Виды оперативного тока используемые для защит силового трансформатора (ав­тотрансформатора). Достоинства и недостатки. Блоки питания и заряда.

Защиты трансформаторов мощностью 6,3 и 10 МВА выполнены на переменном оперативном токе, а 16 и 25 МВА на выпрямленном оперативном токе.

Оперативным током называется ток питающий цепи дистанцион­ного управления выключателями, оперативные цепи релейной за­щиты, автоматики, телемеханики и различные виды сигнализации.

Главное требова­ние, которому должен отвечать источник оперативного тока, со­стоит в том, чтобы во время к. з. и при ненормальных режимах в сети напряжение источника оперативного тока и его мощность имели достаточную величину как для действия вспомогательных реле защиты и автоматики, так для надежного отключения и включе­ния соответствующих выключателей.

Для питания оперативных цепей применяются источники постоянного и переменного тока.

Постоянный оперативный ток. В качестве источника постоянного тока используются аккуму­ляторные батареи с напряжением 110-220 В, а на небольших под­станциях 24-48 В, от которых осуществляется централизованное питание оперативных цепей всех присоединений. Для повышений надежности сеть постоянного тока секционируется на несколько участков, имеющих самостоятельное питание от сборных шин батареи.

Аккумуляторные батареи обеспечивают питание оперативных цепей в любой момент времени с необходимым уровнем напряжения и мощности независимо от состояния основной сети и поэтому яв­ляются самым надежным источником питания.

В то же время аккумуляторные батареи значительно дороже других источников оперативного тока, для них требуются заряд­ные агрегаты, специальное помещение и квалифицированный уход.

Кроме того, из-за централизации питания создается сложная, протяженная и дорогостоящая сеть постоянного тока.

Переменный оперативный ток. Для питания оперативных цепей переменным током используется ток или напряжение сети. В соответствии с этим в качестве источ­ников переменного оперативного тока служат трансформа­торы тока, трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд.

Трансформаторы тока являются весьма надежным источником питания оперативных цепей для защит от к.з. При к.з. ток и напряжение на зажимах трансформаторов тока увели­чиваются, поэтому в момент срабатывания защиты мощность транс­форматоров тока возрастает, что и обеспечивает надежное питание оперативных цепей.

Однако трансформаторы тока не обеспечивают необходимой мощности при повреждениях и ненормальных режимах, не сопро­вождающихся увеличением тока на защищаемом присоединении. Поэтому их нельзя использовать для питания защит от замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, защит от витковых замыканий в трансформаторах и генераторах или защит от таких ненормальных режимов, как повышение или понижение напряжения и понижение частоты.

Трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд непригодны для питания оперативных цепей защит от к.з., так как при к. з. напряжение в сети резко снижается и может в неблагоприятных случаях стать равным нулю. В то же время при повреждениях и ненормальных режимах, не сопровождающихся глубокими понижениями напря­жения в сети, трансформаторы напряжения и трансформаторы соб­ственных нужд могут использоваться для питания таких защит, как, например, защиты от перегрузки, от замыканий на землю, повышения напряжения и т. д.

Выпрямленный оперативный ток. Используется энергия предва­рительно заряженного конденсатора.

Разрядный ток конденсатора, имеющий необходимые величину и продолжительность, может питать оперативную цепь в момент действия защиты независимо от характера повреждения или ненормального режима в сети. Предварительный заряд конденсатора обычно осуществляется в нормальном режиме от напряжения сети. При исчезновении напряжения на подстанции запасенная конден­сатором энергия сохраняется. Поэтому заряженный конденсатор может использоваться также для питания защит и автоматов, которые должны работать при исчезновении напряжения на подстанции.

Назначение защитных заземлений и нормативы их выполнения.

Для защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции должна быть применена, по крайней мере, одна из следующих защитных мер: заземление, зануление, защитное отклю­чение, разделительный трансформатор, малое напряжение, двойная изоляция, выравнивание потенциалов.

Заземление или зануление электроустановок следует выпол­нять:

1)при напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и вы­ше постоянного тока - во всех электроустановках;

2)при номинальных напряжениях выше 42 В, но ниже 380 В пере­менного тока и выше 110 В, но ниже 440 В постоянного тока - только в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в на­ружных установках.

Заземление или зануление электрооборудования, устано­вленного на опорах ВЛ (силовые и измерительные трансформаторы, разъединители, предохранители, конденсаторы и другие аппараты), должно быть выполнено с соблюдением требований, приведенных в соответствующих главах ПУЭ.

Для заземления электроустановок в первую очередь дол­жны быть использованы естественные заземлители. Если при этом со­противление заземляющих устройств или напряжение прикосновения имеет допустимые значения, а также обеспечиваются нормированные значения напряжения на заземляющем устройстве, то искусственные заземлители должны применяться лишь при необходимости снижения плотности токов, протекающих по естественным заземлителям или стекающих с них.

Для заземления электроустановок различных назначений и различных напряжений, территориально приближенных одна к дру­гой, рекомендуется применять одно общее заземляющее устройство.

Для объединения заземляющих устройств различных электроуста­новок в одно общее заземляющее устройство следует использовать все имеющиеся в наличии естественные, в особенности протяженные, зазе­мляющие проводники.

Заземляющее устройство, используемое для заземления электро­установок одного или различных назначений и напряжений, должно удовлетворять всем требованиям, предъявляемым к заземлению этих электроустановок: защиты людей от поражения электрическим током при повреждении изоляции, условиям режимов работы сетей, защиты электрооборудования от перенапряжения и т. д.

Требуемые настоящей главой сопротивления заземляющих устройств и напряжения прикосновения должны быть обеспечены при наиболее неблагоприятных условиях.

Удельное сопротивление земли следует определять, принимая в качестве расчетного значение, соответствующее тому сезону года, когда сопротивление заземляющего устройства или напряжение при­косновения принимает наибольшие значения.

Электроустановки до 1 кВ переменного тока могут быть с глухозаземленной или с изолированной нейтралью, электроустанов­ки постоянного тока — с глухозаземленной или изолированной средней точкой, а электроустановки с однофазными источниками тока — с од­ним глухозаземленным или с обоими изолированными выво­дами.

В четырехпроводных сетях трехфазного тока и трехпроводных се­тях постоянного тока глухое заземление нейтрали или средней точки источников тока является обязательным.

В электроустановках до 1 кВ с глухозаземленной ней­тралью или глухозаземленным выводом источника однофазного тока, а также с глухозаземленной средней точкой в трехпроводных сетях по­стоянного тока должно быть выполнено зануление. Применение в та­ких электроустановках заземления корпусов электроприемников без их занулениа не допускается.

В обоснованных случаях рекомендуется выполнять защитное от­ключение (для переносного ручного электроинструмента, некоторых жилых и общественных помещений, насыщенных металлическими кон­струкциями, имеющими связь с землей).

Электроустановки до 1 кВ переменного тока с изолирован­ной нейтралью или изолированным выводом источника однофазного тока, а также электроустановки постоянного тока с изолированной средней точкой следует применять при повышенных требованиях безо­пасности (для передвижных установок, торфяных разработок, шахт). Для таких электроустановок в качестве защитной меры должно быть выполнено заземление в сочетании с контролем изоляции сети или за­щитное отключение.

Вэлектроустановках выше 1 кВ с изолированной ней­тралью должно быть выполнено заземление.

В таких электроустановках должна быть предусмотрена возмож­ность быстрого отыскания замыканий на землю.Защита от замыканий на землю должна устанавливаться с действием на отключе­ние (по всей электрически связанной сети) в тех случаях, в которых это

необходимо по условиям безопасности (для линий, питающих передвижные подстанции и механизмы, торфяные разработки и т. п.).

При невозможности выполнения заземления, зануления и защитного отключения, удовлетворяющих требованиям настоящей главы, или если это представляет значительные трудности по технологическим причинам, допускается обслуживание электрооборудования с изолирующих площадок.

Изолирующие площадки должны быть выполнены так, чтобы прикосновение к представляющим опасность незаземленным (незануленным) частям могло быть только с площадок. При этом должна быть исключена возможность одновременного прикосновения к элек­трооборудованию и частям другого оборудования и частям здания.

Дать понятие о времени использования наибольшей (максимальной) нагрузки и показать способы ее определения.

Годовой график по продолжительности представляет собой кривую изменения убывающей нагрузки в течение года (8760 часов). С достаточной точностью годовой график по продолжительности можно построить по характерным суточным графикам только двух дней в году – зимнего и летнего. На обоих графиках проводятся пунктирные прямые, соответствующие нагрузкам . Для каждого из двух суточных графиков можно определить время, в течение которого действует данная нагрузка. Если предположить, что в году 183 зимних дня и 182 летних, тогда продолжительность действия нагрузок в течение года:

где и – время действия той или иной нагрузки по зимнему и летнему суточному графику нагрузки. Откладывая соответствующие точки в координатах P и t и соединяя их ломаной кривой получаем годовой график по продолжительности.

Площадь годового графика в определенном масштабе выражает количество потребленной промышленным предприятием электроэнергии за год. По годовому графику нагрузки можно определить число часов использования максимума нагрузки:

где – годовой расход активной электроэнергии, , – максимальная нагрузка.

Физический смысл потерь на корону. Как эти потери определяют и каким образом они учитываются в схеме замещения линии?

При расчете и эксплуатации электрических сетей при­ходится считаться с потерями на корону на электрических линиях и с радиопомехами, создаваемыми этими линиями. Корона на проводах электрических линий возникает, если напряженность поля на поверхности провода Е достигает или становится выше начальной напряженности коронного разряда Ен

Е ≥ E_Н

Для гладких проводов воздушных линий принимают

E_Н = 24,5 dm(1+ 0,65/(r₀ d)^0,38)

где δ — относительная плотность воздуха; r₀ — радиус про­вода; т — коэффициент гладкости провода (m = 0,6 при инее, гололеде или изморози; т = 0,57-4-0,73 при дожде или снеге, в зависимости от интенсивности осадков).

На поверхности одиночного проводника

E = 0,354U/ (r₀lgD_СР/ r_ЭК)

где U — линейное напряжение на линии; D_cp — среднее гео­метрическое расстояние между проводниками фаз.

Эффективным средством уменьшения потерь на корону и уменьшения радиопомех является расщепление провод­ников воздушных электрических линий на ряд проводни­ков более мелкого сечения с изменением эквивалентного радиуса проводника. На поверхности расщепленного проводника

E = K 0,354U/ (nr₀lgD_СР/ r_ЭК)

где К— коэффициент, зависящий от числа проводников п в фазе; r_ЭК — эквивалентный радиус расщепленного провод­ника.

Расщепление проводников, как правило, требуется для сетей 330—1150 кВ. Обычно рекомендуют иметь напряжен­ность электрического поля на поверхности проводника не более 28 кВ/см. Соответственно устанавливают минималь­но допустимые по условиям короны диаметры проводов воздушных линий.