67 Требования к качеству и надежности электроснабжения.

Требования по надежности электроснабжения потребителей изложены прежде всего в таком основополагающем нормативном документе, как «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ). В качестве главного показателя надежности электроснабжения вводится категория надежности. В правилах различают три категории (с третьей по первую) в зависимости от требований к надежности и времени устранения неисправностей, при этом в первой категории выделяют особую группу. Так, потребители первой категории должны иметь 2 независимых источника питания, Потребители особой первой группы – 3 независимых источника, для потребителей второй группы рекомендуется питание от двух источников, а для третьей группы ­– один источник. Следует иметь в виду, что энергосистема предоставляет потребителю не более двух источников электроснабжения, т. е. подключение обеспечивается не более чем к двум электрическим подстанциям. Прочие источники, ДЭС или ИБП, не являются объектами энергосистемы.

Качество электроэнергии влияет на работоспособность и эффективность функционирования питаемого оборудования. Применительно к инфокоммуникационным системам его следует рассматривать как воздействие кондуктивных помех (электромагнитных помех, распространяющихся по элементам электрической сети) на оборудование. Если уровень помех (показатели качества электроэнергии) не превышает устанавливаемых стандартом норм, то оборудование функционирует исправно, и нарушений (сбоев, снижения эффективности) инфокоммуникационных систем не происходит.

Качество электроэнергии (качество напряжения) нормируется в ГОСТе 13109-97 «Нормы качества электроэнергии в системах электроснабжения общего назначения». В стандарте определяются показатели и нормы качества электроэнергии в электрических сетях систем электроснабжения общего назначения переменного трехфазного и однофазного тока частотой 50 Гц в точках присоединения электрических сетей, находящихся в собственности различных потребителей электроэнергиии.

Показатели качества электроэнергии в электрических сетях, находящихся в собственности потребителей, регламентируются отраслевыми стандартами и иными нормативными документами, но они не должны быть ниже норм ГОСТа для точек общего присоединения. Когда указанные отраслевые стандарты и иные нормативные документы отсутствуют, нормы настоящего стандарта обязательны для электрических сетей потребителей электроэнергии.

Устанавливаемые ГОСТом показатели качества электроэнергии определяют предельный уровень электромагнитной совместимости для кондуктивных электромагнитных помех в системах электроснабжения общего назначения. При соблюдении этих норм обеспечивается электромагнитная совместимость электрических сетей систем электроснабжения общего назначения и электрических сетей потребителей электроэнергии (приемников электроэнергии), не возникает нарушений и помех в работе оборудования вследствие неудовлетворительного качества электроснабжения.

68 Повреждения и ненормальные режимы работы систем электроснабжения (голимо)

Повреждения и ненормальные режимы работы:

1.В сетях с глухозаземленными нейтралями-

трехфазные КЗ,

двухфазные КЗ(между двумя фазами),

двухфазные на землю и однофазные

2.В сетях с изолированными нейтралями или нейтралями,заземленными через дугогасящие реакторы учитываются трехфазные,двухфазные и двойные КЗ на землю.

Ненормальные режимы работы:сверхтоки внешних кз, сверхтоки перегрузок,качания или нарушение синхронизмапараллельно работающих машин, а для маслонаполненных трансформаторов также понижение уровня масла.

В процессе эксплуатации синхронных генераторов возможны повреждения обмоток статора и ротора, а также ненормальные режимы работы.

К повреждениям обмотки статора относятся многофазные ко­роткие замыкания, однофазные замыкания на землю, двойные замыкания на землю, одно из которых возникло в обмотке статора, а второе — во внешней сети, и замыкания между витками одной фазы. Наиболее опасны многофазные короткие замыкания. Они со­провождаются большими токами, при этом электрическая дуга в месте повреждения может привести не только к разрушению изоля­ции обмотки, но и к выплавлению значительного количества стали магнитопровода статора, что усложняет и удорожает ремонт гене­ратора. Для ограничения размеров повреждения на генераторе предусматривается быстродействующая защита от многофазных коротких замыканий. Принципы ее выполнения определяются но­минальным напряжением и мощностью генератора [3]-

Генераторы с номинальным напряжением выше 1 кВ работают в сетях с изолированными или заземленными через дугогасящие реакторы нейтралями. Поэтому однофазные замыкания на землю в обмотке статора сопровождаются токами повреждения, которые значительно меньше номинальных токов. При токах замыкания на землю /3=5 А и более защита от замыкания на землю должна действовать на отключение. Если ток повреждения /а<5 А, то за­щита действует на сигнал. Для выполнения защиты от замыкания на землю обмотки статора используются принципы, рассмотрен­ные выше (см. § 7.2, 7.4), Прн этом в зависимости от того, работа­ет ли генератор непосредственно на сборные шины или в блоке с трансформатором, защита выполняется по-разному. Если защита от замыкания на землю генератора, работающего на сборные ши­ны, оказывается нечувствительной или не устанавливается по дру­гим причинам, то в качестве его защиты от замыкания на землю используется установленное на шинах и действующее на сигнал устройство общей неселективной сигнализации (см. § 7.2). В сетях напряжением до 1 кВ генераторы имеют заземленные нейтрали и токи однофазного короткого замыкания в обмотке статора значи­тельны, Поэтому защита должна действовать на отключение. Если защита от многофазных к. з. выполняется двухфазной, то обяза­тельно предусматривается токовая защита от двойных замыканий

на землю. Она обычно реагирует на ток нулевой последовательно­сти и подключается к ТНП защиты от замыкания на землю.

Замыкания между витками одной фазы возникают реже, чем другие повреждения, однако они могут приводить к таким же по­следствиям, что и многофазные короткие замыкания. Поэтому желательно иметь совершенную защиту от этого вида поврежде­ния обмотки статора. Наиболее просто такая защита выполняется на генераторах, имеющих отдельные выводы параллельных ветвей фаз.

К повреждениям обмотки ротора относятся замыкания на зем­лю в одной и второй точках. Так как цени возбуждения выполня­ются изолированными от земли, то замыкание на землю является замыканием на магннтопровод ротора и ограничивается системой возбуждения данного генератора. Поэтому при замыкании в одной точке режим работы цепи возбуждения остается неизменным, а через место повреждения ток не проходит. Такое повреждение опасности для генератора не представляет. Опасно замыкание во второй точке, При этом часть обмотки ротора, находящаяся меж­ду точками повреждения, оказывается закороченной, в связи с чем ток в обмотке возрастает и перегревает ее, а магнитный поток обмотки ротора искажается, вызывая вибрацию ротора. Эти виб­рации особенно опасны для явнополюсных машин — гидрогенера­торов. Появление замыкания во второй точке для них нежелатель­но, поэтому на гидрогенераторах устанавливается защита от за­мыкания в одной точке, действующая на сигнал. Прн появлении сигнала принимают меры по выводу из работы поврежденной ма­шины. На турбогенераторах такую защиту не устанавливают. Со­стояние изоляции цепей возбуждения периодически контролируют замерами ее сопротивления. При обнаружении замыкания в одной точке обмоткн ротора на поврежденном турбогенераторе устанав­ливают защиту от замыкания во второй точке. Она выполняется в одном комплекте на несколько (но не более трех) генераторов с близкими параметрами цепей возбуждения.

Основными ненормальными режимами синхронных генерато­ров являются: прохождение сверхтоков при симметричной и не­симметричной перегрузках; прохождение сверхтоков при внешних коротких замыканиях; повышение напряжения; асинхронный ре­жим с потерей возбуждения; перегрузка обмотки ротора током возбуждения (для генераторов с непосредственным охлаждением проводников обмоток).

Симметричные перегрузки генераторов могут возни­кать при отключении илн отделении параллельно работающих ге­нераторов, при самозапуске электродвигателей, при толчках на­грузки, обусловленных технологическими процессами у потреби­телей, и по некоторым другим причинам. Опасность перегрузок со-

Гонт в том, что они вызывают перегрев изоляции и даже приводят ее разрушению. Некоторое время после возникновения перегруз­

ки генератор целесообразно оставить в работе, так как темпера­тура изоляции не может мгновенно возрасти. Допустимое время перегрузки зависит от ее степени. Например, для генераторов не­которых типов 10%-ная перегрузка допустима в течение 1 ч, а двукратная — лишь в течение 1 мин. Защита от симметричной пе­регрузки на электрических станциях с постоянным дежурством персонала действует на сигнал, а на электрических станциях без дежурного персонала —на отключение или автоматическую раз­грузку.

Несимметричные перегрузки могут возникать при неполнофазном режиме работы сети генераторного напряжения и при значительной однофазной нагрузке.

Содержащиеся в несимметричных токах составляющие обрат­ной последовательности создают магнитное поле, вращающееся встречно относительно направления вращения ротора, поэтому в обмотке ротора индуцируются токи, дополнительно нагревающие ее. Кроме того, возникающий пульсирующий момент вызывает вибрацию генератора. Длительно допустимым считается неравен­ство токов в фазах, не превышающее 10% для турбогенераторов и 20% для гидрогенераторов, при условии, что ни в одной из фаз ток не превышает номинального значения. Несимметрия большей степени допустима в течение ограниченного времени, тем меньше­го, чем больше ток обратной последовательности. Для ликвида­ции недопустимой несимметрии служит защита от перегрузки то­ками обратной последовательности.

Токи внешних коротких замыканий, как и токи пе­регрузки, вызывают перегрев генератора. Несимметричные корот­кие замыкания опасны влиянием значительных токов обратной последовательности. Нормально внешние к. з. должны ликвидиро­ваться защитой поврежденных элементов. Учитывая возможность отказа защиты или выключателя, на который она действует, ге­нераторы снабжают защитой от внешних коротких замыканий с действием на отключение, В зависимости от номинальных напря­жения и мощности генератора защита выполняется по-разному.

Повышение напряжения генератора возникает при вне­запном сбросе его нагрузки, так как у разгруженного генератора частота вращения ротора возрастает, У паровых турбин регулято­ры частоты вращения являются быстродействующими и повыше­ние частоты вращения, а значит и напряжения турбогенераторов, оказывается небольшим и кратковременным. У гидротурбин регу­ляторы частоты вращения действуют медленно, и напряжение гид­рогенератора прн сбросе нагрузки может быстро возрасти в пол­тора-два раза по сравнению с номинальным напряжением. Поэто­му гидрогенераторы имеют защиты от повышения напряжения.

Асинхронный режим с потерей возбуждения для генераторов с непосредственным охлаждением проводников об­моток может быть недопустимым. В таких случаях рекомендуется

иметь защиту от этого режима. Допускается об асинхронном ре­жиме и потере возбуждения судить только по положению устрой­ства АГП. При случайном отключении УАГП осуществляется раз­грузка генератора или его отключение. Если асинхронный режим допускается, то подается сигнал о потере возбуждения.

Перегрузка обмотки ротора током возбужде­ния может возникнуть, например, при длительной форсировке возбуждения. Перегрузка опасна для мощных турбогенераторов с непосредственным охлаждением проводников обмоток, поэтому необходима разгрузка ротора или отключение генератора. Для это­го предусматривается защита с независимой или зависимой вы­держкой времени, реагирующая на повышение напряжения или тока в обмотке ротора. С меньшей выдержкой времени защита производит разгрузку ротора, а с большей — отключает генератор.

Особенность защит генератора, действующих на отключение, со­стоит в том, что они должны не только отделить поврежденный генератор от сети генераторного напряжения, но и прекратить прохождение тока возбуждения, поэтому при срабатывании за­щита действует на отключение выключателя и на устройство (ав­томат) гашения поля (АГП) возбуждения генератора.

Некоторые из указанных защит устанавливаются не на всех генераторах. Это определяется напряжением, мощностью и харак­тером заземления нейтрали генератора. Так, например, для гене­раторов напряжением до 1 кВ и мощностью до 1 МВт в связи с высоким запасом изоляции зашита выполняется упрощенно. Обыч­но это токовая защита от всех видов повреждений и ненормальных режимов. Применяются также плавкие предохранители. В связи с этим ниже защиты высоковольтных и защиты низковольтных синхронных генераторов рассматриваются раздельно.

Наряду с защитой на синхронных генераторах имеются устрой­ства автоматики. Одним из средств поддержания напряжения в системе электроснабжения является автоматическое регулирова­ние возбуждения генераторов. Для этого генераторы снабжают устройствами автоматического регулирования возбуждения (АРВ). Для включения генераторов на параллельную работу служат уст* ройства автоматической и полуавтоматической синхронизации (АС). На генераторах электрических станций, и прежде всего на гидрогенераторах, применяются и другие виды автоматики, кото­рые здесь не рассматриваются,