КАТЕГОРИИ:
АстрономияБиологияГеографияДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника
|
Назовите состав элегаза. Опишите свойства элегаза. Поясните принцип гашения дуги в элегазовых выключателях. Сделайте вывод о преимуществах элегазовых выключателей.Ответы к вопросам по дисциплине «Электрические подстанции» для комплексной контрольной работы по специальности 2-37 02 33 «Электроснабжение на железнодорожном транспорте» Укажите назначение электрических подстанций. Классифицируйте электрические подстанции. Охарактеризуйте область их применения. Составьте схему питания трансформаторных подстанций по двухцепной ЛЭП.
Электрическая подстанция – это электроустановка, которая предназначена для преобразования электроэнергии по величине напряжения, роду тока или частоте и для распределения электроэнергии между потребителями. Классификация электрических подстанций: Повышающие подстанции сооружаются рядом с электростанциями и служат для связи электростанций с энергосистемой и передачи электроэнергии потребителям высоким напряжением. Понижающие подстанции сооружаются в районах потребления электроэнергии (районные) или непосредственно у потребителей (местные). Они предназначены для понижения высокого первичного напряжения питающей сети в более низкое вторичное напряжение, которое служит для питания потребителей. Схема питания трансформаторных подстанций по двухцепной ЛЭП:
Назовите системы тока, используемые в промышленности и на транспорте. Охарактеризуйте область их применения. Объясните, что такое режим работы электроустановки. Приведите основные номинальные параметры электроустановок.
В промышленности и на транспорте используются следующие системы тока: трехфазный переменный ток, однофазный переменный ток и постоянный ток. Трехфазный переменный ток вырабатывается на электростанциях, далее используется для передачи электроэнергии потребителям. Трехфазные сети напряжением 380/220 В используют для питания осветительных электроустановок и электродвигателей небольшой мощности. Система однофазного переменного тока напряжением 25 кВ нашла широкое применение в тяговых сетях электрифицированных железных дорог. Систему постоянного токаприменяют в ряде отраслей народного хозяйства (в цветной металлургии и химической промышленности), в тяговых сетях электрифицированных железных дорог напряжением 3,3 кВ и для электроснабжения городского транспорта. Длительное или кратковременное состояние, возникающее в электрической установке и характеризующееся определенными параметрами (напряжение, ток, мощность, частота и т. д.), называется режимом работы. Режим, для которого спроектированы и изготовлены машины и аппараты, называется номинальным. Он характеризуется номинальными параметрами: - номинальное напряжение,определяет уровень изоляции оборудования электроустановки (UН, кВ); - номинальный ток (Iн, А); - номинальная мощность определяется номинальными напряжением и током, а также количеством фаз электрооборудования: для постоянного тока — Рн = Iн Uн, кВт; для однофазного переменного тока — Sн = Iн Uн, кВА; для трехфазного переменного тока — Sн = Iном Uном, кВА.
Дайте определение режима короткого замыкания. Поясните причины возникновения коротких замыканий. Классифицируйте виды коротких замыканий в трехфазных электрических сетях. Проанализируйте вероятность возникновения различных видов коротких замыканий. Короткое замыкание – это аварийный режим, при котором токоведущие части фаз электроустановки соединяются между собой или с землей. При этом происходит резкое изменение ряда параметров (общее электрическое сопротивление электрической системы уменьшается, токи и углы между токами и напряжениями увеличиваются, напряжения в отдельных частях системы снижаются). Токи КЗ могут в несколько раз превышать рабочие токи электроустановок. Наступление аварийного режима КЗ приводит к значительным электродинамическим (механическим) и термическим (тепловым) воздействиям на токоведущие части и электрооборудование. Причинами коротких замыканий обычно являются нарушение изоляции (механические повреждения, старение, набросы посторонних предметов на провода ЛЭП, прямые попадания молнии, перенапряжения, неудовлетворительный уход за оборудованием), неправильные действия персонала электроустановок и т.д. В трехфазных сетях переменного тока различают пять основных видов коротких замыканий: однофазное K(1), двухфазное K(2), двухфазное на землю K(2,1), трехфазное K(3) и трехфазное на землю K(3,1). Если все виды КЗ принять за 100%,то вероятность возникновения различных видов коротких замыканий в сети составляет: однофазных — 65%; двухфазных — 10%; двухфазных на землю — 20%; трехфазных и трехфазных на землю — 5%.
Назовите режимы работы нейтрали. Охарактеризуйте нормальный режим работы в системе с изолированной нейтралью. Поясните особенности режима однофазного замыкания в системе с изолированной нейтралью. Сделайте вывод о возможности работы системы с изолированной нейтралью в режиме однофазного замыкания. В электрических сетях применяются следующие режимы работы нейтрали: - глухозаземленная нейтраль; - эффективно заземленная нейтраль; - изолированная нейтраль. В нормальном режиме работы в системе с изолированной нейтралью фазные напряжения определяют уровень изоляции фаз и меньше линейных в раз. Каждая фаза обладает относительно земли емкостью, равномерно распределенной по длине линии. В нормальном режиме в каждой фазе протекает небольшой емкостный ток. В случае замыкания одной фазы на землю напряжение в поврежденной фазе уменьшается до нуля, а в неповрежденных фазах - возрастает до линейного, т.е. увеличивается в раз. Ток замыкания складывается из емкостных токов и имеет небольшое значение. Для предупреждения персонала о возникновении замыкания на землю устанавливается релейное устройство звуковой сигнализации.
Линейные напряжения не изменились. Поэтому потребитель в таком режиме может работать. Но т.к. напряжения в неповрежденных фазах увеличились, длительная работа в таком режиме может привести к пробою изоляции этих фаз. Разрешается работать в режиме замыкания на землю в системе с изолированной нейтралью не более 2 часов. За это время должна быть выявлена и устранена причина замыкания. 5. Охарактеризуйте режим короткого замыкания. Рассчитайте ток короткого замыкания Iк, если: Х*брасч = 0,5; Uср = 10,5 кВ; Sб =100 МВА. Определите ударный ток короткого замыкания iy. Сделайте вывод о необходимости расчета параметров режима короткого замыкания. Короткое замыкание – это аварийный режим, при котором токоведущие части фаз электроустановки соединяются между собой или с землей. При этом происходит резкое изменение ряда параметров (общее электрическое сопротивление электрической системы уменьшается, токи и углы между токами и напряжениями увеличиваются, напряжения в отдельных частях системы снижаются).
Решение: 1) Базисный ток: Iб = = = 5,5 кА. 2) Ток короткого замыкания: Iк = = = 11 кА. 3) Ударный ток короткого замыкания: iу = 2,55 · Ік = 2,55 · 11= 28,05 кА.
Расчет параметров режима короткого замыкания необходим для выбора электрических аппаратов и токоведущих частей, чтобы в случае возникновения КЗ они не выходили из строя; проектирования и настройки устройств релейной защиты и автоматики; проектирования заземляющих устройств; анализа аварий в электроустановках и др. Назовите, от чего зависит электродинамическое взаимодействие между токоведущими частями. Объясните влияния направления тока на взаимодействие проводников. Проанализируйте опасность электродинамического действия токов короткого замыкания. Выведите расчет силы взаимодействия между проводниками в режиме трехфазного короткого замыкания.
Электродинамическое взаимодействие между токоведущими частями зависит от величины протекающего по ним тока. Одинаковое направление токов в параллельных проводниках вызывает их притяжение, противоположное – их отталкивание. В режиме нормальной нагрузки механические силы взаимодействия незначительны, но при КЗ, т.к. ток возрастает, они могут достигать значений, опасных для электрических аппаратов и шин, вызывать их деформацию и даже разрушение. Наибольшие механические усилия между проводниками возникают, когда ток КЗ достигает ударного значения. Сила взаимодействия между двумя проводниками при прохождении по ним токов i1 и i2: F = , Н где i1 и i2 – мгновенные значения токов в проводниках, кА; l – длина проводников, м; a – расстояние между осями проводников, м; Кф – коэффициент формы. При трехфазном КЗ в наиболее тяжелых условиях находится средняя фаза. При этом i1 = i2 = iу , Кф=1. На эту фазу действует сила: F = = , Н, где – коэффициент, учитывающий несовпадение токов по фазе и неодинаковое значение ударных токов в разных фазах. 7. Назовите, что такое ударный ток короткого замыкания, когда он появляется. Поясните, какое действие оказывает ударный ток на электрооборудование. Определите ударный ток и тепловой импульс короткого замыкания, если: Iк =10 кА; tоткл = 1,2 с; Та = 0,05 с. Сделайте вывод о необходимости расчета параметров режима короткого замыкания. Ударный ток КЗ – это максимальное значение тока КЗ, которое появляется через полпериода (0,01 с) после начала КЗ. Этот ток производит наибольшее механическое воздействие на электрооборудование и аппараты, находящиеся в цепи КЗ.
Решение: 1) Ударный ток короткого замыкания: iу = 2,55 · Ік = 2,55 · 10 = 25,5 кА.
2) Тепловой импульс короткого замыкания: Вк = = 102 (1,2 + 0,05) = 125 кА2 с.
Расчет параметров режима короткого замыкания необходим для выбора электрических аппаратов и токоведущих частей, чтобы в случае возникновения КЗ они не выходили из строя; проектирования и настройки устройств релейной защиты и автоматики; проектирования заземляющих устройств; анализа аварий в электроустановках и др.
Назовите, от чего зависит термическое действие токов короткого замыкания. Опишите термическое действие тока нормального режима. Проанализируйте термическое действие тока короткого замыкания. Установите порядок проверки токоведущих частей на термическую стойкость по минимальному сечению. Термическое действие токов КЗ зависит от величины тока, длительности его протекания, сопротивления проводника (закон Джоуля-Ленца). При протекании по проводникам электрического тока проводники нагреваются. При нагреве проводника током нагрузки часть выделенной теплоты рассеивается в окружающую среду, температура нагрева токоведущих частей не превышает допустимых значений. При протекании тока КЗ температура проводника значительно возрастает, т.к. токи при КЗ резко увеличиваются. Длительность КЗ мала, поэтому теплота, выделяющаяся в проводнике, не успевает передаться в окружающую среду и практически вся идет на нагрев проводника. Нагрев проводника при КЗ может достигать опасных значений, приводя к плавлению изоляции, к деформации и плавлению токоведущих частей ит.п. Токоведущие части считаются термически стойкими, если температура их нагрева в процессе КЗ не превышает допустимых значений. При проверке токоведущих частей на термическую стойкость по минимальному сечению необходимо: 1) Определить тепловой импульс тока КЗ Вк = , кА2 с. 2) Определить минимально допустимое сечение токоведущих частей в режиме КЗ qmin = /C, мм2 (величина С зависит от материала проводника). 3) Проверить выполнение условия qв qmin (qв – стандартное сечение проверяемых токоведущих частей, мм2). 9. Охарактеризуйте шины распределительного устройства типа А-50х5. Рассчитайте минимально допустимое сечение токоведущих частей в режиме короткого замыкания если: Iк =12 кА; tоткл = 0,6 с; Та = 0,05 с, С = 90. Проверьте на термическую стойкость по минимальному сечению указанные шины. Сделайте вывод о возможности использования указанных шин при заданных условиях. Шины типа А-50х5 – это алюминиевые жесткие шины прямоугольного сечения, размеры сечения 50х5 мм (250 мм2). Решение: 1) Тепловой импульс тока КЗ Вк = = 122 (0,6 + 0,05) = 93,6 кА2 с. 2) Минимально допустимое сечение токоведущих частей в режиме КЗ qmin = /C = /90 = 107,5 мм2 3) Условие термической стойкости токоведущих частей qв qmin , 250 мм2 107,5 мм2.
Вывод: т.к. условие проверки на термическую стойкость выполняется, указанные шины пригодны для эксплуатации при заданных условиях. Назовите методы ограничения токов короткого замыкания. Опишите их особенности. Обоснуйте необходимость применения мер по ограничению токов короткого замыкания. Проанализируйте пассивные методы ограничения токов короткого замыкания. Методы ограничения токов КЗ можно разделить на активные и пассивные. Активные связаны с применением специального оборудования (токоограничивающих реакторов), при использовании пассивных методов осуществляется соответствующее построение схем электростанций и сетей. Рост мощностей генераторов электростанций приводит, с одной стороны, к повышению надежности электроснабжения, а с другой стороны, - к значительному повышению токов КЗ. Это затрудняет выбор токоведущих частей и оборудования, устойчивого при КЗ. Поэтому необходимо применять специальные меры по ограничению токов КЗ. Пассивные методы ограничения токов КЗ сводятся к отказу от параллельной работы генераторов электростанций, понижающих трансформаторов подстанций, линий питающей электросети и применению трансформаторов с расщепленными обмотками. Однако при этом теряется преимущество совместной работы: надежность электроснабжения; снижение потерь электроэнергии и т.д. В настоящее время получило применение автоматическое деление системы при КЗ. С этой целью предусматривают автоматические устройства, срабатывающие при возникновении токов КЗ, и отключающих секционные выключатели со стороны источников питания или со стороны потребителей.
Перечислите методы ограничения токов короткого замыкания. Обоснуйте необходимость применения мер по ограничению токов короткого замыкания. Объясните, на чем основаны активные методы ограничения токов короткого замыкания. Составьте схемы включения реакторов.
Методы ограничения токов КЗ можно разделить на активные и пассивные. Рост мощностей генераторов электростанций приводит, с одной стороны, к повышению надежности электроснабжения, а с другой стороны, - к значительному повышению токов КЗ. Это затрудняет выбор токоведущих частей и оборудования, устойчивого при КЗ. Поэтому необходимо применять специальные меры по ограничению токов КЗ. Активные методы связаны с применением специального оборудования, токоограничивающих реакторов, которые представляют собой однофазную индуктивную катушку без сердечника с постоянной большой индуктивностью. Реакторы включаются последовательно во все три фазы. Они характеризуются номинальным напряжением Uном , номинальным током Iном и относительным индуктивным сопротивлением в процентах Хр%. Реакторы могут включаться между секциями шин распределительных устройств (секционные) и на отходящих от шин кабельных линиях (линейные). На воздушных линиях реакторы не устанавливаются из-за большого индуктивного сопротивления линий. Включение реакторов в линии электросети наряду с уменьшением токов КЗ, обеспечивает необходимое остаточное напряжение при КЗ. Что обеспечивает бесперебойную работу потребителей, питающихся от шин по другим линиям. Схемы включения секционного (а) и линейного (б) реакторов.
Применяются сдвоенные реакторы (рис. в), которые имеют две катушки на фазу, имеющие третий вывод от средней точки обмотки. Средним выводом реактор LR присоединяется к источнику энергии G. Укажите назначение силовых трансформаторов. Приведите основные номинальные параметры силовых трансформаторов. Классифицируйте силовые трансформаторы по количеству обмоток и фаз. Проанализируйте область их применения. Силовые трансформаторы – это основное оборудование электрических подстанций. Они служат для преобразования электроэнергии по величине напряжения. Основными номинальными параметрами силовых трансформаторов являются: - номинальная мощность (Sн, кВА); -номинальные напряжения обмоток (Uн, кВ); - номинальные токи обмоток (Iн,А); - напряжение КЗ (uк, %); - ток холостого хода (Iх.х, %); - потери холостого хода и короткого замыкания (Рх; Рк, Вт). По количеству фаз трансформаторы изготавливают однофазными и трехфазными; по количеству обмоток – двухобмоточными и трехобмоточными. По экономическим показателям преимущественно применяются трехфазные трансформаторы. Однофазные трансформаторы применяются на тяговых подстанциях переменного тока; группы однофазных трансформаторов применяются также при больших мощностях и напряжениях 500 кВ и выше в целях уменьшения массы для транспортировки от места изготовления до места установки.
Укажите назначение измерительных трансформаторов напряжения. Перечислите их основные параметры. Объясните, как определяется коэффициент трансформации. Составьте схему подключение приборов и реле к сети через однофазный трансформатор напряжения. Измерительные трансформаторы напряжения (ТН) применяют в установках переменного тока напряжением 380 В и выше для питания обмоток напряжения измерительных приборов и реле защиты, расширения пределов измерения приборов, изоляции их и реле от высокого первичного напряжения. К основным параметрам измерительных ТН относятся: - напряжения первичной и вторичной обмоток (Uн1, Uн2, В); - коэффициент трансформации (КU); - класс точности; - номинальная мощность вторичной обмотки (S2ном, ВА). Коэффициент трансформации ТН: где U1ном и U2ном – номинальные первичное и вторичное напряжения, В; W1 и W2 - число витков первичной и вторичной обмоток трансформатора напряжения.
Схема подключения приборов и реле к сети через однофазный ТН:
Поясните, что такое класс точности измерительных трансформаторов напряжения. Перечислите классы точности трансформаторов напряжения. Охарактеризуйте область их применения. Проанализируйте, от чего зависит класс точности трансформатора напряжения. Класс точности измерительных трансформаторов напряжения (ТН) – это погрешность в величине напряжения, выраженная в %: . Трансформаторы напряжения делятся на четыре класса точности: 0,2; 0,5; 1; 3.
Трансформаторы напряжения классов точности: - 0,2 - применяют в качестве образцовых, а также для точных измерений в лабораториях; - 0,5 – применяют для подключения счетчиков денежного расчета; - 1 и 3 – применяют для присоединения щитовых измерительных приборов. Для подключения релейной защиты могут применяться ТН классов точности 0,5; 1 и 3 в зависимости от вида защиты. Класс точности ТН зависит от величины нагрузки, подключенной ко вторичной обмотке. Для каждого класса точности устанавливается номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора S2ном,при которой его погрешность при номинальном первичном напряжении не превышает значений, указанных выше. Сувеличением вторичной нагрузки трансформатора погрешность возрастает, и класс точности снижается. Объясните назначение измерительных трансформаторов тока. Приведите их основные параметры. Составьте схему включения трансформатора тока и подключения к нему приборов. Выделите особенности включения трансформаторов тока. Измерительные трансформаторы тока (ТТ) применяют в электроустановках переменного тока для питания токовых обмоток измерительных приборов и реле защиты, расширения пределов измерения приборов, изоляции их и реле от высокого первичного напряжения.
К основным параметрам измерительных ТТ относятся: - напряжение первичной обмотки (Uн1, кВ); - токи первичной и вторичной обмоток (Iн1, Iн2, А); Iн2 =5 А (1 А или 2,5 А); - коэффициент трансформации (КI); - класс точности; - номинальная мощность вторичной обмотки (S2ном, ВА).
Схема включения трансформатора тока и подключения к нему приборов:
Первичная обмотка ТТ включается в цепь измеряемого тока последовательно, вторичная обмотка для обеспечения безопасности персонала заземляется. ТТ работает в режиме, близком к КЗ. Размыкание вторичной обмотки недопустимо.
Поясните, что такое класс точности трансформатора тока. Укажите классы точности трансформаторов тока. Охарактеризуйте область их применения. Сделайте вывод о влиянии нагрузки вторичной обмотки на класс точности. Класс точности измерительных трансформаторов тока (ТТ) – это погрешность в величине тока, выраженная в %: . В зависимости от величины погрешности трансформаторы тока делятся на пять классов точности: 0,2; 0,5; 1; 3, 10. Трансформаторы тока применяют: - класса 0,2 - для точных лабораторных измерений; - класса 0,5 –для подключения счетчиков денежного расчета и точных защит; - класса 1 – для присоединения измерительных приборов технического учета и реле; - класса 3 и 10 – для подключения релейных защит. Класс точности ТТ зависит от величины нагрузки, подключенной ко вторичной обмотке. Для каждого класса точности устанавливается номинальная мощность вторичной обмотки трансформатора S2ном,при которой его погрешность не превышает значений, указанных выше. Сувеличением вторичной нагрузки трансформатора погрешность возрастает, и класс точности снижается. Укажите назначение изоляторов распределительных устройств. Определите требования, предъявляемые к изоляторам. Классифицируйте изоляторы по назначению и конструкции. Охарактеризуйте область их применения. Изоляторы служат для крепления токоведущих частей и изоляции их от заземленных конструкций и других частей электроустановки, находящихся под иным потенциалом. Требования определяются условиями эксплуатации. К ним относятся: - электрическая прочность изоляторов при рабочих напряжениях, при атмосферных и коммутационных перенапряжениях; - механическая прочность при нормальных режимах работы и КЗ; - устойчивость к атмосферным воздействиям и загрязнениям внешней среды. По назначению изоляторы различают линейные и аппаратные. Линейные служат для крепления проводов ВЛ к опорам ОРУ. Аппаратные – для крепления токоведущих частей РУ и аппаратов. По конструкции аппаратные делятся на опорные, опорно-стержневые, опорно-штыревые, проходные и маслонаполненные вводы. Опорные предназначены для внутренней установки, опорно-штыревые и опорно-стержневые – для наружной установки, проходные – для прокладки шин через стены, перекрытия, перегородки и т.д., маслонаполненные вводы применяются на напряжения 110 кВ и выше для трансформаторов и выключателей. По конструкции линейные делятся на штыревые и подвесные. Подвесные бывают тарельчатые и стержневые.
Назовите назначение шин распределительных устройств. Укажите материал шин, форму сечения и окраску при переменном трехфазном токе. Определите требования к материалу шин. Проанализируйте область применения шин из различных материалов. Шины – это жесткие неизолированные проводники, из которых выполняются сборные шины РУ, электрическое соединение между аппаратами и присоединение их к сборным шинам. В качестве материала шин используются медь, алюминий и сталь. Форма сечения шин: прямоугольная, коробчатая, круглая и трубчатая. При рабочих токах более 2000 А прямоугольные шины собирают в пакет из 2 или 3 полос. Окраска шин эмалевой краской несколько повышает теплоотдачу в окружающую среду, что дает возможность увеличить допустимый ток нагрузки на шины. Для облегчения ориентировки персонала в электроустановке применяют цветную окраску шин. Окраска шин при переменном трехфазном токе следующая: фаза А — желтый цвет; фаза В — зеленый; фаза С — красный; нулевая рабочая N — голубой. Материал шин должен удовлетворять ряду требований: обеспечивать необходимую электрическую проводимость, механическую прочность, быть устойчивым к химическим воздействиям окружающей среды, иметь небольшую массу и стоимость. Медные шины используются только в особых случаях и при соответствующем технико-экономическом обосновании. Стальные шины могут использоваться в маломощных электроустановках при рабочих токах до 200-300 А. По соображениям экономического порядка применяют, как правило, шины из алюминия и его сплавов с различными электрическими и механическими характеристиками.
Назовите условие выбора шин и проводов распределительных устройств. Сформулируйте условие проверки токоведущих частей на термическую стойкость токам короткого замыкания. Охарактеризуйте условие проверки жестких шин на динамическую стойкость токам короткого замыкания. Проанализируйте опасность коронного разряда для токоведущих частей. Выбор шин и проводов РУ осуществляется по рабочим максимальным токам. При этом должно выполняться условие Iдоп Iраб.мах (Iдоп – длительно допустимый ток нагрузки токоведущих частей, А; Iраб.мах – максимальный рабочий ток выбираемого проводника, А). Выбранные токоведущие части проверяют по режиму КЗ на термическую стойкость по условию: q qmin (q – выбранное сечение проводника, мм2; qmin – минимально допустимое сечение по режиму КЗ, мм2). Жесткие шины также проверяют на динамическую стойкость токам КЗ по условию: доп ≥ расч ( доп - допустимое механическое напряжение в материале шин, МПа; расч - механическое напряжение, возникающее в шинах при КЗ, МПа). В электроустановках напряжением 35 кВ и выше при выборе токоведущих частей необходимо учитывать явление коронного разряда, который возникает при частичном электрическом пробое воздуха у поверхности проводника. При коронном разряде происходит ионизация воздуха, снижающая его электрическую прочность, что облегчает перекрытие изоляторов и пробой между фазами. При коронных разрядах происходит образование озона и окислов азота. Озон окисляет металлические конструкции РУ, окислы азота образуют с водой азотную кислоту, которая разрушает изоляцию и металлы. Например, для РУ 110 кВ по условию отсутствия коронирования необходимо выбирать провода сечением 70 мм2 и выше.
20. Охарактеризуйте провод типа АС-70. Рассчитайте минимально допустимое сечение токоведущих частей в режиме короткого замыкания если: Iк = 6 кА, tоткл = 0,5 с; Та = 0,05 с. Проверьте указанный провод на термическую стойкость по минимальному сечению. Сделайте вывод о возможности использования указанного провода при заданных условиях. Провод типа АС-70 – это неизолированный многопроволочный сталеалюминевый провод сечением 70 мм2, который применяется в открытых электроустановках.
Решение: 1) Тепловой импульс тока КЗ: Вк = = 62 (0,5 + 0,05) = 19,8 кА2 с. 2) Минимально допустимое сечение токоведущих частей в режиме КЗ qmin = /C = /90 = 49,4 мм2 3) Условие термической стойкости токоведущих частей qв qmin , по результатам расчета 70 мм2 49,4 мм2.
Вывод: т.к. условие проверки на термическую стойкость выполняется, указанные шины пригодны для эксплуатации при заданных условиях. Назовите устройства защиты изоляции электрооборудования от перенапряжений. Приведите условное графическое обозначение ОПН. Охарактеризуйте конструкцию ОПН. Проанализируйте принцип действия ОПН. Для защиты изоляции электрооборудования подстанций и электрических сетей от атмосферных и коммутационных перенапряжений применяют разрядники и ограничители перенапряжений нелинейные (ОПН). Условное графическое обозначение ОПН:
ОПН - это разрядник без искровых промежутков. Основными элементами ОПН являются нелинейные резисторы – варисторы на основе оксида цинка. ОПН представляют собой аппарат опорного или подвесного исполнения. ОПН включает в себя колонку варисторов, заключенную в полимерную герметизированную покрышку. Пространство между колонкой варисторов и покрышкой заполнено полимерной композицией. Полимерная покрышка – это стеклопластиковую трубка с нанесенным на ее наружную поверхность защитным ребристым покрытием из кремнийорганической резины. ОПН должны иметь контактные выводы для присоединения к токоведущим и заземляющим проводам. Заземляющий вывод должен быть отмечен. Принцип действия ОПН основан на том, что проводимость варисторов нелинейно зависит от приложенного напряжения. В нормальном режиме ОПН не пропускает ток, но как только на участке сети возникает перенапряжение, сопротивление ОПН резко снижается, чем и обуславливается эффект защиты от перенапряжения. После прохождения разряда через ОПН, его сопротивление опять возрастает. Укажите назначение высоковольтных выключателей переменного тока. Опишите требования, предъявляемые к выключателям. Классифицируйте высоковольтные выключатели по числу фаз и месту установки. Приведите типы высоковольтных выключателей по роду дугогасящей среды. Высоковольтные выключатели – основные аппараты для включения и отключения высоковольтных цепей при нормальном и аварийном режимах. К выключателям предъявляются следующие требования: · надежность в работе и безопасность в обслуживании; · минимальное время отключения; · малые габариты и масса; · удобство и простота монтажа и эксплуатации; · возможность после отключения автоматического повторного включения (АПВ); · сравнительно невысокая стоимость.
По числу фаз выключатели подразделяют на однофазные, двухфазные и трехфазные.
По месту установки выключатели изготавливают для внутренней и наружной установки.
По роду дугогасящей среды выключатели подразделяют на: · масляные; · воздушные; · вакуумные; · электромагнитные; · элегазовые.
23. Приведите условие термической стойкости коммутационных аппаратов РУ. Рассчитайте тепловой импульс тока короткого замыкания если: Iк = 10 кА; tоткл = 1,0 с; Та = 0,05 с. Проверьте на термическую стойкость выключатель типа ВБН-27,5, если: Iт = 20 кА; tт= 4 с. Сделайте вывод о возможности использования указанного выключателя при заданных условиях. Условие термической стойкости коммутационных аппаратов РУ: tт Вк, где Iт – предельный ток термической стойкости по каталогу, кА; tт – время протекания тока термической стойкости по каталогу, с; Вк – тепловой импульс тока КЗ, кА2 с.
Решение: 1) Тепловой импульс тока КЗ: Вк = = 102 (1,0 + 0,05) = 105 кА2 с. 2) Параметры выключателя: tт = 202 4 = 1600 кА2 с. 3) Условие термической стойкости: tт Вк. По результатам расчета: 1600 кА2 с 105 кА2 с.
Вывод: т.к. условие термической стойкости выполняется, указанный выключатель пригоден для эксплуатации при заданных условиях.
24. Укажите назначение высоковольтных выключателей. Приведите условное графическое обозначение высоковольтных выключателей в электрических схемах. Проверьте на динамическую стойкость выключатель типа ВР1 – 10, если: Iк = 15 кА; iдин = 52 кА. Сделайте вывод о возможности использования указанного выключателя при заданных условиях.
Высоковольтные выключатели – основные аппараты для включения и отключения высоковольтных цепей при нормальном и аварийном режимах. Условное графическое обозначение высоковольтных выключателей в электрических схемах: Решение: 1) Ударный ток короткого замыкания: iу = 2,55 · Ік = 2,55 · 15 = 38,25 кА.
2) Условие динамической стойкости выключателя: iдин iу. По результатам расчета: 52 кА 38,25 кА2 с.
Вывод: т.к. условие динамической стойкости выполняется, указанный выключатель пригоден для эксплуатации при заданных условиях. Назовите, что такое номинальный режим работы электрооборудования. Перечислите основные параметры высоковольтных выключателей переменного тока. Приведите их условное обозначение и единицы измерения. Охарактеризуйте эти параметры.
Режим, для которого спроектировано и изготовлено электрооборудование, называется номинальным. Он характеризуется номинальными параметрами. Все параметры выключателя указываются в прилагаемом паспорте, а основные – на его щитке; они характеризуют условия надежной работы выключателя. К основным параметрам высоковольтных выключателей относятся: · номинальное напряжение (Uном, кВ) – определяет размеры, изолирующих частей, следовательно, габаритные размеры и массу выключателя. · наибольшее рабочее напряжение (Uраб макс, кВ) — максимальное напряжение, при котором изготовители гарантируют работу выключателей. · номинальный ток (Iном, А)— наибольшее действующее значение тока, которое выключатель способен пропускать при номинальном напряжении длительное время без перегрева контактов и токоведущих частей. Это ток определяет их размеры, но не влияет на габариты выключателя. · номинальный ток отключения (Iном.откл, кА) — наибольшее действующее значение периодической составляющей тока КЗ, которое способен отключить выключатель без повреждений. · предельный сквозной ток : начальное действующее значение периодической составляющей (Iпр.с, кА); амплитудное значение (iпр.с, кА). Предельный сквозной ток характеризует электродинамическую стойкость выключателя и равняется наибольшему значению тока КЗ, которое выдерживает во включенном положении без повреждений. · предельный ток термической стойкости (Iт, кА) для промежутка времени tт — наибольшее среднеквадратичное значение тока КЗ за промежуток времени tт, которое выдерживает выключатель без перегрева токоведущих частей. · собственное время отключения выключателя с приводом (tсв, с) — промежуток времени от момента подачи команды на отключение до момента расхождения дугогасительных контактов. · полное время отключения выключателя с приводом (tоткл.в, с) – промежуток времени от момента подачи команды на отключение до момента погасания дуги во всех полюсах. Укажите назначение высоковольтных выключателей. Классифицируйте масляные выключатели. Охарактеризуйте область их применения. Проанализируйте принцип гашения дуги в масляных выключателях.
Высоковольтные выключатели – основные аппараты для включения и отключения высоковольтных цепей при нормальном и аварийном режимах. Масляные высоковольтные выключатели делятся на многообъемные и малообъемные. В многообъемных выключателях на каждую фазу предусмотрен отдельный стальной заземленный бак, заполненный трансформаторным маслом, которое используется при гашении электрической дуги в процессе отключения, а также для изоляции контактной системы от заземленного бака. Выключатели используются для наружной установки на напряжения 35, 110 и 220 кВ. Малообъемные выключатели применяются на напряжения от 6 до 220 кВ для внутренней и наружной установок. В выключателях этого вида масло служит только для гашения дуги при отключении. Для изоляции токоведущих частей используется другие изоляционные материалы. Выключатели имеют меньшие габариты и массу по сравнению с многообъемными выключателями. При размыкании контактов выключателя образуется электрическая дуга. Под действием температуры дуги трансформаторное масло разлагается на газы, из которых примерно 70% водорода. Образуется газовый пузырь, который окружает дугу. Деионизация дуги и ее быстрое гашение происходят благодаря следующим факторам: наличие водорода в газовом пузыре, возникающем при разложении масла; высокое давление в газовом пузыре; растяжение дуги в продольном и поперечном направлениях; несколько разрывов токовой цепи на одну фазу; прохождение переменного тока через нуль.
Укажите назначение вакуумных выключателей. Опишите электрические свойства вакуумной среды. Поясните принцип гашения дуги в вакуумных выключателях. Сделайте вывод о преимуществах вакуумных выключателей. Высоковольтные вакуумные выключатели применяются для включения и отключения высоковольтных цепей при нормальном и аварийном режимах. Самый простой способ гашения электрической дуги в вакууме, где отсутствует среда, проводящая электрический ток. Разреженный газ обладает электрической прочностью, в десятки раз превышающей прочность газа при атмосферном давлении. Поэтому при размыкании контактов в вакууме сразу же после первого прохождения тока в дуге через ноль изоляция восстанавливается, и дуга вновь не загорается. В момент размыкания контактов в вакуумном промежутке образуется вакуумная дуга, которая поддерживается за счет металла, испаряющегося с поверхности контактов в вакуумный промежуток. Плазма, образованная ионизированными парами металла, проводит электрический ток, поэтому ток протекает между контактами до момента его перехода через ноль. В момент перехода тока через ноль дуга гаснет, а оставшиеся пары металла мгновенно (за 7—10 микросекунд) конденсируются на поверхности контактов и других деталей дугогасящей камеры, восстанавливая электрическую прочность вакуумного промежутка. Преимуществами вакуумных выключателей являются: простота конструкции; надежность; высокая коммутационная износостойкость; малые размеры; пожаро- и взрывобезопасность; отсутствие шума при операциях; отсутствие загрязнения окружающей среды; удобство эксплуатации; малые эксплуатационные расходы.
Назовите состав элегаза. Опишите свойства элегаза. Поясните принцип гашения дуги в элегазовых выключателях. Сделайте вывод о преимуществах элегазовых выключателей.
Элегаз - электротехнический газ - шестифтористая сера SF6. Элегаз используется для изоляции и для гашения дуги. Элегаз - бесцветный газ, без запаха, не горюч, в 5 раз тяжелее воздуха. Элегаз не стареет, т. е. не меняет своих свойств с течением времени, при электрическом разряде распадается, но быстро рекомбинирует, восстанавливая первоначальную диэлектрическую прочность. Принцип гашения дуги в элегазовых выключателях основан на гашении дуги (возникающей между расходящимися контактами при отключении тока) потоком элегаза. Способность элегаза гасить дугу объясняется тем, что его молекулы улавливают электроны дугового столба и образуют относительно неподвижные отрицательные ионы. Потеря электронов делает дугу неустойчивой, и она легко гаснет при прохождении тока через ноль. В струе элегаза, т. е. при газовом дутье, поглощение электронов из дуги происходит еще интенсивнее. В элегазовых выключателях применяют автопневматические (автокомпрессионные) дугогасительные устройства, в которых газ в процессе отключения сжимается поршневым устройством и направляется в зону дуги. Элегазовый выключатель представляет собой замкнутую систему без выброса газа наружу. Достоинства элегазовых выключателей: пожаро- и взрывобезопасность, быстродействие, высокая отключающая способность, малый износ дугогасительных контактов, пригодность для наружной и внутренней установки.
29. Поясните назначение разъединителей. Укажите их принципиальное отличие от высоковольтных выключателей. Классифицируйте разъединители по месту установки, количеству полюсов, конструктивному исполнению. Расшифруйте буквенно-цифровое обозначение разъединителя РВ-10/630. Разъединитель– коммутационный аппарат для цепей напряжением выше 1000 В, предназначенный для замыкания и размыкания предварительно обесточенных цепей. То есть разъединитель создает видимый разрыв цепи при производстве работ со снятием напряжения. В отличие от выключателей разъединители не имеют устройств для гашения дуги и поэтому не допускается отключение ими цепи под нагрузкой, так как это может привести к возникновению между контактами устойчивой дуги. Сначала в цепи отключают выключатель, а затем – разъединители. При включении первыми включаются разъединители, потом – выключатель. В соответствии с ПУЭ разрешается отключение и включение разъединителями некоторых цепей с малыми токами (нейтралей силовых трансформаторов напряжением 110-220 кВ; первичные обмотки трансформаторов напряжения и др.). Разъединители классифицируются: 1) по месту установки – для внутренней и наружной установки; 2) по количеству фаз – трехполюсные (для всех напряжений), однополюсные (на напряжения до 10 кВ); 3) по конструктивному исполнению – вертикально-рубящего типа (ножи поворачиваются в вертикальной плоскости перпендикулярно основанию), горизонтально-поворотные (ножи поворачиваются в горизонтальной плоскости параллельно основанию). РВ-10/630–разъединитель высоковольтный на напряжение 10 кВ и номинальный ток 630 А, применяется для внутренней установки. 30. Назовите назначение разъединителей. Расшифруйте буквенно-цифровое обозначение разъединителя РНДЗ1-110/630. Проверьте на термическую стойкость указанный разъединитель, если: Iк = 9 кА; tоткл = 0,6 с; Та = 0,05 с; Iт = 25 кА; tт = 4 с. Сделайте вывод о возможности использования указанного разъединителя при заданных условиях. Разъединитель– коммутационный аппарат для цепей напряжением выше 1000 В, предназначенный для замыкания и размыкания предварительно обесточенных цепей (создает видимый разрыв цепи при производстве работ со снятием напряжения). РНДЗ1-110/630 – разъединитель наружной установки двухколонковый, с 1 заземляющим ножом, номинальное напряжение 110 кВ, номинальный ток 630 А.
Решение: 1) Тепловой импульс тока КЗ: Вк = = 92 (0,6 + 0,05) = 52,65 кА2 с. 2) Параметры разъединителя: tт = 252 3 = 1875 кА2 с. 3) Условие термической стойкости: tт Вк. По результатам расчета: 1875 кА2 с 52,65 кА2 с.
Вывод: т.к. условие термической стойкости выполняется, указанный разъединитель пригоден для эксплуатации при заданных условиях. 31. Укажите типы разъединителей по месту установки. Расшифруйте буквенно-цифровое обозначение разъединителя РГ-2-35/1000. Проверьте на динамическую стойкость указанный разъединитель, если: Iк = 11 кА; iдин = 64 кА. Сделайте вывод о возможности использования указанного разъединителя при заданных условиях. По месту установки разъединители изготавливают для внутренней и наружной установки. РГ-2-35/1000 – разъединитель горизонтально-поворотный, с 2 заземляющими ножами, номинальное напряжение 35 кВ, номинальный ток 1000 А. Решение: 1) Ударный ток короткого замыкания: iу = 2,55 · Ік = 2,55 · 11 = 28,05 кА.
2) Условие динамической стойкости разъединителя: iдин iу. По результатам расчета: 64 кА 28,05 кА2 с.
Вывод: т.к. условие динамической стойкости выполняется, указанный разъединитель пригоден для эксплуатации при заданных условиях. Поясните назначение релейной защиты. Определите требования, предъявляемые к релейной защите. Охарактеризуйте селективность (избирательность) защиты. Проанализируйте, чем обеспечивается селективность защиты. Релейная защита — автоматическое устройство, контролирующее режим работы электроустановки, действующее на отключение поврежденного элемента при возникновении аварийного режима или на сигнал для привлечения внимания персонала при ненормальном режиме. Основные требования, предъявляемые к релейной защите: · селективность (избирательность) защиты; · быстродействие, определяется временем срабатывания релейной защиты; · чувствительность — способность защиты реагировать на повреждения в защищаемой зоне при самых неблагоприятных для ее работы условиях; · надежность — это способность защиты выполнять возложенные на нее функции в полном объеме при определенных условиях эксплуатации; · резервирование, заключается в том, что, как правило, на каждом элементе системы электроснабжения устанавливают основную и резервную защиты; · экономичность заключается в соотношении затрат на установку защиты и эксплуатацию со стоимостью защищаемого элемента и убытками в случае неправильной или несовершенной работы защиты.
Селективность (избирательность) — это способность защиты отключать только поврежденный элемент электроустановки и не отключать неповрежденные. Селективность защиты, действующей на сигнал — это способность однозначно указать место возникновения ненормального режима и конкретный элемент электроустановки, требующий вмешательства персонала. Селективность защиты может обеспечиваться различными способами: настройкой защит на разные токи срабатывания; применение защит, действующих с разными выдержками времени; учетом направления мощности в сетях с двусторонним питанием. 33. Назовите виды заземлений, применяемых в электроустановках. Опишите особенности их применения. Установите, от чего зависит действие электрического тока на организм человека. Проанализируйте особенности «напряжения шага». В электроустановках применяют рабочее и защитное заземления. Если заземление выполнено с целью обеспечения экономически целесообразных условий эксплуатации оборудования электроустановки и питающей ее электрической системы, то оно называется рабочим заземлением. Например: заземление разрядников, ОПН, нейтралей трансформаторов. Рабочим заземлением является также присоединение к заземлению молниеотводов. Заземления, выполняемые с целью обеспечения безопасности людей, называются защитными. Защитному заземлению подлежат все металлические части корпуса, каркасы, рамы, ограждения электрооборудования, которое нормально не находится под напряжением, но может попасть под него в случае повреждения изоляции. Характер и последствия воздействия на человека электрического тока зависят от: величины и рода тока, напряжения, сопротивления тела человека, пути и продолжительности прохождения тока через тело человека, условий внешней среды. В зоне растекания тока в земле при обрыве провода и т.п., человек может попасть под «напряжение шага». Это разность потенциалов между двумя точками на поверхности земли, которых одновременно касается человек. Чем больше расстояние между этими точками, тем больше величина «напряжения шага». Поэтому выходить из зоны растекания тока необходимо короткими шагами. Напряжение шага считается допустимым, если оно не превышает 40 В. В случае падения провода на землю не допускается приближение к нему ближе 8 м.
34. Назовите типы электрических подстанций по способу подключения к ЛЭП. Объясните назначение обходного выключателя в схеме РУ 110 кВ опорной подстанции. Проанализируйте, как подключается трансформатор Т1 к шинам 110 кВ. Составьте последовательность переключений при выводе в ремонт выключателя ввода Q4 в схеме РУ 110 кВ опорной подстанции.(Схема прилагается) Электрические подстанции по способу подключения к ЛЭП бывают: опорные (узловые); транзитные (проходные); отпаечные (ответвительные); тупиковые (концевые). В схеме РУ 110 кВ обходной выключатель предназначен для замены выводимых в ремонт выключателей вводов и трансформаторов Т1 и Т2. Трансформатор Т1 подключается к 1-ой секции шин 110 кВ через выключатель Q2, разъединители QS12 (с 1 заземляющим ножом) и QS7 (с 2 заземляющими ножами). С двух сторон выключателя Q2 установлены трансформаторы тока ТА2. К обходной системе шин трансформатор Т1 может быть подключен через разъединитель QS3.
Последовательность переключений при выводе в ремонт выключателя ввода Q4 в схеме РУ 110 кВ опорной подстанции: 1) включить разъединители QS8, QS14; 2) включить обходной выключатель Q3 (проверяется исправное состояние обходной системы шин); 3) включить обходной разъединитель QS4; 4) отключить выключатель Q4; 5) отключить разъединители QS9 и QS15; 6) включить на разъединителях QS9 и QS15 заземляющие ножи в сторону выводимого в ремонт выключателя. После выполнения ремонта выключатель Q4 вводят в работу в обратном порядке.
35. Назовите последовательность отключения выключателя и разъединителя. Объясните назначение запасного выключателя в схеме РУ 27,5 кВ. Проанализируйте, как подключается линия ДПР к шинам 27,5 кВ. Составьте последовательность переключений при выводе в ремонт выключателя фидера контактной сети Q7 в схеме РУ 27,5 кВ. (Схема прилагается) Сначала в цепи отключают выключатель, а затем – разъединители. При включении первыми включаются разъединители, потом – выключатель. Разъединитель создает видимый разрыв цепи при производстве работ со снятием напряжения. Запасной выключатель в схеме РУ 27,5 кВ совместно с обходной шиной предназначен для замены любого выключателя фидеров контактной сети в случае аварии или выведении его в плановый ремонт. Нетяговые линейные потребители железнодорожного транспорта получают питание по фидерам ДПР (два провода—рельс). Фидеры ДПР содержат выключатели Q5 иQ12, трансформаторы тока ТА5 иТА12 и разъединители: шинные QS9 иQS32 с одним заземляющим ножом и ручным управлением; линейные QS10 и QS33 с одним заземляющим ножом и дистанционным управлением. Заземляющие ножи используются для заземления выключателей и трансформаторов тока при их ремонте.
Последовательность переключений при выводе в ремонт выключателя фидера контактной сети Q7 в схеме РУ 27,5 кВ: 1) включить разъединители QS19, QS20 и QS16; 2) включить запасной выключатель Q8; 3) отключить выключатель Q7; 4) отключить разъединители QS14 и QS15; 5) включить на разъединителях QS14 и QS15 заземляющие ножи. После выполнения ремонта выключатель Q7 вводят в работу в обратном порядке.
|