Σημάδια βραχυκυκλώματος. Ρεύμα βραχυκύκλωσης

Ο κύριος λόγος για το περιστατικό βραχυκύκλωμα- παραβίαση της μόνωσης του ηλεκτρικού εξοπλισμού, συμπεριλαμβανομένων των καλωδίων και των εναέριων γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας. Ακολουθούν μερικά παραδείγματα εμφάνισης βραχυκυκλώματος λόγω αστοχίας μόνωσης.

Κατά τη διάρκεια χωματουργικών εργασιών, ένα καλώδιο υψηλής τάσης υπέστη ζημιά, γεγονός που οδήγησε στην εμφάνιση βραχυκυκλώματος φάσης-φάσης. Σε αυτή την περίπτωση, προκλήθηκε βλάβη στη μόνωση ως αποτέλεσμα μηχανικής πρόσκρουσης στη γραμμή καλωδίου.

Στον ανοιχτό πίνακα διανομής του υποσταθμού προέκυψε μονοφασική γείωση ως αποτέλεσμα της βλάβης του μονωτή στήριξης λόγω γήρανσης της μονωτικής του επίστρωσης.

Ένα άλλο αρκετά συνηθισμένο παράδειγμα είναι η πτώση ενός κλαδιού ή ενός δέντρου στα καλώδια μιας εναέριας γραμμής ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία οδηγεί σε μαστίγωμα ή σπάσιμο των καλωδίων.

Μέθοδοι προστασίας εξοπλισμού από βραχυκυκλώματα σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις

Όπως αναφέρθηκε παραπάνω, τα βραχυκυκλώματα συνοδεύονται από σημαντική αύξηση του ρεύματος, η οποία οδηγεί σε ζημιά στον ηλεκτρικό εξοπλισμό. Επομένως, η προστασία του ηλεκτρικού εξοπλισμού από αυτή τη λειτουργία έκτακτης ανάγκης είναι το κύριο καθήκον της βιομηχανίας ηλεκτρικής ενέργειας.

Για την προστασία από βραχυκυκλώματα, ως λειτουργία έκτακτης ανάγκης του εξοπλισμού, χρησιμοποιούνται διάφορες προστατευτικές διατάξεις σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις υποσταθμών διανομής.

Ο κύριος σκοπός όλων των συσκευών προστασίας ρελέ είναι η απενεργοποίηση του διακόπτη (ή πολλών) που τροφοδοτούν το τμήμα του δικτύου στο οποίο έχει συμβεί βραχυκύκλωμα.

Σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις με τάση 6-35 kV, χρησιμοποιείται προστασία υπερέντασης (MTP) για την προστασία των γραμμών ηλεκτρικής ενέργειας από βραχυκυκλώματα. Για την προστασία των γραμμών 110 kV από βραχυκυκλώματα, η προστασία διαφορικής φάσης χρησιμοποιείται ως προστασία κύριας γραμμής. Επιπλέον, για την προστασία των γραμμών μεταφοράς 110 kV, η προστασία απόστασης και η προστασία γείωσης (TZNP) χρησιμοποιούνται ως εφεδρική προστασία.

3 Μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας

Μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειαςαπό το εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας στους καταναλωτές είναι ένα από τα πιο σημαντικά καθήκοντα της βιομηχανίας ενέργειας. Η ηλεκτρική ενέργεια μεταδίδεται κυρίως από τον αέρα. ηλεκτρικά καλώδια(γραμμές ρεύματος) εναλλασσόμενου ρεύματος, αν και υπάρχει μια τάση προς την αυξανόμενη χρήση καλωδιακών γραμμών και γραμμών συνεχούς ρεύματος. ανάγκη του Π. ε. σε απόσταση λόγω του γεγονότος ότι η ηλεκτρική ενέργεια παράγεται από μεγάλους σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής με ισχυρές μονάδες και καταναλώνεται από ηλεκτρικούς δέκτες σχετικά χαμηλής ισχύος που διανέμονται σε μεγάλη περιοχή. η εργασία εξαρτάται από την απόσταση ενοποιημένα συστήματα ηλεκτρικής ενέργειαςκαλύπτοντας τεράστιες εκτάσεις.

Ένα από τα κύρια χαρακτηριστικά μετάδοση ισχύοςείναι η χωρητικότητά του, δηλαδή η μέγιστη ισχύς που μπορεί να μεταδοθεί μέσω μιας γραμμής μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, λαμβάνοντας υπόψη περιοριστικούς παράγοντες: μέγιστη ισχύ υπό συνθήκες σταθερότητας, απώλειες κορώνας, θέρμανση αγωγών κ.λπ. Η ισχύς που μεταδίδεται μέσω μιας γραμμής εναλλασσόμενου ρεύματος σχετίζεται με το μήκος και την εξάρτησή της από την τάση

Οπου U 1 Και U 2 - τάση στην αρχή και στο τέλος της γραμμής μεταφοράς ισχύος, Z c είναι η σύνθετη αντίσταση κύματος της γραμμής μεταφοράς, a είναι ο συντελεστής αλλαγής φάσης που χαρακτηρίζει την περιστροφή του διανύσματος τάσης κατά μήκος της γραμμής ανά μονάδα μήκους του (λόγω του κυματική φύση της διάδοσης του ηλεκτρομαγνητικού πεδίου), μεγάλο- μήκος των γραμμών ηλεκτροδότησης, ρε- τη γωνία μεταξύ των διανυσμάτων τάσης στην αρχή και στο τέλος της γραμμής, που χαρακτηρίζει τον τρόπο μετάδοσης ισχύος και τη σταθερότητά του. Η μέγιστη μεταδιδόμενη ισχύς επιτυγχάνεται στο ρε= 90° όταν αμαρτία ρε= 1. Για εναέριες γραμμές μεταφοράς εναλλασσόμενου ρεύματος, μπορεί να θεωρηθεί περίπου ότι η μέγιστη μεταδιδόμενη ισχύς είναι περίπου ανάλογη με το τετράγωνο της τάσης και το κόστος κατασκευής μιας γραμμής μεταφοράς είναι ανάλογο της τάσης. Επομένως, στην ανάπτυξη της μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, υπάρχει μια τάση αύξησης της τάσης ως το κύριο μέσο αύξησης της ικανότητας μεταφοράς των γραμμών μεταφοράς.

Στη μετάδοση ισχύος συνεχούς ρεύματος, πολλοί από τους παράγοντες που είναι εγγενείς στη μετάδοση εναλλασσόμενου ρεύματος και που περιορίζουν την απόδοσή τους απουσιάζουν. Η μέγιστη ισχύς που μεταδίδεται μέσω γραμμών συνεχούς ρεύματος είναι μεγαλύτερη από αυτή παρόμοιων γραμμών εναλλασσόμενου ρεύματος:

Οπου μι V - τάση εξόδου ανορθωτή, R å - η συνολική ενεργή αντίσταση μετάδοσης ισχύος, η οποία, εκτός από την αντίσταση των καλωδίων της γραμμής ισχύος, περιλαμβάνει την αντίσταση του ανορθωτή και του μετατροπέα. Ο περιορισμός της χρήσης μετάδοσης ισχύος συνεχούς ρεύματος οφείλεται κυρίως στις τεχνικές δυσκολίες στη δημιουργία αποδοτικών συσκευών χαμηλού κόστους για τη μετατροπή εναλλασσόμενου ρεύματος σε συνεχές ρεύμα (στην αρχή της γραμμής) και συνεχούς ρεύματος σε εναλλασσόμενο ρεύμα (στο τέλος της η γραμμή). Η μετάδοση συνεχούς ρεύματος είναι πολλά υποσχόμενη για τη σύνδεση μεγάλων συστημάτων ισχύος που είναι απομακρυσμένα μεταξύ τους. Σε αυτή την περίπτωση, δεν χρειάζεται να διασφαλιστεί η σταθερότητα αυτών των συστημάτων.

Η ποιότητα της ηλεκτρικής ενέργειας καθορίζεται από την αξιόπιστη και σταθερή λειτουργία της μετάδοσης ισχύος, η οποία διασφαλίζεται, ιδίως, με τη χρήση αντισταθμιστικών διατάξεων και συστημάτων αυτόματης ρύθμισης και ελέγχου (βλ. Αυτόματος έλεγχος διέγερσης, Αυτόματη ρύθμιση τάσης, Αυτόματος έλεγχος συχνότητας).

Ως αποτέλεσμα της ερευνητικής εργασίας αναπτύχθηκαν τα ακόλουθα:

Σχέδια μετάδοσης ισχύος συνεχούς ρεύματος που επιτρέπουν την πιο ορθολογική χρήση των χαρακτηριστικών σχεδιασμού τριφασικών εναέριων γραμμών εναλλασσόμενου ρεύματος που έχουν σχεδιαστεί για τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας μέσω τριών συρμάτων.

μεθοδολογία για τον υπολογισμό της τάσης λειτουργίας συνεχούς ρεύματος για εναέριες γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας που κατασκευάζονται με βάση τυπικές κατασκευές τριφασικών στηρίξεων εναλλασσόμενου ρεύματος κλάσεων τάσης 500-750 kV.

μια μέθοδος για τον υπολογισμό της χωρητικότητας των εναέριων γραμμών τριφασικού εναλλασσόμενου ρεύματος με τάση λειτουργίας 500-750 kV μετά τη μεταφορά τους σε συνεχές ρεύμα σύμφωνα με τα σχήματα που προτείνει ο συγγραφέας.

μια μέθοδος για τον υπολογισμό της αξιοπιστίας των εναέριων γραμμών τριφασικού εναλλασσόμενου ρεύματος με τάση λειτουργίας 500-750 kV μετά τη μεταφορά τους σε συνεχές ρεύμα σύμφωνα με τα σχήματα που προτείνει ο συγγραφέας.

Ο υπολογισμός του κρίσιμου μήκους της γραμμής, από την οποία η μετάδοση ισχύος συνεχούς ρεύματος σύμφωνα με τα σχήματα που ανέπτυξε ο συγγραφέας, θα είναι οικονομικά πιο κερδοφόρος από τη μετάδοση ισχύος εναλλασσόμενου ρεύματος με τάση 500, 750 kV, έχει υπολογιστεί .

Με βάση τα αποτελέσματα μιας επιστημονικής μελέτης, διατυπώνονται συστάσεις:

σύμφωνα με την επιλογή του τύπου των μονωτών δίσκων ανάρτησης, οι οποίοι αποτελούν μέρος των μονωτικών αναρτήσεων των εναέριων γραμμών ισχύος συνεχούς ρεύματος.

σύμφωνα με τον υπολογισμό του μήκους της απόστασης ερπυσμού των μονωτικών αναρτήσεων των εναέριων γραμμών ισχύος συνεχούς ρεύματος.

σχετικά με την επιλογή ενός σχεδίου μετάδοσης ισχύος τριών συρμάτων, σε σχέση με εναέριες γραμμές συνεχούς ρεύματος, που γίνεται με βάση ενοποιημένα σχέδια τριφασικών στηρίξεων εναλλασσόμενου ρεύματος.

σχετικά με τη χρήση ενοποιημένων δομών τριφασικών στηρίξεων εναλλασσόμενου ρεύματος σε εναέριες γραμμές συνεχούς ρεύματος.

για τον προσδιορισμό της τάσης λειτουργίας συνεχούς ρεύματος, σε σχέση με εναέριες γραμμές συνεχούς ρεύματος, κατασκευασμένες με βάση ενοποιημένες δομές τριφασικών στηρίξεων εναλλασσόμενου ρεύματος.

σύμφωνα με τον υπολογισμό της χωρητικότητας μιας γραμμής ισχύος τριών καλωδίων συνεχούς ρεύματος.

Τα αποτελέσματα των υπολογισμών που πραγματοποιήθηκαν δείχνουν ότι η χωρητικότητα των υφιστάμενων τριφασικών γραμμών εναλλασσόμενου ρεύματος μπορεί να αυξηθεί σημαντικά με τη μεταφορά τους σε συνεχές ηλεκτρικό ρεύμα χρησιμοποιώντας τα ίδια στηρίγματα, σειρές μόνωσης και καλώδια. Η αύξηση της μεταδιδόμενης ισχύος σε αυτή την περίπτωση μπορεί να είναι από 50% έως 245% για μια εναέρια γραμμή 500 kV και από 70% έως 410% για μια εναέρια γραμμή 750 kV, ανάλογα με τη μάρκα και το τμήμα των καλωδίων που χρησιμοποιούνται και το μέγεθος του εγκατεστημένη ισχύς της εναέριας γραμμής σε εναλλασσόμενο ρεύμα. Η μεταφορά των υφιστάμενων τριφασικών γραμμών AC σε συνεχές ρεύμα σύμφωνα με τα προτεινόμενα σχήματα θα βελτιώσει επίσης σημαντικά τους δείκτες αξιοπιστίας τους. Ταυτόχρονα, η χρήση των αναπτυγμένων κυκλωμάτων θα αυξήσει την αξιοπιστία κατά 5-30 φορές, ανάλογα με την κατηγορία τάσης της εναέριας γραμμής. Στην περίπτωση νέου σχεδιασμού εναέριων γραμμών συνεχούς ρεύματος σύμφωνα με τα παραπάνω σχήματα, οι δείκτες αξιοπιστίας τους θα είναι ισοδύναμοι.

Γενικά, η δυνατότητα μεταφοράς υφιστάμενων τριφασικών εναέριων γραμμών εναλλασσόμενου ρεύματος είναι αρκετά εφικτή. Μια τέτοια τεχνική λύση μπορεί να είναι σημαντική για την αύξηση της απόδοσης των εναέριων γραμμών σε λειτουργία, διατηρώντας παράλληλα τη διαμόρφωσή τους, και θα επεκτείνει επίσης το πεδίο της μετάδοσης ισχύος DC. Δεν αποκλείεται η δυνατότητα κατασκευής νέων γραμμών συνεχούς ρεύματος με χρήση ενοποιημένων δομών τριφασικών στηρίξεων εναλλασσόμενου ρεύματος.

4 Δύναμη αντίδρασης -συστατικό πλήρους ισχύος, το οποίο, ανάλογα με τις παραμέτρους, το σχήμα και τον τρόπο λειτουργίας του ηλεκτρικού δικτύου, προκαλεί πρόσθετες απώλειες ενεργού ηλεκτρικής ενέργειας και υποβάθμιση της ποιότητας της ηλεκτρικής ενέργειας.

αντιδραστική ηλεκτρική ενέργεια -τεχνολογικά επιβλαβής κυκλοφορία ηλεκτρικής ενέργειας μεταξύ πηγών τροφοδοσίας και δεκτών εναλλασσόμενου ηλεκτρικού ρεύματος που προκαλείται από ηλεκτρομαγνητική ανισορροπία ηλεκτρικών εγκαταστάσεων.

Οι κύριοι καταναλωτές άεργου ισχύος στα ηλεκτρικά συστήματα είναι μετασχηματιστές, εναέριες ηλεκτρικές γραμμές, ασύγχρονοι κινητήρες, μετατροπείς βαλβίδων, επαγωγικοί ηλεκτρικοί φούρνοι, μονάδες συγκόλλησης και άλλα φορτία.

Η άεργος ισχύς μπορεί να παραχθεί όχι μόνο από γεννήτριες, αλλά και από συσκευές αντιστάθμισης-πυκνωτές, σύγχρονους αντισταθμιστές ή πηγές στατικής αέργου ισχύος (RPS), που μπορούν να εγκατασταθούν σε υποσταθμούς του ηλεκτρικού δικτύου.

Προκειμένου να ομαλοποιηθούν οι ροές αέργου ισχύος, κατά την επίλυση προβλημάτων αντιστάθμισης άεργου ισχύος από μόνα τους και με τις προσπάθειες των καταναλωτών, προκειμένου να προωθηθεί η διαδικασία επίλυσης προβλημάτων άεργου ισχύος και οι εργασίες βελτιστοποίησης των ροών της, ομαλοποίηση των επιπέδων τάσης, μείωση ενεργού απώλειες ισχύος στα ηλεκτρικά δίκτυα διανομής και αύξηση της αξιοπιστίας της τροφοδοσίας των καταναλωτών, θα πρέπει να γίνει έρευνα των εγκαταστάσεων του υποκαταστήματος της JSC IDGC του Βορείου Καυκάσου - η Stavropolenergo πραγματοποιήθηκε για την κατάσταση των πηγών αέργου ισχύος, την κατάσταση της αέργου συσκευές μέτρησης ενέργειας και ισχύος για τη λειτουργία ελέγχου άεργου ενέργειας και ισοζυγίου ισχύος.

Η Stavropolenergo διαθέτει 866 δοχεία αντισταθμιστικών συσκευών (BSC) με χωρητικότητα μιας χρήσης 38,66 MVar (το πραγματικό μέγιστο φορτίο ως προς την άεργο ισχύ είναι 25,4 MVar). Στο υπόλοιπο των καταναλωτών, η εγκατεστημένη ισχύς είναι 25.746 MVar (η πραγματική φόρτιση στο μέγιστο σε άεργο ισχύ είναι 18.98 MVar)

Μαζί με την JSC "Stavropolenergosbyt" πραγματοποιήθηκαν έρευνες για τη φύση του φορτίου των καταναλωτών με αυξημένη κατανάλωση άεργου ισχύος (tg ? > 0,4). Μετά τη δημοσίευση της «Διαδικασίας υπολογισμού των τιμών του λόγου κατανάλωσης ενεργού και αέργου ισχύος για μεμονωμένες συσκευές λήψης ισχύος καταναλωτών ηλεκτρικής ενέργειας», σύμφωνα με το Διάταγμα της Κυβέρνησης της Ρωσικής Ομοσπονδίας αριθ. με τους καταναλωτές θα οργανωθεί πλήρως. Οι όροι εργασίας με τους καταναλωτές σύμφωνα με τη νέα «Διαδικασία ...» περιλαμβάνονται στο κείμενο των επί του παρόντος επαναδιαπραγματευόμενων συμβάσεων παροχής ρεύματος.

Όταν οι καταναλωτές υποβάλλουν αίτηση για σύνδεση στα δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας της Stavropolenergo ή για αύξηση της συνδεδεμένης ισχύος κατά 150 kW ή περισσότερο, οι απαιτήσεις για την ανάγκη αντιστάθμισης άεργου ισχύος περιλαμβάνονται στις συμβάσεις για τη σύνδεση των καταναλωτών στο δίκτυο ηλεκτρικής ενέργειας, σε ποσότητα που να εξασφαλίζει συμμόρφωση με τις καθορισμένες οριακές τιμές συντελεστών αέργου ισχύος.

Η υπογραφή πρόσθετων συμφωνιών σε συμβάσεις για την παροχή υπηρεσιών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας με την OJSC Stavropolenergosbyt, OJSC Pyatigorsk Electric Networks, LLC RN-energo, CT CJSC RCER και K, OJSC Nevinnomyssky Azot, που εγγυάται στους προμηθευτές τη διατήρηση των συνθηκών από τους καταναλωτές με συνδεδεμένη ισχύς 150 kW και άνω συντελεστών άεργου ισχύος που έχει καθοριστεί από το ομοσπονδιακό εκτελεστικό όργανο που είναι υπεύθυνο για την ανάπτυξη της κρατικής πολιτικής στον τομέα του συμπλέγματος καυσίμων και ενέργειας και των απαιτήσεων για τη διασφάλιση της λογιστικής αέργου ενέργειας.

Τα επόμενα χρόνια αναμένεται η θέση σε λειτουργία νέων βιομηχανικών δυνατοτήτων, οι οποίες θα καθορίσουν την αύξηση της κατανάλωσης έως και 3% ή περισσότερο ετησίως. Αυτό τοποθετεί το έργο της ισορροπίας άεργου ισχύος σε έναν από τους τομείς προτεραιότητας, στον οποίο θα δοθεί μεγαλύτερη προσοχή.

Αντιστάθμιση άεργου ισχύος- σκόπιμη επίδραση στην ισορροπία άεργου ισχύος στον κόμβο του συστήματος ηλεκτρικής ενέργειας για τη ρύθμιση της τάσης και στα δίκτυα διανομής για τη μείωση των απωλειών ηλεκτρικής ενέργειας. Πραγματοποιείται με τη χρήση αντισταθμιστικών συσκευών. Για τη διατήρηση των απαιτούμενων επιπέδων τάσης στους κόμβους του ηλεκτρικού δικτύου, η κατανάλωση άεργου ισχύος πρέπει να παρέχεται από την απαιτούμενη παραγόμενη ισχύ, λαμβάνοντας υπόψη το απαραίτητο απόθεμα. Η παραγόμενη άεργος ισχύς είναι το άθροισμα της αέργου ισχύος που παράγεται από τις γεννήτριες των σταθμών ηλεκτροπαραγωγής και της αέργου ισχύος των αντισταθμιστικών συσκευών που βρίσκονται στο ηλεκτρικό δίκτυο και στις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις των καταναλωτών ηλεκτρικής ενέργειας.

Η αντιστάθμιση άεργου ισχύος είναι ιδιαίτερα σημαντική για τις βιομηχανικές επιχειρήσεις, οι κύριοι ηλεκτρικοί καταναλωτές των οποίων είναι οι ασύγχρονοι κινητήρες, ως αποτέλεσμα των οποίων ο συντελεστής ισχύος χωρίς τη λήψη αντισταθμιστικών μέτρων είναι 0,7- 0,75. Τα μέτρα αντιστάθμισης άεργου ισχύος στην επιχείρηση επιτρέπουν:

μειώστε το φορτίο στους μετασχηματιστές, αυξήστε τη διάρκεια ζωής τους,

μειώστε το φορτίο στα καλώδια, τα καλώδια, χρησιμοποιήστε το μικρότερο τμήμα τους,

βελτίωση της ποιότητας της ηλεκτρικής ενέργειας στους δέκτες ισχύος (με τη μείωση της παραμόρφωσης της κυματομορφής τάσης),

μειώστε το φορτίο στον εξοπλισμό μεταγωγής μειώνοντας τα ρεύματα στα κυκλώματα,

αποφυγή προστίμων για τη μείωση της ποιότητας της ηλεκτρικής ενέργειας με μειωμένο συντελεστή ισχύος,

μείωση του ενεργειακού κόστους.

Οι καταναλωτές άεργης ισχύος που απαιτούνται για τη δημιουργία μαγνητικών πεδίων είναι τόσο μεμονωμένες ζεύξεις μετάδοσης ισχύος (μετασχηματιστές, γραμμές, αντιδραστήρες) όσο και τέτοιοι δέκτες ισχύος που μετατρέπουν την ηλεκτρική ενέργεια σε άλλο τύπο ενέργειας, η οποία, σύμφωνα με την αρχή της λειτουργίας τους, χρησιμοποιεί μαγνητικό πεδίο. ασύγχρονοι κινητήρες, επαγωγικοί κλίβανοι κ.λπ.). Έως και 80-85% της άεργης ισχύος που σχετίζεται με το σχηματισμό μαγνητικών πεδίων καταναλώνεται από ασύγχρονους κινητήρες και μετασχηματιστές. Ένα σχετικά μικρό μέρος στο συνολικό ισοζύγιο άεργου ισχύος πέφτει στο μερίδιο των άλλων καταναλωτών του, για παράδειγμα, επαγωγικοί κλίβανοι, μετασχηματιστές συγκόλλησης, μετατροπείς, φωτισμός φθορισμού κ.λπ.

Η συνολική ισχύς που παρέχεται από τις γεννήτριες στο δίκτυο:

(1)

όπου P και Q είναι οι ενεργές και άεργες ισχύς των δεκτών, λαμβάνοντας υπόψη τις απώλειες ισχύος στα δίκτυα.

cosφ - συντελεστής ισχύος που προκύπτει από δέκτες ηλεκτρικής ενέργειας.

Οι γεννήτριες έχουν μέγεθος ώστε να λειτουργούν με τον ονομαστικό συντελεστή ισχύος τους 0,8-0,85 στον οποίο είναι σε θέση να παρέχουν ονομαστική πραγματική ισχύ. Μια μείωση του cosφ για τους καταναλωτές κάτω από μια ορισμένη τιμή μπορεί να οδηγήσει στο γεγονός ότι το cosφ των γεννητριών θα είναι χαμηλότερο από το ονομαστικό και η ενεργή ισχύς εξόδου από αυτούς στην ίδια φαινόμενη ισχύ θα είναι μικρότερη από την ονομαστική. Έτσι, σε χαμηλούς συντελεστές ισχύος για τους καταναλωτές, προκειμένου να διασφαλιστεί η μεταφορά μιας δεδομένης ενεργού ισχύος σε αυτούς, είναι απαραίτητο να επενδύσουμε επιπλέον κόστος στην κατασκευή ισχυρότερων σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας, να αυξήσουμε τη χωρητικότητα των δικτύων και των μετασχηματιστών και, όπως με αποτέλεσμα να επιβαρυνθούν με πρόσθετο λειτουργικό κόστος.

Δεδομένου ότι τα σύγχρονα ηλεκτρικά συστήματα περιλαμβάνουν μεγάλο αριθμό μετασχηματιστών και μεγάλες εναέριες γραμμές, η αντίδραση της συσκευής εκπομπής είναι πολύ σημαντική και αυτό προκαλεί σημαντικές απώλειες στην τάση και στην άεργο ισχύ. Η μεταφορά άεργου ισχύος μέσω του δικτύου οδηγεί σε πρόσθετες απώλειες τάσης, από την έκφραση:

(2)

μπορεί να φανεί ότι η άεργος ισχύς Q που μεταδίδεται μέσω του δικτύου και η αντίδραση του δικτύου Χ επηρεάζουν σημαντικά το επίπεδο τάσης στους καταναλωτές.

Το μέγεθος της εκπεμπόμενης άεργου ισχύος επηρεάζει επίσης τις απώλειες ενεργού ισχύος και ενέργειας στη μετάδοση ισχύος, η οποία προκύπτει από τον τύπο:

(3)

Η τιμή που χαρακτηρίζει τη μεταδιδόμενη άεργο ισχύ είναι ο συντελεστής ισχύος
. Αντικαθιστώντας στον τύπο απώλειας την τιμή της συνολικής ισχύος, εκφρασμένη σε cosφ, λαμβάνουμε:

(4)

Αυτό δείχνει ότι η εξάρτηση της ισχύος των συστοιχιών πυκνωτών είναι αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της τάσης του δικτύου, επομένως είναι αδύνατο να ρυθμιστεί ομαλά η άεργος ισχύς και ως εκ τούτου η τάση της εγκατάστασης. Έτσι, το cos (φ) μειώνεται όταν αυξάνεται η ζήτηση άεργου ισχύος του φορτίου. Είναι απαραίτητο να προσπαθήσουμε να αυξήσουμε το cos (φ), επειδή Το low cos (φ) φέρνει τα ακόλουθα προβλήματα:

Σχετικό άρθρο:Αντιστάθμιση διαταραχών και θορύβου κατά τον έλεγχο ενός γραμμικού αντικειμένου με έξοδο

Υψηλές απώλειες ισχύος σε ηλεκτρικές γραμμές (ροή ρεύματος άεργου ισχύος).

Μεγάλες πτώσεις τάσης σε ηλεκτρικές γραμμές.

Η ανάγκη αύξησης της συνολικής ισχύος των γεννητριών, της διατομής των καλωδίων, της ισχύος των μετασχηματιστών ισχύος.

Από όλα τα παραπάνω, είναι σαφές ότι η αντιστάθμιση άεργου ισχύος είναι απαραίτητη. Αυτό μπορεί εύκολα να επιτευχθεί με τη χρήση ενεργών εγκαταστάσεων αντιστάθμισης. Οι κύριες πηγές άεργου ισχύος που εγκαθίστανται στον τόπο κατανάλωσης είναι οι σύγχρονοι αντισταθμιστές και οι στατικοί πυκνωτές. Οι πιο ευρέως χρησιμοποιούμενοι στατικοί πυκνωτές για τάσεις έως 1000 V και 6-10 kV. Σε περιφερειακούς υποσταθμούς εγκαθίστανται σύγχρονοι πυκνωτές με τάση 6-10 kV.



Εικ.1 Σχέδια μετάδοσης ισχύος

α- καμία αποζημίωση. β - με αποζημίωση.

Όλες αυτές οι συσκευές είναι καταναλωτές κορυφαίας (χωρητικής) άεργου ισχύος ή, το ίδιο, πηγών καθυστερημένης άεργου ισχύος που παρέχουν στο δίκτυο. Αυτό φαίνεται από το διάγραμμα στο Σχ. 1. Άρα, στο διάγραμμα του σχ. Το 1α δείχνει τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας από τον σταθμό ηλεκτροπαραγωγής Α στον υποσταθμό καταναλωτή Β. Η μεταδιδόμενη ισχύς είναι P + jQ. Κατά την εγκατάσταση στον καταναλωτή στατικούς πυκνωτές χωρητικότητας Q K (Εικ. 1 b), η ισχύς που μεταδίδεται μέσω του δικτύου θα είναι P + j (Q - Q K)

Βλέπουμε ότι η άεργος ισχύς που μεταδίδεται από το εργοστάσιο παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας έχει μειωθεί ή λέγεται ότι έχει αντισταθμιστεί από την ποσότητα ισχύος που παράγεται από την τράπεζα πυκνωτών. Ο καταναλωτής λαμβάνει πλέον αυτήν την ισχύ σε μεγάλο βαθμό απευθείας από την αντισταθμιστική εγκατάσταση. Με την αντιστάθμιση άεργου ισχύος, μειώνονται επίσης οι απώλειες τάσης στις γραμμές μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας. Αν πριν την αποζημίωση είχαμε απώλεια τάσης στο δίκτυο της περιοχής

(5)

τότε αν υπάρξει αποζημίωση θα μειωθεί στην αξία

(6)

όπου τα R και X είναι αντιστάσεις δικτύου.

Δεδομένου ότι η ισχύς των μεμονωμένων πυκνωτών είναι σχετικά μικρή, συνήθως συνδέονται παράλληλα σε μπαταρίες που τοποθετούνται σε πλήρη ντουλάπια. Συχνά, χρησιμοποιούνται εγκαταστάσεις που αποτελούνται από πολλές ομάδες ή τμήματα συστοιχιών πυκνωτών, γεγονός που καθιστά δυνατό τον σταδιακό έλεγχο της ισχύος των πυκνωτών και επομένως της τάσης της εγκατάστασης.

Η συστοιχία πυκνωτών πρέπει να είναι εφοδιασμένη με αντίσταση εκφόρτισης σφιχτά συνδεδεμένη στους ακροδέκτες της. Η αντίσταση εκφόρτισης για εγκαταστάσεις πυκνωτών με τάση 6-10 kV είναι οι μετασχηματιστές τάσης TN και για τράπεζες πυκνωτών με τάση έως 380 V - λαμπτήρες πυρακτώσεως. Η ανάγκη για αντιστάσεις εκφόρτισης υπαγορεύεται από το γεγονός ότι όταν οι πυκνωτές αποσυνδέονται από το δίκτυο, παραμένει ένα ηλεκτρικό φορτίο σε αυτούς και αποθηκεύεται μια τάση που είναι κοντά σε μέγεθος με την τάση δικτύου. Όντας κλειστοί (μετά την αποσύνδεση) στην αντίσταση εκφόρτισης, οι πυκνωτές χάνουν γρήγορα το ηλεκτρικό τους φορτίο, η τάση πέφτει επίσης στο μηδέν, γεγονός που εξασφαλίζει την ασφάλεια της εγκατάστασης. Οι μονάδες πυκνωτών συγκρίνονται ευνοϊκά με άλλες συσκευές αντιστάθμισης λόγω της απλότητας σχεδιασμού και συντήρησης, της απουσίας περιστρεφόμενων εξαρτημάτων και των χαμηλών απωλειών ενεργού ισχύος.



Σχήμα 2 Σχέδιο για ενεργοποίηση συστοιχίας πυκνωτών.

Κατά την επιλογή της ισχύος των συσκευών αντιστάθμισης, θα πρέπει να επιδιώκεται η σωστή κατανομή των πηγών αέργου ισχύος και η πιο οικονομική φόρτωση των δικτύων. Διακρίνω:

α) στιγμιαίος συντελεστής ισχύος, που υπολογίζεται με τον τύπο.

(7)

με βάση τις ταυτόχρονες μετρήσεις του βατόμετρου (P), του βολτόμετρου (U) και του αμπερόμετρου (I) για ένα δεδομένο χρονικό σημείο ή από τις ενδείξεις του μετρητή φάσης,

β) μέσος συντελεστής ισχύος, ο οποίος είναι ο αριθμητικός μέσος όρος των στιγμιαίων συντελεστών ισχύος για ίσες χρονικές περιόδους, που προσδιορίζεται από τον τύπο:

• όπου n είναι ο αριθμός των χρονικών διαστημάτων.

  γ) ο σταθμισμένος μέσος συντελεστής ισχύος, που προσδιορίζεται από τις μετρήσεις των ενεργών μετρητών ενέργειας Wa και άεργου Wr για ορισμένο χρονικό διάστημα (ημέρα, μήνας, έτος) χρησιμοποιώντας τον τύπο:

  (9)

  Η επιλογή του τύπου, της ισχύος, της θέσης εγκατάστασης και του τρόπου λειτουργίας των αντισταθμιστικών διατάξεων θα πρέπει να διασφαλίζει τη μέγιστη απόδοση, με την επιφύλαξη:

  α) επιτρεπόμενες λειτουργίες τάσης στα δίκτυα τροφοδοσίας και διανομής·

  β) επιτρεπόμενα φορτία ρεύματος σε όλα τα στοιχεία του δικτύου.

  γ) τρόποι λειτουργίας πηγών αέργου ισχύος εντός αποδεκτών ορίων.

  δ) το απαραίτητο απόθεμα αέργου ισχύος.

  Το κριτήριο της κερδοφορίας είναι το ελάχιστο μειωμένο κόστος, για τον προσδιορισμό του οποίου θα πρέπει να ληφθούν υπόψη τα ακόλουθα:

  α) το κόστος εγκατάστασης αντισταθμιστικών συσκευών και πρόσθετου εξοπλισμού σε αυτές·

  β) τη μείωση του κόστους του εξοπλισμού των υποσταθμών μετασχηματιστών και της κατασκευής δικτύου διανομής και τροφοδοσίας, καθώς και των απωλειών ηλεκτρικής ενέργειας σε αυτούς, και

  γ) μείωση της εγκατεστημένης ισχύος των σταθμών παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας λόγω μείωσης των απωλειών ενεργού ισχύος.

  Από τα προηγούμενα, μπορούμε να συμπεράνουμε ότι η αντιστάθμιση άεργου ισχύος σε δίκτυα περιοχής που χρησιμοποιούν συστοιχίες πυκνωτών θα αυξήσει τη χωρητικότητα της γραμμής χωρίς αλλαγή του ηλεκτρικού εξοπλισμού. Επιπλέον, έχει νόημα από οικονομική άποψη.

5 Αυστηρά μιλώντας, οι μέθοδοι επιλογής τμημάτων σύμφωνα με την επιτρεπόμενη απώλεια τάσης έχουν αναπτυχθεί για αγωγούς από μη σιδηρούχο μέταλλο σε δίκτυο με τάση έως 35 kV συμπεριλαμβανομένης. Οι μέθοδοι αναπτύσσονται με βάση τις υποθέσεις που γίνονται σε δίκτυα τέτοιας τάσης.

Οι μέθοδοι προσδιορισμού της διατομής σύμφωνα με την επιτρεπόμενη απώλεια τάσης βασίζονται στο γεγονός ότι η τιμή της αντιδραστικής αντίστασης των αγωγών ΧΤο 0 είναι πρακτικά ανεξάρτητο από τη διατομή του σύρματος φά:

για εναέριες γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας Χ 0 \u003d 0,36 - 0,46 Ohm / km;

για καλωδιακές γραμμές μεταφοράς με τάση 6 - 10 kV Χ 0 \u003d 0,06 - 0,09 Ohm / km;

για καλωδιακές γραμμές μεταφοράς με τάση 35 kV Χ 0 \u003d 0,11 - 0,13 Ohm / km.

Η τιμή της επιτρεπόμενης απώλειας τάσης στη γραμμή μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας υπολογίζεται από την ισχύ και την αντίσταση των τμημάτων σύμφωνα με τον τύπο:

και αποτελείται από δύο στοιχεία - απώλεια τάσης σε ενεργές αντιστάσεις και απώλεια τάσης σε αντιδραστικές αντιστάσεις.

Λαμβάνοντας υπόψη την περίσταση που ΧΤο 0 είναι πρακτικά ανεξάρτητο από τη διατομή του σύρματος, η τιμή μπορεί να υπολογιστεί πριν από τον υπολογισμό της διατομής του αγωγού, δεδομένης της μέσης τιμής της αντίδρασης Χ 0sr στα υποδεικνυόμενα εύρη αλλαγής του:

Σύμφωνα με τη δεδομένη τιμή της επιτρεπόμενης τάσης στη γραμμή μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, υπολογίζεται το μερίδιο της απώλειας τάσης στις ενεργές αντιστάσεις:

Στην έκφραση για τον υπολογισμό της απώλειας τάσης σε ενεργές αντιστάσεις

η παράμετρος εξαρτάται από τη διατομή,

πού είναι η αγωγιμότητα του υλικού του σύρματος.

Εάν η γραμμή μεταφοράς ισχύος αποτελείται από ένα μόνο τμήμα, τότε η τιμή διατομής μπορεί να προσδιοριστεί από την έκφραση για:

Με μεγαλύτερο αριθμό τμημάτων γραμμών μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας, απαιτούνται πρόσθετες συνθήκες για τον υπολογισμό των διατομών των αγωγών. Υπάρχουν τρία από αυτά:

Συνέπεια τμημάτων σε όλους τους τομείς F=const;

ελάχιστη κατανάλωση υλικού αγωγού ελάχ;

ελάχιστες απώλειες ενεργού ισχύος ελάχ.

Εμφανίζεται κατά τη σύνδεση δύο καλωδίων κυκλώματος που συνδέονται σε διαφορετικούς ακροδέκτες (για παράδειγμα, σε κυκλώματα συνεχούς ρεύματος αυτά είναι "+" και "-") της πηγής μέσω μιας πολύ χαμηλής αντίστασης, η οποία είναι συγκρίσιμη με την αντίσταση των ίδιων των καλωδίων.

Το ρεύμα βραχυκυκλώματος μπορεί να υπερβεί το ονομαστικό ρεύμα στο κύκλωμα πολλές φορές. Σε τέτοιες περιπτώσεις, το κύκλωμα πρέπει να σπάσει πριν η θερμοκρασία των καλωδίων φτάσει σε επικίνδυνες τιμές.

Για την προστασία των καλωδίων από υπερθέρμανση και την αποφυγή ανάφλεξης των γύρω αντικειμένων, στο κύκλωμα περιλαμβάνονται συσκευές προστασίας - ή.

Βραχυκυκλώματα μπορεί επίσης να προκύψουν λόγω υπέρτασης ως αποτέλεσμα καταιγίδων, άμεσων κεραυνών, μηχανικής βλάβης σε μονωτικά μέρη και λανθασμένων ενεργειών του προσωπικού συντήρησης.

Κατά τη διάρκεια βραχυκυκλωμάτων, τα ρεύματα στο βραχυκυκλωμένο κύκλωμα αυξάνονται απότομα και η τάση μειώνεται, γεγονός που αποτελεί μεγάλο κίνδυνο για τον ηλεκτρικό εξοπλισμό και μπορεί να προκαλέσει διακοπές στην παροχή ρεύματος στους καταναλωτές.

Τα βραχυκυκλώματα είναι:

τριφασική (συμμετρική), στην οποία και οι τρεις φάσεις βραχυκυκλώνονται.

διφασικό (ασύμμετρο), στο οποίο μόνο δύο φάσεις βραχυκυκλώνονται.

Διφασικά προς γείωση σε συστήματα με ουδέτερα κουφής γείωσης.

μονοφασικοί μη ισορροπημένοι στη γείωση ουδέτεροι.

Το ρεύμα φτάνει στη μέγιστη τιμή του με μονοφασικό βραχυκύκλωμα. Ως αποτέλεσμα της εφαρμογής ειδικών τεχνητών μέτρων (για παράδειγμα, γείωση ουδέτερων μέσων, γείωση μόνο μέρους των ουδέτερων), η μεγαλύτερη τιμή του μονοφασικού ρεύματος βραχυκυκλώματος μπορεί να μειωθεί στην τιμή του τριφασικού βραχυκυκλώματος -ρεύμα κυκλώματος, για το οποίο οι υπολογισμοί γίνονται συχνότερα.

Αιτίες βραχυκυκλωμάτων

Ο κύριος λόγος για την εμφάνιση βραχυκυκλωμάτων είναι η παραβίαση της μόνωσης του ηλεκτρικού εξοπλισμού.

Τα σφάλματα μόνωσης προκαλούνται από:

1. Υπερτάσεις (ειδικά σε δίκτυα με απομονωμένους ουδέτερους),

2. Άμεσοι κεραυνοί,

3. Μόνωση γήρανσης,

4. Μηχανική βλάβη στη μόνωση, πέρασμα κάτω από τις γραμμές υπερμεγέθων μηχανισμών,

5. Κακή συντήρηση του εξοπλισμού.

Συχνά αιτία βλάβης στο ηλεκτρικό μέρος των ηλεκτρικών εγκαταστάσεων είναι ανειδίκευτες ενέργειες του προσωπικού συντήρησης.

Σκόπιμα βραχυκυκλώματα

Κατά την εφαρμογή απλοποιημένων διαγραμμάτων σύνδεσης για υποσταθμούς υποβάθμισης, χρησιμοποιούνται ειδικές συσκευές - οι οποίες δημιουργούν σκόπιμα βραχυκυκλώματα για να απενεργοποιήσουν γρήγορα τη ζημιά που έχει συμβεί. Έτσι, μαζί με τα τυχαία βραχυκυκλώματα σε συστήματα τροφοδοσίας, υπάρχουν και σκόπιμα βραχυκυκλώματα που προκαλούνται από τη δράση βραχυκυκλωμάτων.

Συνέπειες βραχυκυκλωμάτων

Ως αποτέλεσμα βραχυκυκλώματος, τα μέρη που μεταφέρουν ρεύμα υπερθερμαίνονται πολύ, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε αστοχία μόνωσης, καθώς και στην εμφάνιση μεγάλων μηχανικών δυνάμεων που συμβάλλουν στην καταστροφή τμημάτων ηλεκτρικών εγκαταστάσεων.

Σε αυτήν την περίπτωση, η κανονική παροχή ρεύματος στους καταναλωτές σε μη κατεστραμμένα τμήματα του δικτύου διακόπτεται, καθώς η λειτουργία έκτακτης ανάγκης ενός βραχυκυκλώματος σε μία γραμμή οδηγεί σε γενική μείωση της τάσης. Στη θέση του βραχυκυκλώματος, η σύζευξη γίνεται ίση με το μηδέν, και σε όλα τα σημεία μέχρι τη θέση του βραχυκυκλώματος, η τάση πέφτει απότομα και η κανονική τροφοδοσία άθικτων γραμμών καθίσταται αδύνατη.

Όταν συμβαίνουν βραχυκυκλώματα στο σύστημα τροφοδοσίας, η συνολική του αντίσταση μειώνεται, γεγονός που οδηγεί σε αύξηση των ρευμάτων στους κλάδους του σε σύγκριση με τα ρεύματα κανονικής λειτουργίας, και αυτό προκαλεί μείωση της τάσης σε μεμονωμένα σημεία του συστήματος τροφοδοσίας, η οποία είναι ιδιαίτερα μεγάλο κοντά στο βραχυκύκλωμα. Ο βαθμός μείωσης της τάσης εξαρτάται από την εργασία και την απόσταση από το σφάλμα.

Ανάλογα με την τοποθεσία και τη διάρκεια της βλάβης, οι συνέπειές της μπορεί να είναι τοπικές ή να επηρεάσουν ολόκληρο το σύστημα τροφοδοσίας.

Εάν το βραχυκύκλωμα είναι μακριά, η τιμή του ρεύματος βραχυκυκλώματος μπορεί να είναι μόνο ένα μικρό μέρος του ονομαστικού ρεύματος των γεννητριών τροφοδοσίας και η εμφάνιση ενός τέτοιου βραχυκυκλώματος γίνεται αντιληπτή από αυτούς ως ελαφρά αύξηση του φορτίου.

Μια ισχυρή πτώση τάσης επιτυγχάνεται μόνο κοντά στο βραχυκύκλωμα, ενώ σε άλλα σημεία του συστήματος τροφοδοσίας αυτή η μείωση είναι λιγότερο αισθητή. Κατά συνέπεια, υπό τις υπό εξέταση συνθήκες, οι επικίνδυνες συνέπειες ενός βραχυκυκλώματος εμφανίζονται μόνο στα μέρη του συστήματος τροφοδοσίας που βρίσκονται πιο κοντά στο σημείο του ατυχήματος.

Το ρεύμα βραχυκυκλώματος, αν και μικρό σε σύγκριση με το ονομαστικό ρεύμα των γεννητριών, είναι συνήθως πολλές φορές υψηλότερο από το ονομαστικό ρεύμα του κλάδου όπου έχει συμβεί το βραχυκύκλωμα. Επομένως, ακόμη και με βραχυπρόθεσμο ρεύμα βραχυκυκλώματος, μπορεί να προκαλέσει πρόσθετους και αγωγούς πάνω από τον επιτρεπόμενο.

Τα ρεύματα βραχυκυκλώματος προκαλούν μεγάλες μηχανικές δυνάμεις μεταξύ των αγωγών, οι οποίες είναι ιδιαίτερα μεγάλες στην αρχή της διαδικασίας βραχυκυκλώματος, όταν το ρεύμα φτάσει στη μέγιστη τιμή του. Με ανεπαρκή αντοχή των αγωγών και των στερεώσεων τους, μπορεί να προκύψουν μηχανικές βλάβες.

Μια ξαφνική βαθιά πτώση τάσης κατά τη διάρκεια ενός βραχυκυκλώματος επηρεάζει την εργασία των καταναλωτών. Πρώτα απ 'όλα, αυτό ισχύει για κινητήρες, αφού ακόμη και με βραχυπρόθεσμη πτώση τάσης 30-40%, μπορούν να σταματήσουν (οι κινητήρες ανατρέπονται).

Η ανατροπή των κινητήρων έχει σοβαρό αντίκτυπο στη λειτουργία μιας βιομηχανικής επιχείρησης, καθώς χρειάζεται πολύς χρόνος για να αποκατασταθεί η κανονική διαδικασία παραγωγής και μια απροσδόκητη διακοπή των κινητήρων μπορεί να προκαλέσει απόρριψη των προϊόντων της επιχείρησης.

Με μικρή απόσταση και επαρκή διάρκεια βραχυκυκλώματος, είναι δυνατό οι σταθμοί παράλληλης λειτουργίας να πέσουν εκτός συγχρονισμού, δηλ. διακοπή της κανονικής λειτουργίας ολόκληρου του ηλεκτρικού συστήματος, που είναι η πιο επικίνδυνη συνέπεια ενός βραχυκυκλώματος.

Τα συστήματα μη ισορροπημένου ρεύματος που προκύπτουν από σφάλματα γείωσης είναι ικανά να δημιουργήσουν μαγνητικές ροές επαρκείς για να επάγουν σημαντικό EMF σε γειτονικά κυκλώματα (γραμμές επικοινωνίας, αγωγοί), επικίνδυνα για το προσωπικό λειτουργίας και τον εξοπλισμό αυτών των κυκλωμάτων.

Έτσι, οι συνέπειες των βραχυκυκλωμάτων είναι οι εξής:

1. Μηχανική και θερμική βλάβη σε ηλεκτρολογικό εξοπλισμό.

2. Πυρκαγιές σε ηλεκτρολογικές εγκαταστάσεις.

3. Μείωση της στάθμης τάσης στο ηλεκτρικό δίκτυο, που οδηγεί σε μείωση της ροπής των ηλεκτροκινητήρων, στο φρενάρισμα τους, σε μειωμένη απόδοση, ή και σε ανατροπή τους.

4. Απώλεια συγχρονισμού μεμονωμένων γεννητριών, σταθμών ηλεκτροπαραγωγής και τμημάτων του ηλεκτρικού συστήματος και εμφάνιση ατυχημάτων, συμπεριλαμβανομένων βλαβών του συστήματος.

5. Ηλεκτρομαγνητική επίδραση σε γραμμές επικοινωνίας, επικοινωνίες κ.λπ.

Σε τι χρησιμεύει ο υπολογισμός των ρευμάτων βραχυκυκλώματος;

Ένα βραχυκύκλωμα του κυκλώματος προκαλεί μια μεταβατική διεργασία σε αυτό, κατά την οποία το ρεύμα μπορεί να θεωρηθεί ως το άθροισμα δύο συνιστωσών: εξαναγκασμένης αρμονικής (περιοδική, ημιτονοειδής) ip και ελεύθερη (απεριοδική, εκθετική) ia. Η ελεύθερη συνιστώσα μειώνεται με τη σταθερά χρόνου Tk = Lk/rk = xk/ωρk καθώς η μεταβατική διαδικασία διασπάται. Η μέγιστη στιγμιαία τιμή iу του συνολικού ρεύματος i ονομάζεται ρεύμα κρούσης και ο λόγος του τελευταίου προς το πλάτος Ipm είναι ο συντελεστής κρούσης.

Ο υπολογισμός των ρευμάτων βραχυκυκλώματος είναι απαραίτητος για τη σωστή επιλογή ηλεκτρικού εξοπλισμού, τον σχεδιασμό προστασίας και αυτοματισμού ρελέ και την επιλογή μέσων για τον περιορισμό των ρευμάτων βραχυκυκλώματος.

Τα βραχυκυκλώματα (βραχυκυκλώματα) συνήθως συμβαίνουν μέσω μεταβατικών αντιστάσεων - ηλεκτρικών τόξων, ξένων αντικειμένων στο σημείο της ζημιάς, στηρίγματα και στη γείωση τους, καθώς και αντίσταση μεταξύ των καλωδίων φάσης και της γείωσης (για παράδειγμα, όταν τα καλώδια πέφτουν στο έδαφος ). Για να απλοποιηθούν οι υπολογισμοί, οι επιμέρους μεταβατικές αντιστάσεις, ανάλογα με τον τύπο της ζημιάς, λαμβάνονται ίσες μεταξύ τους ή ίσες με μηδέν («μεταλλικό» ή «κωφό» βραχυκύκλωμα).

Γεια σε όλους. Χαίρομαι πολύ που επισκεφτήκατε τον ιστότοπό μου. Και σήμερα, θα μιλήσουμε για το τι είναι το βραχυκύκλωμα και τι είδους κυκλώματα.

Βραχυκύκλωμα είναι η σύνδεση (επαφή) δύο ή περισσότερων σημείων (αγωγών) ενός ηλεκτρικού κυκλώματος με διαφορετικές τιμές δυναμικού.

Διαφορετικά δυναμικά - αυτό συμβαίνει όταν η φάση και το μηδέν στο δίκτυο AC, ή συν και πλην στο δίκτυο DC.

Τώρα ας δούμε ποιοι είναι οι τύποι βραχυκυκλωμάτων.

Σε ένα μονοφασικό δίκτυο, μπορεί να υπάρχουν μόνο δύο τύποι βραχυκυκλώματος:

1. φάση και μηδέν - αυτός ο τύπος κυκλώματος συμβαίνει πολύ συχνά σε απλές συνθήκες διαβίωσης. Για παράδειγμα, με την έναρξη του χειμώνα γίνεται κρύο και πολλοί άνθρωποι προσπαθούν να ζεσταθούν με τη βοήθεια ηλεκτρικών θερμαντήρων.

Αλλά λίγοι άνθρωποι δίνουν προσοχή στις πρίζες που περιλαμβάνουν αυτές τις ίδιες θερμάστρες. Συμβαίνει συχνά οι πρίζες να μην είναι σχεδιασμένες για τα ρεύματα που καταναλώνουν οι θερμάστρες ή συχνά μπορεί να υπάρχει κακή επαφή στις πρίζες.

Εξαιτίας αυτού, οι πρίζες και τα βύσματα αρχίζουν να ζεσταίνονται. Ως αποτέλεσμα της παρατεταμένης θέρμανσης, η μόνωση των συρμάτων καταστρέφεται. Και σε μια ωραία στιγμή, δύο, ήδη γυμνοί, αγωγοί μπορούν να αγγίξουν και θα προκύψει βραχυκύκλωμα.

2. φάση και γείωση - αυτό συμβαίνει όταν το καλώδιο φάσης αρχίζει με κάποιο τρόπο να έρχεται σε επαφή με το γειωμένο σώμα οποιουδήποτε ηλεκτρικού εξοπλισμού. Είτε πρόκειται για ηλεκτρικό θερμοσίφωνα, λάμπα, εργαλειομηχανή και ούτω καθεξής.

Συμβαίνει επίσης ότι η θήκη μπορεί να μηδενιστεί, τότε ένα τέτοιο βραχυκύκλωμα μπορεί να αποδοθεί στην πρώτη περίπτωση.

Αλλά σε περιπτώσεις στις οποίες συμβαίνει βραχυκύκλωμα, μπορεί να υπάρχουν πολλά περισσότερα:

1. μονοφασικό βραχυκύκλωμα - φάση και μηδέν. Περιέγραψα ήδη αυτήν την άποψη παραπάνω, οπότε ας προχωρήσουμε στην επόμενη.

2. διφασικό - αυτό συμβαίνει όταν δύο φάσεις συνδέονται μεταξύ τους. Συχνά συμβαίνει σε εναέριες γραμμές ηλεκτρικής ενέργειας. Ένα τέτοιο φαινόμενο, πιθανώς, έχει δει ο κάθε άνθρωπος στη ζωή του. Όταν έξω φυσάει δυνατός αέρας και αρχίζει να χαλαρώνει τα καλώδια, και δέχεται έναν μικρό χαιρετισμό. Στις βιομηχανικές επιχειρήσεις, ένα τέτοιο βραχυκύκλωμα εμφανίζεται συχνά σε κυκλώματα ισχύος.

3. δύο φάσεων και γη - αυτό, φυσικά, συμβαίνει λιγότερο συχνά, αλλά εξακολουθεί να συμβαίνει. Ένα παράδειγμα όταν δύο φάσεις μπορούν να συνδεθούν μεταξύ τους και ταυτόχρονα να έρθουν σε επαφή με το έδαφος.

4. τριφασικό - αυτό συμβαίνει όταν και οι τρεις φάσεις είναι κατά κάποιο τρόπο κλειστές μεταξύ τους. Ένα τέτοιο βραχυκύκλωμα θα συμβεί όταν ένα αγώγιμο αντικείμενο πέσει ή αγγίξει και τις τρεις φάσεις ταυτόχρονα.

Ποιες είναι οι συνέπειες των ρευμάτων βραχυκυκλώματος.

Σε περίπτωση βραχυκυκλώματος, το ρεύμα αυξάνεται αμέσως, γεγονός που οδηγεί σε ισχυρή θέρμανση και τήξη των μετάλλων. Οι πιτσιλιές αυτού του μετάλλου σκορπίζονται προς όλες τις κατευθύνσεις και όλα αυτά συνοδεύονται από μια φωτεινή λάμψη και φωτιά. Κάτι που μπορεί εύκολα να οδηγήσει σε πυρκαγιά και πολύ σοβαρές συνέπειες.

Σε κανονικές συνθήκες σπιτιού, αν δεν επιλέξετε τη σωστή προστασία από βραχυκυκλώματα, τότε μπορείτε πραγματικά να χάσετε πολλά. Ξεκινώντας από τη στέγαση και τα έπιπλα και τελειώνοντας με τη ζωή μου και των ανθρώπων που ζουν μαζί σας κάτω από την ίδια στέγη.

Στις επιχειρήσεις, τα ρεύματα βραχυκυκλώματος μπορεί να οδηγήσουν σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης, ζημιές στον εξοπλισμό και οι άνθρωποι μπορεί επίσης να υποφέρουν από αυτό. Αλλά οι επιχειρήσεις συνήθως χρησιμοποιούν πολλές προστασίες ταυτόχρονα, γεγονός που πρακτικά εξαλείφει την εμφάνιση βραχυκυκλωμάτων.

Μόνο αυτό ήθελα να πω. Εάν έχετε οποιεσδήποτε ερωτήσεις, τότε ρωτήστε τις στα σχόλια. Εάν το άρθρο σας ήταν χρήσιμο, τότε μοιραστείτε το με τους φίλους σας στα κοινωνικά δίκτυα και εγγραφείτε σε ενημερώσεις. Τα λέμε.

Με εκτίμηση, Αλέξανδρε!

Κάθε άτομο του οποίου η εργασία σχετίζεται με τη συντήρηση ηλεκτρολόγων μηχανικών γνωρίζει πολύ καλά τα προβλήματα που προκαλεί ένα βραχυκύκλωμα (βραχυκύκλωμα). Μερικές φορές θεωρείται ότι είναι ζημιά. Αυτό είναι λάθος. Το βραχυκύκλωμα είναι μια διαδικασία ή, αν θέλετε, μια επείγουσα λειτουργία ενός τμήματος μιας ηλεκτρικής εγκατάστασης. Αλλά οι συνέπειες του οδηγούν πραγματικά σε ζημιά. Ο γενικά αποδεκτός ορισμός λέει: «Το βραχυκύκλωμα είναι μια απευθείας σύνδεση δύο ή περισσότερων σημείων σε ένα ηλεκτρικό κύκλωμα με διαφορετικά δυναμικά. Είναι ένας μη φυσιολογικός (απρόβλεπτος) τρόπος λειτουργίας».

Για να κατανοήσουμε τι ακριβώς συμβαίνει στο κύκλωμα τη στιγμή που συμβαίνει ένα βραχυκύκλωμα εκεί, είναι απαραίτητο να υπενθυμίσουμε τις αρχές της λειτουργίας των στοιχείων του κυκλώματος. Φανταστείτε το απλούστερο κύκλωμα που αποτελείται από δύο αγωγούς και ένα φορτίο (για παράδειγμα, έναν λαμπτήρα). Υπό κανονικές συνθήκες, υπάρχει μια κατευθυνόμενη κίνηση φορτισμένων στοιχειωδών σωματιδίων στον αγωγό, λόγω της συνεχούς επιρροής της πηγής. Μετακινούνται από τον έναν πόλο της πηγής στον άλλο μέσω δύο τμημάτων σύρματος και μιας λάμπας. Αντίστοιχα, ο λαμπτήρας εκπέμπει φως, αφού τα σωματίδια κάνουν ένα ορισμένο ποσό εργασίας σε αυτό.

Όταν η κατεύθυνση της κίνησης αλλάζει συνεχώς, αλλά σε αυτή την περίπτωση δεν είναι σημαντικό. Ο αριθμός των ηλεκτρονίων που διέρχονται από ένα συγκεκριμένο τμήμα του κυκλώματος ανά μονάδα χρόνου περιορίζεται από την αντίσταση του λαμπτήρα, των αγωγών, της πηγής EMF. Με άλλα λόγια, το ρεύμα δεν αυξάνεται απεριόριστα, αλλά αντιστοιχεί σε μια σταθερή κατάσταση.

Αλλά για κάποιο λόγο, η μόνωση στο τμήμα του κυκλώματος είναι κατεστραμμένη. Για παράδειγμα, η λάμπα πλημμύρισε με νερό. Σε αυτή την περίπτωση, μειώνεται. Ως αποτέλεσμα, το ρεύμα που διαρρέει το κύκλωμα περιορίζεται από τη συνολική αντίσταση της πηγής ισχύος, των καλωδίων και του «ισθμού» νερού στη λάμπα. Συνήθως αυτό το ποσό είναι τόσο ασήμαντο που δεν λαμβάνεται υπόψη στους υπολογισμούς (με εξαίρεση τους εξειδικευμένους υπολογισμούς).

Το αποτέλεσμα είναι μια σχεδόν άπειρη αύξηση του ρεύματος, που καθορίζεται από τον κλασικό νόμο του Ohm. Σε αυτή την περίπτωση, αναφέρεται συχνά η ισχύς βραχυκυκλώματος. Καθορίζεται από την οριακή τιμή του ηλεκτρικού ρεύματος που μπορεί να δώσει η πηγή ισχύος πριν από την αστοχία. Παρεμπιπτόντως, γι' αυτό απαγορεύεται η καλωδίωση (βραχύνωση) των αντίθετων επαφών των μπαταριών.

Αν και στο παράδειγμα εξετάζουμε την αφαίρεση της αντίστασης του λαμπτήρα από το κύκλωμα λόγω της εισόδου νερού σε αυτό, υπάρχουν πολλοί λόγοι για βραχυκύκλωμα. Για παράδειγμα, αν μιλάμε για το ίδιο σχήμα, τότε ο κ.ζ. Μπορεί επίσης να συμβεί εάν η μόνωση τουλάχιστον ενός σύρματος σπάσει και έρθει σε επαφή με το έδαφος. Σε αυτή την περίπτωση, το ρεύμα από την πηγή ισχύος θα ακολουθήσει τη διαδρομή της ελάχιστης αντίστασης, δηλαδή στο έδαφος, το οποίο έχει τεράστια χωρητικότητα. Η ζημιά στη μόνωση δύο καλωδίων ταυτόχρονα και η επαφή τους θα οδηγήσει στο ίδιο αποτέλεσμα.

Τα παραπάνω μπορούν να συνοψιστούν: τα βραχυκυκλώματα μπορεί να είναι με ή χωρίς γείωση. Δεν επηρεάζει τις τρέχουσες διαδικασίες.

Τι είδους ζημιά συζητήθηκε στην αρχή του άρθρου; Όπως γνωρίζετε, όσο μεγαλύτερη είναι η τιμή του ρεύματος που διαρρέει τα τμήματα του κυκλώματος, τόσο μεγαλύτερη είναι η θέρμανση τους. Με επαρκή ισχύ πηγής σε βραχυκύκλωμα. ορισμένα τμήματα του κυκλώματος απλά καίγονται, μετατρέπονται σε σκόνη χαλκού (για στοιχεία χαλκού).

Η προστασία από βραχυκύκλωμα είναι αρκετά απλή και αποτελεσματική. Μηνύματα σχετικά με ζημιά λόγω βραχυκυκλώματος προκύπτουν, πρώτα απ 'όλα, λόγω εσφαλμένων επιλεγμένων παραμέτρων των συσκευών προστασίας, εσφαλμένης επιλεκτικότητας. Αν μιλάμε για οικιακό κύκλωμα 220 V, τότε το χρησιμοποιούν με υπερβολική αύξηση του ρεύματος, η ηλεκτρομαγνητική απελευθέρωση στο εσωτερικό σπάει το κύκλωμα.

Κάθε μέρα, είτε στο σπίτι είτε στη δουλειά, κλείνουμε το ηλεκτρικό κύκλωμα και δεν συμβαίνει τίποτα εκρηκτικό. Κλείνοντας το κύκλωμα με το βύσμα μιας ηλεκτρικής συσκευής, η ηλεκτρική ενέργεια μετατρέπεται:

• - σε μηχανική ενέργεια - κινητήρες αντλιών, ηλεκτρικές σκούπες και διάφορες ηλεκτρικές συσκευές.
• - σε θερμική ενέργεια - ζεστός αέρας από πιστολάκι μαλλιών, βραστό νερό από ηλεκτρικό βραστήρα, θερμική ακτινοβολία από ηλεκτρικό θερμαντήρα.

Αυτό είναι ένα καλό κύκλωμα, ας το ονομάσουμε υπό όρους, σε αντίθεση με ένα βραχυκύκλωμα, "μακρύ" κύκλωμα ενός ηλεκτρικού κυκλώματος.

Ένα βραχυκύκλωμα έχει αρνητικό αποτέλεσμα, δηλαδή, η ενέργεια τοποθετείται με τη μορφή σπινθήρων, βαμβακιού, συχνά ανάφλεξης καλωδίων και εύφλεκτων υλικών - φωτιά.

Τι είναι το βραχυκύκλωμα;

Παράδειγμα: Μια ατμομηχανή πρέπει να παραδώσει ένα φορτίο, ας πούμε από την πόλη του Νίζνι Νόβγκοροντ σε μια τέτοια μητρόπολη όπως η Μόσχα. Η διαδρομή του τρένου πρέπει να είναι μεγάλη. Η ατμομηχανή, σέρνοντας 50 βαγόνια κάρβουνο, ανεβάζει ταχύτητα. Αλλά ξαφνικά, στην πόλη του Βλαντιμίρ, ο αποστολέας κάνει ένα μοιραίο λάθος αλλάζοντας το βέλος στο μονοπάτι όπου βρίσκεται το άλλο τρένο - ένα ατύχημα δεν μπορεί να αποφευχθεί.

Η σύνθεση, που απέκτησε μεγάλη ταχύτητα, δεν μπορεί να σταματήσει γρήγορα. Ένα ξεκάθαρο παράδειγμα μπορεί να φαίνεται πρωτόγονο, αλλά θέλω να δείξω την υποκείμενη αρχή - αυτή είναι η δύναμη, η δύναμη, που χρησιμοποιείται για άλλους σκοπούς, φέρνει την καταστροφή. Η διαδρομή της ατμομηχανής με πολλά αυτοκίνητα αποδείχθηκε σύντομη, δεν ολοκληρώθηκε και δεν έφτασε στον στόχο.

Η ΔΥΝΑΜΗ του ρεύματος είναι που προκαλεί καταστροφή, σε περίπτωση βραχυκυκλώματος, το ρεύμα αυξάνεται κατά 20 φορές, η ποσότητα της θερμότητας αυξάνεται κατά περίπου 400 φορές.

Εδώ είναι μια άλλη ζωντανή εξήγηση του τι είναι βραχυκύκλωμα.

Είναι γνωστό ότι η ελαττωματική ηλεκτρική καλωδίωση οδηγεί σε βραχυκύκλωμα, το οποίο τις περισσότερες φορές προκαλεί πυρκαγιά. Αυτό αναφέρεται συχνά σε αναφορές πυρκαγιάς. Τι είναι το βραχυκύκλωμα, γιατί είναι επικίνδυνο;

Σε κανονική λειτουργία, το ρεύμα στην καλωδίωση μεταξύ των καλωδίων φάσης και ουδέτερου ρέει μέσω του φορτίου, γεγονός που περιορίζει αυτό το ρεύμα σε ένα επίπεδο που είναι ασφαλές για καλωδίωση. Όταν καταστραφεί η μόνωση, το ρεύμα ρέει, παρακάμπτοντας το φορτίο, αμέσως ανάμεσα στα καλώδια. Μια τέτοια επαφή ονομάζεται σύντομη, καθώς εμφανίζεται εκτός από την ηλεκτρική συσκευή.

Ας θυμηθούμε τον νόμο του Ohm: I \u003d U / R, ο οποίος συνήθως προφέρεται με λέξεις όπως αυτή: "Το ρεύμα στο κύκλωμα είναι ευθέως ανάλογο με την τάση και αντιστρόφως ανάλογο με την ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ." Είναι η ΑΝΤΙΣΤΑΣΗ που αξίζει να προσέξουμε εδώ.

Η αντίσταση του TPG της ηλεκτρικής καλωδίωσης, κατά κανόνα, είναι μικρή, επομένως μπορεί να παραμεληθεί, μπορεί να θεωρηθεί ίση με μηδέν. Σύμφωνα με τους νόμους των μαθηματικών, η διαίρεση με το μηδέν είναι αδύνατη και το αποτέλεσμα θα τείνει στο άπειρο. Σε περίπτωση βραχυκυκλώματος, το ρεύμα στο κύκλωμα θα τείνει σε αυτό ακριβώς το άπειρο.

Φυσικά, αυτό δεν είναι απολύτως αλήθεια, τα καλώδια έχουν κάποιο είδος πεπερασμένης αντίστασης, επομένως το ρεύμα, φυσικά, δεν θα φτάσει στο άπειρο, αλλά θα υπάρχει αρκετή δύναμη για να προκαλέσει ένα καταστροφικό αποτέλεσμα, μια αρκετά ισχυρή έκρηξη. Υπάρχει ένα βολταϊκό τόξο, η θερμοκρασία του οποίου φτάνει τους 5000 βαθμούς Κελσίου.

Αιτίες βραχυκυκλώματος

• Σφάλματα προσωπικού που εξυπηρετεί ηλεκτρικά δίκτυα.
• Λόγω φθοράς (απαρχαιωμένης) ηλεκτρικής καλωδίωσης.
• Λανθασμένη εγκατάσταση καλωδίωσης.
• Κακή επαφή σε καλωδιώσεις και ηλεκτρικές συσκευές
• Λόγω ηλεκτρικής υπερφόρτωσης.
• Μπορεί να προκύψει λόγω μηχανικής βλάβης στα καλώδια.
• Βραχυκύκλωμα μπορεί να προκληθεί από τρωκτικά.

Πώς να αποτρέψετε ένα βραχυκύκλωμα;

απαραίτητο για την αποφυγή βραχυκυκλωμάτων.

• Εγκαταστήστε και λειτουργήστε σωστά τις ηλεκτρικές εγκαταστάσεις.
• Επιλέξτε την ηλεκτρική καλωδίωση ανάλογα με το μέγεθος του ρεύματος.
• Εκτελείτε τακτικά προγραμματισμένες επιθεωρήσεις και μετρήσεις αντίστασης μόνωσης.
• Επιλέξτε σωστά τον αυτοματισμό προστασίας που έχει σχεδιαστεί για να απενεργοποιεί την κατεστραμμένη περιοχή.
• Πριν από την εκτέλεση εργασιών στην καλωδίωση, πρέπει να απενεργοποιηθεί.

Χρήση βραχυκυκλώματος

Με βάση ένα βραχυκύκλωμα, γεννήθηκε η συγκόλληση τόξου, η οποία χρησιμοποιείται στην παραγωγή. Το σημείο επαφής της ράβδου και της μεταλλικής επιφάνειας θερμαίνεται μέχρι το σημείο τήξης, η μεταλλική δομή συνδέεται σε ένα ενιαίο σύνολο. Για παράδειγμα, τα σύγχρονα αμαξώματα αυτοκινήτων στερεώνονται με ακρίβεια μέσω βραχυκυκλώματος - συγκόλλησης τόξου.

Όπως είδαμε, ένα βραχυκύκλωμα μπορεί να είναι καταστροφικό εάν το ρεύμα δεν χρησιμοποιηθεί για τον προορισμό του. Εάν γίνει σωστή διαχείριση της ενέργειας, μπορούν να επιτευχθούν εξαιρετικά τεχνικά επιτεύγματα.