Opracowanie na Opydo - Notatki z wykładu 10 PDF

Preview

Summary

Opracowanie na Opydo...

Description

Przekładniki pomiarowe: - przekładniki prądowe Do celów pomsiarowych i zabezpieczeniowych jest konieczna znajomość wartości prądu w wielu miejscach systemu elektroenergetycznego. Wartość prądu w przewodach roboczych jest najczęściej tak duża, że jest możliwe jego bezpieczne wykorzystanie do pomiarów lub zabezpieczeń. Wynika stąd konieczność zastosowania transformacji prądu w celu zmniejszenia jego wartości. Służą do tego przekładniki prądowe. Impedancja strony pierwotnej przekładnika prądowego jest bardzo mała, toteż nie wpływa ona na wartość prądu w obwodzie głównym oraz powoduje niewielki spadek napięcia na uzwojeniu pierwotnym. Strona wtórna jest obciążona minimalnie (cewki amperomierzy lub przekładników), toteż praca normalna przekładnika prądowego odpowiada pracy transformatora w stanie zwarcia. Rys. 17.1. Zasada pracy przekładnika prądowego. Przekładnia przekładnika prądowego jest równa stosunkowi prądu pierwotnego do wtórnego:

n

I1 N2  I2 N1

przy czym N1 i N2 oznaczają liczbę zwojów uzwojenia pierwotnego i wtórnego. Przekładnia jest tak dobrana, aby znamionowemu prądowi po stronie pierwotnej odpowiadał po stronie wtórnej prąd 5A lub 1A. Uzwojenia wtórnego przekładników prądowych nie wolno przerywać. W razie konieczności wykonania przełączeń w obwodzie wtórnym przekładnika prądowego należy zewrzeć zaciski wyjściowe. W przekładnikach prądowych wyróżnia się następujące wielkości charakterystyczne: - napięcie znamionowe UN; - znamionowy prąd pierwotny I1N; - znamionowy prąd wtórny I2N; - klasa dokładności; - moc znamionową S2N; - liczbę przetężeniową n; - znamionowy prąd jednosekundowy If1; - znamionowy prąd szczytowy iNsz. Klasa dokładności przekładnika prądowego zależy od uchybu prądowego wyrażanego w % oraz uchybu kątowego między wektorami prądów (wtórnego wzglądem odwróconego pierwotnego), wyrażanego w minutach kątowych. Aby utrzymać się w określonych granicach dokładności, nie można przekroczyć pewnego obciążenia strony wtórnej przekładnika prądowego. Obciążenie to określa moc znamionową S2N ( w VA) S2N = I22N*Z I2N – znamionowy prąd strony wtórnej; Z – dopuszczalna impedancja cewek urządzeń przyłączonych do zacisków wtórnych przekładnika prądowego Liczba przetężeniowa n jest to krotność prądu I1N, przy której uchyb prądowy wynosi 10%. Jest to związane z nasyceniem się magnetycznym rdzenia i zwiększaniem uchybu przy przepływie prądów zwarciowych. Znamionowy prąd jednosekundowy i znamionowy prąd szczytowy określają cieplną i elektrodynamiczną wytrzymałość przekładnika prądowego. Zazwyczaj są wyrażone w postaci krotności prądu I1N. Przekładniki prądowe wykonuje się jako jednofazowe. Ze względu na rodzaj izolacji dzieli się je na suche i małoolejowe. Izolację suchą stanowi porcelana, żywica lub izolacja kondensatorowa, natomiast izolacją małoolejową – warstwy papieru nasycone olejem transformatorowym. Przekładniki prądowe mogą być jedno- lub wielordzeniowe oraz z jednym lub wieloma uzwojeniami wtórnymi. Przekładniki prądowe specjalne: - przekładniki prądowe pomiarowe przenośne (cęgi Dietza) – przekładniki szczękowe na drążku izolacyjnym, umożliwiające szybki pomiar prądu płynącego przez przewód; - przekładniki Ferrantiego – przekładniki nakładane na kabel, mające tylko uzwojenie wtórne (pierwotnym jest kabel), reagujące na niesymetrię prądu przy zwarciu doziemnym.

- przekładniki napięciowe

Przekładniki napięciowe służą do transformacji wysokiego napięcia na niższe, możliwe do wykorzystania do celów pomiarowych i zabezpieczeniowych. W przeciwieństwie do przekładników prądowych, przekładniki napięciowe są włączane do sieci równolegle, a więc ich działanie jest identyczne jak transformatorów. Praca normalna przekładnika napięciowego jest zbliżona do pracy transformatora w stanie jałowym ze względu na niewielkie obciążenie przyłączone do obwodu wtórnego. Rys. 17.6. Zasada działania przekładnika napięciowego. Przekładnią przekładnika napięciowego nazywa się stosunek znamionowego napięcia po stronie pierwotnej do znamionowego napięcia po stronie wtórnej:

U 1N N1 K   U 2N N 2 Jako znamionowe napięcie strony wtórnej jest stosowane napięcie 100 V lub 100 : 3 V. Przekładniki napięciowe są budowane jako jednofazowe, ponieważ jednak pracują w sieciach trójfazowych, łączy się je w odpowiednie układy. Stosowane są głównie dwa układy połączeń: - układ V – jest stosowany w sieciach z izolowanym punktem neutralnym, a więc w sieciach średnich napięć. W układzie tym napięcia znamionowe pierwotne równe są napięciu międzyprzewodowemu sieci, a napięcia wtórne wynoszą 100 V - układ gwiazdowy – jest wykorzystywane zarówno w sieciach z uziemieniem, jak i z izolowanym punktem neutralnym. Napięcia strony pierwotnej są równe napięciu fazowemu sieci, a strony wtórnej odpowiednio 100 : 3 V. Na najwyższe napięcia (110kV i wyższe) stosuje się najczęściej przekładniki napięciowe pojemnościowe. Przekładniki napięciowe charakteryzują następujące wielkości: - napięcie znamionowe pierwotne U1N i wtórne U2N (w V) - moc znamionowa SN, tj. moc, jaką można obciążyć przekładnik, aby uchyb był zachowany w granicach określonych klasą dokładności przekładnika. - klasa dokładności - moc graniczna Sgr (w VA), tj. moc maksymalna, jaką można obciążyć przekładnik ze wzglądu na jego dopuszczalną temperaturę.

Ochronniki: Ochronniki włącza się miedzy przewód fazowy a ziemię. W czasie przepięcia następuje na nich przeskok iskrowy, a prąd udarowy, spływając do ziemi, zapala na ich elektrodach łuk elektryczny. Do ochronników zalicza się: - iskierniki; - odgromniki wydmuchowe; - odgromniki zaworowe. Iskiernik jest najprostszym przyrządem służącym do ograniczenia wartości szczytowej przepięć udarowych. Nie zapewnia on jednak przerwania prądu zwarciowego przy napięciu roboczym, po stłumieniu fali przepięciowej. Wygląd iskierniki rys. 16.3. Wadą iskierników jest zależność czasu zadziałania (od chwili pojawienia się napięcia do przeskoku) od wartości napięcia udarowego. Zależność tę pokazano na rys. 16.4. Widać, że dla napięcia U2 wcześniej nastąpi przeskok na urządzeniu chronionym niż na iskierniku. Przy niższych napięciach iskiernik chroni poprawnie. Ponieważ iskierniki nie zapewniają zgaszenia łuku po zaniku fali napięciowej (płynie wówczas prąd następczy), wymagane jest zatem wyłączenie w tym celu linii. Aby nie powodowało to kłopotliwych czynności łączeniowych i przerw w dostarczaniu energii, w liniach tych stosuje się samoczynne ponowne załączenie (SPZ). Odgromniki wydmuchowe i zaworowe ograniczają wartości przepięć udarowych i jednocześnie zapewniają przerwanie prądu zwarciowego po zaniku fali udarowej. Odgromniki wydmuchowe mają dwie przerwy iskrowe: wewnętrzną i zewnętrzną. Iskiernik wewnętrzny jest umieszczony w rurze z materiału gazującego. W chwili przeskoku przepięciowego pod wpływem łuku wydzielają się gazy, które przy wydmuchiwaniu na zewnątrz gaszą łuk. Zgaszenie łuku jest na tyle szybkie, że nie wywołuje zadziałania zabezpieczeń i wyłączenia linii. Zadaniem iskiernika zewnętrznego jest zapewnienie przerwy izolacyjnej podczas normalnej pracy sieci. Iskierniki zewnętrzne odgromnika są ustawione ukośnie, aby spływające krople deszczu nie powodowały przeskoków.

Skuteczność ochrony odgromnikami jest zapewniona w odległości do kilku metrów od miejsca ich zainstalowania. Odgromniki zaworowe składają się z iskiernika wielokrotnego oraz rezystora o zmiennej rezystancji (słup zmiennorezystancyjny). Rezystancja rezystora jest większa przy małych prądach i mniejsza przy dużych. Fakt ten powoduje, że spadek napięcia na odgromniku jest prawie niezależny od prądu udarowego. Po przepływie prądu udarowego prąd następczy przy napięciu roboczym jest przerywany na szeregu iskierników gaszących. Zgaszenie łuku jest ułatwione dzięki zwiększeniu rezystancji rezystora znacznie zmniejszającego wartość prądu następczego. Odgromniki zaworowe charakteryzują parametry: Uf – największe napięcie robocze odgromnika – nie może być mniejsze niż największe dopuszczalne napięcie sieci Um; Us – napięcie zapłonowe statyczne (przy częstotliwości 50 Hz) – najczęściej wynosi ok. 2 U N; Uμ – napięcie zapłonowe przy udarze normalnym – najmniejsza wartość szczytowa udaru, która za każdym razem powoduje zapłon odgromnika; Uc – napięcie zapłonowe przy udarze ukośnym (na czole udaru); U0 – napięcie obniżone przy znamionowym prądzie wyładowczym – spadek napięcia na odgromniku w czasie przepływu prądu INw; INw – znamionowy prąd wyładowczy (udarowy), np. 2,5 kA, 5 kA, 10 kA. Odgromniki zaworowe w wykonaniu normalnym nie mogą chronić przed przepięciami wewnętrznymi, gdyż przepięcia te trwają znacznie dłużej i wydzielają duże ilości ciepła. Odgromniki chroniące jednocześnie przed przepięciami atmosferycznymi i wewnętrznymi mają specjalną konstrukcję z tzw. Wydmuchem magnetycznym, czyli z magnetycznym sterowaniem łuku. Odgromniki te mają, oczywiści znacznie mniejsze statyczne napięcie zapłonu. Odgromniki sterowane rezystancyjnie przez zbocznikowanie rezystorami uzyskują stałość rozkładu napięcia na poszczególnych iskiernikach. W odgromnikach sterowanych magnetycznie włączone dodatkowo cewki wydmuchują łuk w specjalnie ukształtowane komory gaszeniowe i ułatwiają jego zgaszenie. Dobór odgromników zaworowych: 1. Największe napięcie robocze Uf odgromnika musi być mniejsze niż U m 2. Poziom ochrony odgromnika zależy od poziomu znamionowego izolacji chronionego urządzenia. Poziom znamionowy izolacji jest to zespół napięć probierczych charakteryzujących izolację urządzenia. Dla doboru odgromnika istotne jest znamionowe napięcie probiercze udarowe piorunowe. 3. Znamionowy prąd wyładowczy odgromnika.

Dławiki zwarciowe: 1. 2.

Dławiki zwarciowe mają do spełnienia w układzie elektroenergetycznym dwa zasadnicze zadania: obniżenie mocy zwarciowej utrzymanie napięcia na szynach stacji w czasie zwarcia.

Dławiki są cewkami o dużej reaktancji indukcyjnej, a pomijalnie małej rezystancji. Aby reaktancja indukcyjna nie była zależna od wartości przepływającego prądu, dławiki wykonuje się bez rdzeni żelaznych. Włączenie szeregowo w obwód zwarciowy dużej reaktancji powoduje znaczne ograniczenie prądu zwarciowego, co z jednej strony zmniejsza moc zwarciową dla punktów sieci za dławikiem, a z drugiej powoduje mniejsze spadki napięcia od zasilania do miejsca zainstalowania dławika. Podwyższa to w efekcie napięcie w stosunku do układu bez dławika. W stanie normalnego obciążenia dławik w niewielkim stopniu wpływa na spadki napięcia za wzglądu na wartość cosφ bliską jedności oraz znacznie mniejszą wartość prądu płynącego przez dławik. Ze względu na miejsce zainstalowania rozróżnia się dławiki szynowe oraz liniowe. Stosuje się również dławiki podwójne z uzwojeniami bifilarnymi (przeciwnie nawiniętymi), znoszącymi wzajemnie pola magnetyczne. Dławiki zwarciowe stosuje się tylko na średnie napięcia do 30 kV, ze względu na zbyt duże wymiary i koszty dla wyższych napięć.

Xd 

xd % *Un 100 3 In

Reaktancja Xd. Chcąc tak dobrać dławik, aby zmniejszył on moc zwarcia z S z1 do Sz2, należy reaktancję indukcyjną procentową dobrać na podstawie zależności:

 1 1   xd % 1,1 3UnIn 100 Sz Sz 2 1  UN – napięcie znamionowe w kV, IN – prąd znamionowy w kA, Sz1, Sz2 – moc zwarcia w MVA

Bezpieczniki: Bezpieczniki wysokiego napięcia składają się z dwóch zasadniczych części: podstawy i wkładki topikowej. Ich budowa jest więc podobna do stacyjnych bezpieczników niskiego napięcia. Rozróżnia się dwa rodzaje bezpieczników WN: - bezpieczniki ograniczające B; - bezpieczniki gazowydmuchowe BG. Bezpieczniki ograniczające stanowią podstawową grupę bezpieczników wysokiego napięcia. W ich skład wchodzą bezpieczniki wielkiej mocy, bezpieczniki trakcyjne (prąd stały). Wkładki ograniczające są zbudowane z rur porcelanowych lub ze szkła termisil, zamkniętych obustronnie, szczelnie denkami metalowymi. Wewnątrz rur znajdują się ceramiczne wsporniki o przekroju gwiazdy cztero- lub sześcioramiennej. Na wspornikach tych są nawinięte śrubowo srebrne profilowane druty topikowe – od jednego do kilkunastu, w zależności od prądu znamionowego wkładki. Wewnątrz wspornika jest często umieszczony topik sprężynowego wskaźnika zadziałania, który może współpracować z rozłącznikiem, dając impuls na jego wyłączenie. Całe wnętrze rury jest wypełnione piaskiem kwarcowym ułatwiającym zgaszenie łuku. Bezpieczniki przekładnikowe służą do zabezpieczania urządzeń rozdzielczych przed skutkami zwarć w przekładnikach napięciowych. Nie służą one do zabezpieczenia przed przeciążeniami, gdyż pobór prądu przez przekładnik napięciowy po stronie wysokiego napięcia jest znacznie mniejszy niż 1A i niemożliwe jest wyprodukowanie topika działającego selektywnie na tak niewielki prąd. Bezpieczniki przekładnikowe nie mają wskaźników zadziałania. Bezpieczniki gazowydmuchowe działają na zasadzie podobnej jak wyłączniki samogazujące. Pod wpływem łuku z materiału otaczającego komorę gaszącą wydobywa się gaz, który uchodząc na zewnątrz gasi łuk. Drut topikowy jest naciągany przez sprężynę. Po jego przepaleniu sprężyna powoduje wysuwanie się elektrody z tulei i wydłużenie łuku. Przy przerywaniu niewielkich prądów gaszenie łuku następuje w osłonie gazującej topiku, gaszenie dużych prądów odbywa się w komorze gaszącej wykonanej również z materiału gazującego. Ich zaletą jest możliwość regeneracji wkładki przez wymianę styku topiku, topiku z osłoną i elektrody linkowej. Bezpieczniki charakteryzują parametry: - napięcie znamionowe - prąd znamionowy ciągły - znamionowy prąd wyłączalny - prąd ograniczony

Wyłącznik magnetowydmuchowy: Działają na zasadzie identycznej jak wyłączniki niskiego napięcia. Podczas wyłączania następuje elektromagnetyczny wydmuch łuku do komory gaszącej, która może być wykonana w postaci wąskoszczelinowych dysz lub metalowych płytek dejonizacyjnych. Wyłączniki te mają małe moce wyłączalne i są stosowane głównie w układach prądu stałego. Zalety próżni jako medium gaszącego czynią wyłączniki próżniowe konkurencyjnymi dla wyłączników innych typów. Dobre właściwości izolacyjne próżni umożliwiają stosowanie małych odległości między stykami, dzięki czemu praca wyłączników próżniowych jest cichsza (mała energia kinetyczna styków), a rozmiary znacznie mniejsze niż tradycyjnych wyłączników. Łuk palący się w hermetycznie zamkniętej komorze nie stwarza niebezpieczeństwa wybuchu w środowisku gazowym, zwarcia międzyfazowego doziemnego. Układ stykowy nie utlenia się i jest pozbawiony szkodliwego wpływu atmosfery, co gwarantuje małą rezystancję zestykową. Zalety: - duża częstość łączeń prądu roboczego; - duża trwałość łączeniowa; - krótki czas gaszenia łuku; - mała liczba potrzebnych zabiegów konserwacyjnych.

Zwierniki:

Są to jednobiegunowe łączniki służące do celowego stwarzania zwarć doziemnych. Stosuje się je zamiast wyłączników jako szybkie zabezpieczenie transformatorów przed uszkodzeniami. Zwierniki spotyka się w mniej ważnych rozdzielnicach. Obniżają one koszty ich budowy. W momencie uszkodzenia transformatora (lub innego kosztownego urządzenia) impuls przekaźnika jest przesyłany do zwiernika, który zamykając się stwarza zwarcie. Zwarcie powoduje zadziałanie wyłącznika w stacji zasilającej.

Rozłączniki: Rozłącznik jest to łącznik służący do przerywania prądów roboczych i przeciążeniowych o wartości nie przekraczającej 10-krotnej wartości znamionowego prądu ciągłego. Rozłączniki wypełniają lukę między odłącznikami a wyłącznikami. Są one stosowane w takich miejscach sieci, gdzie jest wymagana niewielka zdolność łączeniowa i możliwości łączeniowe wyłączników byłyby w niewielkim stopniu wykorzystane. Rozłączniki są produkowane na napięcia do 30 kV. Ze względu na rodzaj pracy dzieli się na: - ogólnego stosowania - transformatorowe - kondensatorowe - silnikowe (styczniki) Aby zabezpieczyć urządzenia przed przeciążeniami lub zwarciami, niektóre rozłączniki mają wbudowane bezpieczniki oraz układ wyzwalający rozłącznik w chwili zadziałania co najmniej jednej wkładki bezpiecznikowej. Napędy rozłączników mogą być ręczne bezpośrednie lub pośrednie oraz pneumatyczne. Napęd ręczny bezpośredni jest stosowany wówczas, gdy rozłącznik nie ma zwarciowej zdolności złączeniowej (nie może być załączony na zwarcie). Budowa napędów jest taka sama, jak napędów stosowanych do odłączników. Najczęściej spotyka się rozłączniki o następujących sposobach gaszenia łuku: - powietrzne przez wydłużenie łuku - gazowydmuchowe - pneumatyczne

Rysunki w plikach JPG !!!...