Основные виды повреждений и ненормальных режимов в электроустановках

Повреждения в электроустановках

Короткие замыкания являются наиболее опасным и тяжелым видом повреждения. При к. з. ЭДС источника питания замыкается накоротко через относительно малое сопротивление генераторов, трансформаторов и линий. Поэтому в контуре замкнутой ЭДС возникает большой ток, называемый током короткого замыкания.

Происходящее в результате к.з. увеличение тока и снижение напряжения приводят к ряду опасных последствий: ток к.з. I_к согласно закону Джоуля – Ленца выделяет в активном сопротивлении r цепи, по которой он проходит в течении времени t, тепло Q = kI²_кrt. В месте повреждения это тепло и пламя электрической дуги производят большие разрушения, размеры которых тем больше, чем больше ток I_к и время t. Проходя по неповрежденному оборудованию и линиям электропередачи, ток к.з. I_к нагревает их выше допустимого предела, что может вызвать повреждение изоляции и токоведущих частей. Понижение напряжения при к.з. нарушает работу потребителей. Наиболее тяжелым последствием снижения напряжения является нарушение устойчивости параллельной работы генераторов. Это может привести к распаду системы и прекращению питания всех потребителей.

Замыкание на землю в сети с изолированной нейтралью или заземленной через большое сопротивление дугогасящей катушки. При замыкании на землю ток имеет относительно небольшую величину, а линейные напряжения остаются неизменными. Благодаря этому по своим последствиям однофазное замыкание на землю в сети с изолированной нейтралью или заземленной через большое сопротивление дугогасящей катушки существенно отличается от к.з. Оно не отражается на работе потребителей и не нарушает синхронной работы генераторов. Однако этот вид повреждений создает ненормальный режим, вызывая перенапряжения, что представляется опасностью с точки зрения возможности нарушения изоляции относительно земли двух неповрежденных фаз и перехода однофазного замыкания на землю в междуфазное к.з.

Ненормальные режимы

К ненормальным режимам относятся режимы, связанные с отклонениями от допустимых значений величин тока, напряжения и частоты, опасные для оборудования или устойчивой работы энергосистемы.

Перегрузка оборудования, вызванная увеличением тока сверх номинального значения если ток, проходящий по оборудованию, превышает номинальное значение, то за счет выделяемого им дополнительного тепла температура токоведущих частей и изоляции через некоторое время превосходит допустимую величину, что приводит к ускоренному износу изоляции и ее повреждению. Для предупреждения повреждения оборудования при его перегрузке необходимо принять меры к разгрузке или отключению оборудования.

Качания в системах возникают при выходе из синхронизма работающих параллельно генераторов. При качаниях в каждой точке системы происходит периодическое изменение тока и напряжения. Ток во всех элементах колеблется от нуля до максимального значения, во много раз превышающего нормальную величину. Напряжение подает от нормального до некоторого минимального значения, имеющего разную величину в каждой точке системы. В электрическом центре качаний, оно снижается до нуля. Возрастание тока вызывает нагревание оборудования, а уменьшение напряжения нарушает работу всех потребителей системы. Качание – очень опасный ненормальный режим, отражающийся на работе всей энергосистемы.

Повышение напряжения сверх допустимого значения возникает на гидрогенераторах при внезапном отключении их нагрузки. Разгрузившийся гидрогенератор увеличивает частоту вращения, что вызывает возрастание ЭДС статора до опасных для его изоляции значений. Опасное для изоляции оборудования повышение напряжения может возникнуть также при одностороннем отключении или включении длинных линий электропередачи с большой емкостной проводимостью.