нижнее белье для полных
მედიცინის კვლევები

   Велика Радянська Енциклопедія

Захист електричної мережі

   
 

Захист електричної мережі, система заходів, що запобігають і обмежують розвиток аварії на лініях електропередачі та електричних підстанціях. Має на меті забезпечити надійність постачання споживачів електричною енергією належної якості. Переважна кількість електроенергії розподіляється через електричної мережі загального користування. Захист таких мереж має важливе значення для нормального електропостачання промисловості, сільського господарства, ж.-д. транспорту та ін споживачів і безперервно удосконалюється. В тій чи іншій мірі захищають все електроустановки, в тому числі і автономні джерела електричної енергії з їх малими мережами.

Електричну мережу загального користування необхідно захищати від перевантаження, перенапруг і від коротких замикань, небезпечних для мережі, від пошкодження ізоляційних і підтримуючих конструкцій та обривів проводів. Небезпечні явища виникають як внаслідок атмосферних впливів (наприклад, удару блискавки), так і в результаті зміни стану самої мережі, наприклад пробою ізоляції або навмисного відключення ненавантаженої лінії передачі. Пошкодження ізоляції може бути викликане старінням матеріалу або зовнішніми причинами. Підтримуючі конструкції (опори, траверси, арматура ізоляторів тощо) ламаються під дією вітру, від ожеледі, піддаються корозії. Можливі випадки пережога проводів струмом і обриву їх, наприклад від вібрації. Причинами аварії можуть бути неправильна дія автоматичних пристроїв в мережі і помилки обслуговуючого персоналу. При величезних масштабах сучасних електричних мереж, що складаються з десятків тисяч км ліній електропередачі різних напруг, тисяч електричних підстанцій, практично неможливо уникнути небезпечних ситуацій. Якщо аварія все ж виникає, то звести до мінімуму її шкідливі наслідки повинна З. е.. с. Для цього необхідно якнайшвидше відключити пошкоджений елемент (ділянка) мережі, не зачіпаючи при цьому сусідні ділянки, а споживачів перевести на живлення від резервних джерел. Однак з економічних міркувань безперебійне електропостачання, що досягається автоматичним включенням резерву , гарантується не всім споживачам.

Захист від перевантажень в електричних мережах з напругою до 1000 в здійснюється за допомогою плавких запобіжників або автоматичних вимикачів. Вони відключають захищається ділянку мережі, коли струм перевищує деяке значення, допустиме за умовами нагрівання проводів. Запобіжники діють без витримки часу, відповідно до захисної характеристикою плавкою вставки. Автоматичні вимикачі забезпечуються расцепителями як миттєвої дії, так і з затримкою в часі, залежної від перевищення струму в лінії понад допустимого значення. В електричних мережах з напругою понад 1000 в від теплового перевантаження захищають трансформатори і окремі підземні (кабельні) лінії, які працюють в умовах систематичних перевантажень. Повітряні лінії в такому захисті звичайно не потребують.

З. е.. с. від пошкоджень ізоляції. Ізоляція повітряної лінії електропередачі складається з навколишнього повітря і порцелянових або скляних ізоляторів, на яких кріпляться дроти. Ізоляція підземних ліній, трансформаторів і різних апаратів зазвичай виконується з твердих і рідких діелектриків , які схильні до старіння. У цих пристроях можливий пробій ізоляції при робочій напрузі; аналогічне явище може мати місце в ізоляторах повітряної лінії. Основний засіб запобігання аварій від пошкодження ізоляції - профілактика, тобто періодичний контроль за станом ізоляції з метою виявлення дефектів і своєчасної заміни або ремонту ізоляційних конструкцій. Контроль ізоляції здійснюється за допомогою випробування її при підвищеній напрузі, або непрямими методами: по опору ізоляції, за величиною кута діелектричних втрат, шляхом вимірювання розподілу напруги (по ізоляторам гірлянди) і індикації часткових розрядів і ін Дефекти в ізоляції розвиваються поступово, причина їх у багатьох випадках пов'язана з проникненням вологи. Профілактичні випробування виявляють елементи ізоляції з підвищеною ймовірністю пошкодження, що дає можливість своєчасно усунути небезпеку аварії. Профілактика ізоляції різко скорочує аварійність електричних установок. У приморських і степових (пустельних) районах, а також поблизу заводів на ізоляторах осідають морська сіль, пісок, несеться з промислових підприємств і т.п. У цих випадках встановлюють ізолятори спеціальної конструкції, з розвиненою зовнішньою поверхнею, а також виконують мокру очистку ізоляторів під напругою.

З. е.. с. від замикання на землю. У СРСР мережі загального користування з напругою до 0,38 кв, а також з напругою 110 кв і вище експлуатуються з глухо заземленою нейтраллю. Виключення робляться для районів вічної мерзлоти, де важко встановити заземлюючі пристрої. У мережах з напругою від 3 до 35 кв нейтраль ізольована від землі або з'єднується з нею через дугогасним котушку; в цьому випадку мережа називається компенсованій. Подібна практика щодо режиму нейтралі має місце і в інших країнах. При заземленою нейтралі з'єднання хоча б однієї фази із землею призводить до короткого замикання. Замикання однієї фази на землю в мережі з ізольованою нейтраллю чи не порушує робочий режим, тому негайне відключення пошкодженої ділянки не потрібно. Однак напруга двох ін фаз щодо землі в сталому режимі збільшується в O3 раз, що створює загрозу для ізоляції й небезпечно для людей. Мережі з ізольованою нейтраллю обладнуються пристроями сигналізації замикання на землю, щоб пошкодження могло бути виявлено та усунуто за короткий час (не більше 2 ч). За вимогами техніки безпеки в необхідних випадках застосовується автоматичне відключення пошкодженої ділянки мережі. Більшість замикань на землю починається з короткочасного пробою ізоляції внаслідок перенапруження і далі переходить в дугового розряд , підтримуваний струмом короткого замикання. У мережі великої протяжності розподілена ємність проводів відносно землі велика і сила струму на землю при ізольованій нейтралі досягає десятків і сотень а. При таких токах дуга горить тривалий час і, як правило, перекидається на сусідні фази під дією вітру, термодинамічних і електродинамічних ефектів. Замикання однієї фази на землю переходить у двох-або трифазне коротке замикання, яке має бути негайно відключено. Розвиток аварії в мережі при великій силі струму замикання на землю запобігається заземленням нейтралі через дугогасним котушку (котушку Петерсена). Швидке виявлення ушкодження і його усунення необхідні для компенсованій мережі так само, як і для мережі з ізольованою нейтраллю.

З. е.. с. від коротких замикань займає найважливіше місце в системі захисних заходів. Короткі замикання є основним видом аварії в електричних мережах як по частоті виникнення, так і за масштабом шкідливих наслідків. Захисні заходи розвиваються в двох напрямках: можливо більш швидке відключення пошкодженої ділянки мережі і штучне обмеження сили струму короткого замикання. Скорочення часу дії струму короткого замикання полегшує тепловий режим елементів мережі і сприяє підтримці стійкої паралельної роботи станцій. На лініях 500 кв , наприклад, застосовується релейний захист , час спрацьовування якої становить 0,04 сек; при часу дії вимикача 0,06-0,08 сек повний час відключення близько 0,1 сек. Селективність захисту забезпечує робочий режим можливо більшої частини неушкодженою мережі та відключення пошкодженого її ділянки. До числа заходів, що обмежують силу струму короткого замикання, відносяться: застосування блокових схем живлення, секціонування збірних шин підстанцій, послідовне включення реакторів, збільшення індуктивності розсіювання трансформаторів і т.п. Фізичний зміст цих заходів полягає в збільшенні індуктивного опору електричного кола короткого замикання. Внаслідок цього неминучі труднощі з регулюванням напруги в нормальних режимах і збільшення втрат електроенергії в мережі. Це призводить до зниження в деяких випадках надійності електропостачання. Штучне обмеження сили струму короткого замикання суперечить вимогам, які пред'являються до схеми і параметрам електричної мережі за умовами оптимізації робочого режиму. Протиріччя може бути усунуто, якщо зменшити силу струму короткого замикання за допомогою послідовно включених обмежувачів, що мають незначний опір в нормальному режимі і в кілька разів більшу в аварійному, коли на обмежувачі падає переважна частина фазної напруги. Створення таких обмежувачів сили струму короткого замикання принципово можливо.

З. е.. с. від перенапруженні включає захист від атмосферних перенапруг, що виникають при розряді блискавки в струмопровідні частини електричної установки або поблизу неї в землю (див. Грозозахист ), і захист від внутрішніх перенапруг, що викликаються навмисними або випадковими змінами стану мережі, наприклад внаслідок спрацьовування вимикача або електричного пробою ізоляції на якій-небудь ділянці мережі. Перенапруга - тимчасовий надлишок енергії електромагнітного поля на ділянці мережі. З. е.. с. зводиться до того, щоб шляхом акумулювання або розсіювання надлишкової енергії убезпечити ізоляційні конструкції від електричного пробою. Атмосферні перенапруги характеризуються порівняно невеликою енергією порядку млн. дж, малою тривалістю дії (від часток до декількох десятків мксек ) і великою амплітудою (млн. в). Внутрішні перенапруги тривають від сотих часток сек до декількох сек і більше. Їх амплітуда може значно перевищувати амплітуду робочої напруги, а енергія досягати десятків млн. дж (в електроустановках 500 кв ). Амплітуда внутрішніх перенапруг залежить від схеми електричної мережі, параметрів її елементів і живлячих електростанцій. У ряді випадків для захисту від внутрішніх перенапруг можуть бути використані перемикаючі операції, які змінюють параметри мережі.

З. е.. с. від механічних пошкоджень. Підземні лінії передачі захищають від електрохімічної корозії, що викликається блукаючими струмами, і в необхідних випадках від грунтової корозії. виробництво яких-небудь земляних робіт поблизу траси підземної лінії регламентується спеціальними правилами. Повітряні лінії електропередачі і відкриті електричні підстанції проектують з урахуванням вітрових навантажень і впливу ожеледиці, тобто обмерзання проводів з утворенням кірки льоду товщиною 10-20 мм. Можливо і більш інтенсивне зледеніння при сильному вітрі; в таких випадках лід на проводах плавлять електричним струмом. При слабкому вітрі, що дме з постійною швидкістю 0,5-5 м / сек в напрямку, перпендикулярному лінії, можуть виникнути періодичні коливання проводів у вертикальній площині, т. н. вібрація проводів. Частота таких коливань від одиниць до десятків гц, амплітуда не перевищує декількох см. Вібрація викликається збігом частоти аеродинамічних імпульсів, діючих на провід, з власною частотою його вільних коливань. Наслідком вібрації є тріщини і злами жив дроти, насамперед біля виходу їх із затиску. Вібрація з великою амплітудою призводить до поломки деталей арматури і пошкодження ізоляторів, в окремих випадках - до пошкодження зварних швів металевих опор. Захист від подібних вібрацій здійснюється шляхом підвіски на провід динамічних гасителів вібрації у вигляді чавунних вантажів, закріплюються на тросі на відстані 0,5-2 м від затиску проводу та протидіючих коливань дроти. За допомогою таких гасителів амплітуда вібрації зменшується до безпечної величини близько 1 мм. При швидкості вітру від 6 до 20-30 м / сек і ожеледі іноді спостерігаються коливання проводів з частотою 0,2 -4 гц дуже великої амплітуди, що досягає декількох м (т. н. танець проводів). Радикальна захист від "пляски "проводів не розроблена (1971).

Опори і підтримують провід конструкції захищають від атмосферного впливу, а також від агресивної біосфери (грибків, бактерій, комах) за допомогою просочення дерев'яних частин або антикорозійних покриттів металевих конструкцій. Приймаються також спеціальні заходи для захисту повітряних ліній від пожеж на трасі, від падіння дерев, від снігових і кам'яних лавин, від весняного льодоходу (поблизу річок) та ін Зокрема, уздовж траси лінії встановлюється охоронна зелена зона шириною від 20 до 100 м залежно від значення робочої напруги.


Літ.: Щедрін Н. Н., Токи короткого замикання високовольтних систем, М. - Л., 1935; Глазунов А. А., Глазунов А. А., Електричні мережі і системи, 4 видавництва., М. - Л., 1960; Федосєєв А. М., Основи релейного захисту, 2 изд., М. - Л., 1961; Гессен В. Ю., Аварійні режими і захист від них в сільськогосподарських електромережах, 2 изд., Л. - М., 1961; Андрєєв В. А. і Фабрикант В. Л., Релейний захист розподільних електричних мереж, М., 1965; Боровиков В. А., Косарі В. К., Ходот Г. А., Електричні мережі і системи, 2 вид., Л., 1968; Долгинов А. І., Техніка високих напруг в електроенергетиці, М., 1968; Беркович М. А., Семенов В. А., Основи автоматики енергосистеми, М., 1968.

© В. Ю. Гессен.





Виберіть першу букву в назві статті:

а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я

Повний політерний каталог статей


 

Алфавітний каталог статей

  а б в г д е ё ж з и й к л м н о п р с т у ф х ц ч ш щ ы э ю я
 


 
енциклопедія  біляші  морс  шашлик  качка