2. Повреждения и ненормальные режимы в электроэнергетической системе

Переходный процесс в электроэнергетической системе(ЭЭС) – процесс перехода от одного установившегося режима электроуста-новки к другому. Переходные процессы в ЭЭС оказывают сущест-венное влияние на выбор структуры ЭЭС, выявление условий работы ЭЭС при аварийных режимах, а также на выбор средств управления,

регулирования, РЗ и противоаварийной автоматики. Практические задачи, при решении которых инженер РЗА стал-кивается с необходимостью количественной оценки тех или иных ве-личин во время электромагнитного переходного процесса, разнооб-разны и многочисленны. Однако вс они объединены целью обеспечения надежности работы отдельных элементов и всей ЭЭС в целом. При проектировании ЭЭС электрооборудовани выбирается в два этапа.

Первый этап– предварительный выбор по параметрам длитель-ных режимов, включая режимы перегрузки. Второй этап– проверка предварительно выбранного электро-оборудования по условиям его работы при переходных режимах (процессах).

Наиболее часто встречающимися причинами возникновения пе-реходных процессов являются:

– КЗ в системе;

–включение и отключение двигателей и других крупных при-емников электроэнергии, ЛЭП, генераторов, трансформаторов, авто-трансформаторов;

– отключение или обрыв одной или двух фаз в трехфазной системе;

– несинхронные включения синхронных машин.

Наиболее тяжелые нарушения нормальной работы ЭЭС вызы-ваются КЗ. Поэтому электрооборудование выбирается по параметрам продолжительных режимов и проверяется по параметрам кратковре-менных режимов, определяющим из которых является режим КЗ.

При эксплуатации ЭЭС могут иметь место замыкания и КЗ. Замыкание– всякое случайное или преднамеренное, не преду-смотренное нормальным режимом работы электрическое соединение различных точек электроустановок между собой или с землей. Короткое замыкание – не предусмотренное нормальными ус-ловиями работы замыкание между фазами, а в системах с заземлен-ными нейтралями(или четырехпроводных) – также замыкание одной или нескольких фаз на землю(или на нулевой провод). При КЗ токи в ветвях электроустановки, примыкающих к месту его возникновения, резко возрастают, превышая наибольший допустимый ток продолжи-тельного режима. Короткие замыкания бывают следующих видов: трехфазные,

двухфазные, двухфазные на землю и однофазные. При определении параметров срабатывания защит в сетях6–35 кВ расчетным видом является наибольший по величине ток трехфазного КЗ, а при оценке чувствительности защит– наименьший по величине ток двухфазного КЗ, а однофазные замыкания на землю не сопровождаются значи-тельным увеличением тока. В сетях110 кВ и выше учитываются так-же значения токов КЗ на землю.

К ненормальным режимам работы электрооборудования отно-сятся перегрузка оборудования, повышение напряжения, понижение напряжения, режим работы двумя фазами, качания в энергосистеме.

Перегрузка оборудования вызывается увеличением тока сверх но-минального значения. Номинальным током называется максимальное

значение тока, допускаемое для данного оборудования в течение неог-раниченного времени. Если ток, проходящий по оборудованию, превы-шает номинальное значение, то за счет выделяемой им дополнительной тепловой энергии температура токоведущих частей и изоляции через некоторое время превосходит допустимое значение, что приводит к ус-коренному старению изоляции и токоведущих частей.

Время, допустимое для прохождения повышенных токов зависит от величины токов. Характер этой зависимости, определяе-мой конструкцией оборудования и типом изоляционных материалов. Величина выделяемого тепла пропорциональна квадрату тока, и поэтому нагрев резко растет с увеличением кратно-сти тока. Причиной сверхтока может быть увеличение нагрузки или появление КЗ за пределами защищаемого элемента(внешнее КЗ). Для предупреждения повреждения оборудования при его перегрузке не-обходимо принять меры к его разгрузке или отключению в пределах времени.

Повышение напряжения возникает на трансформаторах, генера-торах и линиях высокого напряжения и может быть передано в рас-пределительные сети. В распределительных сетях появляются допол-нительные причины для повышения напряжения: неправильная работа РПН, влияние емкостной компенсации при внезапном сбросе нагрузки. В ряде случаев величина такого напряжения может оказаться опасной для оборудования: электронных устройств, бытовых прибо-ров, двигателей и трансформаторов.

Понижение напряжения опасно для электродвигателей, которые для поддержания необходимой величины вращающего момента увели-чивают потребление тока, что приводит к их токовой перегрузке и вы-ходу из строя. При понижении напряжения резко уменьшается свето-отдача ламп накаливания и погасание газоразрядных ламп. Защита от понижения напряжения обычно применяется в сетях промышленного назначения, питающих электродвигатели, в особенности синхронные.

Режим работы двумя фазами происходит при обрыве фазы или

перегорании предохранителя в питающей сети(неполнофазный ре-жим). Двигатели при этом могут остаться в работе, если электромаг-нитный момент, развиваемый двигателем, больше момента сопротив-ления механизма или остановиться. В обоих случаях ток резко возрастает, что приводит к перегрузке и перегреву двигателя и выхо-ду его из строя. Поэтому часто двигатели оснащаются специальной защитой от работы в неполнофазном режиме.

Качания в энергосистеме возникают при нарушении синхронной работы генераторов электростанций. Синхронизм в ЭЭС нарушается, например, при затяжных отключениях близких КЗ. При этом вектор ЭДС генератора, вблизи которого произошло КЗ, начинает отставать от вектора напряжения сети и в линии возникают качания, сопровож-дающиеся колебаниями напряжения и уравнительными токами. Урав-нительный ток периодически с частотой менее1Гц изменяется от нуля до максимального значения, величина которого может даже превысить ток КЗ на данной линии. Качания– очень опасный ненормальный ре-жим. Большинство устройств РЗ, реагирующих на величину тока или сопротивления, могут приходить в действие при качаниях. Поэтому необходимо принимать меры, исключающие ложные срабатывания защит при возникновении качаний.