Сформулируйте достоинства и недостатки подключения ОПН в различных точках электрических Сетей?

Сформулируйте достоинства и недостатки подключения ОПН в различных точках электрических Сетей?

В общем случае возможны три варианта подключения ОПН: непосредственно за коммутационным аппаратом (но после трансформаторов тока релейной защиты) (рис. 3.38а); максимально близко к выводам защищаемого оборудования (рис. 3.38б) и параллельно контактам коммутационного аппарата (рис.3.38в).

Рисунок 3.38. Места подключения ОПН

Недостатком варианта (а) является возможность появления повышенных ИП или ИКП на оборудовании при большой длине кабельной линии W из-за падения напряжения на ней при прохождении импульсного тока. Поэтому первый вариант подключения ОПН целесообразен при длине линии до 50-60 метров. В противном случае более целесообразным является вариант (б). При этом необходимо учитывать ограничения о невозможности установки ОПН (и RC) непосредственно на зажимах ЭД (пыль, влага, повышенная опасность, пожароопасность и др.). Вариант (в) подключения ОПН предотвращает эскалацию перенапряжений. Установленный параллельно контактам коммутационного аппарата ОПН сработает раньше, чем ОПН с таким же U_ОСТ, но установленным у защищаемого электроприёмника. Это связано с тем, что ОПН при этом будет реагировать не на амплитуду волны напряжения, идущей со стороны нагрузки, как в первом варианте, а на разность напряжений между источником и нагрузкой. Таким образом, при этом варианте подключения ОПН напряжение на защищаемом электроприёмнике при ИП и ИКП будет меньше, чем напряжение на ОПН. Недостатком этого варианта является затруднения в эксплуатации и размещении ОПН в ячейке коммутационного аппарата, а также в недействии релейной защиты присоединения в случае повреждения ОПН. Повреждение ОПН вызовет отключение не одного присоединения, а всех присоединений, подключенных к данной секции или системе шин.

Основные условия выбора ОПН?

1. Выбор по длительно – допустимому напряжению U_НД.

Длительно – допустимое рабочее напряжение U_Н.Д – наибольшее переменное или постоянное напряжение, которое может быть приложено к выводам ОПН неограниченно долго. По U_Н.Д определяется класс напряжения, к которому относится ОПН. Напряжение U_Н.Д характеризует ОПН в непроводящем состоянии, т.е. при значении тока через ОПН в районе сотен микроампер, поэтому U_Н.Д должно быть не меньше наибольшего рабочего напряжения защищаемого ограничителем оборудования:

U_Н.Д ³ U_Н.Р (3.1).

Обычно принимают U_Н.Д. » 1,7 U_НОМ, где U_НОМ – номинальное напряжение защищаемого устройства.

2. Выбор ОПН по защитному уровню.

Защитный уровень ОПН характеризует остающееся на нём напряжение U_ОСТ, т.к. это напряжение близко к напряжению на защищаемом электроприёмнике при ИП или ИКП. Остающееся напряжение U_ОСТ – это максимальное значение напряжения на выводах ОПН при действии импульсных перенапряжений. Для того, чтобы при ограничении напряжения с помощью ОПН не произошло превышение допустимого для защищаемого оборудования уровня перенапряжения, должно соблюдаться условие:

U_ОСТ £ К_ДОП ·U_НР, (3.2)

где К_ДОП – допустимая кратность импульсных перенапряжений для защищаемого электрооборудования.

3. Выбор по энергоёмкости ОПН.

Энергоёмкость ОПН W_ОПН – это допустимое значение поглощаемой ОПН энергии при ИП или ИКП. Для правильного выбора по этому параметру необходимо определить энергию W, выделяющуюся при отключении защищаемого электроприёмника. Условие выбора по этому параметру выглядит так:

W_ОПН ³ W (3.3).

Как известно, наибольшие ИКП возникают при отключении устройств, нагрузка которых носит индуктивный характер, и имеет место явление среза тока. В этом случае условие (10.3) примет вид:

(3.4)

где, L_НГ – индуктивность нагрузки;

i_СЗ – ток среза.

Что означает понятие «защитный уровень ОПН»?

Защитный уровень ОПН характеризует остающееся на нём напряжение U_ОСТ, т.к. это напряжение близко к напряжению на защищаемом электроприёмнике при ИП или ИКП. Остающееся напряжение U_ОСТ – это максимальное значение напряжения на выводах ОПН при действии импульсных перенапряжений. Для того, чтобы при ограничении напряжения с помощью ОПН не произошло превышение допустимого для защищаемого оборудования уровня перенапряжения, должно соблюдаться условие:

U_ОСТ £ К_ДОП ·U_НР, (3.2

Начертите схему подключения асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым ротором напряжением до 1 кВ к электрической сети системы TN-C с помощью нереверсивного магнитного пускателя. Как в этой схеме обеспечивается электробезопасность в случае пробоя фазной изоляции на корпус?

Рис.13.2 Система TN-C

Нейтраль обмотки низкого напряжения соединена с основным заземлителем (03) и совмещенным нулевым защитным и рабочим проводом РЕN. Линия (воздушная или кабельная) подклю­чена к трансформатору Т через автомат QA1. Вместо авто­мата могут использоваться предохранители и рубильники. Нулевой провод РЕN необходим, во-первых, для того, чтобы можно было подключать к сети однофазные приемники (например, лампы освещения L) напряжением 220 В. В этом случае он используется как N-проводник. При исправном нулевом проводе напряжение между каж­дым из линейных проводов L1, L2, L3 и нулевым прово­дом РЕN равно 220 В. Напряжения между линейными проводами L1-L2, L2-L3, L3-L1 равны 380 В. Трехфазные приемники (например, электродвигатель М) подключены к линейным проводам через коммутационные аппараты: автомат QА2 и магнитный пускатель КМ. Однофазные приемники часто подключают через предохранитель F и рубильники S.

Второе назначение нулевого провода заключается в обеспечении электрической и пожарной безопасности при эксплуатации сети. С этой целью корпуса электро­приемников соединяют зануляющими проводниками с защитным РЕ или совмещенным РЕN нулевым проводом и могут быть заземлены через повторные заземлители ПЗ (последнее по действующим ПУЭ не обязательно). При пробое изоляции на корпус возникает однофазное корот­кое замыкание (КЗ). Ток однофазного КЗ вызывает от­ключение автомата, например, QА2, и электрическая дуга в месте повреждения не успевает привести повреждение к пожару. Из-за быстрого отключения поврежденного приемника мала вероятность попадания людей под на­пряжение и существенно уменьшаются последствия для пострадавшего, прикоснувшегося к корпусу поврежден­ного приемника. Очевидно, что правильный выбор аппа­ратов защиты — автоматов и предохранителей — являет­ся одним из важнейших условий обеспечения электри­ческой и пожарной безопасности. По этой причине в эксплуатации контролируют сопротивление петли «фаза-нуль» электроприемников.

 

Обратные перекрытия.

Ещё одной опасностью при связи через контуры заземления является появление при ударе молнии на заземлителе молниеотвода высоких потенциалов. Так как нейтраль силового трансформатора ТП на напряжении 0,4 кВ обычно заземлена, причём проводник РЕ одним концом связан с нейтралью трансформатора, а другим – с удалённой землёй, то на указанном проводнике по мере приближения к молниеотводу будет иметь место всё увеличивающийся потенциал относительно земли (рис. 6.9.)

Рисунок 6.9. Механизм появления обратного перекрытия

 

Z_З1- сопротивление заземлителя молниеотвода;

Z_З2 – сопротивление заземления трансформатора ТП.

При ударе молнии в молниеотвод потенциал точки А относительно земли может достигать сотен киловольт. Провода линий 0,4 кВ находятся под потенциалом 220 В относительно земли, т.к. связанны с удалённой землёй в точке В. Повышенный потенциал на защитном проводе РЕ, связанном с молниеотводом МО, может вызвать пробой изоляции с провода РЕ на провода L₁, L₂, L_3. Так как проводник РЕ находится под более высоким потенциалом, чем провода L₁, L₂, L₃, то получающейся при этом пробой изоляции, называется обратным перекрытием.

Меры борьбы с обратным перекрытием (при наличии соединения МО с РЕ) – установка УЗИП (ближе к МО) (рис. 6.10)

Рисунок 6.10. Меры борьбы с обратным перекрытием

 

Что такое степень жесткости электромагнитной обстановки? По каким качественным признакам относят электромагнитную обстановку к той или иной степени жесткости? Каковы критерии качества функционирования вторичных технических средств при воздействии электромагнитных помех?

По степени насыщённости среды, в которой находятся ТС, электромагнитными помехами, электромагнитную обстановку делят на четыре степени жёсткости:

- лёгкая ЭМО;

- ЭМО средней жёсткости;

- жёсткая ЭМО;

- крайне жёсткая ЭМО.

ТС, эксплуатируемые в ЭМО с указанными степенями жёсткости, испытывают на ЭМС по различным требованиям. В частности, оборудование электроустановок напряжением до 1 кВ в зависимости от места подключения к источнику электропитания должно выдерживать различные уровни импульсных испытательных напряжений (6, 4, 2,5, 1,5 кВ).

При проектировании необходимо уметь правильно выбрать ТС, соответствующее данной степени жёсткости ЭМО. В таблице 1 приведены в качестве примера, качественные признаки классификации ЭМО с целью отнесения её к той или иной степени жёсткости (по ГОСТ Р 50746-2000 для атомных электростанций).

Таблица 5.1.

Качественные признаки классификации жёсткости электромагнитной обстановки.

Условия размещения, установки и монтажа ТС АС	Жесткость электромагнитной обстановки
Легкая электромагнитная обстановка	Электромагнитная обстановка средней жесткости	Жесткая электромагнитная обстановка	Крайне жесткая электромагнитная обстановка
Система заземления	ТС АС снабжены специально спроектированными системами сигнального и защитного заземления	ТС АС снабжены специально спроектированной системой сигнального заземления и присоединены к общей системе защитного заземления.	ТС АС имеют общую систему защитного заземления с энергетическим оборудованием	Отсутствует специально спроектированная система заземления для ТС АС, и они заземляются неупорядоченно
Экранирующие свойства помещения	Стены, пол и потолок помещения обладают удовлетворительными экранирующими свойствами. Коэффициент ослабления помех в полосе 0,15-30 МГц не менее 20-30 дБ	Помещения не обладает экранирующими свойствами. Коэффициент ослабления помех в полосе 0,15-30 МГц не превышает 10 дБ	Требования к экранированию помещения не предъявляют	Требования к экранированию помещения не предъявляют
Система питания	ТС АС питаются от источника бесперебойного питания или автономного фидера	ТС АС получают питание от сети через развязывающие трансформаторы или от источника бесперебойного питания, или автономного фидера	ТС АС получают питание от общей с другим оборудованием (в том числе силовым) сети	ТС АС получают питание от общей с другим оборудованием (в том числе силовым) сети
Установочно-монтажные условия в помещении	Коммутируемые индуктивные нагрузки снабжены помехоподавляющими средствами. Питающие и информационные линии экранированы, и экраны на обоих концах подсоединены к системе заземления. Питающие линии содержат сетевые фильтры и защиту от перенапряжения	Индуктивные нагрузки, коммутируемые контактами реле, не снабжены средствами помехоподавления. Нагрузки, коммутируемые контакторами, защищены. Линии с разными уровнями сигналов и напряжений неудовлетворительно разнесены между собой. Имеются кабели, содержащие вместе линии питания, информационные линии, линии управления и связи. Линии питания содержат средства защиты от перенапряжений.	Коммутируемые кондуктивные нагрузки не снабжены средствами помехоподавления. Отсутствует разнос между линиями с различными уровнями сигналов и напряжений. Не разнесены кабели питания, управления, информационные и связи. Применяются кабели, содержащие линии различного назначения. Кабели не экранированы и не защищены от перенапряжений.	Коммутируемые кондуктивные нагрузки не снабжены средствами помехоподавления. Отсутствует разнос между линиями с различными уровнями сигналов и напряжений. Не разнесены кабели питания, управления, информационные и связи. Применяются кабели, содержащие линии различного назначения. Кабели не экранированы и не защищены от перенапряжений.
Условия размещения ТС АС	ТС АС размещены в одном помещении. Внешние информационные кабели, подсоединяемые к ТС АС, защищены от перенапряжений и гальванически развязаны	Часть ТС АС расположены в других помещениях того же здания. Информационные связи, идущие к указанным частям ТС АС, гальванически развязаны. Связи от аппаратуры, выходящие за пределы здания, защищены от перенапряжений и гальванически развязаны.	ТС АС расположена за пределами основного здания. Сосредоточенные части ТС АС гальванически развязаны друг от друга. Кабели связи, выходящие за пределы основного здания, защищены от перенапряжений	ТС АС расположены в основном здании и вне его. Не все удаленные друг от друга части аппаратуры гальванически развязаны друг от друга. Не все информационные кабели защищены от перенапряжений. Имеются информационные кабели, выходящие за пределы основного здания.
Наличие постороннего оборудования в помещении	В помещении нет постороннего оборудования, подключенного к сети питания ТС АС. Освещение – лампами накаливания или люминесцентными лампами от отдельной сети питания	В помещении имеется другое оборудование, подсоединенное к той же сети питания, что и ТС АС. К виду и питанию светильников требования не предъявляют. В помещении могут быть высоковольтное оборудование и источники электростатических разрядов.	В помещении имеется другое оборудование, подсоединенное к той же сети питания, что и ТС АС. К виду и питанию светильников требования не предъявляют. В помещении могут быть высоковольтное оборудование и источники электростатических разрядов.	В помещении имеется другое оборудование, подсоединенное к той же сети питания, что и ТС АС. К виду и питанию светильников требования не предъявляют. В помещении могут быть высоковольтное оборудование и источники электростатических разрядов.
Применение переносных радиотелефонных систем и радиостанций в местах размещения ТС АС	Применение переносных радиотелефонов и радиостанций запрещено	Ограниченное использование переносных радиотелефонов и радиостанций мощностью не более 2 Вт при расстоянии до ТС АС или подключенных к ним кабелей связи/электропитания не менее 5 м	Возможно использование переносных радиотелефонов и радиостанций мощностью не более 12 Вт	Возможно неограниченное использование переносных радиотелефонов и радиостанций. Поблизости могут находиться мощные радиопередатчики
Примечание – Электромагнитную обстановку в помещении для размещения ТС АС относят к более жесткой при наличии хотя бы одного условия установки, размещения и монтажа ТС АС, характеризующего более жесткую обстановку

Сформулируйте достоинства и недостатки подключения ОПН в различных точках электрических Сетей?

В общем случае возможны три варианта подключения ОПН: непосредственно за коммутационным аппаратом (но после трансформаторов тока релейной защиты) (рис. 3.38а); максимально близко к выводам защищаемого оборудования (рис. 3.38б) и параллельно контактам коммутационного аппарата (рис.3.38в).

Рисунок 3.38. Места подключения ОПН

Недостатком варианта (а) является возможность появления повышенных ИП или ИКП на оборудовании при большой длине кабельной линии W из-за падения напряжения на ней при прохождении импульсного тока. Поэтому первый вариант подключения ОПН целесообразен при длине линии до 50-60 метров. В противном случае более целесообразным является вариант (б). При этом необходимо учитывать ограничения о невозможности установки ОПН (и RC) непосредственно на зажимах ЭД (пыль, влага, повышенная опасность, пожароопасность и др.). Вариант (в) подключения ОПН предотвращает эскалацию перенапряжений. Установленный параллельно контактам коммутационного аппарата ОПН сработает раньше, чем ОПН с таким же U_ОСТ, но установленным у защищаемого электроприёмника. Это связано с тем, что ОПН при этом будет реагировать не на амплитуду волны напряжения, идущей со стороны нагрузки, как в первом варианте, а на разность напряжений между источником и нагрузкой. Таким образом, при этом варианте подключения ОПН напряжение на защищаемом электроприёмнике при ИП и ИКП будет меньше, чем напряжение на ОПН. Недостатком этого варианта является затруднения в эксплуатации и размещении ОПН в ячейке коммутационного аппарата, а также в недействии релейной защиты присоединения в случае повреждения ОПН. Повреждение ОПН вызовет отключение не одного присоединения, а всех присоединений, подключенных к данной секции или системе шин.