Электродинамические действия токов к.з

Из курса ТОЭ: если по проводникам пропустить ток, то они будут испытывать электродинамическое воздействие друг на друга, которое сопровождается значительными усилиями. , где - коэффициент пропорциональности, - коэффициент формы проводника, l – длина проводника, а – расстояние между проводниками.

Электродинамические воздействия в трехфазных установок переменного тока имеет ряд особенностей. Сила, действующая на проводник с током, определяется как взаимодействие его с током проводников двух соседних фаз. При этом в наиболее тяжелых условиях находиться проводник средней фазы. Определим направление тока и усилий, возникающих в каждом из проводников в ¼ периода. Для оценки взаимодействия проводников рассматривают двух или трех фазные к.з.

Усилия при трехфазном к.з. определяются: ƒ - это коэффициент, учитывающий несовпадение мгновенных значений ударного тока в фазах. i_у - мгновенное значение ударного тока.

Для предотвращения механических повреждений при протекании токов к.з. все элементы токоведущих конструкций должны обладать электродинамической стойкостью. Проводник будет электродинамически стойким, если выполняется условие iдин > iу.

Выбор и расчет плоских шин.

 

1. Выбор шин осуществляется по расчетному току:

Ip ≤ Iдоп Iр по подстанции с учетом компенсации.

Таблица П5 – сечение, Iдоп /Л2/.

2. Момент сопротивления.

a) для шин расположенных плашмя по одной полосе на фазу

[см³]

 

b) для шин расположенных на ребро по одной полосе в пакете

[см³]

 

 

c) для шин расположенных плашмя по две полосы на фазу

[см³]

 

3. Наибольшее напряжение в металле:

G_расч ≤ G_допуст - условие проверки на электродинамическую стойкость

G_расч= MПа - где l – это расстояние между изоляторами в пролете.

Допустимое напряжение в металле для шин выполненных из меди – G_допуст = 170 МПа; алюминий - G_допуст = 80 МПа; сталь - G_допуст = 190 МПа.

4. Проверка на термостойкость:

S_ст ≥ S_min

 

 

Выбор высоковольтных аппаратов по токам к.з.

 

 

Для выбора токоведущих частей аппаратуры необходимо иметь максимальные расчетные величины – это ток, напряжение, мощность для нормального режима и к.з. Расчетные величины сравнивают с табличными значениями, все данные заносятся в таблицы. Прежде чем выбирать оборудование необходимо выбрать ячейку из справочника (/Л3/, Комплексные распределения устройства”). И выписать какими марками выключателей, трансформаторов тока, разъединителей комплектуется данная ячейка.

 

Выбор выключателей.

 

Выбираются по току и напряжению, проверяются на электродинамическую и термическую стойкость и отключающую способность.

 

Марка
Расчетные данные		Табличные данные
1. Uном 2. Imax = Ip*1.4	= <	Uном данные выкл. Iном.в
3. iy1 проверка на электродинамическую стойкость 4. I2к.з.*tпр [кА2с] проверка на термостойкость	< <	iy2 Iп2*tn
5. Iк.з. проверка на отключающую способность 6. Sк.з. = √3*U*Iк.з.	< <	Iоткл Sоткл = √3*U*Iоткл

 

1,4 – это коэффициент, учитывающий перегрузку в режиме АВР.

 

2. Выбор трансформатора тока. Выбираются по току и напряжению, проверяются на электродинамическую стойкость.

Марка
Расчетные данные		Табличные данные
1. Uном 2. Imax	= <	Uном Iном.т.т.
3. iy 4. I2к.з.*tпр [кА2с]	< <	imax = √2* дин* Iном.т.т. ( t* Iном.т.т.)2

 

Iном – выбирается на порядок больше.

 

3. Выбор разъединителей. Выбираются по току и напряжению проверяются на электродинамическую и термическую стойкость.

 

Марка
Расчетные данные		Табличные данные
1. Uном 2. Imax	= <	Uном Iном.р
3. iy 4. I2к.з.*tпр [кА2с]	< <	iскв Iп2*tn

 

 

Релейная защита.

Задача релейной защиты ограничить размеры повреждений при к.з., либо предупредить их.

Релейная защита должна:

1. Работать с минимальной выдержкой времени.

2. Реагировать на все виды повреждений.

3. Должна быть селективной, т.е. избирательной (отключать только поврежденные участки).

4. Выполнятся по наиболее простой схеме, наименьшим количеством присоединяемых аппаратов.

Схемы релейной защиты строятся на разных типах реле, которые классифицируются по признакам:

1. По принципу действия (электромагнитные, электродинамические, тепловые, индукционные и т.д.)

2. По параметрам, на которые они реагируют (ток, напряжение, мощность, частота, температура).

3. По способу воздействия на выключатель (прямого и косвенного действия).

Ток, который питает цепи релейной защиты, называется оперативным током.

Реле – это аппараты, размыкающие электроцепи или воздействующие на выключатели при определенном заданном значении величин, на которые они реагируют – ток, напряжение и т.д.

 

 

Максимальное токовое реле типа РТМ и РТВ.

 

Это реле прямого действия. Они встраиваются в привод выключателя и непосредственно сами отключают выключатель.

Условие срабатывания любого реле

При протекании по катушке тока большего или равного току срабатывания реле замыкаются контакты.

 

1 – Катушка

2 – Сердечник

3 – Ударник

 

 

При протекании по катушки тока большего тока срабатывания, сердечник втягивается в катушку, воздействует на ударник, а тот в свою очередь ударяет по ломающим рычагам привода, отключая выключатель. В реле РТВ за счет пружин создается выдержка времени. Чем больше ток, тем сильнее сжимается пружина и меньше выдержка.

 

 

Индукционное реле мощности.

 

Индукционное реле мощности реагирует на величину и направление мощности.

 

 

1. Магнитопровод;

2. Стальной неподвижный сердечник;

3. Легкий алюминиевый ротор;

4. Обмотка напряжения, состоящая из 4х секций, подключенные через трансформатор напряжения параллельно;

5. Обмотка тока, состоящая из 2х секций, подключенных через трансформатор тока

Последовательно.

Принцип действия:

Магнитные поток, создаваемые обмотками тока и напряжения, замыкаясь по магнитопроводу, через стальной неподвижный сердечник 2 индуцируют в легком алюминиевом роторе 3 вихревые токи, которые совместно с магнитными потоками создают вращающий момент, под действием которого ротор поворачивается и замыкает контакты реле.

, где - коэффициент пропорциональности, Фт, Фн – магнитные потоки создаваемые обмотками тока и напряжения, sinφ – угол между магнитными потоками.

 

 

 

Газовое реле.

Для защиты от внутренних повреждений в трансформаторе. Осуществляется реле типа ПГ – 22 или реле типа РГ – 43 чашечное реле.

В нормальном состоянии, когда чашка корпуса реле полностью заполнена маслом верхняя и нижняя чашка тоже заполнены маслом и удерживаются в исходном положении пружинами. При понижении уровня масла в корпусе реле (в следствии скопления газов в его верхней части) верхняя чашка под воздействием массы которую создается массой масла, находящегося в чашке и превышающую момент пружины, поворачивается на оси. При этом контактный мостик замыкает неподвижные контакты в цепи предупредительной сигнализации.

При повреждении внутри бака трансформатора, сопровождается бурным газообразованием, поток масла устремляется в расширительный бачок через газовое реле, воздействует на лопасть отключающего элемента нижней чашки и контактный мостик замыкает неподвижные контакты лопасти в цепи в цепи поврежденного трансформатора.

 

Для трансформаторов мощностью 6300 кВА и выше, а также трансформаторы 400кВА устанавливают внутри цеха, газовая защита обязательна для трансформаторов мощностью 1000 – 4000 кВА – обязательна только при отсутствии дифференциальной или максимально токовой защиты с выдержкой времени 0,5 – 1 сек.

 

 

Изучение различных типов реле.

Основные реле – это реле, реагирующие на какой-либо параметр. Они бывают пусковыми, т.е. они запускают схему в работу.

Вспомогательное реле получает питание после срабатывания основного реле, и помогает работе основной схемы, это: промежуточные, указательные и реле времени.

Реле времени типов ЭВ-112, ЭВ-144 выпускаются для работы на постоянном токе и напряжение 24, 48, 110, 220 В. Реле времени предназначено для создания выдержки времени и замыкания или размыкания контактов.

Промежуточное реле - предназначено для размножения контактов основного реле. Например, одновременного замыкания и размыкания контактов нескольких цепей. А также для усиления мощности сигнала основного реле, путем передачи его импульса на промежуточное реле с более мощными контактами.

Указательное реле – предназначено для подачи сигнала о срабатывании оперативной защиты.

 

Индукционное реле тока типа РТ – 80; ИТ- 81/1.

 

Реле с ограниченно зависимой характеристикой времени срабатывания.

1. Индукционная часть состоит из: электромагнита, катушки, штепсельной планки, поворотной рамки, легкого алюминиевого диска, сегмента и червяка. При протекании по катушке тока, равного или большего тока срабатывания, рамка поворачивается и сегмент приходит в зацепление с червяком. Перемещаясь по червяку, вверх замыкает контакт. Чем больше ток, тем быстрее вращается диск и быстрее срабатывает реле. Изменить уставку индукционной части можно на штепсельной планке при помощи винта, замыкая определенной количество витков катушки;

2. Электромагнитная часть состоит из: электромагнита, якоря и винта отсечки, катушки. Когда по катушке протекает ток, превышающий ток номинальный в 2 – 7 раз якорь мгновенно притягивается к электромагниту и без выдержки времени замыкает контакты. Уставку электромагнитной части можно изменить винтом отсечки, меняя воздушный зазор между якорем и электромагнитом;

3. В конструкции реле есть задержка по времени. При помощи винта на шкале времени, можно изменить длину пути прохождения сегмента по червяку.

Вывод: в схемах, построенных на реле типа РТ – 80 дополнительно не устанавливаться реле времени.

 

Направленная максимальная токовая защита.(НМТЗ)

Применяется в радиальных сетях с двух сторонним питанием или в кольцевых сетах. В таких сетях токи к месту повреждения притекают с двух сторон, поэтому отключить участок нужно с двух сторон. Выполнить это с помощью ранее изученных защит нельзя, т.к. кроме токового реле необходим дополнительный орган реагирующий на величину и направление мощности.

 

Реле мощности подключается так, что замыкает свои контакты при направлении мощности от шин к линии при обратном направлении реле блокирует свои контакты, т.е. мы можем сказать что у реле есть зона чувствительности.

 

 

Если повреждение на линии Л2 то на него отреагируют защиты 4,5 – 2,7, т.к. выдержка в времени у защит 4,5 меньше, то они сработав отключают поврежденный участок, прохождение токов к.з. прекращается, а защиты 2,7 не успев сработать прейдут в исходное положение.

 

Оперативный ток.

 

1. Общие сведения: Ток, при помощи которого производится отключение и включение выключателей, называется оперативным током, а источником такого тока, источниками оперативного тока. Кроме воздействия на выключатели оперативный ток используется для работы различных вспомогательных реле, сигнализации, звонков, сирен, световых табло и т.д.

2. Требования к оперативному току: источники должны быть всегда готовы к действию и обеспечивать необходимую величины тока и напряжения в обмотках отключения и включения электромагнитов, поэтому к их надежности предъявляются высокие требования.