16. Защита силового трансформатора напряжением выше 1000 в

Согласно ПУЭ, для силовых трансформаторов предусматриваются следующие виды защит:

- от междуфазных КЗ на обмотках и на выводах – выполняют в виде продольной дифзащиты или токовой отсечки без выдержки времени.

- от 1фазных КЗ на обмотках и на выводах, присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью – применяется МТЗ нулевой последовательности с выдержкой времени. Защита выполняется с помощью токового реле, включенного на ТТ, установленного в цепи заземления нейтрали трансформатора.

- от витковых замыканий в обмотках

- от токов в обмотках при перегрузках – применяется МТЗ, устанавливаемая со стороны НН трансформатора, выполняется с помощью 1 токового реле, включенного на фазный ток и действующего на сигнал с выдержкой времени. Отстраивают от номинального тока трансформатора.

- от токов в обмотках при внешних КЗ – применяется МТЗ.

- от 1фазных КЗ на землю в сети с изолированной нейтралью, если отключение необходимо по требованиям безопасности.

- от понижения уровня масла – газовая защита.

17. Защита линий напряжением 6 - 10 кВ

Городские сети U=6-10 кВ выполняются, как правило, кабельными линиями сравнительно небольшой протяженности. Эти линии часто выполняются из 2 и более кабелей.

Релейная защита КЛ со стороны питания осуществляется максимальными токовыми защитами, выполненными по схеме неполной звезды с реле типа РТ-80, РТ-90 или РТ-40 и ЭВ. На приемных концах параллельно работающих линий устанавливаются токовые направленные защиты или поперечно-дифференциальные защиты.

18. Определение токов и напряжений при однофазном кз

При КЗ на землю фазы А, граничные условия будут: . Симметричные составляющие токов в месте КЗ связаны соотношениями:.

Для заземленной фазы имеем: , откуда вытекает, что. Ток в поврежденной фазе в месте КЗ равен:. Этот же ток является током, поступающим на землю в месте замыкания.

Симметричные составляющие напряжений в месте КЗ:

Фазные (относительно земли) напряжения в месте КЗ:

19. Определение тока кз в системах электроснабжения при напряжении выше 1000 в

см. вопрос 20. Расчеты аналогичные.

20. Определение тока кз в системах электроснабжения при напряжении ниже 1000 в

При расчетах токов КЗ в сетях до 1 кВ чаще всего определяют наибольшее его значение, т.к. оно используется для проверки аппаратов и токоведущих устройств. Наибольший ток КЗ обычно имеет место при 3хфазном замыкании, поэтому ток 3хфазного КЗ вычисляется по формуле: , где- номинальное напряжение сети;- полное сопротивление цепи.

Наибольшее значение КЗ в первый период – ударный ток. Действующее значение ударного тока равно , где- ударный коэффициент, определяемый по кривым в зависимости от отношения.

Действующее значение полного тока КЗ за 1 период определяется по формуле: , где- мгновенное значение 3хфазного тока КЗ.

21. Статическая и динамическая устойчивость узлов нагрузки, лавина напряжений, влияние кратковременных снижений напряжения на устойчивость нагрузки

Узел нагрузки – это точка присоединения нескольких приемников. При расчете узлы нагрузки необходимо проверять на статическую и динамическую устойчовость.

Электродинамической стойкостью называют свойство противостоять действию электродинамических сил при КЗ в течение времени отключения цепи без повреждений, препятствующих ее дальнейшей исправной работе.

Критериями электродинамической стойкости, т.е., механической прочности, является максимальное напряжение в материале шин () и максимальные нагрузки на изоляторах (F). Максимальные расчетные значения равны:

Согласно ПУЭ, дополнительные напряжения и нагрузки соответственно составляют 70 и 60% разрушающих значений этих величин, т.е..

Максимальные расчетные напряжения в металле шин, а также максимальные нагрузки на изоляторах равны: , гдеM – изгибающий момент, W – момент сопротивления изгибу поперечного сечения шин относительно оси, , гдеb и h – стороны поперечного сечения шины; F – расчетное усилие от динамического воздействия тока КЗ.

Для двух параллельных бесконечно длинных проводников сила взаимодействия между ними равна: , где- коэффициент магнитных свойств среды,- коэффициент формы сечения шины, учитывающий неравномерность распределения тока по сечению;- токи проводников,- длина пролета между изоляторами шинопровода,a – расстояние между центрами сечений проводников.

Электродинамические силы в режимах 3хфазного КЗ, как правило, содержат 4 составляющих:

- постоянная составляющая

- периодическая составляющая, меняющаяся с двойной промышленной частотой от воздействия периодических составляющих данного тока КЗ

- апериодическая составляющая с частотой 50 Гц, возникающая от воздействия периодической составляющей в одном проводнике и свободной составляющей – в другом проводнике

- составляющая от воздействия свободной составляющей тока КЗ.

Максимум электродинамической силы наступает примерно через 0,01 с после возникновения КЗ. Постоянную времени затухания апериодической составляющей принимают 0,05 с.

При 3хфазном КЗ и расположении фаз в одной плоскости наибольшее усилие от действия тока КЗ, чаще всего, испытывает средняя фаза: .

Усилие, которому подвержены две другие фазы: .

При 2хфазном КЗ максимальная сила воздействия, возникающая и воздействующая на 2 фазы, определяется по формуле: . Для 1фазного КЗ значение будет равно:.

Расчет шинопроводов на динамическую стойкость при статической нагрузке основан на принципе заменяя переменной во времени электродинамической нагрузки постоянной нагрузкой, равной максимуму электродинамической силы. В этом случае для 2 бесконечно длинных проводников, расположенных параллельно друг другу (при равномерно распределенной нагрузке), напряжение в металле шины и нагрузка на изоляторе определяют по следующей формуле: .

Расчет шин, выполненных в виде пакетов, производят в следующем порядке:

1. определяют силу взаимодействия от токов КЗ между фазами

2. находят напряжение в металле каждой фазы от взаимодействия между фазами , где- момент сопротивления пакета шин, определяемый как сумма моментов сопротивления отдельных полос пакетов.

3. определяют максимально допустимое расстояние между изоляторами в пакете шин между точками крепления самих шин и изоляторов: , где- допустимый момент сопротивления одной полосы пакета,- сила взаимодействия между шинами для двухполосного пакета на 1 см длины.

4. находят необходимое количество прокладок пакета шин в пролете между точками крепления на изоляторах.

Также проверяют на термическую стойкость по формуле: , где- коэффициент формы и материала,- установившийся ток КЗ,- приведенное время КЗ.

При снижении напряжения повышается ток, снижается устойчивость, аномальные режимы в двигателях остаются, в линиях наблюдается снижение напряжения.

Лавина напряжений возникает при массовом включении или выключении выключателей, т.е., происходит резкое падение или возрастание напряжения, при этом максимальное (минимальное) напряжения в несколько раз больше (меньше) номинальное напряжение. Для защиты от лавины напряжения используют разрядники.