Потребитель электроэнергии. Классификация электроприемников.

Потребитель электроэнергии. Классификация электроприемников.

Потребитель электрической энергии - электроприемник или группа электроприемников, объединенных технологическим процессом и размещающихся на определенной территории. Электроприемники делятся:

1.по режиму работы: продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный.

2. по напряжению: до 1000 В, свыше 1000 В.

3. по виду нейтрали: с глухозаземленной нейтралью, изолированной нейтралью(< 1000 В),. с глухозаземленной нейтралью с U=> 110 кВ, изолированной нейтралью до 35 кВ, с нейтралью включенной на землю через индуктивное сопротивление для компенсации емкостных токов.

4. по частоте: промышленной частоты (50 Гц), с высокой частотой (> 10 кГц), повышенной (до 10 кГц), пониженной (< 50 Гц).

5. по обеспечению надежного и бесперебойного питания: 1 категория, 2 категория, 3 категория.

6. по мощности: малой мощности (< 80 кВт), средней мощности (80-100 кВт), большой мощности (> 100 кВт).

7. по расположению.

Режимы работы электроприемников.

По режиму работы: продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный.

Продолжительный – электрические машины могут работать длительное время, причем повышение температуры отдельных частей машины не выходят за пределы, установленные нормами (электродвигатели компрессоров, насосов, вентиляторов). Кратковременный – режим при котором рабочий период не настолько длителен, чтобы температура отдельных частей машины могли достигнуть установившегося значения, в период остановки машины настолько длителен, что машина успевает охладиться до температуры окружающей среды (электродвигатели, механизмы подъема поперечных, зажимы колонн, двигатели быстрого перемещения). Повторно-кратковременный – в этом режиме рабочие периоды машины чередуются с кратковременными периодами отключения. Он характеризуется коэффициентом продолжительности включения ПВ=(t_р/(t_р+t₀))× 100% (электродвигатели кранов, сварочные аппараты, прессы).

Принципы построения схем внешнего электроснабжения потребителя первой категории надежности.

Электроприемники первой категории - электроприемники, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, угрозу для безопасности государства, значительный материальный ущерб, расстройство сложного технологического процесса, нарушение функционирования особо важных элементов коммунального хозяйства, объектов связи и телевидения.

Из состава электроприемников первой категории выделяется особая группа электроприемников, бесперебойная работа которых необходима для безаварийного останова производства с целью предотвращения угрозы жизни людей, взрывов и пожаров Для электроснабжения особой группы электроприемников первой категории должно предусматриваться дополнительное питание от третьего независимого взаимно резервирующего источника питания.

В качестве третьего независимого источника питания для особой группы электроприемников и в качестве второго независимого источника питания для остальных электроприемников первой категории могут быть использованы местные электростанции, электростанции энергосистем (в частности, шины генераторного напряжения), предназначенные для этих целей агрегаты бесперебойного питания, аккумуляторные батареи и т.п.

Если резервированием электроснабжения нельзя обеспечить непрерывность технологического процесса или если резервирование электроснабжения экономически нецелесообразно, должно быть осуществлено технологическое резервирование, например, путем установки взаимно резервирующих технологических агрегатов, специальных устройств безаварийного останова технологического процесса, действующих при нарушении электроснабжения.

Электроснабжение электроприемников первой категории с особо сложным непрерывным технологическим процессом, требующим длительного времени на восстановление нормального режима, при наличии технико-экономических обоснований рекомендуется осуществлять от двух независимых взаимно резервирующих источников питания, к которым предъявляются дополнительные требования, определяемые особенностями технологического процесса.

Дистанционные защиты.

Каждая линия в нормальном режиме работы имеет свое активное и реактивное сопротивление. В случае КЗ это сопротивление меняется. Любое изменение сопротвиления приводит к срабатыванию дистанционной защиты. Если основная защита элемента обладает абсолютной селективностью, то на данном элементе должна быть установлена резервная защита, выполняющая функции не только дальнего, но и ближнего резервирования, т. е. действующая при отказе основной защиты данного элемента или выведении ее из работы. Например, если в качестве основной защиты от замыканий между фазами применена дифференциально-фазная защита, то в качестве резервной может быть применена трехступенчатая дистанционная защита. Для секционированных шин 6-10 кВ электростанций должна быть предусмотрена двухступенчатая неполная дифференциальная защита, первая ступень которой выполнена в виде токовой отсечки по току и напряжению или дистанционной защиты, а вторая - в виде максимальной токовой защиты. Защита должна действовать на отключение питающих элементов и трансформатора собственных нужд.

Пути снижения токов к.з.

1.Разделение сети, питаемой от нескольких источников, на отделенные друг от друга секции, что может привести к двух- или многократному снижению токов к. з. в непосредственной близости от источников.

2.Переход на более высокое номинальное напряжение сети при той же мощности источников питания. Это приводит к увеличению сопротивлений всех выбираемых источников и элементов сети и к соответствующему уменьшению токов (но не мощностей) к. з.

3.Применение токоограничивающих отключающих аппаратов. К таким аппаратам относятся большинство применяемых в сетях НН и ВН плавких предохранителей, а также многие типы автоматических выключателей НН. Время отключения к. з. такими аппаратами при достаточно больших токах к. з. меньше 0, 01 с, благодаря чему ток к. з. за аппаратом не достигает своего расчетного ударного значения. Этот способ ограничения токов к. з. может считаться одним из наиболее эффективных и экономичных; его применение ограничено отключающей способностью аппаратов.

4.Применение источников питания и элементов сети с повышенным реактивным или активным сопротивлением. Такими источниками и элементами могут быть, например, трансформаторы с повышенным относительным напряжением к. з.; шинопроводы, токопроводы и воздушные линии, а также шинопроводы с увеличенным расстоянием между фазами; этот способ более эффективен в сетях ВН, так как в сетях НН общее сопротивление цепи к. з. часто определяется активными сопротивлениями; автоматические выключатели НН с тепловыми (биметаллическими) расцепителями, особенно при малых номинальных токах таких расцепителей; этим может существенно снижаться ток к. з. за автоматическим выключателем, а также требуемая отключающая способность выключателя.

5.Применение токоограничивающих реакторов, устанавливаемых в распределительном устройстве (РУ) питающей подстанции или электростанции. Наиболее эффективным этот способ может считаться в сетях 6 и 10 кВ; иногда реакторы могут оказаться целесообразными также в сетях 20 и 35 кВ или в сетях НН. Реактор для ограничения токов к. з. представляет собой однофазную индуктивную катушку без стального сердечника.

6.Секционирование сети путем применения питающих трансформаторов с двумя идентичными- («расщепленными») обмотками. Этот способ, обычно комбинируемый с применением реакторов, может оказаться одним из лучших в распределительных сетях ВН крупных предприятий в случае большой мощности питающих трансформаторов.

7.Применение резонансных токоограничивающих устройств, состоящих из реактора, конденсаторной батареи и быстродействующего дросселя насыщения. В нормальном режиме работы реактор и конденсаторная батарея настроены на резонанс и результирующее сопротивление устройства практически равно нулю. При к. з. напряжение на конденсаторной батарее ограничивается насыщением шунтирующего дросселя, и сопротивление устройства определяется практически одним только реактором. Недостатком устройства является его большая стоимость.

Применяются и некоторые другие способы уменьшения токов к. з. (изменение схемы сети, применение дополнительных активных сопротивлений и др.).

Защита АД от перегрузок.

Защита от перегрузки АД выше 1000В должна действовать на отключение, если самозапуск АД не обеспечивается, если нельзя снять технологическую перегрузку с приводимого механизма. Если же технологическую перегрузку можно снять вручную или автоматически, защита выполняется с действием на сигнал или на разгрузку механизма. В отдельных случаях защита выполняется с двумя выдержками времени: с меньшей она действует на разгрузку механизма, с большей – на отключение двигателя.

Лучшую защитную хар-ку может иметь защита с тепловым реле. Однако ввиду трудности подбора хар-к существующих типов тепловых реле защита от перегрузки АД выше 1000В осуществляется с использованием токовых реле. Ток срабатывания защиты от перегрузки определяем как:

I_с.з=к_н* I_д.ном/ к_в, где к_н - коэф-т возврата; к_в - коэф-т надежности; I_д.ном - ном. ток двигателя.

Для того чтобы защита не срабатывала при пусках двигателя, выдержка времени реле должна быть не менее 12-15 с.

Защита от перегрузки АД ниже 1000В осуществляется магнитными пускателями с тепловыми реле.

70. Защита АД от многофазных замыканий.

Основной защитой АД выше 1000В от многофазных замыканий является максимальная токовая защита без выдержки времени (токовая отсечка). На двигателях мощностью 2МВт и более токовая отсечка может оказаться недостаточно чувствительной. В этом случае применяют дифференциальную защиту; её ток срабатывания выбирают равным I_с.з = (1, 5-2)*I_д.ном, где I_д.ном - ном. ток двигателя. МТЗ может выполняться или на переменном токе, или на постоянном токе. Защита обычно выполняется по однорелейной схеме с включением токового реле. При недостаточной чувствительности защита выполняется по двухрелейной схеме с двумя токовыми реле. При МТЗ на переменном токе ток срабатывания защиты отстраивается от максимального значения пускового тока, т.е. I_с.з = к_н* I_пуск. При МТЗ на постоянном токе используется промежуточное реле с временем действия 0, 04-0, 06 с, что позволяет отстраивать защиту только от периодической составляющей пускового тока: I_с.з = к_н* I_п.пуск.

Защита АД ниже 1000В от многофазных замыканий осуществляется предохранителями.

71. Защита АД U_н=10кВ от многофазных замыканий.

На схеме рис показана защита двигателя, выполненная по однорелейной схеме с включением реле на разность токов двух фаз. В качестве пускового токового органа использовано реле индукционного типа с двумя парами контактов (1). Реле имеет два элемента: электромагнитный и индукционный. Первый при срабатывании замыкает контакты без выдержки времени, второй - контакты с выдержкой времени. Для защиты от междуфазных к. з. используется электромагнитный элемент, контакты его действуют на отключение выключателя. Ток срабатывания электромагнитного элемента выбирается больше пускового тока двигателя (защита «отстраивается» от пускового тока двигателя). Выбранная таким образом, уставка защиты обеспечивает надежный возврат токового элемента при номинальном токе двигателя после окончания пуска. Временная характеристика отстраивает реле от пускового режима так, чтобы при пуске двигателя оно не успело замкнуть свои контакты. Защита действует либо на сигнал, либо на разгрузку механизма, либо на отключение двигателя в зависимости от конкретных условий и ответственности механизма в технологическом процессе.