6, 10, 35, Некоторые сети до 1 кВ (в которых по условиям техники безопасности не может применяться глухозаземлённая нейтраль).

В каких случаях уместно применять направленную токовую защиту нулевой последовательности?

В радиальных сетях, когда собственные ёмкостные токи отдельных присоединений велики и соизмеримы с полным ёмкостным током сети, токовая защита неприемлима. В этом случае имеется принципиальная возможность использовать направленные защиты, которые не требуется отстраивать от собственных ёмкостных токов линии.

Направленная защита состоит из одного реле мощности, которое включается на ток и напряжение нулевой последовательности.

Почему в компенсированных сетях не используют защиту, реагирующую на полный ток нулевой последовательности установленного режима?

В сети, работающей с перекомпенсацией ёмкостного тока, направленная токовая защита нулевой последовательности неприменима, так как реактивный ток, протекающий в повреждённой линии, и ёмкостной ток в неповреждённой имеют одинаковое направление.

Укажите недостатки неселективной сигнализации о появлении замыкания на землю и укажите область её применения.

При появлении «земли» схемы дают сигнал, а затем дежурный поочерёдным отключением присоединений определяет повреждённый элемент. Указанный способ связан с кратковременным нарушением питания потребителей, требует много времени и особенно неудобен на подстанциях без постоянного дежурного персонала.

Применяется в сетях 6, 10, 35 кВ, на подстанциях, где установлены ТН. Неселективную сигнализацию необходимо дополнять селективной защитой от замыканий на землю.

Запишите формулы для определения тока срабатывания и коэффициента чувствительности токовой защиты, реагирующей на токи нулевой последовательности установленного режима.

Умова 1. Захист не повинен спрацьовувати при зовнішніх КЗ від власного ємнісного струму:

І_с.з.р ≥ К_відсК_σ3І^(с),

де К_відс – коефіцієнт відстройки. К_відс = 1,1;

К_σ – коефіцієнт, який враховує кидок ємнісного струму. К_σ = 4 для захисту без витримки часу (при дії захисту на відключення), К_σ = 2 для захисту з витримкою часу (при дії захисту на сигнал).

Умова 2. Струм спрацювання захисту повинен бути не менше мінімального струму спрацювання обраного комплекту захисту:

І_с.з ≥ І_с.з.мін.

Коефіцієнт чутливості визначають для кожного приєднання (лінії, трансформатору ГПП) за формулою:

К_ч = (3І^(с)_сум – 3І^(с))/І_с.з,

де І^(с) – природний фазний ємнісний струм.

І^(с) = U_номl_к/30,

де U_ном – номінальна напруга мережі, кВ;

l_к – сумарна довжина кабелів (а не кабельних ліній) мережі, які отримують живлення від даної лінії (з довжиною кабелів даної лінії), км.

Мінімальний коефіцієнт чутливості для кабельних ліній повинен бути не менше 1,25.

Перечислите основные отличия режимов токов и напряжений (в том числе и нулевой последовательности) сети с изолированной нейтралью в режиме однофазного замыкания на землю по сравнению с нормальным режимом.

В нормальных условиях напряжения фаз А, В и С по отношению к земле равны соответствующим фазным напряжениям U^°_А, U^°_В, U^°_С, которые в свою очередь равны ЭДС источника питания Е^°_А, Е^°_В, Е^°_С. Напряжение на нейтрали U_н = 0.

Через ёмкости фаз относительно земли проходят токи, опережающие напряжение на 90°:

І^°_А = U^°_А/(-jх_С); І^°_В = U^°_В/(-jх_С); І^°_С = U^°_С/(-jх_С).

При металлическом замыкании на землю одной фазы (например А): напряжение фазы А относительно земли снижается до нуля; напряжение фаз В и С по отношению к земле повышается до линейного (в√3 раз) – U_В = U_ВА, U_С = U_СА.

Токи при замыкании на землю:

І^°_А(С) = 0; І^°_В(С) = j(U^°_ВА/х_С); І^°_С(С) = j(U^°_СА/х_С).

Ток замыкания на землю:

І^°_з = 3І_Сф = 3(U_ф/х_С) = 3*U_ф*ω*С_уд*L*10^-6,

где L – общая протяжённость одной фазы сети;

С_уд – ёмкость 1 км фазы сети относительно земли.

Ток и напряжение нулевой последовательности, возникающие при замыканиях на землю:

І^°₀ = 1/3*(І^°_А+І^°_В0+І^°_С);

U^°_0к = 1/3*(U^°_ВА+U^°_СА).

От каких факторов зависит ток однофазного замыкания на землю в сетях с изолированной нейтралью?

Ток срабатывания токовой защиты нулевой последовательности для сетей с малыми токами замыкания на землю (сети с изолированной нейтралью) выбирается по двум условиям.

1) Защита не должна срабатывать при внешних КЗ от собственного емкостного тока: І_с.з.р ≥ К_отсК_σ3І^(с),

где К_відс – коэфициент отстройки. К_отс = 1,1;

К_σ – коефициент, учитывающий бросок емкостного тока. К_σ = 4 для защиты без выдержки времени (на отключение), К_σ = 2 для защиты с выдержкой времени (на сигнал);

І^(с) – естественный фазный емкостной ток сети, А.

І^(с) = U_номl_к/30,

где U_ном – номинальное напряжение сети;

l_к – суммарная длина кабелей (а не кабельных линий), которые получают питание от данной линии (вместе с длиний кабеля данной линии).

2) Ток срабатывания защиты должен быть не меньше минимального тока срабатывания выбранного комплекта защиты: І_с.з ≥ І_с.з.мин.

Коэффициент чувствительности определяют по формуле: К_ч = (3І^(с)_сум – 3І^(с))/І_с.з,

где І^(с)_сум – суммарный естественный фазный емкостной ток всей сети, А.

Минимальний коэффициент чувствительности для кабельних линий должен быть не менее 1,25.

Перечислите знакомые вам способы защиты сетей с компенсированной нейтралью от однофазных замыканий на землю.

Защиты, реагирующие на высшие гармоники тока компенсированной сети. (Дугогасящая катушка компенсирует ёмкостной ток основной частоты (50 Гц). Исследования показали, ято ток замыкания на землю содержит, кроме основной гармоники, составляющие высших гармоник, которые остаются нескомпенсированными.)

СХЕМЫ

Начертите схему двухступенчатой токовой защиты с пуском от реле напряжения с применением схемы соединения ТТ и реле в звезду на постоянном оперативном токе.

Начертите схему двухступенчатой токовой защиты с пуском от реле напряжения с применением схемы соединения ТТ и реле в неполный треугольник на постоянном оперативном токе.

Начертите схему направленной трёхступенчатой токовой защиты с пуском от реле напряжения с применением схемы соединения ТТ и реле в неполную звезду на постоянном оперативном токе.

Начертите схему двухступенчатой токовой защиты с пуском от реле напряжения с применением схемы соединения ТТ и реле в неполную звезду на переменном оперативном токе с дешунтированием электромагнитов отключения.

Начертите схему двухступенчатой токовой защиты с пуском от реле напряжения с применением схемы соединения ТТ и реле в неполный треугольник на переменном оперативном токе с дешунтированием электромагнитов отключения.

АПВ

Какое назначение АПВ и его успешность на ВЛ.

Для ускорения повторного включения линий и уменьшения времени перерыва электроснабжения потребителей используются устройства АПВ.

Успешность на ВЛ – 50-90%.

Как выбрать время срабатывания АПВ?

Витримка часу АПВ визначається двома умовами:

1. Витримка часу повинна бути більшою за час готовності приводу вимикача:

t_АПВ ≥ t_г.п+t_зап,

де t_г.п – час готовності приводу;

t_зап – час запасу, який враховує непостійність t_г.п і похибку реле часу схеми АПВ.

2. Для того, щоб повторне включення було успішним, необхідно, щоб за час від моменту відключення лінії до повторного включення і подавання напруги не тільки погасла електрична дуга в місці пошкодження, але і відновилися ізоляційні властивості повітря. Процес відновлення ізоляційних властивостей, який зветься деіонізацією, потребує деякого часу. З цього виходить, що витримка часу АПВ повинна бути більше часу деіонізації:

t_АПВ ≥ t_д+t_зап,

де t_д – час деіонізації.

В чём суть «ускорения действия защиты до АПВ»?

МТЗ выполняется так, что при возникновении КЗ она первый раз действует без выдержки времени независимо от того, на какой из линий произошло КЗ, а после АПВ действует с нормальной выдержкой времени.. После АПВ, если повреждение устранилось, линия остаётся в работе, если же повреждение оказалось устойчивым, то линия вновь отключится, но уже с выдержкой времени.

Укажите достоинства и недостатки однофазного АПВ (ОАПВ).

Достоинства: сохранение в цикле ОАПВ по двум фазам, оставшимся в работе, связи между двумя частями энергосистемы; возможность выполнения на однофазных выключателях любого типа.

Недостатки: усложнение схемы АПВ за счёт введения специальных устройств, выбирающих повреждённую фазу линии и дополнительных блокировок; усложнение, загрубление и замедление РЗ; вредное влияние несимметрии при работе линии с двумя фазами на генераторы электростанций, линии телефонной и телеграфной связи; недействие ОАПВ при междуфазных КЗ.

Перечислите и охарактеризуйте виды АПВ без контроля синхронизма.

Релейно-контактное АПВ линии с параллельными связями; релейно-контактное быстродействующее АПВ; релейно-контактное несинхронное УАПВ

Перечислите и охарактеризуйте виды АПВ с контролем синхронизма.

1) Устройство АПВ с ожиданием синхронизма (АПВОС) – разрешают включать линию только при наличии синхронизма, а поэтому могут устанавливаться лишь на линиях, имеющих достаточно мощные параллельные связи, которые обеспечивают сохранение синхронизма при отключении рассматриваемой линии. Применение АПВ без проверки синхронизма недопустимо, так как при выводе из работы параллельных связей или при их одновременном повреждении с рассматриваемой линией синхронизм будет нарушен.

2) Устройство АПВ с улавливанием синхронизма (АПВУС) – устанавливаются на линиях, имеющих слабые параллельные связи или не имеющие их. При отключении таких линий нарушается синхронная работа, но, несмотря на это, устройство АПВУС разрешает включить линию в определённом диапазоне углов между векторами напряжений, если разность частот несинхронно работающих частей энергосистемы не превышает допустимого значения.

Почему быстродействующее АПВ не требует контроля синхронизма?

Потому, что для вхождения в синхронизм нужно некоторое время, а время действия быстродействующего АПВ (0,3…0,5 с) меньше времени вхождения в синхронизм.

Какие способы пуска АПВ вы знаете?

По току, по времени.

В каких случаях и для чего используется запрет АПВ при срабатывании некоторых защит?

При срабатывании токовой отсечки. Ток срабатывания ТО отстраивается от максимального тока трёхфазного КЗ в конце защищаемой линии. Если сработала ТО, значит в линии произошло явное КЗ и АПВ уже не требуется (чтобы лишний раз не включать линию на КЗ, которое не могло возникнуть из-за схлёстывания проводов, падения на линию веток и т.д.).

АВР

В чём разница между явным (не скрытым) и неявным (скрытым) резервом?

Явный резерв – в нормальном режиме резервная линия стоит под напряжением без нагрузки.

Неявный резерв – обе линии являются рабочими. В нормальном режиме секционный выключатель отключен и каждая линия обеспечивает питание потребителей, подключённых к соответствующей секции. При КЗ на одной из линий (например Л1), последняя отключается. После этого включается секционный выключатель и потребители обеих секций получают питание по линии Л2. Для того, чтобы оставшаяся в работе линия Л2 могла дополнительно обеспечивать питание потребителей другой секции, она должна быть рассчитана на суммарную нагрузку потребителей обеих секций. В нормальном режиме каждая из линий оказывается недогруженной, т.е. содержит в себе скрытый резерв, который может быть использован в аварийном режиме.

Что такое полный (100-процентный) и неполный (частичный) резерв? В каких случаях используется каждый из них?

Полный резерв – при аварии на рабочей линии, резервная линия должна быть рассчитана на подключение всех потребителей, которые питаются от неё и от повреждённой линии. Применяется в основном для электроприёмников 1 категории надёжности электроснабжения.

Неполный резерв – при аварии на рабочей линии, резервная линия должна обеспечить электроснабжение только наиболее ответственных потребителей. Наименее ответственные потребители (3 и часть 2 категорий) должны быть отключены.

В каких случаях исчезновения напряжения в рабочей цепи должен действовать АВР, а в каких – нет?

Устройство АВР должно находиться в состоянии постоянной готовности к действию и срабатывать при прекращении питания потребителей по любой причине и наличии нормального напряжения на другом, резервном для данных потребителей источнике питания. Чтобы не допустить включения резервного источника на КЗ, линия рабочего источника к моменту действия АВР должна быть отключена выключателем со стороны шин потребителей.

В условиях эксплуатации случаются перегорания предохранителей или другие неисправности в цепях ТН. При этом возможны срабатывания минимальных реле напряжения пускового органа. Для предотвращения ложных действий устройства АВР имеется ряд способов, например в пусковом органе имеется два реле напряжения, включённые на разные ТН.

Почему при одновременном исчезновении напряжения в рабочей и резервной цепях, АВР не должен срабатывать?

Потому, что по своему принципу действия, устройство АВР может сработать только после того, как линия отключится выключателем со стороны шин потребителей. В данном случае должны отключиться оба выключателя (обеих линий) и только после этого включится секционный выключатель. При появлении напряжения хотя бы на одной из линий, потребители останутся обесточены, так как вводные выключатели по прежнему останутся в отключённом положении.

Что такое время срабатывания АВР?

Это время, через которое включится резервное питание от другого источника.

Час спрацювання АВР обирається за трьома умовами:

Умова 1. Відстройка від максимального часу спрацювання захистів ліній, відходячих від шин живлячої підстанції:

t_АВР ≥ t_{с.з.макс} + Δt, де Δt – ступінь селективності.

Умова 2. Якщо на живлячому елементі резервуємої секції шин є пристрій АПВ, то час t_АВР повинен узгоджуватися з часом дії АПВ так, щоб АВР діяло тільки після неуспішного АПВ:

t_АВР > t_АПВ + t_в.в + t_зап,

де t_АПВ – час АПВ (від моменту КЗ до моменту подання команди на вмикання);

t_в.в – час вмикання вимикача. t_в.в = 0,5 с;

t_зап – час запасу. t_зап = 0,3 с.

Умова 3. Чим ближче підстанція до джерела живлення, тим меше повинен бути час спрацювання АВР на ній:

t_{АВР.наст} > t_{АВР.поп} + Δt_АВР,

де Δt_АВР = 0,5 с.

Сформулируйте условия выбора напряжения срабатывания АВР.

Напруга спрацювання пускового органу пристрою АВР визначається з умови його неспрацювання при зниженні напруги до величини U_зал.к у випадках КЗ за трансформаторами (і реакторами, якщо вони є), що живляться від збірних шин резервуємої секції і від шин живлячої підстанції, а також при самозапуску ЕД напругою вище 1 кВ, коли напруга знижується до величини U_{зал.сзп}. Для розрахунку скористуємося формулами:

U_с.р.1 ≤ U_зал.к/(К_відсК_U);

U_с.р.1 ≤ U_{зал.сзп}/(К_відсК_U),

де К_відс = 1,2 для РН;

К_U – коефіцієнт трансформації ТН.

За напругу спрацювання приймається менше з отриманих значень.

В більшості випадків обом умовам задовільняє напруга спрацювання, яка дорівнює:

U_с.р = (0,25 – 0,4)U_ном,

де U_ном – номінальна напруга електроустановки.

Для практичних розрахунків можна приймати напругу спрацювання за останньою умовою.

АЧР

Что может быть причиной нарушения баланса мощностей нагрузки и генераторов ЭС? Какие могут быть при этом последствия?

Что такое дефицит мощности генераторов в ЭС?

При установившейся частоте активная мощность, вырабатываемая генераторами, равна активной мощности, потребляемой нагрузкой. Успешное регулирование частоты тока возможно при наличии в ЭС резерва активной мощности, т.е. до тех пор, пока генераторы будут загружены не полностью. При отсутствии в системе резерва активной мощности отключение части генераторов или включение новых потребителей сопровождается снижением частоты. Длительная работа с пониженной частотой (<48 Гц) недопустима, т.к. при этом снижается скорость вращения электродвигателей, вследствие чего падает их производительность. На промышленных предприятиях это приводит к нарушению технологии производства и браку, а на ЭС – к снижению вырабатываемой генераторами мощности и их ЭДС. Дефицит активной мощности увеличивается, и возникает дефицит реактивной мощности, что может привести не только к аварийному снижению частоты (лавина частоты), но и к лавинообразному снижению напряжения (лавина напряжения) и нарушению всей системы электроснабжения.

В чём назначение АЧР 1 и 2 категорий?

Первая категория – АЧРІ – быстродействующая (0,1…0,3 с) с уставками срабатывания от 48,5 до 46,5 Гц. Назначение очередей АЧР1 – не допустить глубокого снижения частоты в первое время развития аварии.

Вторая категория АЧРІІ – предназначена для восстановления частоты до нормального значения, если она длительно остаётся пониженной (около 48 Гц). АЧРІІ работает после отключения части потребителей АЧРІ , когда снижение частоты прекращается и она остаётся на уровне 47.5 – 48,5 Гц.

Для чего АЧР 1 и 2 категорий разбиваются на очереди с разными уставками соответственно по частоте и временем срабатывания?

Так как дефицит активной мощности при разных авариях может быть самым различным, то нагрузка, отключаемая АЧР при снижении частоты должна разбиваться на очереди. Это необходимо для того, чтобы избежать отключения лишних потребителей при малых дефицитах активной мощности. Отключаемая нагрузка и количество очередей должны быть такими, чтобы частота в энергосистеме восстанавливалась до номинальной. Применяются две основные категории АЧР: УАЧРІ и УАЧРІІ.

Устройство АЧРІ, быстродействующее с единой для всех её очередей выдержкой времени, не превышающей t_АЧРІ = 0,3 с, и с разными уставками срабатывания по частоте от f_ср.1 = 49…49,2 Гц до f_ср.n = 49…46,5 Гц. Частота срабатывания последующей очереди меньше частоты срабатывания предыдущей очереди на ступень селективности по частоте Δf_с = 0,1 Гц. Таким образом, УАЧРІ может содержать более 20 очередей.

УАЧРІІ также состоит из очередей, однако с одинаковой уставкой по частоте

f_АЧРІІ = 49 Гц; они отличаются друг от друга выдержками времени. Минимальная уставка по времени t_ср.1 = 5…10 с, а максимальная t_ср.n = 60…90 c. Ступень селективности Δt_с = 3 с.

Если за указанное время действием УАЧРІ частоту восстановить не удаётся, то начинают срабатывать очереди УАЧРІІ.

Где устанавливаются комплекты отдельных очередей УАЧР?

Устройства АЧР должны устанавливаться, как правило, на подстанциях энергосистемы. Допускается их установка непосредственно у потребителей под контролем энергосистемы.

Устройства дополнительной разгрузки должны применяться в тех энергосистемах или частях энергосистемы, где возможны особенно большие местные дефициты мощности, при которых действие устройств АЧРI оказывается недостаточно эффективным по значению и скорости разгрузки.

Как выбирают уставки частоты и времени срабатывания УАЧРІ и УАЧРІІ?

Устройство АЧРІ, быстродействующее с единой для всех её очередей выдержкой времени, не превышающей t_АЧРІ = 0,3 с, и с разными уставками срабатывания по частоте от f_ср.1 = 49…49,2 Гц до f_ср.n = 49…46,5 Гц. Частота срабатывания последующей очереди меньше частоты срабатывания предыдущей очереди на ступень селективности по частоте Δf_с = 0,1 Гц. Таким образом, УАЧРІ может содержать более 20 очередей.

УАЧРІІ также состоит из очередей, однако с одинаковой уставкой по частоте

f_АЧРІІ = 49 Гц; они отличаются друг от друга выдержками времени. Минимальная уставка по времени t_ср.1 = 5…10 с, а максимальная t_ср.n = 60…90 c. Ступень селективности Δt_с = 3 с.

Если за указанное время действием УАЧРІ частоту восстановить не удаётся, то начинают срабатывать очереди УАЧРІІ.