Пример распределения токов

На рис. 3 показано распределение токов в цепях схемы. При построении рисунка были приняты допущения о том, что:

- емкости фаз ЛЭП относительно земли многократно превышают емкости остальных элементов схемы;

- утечками через трансформаторы напряжения можно пренебречь;

- активный ток по изоляции фаз относительно земли прене­брежимо мал;

- сопротивления ЛЭП и обмоток трансформатора пренебрежимо малы.

На схеме рис. 3 не показаны коммутационные аппараты и ограничители перенапряжений. Здесь Тр – питающий трансформатор; ЛЭП1 – ЛЭП, на которой произошло замыкание фазы на землю; ЛЭП2 – неповрежденная ЛЭП (или группа таких линий); R1 – заземляющие резисторы. Из рисунка видно, что активные токи заземляющих резисторов замыкаются через питающий трансформатор Тр и поврежденную фазу линии ЛЭП1. В результате по защите поврежденной ЛЭП протекает сумма активных токов резисторов неповрежденных фаз и емкостного тока неповрежденной ЛЭП. По защите неповрежденной ЛЭП протекает только емкостный ток этой ЛЭП. Описанный выше способ резистивного заземления был реализован на трех подстанциях Ханты-Мансийских РЭС Нефтеюганских электрических сетей. Имеющийся к сегодняшнему дню опыт эксплуатации подтверждает высокую эффективность такого технического решения. В случае применения этой схемы, как показывают наши исследования, заземляющие резисторы также снижают значение kmax, а значит, и k_бр. При этом для достижения одинакового эффекта сопротивления резисторов в схемах рис. 2, 3 следует принимать в 3 раза большими, чем при включении заземляющего резистора, например, в нейтраль силового трансформатора.

Рис. 1 Осциллограмма тока нулевой последовательности в переходном процессе однофазного замыкания на землю в сети 35 кВ

Рис. 2 Включение заземляющих резисторов между фазами и землей при возникновении замыкания на землю

Рис. 3 Распределение токов в цепях схемы

3.Влияние показателей качества электроэнергии на работу сетей и электроприемников.

Для нормальной работы любого промышленного предприятия должно быть обеспечено надежное снабжение его приемников электрической энергией в необходимом количестве и определенного качества. Качество электрической энергии потребителей, присоединенных к электрическим сетям общего назначения, регламентируется ГОСТ. Показателями качества электрической энергии у приемников являются:

• при питании от электрических сетей однофазного тока — отклонения частоты напряжения, колебания частоты и напряжения и несинусоидальность формы кривой напряжения;

• при питании от электрических сетей трехфазного тока — отклонения частоты напряжения, колебания частоты и напряжения, несинусоидальность формы кривой напряжения, смещение нейтрали и несимметрии напряжений основной частоты;

• при питании от электрических сетей постоянного тока — отклонения напряжения, колебания напряжения и коэффициент пульсации напряжения.

Отклонение частоты - разность, усредненная за 10 мин между фактическим значением основной частоты и номинальным ее значением. Отклонения частоты от номинального значения в нормальном режиме работы допускаются пределах 0,1 Гц.

Колебание частоты - разность между наибольшим и наименьшим значениями основной частоты в процессе достаточно быстрого изменения парамет­ров режима, когда скорость изменения частоты не меньше 0,2 Гц в секунду. Колебания частоты не должны превышать 0,2 Гц сверх допускаемых отклонений 0,1 Гц.

Отклонение напряжения - разность между фактическим значением напряжения и его номинальным значением для сети, возникающая при сравнительно медленном изменении режима работы, когда скорость изме­нения напряжения меньше 1% в секунду.

Согласно ГОСТ на зажимах приборов рабочего освещения, установленных в производственных помещениях и общественных зданиях, где требуется значительное зрительное напряжение, а также в прожекторных уста­новках наружного освещения допускаются отклонения напряжения в пределах от минус 2,5 до плюс 5% номинального.

На зажимах электродвигателей и аппаратов для их пуска и управления до­пускаются отклонения напряжения в пределах от минус 5 до плюс 10% номиналь­ного. На зажимах остальных приемников электроэнергии допускаются отклоне­ния напряжения в пределах ± 5% номинального.

Колебание напряжения - разность между наибольшим и наименьшим действующими значениями напряжения в процессе достаточно быстрого изменения параметров режима, когда скорость изменения напряжения не меньше 1% в секунду.

Отклонения и колебания напряжения в питающей сети нарушают нормальный режим работы промышленных установок, вызывают снижение их производитель­ности, увеличивают удельные расходы электроэнергии, сырья и вспомогательных материалов, приводят к порче технологического оборудования и снижению меж­ремонтных сроков работы. Эксперименты показали, что снижение напряжения по отношению к номинальному даже в технически допустимых пределах приводит к уменьшению производительности установленного оборудования, ведет к значи­тельному убытку. Так, например, снижение напряжения от номинального на минус 2% в электрической сети 0,4 кВ узла фильтрации красного шлама глино­земного производства приводит к убытку. Напряжение в таких сетях должно быть 1 - 1,05 номинального.

Смещение нейтрали характеризуется напряжением нулевой последовательности основной частоты и выражается в процентах номинального фазного напряжения.

Несинусоидальность формы кривой напряжения характеризуется:

а) составом высших гармоник, каждая из которых определяется действующим значением;

б) действующим значением всех высших гармоник.

Наличие высокого уровня гармонических составляющих в сетях электро­снабжения предприятий приводит к ряду отрицательных явлений:

1)появление дополнительных потерь активной мощности и электроэнергии в элементах сети;

2)снижение коэффициента мощности;

3)ограничение области применения косинусных конденсаторных батарей вследствие возможности появления резонансных или близких к ним режимов на частотах высших гармоник;

4)ускоренное старение изоляции электрооборудования как вследствие ди­электрического, так и дополнительного ее нагрева;

5)повышенная вероятность перехода однофазного замыкания в междуфаз­ное вследствие увеличения полного тока или остаточного после компенсации тока замыкания на землю;

6)наличие высших гармоник тока в сети выпрямленного напряжения;

7)наличие высших гармоник токов и напряжений существенно увеличивает погрешности счетчиков для учета активной и реактивной энергии, а также вносит погрешности при измерениях токов и напряжений;

8)гармоники оказывают вредное действие на коммутацию трехфазных кол­лекторных двигателей;

9)токи высших гармоник вызывают неправильное действие некоторых видов релейных защит, ухудшают качество, а в некоторых случаях приводят к сбоям в работе систем контроля, автоматики, телемеханики и связи.

Устранение высших гармоник в электрической системе возможно за счет уве­личения числа фаз или за счет применения средств, ограничивающих проникнове­ние токов высших гармоник в электрическую сеть. Все средства, ограничивающие токи и напряжения высших гармоник, условно можно разделить на основные и дополнительные. К основным можно отнести средства, не требующие установки дополнительного оборудования, а к дополнительным - требующие таких уста­новок, причем дополнительные средства применяются в тех случаях, когда в системе или в отдельных ее узлах напряжения или токи высших гармоник недо­пустимы по техническим или экономическим условиям.

Коэффициент пульсации постоянного (выпрямленного) напря­жения - выраженное в процентах отношение действующего значения всех гармо­нических составляющих выпрямленного напряжения к постоянной составляющей того напряжения. Коэффициент пульсации выпрямленного напряжения на зажимах электродвигателей постоянного тока не должен превышать 8%. Высшие гармоники оказывают значительное влияние на технологический процесс и режим работы электролизеров и т. п. Наличие пульсирующего напряжения с большим содержанием высших гармоник способствует увеличению обратимых восстановительных процессов в электролите, влияет на подвижность ионов, на перенос за­ряда от катода к аноду и, следовательно, приводит к снижению коэффициента по­лезного действия электролизных установок, к ухудшению качества продукции