Защита воздушных линий реферат

Обновлено: 05.07.2024

При эксплуатации на изоляцию воздействуют напряжения, значительно превышающие номинальные перенапряжения. Перенапряжения, возникающие в результате грозовых разрядов вблизи электрических установок или при прямом ударе молнии в электроустановку, называются внешними, или атмосферными. Наиболее опасны для изоляции электроустановок атмосферные перенапряжения. Грозовые перенапряжение связаны с разрядами молнии непосредственно в токопроводящие части электрической установки (перенапряжение прямого удара) или в землю вблизи установки (индуктированные перенапряжение).

Прикрепленные файлы: 1 файл

Реферат исправлен.docx

Министерство образования Российской федерации

ТОЛЬЯТТИНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

Институт энергетики и электротехники

Защита электрических сетей от перенапряжений

Студент: Наумчев К.А.

Преподаватель: Кузнецов В.А.

Общая характеристика перенапряжений

Перенапряжение – всякое повышение напряжения в электрической сети больше максимального рабочего в зависимости от класса напряжения.

При перенапряжениях создаются тяжелые условия для работы изоляции, т. к. они могут во много раз превышать U_р.макс.

1) на внешние (грозовые);

2) внутренние (переходные процессы в электрических сетях).

В свою очередь внешние перенапряжения делятся на:

- ПУМ – прямой удар молнией;

- приход волны с линии.

Внутренние перенапряжения делятся на коммутационные и квазистационарные и стационарные.

Коммутационные перенапряжения подразделяются на:

- включение линии или трансформатора.

Квазистационарные и стационарные пернапряжения подразделяются на:

Классификация перенапряжений представлена на рисунке 1.

Рисунок 1 – Классификация перенапряжений

Основными характеристиками перенапряжений являются:

1 - максимальное значение амплитуды напряжения при перенапряжении U_макс или кратность перенапряжений :

2 - длительность воздействия перенапряжения;

3 - Форму кривой перенапряжений (апериодическая, колебательная, высокочастотная и др.);

4 - широту охвата элементов электрической цепи.

Все перечисленные характеристики имеют стохастическую природу и имеют значительный статистический разброс, который обязательно учитывается при расчетах. Для изоляции высоковольтных устройств низких классов напряжения (U ≤ 220 кВ) наиболее опасными являются грозовые перенапряжения. Их изоляция выдерживает коммутационные перенапряжения любой кратности.

Для изоляции высоковольтных устройств высоких и сверхвысоких классов напряжения (U > 330 кВ) наиболее опасными являются коммутационные перенапряжения.

Поэтому на низких классах напряжения ограничивают специальными устройствами только грозовые перенапряжения, а на высоких классах принудительно ограничивают и внутренние перенапряжения.

Грозовые перенапряжение связаны с разрядами молнии непосредственно в токопроводящие части электрической установки (перенапряжение прямого удара) или в землю вблизи установки (индуктированные перенапряжение). При прямом ударе весь ток молнии проходит в землю через пораженный объект. Падение напряжения на сопротивлении этого объекта и даёт перенапряжение, которое может достигать нескольких МВ.

Индуктированные перенапряжение возникают на проводах линий электропередачи вследствие резкого изменения электромагнитного поля вблизи земли во время удара молнии. Амплитуда индуктированных перенапряжение обычно не превышает 400-500 кВ, и они представляют опасность только для электрических установок с номинальным напряжением 35 кВ и ниже.

Грозовое облако, заряженное отрицательно, и земля, на поверхности которой индуктируются положительные заряды, образуют гигантский конденсатор, причем напряженность электрического поля у земли Е может достигать 300 В/см, а у облака Е10 кВ/см, средняя же напряженность редко превышает 10 кВ/м. Однако в отдельных местах облака и на остроконечных высоких сооружениях напряженность поля может достигать критической, равной 25. 30 кВ/см, что создает условия для развития грозового разряда.

В соответствии с распределением зарядов в облаке чаще всего между облаком и землей возникают разряды отрицательной полярности (60. 90%) в форме линейчатой молнии. Бывают другие формы молний, неопасные для электроустановок: шаровая в виде светящегося шара и тихие разряды со слабым свечением.

Предразрядный процесс обычно начинается с внедрения лавины электронов - стримера от облака к земле, потому что наибольшая напряженность поля находится в небольшом объеме зарядов облака, представляющего как бы острие электрода по отношению к земле - плоскому электроду. Если есть высокие объекты и низкое грозовое облако, острием становится объект и развитие разряда происходит с объекта на облако. При развитии разряда из облака, расположенного высоко, на обычные объекты направление стримера случайное. Лишь с определенной высоты Н, равной 20-кратной высоте объекта или молниеотвода стример, начинает ориентироваться или избирать определенный объект. При высоте объекта больше 30 м высота ориентирования стримера H = 600 м. Ток молнии, протекая по объекту, оказывает тепловое, механическое и электромагнитное воздействие.

Тепловое воздействие, несмотря на очень большую силу тока, не так велико из-за его кратковременности.

Механическое воздействие проявляется в расколах и разрушениях каменных и кирпичных сооружений, расщеплении и расколе деревянных опор и траверс вследствие акустического удара при расширении канала молнии, действия электростатических сил и испарения влаги. Наибольшие усилия возникают при прохождении тока молнии по узким щелям и трещинам. Это учитывается в конструкциях трубчатых разрядников.

Электромагнитное воздействие особенно опасно, потому что в месте удара молнии на объекте возникает потенциал в миллионы вольт, вследствие чего с объекта на хорошо заземленные конструкции происходят вторичные разряды. Такие разряды внутри зданий опасны для жизни людей и животных, оказавшихся на пути разряда: между внутренней проводкой и хорошо заземленными конструкциями, водопроводными трубами и т. п.

Вблизи входа тока молнии в землю на ее поверхности появляется такой же высокий потенциал, как на объекте разряда: дереве, опоре, здании и сооружении. Этот потенциал на поверхности земли резко снижается при удалении от входа тока молнии в землю и появляется опасность поражения людей и животных шаговым напряжением из-за разности потенциалов между двумя точками на поверхности земли. Особенно большая опасность возникает при прямом ударе молнии в провода воздушных линий электропередач, связи, радио, если они не имеют соответствующей защиты или эта защита неудовлетворительна. Под воздействием высокого напряжения повреждается изоляция оборудования и возникают аварии в электроустановках, а проникновение волны перенапряжения по проводам воздушных линий в жилые, производственные здания вызывает поражения людей, животных и пожары.

Такие же последствия вызывают перенапряжения, возникающие в воздушных линиях при прямых ударах молнии вблизи них вследствие электростатической и электромагнитной индукции.

Набегающие волны перенапряжения

Индуктированные перенапряжения. При движении грозового облака на проводах линий накапливаются заряды большой плотности вблизи формирующегося разряда, который может находиться от линии на расстоянии сотен метров. В момент главного разряда заряды на проводах теряют с ним связь и в виде электромагнитных волн распространяются в разные стороны, где потенциал ниже. Ток в линии определяется напряжением в месте начала движения электромагнитной волны и волновым сопротивлением линии. Благодаря наличию активного сопротивления проводов, а также вследствие коронирования, амплитуда волны перенапряжения с увеличением длины пробега уменьшается и фронт ее становится более пологим. Однако среднее значение напряжения волны равно 200 кВ. Изоляция трансформаторов и других аппаратов, а также кабелей напряжением 10. 35 кВ не может выдержать такого перенапряжения, поэтому для защиты их изоляции устанавливают вентильные разрядники. При воздействии волны перенапряжения на линейную изоляцию ВЛ 6. 35 кВ происходит разряд по ее поверхности - перекрытие, но затем электрическая прочность изоляторов восстанавливается.

Наиболее многообразны внутренние перенапряжения. Причины возникновения внутренних перенапряжений очень разнообразны (отключение линии электропередач, трансформатора и другие переключения; обрывы фаз; КЗ, перекрытие и пробой изоляторов).

Внутренние перенапряжения вызываются колебаниями энергии, запасенной в элементах сети, или при изменении поступающей энергии от источников энергии (генераторы при изменении первоначальных параметров).

Элементы электрической сети: источники энергии; накопители энергии (конденсаторы, катушки индуктивности); поглотители энергии (активные сопротивления, корона, проводимость изоляции).

Внутренние перенапряжения делятся на коммутационные, квазистационарные (установившиеся), стационарные.

Условно развитие перенапряжения графически представлено на рисунке 2.

I стадия – переходный процесс (коммутационные перенапряжения). Длится несколько периодов.

II стадия – условно установившееся состояние (квазистационарная). Переходный процесс закончился, но параметры цепи другие, поэтому установилось высокое напряжение, а регуляторы напряжения на генераторах еще не успели сработать.

III стадия – работа регуляторов напряжения у генераторов. Снижение напряжения до нового установившегося рабочего напряжения.

Увеличение длины и класса напряжения линии приводит к увеличению энергии в элементах сети и, как следствие, к увеличению кратности перенапряжений. В связи с этим для линий класса U > 330 кВ осуществляется принудительное ограничение перенапряжений до уровней:

Рисунок 2 - Вид напряжения сети при появлении внутренних перенапряжений: t₀ – момент коммутации

Ограничение перенапряжений осуществляется защитными разрядниками (РЗ), трубчатыми разрядниками (РТ), вентильными разрядниками (РВ), нелинейными ограничителями перенапряжений (ОПН) и схемными решениями (реакторы, конденсаторы, сопротивления актив-ные и др.).

Грозозащита воздушных линий электропередач и подстанций

Основной количественной характеристикой разряда молнии является амплитуда тока молнии. Воздушные линии электропередач (ВЛ) в районах со средней продолжительностью грозовой деятельности (20–30 часов в год) поражаются разрядами молнии 15–20 раз в год на 100 км длины. Токи молнии изменяются в широких пределах – от единиц до сотен килоампер. Средний расчетный ток молнии составляет 15 кА. При разряде молнии в землю могут поражаться различные объекты, в частности, воздушные линии электропередачи, подстанции, станции. Протекание тока молнии через объект вызывает возникновение волны напряжения молнии, которая может пробить и разрушить изоляцию электротехнических устройств. При расчетах импульсной электрической прочности пользуются стандартной волной напряжения.

Защита от прямых ударов молнии

Для защиты объектов от поражения молнией используются молниеотводы. В зависимости от защищаемого объекта применяют стержневые (подстанции) или тросовые (ВЛ) молниеотводы. Необходимым условием эффективной работы молниеотводов является их хорошее заземление.

Наибольшие грозовые перенапряжения возникают при прямом ударе молнии (ПУМ) в линию или подстанцию. В месте удара возникает кратковременное (импульсное) напряжение в миллионы вольт, т. е. выше импульсной электрической прочности изоляции электропередач и электрооборудования. Для обеспечения надежной работы электрической сети необходимо осуществить ее эффективную и экономичную грозозащиту.

Чтобы быть защищенным от ПУМ, объект должен полностью находиться внутри пространства, которое представляет собой зона защиты молниеотвода.

Зоной защиты молниеотводов называется пространство вокруг молниеотвода, попадание в которое разрядов молнии маловероятно.

Зона защиты стержневого молниеотвода

Поверхность, ограничивающая зону защиты стержневого молниеотвода, может быть представлена ломаной линией (рисунок 3).

Рисунок 3 – Зона защиты стержневого молниеотвода

Открытые распределительные подстанции располагаются на большой территории. Их приходится защищать несколькими молниеотводами.

Зона защиты тросового молниеотвода

Тросовые молниеотводы используются в основном для защиты проводов ВЛ. В связи с этим пользуются не зонами защиты, а углами защиты, т. е. углами между вертикальной линией, перпендикулярной тросу, и линией, соединяющей провод и трос (рисунок 4).

Линии длиной до 1000 км (ВЛ 500 кВ) поражаются молнией не менее 200 раз в грозовой сезон. Поэтому для ВЛ защита с помощью тросовых молниеотводов приобретает основное значение. Опыт эксплуатации ВЛ показывает, что угол защиты должен быть 20–25° (рисунок 4).

Сопротивление заземления опор с глухозаземленной нейтралью должно быть менее 5 Ом, а с изолированной нейтралью – менее 10 Ом.

Грозозащита подстанций, кроме защиты от прямых ударов молнии, должна включать в себя следующие виды защит:

1 - от перекрытий при ударах молнии в заземленные конструкции подстанций, т. е. от обратных перекрытий с заземленных элементов на токоведущие части оборудования;

В частности такие факторы как влияние климатических условий, коорые приводят к замыканиям на ЛЭП, обрывам проводов, схлёстыванию проводов.
Чтобы этого не происходило линия электро передач должна быть оснащена различными защитными устройствами: защитными тросами, разрадниками, различными заземлителями, устройствами предотвращающими не нормальную работу ЛЭП… Так же ВЛ должна подвергаться различным осмотрам, с помощью которых выявляют возможные неисправности и степень готовности ВЛ к работе.

Содержание работы

1. Введение
2. Способы защиты воздушных линий до 1000 вольт и выше
2.1. Грозозащита
2.2. Разрядники
2.3. Заземление опор
2.4. Борьба с гололёдом
3. Верховые осмотры ЛЭП
4. Охрана труда
5. Техника безопасности
6. Инструмент
7. Список литературы

Файлы: 1 файл

диплом.docx

2. Способы защиты воздушных линий до 1000 вольт и выше

2.3. Заземление опор

2.4. Борьба с гололёдом

3. Верховые осмотры ЛЭП

5. Техника безопасности

7. Список литературы

Воздушная линия электро передач- один из самых распростронённых способов передачи электро энергии от источника к потребителям. На протяжении всей работы она подвергается различным, не благоприятным условиям, что нарушает нормальную работу линии.

Чтобы обеспечить нормальную, бесперебойную работу линии её нужно защищать от различных влияний окружающей среды, таких как: климатические условия, перенапряжения и многое другое.

В зависимости от расположения, количества проводов на опорах ВЛ, сопротивления грунта, класса напряжения ВЛ, необходимой степени грозозащиты монтируют один или несколько тросов. Высота подвеса грозозащитных тросов определяется в зависимости от угла защиты, то есть угла между вертикалью, проходящей через трос, и линией, соединяющей трос с крайним проводом, который может изменяться в широких пределах и даже быть отрицательным.

На ВЛ напряжением до 20 кВ грозозащитные тросы обычно не применяются. ВЛ 110—220 кВ на деревянных опорах и ВЛ 35 кВ (независимо от материала опор) чаще всего защищают тросом только подходы к подстанциям. Линии 110 кВ и выше на металлических и железобитонных опорах защищают тросом на всём протяжении.

В качестве грозозащитных тросов применяются стальные канаты или иногда — сталеалюминиевые провода со стальным сердечником увеличенного сечения. Стальные канаты условно обозначают буквой С и цифрами, указывающими площадь их сечения (например, С-35)

ВЛ до 1000, вольт от грозы защищают с помощью заемления нулевого провода. Нулвеой провод заземляют через каждые 5-6 пролётов, тем самым, в случае поражения грозовым разрядом уменьшается зона порожения линии. А на подводах в подстанции устанавливают плавкие предохранители.

Вентильный разрядник состоит из двух основных компонентов: многократного искрового промежутка (состоящего из нескольких последовательно соединенных единичных искровых промежутков) и рабочего резистора (состоящего из последовательного набора вилитовых дисков). Многократный искровой промежуток последовательно соединен с рабочим резистором. В связи с тем, что вилит меняет характеристики при увлажнении, рабочий резистор герметично закрывается от внешней среды. Во время перенапряжения многократный искровой промежуток пробивается, задача рабочего резистора — снизить значение сопровождающего тока до величины, которая сможет быть успешно погашена искровыми промежутками. Вилит обладает особенным свойством — его сопротивление нелинейно — оно падает с увеличением значения силы тока. Это свойство позволяет пропустить больший ток при меньшем падении напряжения. Благодаря этому свойству вентильные разрядники и получили свое название. Среди прочих преимуществ вентильных разрядников следует отметить бесшумность срабатывания и отсутствие выбросов газа или пламени.

РВМГ состоит из нескольких последовательных блоков с магнитным искровым промежутком и соответствующего числа вилитовых дисков. Каждый блок магнитных искровых промежутков представляет собой поочередное соединение единичных искровых промежутков и постоянных магнитов, заключенное в фарфоровый цилиндр.

При пробое в единичных искровых промежутках возникает дуга, которая за счет действия магнитного поля, создаваемого кольцевым магнитом, начинает вращаться с большой скоростью, что обеспечивает более быстрое, по сравнению с вентильными разрядниками, дугогашение.

Воздушный разрядник закрытого или открытого типа (трубчатый разрядник)

Воздушный разрядник представляет собой дугогасительную трубку из полимеров, способных подвергаться термической деструкции с выделением значительного количества газов и без значительного обугливания — полихлорвинила или оргстекла, с разных концов которой закреплены электроды. Один электрод заземляется, а второй располагается на определенном расстоянии от него (расстояние определяет напряжение срабатывания, или пробоя, разрядника) и имеет прямое электрическое подключение к защищаемому проводнику линии. В результате пробоя в трубке возникает интенсивная газогенерация (плазма), и через выхлопное отверстие образуется продольное дутье, достаточное для гашения дуги. В воздушном разряднике открытого типа выброс плазменных газов осуществляется в атмосферу. Напряжение пробоя воздушных разрядников - более 1 кВ.

Заземление BЛ до 1 кВ.

В сетях с заземленной нейтралью металлические опоры и арматуру железобетонных опор соединяют с нулевым заземленным проводом перемычкой из неизолированного проводника, которую присоединяют к нулевому проводу специальными ответвительными болтовыми зажимами. Зажимы изготовляют из того же металла, что и провода линии (алюминий, медь, сталь). Присоединение перемычки к опоре производят под болтовой зажим, установленный непосредственно на металлической опоре или траверсе, а на железобетонной опоре — на специальном выводе, соединенном с арматурой опоры. Контактные соединения перемычки предварительно тщательно очищают и покрывают слоем вазелина.

В сетях с изолированной нейтралью металлические опоры и арматуру железобетонных опор также заземляют путем присоединения к заземляющим устройствам, смонтированным у опоры, или в качестве заземлителей используют основания металлических опор, металлические оболочки кабелей, соединенных с опорами, и т. п. Сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 50 Ом.

Заземление опор наружного освещения с кабельным питанием производят через металлическую оболочку кабеля в сетях с изолированной нейтралью и через нулевую жилу кабеля с присоединением к ней оболочки кабеля в сетях с заземленной нейтралью.

В сетях с глухозаземленной нейтралью металличе-ские оттяжки опор присоединяют к нулевому заземленному проводу.

Заземление BЛ выше 1 кВ.

Должны быть заземлены:

а) железобетонные и металлические опоры ВЛ 3— 35 кВ. При этом в качестве заземляющих спусков железобетонных опор следует использовать все элементы продольной арматуры, которые должны быть металлически соединены между собой и с заземлителем. Сопротивления заземляющих устройств установлены в [3];

б) железобетонные, металлические и деревянные опоры всех типов линий всех напряжений, на которых установлены устройства грозозащиты или подвешен трос,

в) все виды опор, на которых установлены силовые и измерительные трансформаторы, разъединители, предохранители или другие аппараты

На линиях с железобетонными опорами детали крепления изоляторов к траверсе и тросы соединяют с заземленной арматурой или с заземляющим спуском. Соединения выполняют сваркой или болтовым зажимом.

Заземляющие устройства опор выполняют в виде ввернутых в грунт вертикальных стержневых заземлителей диаметром 12 мм или погруженных в грунт вертикальных заземлителей из угловой стали. Вертикальные заземлители соединяют между собой стальными полосами. Широкое применение получили заземляющие устройства в виде уложенных в землю протяженных заземлителей из стальных полос или глубинных заземлителей из полосовой или круглой стали. Последний вид заземляющего устройства, так называемый бестраншейный глубинный заземлитель, является наиболее прогрессивным. При этом способе все элементы заземляющего контура заготовляют в мастерских и развозят по трассе к котлованам под опоры или к местам запрессовки свайных подножников. Заземляющий контур укладывают на дно котлована перед установкой железобетонных подножников или же прикрепляют к свае перед ее запрессовкой в грунт.

Заземлители ВЛ, как правило, должны находиться на глубине не менее 0,5 м, а в пахотной земле— 1 м. В случае установки опор в скальных грунтах допускается прокладка лучевых заземлителей непосредственно под разборным слоем над скальными породами при толщине слоя не менее 0,1 м При меньшей толщине этого слоя или его отсутствии рекомендуется прокладка заземлителей по поверхности скалы с заливкой их цементным раствором.

Присоединение опор ВЛ к заземляющим устройствам производят болтовыми креплениями с помощью отрезков по полосовой стали, приваренных у металлических опор к ногам опоры, а у железобетонных — к специальным выводам или заземляющим спускам, соединенным с арматурой опоры.

Сечение каждого из заземляющих спусков на опорах во всех случаях должно быть не менее 35 мм2, а для однопроволочных спусков диаметр должен быть не менее 10 мм. Допускается применение стальных оцинкованных однопроволочных спусков диаметром не менее 6 мм.

Борьба с гололедом и ветровм

На небольших участках ВЛ производится, как правило, механическое удаление гололеда. Для этой цели используются шесты, веревки и другие подручные средства. При механическом удалении гололеда без отключения ВЛ должны использоваться шесты из бакелита, стеклопластика и другого изоляционного материала.

Основным методом борьбы с гололедом при эксплуатации протяженных ВЛ является его плавка за счет нагревания проводов протекающим по ним током. Существует достаточно большое количество схем плавки гололеда, определяемых схемой электрической сети, нагрузкой потребителей, возможностью отключения линий и другими факторами.

ВЛ одним концом подключается к источнику питания, которым, как правило, служат шины 6 - 10 кВ подстанций или отдельный трансформатор, провода на другом конце ВЛ замыкаются. Напряжение и мощность источника выбираются таким образом, чтобы обеспечить протекание по проводам ВЛ тока в 1,5. 2 раза превышающего длительно допустимый ток. Такое превышение допустимого длительного тока оправдано кратковременностью процесса плавки (~1 ч), а также более интенсивным охлаждением провода в зимний период. Следует помнить, что допустимые длительные токи приводятся в справочной литературе для температуры воздуха 25°С.

Для ВЛ напряжением 220 кВ и выше с проводами сечений 240 мм и более плавка гололеда переменным током требует очень больших мощностей источника питания. Полная мощность источника увеличивается за счет большой и бесполезной для плавки гололеда реактивной нагрузки. На таких ВЛ плавка гололеда осуществляется выпрямленным током.

Параметры выпускаемых отечественной промышленностью нерегулируемых выпрямительных блоков, подключаемых к переменному напряжению 10 кВ:

1.выпрямленное напряжение 14 кВ;

2.выпрямленный ток 1200 А;

3.мощность на выходе 16800 кВт.

Для получения большей мощности выпрямительные блоки можно включать последовательно или параллельно.

Эксплуатационный персонал ВЛ должен контролировать процесс гололедообразования и обеспечивать своевременное включение схем плавки гололеда. ВЛ, на которых производится плавка гололеда, должны быть оснащены сигнализаторами гололеда, работоспособность которых должна проверяться ежегодно перед наступлением зимнего периода.

Следует отметить, что плавка гололеда должна проводиться в районах интенсивного гололедообразования ( b > 20 мм) с частой пляской проводов. В других случаях применение плавки гололеда должно обосновываться технико-экономическими расчетами.

Ветровые нагрузки оказывают большое влияние на провода ВЛ. В резултате влияния ветра провода подвергаются раскачиванию, схлёстыванию и изломам. Чтобы этого не происходило применяют гасители вибрации- фистоны. Их устанавливают примерно в 30-40 см от начала крепления провода… Предназначены для того, чтобы гасить вибрацию провода.

Верховые осмотры ЛЭП

При техническом обслуживании воздушных линий (ВЛ) периодически проводятся их осмотры. Осмотр - это обход ВЛ с визуальной проверкой состояния трассы и всех элементов ВЛ.

График осмотров ВЛ утверждается техническим руководителем предприятия в соответствии с требованиями [1]:

осмотр ВЛ по всей длине - не реже 1 раза в год; отдельные участки ВЛ, включая участки, подлежащие ремонту, не реже 1 раза в год должны осматриваться административно-техническим персоналом; для ВЛ напряжением 35 кВ и выше не реже 1 раза в 10 лет должны проводиться верховые осмотры (осмотры с подъемом на опору); для ВЛ напряжением 35 кВ и выше, проходящих в зонах с высокой степенью загрязнения или по открытой местности, а также для ВЛ напряжением 35 кВ и выше, эксплуатируемых 20 и более лет, верховые осмотры должны проводиться не реже 1 раза в 5 лет; для ВЛ напряжением 0,38. 20 кВ верховые осмотры должны проводиться при необходимости.

проектирование релейной защиты воздушных линий и трансформаторов

Защита линии. Проектирование релейной защиты воздушных линий и трансформаторов ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Для линий напряжением 110−220 кВ вопрос о типе основной защиты, в том числе о необходимости применения защиты, действующей без замедления при КЗ в любой точке защищаемого участка, должен решаться в первую очередь с учётом требования сохранения устойчивости работы энергосистемы. При этом, если по расчётам устойчивости работы энергосистемы не предъявляются другие, более жёсткие требования, может быть принято, что указанное требование, как правило, удовлетворяется, когда трёхфазные КЗ, при которых остаточное напряжение на шинах электростанций и подстанций ниже 0,6−0,7, отключаются без выдержки времени.

Для линий 110−220 кВ рекомендуется осуществлять основную защиту с использованием высокочастотной блокировки дистанционной и токовой направленной нулевой последовательности защит, когда это целесообразно по условиям чувствительности (например, на линиях с ответвлениями) или упрощения защиты.

Токовая отсечка

Токовая отсечка является наиболее простой разновидностью токовой защиты, позволяющей обеспечить быстрое отключение КЗ. Токовые отсечки подразделяются на отсечки мгновенного действия и отсечки с выдержкой времени (около 0,3 — 0,6 с).

Селективность действия токовых отсечек достигается ограничением их зоны работы так, чтобы отсечка не действовала при КЗ на смежных участках сети, защита которых имеет выдержку времени, равную или больше, чем отсечка. Для этого ток срабатывания отсечки должен быть больше максимального тока КЗ, проходящего через защиту при повреждении в конце участка, за пределами которого отсечка не должна работать. Такой способ ограничения зоны действия основан на том, что ток КЗ зависит от величины сопротивления до места повреждения.

Ток срабатывания отсечки определяем как произведение коэффициента запаса (1,05) на максимальный ток, протекающий через защиту при КЗ на шинах приемной подстанции:

При установке ТО, ток срабатывания будет равен:

Строим графики спадания токов трехфазного и двухфазного КЗ с линией тока срабатывания отсечки:

Рисунок 3 — Определение зоны срабатывания ТО с левой стороны.

Как видно из рисунка 3, зона срабатывания ТО оказалась больше минимально допустимой (20% от длины линии). Значит, данную защиту мы можем принять к установке.

Такая большая величина коэффициента вынужденно принимается из-за того, что в сети с изолированными нулевыми точками величина емкостного тока замыкания при перемежающихся замыканиях на землю в 3—4 раза превышает величину тока при устойчивом металлическом замыкании.

Условие чувствительности состоит в том, что сигнализация при металлическом замыкании на землю должна действовать с коэффициентом чувствительности для кабельных линий k_ч =1,25 и k_ч =1,5 для воздушных линий.

Выполнение чувствительной селективной сигнализации с использованием обычных трансформаторов тока и электромеханических реле вызывает ряд серьезных трудностей.

1. Номинальный ток обычных трансформаторов тока выбирается по току нагрузки линии, и поэтому они имеют сравнительно большие коэффициенты трансформации. Вследствие этого вторичный ток замыкания на землю имеет очень малую величину. Так, например, если ток замыкания на землю составляет 18 А, а трансформаторы тока имеют коэффициент трансформации 600/5, то вторичный ток равен 0,15 А.

2. Для включения на такой ток необходимо выбрать самое чувствительное токовое реле ЭТ-521/0,2 или РТ-40/0,2, которое имеет сопротивление обмоток соответственно 40 и 80 Ом. Включение реле с такими большими сопротивлениями приводит к тому, что только часть тока попадает в реле, а другая часть, называемая током отсоса, бесполезно замыкается через вторичные обмотки трансформаторов тока неповрежденных фаз. Величина тока отсоса может достигать 40—50 %.

Из-за указанных причин сигнализация при замыканиях на землю с использованием обычных трансформаторов тока может выполняться только в разветвленных некомпенсированных сетях, когда ток замыкания на землю имеет большую величину.

Значительно большую чувствительность обеспечивает сигнализация при однофазных замыканиях на землю, выполняемая на специальных кабельных трансформаторах тока с кольцевым сердечником.

Кабельные трансформаторы тока имеют следующие преимущества по сравнению со схемой соединения обычных трансформаторов тока на сумму токов трех фаз (по схеме фильтра нулевой последовательности).

Коэффициент трансформации не зависит от тока нагрузки линни. Поэтому число витков его обмотки выбирается из условия получения наибольшей чувствительности. Отсутствует явление отсоса тока в трансформаторы тока неповрежденных фаз. Ток небаланса зависит только от расположения сердечника относительно фаз кабеля и при симметричном расположении близок к нулю. Поэтому применение кабельных трансформаторов тока с кольцевым сердечником устраняет указанные выше затруднения и дает возможность выполнить чувствительную и селективную сигнализацию.

Измерительные трансформаторы напряжения. Измерительные трансформаторы .

. измерительных приборов, а к обмотке, соединенной в разомкнутый треугольник, присоединяется реле защиты от замыканий на землю. Таким же образом в трехфазную группу соединяются однофазные трехобмоточные трансформаторы . в сердечнике приводят к погрешности измерения ´100 Так же как и трансформаторах тока, вектор вторичного напряжения сдвинут относительно вектора первичного напряжения не точно на .

Благодаря направленности действия сигнализация этого типа не требует отстройки от собственного емкостного тока линий и поэтому, как правило, обеспечивает необходимую чувствительность.

В схемах направленной сигнализации от замыканий на землю используются специальные реле мощности, выполненные нафазочувствительныхсхемах и на полупроводниках, которые имеют значительно меньшее потребление, чем индукционные реле мощности. Примером может служить разработанное ВНИИЭ и выпускаемое промышленностью устройство направленной сигнализации типа ЗЗП1, которое может применяться в сетях с суммарным емкостным током замыкания на землю от 0,2 до 20 А.

Направленная сигнализация может применяться в некомпенсированных или не полностью компенсированных сетях.

В перекомпенсированных сетях направленная сигнализация применяться не может, так как ток замыкания на землю в таких сетях имеет одинаковое направление в поврежденной и неповрежденных линиях.

Для выполнения селективной сигнализации в компенсированных сетях разработано ВНИИЭ и выпускается промышленностью устройство типа УСЗ2/2. Это устройство реагирует на высшие гармоники, которые содержат ток замыкания на землю и величина которых в токе поврежденной линии всегда больше, чем в неповрежденных линиях.

Максимальная токовая защита

Одним из наиболее характерных и четких признаков возникновения коротких замыканий, а также большинства других нарушений нормального режима работы является резкое увеличение тока, который в этих аварийных условиях становится значительно больше тока.

Ток, возникающий в аварийных условиях, в отличие от тока нормального режима принято называть с в е р хто-к о м. Таким образом, появление сверхтока является признаком возникновения аварии. На использовании этого признака основан принцип действия максимальной токовой защиты.

Релейная защита и автоматика трансформаторов

. трудность согласования с защитами смежных участков. Токовая защита трансформаторов выполняется с использованием вторичных максимальных реле тока (прямого или косвенного действия). При этом следует . трансформаторы обычно коммутируют выключателями нагрузки ВНП. Для защиты таких трансформаторов от внутренних к. з. допускается применение (рис. 1) предохранителей (например, типа ПК). Номинальный ток .

Наиболее распространенные схемы максимальной токовой защиты для защиты сетей с изолированной нейтралью приведены на рис. 7-13—7-17. Особенностью этих сетей является отсутствие однофазных к. з., что дает возможность применять для защиты от междуфазных к. з. двухфазные схемы максимальной токовой защиты.

Эти же схемы могут применяться и для защиты сетей с заземленной нейтралью, если для защиты от однофазных к. з. применяется дополнительная максимальная токовая защита, включенная на ток нулевой последовательности.

Для расширения зоны действия максимальной токовой защиты ее токовые реле включаются на трансформаторы тока, установленные ближе к шинам. Если выключатель имеет встроенные трансформаторы тока, то защита включается на трансформаторы тока, встроенные в вводы выключателя со стороны шин.

На рис. 7-13 приведены схемы максимальной токовой защиты, выполненной с помощью реле прямого действия типа РТВ, которые встраиваются непосредственно в приводы выключателя. Защита такого типа широко используется в сетях напряжением до 35 кВ включительно на выключателях, оборудованных ручными, грузовыми и пружинными автоматическими приводами (ПРБА, ПГ-10, УПГП, ПГМ-10, ППМ-10, ПП-61, ПП-67, ППК-63, КППМ) с встроенными реле.

На рис. 7-14 приведена схема максимальной токовой защиты с независимой характеристикой времени срабатывания на оперативном постоянном токе. Схема включает в себя два пусковых токовых реле мгновенного действия 1T, 2T типа ЭТ-521 или РТ-40, одно реле времени В типа ЭВ-121 или ЭВ-131 и одно указательное реле У типа РУ- 21. Контакты токовых реле соединены параллельно, поэтому при срабатывании любого из них или обоих одновременно подается плюс оперативного тока на обмотку реле времени.

К второму выводу обмотки реле времени постоянно подведен минус оперативного тока, поэтому при срабатывании токовых реле происходит пуск реле времени. Реле времени, сработав с установленной выдержкой времени, подает своим контактом плюс оперативного тока на отключающую катушку КО привода выключателя через указательное реле У и блокировочный контакт БК, связанный с приводом. Указательное реле фиксирует срабатывание защиты и прохождение тока через КО, что необходимо для выяснения причин отключения выключателя.

Срабатывание указательного реле при прохождении тока по его обмотке сопровождается выпадением сигнального флажка, который не имеет самовозврата и остается в таком положении, пока не будет возвращен в исходное положение обслуживающим персоналом.

Блокировочный контакт БК, замыкающийся при включении и размыкающийся при отключении выключателя, имеет двойное назначение, вытекающее из следующего.

При отключении выключателя прекращается прохождение тока к. з., вследствие чего происходит возврат в исходное положение вначале токовых реле, а затем реле времени. Так как контакты реле времени не рассчитаны на размыкание цепи катушек отключения, которые имеют большое потребление (2,5—10 А), то размыкание этой цепи производится блокировочным контактом до того, как начнут размыкаться контакты реле времени, что достигается специальной регулировкой блокировочного контакта. Таким образом, первым назначением блокировочного контакта является предотвращение повреждения контактов реле времени при возврате защиты после отключения выключателя.

Релейная защита и автоматика трансформаторов (2)

. трудность согласования с защитами смежных участков. Токовая защита трансформаторов выполняется с использованием вторичных максимальных реле тока (прямого или косвенного . газовая защита, работающая на неэлектрическом принципе; защита, от токов внешних к. з., основное назначение которой заключается в предотвращении длительного прохождения токов к. з. в случае отказа выключателей или защит .

Если после отключения выключателя контакты реле времени останутся в замкнутом состоянии (например, из-за неисправности реле), то отключающая катушка будет длительно обтекаться током и повредится, так как она рассчитана только на кратковременное прохождение тока. Блокировочный контакт, размыкая цепь отключения, защищает отключающую катушку от повреждения, что и является его вторым назначением.

Рассмотренная схема максимальной токовой защиты широко используется для защиты линий и трансформаторов в сетях 3—35 кВ.

На рис. 7-16 и 7-17 приведены двухфазные схемы максимальной токовой защиты с зависимой характеристикой времени срабатывания. В схеме на рис. 7-16 на оперативном постоянном токе используются реле типа РТ-81 или РТ-82, а в схеме на рис. 7-17 на оперативном переменном токе — реле типа РТ-85 или РТ-86 с мощными переключающими контактами для дешунтирования отключающих катушек.

Рассмотренные схемы максимальной токовой защиты с зависимой характеристикой времени срабатывания используются для защиты сетей 3—10 кВ и электродвигателей.

Релейная защита электроэнергетических систем. Гриф УМО ВУЗов России, 2006 г, Басс Э.И., Дорогунцев В.Г., Дьякова А.Ф.
Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. Гриф МО РФ, 2008 г., Андреев В.А.
М.А. Беркович, В.В. Молчанов, В.А. Семенов. Основы техники релейной защиты. Москва 1986г.

Примеры похожих учебных работ

Дипломные работы релейная защита

. мощности и специальных устройств противоаварийной автоматики. Работа многих из этих устройств тесно связана с работой релейной защиты. Основной задачей построения релейной защиты энергоблоков является обеспечение ее эффективного функционирования .

Модернизация релейной защиты ГПП-3 ПАО «АВТОВАЗ

. аварии и оповещать дежурный персонал о наличии ненормального режима работы. Релейная защита должна отвечать требованиям: Селективность – способность релейной защиты выявлять участок или элемент подверженный замыканию или перегрузке ближайшим .

Ремонт и обслуживание устройств релейной защиты

. взаимной связи между элементами защиты. 3. Ремонт и обслуживание устройств релейной защиты При новом включении наладочные . технического обслуживания, действующих инструкций, в том числе и заводских, для данного конкретного типа устройств. .

Измерительные трансформаторы напряжения. Измерительные трансформаторы тока: особенности .

. измерения ´100 Так же как и трансформаторах тока, вектор вторичного напряжения сдвинут относительно вектора первичного . счет специальных компенсирующих обмоток. Суммарное потребление обмоток измерительных приборов и реле, подключенных ко вторичной .

Релейная защита — один из важнейших элементов автоматизации электрических систем

. требования: селективность (избирательность), быстродействие, чувствительность и надежность в работе. Различают несколько видов релейной защиты: максимальная токовая защита, направленная токовая, газовая, различные дифференциальные защиты и комплекты .

Для защиты воздушных линий от прямых грозовых разрядов над проводами ВЛ подвешивают грозозащитный стальной трос, а для защиты от грозовых перенапряжений устанавливают разрядники; в соответствии с ПУЭ не требуется применение грозозащитного троса для воздушных линий напряжением до 20 кВ, а также напряжением 35 - 220 кВ на деревянных опорах. [2]

Для защиты воздушных линий и небольших трансформаторных подстанций, питаемых от них, применяют трубчатые разрядники. Такой разрядник представляет собой трубку из фибры или органического стекла, внутри которой имеется металлический стержень с воздушным искровым промежутком. Один конец стержня присоединяют к фазе высокого напряжения, а другой - к заземлению. При перенапряжении в искровом промежутке внутри трубки появляется электрическая дуга высокой температуры, вследствие чего стенки трубки выделяют газы, которые гасят дугу. Газы под давлением сильным потоком выходят через открытый конец трубки. [4]

Для защиты воздушных линий и небольших трансформаторных подстанций, питаемых от них, применяют трубчатые разрядники. Такой разрядник представляет собой трубку из фибры или органического стекла, внутри которой имеется металлический стержень с воздушным искровым промежутком. Один конец стержня присоединяют к фазе высокого напряжения, а другой - к заземлению. При перенапряжении в искровом промежутке внутри трубки появляется электрическая дуга высокой температуры, вследствие чего стенки трубки выделяют газьц которые гасят дугу. Газы под давлением сильным потоком выходят через открытый конец трубки. [6]

Для защиты воздушных линий от повреждения прямым ударом молнии применяют линейные трубчатые разрядники, устанавливаемые на опорах на период грозового сезона. Разрядники осматривают при каждом очередном обходе линий, а особо тщательно после грозы. [7]

Вопрос о защите воздушных линий 0 4 кв автоматами в настоящее время не решен. Подавляющее большинство распределительных воздушных сетей 0 4 кв питается от трансформаторов, установленных на мачтовых подстанциях; незначительное количество линий питаются от закрытых, неотапливаемых подстанций. [8]

Разрядники служат для защиты воздушных линий ( ВЛ) и электрооборудования подстанций, присоединенных к ВЛ, от опасных атмосферных перенапряжений. [10]

При необходимости осуществления защиты воздушных линий делается кабельная вставка, на которой устанавливается ТНП. [11]

Указания о нормах защиты воздушных линий тросами - см. разд. [13]

Тросовые молниеприемники применяют для защиты высоковольтных воздушных линий . [14]

Как было указано, основным способом защиты воздушных линий является подвеска грозозащитных тросов. Согласно ПУЭ линии напряжением ПО-500 кВ с металлическими и железобетонными опорами должны быть защищены тросами по всей длине. Сооружение линий ПО-330 кВ без тросов допускается в районах со слабой грозовой деятельностью - менее 20 ч в год, на отдельных участках с плохо проводящими грунтами и на участках трассы с толщиной стенки гололеда более 20 мм. Линии 35 кВ с металлическими и железобетонными опорами защищаются тросами только на подходах к подстанциям протяженностью 1 - 2 км, если на подстанции установлены трансформаторы мощностью более 1600 кВ - А. [15]

Читайте также: