Линии электропередачи

ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

Лекция 1

Содержание лекции 1

1. ИСТОРИЯ ВОЗНИКНОВЕНИЯ И ТЕНДЕНЦИИ РАЗВИТИЯ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ... 1

1.1. Развитие электротехники.. 1

1.1.1. Линии электропередачи.. 1

1.1.2. Электростанции.. 4

1.1.3. Вторичные цепи (автоматика, измерения и релейная защита) 4

1.2. Развитие техники релейной защиты.. 6

1.2.1. Этап 1930-1941 годов. 9

1.2.2. Этап 1940-2000 годов. 12

1.2.3. Обучение релейной защите. 15

1.3. Задачи в области автоматизации.. 15

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК К ЛЕКЦИЯМ №1, 2. 16

ГИПЕРССЫЛКИ К ЛЕКЦИИ №1. 18

Развитие электротехники

Подробнее о возникновении и истории развития электротехники.

Линии электропередачи

История электропередачи началась с демонстрации на Венской международной выставке 1873 г. возможности передачи электроэнергии на расстояние.

1873 г. - Французский инженер Ипполит Фонтень осуществляет передачу работы на расстояние на Венской международной выставке. Две машины Грамма, одна работала в режиме генератора, другая через 1000 м в режиме двигателя. Машина Грамма – машина постоянного тока современного типа. Однако два года спустя Фонтен писал: «Я не верю в возможность электрической передачи больших мощностей на большие расстояния».

По пути увеличения сечения проводников линии электропередачи пошел русский военный инженер Ф. Пироцкий. В 1874 г. он предложил использовать в качестве проводников железнодорожные рельсы, площадь поперечного сечения которых в 644 раза превышала площадь поперечного сечения телеграфного провода. В конце 1875 г. Пироцкий провел опыты передачи энергии по рельсам Сестрорецкой железной дороги. Оба рельса изолировались от земли, один из них служил прямым проводом, второй – обратным. Электрическая энергия передавалась от небольшого генератора Грамма к электродвигателю, удаленному на расстояние около 1 км.

По пути увеличения напряжения пошел французский инженер Марселя Депре. В марте 1880 г. публикуется его доклад«О коэффициенте полезного действия электрических двигателей и об измерении количества энергии в электрической цепи». Автор утверждал, что КПД установки, состоявшей из электродвигателя и линии передачи, не зависит от сопротивления самой линии. Правда Депре и самому такой вывод казался парадоксальным, так как ему вначале не удалось установить, что только при увеличении напряжения передачи увеличение сопротивления линии не влияет на эффективность электропередачи. Об этом условии написал профессор Петербургского лесного института Д. Лачинов в статье «Электромеханическая работа», напечатанной в июне 1880 г. («Электричество», №1): «полезное действие (в электропередаче) не зависит от расстояния лишь при условии увеличения скорости вращения генератора» (т.е. при повышении напряжения в линии).

1882 г. Депре Марель осуществляет передачу эл. энергии на 57 км из Мисбаха в Мюнхен, постоянный ток, 1,5-2 кВ, h = 22%. В Мисбахе установили паровую машину, приводившую в действие генератор постоянного тока (мощность 3 л.с., напряжение 1,5-2 кВ). Линия передачи – стальной провод диаметром 4,5 мм. Энергия передавалась на территорию выставки в Мюнхене, где такая же машина, работавшая в режиме электродвигателя, приводила в действие насос для искусственного водопада. КПД передачи не превысил 25 %. Сделал вывод, что необходимо поднимать уровень напряжения, а не увеличивать сечение проводов электропередачи.

1884 г. Л. Голар строит современный силовой трансформатор h = 0,98 и демонстрирует передачу эл. энергии переменного тока, однофазный, U = 2 кВ на L = 40 км.

1887 г. – сеть переменного тока в Одессе, 1 фаза, 2 кВ.

1891 г. – под руководством Доливо-Добровольского создается знаменитая передача 3-х фазного тока, схема передачи рис.1.1. (она показана в очень старых обозначениях). На этой передаче зафиксировано первое срабатывание защиты линии. Доливо-Добровольский предложили передать энергию водопада на реке Неккар (близь местечка Лауфен) на территорию выставки во Франкфурт на расстояние 170 км. Турбина в Лауфене давала полезную мощность 300 л.с. Специалисты полагали, что КПД установки может оказаться ниже 50%.

Источник

6-СГ – синхронный генератор, 230 кВА, 150 об/мин, U₁ = 95 В, f = 40 Гц, изготовлен Швейцарской фирмой Эрлихен.

Т – трансформатор 2х150 кВА, и были еще 2 по 100 кВА.

К – распределитель на шинах генератора. Содержал амперметр, вольтметр, реле минимального тока и реле максимального тока, а также свинцовые предохранители. Реле использовались для регулирования возбуждения, а не для цели релейной защиты.

Нагрузка – щит с 1000 лампочками.

АД – асинхронный двигатель Р=100 л.с, 75 кВ.

Линия электропередачи.

Воздушная на фарфоровых изоляторах медные провода сечением 4 мм² (пролет
60 м). В начале ВЛ были два предохранителя, выполненные из медного провода диаметром 0,15 мм длиной по 2,5 м

Проверка защиты линии. При проектировании общественность высказала опасение относительно безопасности линии при каких либо ее повреждениях. Многих страшили столбы с табличками, на которых был изображен череп, некоторых смущало то, что оборудование на электростанции было заземлено, заземлена была и нейтраль трансформатора. Поэтому было разрешено напряжение вместо предложенного 28-30 кВ только 15 кВ. После окончания строительства электростанции власти города запретили ее включение, потребовав доказательства ее безопасности. Доливо-Добровольский после подачи напряжения в месте пересечения этой линии с железной дорогой искусственно оборвал провод, после касания рельса проводом он подошел к нему и на глазах публики коснулся провода голой рукой. Разрешение было дано.

Испытания: h = 75%, а при U=28 кВ - h = 79%, f = 24 Гц.

Выключение линии осуществлялось по следующей схеме. На приемном конце ВЛ (во Франкфурте) делали КЗ и сгорали предохранителе FU2 на питающем конце ВЛ (в Лауффенке), генератор увеличивал скорость и механик его выключал.

Испытания на линии Лауфен – Франкфурт, выполненные под руководством Доливо-Добровольского показали возможности и преимущества передачи энергии переменным трехфазным током. Началась электрификация.

1896 г. – в России 1-я ВЛ – Павловский прииск Ленского золотопромышленного района, где 100 кВА, 10 кВ, АД, L = 21 км.

1897 г. – сеть переменного тока в Москве, 2 кВ.

1898 г. – сеть переменного тока в Петербурге, (сейчас 1-я ЛГЭС).