16. Тұрақты ток желілерінің артықшылықтары қандай? Жауабы:
Преимущества постоянного тока в высоковольтных линиях |
Постоянный ток, как предпочтительный вариант Несмотря на распространение переменного тока при передаче электроэнергии, в ряде применений предпочтительно использовать постоянный ток высокого напряжения. В качестве примеров таких применений можно назвать: 1. Подводные кабели, высокое емкостное сопротивление которых вызывает в случае переменного тока дополнительные потери (например, Балтийский Кабель длиной 250 км между Швецией и Германией). 2. Передача электроэнергии между конечными точками, отстоящими на большие расстояния друг от друга, без использования промежуточного оборудования, например, поставка энергии в отдаленные районы. 3. Увеличение мощности существующих электрических сетей в ситуациях, когда прокладка дополнительных линий затруднена, или требует слишком больших затрат. 4. Передача электроэнергии между не синхронизированными системами распределения переменного тока. 5. Уменьшение сечения проводов и высоты вышек при заданной мощности передачи электроэнергии. Высоковольтные линии постоянного тока могут передавать больше энергии при заданном диаметре проводника. 6. Подключение удаленной электростанции к сети распределения, например, двухполюсная линия Nelson River Bipole в Канаде (IEEE 2005). 7. Стабилизация электрической сети, использующей преимущественно переменный ток, без увеличения опасности короткого замыкания. 8. Снижение потерь, связанных с коронными разрядами (возникающими из-за пиков сверхвысокого напряжения) по сравнению с высоковольтными линиями переменного тока такой же мощности. 9. Снижение стоимости линий, поскольку передача постоянного тока высокого напряжения требует меньшего количества проводников. Например, для типичной двухполюсной высоковольтной линии постоянного тока требуется два проводника, а для трехфазной линии переменного тока высокого напряжения используется три проводника. Передача постоянного тока высокого напряжения дает особенные преимущества при использовании подводных кабелей. Длинный кабель переменного тока имеют высокое емкостное сопротивление. |
17. Қандай нейтралды режимді білесіз?
Производство, преобразование, транспортировка, распределение и потребление электрической энергии осуществляется по симметричной трехфазной системе проводов. Симметричность системы достигается равенством фазных и линейных напряжений, равномерной загрузкой всех фаз по току, одинаковым сдвигом фаз напряжений и токов. Однако, в процессе эксплуатации неизбежны нарушения симметрии трехфазной системы, которые могут быть вызваны: обрывом провода, пробоем изоляции, перекрытием на посторонние предметы, непереключением фаз коммутационных аппаратов и пр. В любом случае, несимметрия ведет к появлению токов обратной и нулевой последовательности, а также апериодической составляющей токов, которые могут быть опасны для сохранности оборудования. Поэтому несимметрия должна быть устранена как можно быстрее. На быстродействие релейной защиты при неполнофазных режимах значительное влияние имеет режим работы нейтрали сети. Различают несколько режимов работы нейтрали: изолированная, глухозаземленная и эффективно заземленная.
Способ заземления нейтрали сети является достаточно важной характеристикой. Он определяет:
ток в месте повреждения и перенапряжения на неповрежденных фазах при однофазном замыкании;
схему построения релейной защиты от замыканий на землю;
уровень изоляции электрооборудования;
выбор аппаратов для защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений (ограничителей перенапряжений);
бесперебойность электроснабжения;
допустимое сопротивление контура заземления подстанции;
безопасность персонала и электрооборудования при однофазных замыканиях.
В настоящее время в мировой практике используются следующие способы заземления нейтрали сетей среднего напряжения (термин «среднее напряжение» используется в зарубежных странах для сетей с диапазоном рабочих напряжений 1-69 кВ):
изолированная (незаземленная);
глухозаземленная (непосредственно присоединенная к заземляющему контуру);
заземленная через дугогасящий реактор;
заземленная через резистор (низкоомный или высокоомный).
Оқшауланған және нейтралды жерлестірілген тораптың артықшылықтары мен кемшіліктері
У каждого режима есть свои достоинства и недостатки. В сетях напряжением до 35 кВ включительно применяют изолированную нейтраль.
изолированной нейтрали был первым режимом заземления нейтрали, использовавшимся в электроустановках среднего напряжения. Его достоинствами являются:
отсутствие необходимости в немедленном отключении первого однофазного замыкания на землю;
малый ток в месте повреждения (при малой емкости сети на землю).
Недостатками этого режима заземления нейтрали являются:
возможность возникновения дуговых перенапряжений при перемежающемся характере дуги с малым током (единицы–десятки ампер) в месте однофазного замыкания на землю;
возможность возникновения многоместных повреждений (выход из строя нескольких электродвигателей, кабелей) из-за пробоев изоляции на других присоединениях, связанных с дуговыми перенапряжениями;
возможность длительного воздействия на изоляцию дуговых перенапряжений, что ведет к накоплению в ней дефектов и снижению срока службы;
необходимость выполнения изоляции электрооборудования относительно земли на линейное напряжение;
сложность обнаружения места повреждения;
опасность электропоражения персонала и посторонних лиц при длительном существовании замыкания на землю в сети;
сложность обеспечения правильной работы релейных защит от однофазных замыканий, так как реальный ток замыкания на землю зависит от режима работы сети (числа включенных присоединений).
Недостатки режима работы с изолированной нейтралью весьма существенны, а такое достоинство, как отсутствие необходимости отключения первого замыкания, достаточно спорно. Так, всегда есть вероятность возникновения второго замыкания на другом присоединении из-за перенапряжений и отключения сразу двух кабелей, электродвигателей или воздушных линий. Такое развитие событий в эксплуатации не так редко, как кажется на первый взгляд. Именно по этой причине во многих странах, таких, как США, Канада, Англия, Австралия, Бельгия, Португалия, Франция и другие, отказ от режима изолированной нейтрали произошел еще в 40–50-х годах прошлого века
Системой электроснабжения с эффективно заземленной нейтралью считается сеть, в которой заземлена часть нейтральных обмоток силовых трансформаторов. Однофазное короткое замыкание, в таких сетях, приводит к отключению поврежденного участка. Ток короткого замыкания проходит от места повреждения до ближайших заземленных нейтралей трансформаторов по земле, распределяясь в соответствии с сопротивлением петли фаза – ноль. К трансформаторам, нейтрали которого не заземлены, ток короткого замыкания (в дальнейшем - КЗ) не протекает.
Учитывая тот факт, что на все виды повреждений в электрических сетях, 80 % повреждений приходится на однофазные КЗ, и тот факт, что близкие однофазные КЗ. имеют значительные величины токов, их влияние стараются ограничить. Для этого часть нейтралей в сети оставляют незаземленной, увеличивая тем самым сопротивление петли замыкания и, ограничивая однофазные токи КЗ. Общий баланс заземленных и незаземленных нейтралей рассчитывается исходя из условий селективной работы устройств РЗА и ограничения токов КЗ. Кроме того, важным условием при выборе точек заземления, является условие ограничения перенапряжения на нейтральных обмотках при несимметричных повреждениях. На силовом оборудовании класс изоляции нейтралей как правило, принимают на один класс напряжения ниже номинального напряжения обмоток ВН. Такая практика позволяет сэкономить на изоляции и габаритах оборудования, что дает высокий экономический эффект. Однако с другой стороны, сниженный уровень изоляции нейтрали ведет к необходимости применения оборудования, которое бы ограничивало перенапряжения и токи в нулевом выводе. В качестве защиты от кратковременных перенапряжений могут применяться ограничители перенапряжений, для ограничения токов применяются токоограничивающие реакторы и конденсаторы. В режиме глухого заземления работают сети с бытовым потребителем. При таком режиме работы нейтрали средняя точка обмоток НН трансформатора присоединяется к заземляющему контуру.
19. Сыйымдылықты тоқты жердегі бірфазаға тұйықталу кезінде калай компенсировать етуге болады.
При больших значениях емкостного тока необходима его компенсация. Значительные емкостные токи, протекая в месте замыкания, создают на заземленных частях оборудования опасные для людей и животных потенциалы и поддерживают горение электрической дуги. Однофазная дуга при больших токах может гореть длительно, а при малых токах, когда она носит перемежающийся характер, — вызывать опасные для изоляции перенапряжения, которые могут приводить к пробою или перекрытию других фаз и, следовательно, к междуфазным замыканиям и аварийному отключению линии. При весьма больших токах дуга опасна своим тепловым разрушающим воздействием на изоляцию, которое в конце концов также приводит к междуфазным коротким замыканиям и авариям. Дугогасящие аппараты предотвращают опасные последствия однофазных замыканий на землю. Их индуктивные токи компенсируют емкостный ток сети в месте замыкания, обеспечивая самотюгасание дуги или безопасное ее горение. При этом резко повышаются условия электробезопасности для обслуживающего персонала. Вопросы выбора, настройки и эксплуатации дугогасящих аппаратов могут технически правильно решаться только при ясном понимании особенностей работы сети с компенсацией емкостных токов. В настоящей брошюре кратко разбираются основные соотношения между параметрами сети и дугогасящих аппаратов и параметрами режима — напряжениями и токами как в нормальном состоянии сети, так и при замыканиях на землю. Приведены элементарные теоретические положения, разъясняющие режимы работы сети с дугогасящими катушками.