Конспект лекции_Повреждения и ненормальные режимы работы электроэнергетической системы

Повреждения и ненормальные режимы работы в электроэнергетических сетях.

Тема: Повреждения и ненормальные режимы работы в электроэнергетических сетях.

Дата: 01.09.2022.

Цель: Рассмотрим основные виды повреждений и ненормальные режимы работы, возникающие в электроэнергетических системах.

Электронергетическая система (ЭЭС) — совокупность электростанций и электрических и  сетей, соединённых между собой и связанных общностью режимов в процессе производства, преобразования, передачи и распределения электрической энергии при общем управлении этим режимом.

Основными причинами повреждений являются: нарушение изоляции токоведущих частей (ТВЧ), вызванные её старением, перенапряжениями, механическими повреждениями (в том числе перекрытие изоляторов при их загрязнении и воздействии животных и птиц); повреждения проводов и опор ЛЭП, вызванные их неудовлетворительным состоянием,

гололедом, ураганным ветром, «пляской» проводов (из-за ветра) и другими причинами; ошибки персонала при переключениях (отключение разъединителей под нагрузкой, подача напряжения на заземленные участки электроустановки, заземление участков электроустановки, находящихся под напряжением).

Короткие замыкания:

Основным видом повреждений в ЭС являются короткие замыкания (КЗ) - это соединение двух точек (элементов) электрической цепи с различными потенциалами, не предусмотренное нормальным режимом работы и приводящее к критичному росту тока в месте соединения (фаза-ноль и фаза-фаза). В случае, если замыкание происходит между фазой и «землей», применяется формулировка « замыкание на землю»  .

КЗ могут происходить как на ЛЭП, так и в обмотках электрических машин и трансформаторов.

Виды КЗ (рисунок «Виды КЗ»):

Симметричное - КЗ в электроустановке, при котором все ее фазы находятся в одинаковых условиях (только трёхфазное КЗ).

Несимметричное - КЗ в электроустановке, при котором одна из её фаз находится в условиях, отличных от условий других фаз (однофазное З на землю, двухфазное КЗ, двухфазное З на землю, двойное З на землю):

однофазное З на землю - З на землю в трехфазной ЭЭС, при котором с землей

соединяется только одна фаза; двухфазное КЗ - КЗ между двумя фазами в трёхфазной электроэнергетической

системе; двухфазное З на землю – З на землю в трёхфазной ЭЭС, при котором с землёй

соединяются две фазы; трехфазное КЗ - КЗ между тремя фазами в трёхфазной электроэнергетической

системе;  двойное   З на землю – замыкание на землю двух разных фаз в трёхфазной ЭЭС в разных, но электрически связанных между собой точках. Двойное замыкание на землю является следствием длительной работы ЭЭС с однофазным замыканием на землю и  возникает вследствие  увеличения значений напряжений неповрежденных фаз относительно земли.

Построение векторов (	рисунок «Построение векторов»
Векторные диаграммы  RLC		.

 и «Трехфазный ток»).

Метод симметричных составляющих - метод расчёта несимметричных электрических систем, основанный на разложении несимметричной системы на три симметричные - прямую, обратную и нулевую. Применяется для расчёта несимметричных режимов трёхфазной сети, например, коротких замыканий (рисунок «Симметричные составляющие»). кто разработал?

Прямую последовательность составляют три вектора А, В и С, одинаковые по модулю и сдвинутые друг относительно друга на 120° (вектор А опережает вектор В, а вектор В опережает вектор С).

Обратную последовательность составляют три вектора А, В и С, одинаковые по модулю и сдвинутые друг относительно друга на 120° (вектор С опережает вектор В, а вектор В опережает вектор А - сдвинуты на 120° относительно прямой последовательности).

Нулевую последовательность составляют три вектора А, В и С, одинаковые по модулю и направлению.

Видео: https://www.youtube.com/watch?v=l9vg4_Eg_hU&t=19s

Какой вид КЗ и в какой точке сети является наиболее и наименее опасным.

Токи и напряжения при замыканиях.

При трехфазном КЗ: все Uмф → 0 => Iкз3ф → ∞. Таким образом данный вид повреждения является самым опасным повреждением для устойчивости параллельной работы ЭС.

При двухфазном КЗ: UфКЗ > 0, остальные Uф = 1,5 Uф ном=> Iкз2ф < Iкз3ф. При однофазном З на землю: все Uмф = Uф ном=> Iкз1ф < Iкз2ф. Примечания:

1.                        Однофазное замыкание на землю в сетях с изолированной или компенсированнойнейтралью коротким не является. Работа сети с изолированной нейтралью (6 кВ, 10 кВ, 35 кВ) считается допустимой, если ток в месте замыкания на землю не превышает соответственно 30А, 20А, 10А (определяется расчетным путем). При больших токах нейтрали трансформаторов заземляют через ДГР.

2.                        При трёхфазном КЗ наличие или отсутствие замыкания на землю не влияет напараметры КЗ и режим работы ЭЭС.

3.                        В сетях 6 (10), 35 кВ ток замыкания на землю измеряется десятками А и носит емкостной характер. В сетях 110 кВ и выше ток замыкания измеряется сотнями А носит индуктивный характер.

4.                        При коротких замыканиях, ток замыкания помимо составляющей прямойпоследовательности содержит составляющую обратной последовательности, а при замыканиях на землю, еще и составляющую нулевой последовательности. В месте короткого замыкания возникает, как правило, электрическая дуга.

Наиболее часто встречаются ОЗЗ (65% от общего числа замыканий), трехфазные КЗ – 5%.

Рисунки «Замыкания в сетях ...»

Ненормальные режимы работы:

Перегрузка оборудования, вызванная увеличением тока сверх номинального значения (наибольший допустимый по условиям нагрева ТВЧ и изоляции ток, при котором оборудование может работать неограниченно длительное время). Если ток, проходящий по оборудованию, превышает номинальное значение, то за счет выделяемой им дополнительной тепловой энергии температура токоведущих частей и изоляции через некоторое время превосходит допустимые значения, что приводит к ускоренному старению изоляции и токоведущих частей.

Повышение напряжения возникает вследствие ненормальной работы трансформаторов (генераторов), грозовых и коммутационных перенапряжений на линиях электропередач.

Понижение напряжения возникает вследствие нарушения нормального режима работы ЭС. Особенно опасно для электродвигателей, которые для поддержания необходимой величины крутящего момента, увеличивают потребление тока, что приводит к их токовой перегрузке и выходу из строя.

Неполнофазный режим возникает при обрыве фазы или перегорании предохранителя

в питающей сети. В обоих случаях ток резко возрастает, что приводит к перегрузке и перегреву двигателей и выходу их из строя.

Отклонение частоты от нормального уровня = 50±0,05 Гц (внеплановое увеличение нагрузки потребителей приводит к снижению частоты генерации, и наоборот).

Качания – режим работы энергосистемы, при котором происходят периодические изменения её параметров (тока и напряжения). Качания возникают при нарушении синхронной работы генераторов электростанций ЭЭС (асинхронный режим), а также при подключении или отключении большой активной нагрузки.

Синхронизация - процесс уравнивания частоты вращения и напряжения включаемого генератора с частотой вращения и напряжением работающих генераторов, а также выбор соответствующего момента времени для подачи импульса на включение выключателя генератора.

Грозовые перенапряжения. Для защиты электрооборудования станций, подстанций и сетей от грозовых перенапряжений при прямых ударах молнии применяются грозозащитные тросы на воздушных линиях и специальные вентильные разрядники или нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН) на подстанциях.

Коммутационные перенапряжения возникают вследствие неодновременности отключения или включения токов фаз коммутационными аппаратами. Для защиты оборудования также необходимо применение ОПН.