигателя во време­ни M(t). В дополнение к указанным условиям применения метода эквивалентного тока при использовании метода эквивалентного мо­мента должно соблюдаться еще одно условие - постоянство маг­нитного потока двигателя на протяжении всего цикла работы.

√∑ⁿ_i=1(M²_i ti) / t_ц = М_ЭКВ ≤ М_НОМ

где М_ЭКВ - эквивалентный по условиям нагрева среднеквадратичный момент двигателя за рабочий цикл.

Метод эквивалентной мощностииспользуется, если известен гра­фик изменения мощности во времени, и при условии постоянства постоянных потерь, магнитного потока и скорости двигателя на всех участках рабочего цикла.

Допустим, что скорость двигателя на всех участках цикла равна номинальной.

√∑ⁿ_i=1(Р²_i ti) / t_ц = М_ЭКВ ω_НОМ =Р_ЭКВ ≤ Р_НОМ

где Р_ЭКВ - эквивалентная по условиям нагрева мощность, определяе­мая как среднеквадратичная механическая мощность двигателя за рабочий цикл.

Если выполняется соотношение, то при соблюдении указанных ранее ус­ловий нагрев двигателя не превысит до­пустимого уровня.