Характерные точки механической характеристики следующие: s = 0, = 0, М = 0 - точка идеального холостого хода;
s = 1, = 0, М = МКЗ = МП - точка короткого замыкания;
s = sKД, M = МКД; - критические точки в двигательном режиме;
s → ± ∞; 0 → ± ∞, М → 0 - асимптота механической характеристики, которой является ось скорости.
0 < s < 1, 0 < < - двигательный режим
На рис. 5.4 приведена механическая характеристика АД. Отметим, что она соответствует определенному чередованию фаз питающего напряжения сети, на зажимах статора АД. При изменении порядка чередования двух фаз АД будет иметь аналогичную механическую характеристику, расположенную симметрично относительно начала координат.
sК = sНОМ(М ± √ М2 - 1
M = 2MК / (s/sК + sК/s)
MК = 3UФ2 / (2 0 xК)
Полученные формулы позволяют назвать возможные способы регулирования координат АД, которое всегда связано с получением искусственных характеристик двигателя. Регулирование (ограничение) токов в роторе и статоре в переходных режимах может быть обеспечено изменением подводимого к статору АД напряжения, а также с помощью добавочных резисторов в цепях статора и ротора. Изменение уровня и частоты подводимого к двигателю напряжения; включение в цепи статора и ротора добавочных активных и реактивных резисторов; изменение числа пар полюсов магнитного поля АД. Применяются и другие способы регулирования координат, реализуемые с помощью специальных схем включения АД, - каскадные схемы, схемы электрического вала.
|
|
2.Какие защиты устанавливаются на силовых трансформаторах, и от каких повреждений?
В соответствии с назначением для защиты трансформаторов (автотрансформаторов) при их повреждениях и сигнализации о нарушении нормальных режимов работы применяются следующие типы защит:
1. Дифференциальная защита для защиты при повреждениях обмоток, вводов и ошиновки трансформаторов (автотрансформаторов).
2. Токовая отсечка мгновенного действия для защиты трансформатора (автотрансформатора) при повреждениях его ошиновки, вводов и части обмотки со стороны источника питания.
3. Защита от замыканий на корпус.
4. Газовая защита для защиты при повреждениях внутри бака трансформатора (автотрансформатора),сопровождающихся выделением газа, а также понижением уровня масла.
5. Максимальная токовая защита или максимальная токовая защита с пуском минимального напряжения для защиты от сверхтоков, проходящих через трансформатор (автотрансформатор), при повреждении, как самого трансформатора (автотрансформатора), так и других элементов, связанных с ним. Эта защита действует, как правило, с выдержкой времени.
|
|
6. Защита от перегрузки, действующая на сигнал, для оповещения дежурного персонала или с действием на отключение на подстанциях без постоянного дежурного персонала.
Кроме того, в отдельных случаях на трансформаторах (автотрансформаторах) могут устанавливаться и другие виды защиты.
2.Виды оперативного тока используемые для защит силового трансформатора (автотрансформатора). Достоинства и недостатки. Блоки питания и заряда.
Защиты трансформаторов мощностью 6,3 и 10 МВА выполнены на переменном оперативном токе, а 16 и 25 МВА на выпрямленном оперативном токе.
Оперативным током называется ток питающий цепи дистанционного управления выключателями, оперативные цепи релейной защиты, автоматики, телемеханики и различные виды сигнализации.
Питание оперативных цепей и особенно тех ее элементов от которых зависит отключение поврежденных линий и оборудования должно отличаться особой надежностью. Поэтому главное требование, которому должен отвечать источник оперативного тока, состоит в том, чтобы во время к. з. и при ненормальных режимах в сети напряжение источника оперативного тока и его мощность имели достаточную величину как для действия вспомогательных реле защиты и автоматики, так для надежного отключения и включения соответствующих выключателей.
Для питания оперативных цепей применяются источники постоянного и переменного тока.
Постоянный оперативный ток
В качестве источника постоянного тока используются аккумуляторные батареи с напряжением 110-220 В, а на небольших подстанциях 24-48 В, от которых осуществляется централизованное питание оперативных цепей всех присоединений. Для повышений надежности сеть постоянного тока секционируется на несколько участков, имеющих самостоятельное питание от сборных шин батареи.
Аккумуляторные батареи обеспечивают питание оперативных цепей в любой момент времени с необходимым уровнем напряжения
и мощности независимо от состояния основной сети и поэтому являются самым надежным источником питания.
В то же время аккумуляторные батареи значительно дороже других источников оперативного тока, для них требуются зарядные агрегаты, специальное помещение и квалифицированный уход.
Кроме того, из-за централизации питания создается сложная, протяженная и дорогостоящая сеть постоянного тока.
В связи с этим за последнее время получает широкое применение и переменный оперативный ток.
Переменный оперативный ток
Для питания оперативных цепей переменным током используется ток или напряжение сети. В соответствии с этим в качестве источников переменного оперативного тока служат трансформаторы тока, трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд.
Трансформаторы тока являются весьма надежным источником питания оперативных цепей для защит от к.з. При к.з. ток и напряжение на зажимах трансформаторов тока увеличиваются, поэтому в момент срабатывания защиты мощность трансформаторов тока возрастает, что и обеспечивает надежное питание оперативных цепей.
Однако трансформаторы тока не обеспечивают необходимой мощности при повреждениях и ненормальных режимах, не сопровождающихся увеличением тока на защищаемом присоединении. Поэтому их нельзя использовать для питания защит от замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью, защит от витковых замыканий в трансформаторах и генераторах или защит от таких ненормальных режимов, как повышение или понижение напряжения и понижение частоты.
Трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд непригодны для питания оперативных цепей защит от к.з., так как при к. з. напряжение в сети резко снижается и может в неблагоприятных случаях стать равным нулю. В то же время при повреждениях и ненормальных режимах, не сопровождающихся глубокими понижениями напряжения в сети, трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд могут использоваться для питания таких защит, как, например, защиты от перегрузки, от замыканий на землю, повышения напряжения и т. д.
|
|
Заряженный конденсатор. Помимо непосредственного использования мощности трансформаторов тока и напряжения можно использовать энергию, накопленную в предварительно заряженном конденсаторе.
Разрядный ток конденсатора, имеющий необходимые величину и продолжительность, может питать оперативную цепь в момент действия защиты независимо от характера повреждения или ненор-
мального режима в сети. Предварительный заряд конденсатора обычно осуществляется в нормальном режиме от напряжения сети. При исчезновении напряжения на подстанции запасенная конденсатором энергия сохраняется. Поэтому заряженный конденсатор может использоваться также для питания защит и автоматов, которые должны работать при исчезновении напряжения на подстанции.
Питание цепей управления выключателей. Дистанционное управление выключателями и их автоматическое включение от АПВ или АВР должно производиться при любых нагрузках на присоединении и при отсутствии напряжения на шинах подстанции, чего не обеспечивают трансформаторы тока. Поэтому питание цепей дистанционного управления, АПВ и АВР производится от трансформаторов напряжения, трансформаторов собственных нужд и заряженных конденсаторов. Таким образом, каждый источник переменного оперативного тока имеет свою, рассмотренную выше, область применения. При этом возможность использования того или иного источника определяется мощностью, которую он может дать в момент производства операций.
Мощность источника питания должна некоторым запасом превосходить мощность, потребляемую оперативными цепями, основной составляющей которой является мощность, затрачиваемая приводом на отключение и включение выключателей.
|
|
Наибольшие затруднения из-за недостаточной мощности возникают при применении трансформаторов тока и трансформаторов напряжения. Учитывая, что включение и отключение выключателей является кратковременной операцией, можно допускать значительные перегрузки Какие реле используются для защиты силового трансформатора. Их устройство и назначение.
Дифференциальная защита с токовыми реле, включенными через быстронасыщающиеся трансформаторы
Схема и принцип действия. Применение быстронасыщающихся трансформаторов (БНТ) позволяет выполнить простую и быстродействующую дифференциальную защиту, надежно отстроенную от токов небаланса и бросков намагничивания. На рис. 16-30, а представлена схема дифференциальной защиты с реле типа РНТ-565. Переходные токи небаланса и броски намагничивающих токов силовых трансформаторов расположены асимметрично относительно оси времени и содержат вследствие этого значительную апериодическую составляющую, которая не трансформируется на вторичную сторону БНТ, а почти полностью идет на намагничивание его сердечника. В реле защиты попадает лишь переменная составляющая тока небаланса и броска намагничивающего тока силового трансформатора. Ток срабатывания защиты должен отстраиваться от переменной составляющей переходных токов намагничивания и небаланса. В результате этого чувствительность защиты с насыщающимися трансформаторами оказывается выше, чем токовой отсечки. Опыт эксплуатации показывает, что ток срабатывания можно выбирать в пределах (1-2) Iном.т. При этом предполагается, что трансформаторы тока подобраны по 10%-ным кривым. Выше отмечалось, что реле РНТ-565 совмещает в себе устройство для выравнивания вторичных токов защиты и БНТ, питающий реле.
Обмотки wД и w2 образуют насыщающийся трансформатор; первая из них включается по дифференциальной схеме (на разность токов), а вторая - питает реле Т (типа РТ-40). Уравнительные обмотки включаются в плечи защит и служат для уравнивания вторичных токов. В защитах двухобмоточных трансформаторов используется одна обмотка.
Число витков уравнивающей обмотки регулируется с помощью отпаек и подбирается так, чтобы при внешнем к. з. ток в реле, а следовательно, и в обмотке w2 отсутствовал, т. е. /р = /2 = 0. Для обеспечения этого условия намагничивающие силы уравнительной и дифференциальной обмоток должны уравновешиваться. Ток срабатывания защиты регулируется изменением числа витков обмотки wД. На магнитопроводе реле РНТ имеется коротко-замкнутая обмотка wK. Она повышает отстройку реле от токов небаланса и бросков намагничивающих токов силового трансформатора особенно, когда эти токи не полностью сдвинуты относительно нулевой линии.
Подобные токи имеют значительную периодическую составляющую и относительно небольшую апериодическую, что понижает эффективность действия БНТ. Короткозамкнутая обмотка wR ограничивает периодический ток, возникающей во вторичной обмотке РНТ, но не изменяет подмагничивающее действие апериодической составляющей.
Короткозамкнутая обмотка уменьшает трансформацию периодической составляюobй тока в реле и не влияет на величину и действие апериодической составляющей.
Реле с магнитным торможением. Реле состоит из трехстержневого насыщающегося трансформатора, питающего обмотку электромагнитного реле. Насыщающийся трансформатор имеет, как и обычный БНТ, первичную рабочую обмотку wР и вторичную обмотку w2, в цепь которой включено дифференциальное реле. Для осуществления торможения на магнитопровод насыщающегося трансформатора насажена третья - тормозная обмотка wT. Рабочая обмотка включается дифференциально, а тормозная - в рассечку плеча токовой цепи защиты, т. е. так же, как соответствующие обмотки обычного тормозного реле.
Тормозная и вторичная обмотки реле состоят из двух секций: А и В, расположенных на крайних стержнях магнитопровода. Рабочая обмотка помещена на среднем стержне.
Параметры трансформатора подбираются с таким расчетом, чтобы обеспечить коэффициент торможения kT = 30-1-60%; его величина остается постоянной в пределах 10—50 а, увеличиваясь при больших значениях тормозного тока. При отсутствии тока в тормозной обмотке рассматриваемое реле работает как обычное реле с БНТ.
При внешнем к. з. ток, проходящий по тормозной обмотке, насыщает крайние стержни магнитопровода, в результате чего ток срабатывания реле возрастает, одновременно с этим ухудшается трансформация тока небаланса, появляющегося в рабочей обмотке трансформатора токов небаланса.
Отечественная промышленность выпускает реле типа ДЗТ, основанные на рассмотренном принципе. Эти реле содержат в себе трансформатор для выравнивания токов в плечах защиты. Имеются реле с одной тормозной обмоткой ДЗТ-11, предназначенные для двухобмоточных трансформаторов, с тремя (ДЗТ-13) и четырьмя (ДЗТ-14) тормозными обмотками, применяемые на многообмоточных трансформаторах.
Конструкции газовых реле имеют три разновидности, различающиеся принципом исполнения реагирующих элементов. Первоначально применялись реле с ревизующим элементом в виде поплавка, затем появились реле у которых реагирующим элементом служит лопасть, в последнее время применяются реле с реагирующим элементам имеющим вид чашки.
Устройство поплавкового газового реле. Реле состоит из чугунного кожуха имеющего вид тройного патрубка с фланцами для соединения с грубой к расширителю. Внутри кожуха реле расположены два подвижных поплавка, выполненные в виде тонкостенных полых цилиндров, герметически запаянных и плавающих в масле. Каждый плавок свободно вращается на оси, закрепленной, на стойке. На торце поплавков располагаются ртутные контакты, представляющие собой стеклянные колбочки с впаянными в нее контактами и ртутью внутри.
При определенном положении поплавков ртуть замыкает контакты. Выводы от контактов на наружную сторону кожуха выполнены с помощью гибких изолированных проводников, которые не должны ограничивать свободного вращения поплавков. Контакты верхнего поплавка действуют на сигнал а нижнего - на отключение транс-
форматора. Верхний поплавок находится вверхней части кожуха реле, нижний:раcполагается на уровне соединительной трубы к расширителю так, чтобы поток масла мог воздействовать на него. Принцип действия реле. Кожух реле находится ниже уровня масла в расширителе, поэтому он всегда заполнен маслом. Поплавки, стремясь всплыть, занимают самое верхнее положение, возможное по условиям их крепления на оси. При этом положении поплавков контакты реле разомкнуты.
При небольших повреждениях «образование газа происходит медленно, и он небольшими пузырьками поднимается к расширителю трансформатора. Проходя через реле, пузырьки газа заполняют верхнюю часть его кожуха, вытесняя оттуда масло. По мере понижения уровня масла верхний контакт опускается и через некоторое время, зависящее от интенсивности газообразования, поплавок достигает такого положения, при котором его контакт замыкается.
Если повреждение трансформатора значительное, то под влиянием давления, создаваемого бурно образующимися газами, масло приходит в движение, сообщая толчок нижнему поплавку. Под его воздействием поплавок мгновенно замыкает свои контакты, посылая импульс на отключение. Движение масла может носить толчкообразный характер, поэтому контакты нижнего поплавка замыкаются кратковременно. промежуточного реле П1, последнее срабатывает и удерживается сериесными катушками 2 и 3 до отключения выключателей.
Из рассмотренного принципа действия газового реле следует, что оно способно различать степень повреждения в трансформаторе. При малых повреждениях оно дает сигнал, при больших - производит отключение. Сигнализация о небольших повреждениях вместо отключения позволяет перевести нагрузку на другой источник питания и отключить после этого трансформатор без ущерба для потребителей.
Газовая защита реагирует также на понижение уровня
масла в трансформаторе. В этом случае первым сработает сигнальный контакт, а затем при продолжающемся снижении уровня масла срабатывает отключающий контакт, выключая, трансформатор. Действие последнего полезно, в случае быстрой утечки масла, угрожающей понижением уровня масла ниже обмотки трансформатора до того как дежурный успеет принять меры к разгрузке и отключению трансформатора, а также на автоматизированных подстанциях, не имеющих дежурных.
Отечественная промышленность ранее выпускала реле ПГ-22, РГЗ-22 и ПГЗ-6Г. Реле ПГЗ-6Г отличается конструкцией ртутных контактов меньшей степени реагирующей на: вибрацию трансформатора; и толчки масла при внешних к.з.