Повреждения и ненормальные режимы работы электроустановок.

Системы электроснабжения — это сложный производственный комплекс, все элементы которого участвуют в едином производст­венном процессе, основными специфическими особенностями кото­рого являются быстротечность явлений и неизбежность поврежде­ний аварийного характера — коротких замыканий в электрических установках. Наиболее опас­ные и частые повреждения — короткие замыкания между фазами электрической установки и короткие замыкания фаз на землю в се­тях с глухозаземленными нейтралями. Возможны и более слож­ные повреждения, сопровождающиеся короткими замыканиями и обрывом фаз. В электрических машинах и трансформаторах наря­ду с указанными повреждениями возникают замыкания между вит­ками одной фазы. Вследствие короткого замыкания нарушается нормальная работа системы электроснабжения с возможным выхо­дом синхронных генераторов, компенсаторов и электродвигателей из синхронизма и нарушением режимов работы потребителей. Опас­ность представляет также термическое и динамическое действие тока к. з. как непосредственно в месте повреждения, так и при про­хождении его по неповрежденному оборудованию. Для предотвращения развития аварий и уменьшения размеров повреждения при коротком замыкании необходимо быстро выявить и отключить поврежденный элемент системы электроснабжения. В ряде случаев повреждение должно быть ликвидировано в тече­ние долей секунды. Однофазные замыкания на землю в сетях с изолированной или заземленной через дугогасящие реакторы нейтралью не сопровож­даются возникновением больших токов (токи не превышают не­скольких десятков ампер). Междуфазные напряжения при этом не изменяются и работа системы электроснабжения не нарушается. Тем не менее этот режим работы нельзя считать нормальным, так как напряжения неповрежденных фаз относительно земли возрас­тают и возникает опасность перехода однофазного замыкания на землю в многофазные короткие замыкания. Однако необходимости в быстром отключении поврежденного участка нет. Поэтому уст­ройства релейной защиты от замыканий на землю действуют на сигнал, привлекая внимание персонала. В ряде случаев по требо­ванию техники безопасности они выполняются с действием на от­ключение. Иногда в эксплуатации возникают ненормальные режимы, вы­званные перегрузкой оборудования или внешними короткими за­мыканиями, возникающими в других элементах. При этом по не­поврежденному оборудованию проходят значительные токи — сверхтоки, которые могут привести к преждевременному старению изоляции, износу оборудования. Сверхтоки, вызванные внешними короткими замыканиями, устраняются после отключения повреж­денного элемента собственной защиты. От сверхтоков перегрузки на соответствующем оборудовании должна предусматриваться защита, действующая на сигнал. При этом оперативный персонал принимает меры к разгрузке оборудования или к его отключению. При отсутствии постоянного дежурного персонала защита должна действовать на автоматическую разгрузку или отключение. Короткие замыкания и ненормальные режимы могут сопровож­даться изменениями тока, напряжения, частоты, направления мощности. Релейную защиту можно выполнить действующей в за­висимости от изменения одной или нескольких электрических ве­личин. Опыт эксплуатации воздушных линий электропередачи показы­вает, что большинство повреждений после быстрого отключения линий релейной защитой самоустраняется, а линия, включенная повторно, остается в работе, продолжая обеспечивать электроснаб­жение. Повторное включение выполняется устройством автомати­ческого повторного включения (УАПВ).Повреждение одного из элементов системы электроснабжения и его отключение, как правило, отражаются на работе всей си­стемы. Например, отключение части потребителей приводит к из­бытку вырабатываемой мощности и, как следствие, часто к недо­пустимым повышениям частоты и действующего значения напряжения. Кроме того, при отключении мощного генератора появляет­ся дефицит электроэнергии, что может привести к глубокому сни­жению частоты и действующего значения напряжения, расстройст­ву работы потребителей, выходу из синхронизма генераторов и нарушению устойчивости работы всей энергосистемы.Нежелательные процессы протекают так быстро, что оператив­ный персонал не в состоянии предотвратить их развитие и с требуемой быстротой восстановить нормальный режим. Если все генераторы системы загружены активной мощностью полностью, то восстановить частоту можно только путем отключения части наи­менее ответственных потребителей с помощью устройства автоматической частотной разгрузки (УАЧР).Все электроприемники рассчитывают на определенное напря­жение, при котором они имеют наилучшие технико-экономические показатели работы. Снижение напряжения нарушает условия их нормальной работы и приносит ущерб народному хозяйству.Напряжение в системе электроснабжения можно восстановить путем изменения ЭДС синхронных генераторов и с помощью других источников реактивной мощности. Для поддержания напряже­ния применяются устройства автоматического регулирования возбуждения синхронных генераторов (УАРВ).Напряжением в системе электроснабжения можно также управ­лять путем автоматического изменения реактивной мощности, вы­рабатываемой компенсирующими устройствами: непрерывно—синхронными компенсаторами и перевозбужденными синхронными электродвигателями (изменением их возбуждения УАРВ) и дис­кретно (ступенчато) -компенсирующими конденсаторными уста­новками (изменением числа включенных секций конденсаторов автоматическими устройствами управления компенсирующими установками). Широко применяются также устройства автоматического регулирования коэффициентов трансформации трансформаторов с УРПН (устройствами регулирования под нагрузкой).Своеобразным ненормальным режимом является режим качаний параллельно работающих синхронных электрических машин, возникающий вследствие коротких замыканий, приводящих к тор­можениям одних и ускорениям других синхронных машин. Кача­ния сопровождаются повышением тока и понижением напряжения, изменения действующих значений которых имеют пульсирующий характер. При этом защита не должна действовать на отключение. Для восстановления нормального режима иногда предусматривает­ся специальная автоматика, которая при возникновении качаний и возможном нарушении синхронизма осуществляет деление энерго­системы в определенных узлах. В системах электроснабжения применяются и другие устройства автоматики энергосистем, например автоматические устройства синхронизации генераторов, синхронных компенсаторов и электродвигателей, автоматические регуляторы частоты вращения и активной мощности синхронных генераторов.