вход Вход Регистрация



Генераторы, трансформаторы и другие элементы энергосистем имеют нейтрале, режим работы которых (образ заземления) существенно влияет на технико-экономические параметры и характеристики электрических сетей (уровень изоляции, требования к оборудованию и средствам его защиты от перенапряжений, коротких замыканий и других анормальных режимов, капиталовложений, надежность работы, вопрос техники безопасности и т.п.). Заземление нейтралей, обусловленное режимом работы сети, называется рабочим заземлением в отличие от защитного заземления, которое выполняется для обеспечения безопасных условий работы персонала.

В зависимости от режима нейтралей сети условно можно разделить на четыре группы:

- сети с незаземленными нейтралями;

- сети с резонансно-заземленными нейтралями;

- сети с эффективно-заземленными нейтралями;

- сети с глухо-заземленными нейтралями ( сети 220 и 380 В).

К сетям с эффективно-заземленными нейтралями в соответствии с рекомендациями Международной электротехнической комиссии относятся сети, в которых

 

, или

при условии, что

Х12 , ;

 

где Z0 и Х0 – полное и индуктивное сопротивления нулевой последовательности сети относительно точки однофазного короткого замыкания; Z1, Х1 и R1 – полное, индуктивное и активное сопротивление прямой последовательности сети; Х2 и R2 индуктивное и активное сопротивление обратной последовательности сети; Кз – коэффициент заземления сети; Uф.з. – напряжение на невредимой фазе при наличия замыкания на землю одной из других фаз.

В практике релейной защиты, которая нашла отображение и в “Правилах оборудования электроустановок” (ПУЕ), сети приняты подразделять на сети с большим током замыкания на землю, в которых ток замыкания равняется или больше 500 А, и сети с малым током замыкания на землю, в которых ток замыкания не превышает 500А. Очевидно, что первые являются сетями с эффективным заземлением нейтралей.

В случае, если сеть с заземленными нейтралями имеет относительно большой емкостный ток замыкания на землю

Ic=3ωC0Uф,

а именно IС ? 30 А при 6 кВ, IС ? 20 А при 10 кВ, IC ? 15 А при 20 кВ, Ic ? 10 А при 35 кВ, что может быть причиной появления опасных последовательных замыканий на землю, то в соответствии с ПУЕ необходимо применить меры по компенсации емкостного тока. Компенсация осуществляется с помощью регулируемых или нерегулируемых дугогосящих реакторов ( катушек), которые включаются за обычаем в нейтрале трансформаторов и которые готовятся почти в резонанс с емкостным сопротивлением сети.

Эффективное заземление нейтралей уменьшает коммутационные перенапряжения в сети, уменьшает требования к уровню изоляции и, как следствие, удешевляет сеть, позволяет выполнить чувствительную быстродействующую защиту от коротких замыканий на землю, уменьшает достоверность появления наиболее трудных трехфазных коротких замыканий, однако увеличивает уровень токов короткого замыкания на землю. Резонансное заземление нейтралей уменьшает уровне токов замыкания на землю, но увеличивает напрчжение на невредимых фазах.

Исходя из приведенного в стране принятая следующая система режимов нейтралей:

- сети 0.66; 3; 6; 10; 20 и 35 кВ в зависимости от величины емкостного тока при замыкании на землю работают или незаземленными, или с резонансно-заземленными нейтралями;

- сети 220 и 380В з глухо заземленными нейтралями;

- сети напряжением 110 кВ и выше – с эффективно-заземленными нейтралями.

Нужно отметить, что в мировой практике нет пока что единой мысли об оптимальной области применения того или другого образа заземления нейтралей. Так, в странах Западной Европы и в Японии резонансное заземление нейтралей применяется в сетях до 220 кВ, в то время как, например, в США есть распределительные сети 10-35 кВ с эффективным заземлением нейтралей.

Соответственно правил технической эксплуатации электрических стаций и сетей (ПТЕ) при замыкании на землю одной фазы в сети генераторного напряжения допускается работа генераторов и синхронных компенсаторов продолжительностью до 2 часов. За это время персонал должен найти и отключить поврежденное присоединение. В сетях с изолированной нейтраллю разрешается работа в режиме однофазного замыкания на землю к его устранению. Таким образом, в сетях с изолированными нейтралями напряжения невредимых фаз по отношению к земле продолжительное время могут равняться линейному напряжению сети ( при значительных емкостях линий напряжения на невредимых фазах могут равняться 1.15 ).

В системах с эффективно-заземленными нейтралями для выполнения соотношения или в части трансформаторов данной сети розземляют нейтрале, или в нейтрале некоторых трансформаторов включают специальные активные, реактивные, комплексные или нелинейные сопротивления, в том числе с пороговыми элементами.

Случайные новости

3.7. Стойкость систем при некоторых комбинациях звеньев

Рассмотрим теперь стойкость некоторых комбинаций звеньев, которые часто встречаются.

Последовательное включение апериодических звеньев.

Цепочка, составленная из двух последовательно включенных апериодических звеньев, представляет собой инерционное звено второго порядка. Полученная при замыкании цепочки (рисунок 3.20) система всегда будет стойка, потому что ее амплитудно-фазовая характеристика в разомкнутом состоянии (рисунок 3.21) не будет охватывать точку (1, и0).

Рисунок 3.20 – Структурная схема двух апериодических звеньев, которые включены последовательно

Рисунок 3.21 – АФХ системы двух апериодических звеньев, которые включены последовательно

АФХ разомкнутой системы может быть полученная с АФХ одной из звеньев поворотом ее векторов по часовой стрелке на углы, которые определяются фазами векторов второго звена при соответствующем умножении модулей векторов. Максимальный угол поворота вектора первого звена будет составлять 90° ( для ).

При дальнейшем последовательном подключении апериодических звеньев, например, при наличия трех звеньев (рисунок 3.22) амплитудно-фазовая характеристика разомкнутой системы (рисунок 3.23) уже пересечет отрицательную действительную полуось, потому что каждая дополнительно последовательно присоединенное звено будет возвращать первоначальную характеристику первого звена в отрицательном направлении на угол до 90° ( при ). Длина вектора в точке пересечения может быть меньше или больше единицы (кривые 1, 2 рисунок 3.23), система в замкнутом состоянии может оказаться как стойкой, так и неустойчивой. Уравнение рассмотренной системы, составленной с трех последовательно включенных звеньев

 

,

 

где .

Характеристическое уравнение системы имеет вид:

 

.

Рисунок 3.22 - Структурная схема трех апериодических звеньев, которые включены последовательно

Рисунок 3.23 - АФХ системы трех апериодических звеньев, которые включены последовательно

 

Согласно критериям Вишнеградского и Гурвица для стойкой системы третьего порядка:

,

в нашем случае

.

С последнего уравнения находим, что для стойкой системы необходимо, чтобы

.

Итак, рассмотренная система будет структурно-стойкой.

Значение передаточного коэффициента при выходе системы на границу стойкости называют критическим и обозначают . Таким образом, для того чтобы рассмотренная система была стойкой, необходимо, чтобы ее передаточный коэффициент был меньше критического.

Очевидно, что при наличия в системе не трех, а большего числа последовательно включенных апериодических звеньев принципиально будет выходить всегда структурно-стойкая система, у которой переход через границу стойкости будет также иметь место при критическом значении передаточного коэффициента. При последовательном включении апериодических звеньев запас стойкости системы может уменьшиться.

Включение звена запаздывания с аппериодичными звеньями.

Включение звена запаздывания с передаточной функцией последовательно с апериодическим звеном возвращают вектора амплитудно-фазовой характеристики последнего по часовой стрелке на углы . То же самое будет происходить и при последовательном соединении цепочки апериодических звеньев из запаздывающим звеном (рисунок 3.24). Таким образом, дополнительное включение запаздываемого звена последовательно с цепочкой апериодических звеньев (кривая 1) уменьшает запас стойкости системы (кривая 2)уv замкнутом состоянии и может сделать ее неустойчивой (кривая 3).

Если запас стойкости по фазе для первоначальной системы., что составляется только из апериодических звеньев, равняется (рисунок 3.24), а угол поворота вектора, который отвечает частоте при включении запаздываемого звена равняется , то система сделается неустойчивой при .

Итак, критическое время запаздывания ( при акиму система выйдет на границу стойкости) будет .

1 – нескольких апериодических звеньев, которые включены последовательно;

2, 3 – тех же звеньев включенных последовательно со звеном транспортного опоздания ( );

Рисунок 3.24 – Амплитудно-фазовая характеристики систем

1 – несколько апериодических звеньев, которые включении последовательно;

2 – ты х же звеньев, но при последовательном включении интегрирующего звена;

3 - ты х же звеньев, но при последовательном включении двух интегрирующих звеньев;

Рисунок 3.25 - Амплитудно фазовые характеристики систем

 

Последовательное включение апериодических и интегрирующих звеньев.

Потому что для интегрирующего звена фаза , то при включении одного интегрирующего звена последовательно с цепочкой апериодических звеньев каждый из векторов амплитудно-фазовой характеристики ее поворачивается на угол в отрицательном направлении (рисунок 3.25). При этом новая характеристика пересечет отрицательную действительную полуось ближе к точки (-1, и0) ,чем исходная. Запас стойкости полученной системы в замкнутом состоянии уменьшится, а в случае охвата новой характеристикой точки (-1, и0) .система может потерять стойкость,Однако она останется структурно-стойкой.

При включении последовательно с цепочкой апериодических звеньев двух интегрирующих звеньев каждый из векторов исходной амплитудно-фазовой характеристики цепочки вернется по часовой стрелке уже на угол (рисунок 3.25) и новая АФХ обязательно охватит точку с координатами (-1, и0), то есть новая система в замкнутом состоянии потеряет стойкость. Она станет структурно-неустойчивой.

Последовательное включение реальной диференцирующей звена в цепочки звеньев. Потому что для реального звена, которое дифференцирует, фаза

 

,

 

это при его последовательном включении в цепочку звеньев их первоначальная амплитудно-фазовая характеристика поворачивается вдодатном направления на некоторый угол (к ), то есть против часовой стрелки. При этом точка пересечения новой амплитудно-фазовой характеристики с действительной отрицательной полуосью приблизится к началу координат. Полученная система в замкнутом состоянии может, например, из неустойчивой сделаться стойкой, станет ли иметь больший запас стойкости.

 

© 2019
  • Сайт "Литературка"
  • мы собираем различную техническую, образовательную, научную литратуру