Аварийные режимы систем электроснабжения промышленного предприятия
Система электроснабжения промышленного предприятия – это совокупность электрических установок, которые предназначены для обеспечения потребителей электрической энергией.
Режим работы системы электроснабжения – это совокупность процессов, которые характеризуют работу системы электроснабжения, а также ее состояние в любой момент времени.
Режимы работы систем электроснабжения промышленных предприятий делятся на установившиеся и переходные, которые в свою очередь делятся на:
- Нормальные режимы.
- Аварийные режимы.
Аварийные режимы работы системы электроснабжения возникают в результате повреждения составляющих электрических сетей. Самыми частыми и опасными повреждениями являются системы электроснабжения промышленного предприятия является короткое замыкание между фазами составляющей электросети или электрической установки, а также короткие замыкания фазы на землю в сетях с глухозаземленной нейтралью. Из-за короткого замыкания нарушается нормальная работа всей системы электроснабжения, к тому же особую опасность представляет собой динамическое и термическое действие тока короткого замыкания не только в месте повреждения, но и при прохождении им неповрежденных участков системы. Чтобы предотвратить развитие аварии необходимо знать значения токов всех видов короткого замыкания.
В электрических сетях с заземленной через дугогасящие реакторы нейтралью или с изолированной нейтралью к повреждениям также относятся однофазные замыкания на землю. Такие повреждения не являются короткими замыканиями, потому что токи замыкания циркулируют в контурах, основными элементами которых являются электрические емкости неповрежденных фаз, поэтому токи возрастают незначительно или вообще не возрастают. Однако, при таких повреждениях растет напряжение, прилагаемое к изоляции неповрежденных фаз относительно земли, что может стать причиной ее пробоя. Выделение тепла из-за протекания тока короткого замыкания через поврежденную изоляцию может стать причиной разрушения изоляции между фазами.
Другими причинами возникновения аварийного режима работы системы электроснабжения предприятия, кроме короткого замыкания, могут быть ошибочные действия сотрудников, ложное срабатывание различных устройств и различные повреждения электрического оборудования.
Расчет токов трехфазного короткого замыкания
Расчет аварийных режимов работы системы электроснабжения осуществляется для выяснения настоящих параметров режима при различных видах повреждений. Результаты расчетов используются при выборе параметров электрического оборудования, автоматики электрической сети и устройств релейной защиты.
При расчете режимов трехфазных коротких замыканий, в сетях напряжением более 1 киловатта, как правило, используется метод относительных единиц при заранее выбранных базисных условиях. Для расчета периодической составляющей тока в начальный момент короткого замыкания (сверхпереходный ток) при трехфазном короткому замыкании можно использовать схему замещения для токов прямой последовательности. В общем случае начальный сверхпереходный ток ветви рассчитывается по следующей формуле:
$Iпо = Еj/Z$
где: Е - сверхпереходная электродвижущая сила системы электроснабжения предприятия; j - номер электродвижущей силы системы электроснабжения в соответствии со схемой замещения; Z - полное сопротивление короткозамкнутого участка электрической цепи (суммарное сопротивление ветви короткого замыкания до места короткого замыкания).
Суммарное сопротивление ветви короткого замыкания рассчитывается по следующей формуле:
Рисунок 1. Формула. Автор24 — интернет-биржа студенческих работ
где: R - активное сопротивление; Х - индуктивное сопротивление.
Чтобы рассчитать электрический ток, который протекает k-му элементу расчетной схемы используется следующая формула:
$Iпок = Iпо * Iбi$
где, Iбi - базисный электрический ток i-ой ступени, на которой находится k-й элемент расчетной схемы.
Базисный ток рассчитывается следующим образом:
$Iбi = Sб / (√ 3 * Uбi)$
где Uбi - базисное напряжение i-ой ступени, на которой находится k-й элемент расчетной схемы.
В электрических установках, напряжение которых не превышает 1 киловатт расчет осуществляется в именованных единицах, поэтому используется схема замещения, заранее приведенная к ступени, где напряжение не более 1 киловатта. Расчет производится без учета двигателей, напряжением более 1 киловатта, потому что при коротком замыкании на данной ступени их влияние незначительно. Чтобы рассчитать начальный сверхпереходный ток используется та же формула, что и при расчете сетей напряжением более киловатта, но параметры в ней представлены в именованных единицах. Расчет суммарного тока короткого замыкания производится аналогично расчету сетей напряжением более одного киловатта.
