2.2. Расчетные схемы и соглашения о положительных направлениях токов и напряжений

Расчетная схема представляет собой упрощенное представление рассматриваемой электрической системы с принятыми допущениями. На расчетной схеме указываются источники, шины подстанций, выключатели, измерительные трансформаторы, устройства релейной защиты, положительные направления токов и напряжений. На основании расчетной схемы составляется схема замещения.

В качестве примера рассмотрим трехфазное КЗ в системе с изолированной нейтралью. Расчетная схема приведена на рис. 2.3. (а - расчетная схема, б – зависимость токов КЗ и нагрузок от координат, в – схема замещения для 3-х фазного КЗ). Выражение для вычисления тока КЗ:

где

Соглашения о векторных диаграммах и положительных направлениях токов и напряжений в расчетных схемах

В релейной защите приняты следующие положительные направления токов в расчетных схемах (см. рис. 2.4а):

• для генераторов – от «0» к выводам ;

• для трансформатора – от генератора к нагрузке ;

• для линии – от шин в линию .

Если направление тока совпадает со стрелкой, то изображается положительными числами и отрезками.

За условие положительного направления напряжения и ЭДС принимают направления, когда потенциал вывода генератора или нагрузки, связанный с линией, выше потенциала вывода, соединенного с землей.

На расчетных схемах положительное направление напряжения обозначают стрелкой, направленной в сторону более низкого потенциала от линейного вывода к земле, ЭДС наоборот. Направление действия ЭДС принимается по направлению перемещения положительного заряда под действием ЭДС.

Положительное направление мощности – от шин генератора в линию.

Распределение токов на временной и векторной диаграммах показаны на рис 2.4б.

2.3. Назначение рз и ее взаимодействие с другими техническими средствами

При проектировании и эксплуатации любой электроэнергетической системы приходится считаться с возможностью возникновения в ней повреждений и ненормальных режимов работы. Наиболее распространенными и наиболее опасными видами повреждений являются короткие замыкания (КЗ), а ненормальными режимами – перегрузки. Повреждения и ненормальные режимы могут приводить к возникновению аварий. Первопричинами возникновения аварий в основном являются результаты своевременно не обнаруженных и не устраненных дефектов оборудования, неудовлетворительного проектирования, монтажа и эксплуатации. Предотвращение возникновения аварий или их развития часто может быть обеспечено путем быстрого отключения поврежденного элемента. Поэтому электрические установки снабжаются автоматически действующими устройствами – релейной защитой, осуществляющими защиту от повреждений и некоторых ненормальных режимов. Подробнее об авариях…

Назначение устройств РЗ:

• автоматическое отключение поврежденного элемента от остальной, неповрежденной части электрической системы (электроустановки) с помощью выключателей;

• если повреждение непосредственно не нарушает работы электрической системы, допускается действие РЗ только на сигнал;

• реагирование на опасные, ненормальные режимы работы элементов электрической системы (например, перегрузки) с действием на сигнал или отключение.

Число автоматических отключений ВЛ в год ориентировочно можно определить по формулам:

где - длина сети, км. ( ).

Структурная схема взаимодействия технических средств, реагирующих на повреждения в электрических сетях, показана на рис. 2.5.

Краткое описание различных технических систем:

Средства диагностирования развивающихся повреждений в основном касаются трансформаторов и включают в себя анализ растворенных в масле газов, измерение и локализацию частичных разрядов, контроль теплового режима.

Фиксирующие индикаторы аварийного режима это устройства, измеряющие и запоминающие в момент КЗ в течение 0,08...0,12 с параметры аварийного режима (90 % линий 110-750 кВ оборудованы ими; они позволяют определить место повреждения в 30 % случаев неустойчивых КЗ с точностью до 5 % длины линии).

Системная автоматика (СА). Ее воздействие начинается либо после отключений, выполненных РЗ, либо при отказе РЗ. Объектом воздействия системной автоматики, как правило, является система в целом, и ее задача – предотвратить системные аварии, последствия которых могут быть катастрофическими. В состав СА входит противоаварийная автоматика, о которой подробнее рассказано далее.

Можно выделить следующие части системной автоматики, непосредственно воздействующие на элементы сети электроснабжения потребителя:

• линейная (сетевая) автоматика: автоматический ввод резерва (АВР), автоматическое повторное включение (АПВ);

• автоматическая частотная разгрузка (АЧР), позволяющая путем отключения второстепенных мощностей ограничить процесс снижения частоты тока (время срабатывания 5-7с). Пример схемы действия АЧР показан на рис. 2.6. На рисунке показаны очереди АЧР, каждая последующая очередь начинает отрабатывать, если действие предыдущей очереди не привело к остановке снижения частоты. Отнесение нагрузки к той или иной очереди осуществляется энергосистемой.

- автоматическое регулирование возбуждения (АРВ) – форсировка возбуждения генераторов сети;

- противоаварийная автоматика (ПА), которая препятствует возникновению системной аварии путем проведения операций по изменению баланса электрической и механической мощности в различных частях энергосистемы. Объектом воздействия ПА является вся электрическая система, и в дальнейшем она подробно рассматриваться не будет. Укажем только некоторые виды противоаварийной автоматики. АПНУ – автоматика предотвращения нарушения устойчивости, использующая отключение генераторов (ОГ), деление энергосистемы (ДС), отключение нагрузки (ОН). АЛАР – автоматика ликвидации асинхронного режима. Автоматика ограничения снижения частоты (АОСЧ) или ее повышения (АОСН).

На рис. 2.7 приведены этапы развития и прекращения аварийных режимов в энергосистеме.

Нормальный режим – режим, в котором все показатели энергетической системы находятся в допустимых пределах.

Вынужденный режим – режим, в котором все потребители включены, но какие–то параметры электрической системы вышли за границы допустимых пределов.

Аварийный режим – кратковременный переходной режим, связанный с нарушением нормального режима работы энергетической системы, электрической сети или участков сети, и продолжающийся до отключения поврежденного элемента.

Послеаварийный режим – режим, возникающий после отключения поврежденного элемента энергетической системы или сети, продолжающийся до восстановления нормальных условий работы, но длительностью не более суток.

Дополнительные определения по данной теме…