Монтаж и эксплуатация кабельных линий; прокладка кабелей в траншеях и блоках, по опорным конструкциям, допустимые усилия, изгибы, соединительные кабельные муфты.

Эксплуатация кабельных линий электропередачи

Включает в себя осмотры, текущий и капитальный ремонты.

Осмотр КЛ до 35кВ осуществляется один раз в три месяца; при осмотрах обращают внимание на:

1) Наличие пикетов на трассе;

2) Состояние концевых и соединительных муфт, выводных изоляторов;

3) Отсутствие несанкционированных раскопок на трассе, складирования материалов;

4) На территории кабельных линий запрещается сбрасывать тяжести, выливать растворы кислот, солей, устраивать свалки, разводить костёр;

Один раз в год испытывают кабели выше 1кВ повышенным напряжением постоянного тока, а кабели до 1 кВ - мегаомметром на 2,5кВ.

Текущий ремонт:

1) Осмотр и чистка кабельных каналов;

2) Покраска кабелей;

3) Ремонт защитного покрова смоляной лентой, мастикой;

4) Ремонт оболочки, повреждённые участки заменяют свинцовой трубой, которую запаивают.

5) Ремонт концевых и соединительных муфт;

6) Подтяжка контактных соединений;

7) Проверка температуры и нагрузки кабеля; Периодичность: 0,4кВ - 1 раз в год.

Капитальный ремонт:

1) Замена повреждённых участков кабельной линии;

2) Замена концевых воронок и муфт;

3) Проведение испытания КЛ;

4) Окраска кабелей и кабельных конструкций; Периодичность 0,4кВ - 1 раз в 20 лет.

Прокладка кабелей в траншеях.

Траншеи роют траншейным экскаватором или вручную. Кабели до 20 кВ прокладывают на глубину 700 мм на песчаную подушку. До 35 кВ кабель защищен кирпичами. При пересечении улиц и площадей глубина прохождения увеличивается до 1 м. Кабели до 1 м защищают от механических повреждений.

В траншею шириной 800 мм можно уложить максимум 6 кабелей. Кабели укладываются на расстоянии 100 мм друг от друга. Кабели укладываются «змейкой» для компенсации термических сжатий и смещений грунта. Грунт подсыпки - земля и песок. Кабель укладывают только при положительных температурах. Перед прокладкой его прогревают до 10 - 40 С, чтобы не повредить.

Прокладка кабелей в блочной канализации.

Блочная канализация состоит и асбоцементных, бетонных или керамических блоков. Блоки наби­рают из асбоцементных труб; соединяют трубы с помощью асбоцементных труб или стальных манжет. Стыки за­ливают бетоном или заделывают кирпичом.

Для прокладки в блочной канализации применяют кабели с оголенной усиленной свинцовой оболочкой марок СГТ, АСГТ, К.СГТ.

Перед прокладкой кабелей блочную канализацию очищают с помощью стальных ершей и проверяют контрольным цилиндром с помощью троса от приводной лебедки.

Перед вводом кабелей в блоки для облегчения про­тяжки их смазывают солидолом.

В процессе протяжки необходимо с помощью динамометра вести наблюдение за величиной усилий.

Все соединительные муфты блочной канализации устанавливают в колодцах.

Прокладка кабелей по эстакадам.

Для прокладки по эстакадам применяют бронированные кабе­ли, имеющие антикоррозийную защиту без наружного покрова или кабели с наружным защитным покровом из негорючих мате­риалов.

Кабели раскатывают по эстакадам по заранее установленным раскаточным роликам с последующей перекладкой на опорные кабельные конструкции (аналогично мон­тажу проводов на высоковольтных линиях). Иногда целесообразно раскатывать их по роликам, установленным на уровне земли, с последующим подъемом и укладкой кабелей на конструкции эс­такады.

Соединительные муфты рекомендуется размещать на необслу­живаемой стороне эстакады с устройством специальных площадок. Для их монтажа и эксплуатации. При двустороннем размещении кабелей площадки для муфт следует вынести на внешнюю сторо­ну эстакады.

Перед прокладкой кабелей желоба смазывают тавотом или обкладывают полиэтиленом для уменьшения трения кабелей.

Кабельные муфты. Применяются для оконцевания. Они должны быть механически и электрически прочны, влагостойки, герметичны и устойчивы к коррозии. Различают стопорные, соединительные, концевые муфты и концевые заделки. Для соединения кабелей производится их разделка - ступенчатое удаление их защитных и изоляционных покрытий. Разделанные концы кабелей соединяются одним из следующих способов: прессовка с применением гильз, спайка, газовая сварка, электросварка, термитная сварка.

К монтажу кабельных муфт допускаются электромонтажники со специальным удостоверением (специальной подготовкой). При этом его разряд должен быть не менее 4.

Муфты бывают: чугунные (СЧ, СЧм; применяются до 1000 В, Муфта состоит из двух полумуфт, которые стягиваются болтами. Верхняя муфта имеет съемную крышку, куда заливается кабельная мастика. После завершения монтажа муфту заливают разогретой до 160 - 190 °С битумную массу: МБ-70 - в земле).

Свинцовые: СС6. 10, 20, 35 кВ. В качестве муфты используется свинцовая труба. Через отверстие в муфту заливают мастику. После заливки отверстие запаивается. Для кабелей 20 - 35 кВ муфты устанавливаются на каждую жилу.

Эпоксидные. СЭс (съемная), СЭп (литая), СЭм 1, 6, 10 кВ. Заводские комплекты муфт состоят из съемной формы из пластмассы или литого эпоксидного корпуса. В комплект входит набор расходных материалов. Заливается эпоксидный компаунд. Для обеспечения пожарной безопасности одевается стальной кожух.

Латунные. СЛО - 20, СЛО — 35 (отдельно на каждый провод). Состоят из двух полумуфт, соединяемых болтами. Каждая жила имеет свою муфту и кожух.

Муфты из термоусаживаюших материалов. Объем поставки муфт их ТУМ: сама соединительная муфта, заземление, гильза для винтового соединения и инструкция по монтажу.

2 вида оконцеваиия кабелей: если внутри помещения - кабельная заделка, если снаружи - кабельная муфта.

Стопорные муфты применяются, если в кабеле есть стекаемый пропиточный состав. Роль стопорных муфт выполняют эпоксидные муфты.

Способы ограничения пусковых токов асинхронных короткозамкнутых и синхронных двигателей.

1) Включение добавочных резисторов R_1Д в цепь статораведет при данной скорости (скольжении) к снижению токов стато­ра и ротора. Другими словами, все искусственные электромехани­ческие характеристики располагаются в первом квадранте ниже и левее естественной. С учетом того, что скорость идеального холос­того хода ω₀ при включении R_1д не изменяется, получаемые искус­ственные электромеханические характеристики можно представить семейством кривых 2...4, которые расположены ниже естественной характеристики 1, построенной при R_1Д = 0, причем большему зна­чению R_1д соответствует больший наклон искусственных характе­ристик (рис. 5.6, а). Практическая ценность этих характеристик со­стоит в обеспечении возможности ограничения токов АД при пуске.

Для получения искусственных механических характеристик про­анализируем влияние R_1Д на координаты их характерных точек.

Скорость холостого хода ω ₀= 2nf₁/ p не изменяется при R_1Д = var, т.е. все искусственные характеристики проходят через эту точку на оси скорости (скольжения).

Координаты точки экстремума М_к и s_k изменяются при варьиро­вании R_1Д а именно: при увеличении R_1Д критический момент и критическое скольжение уменьшаются. Уменьшается и пусковой момент при s = 1. Проведенный анализ позволяет представить искусственные механические характеристики 2... 4 АД при R_1Д = var в виде, показанном на рис. 5.6, б. Такие характеристики могут использо­ваться при необходимости для снижения в переходных процессах момента АД, в том числе и пускового.

2) Реакторный пуск. (схема)

3) Автотрансформаторный пуск. (схема)

4) Пуск короткозамкнутого электродвигателя с переключением обмоток со звезды на треугольник, этот способ применим, когда напряжение сети соответствует меньшему из напряжений, ука­занных в паспорте, то есть когда электродвигатель при данном напря­жении сети должен работать по схеме «треугольник». Например, если в паспорте указаны напряжения 660/380 В, а напряжение сети 380 В, то двигатель должен работать по схеме ∆. В момент же пуска на период разгона его включают по схеме Y. Благодаря этому на каждую из обмоток приходится напряжение не 380 В, а 380/√3 = 220 В. Потребляемый же из сети ток уменьшится при этом в 3 раза (пропорционально квадрату напряжения).

Снижение потребляемого из сети тока в 3 раза приводит к уменьшению развиваемой в момент пуска мощности также в 3 раза, то есть этот способ применим тогда, когда нагрузка на двигатель при пуске не превышает 1/3 P_Н.

Переключение обмоток электродвигателя со звезды на треугольник осуществляется при помощи специального переключателя типа ЗТ («звезда—треугольник»). В нижнем положении переключателя обмотки электродвигателя включены звездой, так как все три начала (С1, С2, СЗ) замкнуты в общую точку, а к концам подведено напряжение сети. Ножи переключателя держат в нижнем положении до тех пор, пока двигатель полностью не закончит разбег (3...10 с). Затем ножи быст­ро, не давая ротору потерять частоту вращения, переводят в верхнее положение, соответствующее соединению обмоток статора треуголь­ником.

Принцип работы и внешняя характеристика управляемого тиристорного преобразо­вателя.

Для отпирания тиристоров в управляемом преобразователе не­обходимо подавать на их управляющие электроды отпирающий сигнал, до точки естественной коммутации - не имеет смысла, так как к переходу анод-катод тиристора до точки к при­ложено отрицательное запирающее напряжение. Следовательно, отпи­рание тиристоров возможно лишь с некоторым запаздыванием относи­тельно точки естественной коммутации. Это запаздывание измеряет­ся углом на рис. За. Для обозначения угла используются синонимы: угол управления, угол отпирания, угол запаздывания. При доста­точно большой индуктивности нагрузки до момента отпирания следу­ющего тиристора будет открыт предыдущий независимо от полярности напряжения в его цепи. Поэтому напряжение управляемого преобра­зователя также образуется из кусочков синусоид продолжитель­ностью 2π/m.

Величина выпрямленного напряжения находится из уравнения:

U_d = m/2p ∫ ^{p/m + a}_{-p/m + a} U₂m coswt d(wt) = U_d0 cosa,

Из полученного выражения вытекает, что величину выпрямлен­ного напряжения можно регулировать, изменяя величину угла α.

Из рис.3б следует, что при достаточно больших углах α мгно­венное напряжение на нагрузке на некоторых значениях может стать отрицательным. Рассмотрим энергетические соотношения в этих слу­чаях. Ток на выходе преобразователя не может изменять направле­ние в силу односторонней проводимости вентилей. Направление, в котором течет ток, мы приняли за положительное. За положительное направление напряжения обмоток трансформатора принято направле­ние, совпадающие с током. Когда мгновенные значения тока и нап­ряжения совпадают по направлению, электрическая мощность из об­моток трансформатора передается в цепь выпрямленного тока. Когда напряжение в обмотке трансформатора становится отрицательным (интервал в-с на рис.36), поток электрической энергии обратный. Таким образом, в рассматриваемом случае существует двусторонний обмен между цепью переменного и постоянного тока. Если площадь под положительной частью синусоиды больше, чем под отрицатель­ной, то среднее значение мощности положительно, а это значит, что энергия ив переменного тока поступает в цепь постоянного. Такой режим называется выпрямительным. В выпрямительном режиме напряжение на нагрузке положительно, и из уравнения (2.1) следу­ет, что такой режим существует при условии: 0 < α < 90°.

При α > 90° площадь под положительной частью синусоиды (рис.3б) становится меньше, чем под отрицательной, напряжение на нагрузке меняет полярность, и меняет направление поток энергии. Энергия в этом случае направлена из цепи постоянного тока в цепь тока переменного. Естественно, такой режим возможен лишь тогда, когда в цепи постоянного тока имеется источник эдс. Такой режим называется инвертированием.

Рассмотренные выше диаграммы рис.За и б и уравнение относятся к идеальному управляемому преобразователю. В реальном преобразователе индуктивность трансформатора вызывает появление перекрытия вентилей и соответствующее изменение диаграммы напря­жений. Эти диаграммы для выпрямительного и инверторного режимов приведены на рис.3 в,г.

С учетом сопротивлений трансформатора напряжение реального управляемого преобразователя определяется уравнением:

U_d = U_d0 cosa - I_m(m/2px_TР+r_TP).

Максимальное значение угла α режиме инвертирования опре­деляется необходимостью обеспечить надежное запирание тиристо­ров. Для этого после прекращения протекания тока через тиристор требуется приложить к переходу анод-катод запирающее напряжение в течение небольшого интервала t_ВОСТ рис.Зг после прекраще­ния тока через тиристор фазы А к нему прикладывается запирающее напряжение величиной ав, постепенно уменьшающееся до нуля в те­чение интервала δ.Поэтому

a_MAX = 180⁰ - g - d_MIN,

d_MIN = wt_ВОСТ

При углах управления больших α _MAX восстановления запирающих: свойств тиристора не происходит и возникает аварийный режим опрокидывание инвертора.

Так как угол перекрытия т увеличивается при возрастании то­ка, то угол α _MAX будет уменьшаться, и отсюда с ростом тока должно уменьшаться максимальное напряжение на входе инвертора. Зависимость U_dmax = f(I_m) носит название ограничительной характеристики инвертора.

Составить схему замещения воздушной линии электропередачи. Как определяются параметры схемы замещения.

В большинстве случаев можно полагать, что параметры линии электропередачи (активное и реактивное сопротив­ления, активная и емкостная проводимости) равномерно распределены по ее длине. Для линии сравнительно не­большой длины распределенность параметров можно не учитывать' и использовать сосредоточенные параметры: ак­тивное и реактивное сопротивления линии г_л и х_К, актив­ную и емкостную проводимости линии g_л и b_л.

Воздушные линии электропередачинапряжением 110 кВ и выше длиной до 300—400 км обычно представляются П-образной схемой замещения (рис. 2.1).

Активное сопротивление определяется по формуле rЛ = r0l. где r0 — удельное сопротивление, Ом/км, при температуре провода +20 °С; l — длина линии, км. Активное сопротивление проводов и кабелей при часто­те 50 Гц обычно примерно равно омическому сопротивле­нию. При этом не учитывается явление поверхностного эф­фекта.

Удельное сопротивление r₀ для сталеалюминевых и других проводов из цветных металлов определяется по таблицам в зависимости от поперечного сечения. Для стальных проводов нельзя пренебрегать поверхностным эффектом, для них г₀ зависит от сечения и протекающего тока и также находится по таблицам. При температуре провода, отличной от 20 °С, сопротивление линии уточня­ется по соответствующим формулам.

Реактивное сопротивление определяется следующим об­разом:

x_Л = x₀l

где х₀ — удельное реактивное сопротивление, Ом/км.

Удельные индуктивные сопротивления фаз воздушной линии в общем случае различны. При расчетах симметрич­ных режимов используют средние значения х₀:

x₀ = 0,144lg(D_СР/r_ПР) + 0,0157

где r_пр — радиус провода, см; D_cp — среднегеометрическое расстояние между фазами, см, определяемое следующим выражением:

D_СР = ³√ D_ab D_bc D_ca

где D_ab, D_bc, D_ca — расстояние между проводами соответ­ственно фаз а, Ь, с.

В линиях электропередачи при U > 330 кВ провод каждой фазы расщепляется на несколько проводов. Это соответствует увеличению эквивалентного радиуса

r_ЭК = ^Nф√ r_прa_СР^Nф-1

где r_ЭК — эквивалентный радиус провода, см; а_ср — средне­геометрическое расстояние между проводами одной фазы, см; n_ф — число проводов в одной фазе.

Для линии с расщепленными проводами последнее сла­гаемое в уменьшается в n_ф раз, т. е. имеет вид 0,0157/ n_ф. Удельное активное сопротивле­ние фазы линии с расщепленными проводами определяется так:

r₀ = r_{0 ПР}/ n_ф

где r_0ПР — удельное сопротивление провода данного сече­ния, определенное по справочным таблицам.

Для сталеалюминиевых проводов Хо определяется по справочным таблицам в зависимости от сечения, для сталь­ных— в зависимости от сечения и тока.

Активная проводимость линии соответствует двум ви­дам потерь активной мощности: от тока утечки через изо­ляторы и на корону.

Токи утечки через изоляторы малы, и потерями мощно­сти в изоляторах можно пренебречь. В воздушных линиях напряжением 110 кВ и выше при определенных условиях напряженность электрического поля на поверхности про­вода возрастает и становится больше критической. Воздух вокруг провода интенсивно ионизируется, образуя свече­ние — корону. Короне соответствуют потери активной мощ­ности. Наиболее радикальным средством снижения потерь мощности на корону является увеличение диаметра провода. В связи с этим задаются наименьшие допустимые се­чения по короне: на 110 кВ - 70 мм²; 150 кВ - 120 мм²; 220 кВ - 240 мм².

При расчете установившихся режимов сетей до 220 кВ активная проводимость практически не учитывается. В се­тях с Uном≥330 кВ при определении потерь мощности, при расчете оптимальных режимов необходимо учитывать по­тери на корону. Обычно при этом учитываются различные виды зависимости потерь на корону от напряжения.

Емкостная проводимость линии Ь_Л обусловлена емко­стями между проводами разных фаз и емкостью провод — земля и определяется следующим образом:

b= b₀ * l

где b₀ — удельная емкостная проводимость, См/км, которая может быть определена по справочным таблицам или по следующей формуле:

b₀ = 7,58 / (lgD_СР/r_ПР) × 10^-6

Для большинства расчетов в сетях 110 - 220 кВ линия электропередачи обычно представляется более простой схемой замещения (рис. 2.3). В этой схеме вместо ем­костной проводимости (рис. 2.3, а) учитывается реактивная мощность, генерируемая емкостью линий. Половина ем­костной мощности линии, Мвар, равна

Q_С = 3 I_С U_Ф=3 U_Ф²1/2b₀l = 1/2U²b_Л

где U_Ф и U—фазное и междуфазное напряжение, кВ; I_С — емкостный ток на землю,I_С=U_Фb_Л/2.

Из (2.8) следует, что мощность Qc, генерируемая лини­ей, сильно зависит от напряжения. Чем выше напряжение, тем больше емкостная мощность.

Для воздушных линий напряжением 35 кВ и ниже ем­костную мощность можно не учитывать (рис. 2.3, в). Для линий Uном ≥ 330кВ при длине более 300 - 400 км для оп­ределения параметров П-образной схемы замещения учи­тывают равномерное распределение сопротивлений и проводимостей вдоль линии.

Как выбираются трансформаторы тока и напряжения для дифференциальной защи­ты силового трансформатора.

Для силового трансформатора принимаем:

с учетом его перегрузки для соединений ТА по схеме звезда.

На высокой стороне силового трансформатора выбираем трансформаторы тока типа ТФЗМ110Б, номинальный первичный ток – 100А, номинальный вторичный ток – 5А, номинальное напряжение – 126кВ, трансформатор тока с фарфоровой изоляцией, с обмотками звеньевого типа, маслонаполненный.

На низкой стороне силового трансформатора выбираем трансформаторы тока типа ТПЛК10, номинальный первичный ток – 1000А, номинальный вторичный ток – 5А, номинальное напряжение – 12кВ, трансформатор тока с литой изоляцией, для КРУ, проходной.

Выбираем трансформатор напряжения типа НТМИ-10-66У3; U_НОМ1 = 10кВ; U_НОМ2 = 100В; U_{НОМ.ДОП.2} = 100/3В; трансформатор напряжения, трехфазный, с естественным масляным охлаждением, для измерительных цепей, схема соединения – 0.

Комплексная схема замещения для расчёта однофазного короткого замыкания на землю, вид и обоснования.

На основании уравнений можно для каждого вида ко­роткого замыкания образовать комплексные схемы замещения, соединив элек­трически схемы отдельных последовательностей. Нужно иметь в виду, что в комплексной схеме для однофазного короткого замыкания (рис.7.5) обеспечиваются правильные значения напряжений пря­мой последовательности в различных точках. Что касается обратной и нулевой последовательностей, то они должны определяться относительно точек нуле­вого потенциала схем одноименных последовательностей, т.е. соответственно по отношению к точкам Н2 и Н0, которые являются началами схем этих после­довательностей. Сравнения видов короткого замыкания Правило эквивалентности прямой последовательности и установленные значения Z(n)∆ и m(n)∆ (табл.) позволяют достаточно просто сравнить раз­личные виды короткого замыкания. Имея в виду, что короткие замыкания происходят поочередно в одной и той же точке системы и при одних и

тех же исходных условиях, на основании таблицы можно написать, что между величинами дополнительных реак­тивных сопротивлений X⁽ⁿ⁾_∆ при различных видах короткого замыкания сущест­вуют неравенства: x⁽¹⁾_∆ > x⁽²⁾_∆ > x^(1,1)_∆ > x⁽³⁾_∆ =0.

Соответственно: I_к1⁽¹⁾ < I_к1⁽²⁾ < I_к1^(1,1) < I_к1⁽³⁾ = 0 и U_к1⁽¹⁾ > U_к1⁽²⁾ > U_к1^(1,1) > U_к1⁽³⁾ = 0.

I_A1 = E_A∑/ j(X_1e + X_2e + X_0e); I_A2 = I_A1; I_A0 = I_A1.