При эксплуатации рассматриваемых сетей следует учитывать исключительно большую опасность попадания человека под фазное напряжение в результате случайного прикосновения к фазному проводу или пробоя изоляции одной из фаз. При этом через тело человека проходит ток однофазного замыкания. В связи с глухим заземлением нейтрали сила этого тока велика. Он, как правило, достаточен для гибели человека, но мал для автоматического отключения участка, на котором произошел несчастный случай, так как сам пострадавший представляет собой достаточно большое сопротивление в цепи тока замыкания на землю. Исход несчастного случая в сетях напряжением 0,38 кВ зависит в основном от продолжительности прохождения тока через тело человека. Человек, случайно коснувшись фазного провода, часто не может самостоятельно освободиться от него вследствие судорожного сокращения мышц. По условиям техники безопасности сети номинальным напряжением до 1 кВ целесообразно эксплуатировать в режиме с изолированной нейтралью. Такая возможность имеется в трехпроводных сетях, предназначенных для электроснабжения только трехфазной, в основном двигательной, нагрузки. Правила устройства электроустановок рекомендуют выполнять трехпроводные сети напряжением 660 В, а предназначенные для питания подземных и передвижных потребителей - напряжением 380 и 220 В с изолированной нейтралью.
Опасность для людей при пробое изоляции трансформаторов со стороны обмотки высшего напряжения на обмотку низшего напряжения устраняется путем присоединения к земле нейтралей обмоток низшего напряжения этих трансформаторов через пробивной предохранитель. При таком повреж-дении искровой промежуток пробивного предохранителя перекрывается и обмотка низшего напряжения соединяется с землей. Кожухи электродвигателей, металлические части осветительной арматуры и корпуса другого оборудования заземляют в целях обеспечения безопасности прикосновения к ним. Для этого используют специальный заземляющий проводник.
В сетях с изолированной нейтралью случайное прикосновение к проводу в условиях нормальной работы сети при хорошем состоянии ее изоляции менее опасно, чем в заземленной сети. Сила проходящего через тело человека электрического тока относительно невелика и позволяет ему, как правило, самостоятельно освободиться от воздействия тока. Это объясняется тем, что благодаря режиму изолированной нейтрали последовательно с телом человека оказываются включенными в цепь относительно небольшого напряжения (220, 380 или 660 В) большие сопротивления фазной изоляции двух других проводов. Похожая картина имеет место и в случае попадания человека под напряжение при работе сети в условиях однофазного замыкания, автоматическое отключение которого при использовании режима изолированной нейтрали, как отмечалось выше, затруднительно. В этом случае прикосновение к заземленным корпусам или другим частям электрооборудования, оборванному проводу или опоре с по - ( врежденным изолятором при хорошем состоянии фазной изоляции не представляет серьезной угрозы для жизни и здоровья людей. Однако по мере снижения сопротивления фазной изоляции вследствие ее старения опасность для жизни человека как при случайном прикосновении, так и в случае попадания под ток однофазного замыкания резко увеличивается. Поэтому в рассматриваемых сетях необходим непрерывный контроль за состоянием изоляции. При возникновении однофазного замыкания осуществляется автоматическое отключение всей поврежденной линии. Для этого используют специальные устройства, реагирующие на потенциал заземленных корпусов электрооборудования, сопротивление проводов относительно земли или другие параметры. Такие устройства и соответствующие выключатели получили название устройств защитного отключения. Важно отметить, что при использовании режима изолированной нейтрали в сетях напряжением до 1 кВ некоторые отмеченные в § 1.2 его недостатки исключаются или становятся несущественными. При таком напряжении дуга в месте замыкания на землю не загорается, а необходимость выполнения фазной изоляции на линейное напряжение не оказывает существенного влияния на стоимость элементов сети.
Вопросы для самопроверки
1. Режим нейтрали электрической сети на напряжение 110 кВ.
2. Способ комбинированного заземления нейтрали.
3. Отличие сети с компенсированной нейтралью от сети с с изолированной нейтралью.
Лекция 14-15
Регулирование напряжения и компенсация реактивной мощности в электрических сетях
Под регулированием напряжения следует понимать комплекс мероприятий с применением технических средств по ограничению отклонений напряжений у потребителей электроэнергии в допустимых пределах. На промышленном предприятии регулирование напряжения может осуществляться следующими способами:
а) изменением добавочного напряжения Uд включением последовательно регулировочных трансформаторов или изменением коэффициента трансформации трансформаторов;
б) изменением продольной и поперечной составляющих падения напряжения (изменение реактивной составляющей полного тока нагрузки и индуктивного сопротивления сети) за счет регулирования потоков реактивной мощности в питающих и распределительных линиях электрической сети с помощью устройств компенсации (батарей конденсаторов, синхронных машин);
в) изменением напряжения в питающей сети энергосистемы путем изменения тока возбуждения генераторов, изменением схемы
электрической сети (например, отключением одной из двух цепей для
увеличения общего сопротивления линии).
Изменение добавочного напряжения с помощью включенных последовательно регулировочных трансформаторов (вольтодобавочных трансформаторов или линейных регуляторов) вследствие большой стоимости применяется в основном на подстанциях энергосистем, на предприятиях применяется лишь в преобразовательных агрегатах большой мощности. Изменение напряжения на шинах источника питания, приводящее к изменению напряжения на зажимах всех приемников электроэнергии, присоединенных к ним, называется централизованным регулированием напряжения и осуществляется по "закону встречного регулирования": в режимах максимальных нагрузок напряжение повышается не менее чем на 5% номинального напряжения сети, в режимах минимальных нагрузок поддерживается номинальное напряжение.
Трансформаторы с регулированием напряжения под нагрузкой (РНП) имеют довольно большой диапазон регулирования - от ± 10 до ± 16%. Количество ступеней регулирования зависит от напряжения одной ступени, которое может иметь значение от 1,25 до 2,5%, регулирование напряжения осуществляется вручную или автоматически (устройства АРПН).
Трансформаторы с регулированием напряжения со снятием нагрузки ("переключение без возбуждения" - ПБВ) имеют диапазон регулирования ± 5 (10)% номинального напряжения, регулирование в основном осуществляется при сезонном изменении нагрузки (при переходе на зимний и летний графики).
Трансформаторы с РПН значительно дороже трансформаторов с ПБВ, поэтому в основном устройствами РПН оборудуются трансформаторы с высшим напряжением 35 кВ и более; применение трансформаторов с РПН на напряжении 6–10 кВ определяется технико-экономическим обоснованием (например, на электролизных, электротермических установках).
Одновременное регулирование напряжения на зажимах всех приемников электроэнергии целесообразно, если они однородны (электродвигатели насосных станций, цеха электролиза). В противном случае проводят анализ графиков нагрузки и объединяют приемники электроэнергии в однородные группы. Каждая группа подключается к отдельному трансформатору с РПН, обеспечивающему свой закон регулирования напряжения. Если сгруппировать приемники электроэнергии невозможно, регулирование напряжения производится по закону, определяемому преобладающей нагрузкой.
Уменьшение отклонения напряжения можно получить за счет уменьшения активного (увеличение сечения проводов и жил линий электрической сети) и реактивного (X = Хl – ХС) сопротивлений элементов системы электроснабжения. Уменьшение X достигается расщеплением фаз токопроводов, применением продольной емкостной компенсации. Наиболее эффективно комплексное регулирование, когда вместе с изменением коэффициента трансформации трансформаторов согласованно изменяется мощность компенсирующих устройств предприятия.
В электрических сетях промышленных предприятий реактивное сопротивление в 10-30 раз больше активного, следовательно (рис. 10.7), значение напряжения на шинах нагрузки U1 зависит от произведения QX,
Кривая I представляет собой зависимость U1 =f(Q), она нелинейна, так как с увеличением потребления реактивной мощности из системы нелинейно увеличивается Хl (реактивная мощность берется от все более удаленных электростанций). За счет устройства РПН трансформатора Т можно изменить напряжение U1 (кривые II,III), не изменяя реактивной мощности Q, получаемой из системы.
При изменении реактивной нагрузки отношение DQ/DU, называемое коэффициентом крутизны Kk, различно на различных участках кривой зависимости U1 =f(Q). Если на начальном участке отношение (Q2 –Q1)/DU1 равно 10, то оно постепенно уменьшается до значения (Q4 – Q3)/DU2, Кк « 1. Изменение коэффициента крутизны необходимо учитывать в устройствах автоматики РПН (на одно и то же изменение реактивной мощности добавка напряжения может быть разной).
Потребление реактивной мощности Qн изменяется по статическим характеристикам Qн = f(U1). Кривая 1 представляет статическую характеристику нагрузки при заданном значении Q.
При понижении Q (включение БК) характеристика займет положение 2, при росте Q (отключение части БК) - положение 3,4 и т. д.
Пусть баланс и генерации реактивной мощности первоначально устанавливаются в точке а пересечения характеристик I и 1. При росте нагрузки Qн (кривая 3) пересечение характеристик произойдет в точке б, напряжение понизится на DU3. Устройством РПН трансформатора Т можно характеристику I перевести в положение II, точку пересечения в точку в, напряжение в этом случае повысится на 1,5–1,78% в соответствии с изменением ступени трансформации Т. Аналогичен переход в точку г. Регулируя Qн на предприятии одновременно с изменением Uдоб трансформатора, можно добиться постоянства напряжения U1 при оптимальном значении перетока реактивной мощности от системы к рассматриваемому узлу.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 |
