60. Назначение аккумуляторных батарей.

Ак. бат – независимые источники питания, кот. питают цепи автоматики, аварийной защиты, авар. освещения, приводы выключателей, наиболее ответственные эл. движки.

Состоит из: Ак. батарей, преобразователей, ССШ и РУ

Напряжение 220 В

Потребители делятся на группы:

1. Аппараты систем управления.

2. Электромагнитные масляные выключатели

3. Аварийное освещение

4. Наиболее ответственные двигатели.

Нормальное освещение запитано от постоянного тока. При нормальной работе аккумулятора батареи и преобразователи включены параллельно, Через ак. протекает нормальный ток заряда, который компенсирует саморазряд. Ток продолжительный: I_ПРОД=I_норм +I_ав

При разряде на ток продолжительный накладывается еще и ток аварийный.

I_АКБ=I_прод +I_кратк

Аккумулятор рассчитан на продолжительнй ток 30 минут

В нормальном режиме на шинах с.н. напряжение составляет на отдельном элементе 2.15-2.25 В ; 0,8-1,05В после аварии.

Остальное вспоминаем и лечим, что по поганесу учили

61. . УСТРОЙСТВО СВИНЦОВО-КИСЛОТНЫХ АККУМУЛЯТОРОВ И ИХ УСТАНОВКА.

Свинцово-кислотный аккумуля­тор имеет следующие основные ча­сти: положительные и отрицатель­ные пластины, сепараторы, сосуд и электролит. Активными вещества­ми, участвующими в электрохими­ческих реакциях, являются пере­кись свинца РbО₂ на положитель­ных пластинах, губчатый свинец РЬ на отрицательных пластинах и ра­створ серной кислоты в воде. Пере­кись свинца и губчатый свинец удерживаются на осно­ве в виде пластины или каркаса из свинца или сплава свинца с сурь­мой.

Пластины.: н а м а з н ы е (положительные и от­рицательные) и поверхностные (только положительные). Намазная пластина имеет каркас — решетку из сплава свинца с сурьмой, на ко­торый накладывают массу, состоя­щую из окислов свинца (глета РЬО и сурика РЬ₃О₄) и свинцового по­рошка, смешанного с разведенной кислотой. Массу наносят на каркас пластины, где она постепенно за­твердевает.

В поверхностных пластинах ак­тивное вещество — перекись свин­ца — сосредоточено в тонком по­верхностном слое пластины, образо­ванном электрохимическим путем (формированием) из металлическо­го свинца основы. Чтобы получить достаточную емкость, необходимо иметь пластины с сильно развитой поверхностью. С этой целью листы из чистого свинца подвергают меха­нической обработке. Пластины при­обретают многочисленные ребра и их рабочая поверхность увеличива­ется в 7—10 раз против кажущейся. Поверхностные пласти­ны по сравнению с намазными име­ют большую массу и относительно большой срок службы. Они получи­ли применение только в качестве положительных пластин, так как активная масса отрицательных пла­стин, образованная формированием из свинца основы, при работе акку­мулятора теряет свою пористость.

Все соединения осуществляют пай­кой. Между пластинами помещают изолирующие кислотоустойчивые пористые прокладки — сепараторы, чтобы установить постоянные рас­стояния между пластинами и преду­предить их соприкосновение, воз­можное в случае коробления, опада­ния кусков активной массы и других анормальных явлений. Сепараторы изготовляют из фанеры, соответст­вующим образом обработанной, а также из стекловойлока и перфори­рованной пластмассы.

Формирование пластин называют электрохимический процесс, в результате которого на положительных пластинах обра­зуется слой перекиси свинца из свин­ца самих пластин. Формирование пластин производят частично на заводе (белое формирование), ча­стично па месте установки (черное формирование). При этом пластины приобретают темно-коричневый цвет.

Электролит. водный раствор серной кислоты. Вредные при­меси вызывают коррозию каркаса пластин, разрушают сепараторы и увеличивают саморазряд пластин обеих полярностей. Исключительно важно, чтобы электролит содержал нужное коли­чество кислоты. Температура помещения 15 или 25°С. Относи­тельную плотность электролита из­меряют ареометром, градуирован­ным при определенной температуре. Если измерение производится при другой температуре, вводится соот­ветствующая поправка Типы стационарных аккумулятоторов. СК и СН, отличаю­щиеся типом пластин, устройством сосудов и другими элементами кон­струкции. Их электрические харак­теристики также отличны. Типа СК (С — стационарные, К — для коротких разрядов) имеют положительные по­верхностные и отрицательные ко­робчатые пластины, сепараторы из деревянной фанеры и открытые со­суды— стеклянные пли деревянные, выложенные листовым свинцом.

Аккумуляторы типа СН (С — стационарные, Н — с намазными пластинами) имеют более совер­шенную конструкцию. Они имеют намазные пластины, се­параторы из стекловойлока и пер­форированного винипласта , стеклянные сосуды с уплотнен­ными крышками. Аккумуляторы поставляются собранными и, но до­говоренности с заводом, формиро­ванными. На месте установки их соединяют в батарею и заливают электролитом. Для аккумуляторов типа СН ус­тановлено 14 типовых номеров. Емкости и разрядные токи акку­муляторов СК и СН любого другого номера могут быть определены ум­ножением соответствующих значе­ний для аккумулятора первого но­мера на типовой номер.

62. Электрохимические реакции в аккумуляторах

Если внешнюю цепь заряженного аккумулятора, появится электрический ток, этом происходят следующие реакции:

у отрицательной пластины:

у положительной пластины:

- заряд электрона(1,591∙10^-19Кл)

Складывая уравнения получаем реакцию разряда в окончательном виде:

При разряде на пластинах и на положительной, и на отрицательной образуется сульфат свинца, который оседает на пластинах в виде кристаллов. Серная кислота расходуется у положительных и отрицательных пластин (при этом у положительных пластин расход кислоты больше, чем у отрицательных).У положительных пластин образуются две молекулы воды. Концентрация электролита при разряде снижается. Если изменить направление тока через аккумулятор, то направление химической реакции изменится на обратное. Начнётся процесс заряда ак.. При заряде сульфат свинца у положит. пластины восстанавливается в перекись свинца и у отрицательной пл. – в металлический свинец. При этом образуется серная кислота и концентрация электролита повышается.

Электродвиж-ая сила и напряжение ак. зависят от множества факторов, из кот-ых важнейшими яв-ся содержание кислоты в электролите, температура, значение тока и его направление, степень заряженности. Связь между ЭДС, напряжением и током:

при разряде: ; при заряде

- обратимая эдс (это эдс идеального ак-ра, в котором устранены все виды потерь).

- эдс поляризации (вызвано побочными химическими и физическими процессами у электродов и в элетролите; она зависит от пористости пластин, тока и температуры).

- ток разряда-заряда и внутреннее сопротивление (его создают каркасы пластин, активное вещество и электролит)

ЭДС аккум-ра: при разряде она меньше обратимой эдс,а при заряде больше.

Энергия отданная ак-ом при разряде, меньше энергии, полученной при заряде.Потеря обусловлена несовершенством химического процесса.

Саморазряд- называется постоянная потеря химической энергии, запасённой в ак., вследствие побочных реакций на пластинах обеих полярностей, вызванных случайными вредными примесями. Наибольшее практическое значение имеет саморазряд, вызванный присутствием в электролите различных соединений металлов, более электроположительных чем свинец (сурьма и др.). Ме выделяются на отрицательных пластинах и образуют со свинцом пластин множество короткозамкнутых элементов. В рез-те реакции образ-я свинцовый сульфат и водород (саморазряд может быть обнаружен по выдел-ю газа у отриц. пластин). На полож-ых саморазряд происходит также вследствие реакции между свинцом основы, перекисью свинца и электролитом, в результате образ-я сульфат свинца. Саморазряд ак. происходит всегда. Он зависит от тем-ры и плотности электролита.Потеря заряда при Т=25⁰С и плотности эл. =1,28 принята за 100%.Потеря емкости новой батареи вследствие саморазряда составляет около 0,3% в сутки (с возрастом батареи самор. увел.). Свинцовый сульфат на пласт. образуется при каждом разряде.Этот сульфат имеет тонкое кристалл-ое строение и легко восстанав. зарядным током в мет-ий свинец и перекись свинца (поэтому сульфатация в этом случае нормальная).Ненормальная сульф-я возникает, если ак. подвергаются чрезмерному разряду,систематически недозаряж-ся или остаются в разряженном состоянии длит-ое время (или работают с высокой плот. и темпер-ой).Сульфат проникает в активное вещ-во и разрушает его (ак. в-во осыпается с пластин).Начинающаяся сульфатация может быть устранена длительным зарядом малым током.

63. . Характеристики разряда в аккумуляторах

В зависимости от разрядного тока характеристика имеет вид:

При увеличении разрядного тока концентрация электролита резко уменьшается около пластин. Если ток разряда небольшой, то концентрация электролита примерно одинаковая у пластин и в самом электролите. В этом случае сульфатация значительно меньше.

Возможен разряд большим током в течение нескольких секунд и до 1 минуты.

U_min=1,75В при кратковременном разряде; Iр=25А

После кратковременного снижения напр. концентрация электролита выравнивается и напр. может подняться до номинального. Если кратковременный режим несколько раз, то в этом случае требуется зарядка.

В процессе эксплуатации появляются “отстающие элементы” (напряжение на каждом элементе будет не одинаковым), в этом случае возможно выполнение уравнительного заряда.

64. Характеристики заряда аккумулятора

Характеристика заряда имеет вид:

Заряд идёт длительно, небольшим током. На первой стадии идёт переориентация ионов электролита. На втором этапе наблюдается подъём характеристики за счёт ЭДС поляризации. На третьем этапе напряжение не изменяется.

Максимальное напряжение на одном элементе U_max=2,3В. При таком напряжении возникает электролиз (о наличии электролиза можно судить по “кипению”). Электролиз является вредным, так как разрушает поверхность пластин. Поэтому на одном элементе поддерживается напряжение U=(2,15-2,25)В. В этом случае аккумулятор заряжается на 80% емкости и втягивается в режим подзаряда. В режиме подзаряда компенсируется саморазряд (саморазрядом называется постоянная потеря химической энергии, запасённой в аккумуляторе, вследствие побочных реакций на пластинах обеих полярностей, вызванных случайными вредными примесями в использованных материалах или примесями, внесёнными в электролит в процессе эксплуатации).

Аккумулятор в режиме постоянного подзаряда. Термин “подзаряд ” означает, что через полностью заряженный аккумулятор проходит незначительный ток, достаточный только для компенсации саморазряда. Аккумулятор может находиться в состоянии подзаряда неограниченное время и всегда готов полностью отдать запасённую в нём энергию. Он не подвержен опасности анормальной сульфатации пластин. Не происходит также выделения газов, вызывающих усиленный износ пластин.

Ток подзаряда зависит от размеров аккумулятора (типового номера), его технического состояния, плотности электролита и температуры, поскольку эти факторы определяют саморазряд (для аккумуляторов типа СК он приблизительно равен 10÷30мА умноженные на N батареи). Опыт показывает, что для поддержания аккумулятора заряженном состоянии к его зажимам должно быть приложено некоторое постоянное напряжение – напряжение подзаряда. Необходимый подзарядный ток устанавливается от устройства подзаряда, а затем поддерживается автоматически в зависимости от температуры. При повышении температуры саморазряд увеличивается , в то же время при постоянном напряжении у зажимов увеличивается и зарядный ток вследствие усиления диффузии электролита и уменьшения э.д.с. поляризации. Таким образом, увеличившийся с повышением температуры саморазряд компенсируется соответствующим увеличением зарядного тока.

Напряжение подзаряда аккумулятора зависит от плотности электролита и лежит в пределах от 2,15 до 2,25 В. Аккумуляторные заводы указывают среднее значение напряжения подзаряда для выпускаемых новых аккумуляторов. В процессе эксплуатации аккумуляторной батареи напряжение подзаряда подлежит корректировке.

65. Преобразователи энергии. Установки постоянного тока.

Преобразователи энергии переменного тока в постоянный служат для питания сети постоянного тока при нормальном режиме, для подзаряда аккумуляторной батареи, периодических уравнительных зарядов, заряда батареи после аварийного разряда. Число преобразователей, их мощность и напряжение выбирают в соответствии с электрической схемой установки, нагрузкой и требованиями к надёжности. В качестве преобразователей применение получили двигатели-генераторы и статические преобразователи с кремниевыми вентилями.

Двигатели-генераторы состоят из трёхфазных синхронных электродвигателей (имеют постоянную частоту вращения) и генераторов постоянного тока с параллельным возбуждением. ГПТ имеет падающую характеристику (при снижении нагрузки напряжение возрастает, зарядный ток может сильно увеличиться; большой зарядный ток отрицательно сказывается на ёмкости нагрузки; Зарядный ток сниж. – его может не хватить для компенсации тока саморазряда).

Преобразователи снабжают управляемыми кремниевыми вентилями, обладающими значительной мощностью и высокой надёжностью, а также устройством для стабилизации выпрямленного напряжения или тока в определённых пределах с точностью ±2%. Стабилизация напряжения необходима при нормальной работе установки, а также на второй стадии заряда батареи. Устройство для стабилизации тока используют на первой стадии заряда. Достоинство статических преобразователей по сравнению с двигателями – генераторами заключается в простоте обслуживания, более высоком коэффициенте полезного действия и большом сроке службы. Статические преобразователи состоят из тр-ра, блока вентелей, аппар-ов регулирования (тр-ор предназначен для разделения сетей переем. и пост. тока).

66. Рабочие режимы аккумуляторной батареи. Электрические схемы установки постоянного тока

Аккумуляторная батарея может работать в режиме заряд-разряд. Схема имеет вид:

Обычно подключено 112-115 ак-ов. Напряжение в нормальном режиме 230В. При заряде крайняя щётка выводится в нулевое положение. По мере заряда щётка перемещается. Такая схема имеет недостатки: ак. батарея быстро разряжается – быстрый износ; ак. находятся в разных стадиях заряда-разряда, что затрудняет их обслуживание.

Ак. установки работающие в режиме постоянного подзаряда. Напряжение на одном ак. поддерживается примерно 2,2В . Отпадает необходимость ежесуточного подзаряда. Используются установки с коммутаторами и с ответвлениями (с коммутаторами менее эффективна). Более эффек-на схема с отпайками.

В нормальном режиме переключатель находится на элементе 100 и напряж. на линиях обес-ся 220В. При длительном авар. разряде перек-ль устан-ся на элемент 108 (на шинах напр. составляет 235В). При заряде переключатель устан. в крайнее положение. При разряде напр. на шинах сниж-ся прим-но до 190В. В нормальных условиях зарядное устройство питает цепи управления и подзаряжает батарею. Схема батареи в норм. условиях:

Урав. ток на участке аб I_ab=0 (убирают урав. ток)

67. Методы ограничения токов к.з. схемными решениями.

Обычно ток к.з. имеет мах значения в 1-ой – 2-ух точках. Схемные решения: данный вопрос на стадии проектирования эл. сети - Повышение напряжения, уменьшение числа ступеней трансформации, снижение потерь, Если длина линий достаточная, то ток к.з. ограничивается самой линией. Возможно связь распред. устройва ч/з систему.

Ток может быть уменьшен секционированием сети.

Л иния работает раздельно при этом сопротивление сети повышается в 2 раза., т.е. и ток к.з. может быть уменьшен в 2 раза.

На распредустройствах секционирование. Вот остальное хуй знает

Чем больше мощность станции тем, тем выше должно быть напряжение сетей высшего и среднего напряж. На станциях большой мощности избегают выдачи мощности в сеть , являющейся чисто распред. сетью:

Для ограничении токов к.з. РУ делят на две независимые части, связанные через сеть. При достаточно длинной линии достигается резкое ограничение тока к.з.

На станциях с агрегатами 200-300МВТ Для части блоков предусматривают особые линии длиной 40 км. Блоки присоединяются к сборным шинам ближ. подстанций. При этом уменьшается концентрация мощности на сборных шинах станций и соответственно снижается ток к.з.

Для огр. токов к.з. используют секционирование сборных шин приразомкнутых секционных выключателях.

Для огр. токов ОДНОФ. к.з. в эффективно заземленных сетях прибегают к частичному разземлению трансформаторов, а также к замене в узловых точках системы АТ связи на Т той же мощности, с обмотками Y-Y

ограничить ток к.з. часто приходится и на действующих при непредвиденном развитии системы. Для этого прибегают к делению сетей:

Стационарное- блоки и линии распределяют между системами или секциями сборных шин и размыкают секционный выключатель.

Автоматическое – секцион. выкл остается замкнутым. Для огр. тока к.з. применяют спец. устр-во, размыкающее при к.з. секционные выключатели. Ток резко уменьшается, и затем происходит отключение выключателя поврежденного присоединения.

68. Ограничение токов к.з. с помощью Т с расщепленными обмотками и секционир. реакторов.

Н а станциях и подстанциях широко применяют Т, АТ с расщепленной об­моткой низшего напряжения с целью ограничения тока к. з. Типич­ные примеры таких схем приведены на рис. Для ограничения тока к. з. в РУ 6—10 кВ ТЭЦ применяют секцион­ные в точках токораздела. В нормаль­ном режиме станции через сек­ционные реакторы проходят не­значительные токи и потери напря­жения в них ничтожно малы. При нарушении нормального режима, например при отключении генерато­ра или трансформатора, через реак­торы проходят значительные рабо­чие токи и потери напряжения в них достигают 4—6%. Секционные, реакторы ограничи­вают ток при к. з. в зоне сборных шин, присоединениях генераторов, трансформаторов (главных и собст­венных нужд), линейных реакторов. При замыканиях в распределитель­ной сети ограничение тока к. з. оп­ределяется в основном линейными реакторами, сопротивление которых значительно больше.

При выборе параметров секци­онных реакторов должны быть со­блюдены следующие условия: 1) со противление реакторов должно быть достаточным, чтобы при к. з. они ограничивали ток до значений, соответствующих параметрам наме­ченных к установке выключателей; 2) номинальный ток реакторов дол­жен соответствовать мощности, пе­редаваемой от секции к секции при нарушении нормального режима. При проектировании РУ необхо­димо задаться сопротивлением сек­ционных реакторов. После этого можно составить схему замещения и выполнить соответствующие рас­четы по определению ожидаемых токов к. з. и потерь напряжения в реакторах. Если расчетные значения токов к. з. окажутся чрезмерно большими, следует соответствую­щим образом изменить сопротивле­ние реакторов и повторить расчет. Опыт проектирования показывает, что в схемах с прямолинейными сборными шинами, т. е. не замкну­тыми в кольцо, а также в кольцевой схеме достаточно иметь реакторы с номинальным током в пределах от 1/2 До ²/з номинального тока генера­тора и с относительным сопротивле­нием от 0,08 до 0,12. Дальнейшее увеличение относительного сопро­тивления не дает заметного сниже­ния тока к. з. и поэтому нецелесооб­разно

69. Ограничение тока к.з. с помощью линейного реактора.

Р еакторы защищают оборудование от токов к.з. и кабели от термического действия.

X_Р/Х_С характеризует ограничение тока к.з.

Линейные реакторы получили применение главным образом в РУ 6—10 кВ ТЭЦ, выдающих выраба­тываемую энергию в кабельные се­ти. Они необходимы для защиты кабелей от чрезмерного нагревания , при к. з., для уменьшения требуе­мой отключающей способности, а следовательно, и стоимости большо­го числа выключателей, установлен­ных на подстанциях. Дополнительные затраты, связанные с установкой реакторов к некоторое увеличение потерь напряжения и мощности с избытком окупаются экономией средств на сооружение распределительной сети и подстанций. Повышается также надежность электроснабжения. Экономически целесообразный уровень тока к. з. в распредели­тельной сети зависит от напряже­ния, схемы сети, нагрузки подстан­ций, мощности трансформаторов и электродвигателей, присоединяемых к сборным шинам подстанций, и других условий.

Т окоограничивающее действие линейного реактора можно опреде­лить, исходя из схемы замещения на рис. 25-1, а. Здесь х_с— эквива­лентное сопротивление системы до сборных шин станции, х_р — сопро­тивление реактора. При замыкании на сборных шинах станции (точка К1) ток Iki=E/x_c. При отсутствии линейного реактора такой же ток имел бы место при замыкании в се­ти вблизи станции (точка К2). При наличии реактора ток Iк₂ = Е/(х_с+ х_р). Отношение Iк₂/Iк1 характе­ризует токоограничивающее дейст­вие линейного реактора:

Эта зависимость показана па рис 25-1,6. Из рисунка видно, что по мере увеличения отношении Х_р/Х_с отношение I_K2/I_K1 уменьша­ется сначала быстро, потом медлен­но. Ограничение тока к. з. целесообразно до некоторого уровня, зависящего от нагрузки и длины линий, стоимости выключа­телей и других условий.

Потери напряжения в линейных реакторах в нормальном режиме невелики. Обычно они не превыша­ют 2—3% среднего эксплуатацион­ного напряжения. При к. з. в сети реактор способствует поддержанию напряжения на сборных шинах станции, так как его сопротивление составляет большую часть резуль­тирующего сопротивления цепи. Следовательно, при к. з. в сети на­пряжение на сборных шинах стан­ции снижается относительно мало, что способствует устойчивой работе приемников энергии, присоединен­ных к соседним реакторам. Это осо­бенно важно при большой длитель­ности замыкания, т. е. при исполь­зовании релейной защиты со значи­тельным временем срабатывания.Напряжение U_K,Ш на сборных шинах станции при к. з. в сети мо­жет быть определено из следующе­го выражения:

Зависимость относительного зна­чения напряжения на сборных шинах Uк,ш/V 3E от отношения х_р/х_с показана на рис. 25-1,6. Кривая на­пряжения аналогична кривой тока, но повернута выпуклостью вверх. По мере увеличения отношения Хр1х_с ток уменьшается, а остаточное напряжение на сборных шинах уве­личивается.

70. Схемы распределительных сетей 6—10 кВ и включение реакторов.

В отечественных энергосистемах применение имеют почти исключи­тельно разомкнутые сети, что спо­собствует ограничению тока к. з. и упрощает релейную защиту сети.

В районе города или на территории промышленного предприятия преду­сматривают ряд распределительные подстанций с максимальной нагруз­кой каждой до 10 МВт, иногда и больше, в зависимости от плотности нагрузки и номинального напряже­ния сети. Сборные шины подстанций секционируют через выключатели, нормально разомкнутые (рис. 25-2). Предусматривают устройства авто­матического включения выключате­лей (АВР), которые приходят в дей­ствие в случае отключения одной из линий, связывающих подстанцию с шинами станции. В рассматривае­мой схеме нагрузка каждой линии при нормальной работе сети не превышает 0,5 Р, где Р — макси­мальная нагрузка подстанции. В случае вынужденного отключения одной линии нагрузка второй увели­чивается до Р. Соответственно этим мощностям должны быть выбраны сечения кабелей и номинальные то­ки реакторов. Линии, предназначен­ные для питания одной подстанции, присоединяют к разным секциям сборных шин станции. В линиях большой пропускной способности (около 1000 А) особые (индивиду­альные) реакторы для каждой ли­нии (рис. 25-3, а) или сдвоенные реакторы для каждых двух линий (рис. 25-3, б). Для линий меньшей пропускной способности групповые реакторы — одинарные или сдвоенные (рис. 25-3, виг). Достоинство схемы с индивидуальными реакто­рами заключается в том, что замы­кание на линии не влечет за собой значительного понижения напряже­ния на соседних линиях. В схеме с групповыми реакторами замыкание на линии приводит к снижению на­пряжения на всех линиях, присоеди­ненных к той же сборке.

В схемах, приведенных на рис. 25-3, линейные выключатели уста­новлены после реакторов, считая от сборных шин. Отключающая спо­собность выключателей может быть выбрана с учетом токоограничивающего действия реакторов, т. е. относительно небольшой. В случае по­вреждения в реакторе отключению подлежит секция РУ с соответству­ющими генераторами и нагрузками. Опыт эксплуатации РУ с линейными реакторами показывает, что такие повреждения встречаются исключи­тельно редко. Поэтому в отечествен­ных системах указанные схемы включения реакторов и выключате­лей приняты в качестве типовых.

71. Выбор линейных реакторов.

свя­зан с проектированием распредели­тельной сети. В качестве исходных данных необходимо иметь схему сети, нагрузки распределительных подстанций, длины линий и сечения кабелей. Необходимо также задать­ся временем срабатывания линей­ных защит на станции и на подстан­циях с целью проверки кабелей на термическую стойкость. При нали­чии этих данных можно распреде­лить основные линии между секция­ми РУ станции и предварительно наметить типы реакторов и их но­минальные токи.

Сопротивление реактора обычно определяют, исходя из следующих условий:

а ) при замыкании в точке КЗ ток к. з. (действующее значение периодической составля­ющей) не должен превосходить но­минального тока отключения вы­ключателей, намеченных к установ­ке на подстанциях (затухание тока к. з. в рассматриваемых условиях практически отсутствует), т. е.

б ) ток /_Кз (рис. 25-2) должен быть также меньше тока термичес­кой стойкости кабелей к электро­двигателям и трансформаторам, присоединенным к сборным шинам РУ подстанций: где t—время отключения присоеди­нений; s — сечение кабелей к электродвигателям и трансформаторам.

Из двух значений /_кз, определя­емых, следует выбрать меньшее;

в) при замыкании в точке К2 ток /кг не должен пре­восходить номинального тока от­ключения линейных выключателей в РУ станции, а также тока термичес­кой стойкости кабелей основных ли­ний к подстанциям.

З аметим, что 1к2>Iкз и время срабатывания линейных защит на станции больше времени срабаты­вания защит на подстанциях. Одна­ко сечение кабелей основных линий от станции значительно больше се­чения кабелей, присоединенных к подстанциям. Поэтому сопр. реакторов обычно определя­ется условиями «а» и «б».

Результирующее полное сопро­тивление цепи до точки КЗ, отвеча­ющее условиям «а» и «б», может быть определено из следующего вы­ражения:

где х_л — реактивное сопротивление основной кабельной линии от сбор­ных шин станции до распредели­тельной подстанции (определяют приближенно из расчета 0,08 Ом/км кабеля); г_л — активное сопротивле­ние основной кабельной линии.

Задавшись допускаемым значе­нием тока Iкз, можно определить результирующее сопротивление Zкз, а также необходимое сопротивле­ние, Ом, реактора х_р = wL.

В предварительных расчетах можно пренебречь активным сопро­тивлением кабельной линии. Тогда выражение получает более простой вид :

Найденное значение х_р следует округлить до ближайшего большего сопротивления в соответствии с при­нятой заводами шкалой.(дальше можно обрезать на хуй может кому понадобится)

Сопротивление ветвей сдво­енных реакторов может быть выбра­но в 1,7—2,5 раза большим сопро­тивления одинарных реакторов. При этом потеря напряжения в нормаль­ном режиме не превзойдет допусти­мого значения при условии, что обе ветви нагружены одинаково.

68. 72. Характеристики асинхронных двигателей собственных нужд с переменными параметрами ротора.

Двигатели с простой беличьей клеткой имеют небольшой пусковой момент. Значительно чаще используются АД с короткозамкнутым ротором, пазами особой конструкции, благодаря чему параметры обмотки ротора изменяются с изменением скольжения.

В о время пуска плотность тока по сечению проводника изменяется, т.е. вытесняется по направлению к воздушному зазору. Когда АД

Работает с нормальным скольжением плотность магнитного поля

выше в верхней части(на рис1.).

Бывают группы АД с переменными параметрами:

1. с одной обмоткой на роторе(изм-ние пар-ров вследствие перераспр-я тока по сечению стержней обмотки ротора);

2. с двумя обмотками на роторе(вследствие перераспр-я тока между двум обмотками).

Для повышения пускового момента применяют глубокофазные машины или специального поперечного сечения паза(рис 2).

Двигатели с такими формами поперечного

Сечения(колбообразной, трапецеидальной) находят применение там, где необходимо иметь большие пусковые моменты и большие частоты вращения.

П ри значительных скольжениях

электродвигателя большую часть

вращающего момента создает ток верхней обмотки( кривая пускового момента Мп ). На этом основании верхнюю обмотку называют пусковой. При уменьшении скольжения электродвигателя увеличивается роль нижней обмотки в создании его электромагнитного момента(кривая Мр). Здесь нижнюю обмотку называю рабочей(рис3).

Двухклеточные электродвигатели выгодно отличаются от глубокопазных по своим рабочим характеристикам: они имеют более высокие коэффициент мощности и кратность пускового момента. Такие двигатели несколько сложнее и дороже глубокопазных, поэтому их применение только при необходимости иметь большие пусковые моменты.

74. С инхронные двигатели собственных нужд.

Надежны, просты, способны к самозапуску. Важное свойство СД – это обеспечение неизменной частоты вращения.

У асинхронных момент М= f(U²), а СД М= f(U).

КПД синхронных двигателей выше, чем у АД на 1,5 – 3 % .

Синхронные двигатели умеют меньшую чувствительность к понижению напряжения, это обеспечивает более устойчивую работу СД. Недостатки: более сложная конструкция чем у АД, т.е. система возбуждения. Целесообразно применять СД при Р > 100 кВт.

Основное достоинство- работа с постоянной частотой вращения.

М_* = 1,0 при изменении n = 7 - 9 %

СД используется в устройствах требующих постоянной частоты вращения.

n= 3000 об/мин, р =1 – неявнополюсный. При меньшом числе n, ротор выполняется явнополюсным. К_п = Р_мах/Р_ном – коэффициент перегрузки.

Система возбуждения СД электромашинная с генератором постоянного тока. Двигатели

большей мощности имеют вентильную систему возбуждения. К недостаткам также относится небольшой пусковой момент. Для увеличения пускового момента М_п выполняется пусковая обмотка, закладывается в полюсные наконечники. Создает синхронный вращающий момент и разгоняет машину. Свойство СД работать с перевозбуждением широко используют в условиях эксплуатации, т.к. это дает возможность улучшить коэффициент мощности установки и повысить перегрузочную способность электродвигателей.

Таким образом, использование СД наиболее целесообразно при больших мощностях

и малых частотах вращения рабочих машин, а также в тех случаях, когда необходимо иметь высоки й коэффициент мощности установки.

75. Электродвигатели постоянного тока (ДПТ)

Они обеспечивают регулирование (частоты вращения) в очень широком диапазоне; применяются для механизмов, где производятся частые пуски и остановки, реверсы вращения. ДПТ, в зависимости от условий работы, имеют системы последовательного, параллельного и смешанного возбуждения. Двигатели, запитанные от АБ (аккум. батареи), обычно используются в кач. резервных. ДПТ имеют более сложную конструкцию, но они и более надёжны.

Магнитный поток не зависит от тока якоря, что обеспечивает линейный закон регулирования.

Диапазон регулирования легко изменяется путём введения в цепь возбуждения регулировочного реостата.

П оследовательная система возбуждения.

О бмотка возб. подкл. последов. , при этом I_В=I_Я. Такие двигатели применяются в устройствах, где необходим большой вращающий момент (подъёмные механизмы).

Машина ненасыщена, поэтому характеристики имеют вид:

при P₂< 0,2*P_НОМ – появляется избыточный вращающий момент, разгоняющий двигатель. А это нежелательно.

Смешанная система возбуждения.

В общем случае, характеристики двигателей со смешанным возбуждением занимают «промежуточное» положение (3)

1. – характеристика при послед. возб.

2. - характеристика при II-ом возб.

3. - характеристика при смеш. возб.

76. Пуск асинхронных двигателей (АД).

А Д небольшой и средней мощности включаются «напрямую»; крупные двигатели - с помощью реактора или автотр-рным пуском (пониженным напряжением). Пуск также можно осуществить переключением обмотки из «треугольника» в «звезду» с последующим (после пуска) обратным переключением. При пуске время разбега АД определяется по механической характеристике:

M=T_J*(dn/dt), или M=T_J*(Δn/Δt), т.е. на каждом отрезке приращение момента соответствует площади фигуры S, ограниченной его характеристикой, при этом

Δt= (T_J*Δn)/M.

Время разгона АД определяем суммированием Δt_i, т.е. Δt₁= (T_J*Δn₁)/M и т.д., отсюда Δt= ∑ Δt_i – время разбега.

77. Пуск синхронных двигателей (СД).

СД пускаются асинхронным способом в 2 этапа:

1. подведение пониженного напряжения (разгон за счёт асинхронного момента)

2. синхронизация с сетью

На время пуска обмотка возбуждения (ОВ) замкнута либо на гасительный резистор, либо на систему возбуждения (для гашения поля). Иначе в ОВ возможны опасные для изоляции перенапряжения. После синхронизации СД вкл. в сеть и подкл. ОВ.

Во время разгона в ОВ циркулируют токи частоты скольжения, создающие ускоряющий и тормозящий моменты.

78. Нагрев обмоток двигателей при пуске.

Определяется из уравнения: P*dt=C*G*dQ, C – удельная теплоёмкость, G – масса, Q – превышение температуры наиболее нагретой точки обмотки над температурой внешней среды. Отсюда Q=∫(P/C*G)dt.

В практике нагрев рассчитывают P=P_НОМ*I²_ЭКВ*, где I_ЭКВ* - кратность пускового тока; считаем во время пуска ток неизменным. Далее Q=(P_НОМ/C*G)*I²_ЭКВ**t.

Из «холодного» состояния в нормальных условиях осуществляется 2-хкратный пуск, из «нагретого» – однократный.

Превышение температуры для изоляции класса:

А – 65^ОС,

В - 85^ОС.

79. Самозапуск АД и СД. Выбег машинных агрегатов.

При отключении машины на вал действует момент сопротивления. Агрегат останавливается в течении некоторого времени.

t = Т_J*∫(dn/M)

Если известна кривая выбега, то Δt=ОС

dn/dt=tgα₀ . Если двигатель отключен от сети с n=n_НОМ, то проводим касательную к кривой в т.В и определяем tgα₀ . М=Т_J*tgα₀ – момент сопротивления на валу. Для его определения нужно знать величину нагрузки на вал.

Самозапуск – процесс восстановления нормальной работы двигателя при восстановлении питающего напряжения. Он длится обычно от 15-и до 35-и секунд.

На процесс самозапуска двигателя влияют «соседние» двигатели.

При понижении напряжения СД генерирует Q (реакт. мощность), поэтому U понижается медленнее.

При самозапуске ЭД (эл. двигатель) потребляет Q, что вызывает снижение U на секции (это отрицательно сказывается на соседних двигателях).

При кратковременной потере U на секции, U двигателей снижается незначительно.

СД самосинхронизируется.

АД имеет относительно малую ЭДС, которая при потере U быстро затухает. АД с короткозамкнутым ротором (КЗР) допускают многократную токовую перегрузку. I_ПУСК=(2-5) I_НОМ, т.е. при самозапуске дополнительных мероприятий не требуется. Если АД имеет фазный ротор, то пуск осуществляется с помощью реостата.