Общие сведения о силовом и осветительном электрооборудовании промышленных предприятий.

Общие сведения о силовом и осветительном электрооборудовании промышленных предприятий.

Приемником электроэнергии называют электрическую часть производственной установки, получающую электроэнергию от источника и преобразующую ее в механическую, тепловую, химическую, световую энергию, в энергию электростатического или электромагнитного поля.

Электропотребителем называют совокупность электроприемников производственных установок цеха, корпуса, предприятия, присоединенных с помощью электрических сетей к общему пункту электропитания.

В зависимости от вида энергии, в который преобразуется электроэнергия, различают следующие типы приемников электроэнергии: электрические приводы машин и механизмов; электротермические, электрохимические и электролизные установки; преобразовательные установки; установки электроосвещения; установки электростатического и электромагнитного поля; устройства искровой обработки; устройства контроля и испытания изделий (рентгеновские аппараты, установки ультразвука и т.д.). Приведенное подразделение приемников электроэнергии представляет собой их классификацию по технологическому назначению.

Электрический привод — это электромеханическое устройство, предназначенное для приведения в движение механизмов или машин, в котором источником механической энергии служит электродвигатель. Электропривод состоит из преобразователя, электродвигателя или группы электродвигателей, передаточного, управляющего и рабочего органов.

В зависимости от способа передачи энергии от двигателя к рабочим органам механизмов электроприводы бывают групповые, индивидуальные или многодвигательные.

Групповым называют привод, в котором один двигатель приводит в движение с помощью трансмиссий группу рабочих машин или рабочих органов одной машины.
Сети сварочных установок питают приемники с очень низким коэффициентом мощности. Поэтому для снижения потерь напряжения в них требуются проводники с малым индуктивным сопротивлением (0,02...0,07 Ом/км). К таким проводникам относятся многожильные кабели, двухжильные провода АПРТО, прокладываемые в трубах, закрытые шинопроводы со спаренными фазами.

Сети пожароопасных помещений и установок должны выполняться защищенными изолированными проводниками — трубчатыми проводами в металлических оболочках, проводами в стальных трубах, кабелями с металлической, полихлорвиниловой или найритовой оболочкой, изолированными проводами на тросах. Все соединения проводников должны быть в специальных коробках из жаростойкой пластмассы или стали с непрони-цаемыми для пыли уплотнениями. Применение пластмассовых труб запрещается.

Сети взрывоопасных помещений и установок должны выполняться бронированными или небронированными кабелями, проложенными в стальных трубах, либо изолированными проводами в стальных трубах.

Вид прокладки проводов определяется классом помещения и наличием или отсутствием механических и химических воздействий на проводку.

Электроосветительные установки являются, как правило, однофазными электроприёмниками. Лампы светильников имеют мощность от десятков ватт до нескольких киловатт и питаются напряжением 380-220 В.Светильники местного освещения на напряжение 12, 36 и 42 В питаются от понижающих однофазных трансформаторов. В случаях, когда отключение освещения угрожает безопасности людей или других особых требований, предусматривается система аварийного освещения с гарантированным питанием от нее отдельных ламп или специально выделенных для этого из числа ламп общего освещения.

Назначение и выбор электрических сетей напряжением до 1кВ.

Электрические сети напряжением до 1 кВ формируют системы внутреннего электроснабжения цехов промышленных предприятий и гражданских зданий

Внутренние сети цехов и гражданских зданий запитываются от трансформаторных подстанций 6—10/0,4—0,23 кВ или ВРУ.

Наружные сети до 1 кВ на промышленных предприятиях имеют весьма ограниченное применение, так как электропитание цеховых нагрузок выполняется от внутрицеховых, встроенных или пристроенных трансформаторных подстанций.

В городах наружные электрические сети до 1 кВ значительны, так как нагрузки гражданских зданий запитываются в основном от отдельно стоящих трансформаторных подстанций. Кроме того, к ним относятся также сети наружного освещения. Основное назначение сетей до 1 кВ — распределение электрической энергии внутри цехов, зданий и непосредственное питание электроприемников. Эти сети относятся к низшим уровням систем электроснабжения (рис. 1.3, 1.4) и характеризуются значительным разнообразием и большими объемами информации.

Основными требованиями к электрическим сетям напряжением до 1 кВ являются экономичность; надежность, в том числе гибкость, универсальность и обеспечение потребителей электроэнергией требуемого качества; безопасность и удобство технического обслуживания и ремонта.

Экономичность электрических сетей обусловлена минимальными капитальными затратами (стоимость элементов электрической сети и их монтажа) и эксплуатационными расходами (содержание обслуживающего персонала, амортизационные отчисления, стоимость потерь электроэнергии). В связи с тем, что расход проводникового материала для одной и той же передаваемой мощности быстро растет с понижением номинального напряжения сети, а потери электроэнергии в электрических сетях потребителей значительны, необходимо стремиться к сокращению длины сетей напряжением до 1 кВ и приближению высшего напряжения к приемникам электроэнергии.

Электрическая сеть должна иметь на всех участках схемы минимально возможные длину, сечение проводников и количество элементов, не допускать потерь электроэнергии больше экономически оправданных, обеспечивать качество передаваемой электроэнергии.

Надежность электрической сети определяется состоянием ее Элементов, схемой этой сети с учетом оснащения ее защитой и автоматикой, организацией технического и ремонтного обслуживания.

Надежность элементов сети обусловлена их строением, конструктивным исполнением, влиянием окружающей среды. Конструктивное исполнение элементов должно быть таким, чтобы максимально исключить возможность их повреждения при конкретных условиях окружающей среды.

Сечение проводников должно исключать возможность недопустимого для них перегрева и разрушения как при нормальных, так и аварийных режимах.

Гибкость и универсальность электрической сети обусловлена возможностью ее минимального изменения при перераспределении электрических нагрузок.

Безопасность технического и ремонтного обслуживания определяется правилами ПТБ и ПТЭ [10].

При проектировании электрической сети следует предусматривать, возможность организации технического учета расхода электроэнергии, позволяющего формировать расход электроэнергии на единицу выпускаемой продукции или работы; возможность индустриальных способов ее монтажа, предполагающих применение комплектных устройств, прокладку кабелей, проводов в лотках, коробах и т.д., т.е. способов, обеспечивающих минимальное время монтажа.

 

 

Метод расчета электрических нагрузок.

1. Метод расчета, основанный на удельной нагрузке в зависимости от площади помещения.

2. Метод расчета нагрузки по удельной мощности

3. Табличный метод расчета (постоянных и переменных нагрузок)

4. Расчет электрических нагрузок методом коэффициента максимума

 

Расчёт силовых электрических нагрузок

А) Метод расчета нагрузки по удельной мощности

Метод расчета нагрузки по удельной мощности оборудования достаточно трудоемкий, но позволяет достаточно точно подсчитать мощность потребителей, а следственно и нагрузку.

Рассмотрим метод расчета, который даёт наибольшую точность при произведении расчетов. Для того чтобы определить уровень нагрузки в доме необходимо первоначально определить мощность потребителей энергии в отдельности друг от друга, а потом умножить на коэффициент использования этих приборов на протяжении часа и на поправочный коэффициент учитывающий неравномерность использования электрических приборов.

Расчет для каждого потребителя электроэнергии Рр, Вт/ч производится по формуле:

Рр= Руст*Кисп*Кзап

где: Руст – установленная мощность потребителя, Вт/ч;

Кисп – коэффициент использования электрооборудования,

Кзап – коэффициент учитывающий запас использования электрооборудования.

После подсчёта нагрузки всего оборудования (освещение, стиральная машина, микроволновка, утюг, телевизор, компьютер, холодильник и др.) производится суммирование всех нагрузок.

Рсум = Рр.телев. + Рр.освещ. + Рр.стир.маш + …+Рр.другое

Для коттеджа например площадью 120 м2 с кухней, двумя спальнями, прихожей, ванной и столовой расчет будет выглядеть так.

Для кухни:

Рсум.кухни = Рр.стир.маш. + Рр.освещ.+ Рр.микр. + Рр.телев

Рсум.кухни = 2500*0,1*1,5+300*0,3*1,5+1200*0,1*1,5+70*0,5*1,5=742,5(Вт)

Для спален:

Рсум.спальн1= Рр.освещ + Рр.бра + Рр.телев + Рр. компьют.

Рсум.спальн1=200*0,3*1,5+40*0,1*1,5+70*0,5*1,5+120*0,3*1,5=202,5(Вт)

Рсум.спальн2= Рр.освещ + Рр.бра + Рр.телев + Рр. компьют.

Рсум.спальн2=200*0,3*1,5+40*0,1*1,5+70*0,5*1,5+120*0,3*1,5=202,5 (Вт)

Для прихожей:

Рсум.прихож = Рр.освещ

Рсум.прихож= 100*0,1*1,5=15 (Вт)

Для ванной комнаты и сан. узла:

Рсум.ванной = Рр.освещ + Рр.бойл

Рсум.ванной =50*0,1*1,5+2000*0,1*1,5=307,5 (Вт)

Для столовой:

Рсум.стол. = Рр.освещ + Рр.телев

Рсум.стол. = 200*0,1*1,5+100*0,1*1,5=45 (Вт)

 

 

Б).Расчет электрических нагрузок методом коэффициента максимума

Нагрузка установленная:

Рн - номинальная активная мощность электроприёмника, кВт. (табл.1)

n - число электроприёмников.

Рн.об -общая номинальная мощность электроприёмников, кВт.

Ки - коэффициент использования электроприёмников.

 

cosf -коэффициент мощности.

tgf -коэффициент реактивной мощности.

m -показатель силовой сборки в группе.

Нагрузка средняя за смену:

Рсм -средняя активная мощность за наиболее нагруженную смену, кВт.

Qcм -средняя реактивная мощность за наиболее нагруженную смену, кВАр

n_э -эффективное число электроприёмников.

Кмax -коэффициент максимума.

Нагрузка максимальная:

Рм -максимальная активная нагрузка, кВт.

Qм - максимальная реактивная нагрузка, кВАр.

Sм- максимальная полная нагрузка, кВА.

Iм - ток максимальный, А.

 

Пример расчёта для РП-1:

 

Дано:

Обдирочные станки типа РТ-503: Рн=37кВт; n=10

Краны мостовые: Рн=30 кВт; n=2; ПВ=25%

 

Находим Рн.об. для этого Рн.об=Рн*n

Kи / cosf /tgf определяем по табл. 1.5.1 (Л1)

m определяем по формуле для РП-1 m≥3

 

Определяем Рсм -среднюю активную мощность: Рсм=n*Ки*Pн, кВт

 

Определяем Qсм -среднюю реактивную мощность: Qсм =Рсм*tgf,кВАр

 

Определяем n_э -эффективное число электроприёмников по формуле n_э=F(n, т,Kи.ср,Рн) используя табл. 1.5.2 (Л1) для РП-1 n_э=11

 

Определим Кмах по формуле Кмах=(Ки.ср,n_э) используя табл.1.5.2 (Л1) для РП-1 Кмах=1,96

 

Определим Рмах -максимальную активную нагрузку: Рмах=Кмах*Рсм, кВт

Определим Qмах -максимальную реактивную нагрузку6 Qмах=1,1*Qcм, кВАр

Определим Sмах максимальную полную нагрузку: Sмах= ,кВ

 

Определим Iмах -ток максимальный Iмах= ,А

Остальные расчёты по РП-2, РП-3, РП-4 сводим в общую ведомасть.

Освещение считаем методом удельной мощности: Pосв = ; Wy=10Вт/м²*S=A*B, кВ.

 

ТРЕБОВАНИЯ К АППАРАТАМ ЗАЩИТЫ

Аппараты защиты по своей отключающей способности должны соответствовать максимальному значению тока КЗ в начале защищаемого участка электрической сети.

Допускается установка аппаратов защиты, нестойких к максимальным значениям тока КЗ, а также выбранных по значению одноразовой предельной коммутационной способности, если защищающий их групповой аппарат или ближайший аппарат, расположенный по направлению к источнику питания, обеспечивает мгновенное отключение тока КЗ, для чего необходимо, чтобы ток уставки мгновенно действующего расцепителя (отсечки) указанных аппаратов был меньше тока одноразовой коммутационной способности каждого из группы нестойких аппаратов, и если такое неселективное отключение всей группы аппаратов не грозит аварией, порчей дорогостоящего оборудования и материалов или расстройством сложного технологического процесса.

Номинальные токи плавких вставок предохранителей и токи уставок автоматических выключателей, служащих для защиты отдельных участков сети, во всех случаях следует выбирать по возможности наименьшими по расчетным токам этих участков или по номинальным токам электроприемников, но таким образом, чтобы аппараты защиты не отключали электроустановки при кратковременных перегрузках (пусковые токи, пики технологических нагрузок, токи при самозапуске и т. п.).

В качестве аппаратов защиты должны применяться автоматические выключатели или предохранители. Для обеспечения требований быстродействия, чувствительности или селективности допускается при необходимости применение устройств защиты с использованием выносных реле (реле косвенного действия).

Автоматические выключатели и предохранители пробочного типа должны присоединяться к сети так, чтобы при вывинченной пробке предохранителя (автоматического выключателя) винтовая гильза предохранителя (автоматического выключателя) оставалась без напряжения. При одностороннем питании присоединение питающего проводника (кабеля или провода) к аппарату защиты должно выполняться, как правило, к неподвижным контактам.

Каждый аппарат защиты должен иметь надпись, указывающую значения номинального тока аппарата, уставки расцепителя и номинального тока плавкой вставки, требующиеся для защищаемой им сети. Надписи рекомендуется наносить на аппарате или схеме, расположенной вблизи места установки аппаратов защиты.

ВЫБОР ЗАЩИТЫ

Электрические сети должны иметь защиту от токов короткого замыкания, обеспечивающую по возможности наименьшее время отключения и требования селективности.

Защита должна обеспечивать отключение поврежденного участка при КЗ в конце защищаемой линии: одно-, двух- и трехфазных - в сетях с глухозаземленной нейтралью; двух- и трехфазных - в сетях с изолированной нейтралью.

 

Надежное отключение поврежденного участка сети обеспечивается, если отношение наименьшего расчетного тока КЗ к номинальному току плавкой вставки предохранителя или расцепителя автоматического выключателя будет не менее значений, приведенных в 1.7.79 и 7.3.139.

В сетях, защищаемых только от токов КЗ (не требующих защиты от перегрузки согласно 3.1.10), за исключением протяженных сетей, например сельских, коммунальных, допускается не выполнять расчетной проверки приведенной в 1.7.79 и 7.3.139 кратности тока КЗ, если обеспечено условие, чтобы по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам проводников, приведенным в таблицах гл. 1.3, аппараты защиты имели кратность не более:

· 300% для номинального тока плавкой вставки предохранителя;
· 450% для тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку);
· 100% для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки);
· 125% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратной зависящей от тока характеристикой; если на этом автоматическом выключателе имеется еще отсечка, то ее кратность тока срабатывания не ограничивается.

Наличие аппаратов защиты с завышенными уставками тока не является обоснованием для увеличения сечения проводников сверх указанных в гл. 1.3.

Сети внутри помещений, выполненные открыто проложенными проводниками с горючей наружной оболочкой или изоляцией, должны быть защищены от перегрузки.

Кроме того, должны быть защищены от перегрузки сети внутри помещений:

· осветительные сети в жилых и общественных зданиях, в торговых помещениях, служебно-бытовых помещениях промышленных предприятий, включая сети для бытовых и переносных электроприемников (утюгов, чайников, плиток, комнатных холодильников, пылесосов, стиральных и швейных машин и т. п.), а также в пожароопасных зонах;
· силовые сети на промышленных предприятиях, в жилых и общественных зданиях, торговых помещениях - только в случаях, когда по условиям технологического процесса или по режиму работы сети может возникать длительная перегрузка проводников;
· сети всех видов во взрывоопасных зонах - согласно требованиям 7.3.94.

В сетях, защищаемых от перегрузок (см. 3.1.10), проводники следует выбирать по расчетному току, при этом должно быть обеспечено условие, чтобы по отношению к длительно допустимым токовым нагрузкам, приведенным в таблицах гл. 1.3, аппараты защиты имели кратность не более:

· 80% для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку), - для проводников с поливинилхлоридной, резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией; для проводников, прокладываемых в невзрывоопасных производственных помещениях промышленных предприятий, допускается 100%;
· 100% для номинального тока плавкой вставки или тока уставки автоматического выключателя, имеющего только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку), - для кабелей с бумажной изоляцией;
· 100% для номинального тока расцепителя автоматического выключателя с нерегулируемой обратно зависящей от тока характеристикой (независимо от наличия или отсутствия отсечки) - для проводников всех марок;
· 100% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависящей от тока характеристикой - для проводников с поливинилхлоридной, резиновой и аналогичной по тепловым характеристикам изоляцией;
· 125% для тока трогания расцепителя автоматического выключателя с регулируемой обратно зависящей от тока характеристикой - для кабелей с бумажной изоляцией и изоляцией из вулканизированного полиэтилена.

Длительно допустимая токовая нагрузка проводников ответвлений к короткозамкнутым электродвигателям должна быть не менее:

· 100% номинального тока электродвигателя в невзрывоопасных зонах;
· 125% номинального тока электродвигателя во взрывоопасных зонах.

В случаях, когда требуемая допустимая длительная токовая нагрузка проводника не совпадает с данными таблиц допустимых нагрузок, допускается применение проводника ближайшего меньшего сечения, но не менее, чем это требуется по расчетному току.

Оптимизация схемных режимов

Проводится анализ существующих схем в части построения городских электрических сетей: двухлучевая; петлевая; смешанная с выполнением электрических расчетов и с оценкой двух режимов электрических сетей - для условий годового максимума и минимума нагрузок с учетом определившихся за период эксплуатации точек токораздела в нормальном и в послеаварийном режимах. Рассчитываются потери электроэнергии в элементах сети, в линиях электропередачи, в трансформаторах. Определяется баланс активной и реактивной мощностей в узлах распределения потоков. Дается оценка эффективности работы сети по потерям электроэнергии, ее качеству у потребителя, загрузке сети реактивной мощностью и ее дефициту, надежности электроснабжения.

С учетом данных о росте нагрузок, существующих потребителей на расчетный период, данных о новых заявленных потребителях, планов городской застройки и перспективного развития формируется, дорабатывается схема развития на расчетный период, а так же ее принципы построения, уточняются точки токоразделов. Вновь выполняются электрические расчеты с оценкой двух режимов электрической сети - для условий годового максимума и минимума нагрузки с составлением нового баланса активной и реактивной мощностей в нормальном и послеаварийном режимах. По результатам электрических расчетов и данных полученных техническим аудитом, характеризующих физическое состояние электротехнического оборудования сетей, определяются объемы работ по его замене, по реконструкции и развитию электрических распределительных сетей, необходимых для приведения их к состоянию, при котором обеспечиваются оптимальные электрические потери, а также адаптация сетей к растущим электрическим нагрузкам.

 

Короткие замыкания. Основные понятия и соотношения величин токов.

Короткое замыкание (КЗ) — электрическое соединение двух точек электрической цепи с различными значениями потенциала, не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу. Короткое замыкание может возникать в результате нарушения изоляции токоведущих элементов или механического соприкосновения неизолированных элементов. Также коротким замыканием называют состояние, когда сопротивление нагрузки меньше внутреннего сопротивления источника питания.

В трёхфазных электрических сетях различают следующие виды коротких замыканий

однофазное (замыкание фазы на землю или нейтральный провод); двухфазное (замыкание двух фаз между собой);

двухфазное на землю (две фазы между собой и одновременно на землю); трёхфазное (три фазы между собой)

В электрических машинах возможны короткие замыкания:

межвитковые — замыкание между собой витков обмоток ротора или статора, либо витков обмоток трансформаторов;

замыкание обмотки на металлический корпус.

Последствия короткого замыкания

Железнодорожное военное оборудование — устройство закорачивания и отвода контактной сети (ЗОКС)

При коротком замыкании резко и многократно возрастает сила тока, протекающего в цепи, что, согласно закону Джоуля — Ленца приводит к значительному тепловыделению, и, как следствие, расплавлению электрических проводов, с последующим возникновением возгорания и распространением пожара.

Короткое замыкание в одном из элементов энергетической системы способно нарушить её функционирование в целом — у других потребителей может снизиться питающее напряжение, что может привести к повреждению устройства; в трёхфазных сетях при коротких замыканиях возникает асимметрия напряжений, нарушающая нормальное электроснабжение. В больших энергосетях короткое замыкание может вызывать тяжёлые системные аварии.

В случае повреждения проводов воздушных линий электропередачи и замыкании их на землю в окружающем пространстве может возникнуть сильное электромагнитное поле, способное в близко расположенном оборудовании навести ЭДС, опасную для аппаратуры и работающих с ней людей.

Методы защиты

Для защиты от короткого замыкания принимают специальные меры:

Ограничивающие ток короткого замыкания: устанавливают токоограничивающие электрические реакторы;

применяют распараллеливание электрических цепей, то есть отключение секционных и шиносоединительных выключателей;

используют понижающие трансформаторы с расщеплённой обмоткой низкого напряжения;

используют отключающее оборудование — быстродействующие коммутационные аппараты с функцией ограничения тока короткого замыкания - плавкие предохранители и автоматические выключатели;

Применяют устройства релейной защиты для отключения поврежденных участков цепи

Основные понятия и соотношения величин токов.Электрический ток - упорядоченное по направлению движение электрических зарядов. За направление тока принимается направление движения положительных зарядов.

Прохождение тока по проводнику сопровождается следующими его действиями:

магнитным (наблюдается во всех проводниках)

тепловым (наблюдается во всех проводниках, кроме сверхпроводников) химическим (наблюдается в электролитах).

Для возникновения и поддержания тока в какой-либо среде необходимо выполнение двух условий:1) наличие в среде свободных электрических зарядов; 1)создание в среде электрического поля.

В разных средах носителями электрического тока являются разные заряженные частицы.

Электрическое иоле в среде необходимо для создания направленного движения свободных зарядов. Как известно, на заряд q в электрическом поле напряженностью Е действует сила F = q* E, которая и заставляет свободные заряды двигаться в направлении электрического поля. Признаком существования в проводнике электрического поля является наличие не равной нулю разности потенциалов между любыми двумя точками проводника,

Однако, электрические силы не могут длительное время поддерживать электрический ток. Направленное движение электрических зарядов через некоторое время приводит к выравниванию потенциалов на концах проводника и, следовательно, к исчезновению в нем электрического поля.

Для поддержания тока в электрической цепи на заряды кроме кулоновских сил должны действовать силы неэлектрической природы (сторонние силы).

Устройство, создающее сторонние силы, поддерживающее разность потенциалов в цепи и преобразующее различные виды энергии в электрическую энергию, называется источником тока.

Для существования электрического тока в замкнутой цепи необходимо включение в нее источника тока.

 

 

 

Релейная защита. Основные понятия и виды.

РЗ – называют специальные средства и устройства для защиты, выполняемые с помощью реле, процессоров, блоков и других. аппаратов, и предназначенные для отключения силовыхвыключателей при напряжении свыше 1000 В или автоматических выключателей при напряжении до 1000 В. Более часто термин РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА используется в установках и сетях высокого напряжения. К системам автоматики в настоящей работе отнесены устройства АПВ, АВР, АЧР, АРТ.

Р.З. – основное средство защиты линий, трансформаторов, генераторов, двигателей от аварийных и ненормальных режимов.
Требования к РЗ. К релейной защите предъявляются следующие требования:
-селективность (избирательность), т.е. способность защиты самостоятельно определять поврежденный участок сети и отключать только этот участок,
-быстродействие,
-надежность действия,
-чувствительность (т.е. способность отключать поврежденные участки на начальной стадии повреждения)
-простота схемы.
Контролируемые параметры Р.З. Устройства РЗ могут контролировать следующие параметры: ток, напряжение, мощность, температуру, время, направление и скорость изменения контролируемой величины.
Функции релейной защиты. Устройства РЗ могут выполнять следующие функции:

· защита от К.З междуфазных,

· защита от замыканий на землю, в т. ч. 2х-3х и однофазных

· защита от минимального напряжения;

· защита от внутренних повреждений в обмотках двигателей, генераторов и трансформаторов.

· защита от асинхронного режима работы синхронных двигателей.

· защита от обрывов в роторной цепи мощных двигателей.

· защита от затянувшегося пуска

· дифференциальная защита (продольная и поперечная) крупных машин и линий.

Элементы РЗ. В качестве основных элементов релейной защиты применяются реле, в том числе электромагнитного или других принципов действия, а также полупроводниковые и микроэлектронные приборы и блоки.

Основные реле. В схемах РЗиА применяется много типов различных реле, а в последние годы - специальных блоков и процессоров, объединяемых в локальную компьютерную сеть. В качестве основных применяются реле тока, напряжения, мощности, частоты, дифференциальные реле и блоки дифференциальной защиты.

Реле тока. Наиболее часто используются электромагнитные реле РТ -40 и индукционные типа РТ-80. Это высокочувствительные устройства, реагирующие на изменение тока, и могут защищать от перегрузок и от КЗ.

Рисунок 1 - Конструкция реле тока РТ-40.

· Подвижный контакт 2- якорь · сердечник · перемычка · обмотка · контактная часть · пружина · шкала уставок · регулятор уставки срабатывания 10-гаситель вибрации.

Реле РТ-40 - электромагнитное, имеет два сердечника и две обмотки, которые можно включать параллельно или последовательно для удвоения показателей шкалы. Уставка срабатывания регулируется поворотом указателя 9 (изменением натяжения пружины). Пределы уставок у различных модификаций реле этой серии - от 0,5 до 200 А, что позволяет их использовать с различными трансформаторами тока. Выпускаются также реле тока серии ЭТ-520 и другие.
Пример характеристики реле тока: РТ-40/0,2; I сраб. 0,05¸0,1А (последовательное соединение), и 0,1¸0,2А (параллельное соединение), I ном. от 0,4 А до 10 А

Рисунок 2 – Схема устройства реле РТ-80 и характеристика срабатывания реле

Рисунок 3 – Общий вид реле тока РТ-80 (90).

Реле РТ-80 (РТ-90) – реле тока индукционного типа, имеет два независимых элемента- электромагнитный (мгновенного действия) и индукционный (работающий с выдержкой времени). Такая конструкция позволяет применять их в схемах с зависимой и независимой от тока характеристикой срабатывания. Ток срабатывания индукционного элемента-2-10 А, время срабатывания - 0,5-16 с. При токах от 2 до 3-5 номинальных реле работает с выдержкой времени, с зависимым от тока временем срабатывания, при токах более 5- -7 номинальных у реле срабатывает электромагнитный элемент, без выдержки времени, т.е. мгновенно.

Реле РНТ-565-реле направленного тока (рис. 5) (реле электромагнитное токовое дифференциальное). Состоит из корпуса в котором находятся: реле РТ-40, быстронасыщающийся трансформатор БНТ и резисторы Rк и Rв. Реле имеет обмотки: Р- рабочая обмотка, В –вторичная обмотка, К1, К2 – короткозамкнутые обмотки, У1, У2–уравнительные обмотки
Настройка реле производится с помощью резисторов Rв и Rк. При этом добиваются, чтобы при включении реле оно становилось нечувствительным к токам намагничивания (к помехам) и к токам небаланса, возникающим в начальный момент КЗ. Это позволяет повысить чувствительность защиты. Все обмотки имеют отдельные выводы (гнезда) для регулирования и настройки.
Дифференциальное реле мощности РБМ используется для контроля изменения направления тока в устройствах направленной токовой защиты. Принцип его действия следующий.

магнитопровод, 2- обмотка, включенная последовательно нагрузке, 3- обмотка, включенная параллельно(в цепи напряжения), 4- неподвижный стальной сердечник, 5- алюминиевый ротор,6- подвижные контакты

Рисунок 5 - Устройство и принцип действия реле мощности РБМ

При отклонении от нормального (расчетного) режима магнитные потоки Фт и Фн, создаваемые обмотками тока и напряжения, проходят по магнитопроводу и через сердечник 4 индуцируют в роторе 5 вихревые токи, в результате чего ротор поворачивается на определенный угол. При повороте ротора замыкаются контакты 6. Реле срабатывает только тогда, когда в обмотках 2 или 3 изменяется направление тока.

 

Замыкание на землю в одной точке цепи возбуждения не оказывает влияния на нормальную работу генератора, ток в месте повреждения не проходит, и симметрия магнитного потока не нарушается. Однако наличие одного замыкания на землю уже представляет некоторую опасность для генератора, так как в случае замыкания на землю во второй точке цепи возбуждения часть обмотки окажется замкнутой накоротко.

Замыкание на землю в двух точках цепи возбуждения сопровождается сильной вибрацией из-за несимметрии магнитного потока. Дуга в месте замыкания может привести к значительному повреждению обмотки и стали ротора. Из-за сильной вибрации замыкание на землю в двух точках цепи возбуждения особенно опасно для синхронных машин с выступающими полюсами, какими являются гидрогенераторы и синхронные компенсаторы. Вследствие этого, как правило, не следует допускать работы гидрогенераторов и синхронных компенсаторов с замыканием на землю в одной точке цепи возбуждения. Необходимо немедленно отключать их и принимать меры к устранению повреждения. Поэтому на машинах с выступающими полюсами предусматривается защита от замыканий на землю в одной точке цепи возбуждения, действующая на сигнал, а защита от двойных замыканий на землю не устанавливается.

Защита электродвигателя: Защита от многофазных коротких замыканий

Для защиты от многофазных коротких замыканий электродвигателей мощностью до 5 000 кВт обычно используется максимальная токовая отсечка. Ток срабатывания отсечки выбирается по следующему выражению:

где — коэффициент схемы, равный 1 для схемы на рис. 11-4 и для схемы на рис. 11-3; I_пуск — пусковой ток электродвигателя.

Схемы электроснабжения.

Схемы электроснабжения: а— радиальная; б— магистральная; в— смешанная

Магистральная схема — линии, питающие потребителей (приемники), имеют распределение энергии по длине (рис. 1, б). Такие линии называют магистральными (линия W). Смешанная схема — электроснабжение осуществляется радиальными и магистральными линиями. Радиальные схемы бывают одно- и двухступенчатыми.

В одноступенчатой радиальной схеме потребители (приемники) непосредственно связаны с ЦП, В двухступенчатой радиальной схеме между ЦП и потребителями (приемниками) имеются дополнительные элементы — РП

 

Щиты управления ЩУ

Щит управления ЩУ имеет следующее назначение:
Щит управления предназначен для обеспечения контроля за распределением питания, а также управление напряжением электропитания технологического оборудования.
Применение:
Щит управления применим на различных промышленных объектах и объектах строительства, насосные станции, станции водо-, нефте-, газоперекачки. Щит управления позволяет решить следующие задачи:

1. Управления электродвигателями

2. Управления нагрузкой

3. Управления вентиляцией

4. Управления различными источниками питания (встроенный АВР) напряжением 380В от одного из двух или трех независимых источников питания

5. Обеспечение индикацию и сигнализации оборудования

6. Щит управления защищает оборудование от коротких замыканий и перегрузок (защита электродвигателей от перегрузок)

7. Щит управления обеспечивает дистанционное управление нагрузками

8. Щит управления при управлении электродвигателями обеспечивает плавные пусковые характеристики

9. При управлении электродвигателями выравнивает моторесурс нескольких двигателей, с помощью частотных преобразователей

10. Автоматизация технологических процессов

Щиты управления располагаются в общем (вместе с другим оборудованием) или специально отведенном помещении. На ГЩУ размещаются аппаратура дистанционного управления и сигнализации, приборы измерения, аппаратура релейной защиты и автоматики, щит постоянного тока и средства связи.

Щит управления состоит из одной или нескольких панелей. На щите размещены измерительные приборы и аппараты управления и защиты. Измерительные приборы позволяют дежурному персоналу станции наблюдать за режимом работы генераторов и потребителей электрической энергии. К числу измерительных приборов, устанавливаемых на щитах управления, относятся вольтметры, амперметры, киловаттметры, частотомеры, фазометры п счетчики электрической энер