Применение

Все повреждения в электрической сети можно условно разделить на два типа: устойчивые и неустойчивые. К устойчивым повреждениям относятся такие, для устранения которых требуется вмешательство оперативного персонала или аварийной бригады. Такие повреждения не самоустраняются со временем, эксплуатация поврежденного участка сети невозможна. К таким повреждениям относятся обрывы проводов, повреждения участков линий, опор ЛЭП, повреждения электрических аппаратов.

Неустойчивые повреждения характеризуются тем, что они самоустраняются в течение короткого промежутка времени после возникновения. Такие повреждения могут возникать, например, при случайном схлёстывании проводов. Возникающая при этом электрическая дуга не успевает нанести серьёзных повреждений, так как через небольшой промежуток времени после возникновения короткого замыкания цепь обесточивается аварийной автоматикой. Практика показывает, что доля неустойчивых повреждений составляет 50—90 % от числа всех повреждений.

Включение отключенного участка сети под напряжение называется повторным включением. В зависимости от того, остался ли этот участок сети в работе или же снова отключился, повторные включения разделяют на успешные и неуспешные. Соответственно, успешное повторное включение указывает на неустойчивый характер повреждения, а неуспешный на то, что повреждение было устойчивым.

Для того чтобы ускорить и автоматизировать процесс повторного включения, применяют устройства автоматического повторного включения (АПВ).

Устройства АПВ получили широкое применение в электрических сетях. Их использование в сочетании с другими средствами релейной автоматики позволило полностью автоматизировать многие подстанции, избавляя от необходимости держать там оперативный персонал. Кроме того, в ряде случаев АПВ позволяет избежать тяжелых последствий от ошибочных действий обслуживающего персонала или ложных срабатываний релейной защиты на защищаемом участке.

В ПУЭ указано, что устройствами АПВ должны в обязательном порядке снабжаться все воздушные и кабельно-воздушные линии с рабочим напряжением 1кВ и выше. Кроме того, устройствами АПВ снабжаются трансформаторы, сборные шины подстанций и электродвигатели.

0. 17. От каких видов повреждений и анормальных режимов следует защищать асинхронные и синхронные электродвигатели ?

Ответ: К таким защитам предъявляются требования по защите от перегрузки и от КЗ. Реализуется это в виде максимальной токовой защиты и токовой отсечки. Для двигателей мощностью более 5 МВт устанавливается дифференциальная защита. Кррме того, двигатели должны быть защищены от емкостных токов. (4,9)

0. 18. Как выполняется защита асинхронных электродвигателей в электрической сети низкого напряжения от перегрузки и неполнофазного режима?

Ответ: Защита от перегрузки и от КЗ. Например: 1) защита предохранителями и тепловым реле с магнитным пускателем или 2) автоматический выключатель с комбинированным расцепителем.

Защита асинхронных электродвигателей от перегрузки

Защита от перегрузки предохраняет двигатель от недопустимого перегрева, в частности и при сравнительно небольших по величине, но продолжительных тепловых перегрузках. Защита от перегрузки должна применяться только для электродвигателей тех рабочих механизмов, у которых возможны ненормальные увеличения нагрузки при нарушениях рабочего процесса.

Аппараты защиты от перегрузки (температурные и тепловые реле, электромагнитные реле, автоматические выключатели с тепловым расцепителем или с часовым механизмом) при возникновении перегрузки отключают двигатель с определенной выдержкой времени, тем большей, чем меньше перегрузка, а в ряде случаев, при значительных перегрузках, — и мгновенно.

Специальная защита асинхронных электродвигателей от работы на двух фазах предохраняет двигатель от перегрева, а также от «опрокидывания», т. е. остановки под током вследствие снижения момента, развиваемого двигателем, при обрыве в одной из фаз главной цепи. Защита действует на отключение двигателя.

В качестве аппаратов защиты применяются как тепловые, так и электромагнитные реле. В последнем случае защита может не иметь выдержки времени.

0. 19. Каким образом можно защитить электродвигатель от однофазного замыкания, если чувствительность автоматического выключателя к однофазным коротким замыканиям не обеспечена ?

1. Ответ: Установкой теплового расцепителя с магнитным пускателем.(4.10)

0. 20. Каким образом осуществляется защита двигателя от перегрузки ?

Ответ: Установкой теплового расцепителя с магнитным пускателем или установкой, автоматического выключателя. Для высоковольтных двигателей - МТЗ.

Защита электродвигателей от перегрузки

Защита от перегрузки предохраняет двигатель от недопустимого перегрева, в частности и при сравнительно небольших по величине, но продолжительных тепловых перегрузках. Защита от перегрузки должна применяться только для электродвигателей тех рабочих механизмов, у которых возможны ненормальные увеличения нагрузки при нарушениях рабочего процесса.

Аппараты защиты от перегрузки (температурные и тепловые реле, электромагнитные реле, автоматические выключатели с тепловым расцепителем или с часовым механизмом) при возникновении перегрузки отключают двигатель с определенной выдержкой времени, тем большей, чем меньше перегрузка, а в ряде случаев, при значительных перегрузках, — и мгновенно.

0. 21. Назначение защиты минимального напряжения и ее принцип действия.

Ответ: Защита минимального напряжения с выдержкой времени не более 10 с и уставкой по напряжению, как правило, не выше 50 % номинального напряжения должна устанавливаться на электродвигателях ответственных механизмов также в случаях, когда самозапуск механизмов после останова недопустим по условиям технологического процесса или по условиям безопасности и, кроме того, когда не может быть обеспечен самозапуск всех электродвигателей ответственных механизмов. Кроме указанных случаев эту защиту следует использовать также для обеспечения надежности пуска АВР электродвигателей взаиморезервируемых механизмов.

Защита минимального напряжения

Защита минимального напряжения исключает возможность самозапуска электродвигателя или работы его при резко пониженном напряжении сети. Эту защиту называют иногда нулевой. У двигателей постоянного тока параллельного возбуждения и асинхронных двигателей при снижении напряжения уменьшается магнитный поток и пропорциональный ему вращающий момент, что приводит к перегрузке двигателя и его перегреву. Это сокращает срок службы двигателя и может быть причиной выхода его из строя. Кроме того, при работе с пониженным напряжением двигатель, потребляя увеличенный ток, увеличивает падение напряжения в сети и ухудшает работу других потребителей.  Самозапуск (самопроизвольный запуск, происходящий при восстановлении напряжения после его исчезновения или при включении общего рубильника станка магистрали и т. д.) для двигателей большинства механизмов промышленных предприятий недопустим по условиям безопасности обслуживающего персонала, из-за опасности поломки механизма, вследствие возможного брака продукции и по ряду других причин. Поэтому при значительном снижении напряжения в сети или его исчезновении двигатели, как правило, должны автоматически отключаться специальной защитой минимального напряжения. Защита минимального напряжения (нулевая защита) в схемах контакторно-релейного управления двигателями осуществляется линейными контакторами, электромагнитными пускателями или специальными реле минимального напряжения. Например, в схемах дистанционного управления с кнопками «пуск» и «стоп» при питании цепей управления и главных цепей от общего источника защиту минимального напряжения выполняет электромагнитный пускатель. В схемах управления крановыми двигателями - линейный контактор. Напряжение отпускания пускателей и контакторов  составляет около 40 - 50% от номинального напряжения катушки, поэтому при значительном снижении или полном исчезновении напряжения в сети пускатель или контактор выпадает, отключая главными контактами двигатель от сети.  Одновременно размыкается его контакт, шунтирующий кнопку подачи команды «пуск», что исключает возможность самопроизвольного срабатывания магнитного пускателя и включение двигателя после восстановления напряжения. Повторный пуск двигателя в этом случае возможен только после повторного нажатия на кнопку «пуск», т. е. только по команде рабочего, обслуживающего механизм. В схеме автоматического управления, где пускатели двигателей включаются не кнопками, а различными элементами автоматики, работающими без участия оператора, защита минимального напряжения выполняется специальным реле минимального напряжения. При снижении или исчезновении напряжения реле минимального напряжения отключается, разрывает цепи и тем самым выключает все аппараты схемы управления. Если подача команд осуществляется командоконтроллером или ключом управления с фиксированными положениями рукоятки, защита минимального напряжения также осуществляется специальным реле, обмотка которого включается через размыкающий контакт командоконтроллера, замкнутый только при положении рукоятки на нуле и разомкнутый во всех остальных положениях. Контакты всех видов защит, действующих на полное отключение установки, включаются последовательно в цепь обмотки реле минимального напряжения. Защита минимального напряжения может быть выполнена автоматическими выключателями (автоматами) с расцепителем минимального напряжения, разрешающим включение автомата при напряжении сети не ниже 80 % от номинального и автоматически отключающим включенный автомат при исчезновении напряжения или снижении его до 50% от номинального. Расцепитель минимального напряжения может быть использован для дистанционного отключения автомата, для чего в цепь его обмотки необходимо включить размыкающий контакт кнопки или другого аппарата. Некоторые автоматы изготовляются со специальной обмоткой отключения, выключающей автомат при включении ее под напряжение.

0. 22. Какие требования предъявляются ПУЭ к средствам защиты и автоматики насосных станций?

Ответ: Обеспечение автоматического восстановления питания, так как это потребитель первой категории надежности по ПУЭ.(3,12 4.23)

0. 23. Какие требования предьявляются ПУЭ к защитам электродвигателей компрессорной станции?

Ответ: К таким защитам предъявляются требования по защите от перегрузки и от КЗ. Реализуется это в виде максимальной токовой защиты и токовой отсечки. Для двигателей мощностью более 5 МВт устанавливается дифференциальная защита. Кроме того, двигатели должны быть защищены от емкостных токов.(3,13)

Требование технологии оказывает решающее значение при выборе категории надёжности, а также технологической части проекта.

В отношении обеспечения надёжности электроснабжения электроприёмники разделяются на следующие три категории по ПУЭ [1]:

1 Электроприемники I категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой: опасность для жизни людей, значительный ущерб народному хозяйству; повреждение дорогостоящего основного оборудования, массовый брак продукции, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства.

Из состава электроприемников I категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов, пожаров и повреждения дорогостоящего основного оборудования.

Электроприемники I категории должны обеспечиваться электроэнергией от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, и перерыв их электроснабжения при нарушении электроснабжения от одного из источников питания может быть допущен лишь на время автоматического восстановления питания.

Для электроснабжения особой группы электроприемников I категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого, взаимно резервирующего источника питания.

В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников I категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), специальные агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т. п.

Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить необходимой непрерывности технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения.

Электроснабжение электроприемников I категории с особо сложным непрерывным технологическим процессом, требующим длительного времени на восстановление рабочего режима, при наличии технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых, взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса.

Компрессорная станция относится к электроприемникам первой группы по обеспечению надежности электроснабжения, так как перерыв в электроснабжении может повлечь за собой значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, а самое главное -произойдет аварийная остановка всего завода.

2. 24. Какие основные операции должен выполнить оператор насосной станции при пуске и остановке насоса?

Ответ: Схема автоматизации должна обеспечивать пуск и остановку насоса при поступлении управляющего импульса и аварийное отключение насоса при срабатывании электрических и технологических защит.

Все вспомогательные операции (открывание и закрывание задвижек, заливка насосов, охлаждение подшипников и т.д.), связанные с пуском и остановкой насосов, а также включением резервных насосных агрегатов, за исключением агрегатов станций третьей категории надежности действия, должны выполняться автоматически.

При аварийном отключении насоса в резулътате действия защитных устройств схемы управления насосами с пуском и остановкой на закрытую задвижку должны обеспечиватъ последующее автоматическое закрывание задвижки. При неисправности задвижки в процессе пуска насос следует отключить. Остальные операции регулируются СНиП 2.04.02-84. Раздел «Насосные станции»

25. Основные виды перенапряжений возникают в системах электроснабжения.

Перенапряжением называют всякое превышение напряжением амплитуды наибольшего рабочего напряжения. Длительность перенапряжения может составлять от единиц микросекунд до нескольких часов. Воздействие перенапряжения на изоляцию может привести к ее пробою.