11 Выбор и проверка опорных изоляторов.

К настоящему времени появились новые подходы к согласованию характеристик изоляции, состоящие в объединении ОПН с защищаемым оборудованием, что позволяет создавать совершенно новые конструкции. В новых решениях используется сочетание эластичной полимерной изоляции с современными МО резисторами. Типовое решение, обеспечивающее эффективную защиту, представляет собой сочетание опорного изолятора и ОПН, подобного изделию PEXLINK (полимерные изоляторы), HS PEXLIM (полимерные изоляторы высокой прочности) и EXLIM (фарфоровые изоляторы) компании ABB.

В распределительных устройствах, жесткие шины закреплены на опорных изоляторах. Выбор и проверка изоляторов производится по следующим условиям пробоя изоляции и механических воздействий

По условию допустимого напряжения примем фарфоровые изоляторы типа EXLIM-Q-D-10-18, паспортные данные которого, принятые по [9] сведены в таблицу 22.

Таблица 22.Паспортные данные изолятора EXLIM-Q-D-10-18

Параметр	Обозначение	Значение
Номинальное напряжение	UН, кВ	18
Минимальная разрушающая сила на изгиб	Fиз доп , кН	18
Высота изолятора	Hиз, мм	541

Для проверки изолятора на механическую прочность определим коэффициент высоты шинопровода:

Расчетная сила, действующая на изгиб:

Допустимая сила действия на изгиб:

_{Так как условие выполняется, то изолятор выбран правильно.}

12 Ограничение перенапряжений на тэц. Ограничители перенапряжений (опн).

Электротехнические установки напряжением выше 1 кВ согласно [6] разделяются на установки с большими токами замыкания на землю (сила тока однофазного замыкания на землю превышает 500 А) и установки с малыми токами замыкания на землю (сила тока однофазного замыкания на землю меньше или равна 500 А). В установках с большими токами замыкания на землю нейтрали присоединены к заземляющим устройствам непосредственно или через малые сопротивления. Такие установки называются установками с глухозаземленной нейтралью.

В установках, имеющих малые токи замыкания на землю, нейтрали присоединены к заземляющим устройствам через элементы с большими сопротивлениями. Такие установки называются установками с изолированной нейтралью.

В установках с глухозаземленной нейтралью всякое замыкание на землю является коротким замыканием и сопровождается большим током. В установках с изолированной нейтралью замыкание одной из фаз на землю не является коротким замыканием.

Выбор режима нейтрали в установках напряжением выше 1 кВ производится при учете следующих факторов: экономических, возможности перехода однофазного замыкания в междуфазное, влияние на отключающую способность выключателей, возможности повреждения оборудования током замыкания на землю, релейной защиты и др. В электрических сетях РАО ЕЭС приняты следующие режимы работы нейтрали:

• электрические сети с номинальными напряжениями 6...35 кВ работают с малыми токами замыкания на землю;

• при небольших ёмкостных токах замыкания на землю - с изолированными нейтралями;

• при определенных превышениях значений емкостных токов - с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор.

Если в одной из фаз трехфазной системы, работающей с изолированной нейтралью, произошло замыкание на землю, то напряжение ее по отношению к земле станет равным нулю, а напряжение остальных фаз по отношению к земле станет равным линейному. Ток замыкания на землю будет небольшим, поскольку вследствие изоляции нейтрали отсутствует замкнутый контур для его прохождения, и не вызовет аварийного отключения линии. Таким образом, изоляция нейтрали источника питания обеспечивает надежность электроснабжения, так как не отражается на работе потребителей.

Однако в сетях с большими емкостными токами на землю (особенно в кабельных сетях) в месте замыкания возникает перемежающаяся дуга, которая периодически гаснет и вновь зажигается, что наводит в контуре с активными, индуктивными и емкостными элементами ЭДС, превышающие номинальные напряжения в 2,5...3 раза. Такие напряжения в системе при однофазном замыкании на землю недопустимы. Чтобы предотвратить возникновение перемежающихся дуг между нейтралью и землей включают индуктивную катушку с регулируемым сопротивлением.

Повышение напряжения по отношению к земле в неповрежденных фазах при наличии слабых мест в изоляции этих фаз может вызвать междуфазное короткое замыкание. Кроме того, напряжение в неповрежденных фазах повышается, следовательно, требуется выполнять изоляцию всех фаз на линейное напряжение, что приводит к удорожанию машин и аппаратов. Поэтому, хотя и разрешается работа сети с изолированной нейтралью при замыкании фазы на землю, его требуется немедленно обнаружить и устранить.

Электрические сети с номинальным напряжением 110 кВ и выше работают с большими токами замыкания на землю, режим работы нейтрали – с эффективно заземленной нейтралью.

Около 75% всех повреждений в электрических сетях относятся к однофазным замыканиям на землю, что при глухозаземленной нейтрали приводит к отключению и перерывам в электроснабжении потребителей. Кроме того, значительно усложняются и удорожаются заземляющие устройства.

Еще один недостаток глухого заземления нейтрали - большие токи однофазного короткого замыкания, которые могут превосходить токи трехфазного короткого замыкания. Вследствие этого глухо заземляют нейтрали не всех трансформаторов, некоторая часть нейтралей заземляется для уменьшения тока однофазного КЗ до величины тока трехфазного КЗ, определяющего отключающую способность выключателей.

Применительно к схеме ТЭЦ, используемой в данной курсовой работе, для заземления РУ ВН используется схема заземления с эффективно заземленной нейтралью. Для ГРУ и РУ СН – схема с изолированной нейтралью.

Длительное рабочее напряжение, а также многократные грозовые и внутренние перенапряжения в сочетании с неблагоприятными атмосферными условиями и механическими воздействиями могут привести к пробою или перекрытию изоляции энергосистемы, а также к преждевременному старению и выходу из строя.

Обеспечение надежной эксплуатации изоляции электрооборудования в сетях различного напряжения, назначения и конструктивного исполнения может быть достигнуто применением комплекса мероприятий, называемого защитой от перенапряжений.

Защита от перенапряжений – это единая система, объединяющая целый комплекс защитных средств. Одним из основных мероприятий по защите энергосистем является принудительное ограничение перенапряжений, возникающих при аварийных и нормальных режимах работы электроэнергетического оборудования и линий. В настоящее время оптимальным средством для осуществления этого процесса являются нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН).

Долгое время лучшими средствами защиты от самых разных бросков напряжений в энергосистемах служили искровые ОПН и ОПН с резистивными элементами на основе карборунда (карбида кремния). Однако в последние десять-двадцать лет эти устройства перестали применяться на современных и проектируемых электроустановках, так как ведущими фирмами в области электрооборудования были разработаны ОПН на основе варисторов из оксида цинка (ZnO). Такие ОПН стали основным средством защиты изоляции в современных схемах. Благодаря хорошей управляемости характеристик таких металлооксидных (МО) резисторов, ОПН на основе ZnO обеспечивают по сравнению с прежними технологиями гораздо более надежную защиту.

Вызываемые грозовыми разрядами и коммутационными (внутренними) процессами броски напряжения в сетях, которые должны подавляться варисторными ОПН, могут достигать высоких значений. Задача ОПН отводить броски напряжения на землю, не давая им возможности повредить изоляцию дорогостоящего электрооборудования.

Нелинейные ограничители перенапряжений (ОПН) – это аппараты, способные обеспечить глубокое ограничение грозовых и внутренних перенапряжений. Ограничитель перенапряжений (ОПН) представляет собой колонку высоколинейных резисторов, заключенных в герметизированный корпус. Корпус ограничителя перенапряжений (ОПН) обеспечивает заданную механическую прочность и изоляционные характеристики.

Ограничители перенапряжений (ОПН) для внутренней установки выпускаются в полимерном изоляционном корпусе. Ограничители перенапряжений (ОПН), предназначенные для наружной установки, выпускаются в корпусе с оболочкой из кремнийорганической резины. Применение покрытия из кремнийорганической резины препятствует разрушительному воздействию солнечной радиации на покрышку ограничителя перенапряжений (ОПН) и усиливает ее гидрофобность.

По принципу работы ограничители перенапряжений (ОПН) представляют собой разрядники без искровых промежутков. Ограничители перенапряжений (ОПН) подключаются напрямую к сети – это является особенностью их эксплуатации. В нормальном рабочем режиме ток через ограничитель перенапряжений (ОПН) носит емкостной характер и составляет десятые доли миллиампера. При возникновении волн перенапряжений резистор ограничителя перенапряжений (ОПН) переходит в проводящее состояние и ограничивает дальнейшее нарастание напряжения на выводах. Когда перенапряжение снижается, ограничитель перенапряжений (ОПН) возвращается в непроводящее состояние.

По сравнению с вентильными разрядниками, пришедшие им на смену ограничители перенапряжений обладают массой преимуществ, среди которых эффективность, высокое быстродействие, взрывобезопасность, малые габариты и многие другие.

Так как ограничители перенапряжений (ОПН) не имеют искрового промежутка, то при их срабатывании не происходит износа контактов, а, следовательно, ОПН в течение всего срока службы не требуют обслуживания и контроля параметров.

Для защиты от коммутационных перенапряжений, возникающих на генераторном выключателе, по [9] примем ОПН с полимерным изолятором типа PEXSLIM-R-18, паспортные данные которого сведены в таблицу 23.

Таблица 23.Паспортные данные ОПН PEXSLIM-R

Параметр	Обозначение	Значение
Номинальное напряжение	UН, кВ	18
Максимальное напряжение	Umax, кВ	24
Минимальная разрушающая сила на изгиб	Fиз доп , кН	1,6

Для защиты от атмосферных перенапряжений на ВЛ примем комплексные ОПН типа HS-PEXSLIM-P-180, паспортные данные которого сведены в таблицу 24.

Таблица 24. Паспортные данные ОПН HS-PEXSLIM-P-180

Параметр	Обозначение	Значение
Номинальное напряжение	UН, кВ	180
Максимальное напряжение	Umax, кВ	245
Минимальная разрушающая сила на изгиб	Fиз доп , кН	28