Отчет по практике на электростанции

НАЦИОНАЛЬНЫЙ  ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ

  УНИВЕРСИТЕТ 

«МЭИ»

 

                                                          Институт       ИЭЭ  

                                                         Кафедра          «Электрические станции»

 

 

ОТЧЕТ О ПРОХОЖДЕНИИ УЧЕБНОЙ ПРАКТИКИ

 

 

Тема: Короткие замыкания и переходные процессы в электроустановках переменного и постоянного тока.

 

     Студент          Э-02-12                                                                     _Разуваев Н.В.____

                       группа                              подпись                                       фамилия, и., о.,

 

     

    Руководитель     асп.                                                                      Шелковой Е.В._______

                           должность            звание                  подпись              фамилия и.,о.,

 

   

МОСКВА                                                                                                    2013г.

 

 

 

Содержание.

Оглавление

Введение. 3

1.Короткое замыкание и классификация. 4

1.1Классификация коротких замыканий. 5

1.2 Последствия короткого замыкания. 5

2. Переходные процессы. 7

2.1  Основные понятия. Причины возникновения электромагнитных переходных процессов. 7

2.2Параметры элементов электроустановок постоянного тока. 10

2.3 Элементы электроустановок постоянного тока. 11

2.4 Параметры элементов электроустановок переменного тока. 14

Список литературы. 19

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

Короткими замыканиями (КЗ) называют замыкания между фазами (фазными проводниками электроустановки), замыкания фаз на землю (нулевой  провод) в сетях с глухо - и эффективно-заземленными нейтралями, а также витковые замыкания  в электрических машинах.

1. Короткие замыкания возникают при нарушении изоляции электрических цепей. Причины таких нарушений различны: старение и вследствие этого пробой изоляции, набросы на провода линий электропередачи, обрывы проводов с падением на землю, механические повреждения изоляции кабельных линий при земляных работах, удары молнии в линии электропередачи и др.

Короткие  замыкания, как правило, сопровождаются увеличением токов в поврежденных фазах до значений, превосходящих  в несколько раз номинальные  значения.

Протекание  токов КЗ приводит к увеличению потерь электроэнергии в проводниках и  контактах, что вызывает их повышенный нагрев. Нагрев может ускорить старение и разрушение изоляции, вызывать сваривание и выгорание контактов, потерю механической прочности шин и проводов и  т.п. проводники и аппараты должны без  повреждений переносить в течение  заданного расчетного времени нагрев токами КЗ, т. е. должны быть термически стойкими. Также КЗ является одной  из причины возникновения аварийных  переходных процессов.

Протекание токов КЗ сопровождается также значительными электродинамическими усилиями между проводниками. Для  защиты токоведущих частей и их изоляции то разрушения принимаются необходимые  меры. 

1.Короткое замыкание и классификация.

После вводной  части давайте рассмотрим подробно, что же происходит с параметрами электроустановки в момент короткого замыкания.

При возникновении  короткого замыкания,  напряжение на источнике питания, а правильнее назвать ЭДС, замыкается «накоротко»  через небольшое (малой величины) сопротивление кабельных и воздушных  линий, обмоток трансформаторов  и генераторов. Отсюда и название «короткое замыкание».

В «накоротко»  замкнутой цепи появляется ток очень  большой величины, который и называется током короткого замыкания.

 

1.1Классификация коротких замыканий.

Рассмотрим  классификацию коротких замыканий.

Короткие  замыкания разделяются по количеству замкнувшихся фаз:

-трехфазные короткие замыкания

-двухфазные короткие замыкания

-однофазные короткие замыкания

 

Короткие  замыкания разделяются по замыканию:

-с землей

-без земли

Короткие  замыкания разделяются по количеству замкнувшихся точек в сети:

-в одной точке

-в двух точках

-в нескольких точках (более двух)

 

 

 

 

 

 

 

1.2 Последствия короткого замыкания.

1. Разрушения

По закону известного физика Джоуля-Ленца, ток  короткого замыкания, протекая по активному  сопротивлению электрической цепи в течение некоторого времени, выделяет в нем тепло. В точке короткого замыкания это тепло, а также пламя электрической дуги, производят огромные разрушения. И чем больше ток короткого замыкания и время его прохождения по цепи, тем больше будут разрушения.

2. Повреждение изоляции

Во время  прохождения тока короткого замыкания  по неповрежденным линиям, происходит их нагрев выше предельной допустимой температуры, что приводит к повреждению  их изоляции.

3. Потребители и электроприемники

Снижение  напряжения при коротком замыкании  нарушает нормальную работу потребителей и электроприемников электрической  энергии.

Например, асинхронный  электродвигатель  при снижении напряжения сети может вообще остановиться, т.к. момент его вращения может оказаться  меньше момента сопротивления и  трения механизмов.

Также короткое замыкание вызывает переходный процесс  в электроэнергетических системах, о чем мы поговорим чуть позже.

 Для того чтобы при коротком  замыкании не происходило последствий  описанных выше, в системы ставят  автоматы, которые отключают участок  цепи, если ток превысит определенную  планку. Но как понять какой  выключатель ставить в данный  участок цепи? Допустим, если мы  поставим разъединитель рассчитанный  на 25кА, а ток короткого замыкания  в данном участке 30кА, есть  большая вероятность того, что  при первом же КЗ наш выключатель  разлетится вдребезги со всеми  вытекающими последствиями. Для  того чтобы поставить правильную защиту, нужно рассчитать ток короткого замыкания.  

2. Переходные процессы.

2.1 Основные понятия. Причины возникновения электромагнитных переходных процессов.

Современная электроэнергетическая система  представляет собой сложный комплекс различных взаимосвязанных элементов  – генераторов, трансформаторов, линий  электропередачи, электродвигателей  и т.п. Её работы в произвольный момент времени характеризуется определенными значениями мощности на выводах генераторов и у потребителей, напряжения в различных узловых точках, тока в разных элементах, частоты и других величин. Состояние системы в любой момент времени, определяемое этими величинами, называется ее режимом, а величины – параметрами режима.

Различают несколько  видов режимов работы электроэнергетических  систем:

-Нормальный  установившийся, при котором значения  параметров режима остаются неизменными  или изменяются медленно и  нерегулярно, в пределах, соответствующих  нормальной работе элементов  системы с оптимальными технико-экономическими  характеристиками;

-послеаварийный  установившийся, наступающий, например, после аварийного отключения  одного или нескольких элементов  энергосистемы, после нарушения  устойчивости работы последней  из-за перегрузки с последующей  ресинхронизацией;

-переходный, который имеет место при переходе  от одного установившегося режима к другому и характеризуется относительно быстрым и резким изменением параметров режима.

Поскольку во время переходного режима состояние  электроэнергетической системы  непрерывно изменяется, переходный режим  рассматривают как совокупность отдельных переходных процессов.

Переходные  процессы, как и переходные режимы, подразделяют на нормальные и аварийные. Нормальные переходные процессы являются следствием операций, вызванных условиями  эксплуатации, таких как включение  и отключение отдельных трансформаторов  или линий электропередачи, различного рода регулирование, изменение нагрузки и т.п. Для них характерны относительно малые и медленные изменения параметров режима. Аварийные переходные процессы возникают в результате аварий в системе, например при отключении работающих загруженных агрегатов и линий электропередачи, несущих значительные нагрузки, а также при коротких замыканиях в различных элементах системы. В этих случаях параметры режима изменяются быстро и значительно.

Причины возникновения  аварийных переходных процессов  весьма разнообразны. В большинстве  случаев они являются результатом  своевременно не обнаруженных и не устраненных дефектов электрооборудования, допущенных ошибок при проектировании, неудовлетворительного монтажа  или эксплуатации электроустановок.

Продолжительность аварийных переходных процессов  часто составляют секунды или  даже доли секунды. Но она может быть и значительной, например при каскадных  авариях, нарушениях устойчивости работы энергосистемы и её восстановлении с воздействием на теплотехническую часть тепловых электростанций и  т.п. Во многих случаях последствия  аварийных переходных процессов  бывают весьма тяжелыми. Так, следствием короткого замыкания могут быть следующие факторы:

-понижение  напряжения в значительной части  электроэнергетической системы,  приводящее к нарушению нормальной  работы потребителей электроэнергии  и браку продукции;

-разрушение  поврежденного оборудования под  действием электрической дуги, обычно  возникающей в месте нарушения  изоляции;

-разрушение  электрооборудования в результате  электродинамического и термического  действия токов  короткого  замыкания;

-нарушение  устойчивости электроэнергетической  системы.

Во многих случаях именно переходные процессы определяют параметры генераторов, электрических аппаратов и других элементов электроустановок, обусловливают  жесткие требования к системе  возбуждения и быстродействия, являются причиной использования различных  специальных устройств, предотвращающих  развитие аварий.

Переходные  процессы подразделяются на волновые, электромеханические и электромагнитные. Ниже рассматриваются только электромагнитные переходные процессы, т.е. процессы изменения  во времени электромагнитных параметров переходного режима без учета  влияния на них изменений скорости вращения синхронных генераторов электроэнергетической  системы. Основное внимание уделено  анализу электромагнитных переходных процессов при коротком замыкании.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2.2Параметры элементов электроустановок постоянного тока.

Электроустановками  называется совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного оборудования (вместе с сооружениями и помещениями, в которых они установлены), предназначенных  для производства, преобразования, трансформации, передачи, распределения  электрической энергии и преобразования ее в другой вид энергии.

Электрическая сеть представляет совокупность электроустановок, служащих для передачи и распределения  электрической энергии, состоящая  из подстанций распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных  линий электропередачи. Работа электроустановки 3-х фазного переменного тока промышленной частоты 50 гц во многом определяется режимом  работы нейтралей генераторов или  трансформаторов. Практикуется в основном два вида централей, изолированная  нейтраль и заземленная нейтраль.

В электроустановках  постоянного тока источниками энергии  являются аккумуляторные батареи и  полупроводниковые преобразователи - зарядо-подзарядные агрегаты и  конверторы. На ток короткого замыкания  существенное влияние оказывают  физические явления, изменяющие активную составляющую сопротивления короткозамкнутой электрической цепи: электрическая  дуга, нагрев проводников током, окисление  контактов, теплообмен между жилами кабелей и изоляцией.

Многие элементы электроустановок постоянного тока имеют нелинейные вольт-амперные характеристики. К таким элементам относятся  зарядно-подзарядные агрегаты, конверторы, электрическая дуга и аккумуляторные батареи. Кроме того, у ряда элементов  существенно проявляется параметрическая  зависимость вольт-амперных характеристик  от температуры окружающей среды, срока  службы и технического состояния  электротехнического оборудования. Сопротивление кабелей и аккумуляторных батарей и электрических контактов  растет по мере выработки ими ресурса  по сроку службы. На характер изменения  тока в процессе короткого замыкания  оказывают влияние регуляторы полупроводниковых  преобразователей и параметры их настройки. Таким образом, расчет коротких замыканий в электроустановках  постоянного тока с приемлемой для  инженерной практики точностью является трудоемкой задачей. В некоторых использовать сложные математические модели и специальные компьютерные программы.