1 Podstawowe parametry jakości energii elektrycznej (zapady i
zaniki napięcia) (Z) Jakość dostawy energii elektrycznej = ciągłość zasilania + jakość energii (napięcia) Zapad napięcia - nagłe zmniejszenie się napięcia zasilającego do wartości zawartej w przedziale od 90% do 1% napięcia deklarowanego, po którym w krótkim czasie następuje jego wzrost do wartości poprzedniej. Umownie czas trwania zapadu napięcia wynosi od 10 ms do 1 min
2 Zasady i metody ograniczania prądu zwarciowego (Z)
Skrócenie czasu eliminacji zwarć – zmiana systemu zabezpieczeń (brak redukcji liczby zwarć) Szybkie aparaty ograniczające prąd zwarciowy (mniej niż połowa okresu, głównie odbiorcy końcowi niskiego napięcia) Czas działania wyłącznika + czas podejmowania decyzji przez zabezpieczenie Sekcjonowanie szyn w stacjach zasilających (ograniczenie liczby odbiorców poddawanych działaniu jednego SPZ [wzrost liczby SPZ-ów]), zasilanie szyn z czułymi odbiornikami z kilku źródeł
2.1 Ograniczanie prądów zwarć doziemnych w sieciach o skutecznie
uziemionym punkcie neutralnym. W sytuacji gdy reaktancja składowej zerowej jest mniejsza od reaktancji składowej zgodnej prąd zwarcia jednofazowego jest większy od prądu zwarcia trójfazowego. W tej sytuacji należy dążyć do zmniejszenia prądu zwarcia jednofazowego. Uzyskujemy to poprzez: a) powiększanie impedancji uziemień punktów zerowych, b) odziemianie uziemień punktów zerowych wybranych transformatorów, c) otwieranie uzwojeń wyrównawczych transformatorów i autotransformatorów, d) włączanie dławików w uzwojenia wyrównawcze transformatorów i autotransformatorów.
2.2 Ograniczanie prądów zwarciowych polega na: a) zwiększaniu impedancji zwarciowej a w konsekwencji zmniejszenie prądu zwarciowego początkowego i wszystkich charakterystycznych wielkości zwarciowych, b) dostatecznym szybkim wyłączeniu zwarcia zwykle przed wystąpieniem prądu zwarciowego udarowego, c) ograniczaniu czasu trwania zwarcia w sytuacji gdy należy ograniczyć jedynie prąd
zwarciowy cieplny,
2.3 Środki ograniczające prąd początkowy, moce zwarciową można podzielić
następująco:
a) możliwości wynikające z optymalizacji struktury sieci,
b) automatyczny podział sieci podczas zwarcia,
c) zastosowanie specjalnych elementów lub urządzeń zwiększających impedancję pętli
zwarciowej czyli ograniczających prądy zwarciowe.
2.4 Podział sieci na sekcje oprócz ograniczenia prądów zwarciowych powoduje:
a) zwiększenie strat mocy i energii,
b) zwiększenie spadków napięć,
c) zmniejszenie niezawodności zasilania odbiorców,
d) zmniejsza zapas stabilności pracy sieci.
2.5 Ograniczenie prądów zwarciowych w sieciach elektroenergetycznych:
a) dławiki przeciwzwarciowe,
b) transformatory i autotransformatory z podwyższonym napięciem zwarcia,
c) sprzęgła rezonansowe,
d) sprzęgła prądu stałego,
e) sprzęgła kriogeniczne,
f) specjalne układy transformatorowe,
Urządzeniem specjalnie instalowanym w celu ograniczenia prądów zwarciowych jest obecnie jedynie dławik przeciwzwarciowy. Właściwości sprzęgieł prądu stałego istniejących w systemach elektroenergetycznych wykorzystuje się także w celu ograniczenia prądów zwarciowych lecz ze względu na ich koszt nie instaluje się ich specjalnie tylko w tym celu.
3 Podział sieci podczas zwarcia (Z)
Podział podczas zwarcia za pomocą szybkiego rozłączania normalnie zamkniętego wyłącznika sprzęgłowego. Wyłącznik ten ma być wyłączany przy zwarciach na sąsiednich odcinkach linii w pierwszej kolejności, łagodząc warunki pracy wszystkich pozostałych wyłączników. W stosunku do układu z trwałym sekcjonowaniem, omawiany układ gwarantuje korzystniejsze warunki pracy (pewność zasilania, straty energii) w stanie pracy normalnej.
Sposób ten posiada następujące niekorzystne cechy:
a) wydłuża czas likwidacji zwarcia ze względu na konieczność czasowego, stopniowego
wyłączania wyłączników,
b) nie likwiduje zagrożenia przed dynamicznymi skutkami prądów zwarciowych,
c) skraca czasokres między kolejnymi remontami planowymi i rewizjami wyłącznika
sprzęgłowego.
4 Zadania dławików przeciwzwarciowych (Z)
Dławiki przeciwzwarciowe to od dawna stosowane urządzenia do ograniczania prądów
zwarciowych przede wszystkim w sieciach średnich napięć. Są to dławiki powietrzne,
jednofazowe, których uzwojenia zalane są betonem lub żywicą epoksydową w celu
zwiększenia wytrzymałości tych uzwojeń na działanie dynamiczne prądu zwarciowego. Duża impedancja dławika powietrznego w stanie normalnym wywołuje dodatkowe duże spadki napięć i straty mocy. Niekorzystny jest też wpływ dławików na przepięcia nieustalone powstające przy wyłączaniu prądów zwarciowych (napięcia powrotne). Jest to istotna wada w przypadku instalowania dławików sieciach 110 kV i wyższych napięć.
Ze względu na sposób instalowania dławików rozróżnia się:
a) dławiki liniowe – instalowane w polach odpływowych (liniowych)
b) dławiki szynowe - instalowane w szynach zbiorczych
5 Podstawowe typy ograniczników prądu zwarciowego (Z)
5.1 Sposób działania ogranicznika prądu zwarciowego
W wyłącznikach ograniczających następuje wtrącanie w obwód zwarciowy dużych rezystancji zaraz po powstaniu zwarcia:
a) Łuku powstającego między rozchodzącymi się stykami wyłącznika zwanego wyłącznikiem ograniczającym. Są tu dwa podstawowe rozwiązania:
1) styki rozchodzą się pod wpływem sił elektrodynamicznych prądu zwarciowego tzw.
odrzutu elektrodynamicznego styków,
2) styki rozchodzą się pod wpływem działania elektromagnesów otwierających styki przez cewki, w których płynie prąd zwarciowy.
b) Łuku powstającego w specjalnych ogranicznikach działających na zasadzie bezpiecznika lecz nie wyłączającego prąd zwarciowy. Prąd zwarciowy jest wyłączany za pomocą wyłącznika. Jest to tzw. wyłącznik dobezpieczony. Po wyłączeniu ogranicznik trzeba wymienić choć znane są już układy samoregenerujące się.
5.2 Przykład działania ogranicznika prądu
Ogranicznik Is tworzą dwa równoległe tory prądowe: główny, o dużym przekroju, rozrywany umieszczonym wewnątrz ładunkiem wybuchowym i pomocniczy bezpiecznik topikowy. Elektroniczny układ detekcji zwarć powoduje odpalenie miniaturowego ładunku wybuchowego w chwili gdy wartość i pochodna prądu wykazują zaistnienie zwarcia w sieci. Po przerwaniu toru głównego prąd zostaje przerzucony do bezpiecznika o niewielkim przekroju topika, który prawie natychmiast ulega rozpadowi i skutecznie ogranicza, a następnie przerywa prąd zwarciowy.
6 Zadania aparatury łączeniowej (G)
- bezpieczeństwo ludzi i urządzeń
- ciągłość zasilania
Jak każde dziecko wie bezpieczeństwo ludzi jest uber nad każdą inną sprawą, chyba, że chodzi o elektryczne łączniki w japońskich samolotach typu
7 Selektywność wyłączników (G)
Selektywność: zachodzi pomiędzy charakterystykami czasowo-prądowymi dwóch kolejno zainstalowanych wyłączników - powoduje, że w przypadku wystąpienia zwarcia tylko wyłącznik umieszczony najbliżej zwarcia jest wyzwalany.
Rodzaje selektywności:
-prądowa – wzajemne przesunięcie charakterystyk czasowo-prądowych zabezpieczenia
przeciążeniowego (LTD) i zwłocznego (STD) dla dwóch kolejnych wyłączników
- czasowa - zabezpieczenie zwłoczne (STD) wyłącznika nadrzędnego (aka. Kobyła) wędruje w górę o delte t dajemy więcej czasu na zadziałanie D2 (aka. Mikrus)
- energetyczna – przy większych prądach charakterystyki D1 i D2 lubią się pokrywać. Aby im to uniemożliwić stosuje się selektywność energetyczną- zbyt mała energia dla D1
8 Kaskady wyłącznikowe (G)
Wykorzystuje się różne zdolności wyłączników do ograniczania prądu zwarciowego.
NA PLUS: O wiele tańsze aparaty.
NA MINUS: Większe niebezpieczeństwo braku selektywności.
W momencie zwarcia wyłączniki nadrzędne(aka. Kobyły) , które wykryją zwarcie wyciągając łuki wprowadzają do obwodu rezystancje ograniczające prąd zwarciowy. Pierwszy z wyłączników za zwarciem –podrzędny (aka. Mikrus) ma prąd zwarciowy ograniczony przez co jest w stanie zwarcie wyłączyć, choć prąd zwarciowy na który został dobrany jest często niższy niż wartość początkowego prądu zwarcia jaki wystąpił
9 Na czym polega selektywność logiczna wyłączników
Selektywność logiczna (blokowanie selektywno strefowe) wymaga przekazania informacji pomiędzy układami zabezpieczeń na wyłącznikach poziomów sieci rozdzielczej promieniowej. układami zabezpieczeń układami zabezpieczeń
10 Podstawowe własności wyłączników wyposażonych w
zabezpieczenia elektroniczne (cyfrowe)
Wyłączniki elektroniczne (DC 24 V) zostały zaprojektowane w celu zapewnienia
ochrony programowalnej wydajności sterowników, oprzyrządowania oraz
obwodów przełączających kontrolę procesu. Elektroniczny wyłącznik ochronny
ESS20-0.. zapewnia wybiórcze zabezpieczenie wszystkich obwodów
obciążających zasilanych z zasilacza DC 24 V.
[Ogólnie słabe, szukamy czegoś lepszego]
11 Zwarcia łukowe - zagrożenia oraz sposoby eliminacji (Keptyn)
Zwarcia łukowe - zagrożenia jakie stwarzają w rozdzielnicach okapturzonych SN i nn
Zwarcia łukowe :
- występują stosunkowo rzadko
- ze względu na zagrożenia jakie stwarzają, są zaliczane do grupy najbardziej
niebezpiecznych i groźnych awarii w urządzeniach i sieciach elektroenergetycznych
Przyczyny ich powstawania:
- uszkodzenie, przebicie lub zły stan izolacji stałej
- błędy ludzkie
- ingerencja zwierząt
- przepięcia występujące w sieci
Skutki :
- mogą powodować przerwy w zasilaniu
- duże straty materialne
- oraz stanowić zagrożenie dla życia lub zdrowia ludzi
Są szczególnie niebezpieczne, jeśli powstają wewnątrz rozdzielnic prądu
przemiennego w osłonach metalowych.
Zwarcia łukowe w rozdzielnicach okapturzonych SN i nn
Przyczyny powstawania:
- błędy ludzkie, np.: w czynnościach łączeniowych, na etapie prefabrykacji urządzenia lub przez nieumyślne pozostawienie narzędzi po zakończeniu prac remontowych,
- błędy projektowe,
- wady konstrukcyjne,
- wady materiałowe,
- ingerencję zwierząt, np. przedostanie się do wnętrza rozdzielnicy drobnych gryzoni,
ptaków lub węży.
Skutki:
- gwałtowny wzrost temperatury w zamkniętej przestrzeni pola lub przedziału na skutek
szybkiego podgrzewania gazu w otoczeniu łuku oraz równie gwałtowny wzrost ciśnienia wewnętrznego
- działanie wysokiej temperatury prowadzi do powierzchniowego odparowania elementów metalowych i stopienia elementów izolacyjnych wykonanych z tworzyw sztucznych, co powoduje częściowe lub całkowite zniszczenie urządzeń zainstalowanych w przedziale lub polu, w którym wystąpiło zwarcie łukowe
- nadciśnienie panujące w polu lub przedziale dotkniętym zwarciem łukowym może
spowodować, że osłona lub obudowa rozdzielnicy straci szczelność, skutkiem tego może być niekontrolowany wyrzut gorących gazów, pyłów i płomieni na zewnątrz rozdzielnicy
- częściowe lub całkowite zniszczenie urządzeń zainstalowanych w przedziale lub polu, w którym wystąpiło zwarcie łukowe a w konsekwencji przerwy w zasilaniu i straty materialne
Kierunki działania w celu ograniczenia skutków zwarć łukowych w
rozdzielnicach okapturzonych
można wyróżnić dwa zasadnicze kierunki działania w zakresie ograniczania skutków i
eliminacji zagrożeń powodowanych przez zwarcia łukowe:
- wprowadzenie wymagań dotyczących tzw. łukoodporności rozdzielnic o konstrukcji
zamkniętej, czyli określenie stopnia wytrzymałości mechanicznej rozdzielnicy na wzrost ciśnienia w jej wnętrzu oraz stopnia ochrony otoczenia rozdzielnicy na wzrost ciśnienia w jej wnętrzu oraz stopnia ochrony otoczenia rozdzielnicy
- zastosowanie specjalnych urządzeń i systemów do szybkiej eliminacji łuku
Zakłóceniowego Działania należące do grupy pierwszej dotyczą głównie zapewnienia dostatecznie dużego bezpieczeństwa dla personelu eksploatacyjnego oraz osób i mienia znajdujących się w pobliżu rozdzielnicy. Nie odnoszą się one do strat powstałych we wnętrzu rozdzielnicy, dopuszczając nawet całkowite zniszczenie wyposażenia przedziału lub pola, w którym doszło do zwarcia łukowego. Działania należące do drugiej grupy koncentrują się na zastosowaniu specjalnych urządzeń i systemów do szybkiej eliminacji łuku zakłóceniowego w celu ograniczenia energii zwarcia. Jeśli łuk zakłóceniowy zostanie zgaszony w odpowiednio krótkim czasie, nie dojdzie do rozwoju wyładowania i przekształcenia się go w wysokoenergetyczny łuk gazowy a tym samym energia zwarcia zostanie ograniczona do minimum. Rozwiązania techniczne należące do tej grupy mają za zadanie chronić zarówno personel eksploatacyjny, osoby i mienie znajdujące się w pobliżu rozdzielnicy jak i urządzenia oraz wyposażenie w niej zainstalowane
Rozwiązania konstrukcyjne zwiększające łukoodporność i łukoochronność
rozdzielnic
Do podstawowych działań zmierzających do poprawy łukoodporności i łukoochronności rozdzielnic okapturzonych średniego i niskiego napięcia na etapie konstrukcyjnym, należy eliminacja przyczyn i zmniejszenie prawdopodobieństwa ich powstawania m. in. poprzez:
- zastosowanie izolacji stałej do izolowania części będących pod napięciem,
- zastosowanie niejednokrotnie bardzo rozbudowanych blokad mechanicznych i
elektrycznych,
- eliminowanie odłączników poprzez wprowadzenie dwuczłonowych konstrukcji
rozdzielnic- konstrukcja odpowiednio wytrzymałej mechanicznie zewnętrznej obudowy, która będzie w stanie wytrzymać termiczne i dynamiczne skutki zwarć łukowych tak, aby nie nastąpiła eksplozja gazów, pyłów i płomieni na zewnątrz rozdzielnicy a w konsekwencji eliminacja bezpośredniego zagrożenia dla życia lub zdrowia ludzi znajdujących się w jej otoczeniu.
-podział rozdzielnicy na przedziały funkcjonalne. W rozdzielnicach wieloprzedziałowych szyny zbiorcze, łączniki, doprowadzenia i odprowadzenia, obwody pomocnicze, człon wysuwny i inne urządzenia montowane są w oddzielnych przedziałach o wysokim stopniu ochrony IP. Zgrupowanie i montaż aparatów oraz osprzętu w odpowiednich przedziałach pozwala na ograniczenie skutków zwarć łukowych jedynie do przedziału w którym ono wystąpiło, nie narażając pozostałych elementów rozdzielnicy na zniszczenie lubuszkodzenie.
- Najbardziej rozbudowane konstrukcje wieloprzedziałowe z klapami bezpieczeństwa,
...
gustawklimt