тех параметры элементов эу
Параметры элементов электроустановок постоянного тока
Общие положения. В электроустановках постоянного тока источниками энергии являются аккумуляторные батареи и полупроводниковые преобразователи — зарядно-подзарядные агрегаты и конверторы. На ток короткого замыкания в этих электроустановках 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 цепи короткого замыкания 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-ампериых характеристик от температуры окружающей среды, срока службы и технического состояния электротехнического оборудования. Сопротивление кабелей и аккумуляторных батарей зависит от их температуры. Сопротивление 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 случаях для получения удовлетворительных результатов требуется использовать сложные математические модели и специальные компьютерные программы.
При решении задач, связанных с выбором электрооборудования и защитных аппаратов для электроустановок оперативного постоянного тока электростанций и подстанций, обычно ограничиваются получением оценочных значений токов и напряжений при коротком замыкании. Практический интерес представляют оценки максимально возможного и вероятного минимального тока короткого замыкания. Для получения оценок тока «сверху» и «снизу» задаются соответствующие расчетные условия: расчетная схема, расчетная точка короткого замыкания, расчетный вид короткого замыкания, расчетная продолжительность короткого замыкания, предшествующий режим. Заданный набор расчетных условий определяет значения ЭДС и сопротивлений элементов схемы замещения электроустановки и конечный результат расчета.
Методика расчета коротких замыканий в электроустановках постоянного тока подобна методике расчета коротких замыканий в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ. Нелинейность вольт-амперных характеристик элементов расчетной схемы обусловливает применение итерационных алгоритмов расчета.
При проверке защитных аппаратов на отключающую способность и при расчете коммутационных перенапряжений кроме активных сопротивлений необходимо знать индуктивности и емкости элементов электроустановки.
Аккумуляторные батареи. На электростанциях и подстанциях преимущественно используются стационарные свинцово-кислотные аккумуляторные батареи. В зависимости от характера и удаленности нагрузки батареи содержат от 104 до 130 последовательно соединенных аккумуляторов. Внутреннее сопротивление отдельных аккумуляторов и всей батареи определяется не только активными сопротивлениями, но и электрической емкостью и индуктивностью, как показано на рис. 17.11.
Емкость С, представленная на рис. 17.11, является электрической (фарадеевской) и ее не следует путать с электрохимической емкостью аккумуляторов. Электрохимическая емкость определяется количеством свинца, участвующего в электрохимических реакциях при заряде и разряде аккумулятора, а электрическая емкость — конструкцией аккумулятора, а именно, площадью пластин и расстоянием между ними. Электрическая емкость аккумулятора не является константой, так как изменяется в зависимости от состояния и степени его заряженности. Она также зависит от тока в цепи с аккумулятором и от проводимости электролита в приэлектродных слоях пластин, изменение которой приводит к изменению эффективного расстояния между пластинами. Определить значение электрической емкости аккумулятора можно экспериментальным путем — снятием и последующей обработкой его частотной характеристики.
Индуктивность аккумуляторной батареи /_ имеет несколько составляющих: собственную (внутреннюю) индуктивность аккуму-
Рнс. 17.11. Схема замещения, определяющая эквивалентное внутреннее сопротивление аккумулятора ляторов, индуктивность межаккумуляторных соединений и индуктивность проводников, соединяющих аккумуляторную батарею с распределительным щитом. Собственная индуктивность аккумуляторов в основном зависит от их номинальной электрохимической емкости (рис. 17.12, где в качестве номинальной электрохимической емкости принята емкость 10-часового разряда С)0). Индуктивность межаккумуляторных соединений определяется сечением проводников и их взаимным расположением, которое зависит от размещения аккумуляторов на стеллаже. Индуктивность соединительных проводников рассчитывается па основе сведений о размещении шин и аккумуляторов в аккумуляторном помещении и сведений о способе прокладки кабелей к щиту постоянного тока. Чем больше сечение проводников и чем меньше расстояние между проводниками, тем меньше результирующая индуктивность аккумуляторной батареи.
Активное сопротивление аккумуляторной батареи также имеет несколько составляющих. Первая составляющая — сопротивление металлических частей аккумуляторов: пластин; соединительных перемычек между пластинами, образующих электроды; соединений электродов с токовыводами (борнами) и самих токовыводов. Этой составляющей на рис. 17.11 соответствует элемент N. Вторая, наиболее нелинейная составляющая — сопротивление приэлектродных слоев, образующихся на стыке пластин и электролита. Третья составляющая — сопротивление движению ионов между пластинами через электролит и сепаратор. Элемент г, показанный на схеме рис. 17.11, соответствует сумме второй и третьей составляющих сопротивления.
Кроме перечисленных внутренних сопротивлений отдельных аккумуляторов, к сопротивлению N батареи добавляются сопротивления межаккумуляторных соединительных проводников и сопро-
Рнс. 17.13. Спрямленная вольт-амперная характеристика аккумуляторов серин СК при температуре 25 °С:
1 — ломаная (двухлинейная); 2 — прямая (однолинейная)
тивлеиия проводников, с помощью которых батарея подключается к распределительному щиту. Если межаккумуляторные соединения выполнены не с помощью пайки или сварки, а являются разборными, то заметной составляющей полного сопротивления батареи могут стать переходные сопротивления контактов между борнами и внешними проводниками.
для токов от 0 до 150’#
для токов больше 150 *
где N = С)0/36 — номер аккумулятора, соответствующий номинальной электрохимической емкости 10-часового разряда С)0.
Вольт-амперные характеристики современных аккумуляторов с приемлемой для инженерных расчетов точностью можно аппроксимировать одной линейной функцией (прямая линия 2 на рис. 17.13), т.е. использовать на всем интервале возможных токов короткого замыкания одинаковые значения внутреннего сопротивления и эквивалентной ЭДС аккумулятора. Напряжение холостого хода и ток короткого замыкания спрямленной вольт-амперной характеристики входят в состав паспортных данных аккумуляторов зарубежного производства.
При изменении полноты зараженности аккумуляторов и температуры окружающей среды параметры аккумуляторов значительно
Таблица 17.3. Электродвижущие силы и удельные внутренние сопротивления новых полностью заряженных аккумуляторов, при температуре электролита 25 °С
Надежность электрооборудования и систем электроснабжения
Надежность тесно связана с различными сторонами эксплуатации электроустановок. Надежность — свойство объекта выполнять заданные функции, сохраняя во времени значения его эксплуатационных показателей в заданных пределах, соответствующих заданным режимам и условиям применения, технического обслуживания, ремонта, хранения и транспортировки.
Надежность применительно к системам электроснабжения: бесперебойное снабжение электроэнергией в пределах допустимых показателей ее качества и исключение ситуаций, опасных для людей и окружающей среды. При этом объект должен быть работоспособным.
Под работоспособностью понимается такое состояние элементов электрооборудования, при котором они способны выполнять заданные функции, сохраняя значения заданных параметров в пределах установленных нормативно-технической документацией. При этом элементы могут не удовлетворять, например, требованиям, относящимся к внешнему виду.
Событие, заключающееся в нарушении работоспособности оборудования, называется отказом. Причинами отказов могут быть дефекты, допущенные при конструировании, производстве и ремонте, нарушения правил и норм эксплуатации, естественные процессы изнашивания и старения. По характеру изменения основных параметров электрооборудования до момента возникновения отказа различают внезапные и постепенные отказы.
Внезапным называют отказ, который наступает в результате резкого скачкообразного изменения одного или нескольких основных параметров (обрыв фаз кабельных и воздушных линий, разрушение контактных соединений в аппаратах и др.).
Постепенным называют отказ, который наступает в результате длительного, постепенного изменения параметров, обычно по причине старения или изнашивания (ухудшение сопротивления изоляции кабелей, двигателей, увеличения переходного сопротивления контактных соединений и др.). При этом изменения параметра по сравнению с начальным уровнем во многих случаях могут быть зарегистрированы с помощью измерительных приборов.
Принципиальной разницы между внезапными и постепенными отказами нет, т.к. внезапные отказы в большинстве случаев являются следствием постепенного, но скрытого от наблюдения изменения параметров (например, изнашивания механических узлов контактов выключателей), когда их разрушение воспринимают как внезапное событие.
Необратимый отказ свидетельствует о потере работоспособности. Перемежающйся — многократно самоустраняющийся отказ объекта. Если отказ объекта не обусловлен отказом другого объекта, то его считают независимым, в противном случае — зависимым.
Отказ, возникший в результате несовершенства или нарушения установленных правил и норм конструирования, называют конструкционным. Отказ, возникший в результате несовершенства или нарушения установленного процесса изготовления или ремонта объекта, выполненного на ремонтном предприятии, — производственным. Отказ, возникший в результате нарушения установленных правил или условий эксплуатации — эксплуатационным. Причина отказа — дефект.
Надежность является одним из свойств электрооборудования и систем электроснабжения, которое проявляет себя только в процессе эксплуатации. Надежность закладывается при проектировании, обеспечивается при изготовлении, расходуется и поддерживается при эксплуатации.
Надежность является комплексным свойством, которое в, зависимости от специфики электроустановок и условий ее эксплуатации, может включать в себя: безотказность, долговечность, ремонтопригодность, сохраняемость в отдельности или в определенном сочетании, причем как для электроустановок, так и для отдельных ее элементов.
Иногда надежность отождествляется с безотказностью (в этом случае рассматривается надежность в «узком смысле»).
Безотказность – свойство технических средств непрерывно сохранять работоспособность в течение некоторого времени. Это наиболее важная составляющая надежности электроустановок, зависящая от безотказности элементов, схемы их соединения, конструктивных и функциональных особенностей, условий эксплуатации.
Долговечность – свойство технических средств сохранять работоспособность до наступления предельного состояния при установленной системе технического обслуживания и ремонта.
В рассматриваемом случае предельное состояние технических средств определяется невозможностью их дальнейшей эксплуатации, что обуславливается либо снижением эффективности, либо требованиями безопасности, либо наступлением морального старения.
Ремонтопригодность – свойство технических средств, заключающееся в приспособленности к предупреждению и обнаружению причины возникновения отказов и устранению их последствий путем технического обслуживания и ремонта.
Ремонтопригодность характеризует большинство элементов электроустнаовок и не имеет смысла только для тех элементов, которые не ремонтируются в процессе эксплуатации (например, изоляторы воздушных линий (ВЛ)).
Сохраняемость – свойство технических средств непрерывно сохранять исправное (новое) и работоспособное состояние в процессе хранения и транспортировки. Сохраняемость элементов ЭУ характеризуется их способностью противостоять отрицательному влиянию условий хранения и транспортирования.
Выбор количественных показателей надежности зависит от вида электроэнергетического оборудования. Невосстанавливаемыми называются такие элементы электроустановок, работоспособность которых в случае возникновения отказа не подлежит восстановлению в процессе эксплуатации (трансформаторы тока, кабельные вставки и др.).
Восстанавливаемыми являются изделия, работоспособность которых в случае возникновения отказа подлежит восстановлению в процессе эксплуатации. Примером таких изделий могут служить электрические машины, силовые трансформаторы и др.
Надежность восстанавливаемых изделий обуславливается их безотказностью, долговечностью, ремонтопригодностью и сохраняемостью, а надежность невосстанавливаемых изделий — их безотказностью, долговечностью и сохраняемостью.
Факторы, влияющие на надежность элементов электроустановок
Электроустановки, используемые для преобразования, передачи и распределения электроэнергии, подвергаются воздействию большого количества факторов, которые можно подразделить на четыре группы: воздействия окружающей среды, эксплуатационные, случайные, ошибки проектирования и монтажа.
К факторам окружающей среды, где функционируют элементы электроустановок, относятся интенсивность грозовой и ветровой деятельности, гололедные отложения, обложные дожди, мокрый снег, густой туман, изморозь, роса, солнечная радиация и другие. Большинство из факторов окружающей среды приводятся в климатических справочниках.
Применительно к передаточным устройствам – воздушные линии всех классов напряжений – наиболее характерными факторами, способствующими их отказам, являются моросящий дождь, мокрый снег, густой туман, изморозь и роса, а у силовых трансформаторов, установленных на электроустановках открытого типа, к факторам окружающей среды относятся солнечная радиация, атмосферное давление, температура окружающей среды (фактор, тесно связанный с категорией размещения и климатическими условиями).
Воздействие внешних климатических факторов приводит к возникновению дефектов в процессе эксплуатации: увлажнение масла в трансформаторах и масляных выключателях, увлажнение внутрибаковой изоляции и изоляции траверс масляных выключателей, увлажнение остова вводов, разрушение опорных и проходных изоляторов при гололедных, ветровых нагрузках и т.п. Поэтому для каждого климатического района при эксплуатации электроустановок необходим учет факторов окружающей среды.
К эксплуатационным факторам относятся перегрузки элементов электроустановок, токи коротких замыканий (сверхтоки), различные виды перенапряжений (дуговые, коммутационные, резонансные и др.).
Согласно правилам технической эксплуатации, воздушные линии 10 — 35 кВ с изолированной нейтралью допускается эксплуатировать при наличии однофазного замыкания на землю, а длительность их устранения не нормируется. При таких условиях эксплуатации дуговые замыкания в разветвленных распределительных сетях являются основной причиной повреждения ослабленной изоляции.
Для силовых трансформаторов наиболее чувствительными из эксплуатационных факторов являются их перегрузка, механические усилия на обмотках при сквозных токах коротких замыканий. Значительное место в эксплуатационных факторах занимают квалификация персонала и сопутствующие им воздействия (ошибки персонала, некачественный ремонт и обслуживание и т.п.).
К группе факторов, косвенно влияющих на надежность работы электроустановок, относятся ошибки проектирования и монтажа: несоблюдение руководящих материалов при проектировании, неучет требований надежности, неучет величины емкостных токов в сетях 10 — 35 кВ и их компенсации при развитии сетей, некачественное изготовление элементов электроустановок, дефекты монтажа и др.
Небольшую группу влияющих на показатели надежности электроустановок в эксплуатации составляют случайные факторы: наезд транспорта и сельскохозяйственных машин на опоры, перекрытие на движущийся транспорт под проводами ВЛ, обрыв провода и т.п.
Калявин В. П, Рыбаков Л. М.
Добавить комментарий Отменить ответ
Для отправки комментария вам необходимо авторизоваться.
Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей
Приложение
Приложение 2. Примерный порядок технического диагностирования электроустановок потребителей
Исходя из данной примерной методики проведения технического диагностирования электроустановок, Потребители составляют раздельно для основных видов электроустановок документ (ОСТ, СТП, регламент, и т.п.), включающий: ¶
1. Задачи технического диагностирования: ¶
2. Условия технического диагностирования: ¶
3. Показатели и характеристики технического диагностирования. ¶
3.1. Устанавливаются следующие показатели диагностирования: ¶
Показатели точности и достоверности диагностирования приведены в таблице П2.1. ¶
Показатели технико-экономические включают: ¶
3.2. Устанавливаются следующие характеристики диагностирования: ¶
4. Характеристика номенклатуры диагностических параметров. ¶
4.1. Номенклатура диагностических параметров должна удовлетворять требованиям полноты, информативности и доступности измерения при наименьших затратах времени и стоимости реализации. ¶
4.2. Диагностические параметры могут быть охарактеризованы приведением данных по номинальным и допускаемым значениям, точкам контроля и т.д. ¶
5. Метод технического диагностирования. ¶
5.1. Диагностическая модель электроустановки. ¶
Электроустановка, подвергаемая диагностированию, задается в виде табличной диагностической карты (в векторной, графической или другой форме). ¶
5.2. Правила определения структурных (определяющих) параметров. ¶
Этот параметр непосредственно и существенно характеризует свойство электроустановки или его узла. Возможно наличие несколько структурных параметров. Приоритет отдается тому (тем) параметру, который (которые) удовлетворяет требованиям определения истинного технического состояния данной электроустановки (узла) для заданных условий эксплуатации. ¶
5.3. Правила измерения диагностических параметров. ¶
Этот подраздел включает основные требования измерения диагностических параметров и имеющиеся соответствующие специфические требования. ¶
5.4. Алгоритм диагностирования и программное обеспечение. ¶
5.4.1. Алгоритм диагностирования. ¶
Приводится описание перечня элементарных проверок объекта диагностирования. Элементарная проверка определяется рабочим или тестовым воздействием, поступающим или подаваемым на объект, а также составом признаков (параметров), образующих ответ объекта на соответствующее воздействие. Конкретные значения признаков (параметров), получаемые при диагностировании являются результатами элементарных проверок или значениями ответа объекта. ¶
5.4.2. Необходимость программного обеспечения, разработки, как конкретных диагностических программных продуктов, так и других программных продуктов для обеспечения функционирования в целом системы технического диагностирования определяется Потребителем. ¶
5.5. Правила анализа и принятия решения по диагностической информации. ¶
5.5.1. Состав диагностической информации. ¶
а) паспортные данные электроустановки; ¶
б) данные о техническом состоянии электроустановки на начальный момент эксплуатации; ¶
в) данные о текущем техническом состоянии с результатами измерений и обследований; ¶
г) данные с результатами расчетов, оценок, предварительных прогнозов и заключений; ¶
д) обобщенные данные по электроустановке. ¶
Диагностическая информация вводится в отраслевую базу данных (при наличии таковой) и в базу данных Потребителя в соответствующем формате и структуре хранения информации. Методическое и практическое руководство осуществляет вышестоящая организация и специализированная организация. ¶
5.5.2. В руководстве пользователю описывается последовательность и порядок анализа полученной диагностической информации, сравнения и сопоставления полученных после измерений и испытаний параметров и признаков; рекомендации и подходы при принятии решения по использованию диагностической информации. ¶
6. Средства технического диагностирования. ¶
6.1. Средства технического диагностирования должны обеспечивать определение (измерение) или контроль диагностических параметров в режимах работы электроустановки, установленных в эксплуатационной документации или принятых на данном предприятии в конкретных условиях эксплуатации. ¶
6.2. Средства и аппаратура, применяемые для контроля диагностических параметров, должны позволять надежно определять измеряемые параметры. Надзор над средствами технического диагностирования должны вести метрологические службы соответствующих уровней функционирования системы технического диагностирования и осуществлять его согласно положению о метрологической службе. ¶
Перечень средств, приборов и аппаратов, необходимых для технического диагностирования, устанавливается в соответствии с типом диагностируемой электроустановки. ¶
7. Правила технического диагностирования ¶
7.1. Последовательность выполнения операций диагностирования. ¶
Описывается последовательность выполнения соответствующих измерений, экспертных оценок по всему комплексу диагностических параметров и характеристик, установленных для данной электроустановки и представленных в диагностической карте. Содержание диагностической карты определяется типом электроустановки. ¶
7.2. Технические требования по выполнению операций диагностирования. ¶
При выполнении операций диагностирования необходимо соблюдение всех требований и указаний ПУЭ, настоящих Правил, Межотраслевых правил по охране труда (правил безопасности) при эксплуатации электроустановок, других отраслевых документов, а также ГОСТов по диагностированию и надежности. Конкретные ссылки должны быть сделаны в рабочих документах. ¶
7.3. Указания по режиму работы электроустановки при диагностировании. ¶
Указывается режим работы электроустановки в процессе диагностирования. Процесс диагностирования может проходить во время функционирования электроустановки и тогда это — функциональное техническое диагностирование. Возможно диагностирование в режиме останова. Возможно диагностирование при форсированном режиме работы электроустановки. ¶
7.4. Требования к безопасности процессов диагностирования и другие требования в соответствии со спецификой эксплуатации электроустановки. ¶
Указываются общие и те основные требования техники безопасности при диагностировании, которые касаются той или иной электроустановки; при этом должны быть конкретно перечислены разделы и пункты соответствующих правил и директивных материалов. ¶
Упоминается о необходимости наличия у организации, выполняющей работы по диагностированию, соответствующих разрешений. ¶
Перед началом работ по диагностированию работники, в ней участвующие, должны получить наряд-допуск на производство работ. ¶
В данном разделе должны быть сформулированы требования техники безопасности при функциональном диагностировании и диагностировании при форсированном режиме работы электроустановки. Должны быть указаны и имеющиеся у данного Потребителя для конкретных условий эксплуатации данной электроустановки специфические требования. ¶
8. Обработка результатов технического диагностирования. ¶
8.1 Указания по регистрации результатов диагностирования. ¶
Указывается порядок регистрации результатов диагностирования, измерений и испытаний, приводятся формы протоколов и актов. ¶
8.2. Указания и рекомендации по выдаче заключения. ¶
Даются указания и рекомендации по обработке результатов обследований, измерений и испытаний, анализу и сопоставлению полученных результатов с предыдущими, и выдаче заключения, диагноза. Даются рекомендации по проведению ремонтно-восстановительных работ. ¶
Таблица П2.1. Показатели достоверности и точности диагностирования электроустановок¶
Показатели достоверности и точности*
Определение вида технического состояния
1. Электроустановка исправна и (или) работоспособна
Вероятность того, что в результате диагностирования электроустановка признается исправной (работоспособной) при условии, что она неисправна (неработоспособна)
2. Электроустановка неисправна и (или) не работоспособна
Вероятность того, что в результате диагностирования электроустановка признается неисправной (неработоспособной) при условии, что она исправна (работоспособна)
Поиск места отказа или неисправностей
Наименование элемента (сборочной единицы) или группы элементов, которые имеют неисправное состояние и место отказа или неисправностей
Вероятность того, что в результате диагностирования принимается решение об отсутствии отказа (неисправности) в данном элементе (группе) при условии, что данный отказ имеет место;
Вероятность того, что в результате диагностирования принимается решение о наличии отказа в данном элементе (группе) при условии, что данный отказ отсутствует
Прогнозирование технического состояния
Численное значение параметров технического состояния на задаваемый период времени, в том числе и на данный момент времени
Среднеквадратическое отклонение прогнозируемого параметра
Численное значение остаточного ресурса (наработки)
Среднеквадратическое отклонение прогнозируемого остаточного ресурса
Нижняя граница вероятности безотказной работы по параметрам безопасности на задаваемый период времени
* определение численных значений показателей диагностирования следует считать необходимым для особо важных объектов, установленных вышестоящей организацией, специализированной организацией и руководством Потребителя; в других случаях применяется экспертная оценка, производимая ответственным за электрохозяйство Потребителя.¶