Рис1 двухфазное КЗ; Рис2 Двухфазное КЗ на землю; Рис3 Однофазное КЗ на землю

Билет№7

1. Раскройте содержание следующих терминов: Защита линий. Направленные защиты. Токовые защиты. Защита от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью.

2. Опишите применение в электроэнергетике: Автоматическое регулирование напряжения и реактивной мощности в ЭЭС.

3. Раскройте содержание следующих терминов: Устройства для автоматизации процесса синхронизации.

4. Раскройте содержание следующих терминов: Устройства автоматики элементов главной схемы ТЭЦ.

5. Опишите применение в электроэнергетике: Расчет параметров нулевой последовательности кабельных линий.

1) Направленной называется РЗ, действующая только при определенном направлении (знаке) мощности КЗ S K. Необходимость в применении направленных РЗ возникает в сетях с двусторонним питанием и в кольцевых сетях с одним источником питания. При двустороннем питании места КЗ для ликвидации повреждения РЗ должна устанавливаться с обеих сторон защищаемой ЛЭП.

Направленная токовая защита (НТЗ) при КЗ должна реагировать на значение тока и направление мощности в поврежденных фазах защищае-мой ЛЭП. Структурная схема направленной МТЗ показана на рис. 9. Она включает в себя три основных элемента (органа):

- два пусковых реле тока КА (измерительные органы тока - ИОТ), кото-
рые срабатывают при появлении тока КЗ и выдают сигнал, разрешаю-
щий РЗ действовать;

- два реле направления мощности KW (органы направления мощности
– ОНМ), которые срабатывают при положительном направлении мощно-
сти (от шин в линию) и подают сигнал, разрешающий действовать (сра-
батывать) защите;

- логическую схему (которая действует по заданной программе: получив
сигнал о срабатывании ИОТ, ОНМ формирует сигнал о срабатывании
РЗ, который с заданной выдержкой времени поступает на электромаг-
нит отключения (ЭО) выключателя (YAT) и производит его отключе-
ние).

Токовая защита – защита электр. машин и цепей, реагирующая на увеличение электр. тока выше определенного, заранее установленного значения. Т. з. обычно осуществляется при помощи максимальных токовых реле; при коротких замыканиях или недопустимых перегрузках Т. з. воздействует на масляный выключатель или автоматический выключатель другого типа и отключает соответствующую цепь или аппарат.

Замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью в отличие от сети с глухозаземленной нейтралью не сопровождаются большими токами, поэтому в большинстве случаев допускается достаточно длительная (часы) работа сети с замыканием на землю.

В сети с изолированной нейтралью по ряду причин селективность защиты от замыканий на землю обеспечить сложно. В связи с тем, что, сеть с изолированной нейтралью допускает довольно длительные замыкания на землю, чаще защита выполняется с действием на сигнал, и только в тех случаях, когда требуется быстрое отключение при замыканиях на землю по требованиям безопасности или иным причинам, защита выполняется с действием на отключение. Пример токовой защиты от замыканий на землю с действием на сигнал приведен на рисунке 3-14.

Рис. 3-14. Токовая защита от замыканий на землю.

1 – кабельная воронка

2 – изолирующая опора

3 – кабель

4 – заземляющий проводник

5 – трансформатор тока нулевой последовательности (ТНП)

6 – токовое реле

В этих защитах используются токовые реле специального исполнения

Аналогично выполняется токовая защита, действующая на отключение.

Если кабельную воронку заземлить выше трансформатора тока, защита будет срабатывать от наведенных токов, которые могут появляться при выполнении сварочных работ, замыканиях на землю линий с глухозаземленной нейтралью вблизи трассы прохождения кабеля и в некоторых других случаях. Для исключения этого заземляющий проводник кабельной воронки пропускается через окно ТНП и подключается к заземляющему контуру ниже его, а сама воронка изолируется от металлоконструкций.

Но такая схема имеет ограниченное применение. Во-первых, как упоминалось выше, в сети с изолированной нейтралью обеспечить селективность защиты от замыканий на землю сложно. Во-вторых, такая защита применима только при наличии кабельных линий или кабельных вставок. Поэтому большее распространение получила защита, основанная на выявлении напряжения нулевой последовательности. Чаще всего в качестве фильтра нулевой последовательности используются обмотки трансформаторов напряжения, соединенные в разомкнутый треугольник.

Синхронные компенсаторы предназначаются для компенсации коэффициента мощности сети и поддержания нормального уровня напряжения сети в районах сосредоточения потребительских нагрузок.

Синхронным компенсатор - синхронная машина, работающая в двигательном режиме без нагрузки на валу при изменяющемся токе возбуждения.

В перевозбужденном режиме ток опережает напряжение сети, т. е. является по отношению к этому напряжению емкостным, а в недовозбужденных — отстающим, индуктивным. В таком режиме синхронная машина превращается в компенсатор — в генератор реактивного тока.

Нормальным являемся перевозбужденный режим работы синхронного компенсатора, когда он отдает в сеть реактивную мощность.

Синхронные компенсаторы лишены приводных двигателей и с точки зрения режима своей работы в сущности являются синхронными двигателями, работающими на холостом ходу.

В связи с этим компенсаторы, как и служащие для этих же целей батареи конденсаторов, устанавливаемые на потребительских подстанциях, называют также генераторами реактивной мощности. Однако в периоды спада потребительских нагрузок (например, ночью) нередко возникает необходимость работы синхронных компенсаторов также в недовозбужденном режиме, когда они потребляют из сети индуктивный ток и реактивную мощность, так как в этих случаях напряжение сети стремится возрасти и для поддержания его на нормальном уровне необходимо загрузить сеть индуктивными токами, вызывающими в ней дополнительные падения напряжения.

Для этого каждый синхронный компенсатор снабжается автоматическим регулятором возбуждения или напряжения, который регулирует величину его тока возбуждения так, что напряжение на зажимах компенсатора остается постоянным.

Для того чтобы улучшить коэффициент мощности и соответственно уменьшить угол сдвига между током и напряжением от значения φ св до φ к нужна реактивная мощность:

где Р — средняя активная мощность, квар; φ св — сдвиг фаз, соответствующий средневзвешенному коэффициенту мощности; φ к — сдвиг фаз, который должен быть получен после компенсации; а — коэффициент, равный около 0, 9, вводимый в расчеты с целью учета возможного повышения коэффициента мощности, без установки компенсирующих устройств.

3) Синхронизация генераторов весьма ответственная операция, требующая от дежурного персонала определенных знаний и опыта работы. Автоматизация этой операции облегчает условия труда оперативного персонала и позволяет ускорить включение генератора в сеть, что особенно важно в аварийных условиях. Различают ручную, автоматическую и полуавтоматическую синхронизацию. В соответствии с этим устройства автоматики подразделяются на автоматические и полуавтоматические. При автоматической синхронизации весь процесс включения генератора в сеть выполняется автоматически, без вмешательства дежурного персонала. Так, например, автоматический точный синхронизатор осуществляет регулирование частоты вращения и напряжения синхронизируемого генератора, контролирует допустимость для включения разности частот и напряжений, дает импульс на включение в момент, когда выполняются условия точной синхронизации.

При полуавтоматической синхронизации устройства автоматики играют вспомогательную роль, помогая дежурному персоналу синхронизировать генератор. Так, например, устройство полуавтоматической самосинхронизации контролирует разность частот и дает импульс на включение, когда она станет допустимой для включения. Регулирование частоты вращения синхронизируемого генератора при этом возлагается на дежурный персонал. В ряде случаев устройства полуавтоматической точной синхронизации используются в качестве блокировок, разрешающих включение генератора вручную при допустимых для синхронизации условиях

4) Для элементов главной схемы электрических соединений электростанции предусматриваются следующие виды автоматических устройств:
1. Устройство АПВ предусматривают для быстрого восстановления питания потребителей и внутрисистемных связей путем автоматического включения выключателей, отключенных устройствами релейной защиты.

2. устройства автоматического включения резервного питания (АВР)

3. устройство для включения генератора на параллельную работу с сетью системы;
4. устройство автоматического регулирования возбуждения (АРВ);
5. автоматическое регулирование напряжения трансформаторов под нагрузкой;
6. автоматическое включение и отключение охлаждающих устройств по температуре и нагрузке;
7. реализацию управляющих воздействий системной противоаварийной автоматики от локальных и централизованных комплексов на отключение генератора или его разгрузку.

5) Сопротивление нулевой последовательности кабельных линий зависит от типа кабеля, способа его прокладки, характера заземления, параметров оболочки кабеля и т. п. Поэтому сопротивление нулевой последовательности кабельных линий изменяется в пределах Х ₀ = (3, 5÷ 4, 6) Х ₁ и может быть достаточно точно определено путем непосредственных замеров.

Билет№8

1. Раскройте содержание следующих терминов: Защита линий. Дифференциальные защиты. Дистанционные защиты.

2. Раскройте содержание следующих терминов: Схема замещения нулевой последовательности трансформатора со схемой соединения обмоток Y₀/ Δ.

3. Дайте формулировку определения Объединенная энергетическая система (ОЭС).

4. Рассмотрите составление схемы замещения обратной последовательности.

5. Рассмотрите граничные условия двухфазного короткого замыкания на фазах В и С.