ESP_dlya_FMA

Негативное действие провалов напряжения на ЭП и ПЭ аналогично действию отклонений и колебаний. Степень этого действия зависит от инерционности конкретных ЭП, поэтому защитные мероприятия

подбираются индивидуально.

Импульс напряжения.

Изменение напряжения считается импульсным, если наблюдается резкое его изменение с последующим восстановлением до первоначального или близкого к нему значения за промежуток времени, не превышающий

несколько миллисекунд. Если учесть, что период времени соответствующий

частоте 50 Гц равен 20 мс, то импульсные изменения напряжения происходят в пределах одного полупериода. Появление импульсных перенапряжений,

как правило, связано с работой вентильных блоков выпрямителей,

преобразователей или отключением силовых цепей быстродействующими коммутационными аппаратами. Импульсы напряжения характеризуются импульсным напряжением Uимп , которое принимается равным наибольшему мгновенному значению напряжения при резком его изменении.

продолжительность фронта импульса при его измерении на должна превышать 5 мс.

Кроме этого, импульс напряжения характеризуется еще двумя параметрами: амплитудой импульсного напряжения Uимп.а и длительностью импульса по уровню половины его амплитуды tимп.0,5 .амплитуды

импульса.

Моменты времени появления импульсных искажений напряжения во многом случайны. Для защиты чувствительных к нему ЭП применяются

специальные фильтры.

Временное перенапряжение.

Под временным перенапряжением понимается повышение напряжения в

контролируемой точке до уровня, превышающего 1,1Uн

где Uа max - наибольшее из измеренных амплитудных значений напряжения;

Uн - номинальное напряжение.

Сцелью исключения влияния коммутационного перенапряжения на результат измерения Uа max измерение производят через 0,004 с момента

возникновения перенапряжения.

При обрыве нулевого провода в трехфазных электрических сетях напряжении ем до 1 кВ, работающих с глухозаземленной нейтралью,

возникают временные перенапряжения между фазой и землей. Уровень этих перенапряжений при наличии существенной несимметрии нагрузки может достигать линейного напряжения, а длительность – нескольких часов (до устранения повреждения). Защита от временных перенапряжений предусматривается индивидуально с учетом особенностей ЭП и ПЭ.

6. ЗАЩИТА СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ И ЭЛЕКТРОПРИЕМНИКОВ

6.1.Общая информация о защите.

Впроцессе эксплуатации СЭП и ЭП возможно появление ненормальных рабочих режимов и коротких замыканий. Их виды и причины появления различны, но результат связан с нарушением работоспособности, частичным

или полным отказом соответствующего объекта. Для увеличения надежности работы ЭП и СЭП предусмотрена система защиты. Система защиты представляет собой совокупность специальных устройств и различных технических средств, обеспечивающая автоматическое отключение поврежденной части электроустановки, сети или ЭП [1]. Основными видами повреждения СЭП и ЭП являются перегрузки и короткие замыкания. В целях превентивной защиты предусматривают защиту от понижения напряжения на шинах питания ПЭ и зажимах ЭП. Кроме этого, существуют защиты от перенапряжений вызванных атмосферными электрическими разрядами и коммутациями токов. Эти защиты обеспечиваются с помощью специальных устройств – ограничителей перенапряжения и разрядников. Основным видом защиты является защита от сверхтоков (максимально токовая защита).

Требования к защите:

Защитоспособность – способность защищать весь объект от всех возможных видов повреждений и ненормальных режимов.

Чувствительность – способность фиксировать наличие повреждений во всех возможных режимах работы.

Селективность (избирательность) – способность отключать ближайший к месту повреждения коммутационный или коммутационно-

защитный аппарат.

Устойчивость функционирования – надежное срабатывание при повреждениях внутри защищаемой зоны и отстроенность от внешних повреждений.

Прямую защиту обеспечивают коммутационно-защитные аппараты:

автоматические воздушные выключатели и предохранители (высокого и низкого напряжений). Высоковольтные объекты защищаются комплектом:

коммутационный аппарат с высокой коммутационной способностью и реле.

При этом реле фиксирует появление сверхтока в защищаемой цепи и выдает команду на отключение в схему управления приводом выключателя. Привод выключателя переводит его силовые контакты в положение «отключено».

Используемые реле делятся на несколько видов:

Электромеханические реле.

Микроэлектронные реле.

Микропроцессорные реле.

Выбор вида защиты и технических средств ее реализации определяется

требованиями ПУЭ, другими нормативными документами и условиями

необходимости. МТЗt и ТО применяются в электроустановках напряжением выше 1000В.

Рис. 6.1. Размещение средств защиты в типовой схеме СЭП. МТЗt – максимально токовая защита с зависимой от времени защитной характеристикой. ТО – максимально токовая защита с

независимой от времени защитной характеристикой (токовая отсечка). КМ – магнитный пускатель.

6.2. Защита высоковольтных электроустановок и сетей.

Характерная схема для этих видов защит представлена на рис. 6.1.

Рис. 6.2. Схема МТЗt и ТО.

КА – токовое реле. КО – катушка отключения выключателя.

Схемы МТЗt и ТО аналогичны. Их отличие состоит в реализуемой с помощью реле защитной характеристике. Существует большое количество

различных видов схем отличающихся составом элементов, применяемым

оперативным током (постоянный или переменный), функциональным назначением.

Максимально токовая защита с зависимой от времени защитной характеристикой предназначена для защиты от перегрузки.

Рис. 6.3.Защитная (ампер секундная) защитная характеристика МТЗt.

Ток срабатывания МТЗt при перегрузке:

характеристик реле, точность выставления уставки срабатывания реле и т.д.).

Величину kн . принимают равной 1,05-1,2; Iдоп - максимальный допустимый

Коэффициент схемы включения реле kсх равен доле тока вторичной обмотки ТА протекающей через реле. Его величина зависит от схемы включения реле.

где Iрм - ток протекающий через реле при минимальной недопустимой перегрузке. Величина kч должна быть не меньшей 1,5.

Максимально токовая защита с независимой от времени защитной характеристикой предназначена для защиты от КЗ.

Рис. 6.4.Защитная (ампер секундная) защитная характеристика ТО.

Ток срабатывания ТО при КЗ определяется по двум условиям:

1.Надежное срабатывание при КЗ в конце защищаемой зоны

действующее значение установившегося тока КЗ в конце защищаемой зоны;

i 1

где kнам 3 5 - коэффициент отстройки от бросков тока намагничивания. n – количество силовых трансформаторов включающихся одновременно в защищаемой цепи при подаче напряжения; Iнтi -

номинальный ток i-того трансформатора.

Ток срабатывания ТО при КЗ ( Iск ) должен удовлетворять оба указанных выше условия. Расчет уставки реле и проверка чувствительности защиты выполняются аналогично МТЗt.

Элементы СЭП и ЭП напряжением ниже 1000В защищаются автоматическими воздушными выключателями и предохранителями.

6.3. Защита низковольтных электроустановок и сетей напряжением до 1000 В.

6.3.1. Защита автоматическими воздушными выключателями.

После выбора автоматов по приведенным выше условиям необходимо определить параметры срабатывания их расцепителей. При этом следует пользоваться соответствующими защитными (ампер-секундными)

характеристиками:

ток срабатывания электромагнитного расцепителя (отсечки)

должен превышать пиковый ток нагрузки Iэм 1,25 Iпик . Это необходимо для отстройки срабатывания от кратковременных рабочих бросков тока

(пусковые токи электродвигателей, пиковые токи отдельных ЭП и их групп).

время отключения при однофазных КЗ в распределительных сетях не должно превосходить 0,4 с.

ток срабатывания теплового расцепителя (ТР) должен кратно превосходить максимальный рабочий ток защищаемого объекта Iтр k Iрм .

При k 1,13 автомат не должен срабатывать в течение одного часа, при

k 1,45 автомат должен срабатывать в течение одного часа, при k 2,55

автомат должен срабатывать в интервале от 1 до 60 с.

эффективность защиты будет обеспечена в том случае, если

между токами срабатывания ЭМР и ТР и длительно допустимым током

защищаемого объекта ( Iдд ) существует соотношение: Iтр и

Iэм 4,5 Iдд .

6.3.2. Защита плавкими предохранителями.

Основной особенностью предохранителя, в сравнении с другими аппаратами, является наличие сменяемой плавкой вставки. В связи с этим,

после выбора корпуса предохранителя (раздел 2.3), необходимо выбрать плавкую вставку ( Iпв ):

по нагреву максимальным рабочим током (расчетным током нагрузки) Iпв Iр ;

по нагреву пиковым (пусковым) током нагрузки Iпв 2Iр .

эффективность защиты будет обеспечена в том случае, если

Iпв 3Iдд .

7. НАДЕЖНОСТЬ СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Надежность – способность СЭП выполнять заданные функции,

сохраняя основные эксплуатационные показатели в условиях, оговоренных нормативными документами.

Работоспособность - способность СЭП выполнять заданные функции,

сохраняя параметры, оговоренные нормативными документами.

Отказ – нарушение работоспособности. Основными причинами отказов СЭП являются:

скрытый брак электрооборудования и токоведущих частей;

нарушение правил эксплуатации электроустановок;

ошибки при выполнении оперативных переключений;

механические повреждения кабельных и воздушных ЛЭП землеройной и подъемно-транспортной техникой.

Показатели надежности – количественные характеристики надежности.

Локализация отказа – управление СЭП, направленное на уменьшение последствий отказа.

Вероятность безотказной работы – вероятность того, что в пределах заданной продолжительности работы СЭП отказа не произойдет.

Вероятность отказа - вероятность того, что в пределах заданной продолжительности работы СЭП произойдет ее отказ.

Долговечность – способность СЭП сохранять работоспособность, с

учетом ремонтов, во всех нормальных режимах работы и условиях эксплуатации до разрушения или другого предельного состояния.

Ремонтопригодность – свойство СЭП, заключающееся в ее приспособленности к предупреждению, быстрому обнаружению причин возникновения отказов и устранению их последствий техническим обслуживание или ремонтом.

Экономический ущерб от отказов СЭП – выраженные в рублях дополнительные затраты материальных и трудовых ресурсов, связанные с отказом СЭП и ликвидацией его последствий. Размер ущерба зависит от характера технологического процесса и длительности перерыва в электроснабжении. Ущерб определяется двумя составляющими:

Прямой ущерб.

Определяется стоимостью оборудования вышедшего из строя в результате внезапного прекращения подачи электроэнергии

(электрооборудование, технологическое оборудование, оснастка, рабочий инструмент и т.д.). Кроме этого, в состав прямого ущерба входят затраты связанные с простоем персонала, стоимостью материалов и затрат на восстановление технологического процесса.

Дополнительный ущерб.

Величина этой составляющей ущерба зависит от упущенной прибыли в результате недовыпуска продукции за время восстановления СЭП и технологического оборудования.

В зависимости от величины ущерба Правилами устройства электроустановок все ЭП и ПЭ делятся на четыре категории:

Особая (нулевая) категория – перерыв в электроснабжении приводит к появлению больших экономических ущербов, опасности для жизни и здоровья людей. Перерыв в электроснабжении не допускается.

Первая категория - перерыв в электроснабжении приводит к появлению больших экономических ущербов. Допускается перерыв в электроснабжении только на время действия автоматики восстанавливающей электроснабжение.

Вторая категория - перерыв в электроснабжении приводит к появлению заметных экономических ущербов. Допускается перерыв в электроснабжении на время выполнения ручных оперативных переключений для восстановления электроснабжения.

Третья категория - перерыв в электроснабжении не приводит к появлению заметных экономических ущербов. Допускается перерыв в электроснабжении на время выполнения ремонтных работ или замены вышедшего из строя оборудования.

Надежность системы электроснабжения является важным технико-

экономическим показателем ее функционирования и характеризуется рядом показателей и параметров:

Время наработки на отказ (То) – средний интервал времени между отказами.

Частота отказов (параметр потока отказов - количество отказов в год)

, (7.1)

где m, n – общее количество отказов наблюдаемых объектов и количество наблюдаемых объектов; T – интервал времени наблюдения.

 Время восстановления (Tв) – среднестатистическое время восстановления отказавшего объекта.