1.1.2. Повреждения и ненормальные режимы

Большинство повреждений в энергетических системах приводит к коротким замыканиям фаз между собой или на землю. В обмотках электрических машин и трансформаторов, кроме того, бывают замыкания между витками одной фазы.

Основными причинами повреждений являются:

- нарушения изоляции, вызванные неудовлетворительным ее состоянием, перенапряжениями и механическими повреждениями (обрыв проводов, повреждение кабелей при земляных работах);

- ошибки персонала при оперативных переключениях, например отключение разъединителей под нагрузкой, включение под напряжение на оставленную закоротку и т. п.

Короткие замыкания (КЗ) является наиболее опасным и тяжелым видом повреждения. КЗ подразделяются (рис. 1.1.4):

- на трехфазные, двухфазные и однофазные в зависимости от числа замкнувшихся фаз;

- замыкания с землей и без земли;

- замыкания в одной и в двух точках сети.

Появляющееся при КЗ увеличение тока, приводящее к возрастанию падения напряжения в элементах системы, приводит к ряду опасных последствий:

- возникающие в месте повреждения ток и, как следствие, электрическая дуга выделяют значительное количество тепла, приводящее к большим разрушениям оборудования;

- ток КЗ, проходящий по неповрежденному оборудованию, нагревает его выше допустимого предела, что может вызвать повреждение изоляции и токоведущих частей;

- понижение напряжения, происходящее при КЗ, нарушает технологические процессы, что отражается на работе потребителей, и угрожает нарушением синхронизма генераторов.

а) б) в) г)

Рис. 1.1.4. Виды повреждений

При КЗ ЭДС источника питания (генератора) замыкается накоротко через относительно малое сопротивление генераторов, трансформаторов и линий (рис. 1.1.4,а,б,в). Поэтому в контуре замкнутой накоротко ЭДС возникает большой ток, называемый током короткого замыкания.

Замыкание на землю одной фазы в сети с изолированной нейтралью не вызывает короткого замыкания, т. к. нет короткозамкнутой цепи (рис. 1.1.4,г). Возникающий при этом ток в месте повреждения замыкается через емкость проводов относительно земли и имеет поэтому, как правило, небольшую величину, например, несколько десятков ампер, что меньше рабочего тока. Линейные напряжения при этом виде повреждения остаются неизменными. Таким образом, однофазное КЗ не нарушает работу системы, но при достаточном времени его действия создается опасность нарушения изоляции относительно земли двух других фаз, что может привести к замыканию двух неповрежденных фаз между собой и на землю.

К ненормальным режимам относятся нарушения параметров сети, происходящие при отсутствии повреждений.

Наиболее опасными ненормальными режимами являются:

- перегрузка оборудования, вызванная увеличением тока сверх номинального значения; ток перегрузки, проходящий по оборудованию, за счет выделяемого им дополнительного тепла нагревает токоведущие части и изоляцию, что приводит к увеличению износа изоляции и ее повреждению;

- снижение частоты, вызываемое недостатком генераторной мощности, обычно возникает при внезапном отключении части работающих генераторов; снижение частоты (ниже 48-47 Гц) приводит к тяжелым авариям с прекращением работы всей энергосистемы;

- повышение напряжения сверх допустимого значения; такой ненормальный режим возникает на гидрогенераторах при внезапном отключении их нагрузки; гидрогенератор увеличивает частоту вращения, что вызывает возрастание ЭДС статора до опасных для его изоляции значений.