Шпаргалка по "Безопасности жизнедеятельности"

     (12.12) 
          (12.13)

Исходя из этого относительное  базисное сопротивление определяется по следующим формулам (с индексами «б_*»):

1) если сопротивление для линий и кабелей задано в омах на 
фазу, то из  (12.12)  и  (12.13)

           (12.14)

            (12.15)

где единица величин х и r — Ом; S_HOM — MBA; U_НОM — кВ;

2) если сопротивление для генераторов и двигателей задано в 
относительных единицах, то

             (12.16)

Для трансформаторов (при  S_Н≥630 кВА) относительное сопротивление x_* соответствует напряжению к.з. в относительных единицах, т.е. U_к*=0,01U_к   (%). Поэтому для таких трансформаторов

             (12.17)

При мощности трансформаторов  S_HOM<630 кВА, для которых обычно учитывается относительное активное сопротивление г_* ,

;       (12.18)

где  ∆Р_М   —   потери   в   металле трансформатора   (по   каталожным данным), кВт.

Относительное активное сопротивление  трансформатора

            (12.19)

3) если известно сопротивление реакторов х_р  (%), то

           ( (12.20)

Мощность к.з. S_t ( для времени t определяется током для указанного периода времени:

                 (12.21)

Расчет токов к.з. в именованных единицах. При расчете токов к.з. в именованных единицах (Ом, мОм) можно применить закон Ома для схемы замещения, но при этом следует учитывать наличие в схеме электроснабжения: а) нескольких ступеней трансформации от генератора до точки к.з.; б) нескольких источников питания (например, энергосистема и ТЭЦ).

Для составления схемы  замещения выбирают базисную ступень  трансформации и все электрические величины остальных ступеней приводятся к напряжению основной ступени. Приведение производится (знак «°» над буквой) на основании соотношений

;    ;  

где k_i  — коэффициенты трансформации. Аналогично  определяются и .

При перемножении коэффициентов  трансформации напряжения всех промежуточных  ступеней сокращаются и остается лишь отношение основной (базисной) ступени к ступени с напряжением U_СР.НОМ, для которой производится расчет токов к.з., например

; ;   (12.22)

При этом средние номинальные  напряжения принимаются по шкале 0,4; 3,15; 6,3; 10,5; 21; 37; 115; 230 кВ.

В схеме замещения намагничивающими токами трансформаторов пренебрегают и цепи изображаются электрическими связанными. После приведения ЭДС и сопротивлений к базисной ступени напряжения схема замещения упрощается (свертывается) относительно точки к.з. Это значит, что точки приложения ЭДС объединяют, а их величины заменяют эквивалентной ЭДС (Е_ЭКВ). Затем определяют суммарное (результирующее) сопротивление z_∑ или х_∑ и ток в точке к.з.

Для получения действительного  токораспределения по отдельным ветвям необходимо схему развернуть в обратном направлении, найти токи для основной базисной ступени трансформации, а затем пересчитать их для других ступеней в соответствии с выражением

       (12.23)

Если ЭДС источников не равны, то эквивалентная ЭДС для двух ветвей схемы

             (12.24)

где у₁=1/x₁ и  у₂=1/x₂ . Если  ЭДС  источников  равны,  то  Е_ЭКВ=Е₁=Е₂

Схема замещения, составленная для расчета токов к.з. (рис.12.3), представляет собой обычно схему соединения звездой, преобразованную в схему соединения треугольником. В такой схеме токи от каждого источника можно вычислить с помощью коэффициентов распределения. Коэффициенты распределения с₁ и с₂ показывают, какая доля (часть) тока к.з., принятого за единицу, создается источником питания данной ветви. Например, для случая двух ветвей с₁+с₂=1, тогда

                                                                               (12.25)

где х = х₁х₂(х₁+ х₂) — суммарное сопротивление схемы до точки объединения лучей, или

;      (12.26)

Сопротивления, связывающие  источники питания с точкой к. з. К, определяют из выражений

;                 (12.27)

где x_∑ = x_lx₂/(x_l+x₂) + х₃.

Подставляя в   (12.27)  значения x_∑ , с₁ ,  и с₂, получим

                                            

        (12.28)

Рис.12.3. Схема к расчету  тока короткого замыкания с помощью  коэффициента распределения

 

Сравнивая (12.28) с формулами  преобразования схемы звезды в треугольник, устанавливаем, что сопротивления  х_ЭКВ1 , х_ЭКВ2 — это стороны эквивалентного треугольника сопротивлений.

Если расчет производится в именованных единицах, а сопротивления схемы заданы в относительных номинальных единицах (генераторы, реакторы, трансформаторы), то производят пересчет сопротивлений с заменой базисных величин на номинальные:

        (12.29)

         (12.30)

Если токи трехфазного к.з. I⁽³⁾ определяются без учета активного сопротивления, то

       (12.31)

где х_∑ — результирующее индуктивное сопротивление цепи к.з., состоящее из сопротивления системы х_С и внешнего сопротивления х_ВН.

Максимально  возможное  значение  трехфазного  тока  к.з.   при повреждении за любым элементом расчетной схемы (линией, трансформатором, реактором и др.) определяется при х_С =0:

          (12.32)

Сопротивление системы х_С неограниченной мощности определяется при х_ВН = 0. Тогда по (12.31) при заданном токе I⁽³⁾ или мощности

             (12.32)

или

          (12.33)

где S_ОТКЛ — мощность отключения установленного аппарата. Мощность к.з. при напряжении U_СР.НОМ

               (12.34)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

29. Ограничение ТКЗ.

При проектировании систем электроснабжения решается технико-экономическая задача ограничения уровней токов и мощностей КЗ до значений, допустимых параметрами электрооборудования, которое экономически целесообразно применять. При ее решении используют различные меры, связанные с ограничением токов КЗ и направленные на увеличение сопротивления цепи КЗ, локализацию в аварийном режиме источников ее питания, отключение поврежденной электрической сети за время t<5 мс.

К таким методам относятся:

выбор структуры и схемы  электрических соединений элементов  СЭС;

стационарное и автоматическое деление электрической сети;

выбор режима ее эксплуатации;

выбор схем коммутации;

применение оборудования с повышенным электрическим сопротивлением, использование быстродействующих коммутационных аппаратов;

изменение режима нейтрали элементов сети.

При построении схем электроснабжения должно обеспечиваться секционирование и раздельная работа всех ступеней распределения электрической энергии. Такое построение системы электроснабжения позволяет увеличить электрическое сопротивление сети протеканию тока КЗ, предотвратить развитие аварии и локализовать место КЗ.

Применение электрооборудования  с повышенным индуктивным сопротивлением предусматривает установку как общесетевых, так и специальных элементов. К специальному электрооборудованию относятся трансформаторы с расщепленными обмотками вторичного напряжения, одинарные и сдвоенные реакторы и др.

Токоограничивающее действие коммутационных аппаратов проявляется  при быстродействии, соизмеримом  с периодом изменения тока. В качестве таких аппаратов могут применяться безынерционные предохранители, тиристорные выключатели с принудительной коммутацией, а также некоторые типы автоматов на напряжение до 1 кВ.

 

 

 

 

30. Электродинамическое и термическое действие ТКЗ.

 

Термическое действие ТКЗ. Ток КЗ, протекая по отдельным элементам установки, вызывает дополнительный нагрев и тем самым повышение их температуры. Поскольку протекание тока КЗ обычно происходит в течение малого промежутка времени (не более нескольких секунд), то для различных токоведущих частей и элементов допускаются некоторые повышения температур сверх тех, которые устанавливаются для рабочего режима.

Повышение температуры при  КЗ не должны выходить за определенные пределы, так как в противном случае может быть нарушена изоляция и повреждены токоведущие части.

За действительное время  протекания тока КЗ t_K принимают суммарное время действия защиты t_ЗАЩ и собственное время отключения выключателя с приводом t_С.В.                     

Мерой количества выделенной теплоты за время t_K является тепловой импульс   

При проверке токоведущих  частей на термическую стойкость  пользуются понятием приведенного времени t_ПР, в течение которого установившийся ток КЗ I_К.З выделяет то же количество теплоты, что и изменяющийся во времени ток КЗ I_П.t за действительное время t_к:                

Тепловой импульс вычисляется  в зависимости от вида КЗ и расчетной схемы. Для КЗ на подстанции без двигателей, за трансформатором, в РУ напряжением 6... 10 кВ, в сети напряжением до 1 кВ (удаленное КЗ) периодическая составляющая тока КЗ неизменна во времени и равна I_К.З , а t_ПР = t_K.

Тогда тепловой импульс от полного тока КЗ (с учетом апериодической составляющей):

                где Т_а = X_K/(314R_K) - постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания, обычно равная 0,005... 0,2 с.  При t_К/T_a > 1...2                       

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

31. Режимы нейтрали сети

Режимы нейтрали электрических сетей имеют большое значение для функционирования и эксплуатации систем электроснабжения. Они в значительной мере определяют надежность электроснабжения и условия электробезопасности при эксплуатации как самих сетей, так и питаемых от них электроустановок. Выбор рационального режима нейтрали сети определяется уровнем напряжения, величиной емкостного тока однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) и условиями окружающей среды с точки зрения пожаро- и взрывоопасности.

Выбор способа заземления нейтрали является комплексной проблемой. От ее решения существенно зависят уровни изоляции электрических сетей и коммутационной аппаратуры, величины перенапряжений и мероприятия по их ограничению, токи ОЗЗ, условия работы релейной защиты при замыканиях фаз на землю, электробезопасность, электромагнитное влияние на линии связи и др.

В разных странах сложились  различные традиции в способах заземления нейтрали электрических сетей. В ряде европейских стран, в частности, в Германии, а также в Японии предпочтение было отдано заземлению нейтрали через управляемые индуктивности, которые принято называть заземляющими дугогасящими реакторами, а в странах Северной и Южной Америки - глухому заземлению нейтрали. В сетях 3...35 кВ России и бывших Союзных республиках применяют режим изолированной нейтрали, и при определенных уровнях токов ОЗЗ - заземленные через дугогасящие реакторы (ДР) нейтрали.

В сетях других уровней  напряжение в основном используется режим глухого заземления нейтрали.

В последнее время ведутся  разработки и исследования по применению резистивного заземления нейтрали.

Подход к выбору режимов  нейтрали в сетях напряжением до и выше 1000 В различается. При выборе режима нейтрали в сетях напряжением до 1000 В, в первую очередь, учитывают условия электробезопасности, пожаро- и взрывоопасности при эксплуатации электроустановок, питающихся от этих сетей. При выборе режима нейтрали в сетях напряжением выше 1000 В в качестве основных критериев принимаются надежность и экономичность.

1) Сети с изолированной нейтралью

В таких сетях возникают  обычно 1-фазные замыкания на землю.

b = Σ b₀ l – емкостная проводимость одной фазы сети,

b₀  – удельная емкостная проводимость линии;

l – длина линии.

Зарядный ток:  I_З = U (С_К l_К + С_В l_В)

U – номинальное напряжение сети;

l_К , l_В – длины КЛ и ВЛ;

С_К , С_В – средние коэффициенты емкостной проводимости КЛ и ВЛ.

По сравнению с током  нагрузки зарядный ток очень мал, и в нормальных режимах работы заметного влияния на работу сети не оказывает.

        

В таких установках замыкание  одной фазы на землю не приводит к появлению больших токов  КЗ на землю. В данном случае величина токов в повреждённой фазе определяется проводимостью фаз относительно земли.

В соответствии с ПУЭ, в  системах с изолированной нейтралью допускается возникшее КЗ не отключать в течение 2 часов. Этого времени обычно достаточно для отыскания повреждения и обеспечения электроснабжения от резервной линии.

Ограничение токов КЗ должно производиться в следующих случаях:

– в сетях 35 кВ – если ток 1-фазного КЗ больше 10 А;

– в сетях 15…20 кВ – больше 15 А;

– в сетях 6 кВ – больше 30 А;

Если ток ОЗЗ больше допустимого значения, то нейтраль источника питания сети соединяют с землёй через заземляющий реактор:

Ток реактора:

.

Е – ЭДС той фазы, в  которой произошло КЗ;

x_C – индуктивное сопротивление линии сети до места замыкания;

x_И – индуктивное сопротивление одной фазы источника;

x_Р – индуктивное сопротивление реактора.

Когда x_Р отрегулировано так, что I_Р = 3I_З, то ток в месте замыкания может оказаться полностью скомпенсированным.