Захист від перенапруг (стр. 4 из 8)

До недоліків заземлення резистора нейтралі мережі 6 кв слід також віднести низьку термічну стійкість бетелового резистора при його величині 100-400 Ом, оскільки допустима тривалість замикання при цьому не перевищує 1,2 хвилин. Після закінчення цього часу приєднувальний трансформатор, в нейтраль якого включений резистор, повинен бути відключений і мережа переводиться в режим з ізольованою нейтраллю зі всіма властивими нею недоліками.

Найпоширенішим в даний час методом запобігання аварійним наслідкам від однофазних замикань в даних мережах є заземлення нейтралі мереж через настроєних індуктивності (ДГК), які, зберігаючи переваги мереж з ізольованою нейтраллю, покликані поліпшити умови роботи електроустаткування при однофазних замиканнях на землю. Таке поліпшення передбачається за рахунок істотного зниження швидкості відновлення напруги на пошкодженій фазі після згасання дуги і зменшення струму в місці замикання на землю до рівня активної складової і вищих гармонік. Внаслідок цього, відбувається мимовільне згасання дуги, а, отже, скорочення об'ємів руйнувань, пов'язаних з термічною дією заземляючої дуги, а також зниженням кратності перенапружень до безпечної величини, оскільки з'являються шляхи для витікання на землю статичних зарядів з ємкості елементів мережі здорових фаз. Проте для досягнення таких результатів ступінь розладу котушки не повинен перевищувати меж .

При установці в мережах 6-35 кв котушки знижується швидкість відновлення напруги на хворій фазі після згасання дуги. При точній настройці котушки в резонанс час відновлення напруги до номінального складає декілька секунд. За цей час міцність ізоляції в місці пошкодження встигає відновитися. Але цей процес має і негативні сторони, тому що весь цей час на здорових фазах тримається напруга порядку (1,9-2,3) Uф. Відносна тривалість існування таких перенапружень може привести до пробою ізоляції в цих фазах, особливо в старих мережах з поганою ізоляцією.

У реальних мережах набудувати котушку точно в резонанс неможливо, оскільки індуктивність котушки регулюється дискретно. Допускається розлад котушки v<5% . При розладі в 5% напруга, що відновлюється, на пошкодженій фазі має характер биття. Що огинає напругу досягає максимуму, 1,78uф, що становить. Що надалі огинає напругу прагне до Uф. Міцність ізоляції до моменту максимуму биття може відновитися, але напруга 1,78uф на хворій фазі може викликати повторний пробій ізоляції з подальшою кратністю перенапружень 2,89uф. При розладі більше 25% кратність перенапружень така ж, як в мережах без установки дугогасильної котушки. При цьому кратність перенапружень при перекомпенсації трохи менше, ніж при недокомпенсації.

За наявності не симетрії настройка встановленою в мережі ДГК в резонанс веде до різкого збільшення напруги зсуву нейтралі в нормальному режимі роботи мережі. Причому не симетрія ємкостей фаз щодо землі сильніше впливає на величину зсуву нейтралі, чим не симетрія активних опорів ізоляції.

На основі проведених досліджень кафедрою "Електричні станції" Донецького національного технічного університету було запропоновано для усунення виявлених недоліків, викликаних зсувом нейтралі мережі і тривалим існуванням підвищеної напруги в режимах замикання фази на землю, паралельно ДГК підключити через контактор резистор. Опір резистора вибирається таким, щоб напруга не симетрії не перевищувала допустимого, а величина і тривалість перенапружень були мінімальними. Для того, щоб резистор не перегрівався великими струмами при стійкому однофазному замиканні він відключається за допомогою контактора з витримкою часу 0,5 з при перевищенні напруги нульової послідовності 20% від номінального.

Зі всієї різноманітності напрямів роботи по вдосконаленню системи компенсації ємкісних струмів на землю до практичної реалізації виявилися прийнятними і набули широкого поширення ДГК типу ЗРОМ із ступінчастим регулюванням індуктивності котушки і плунжерні ДГК з плавним регулюванням індуктивності. У першому випадку регулювання здійснюється шляхом перемикання відгалужень на робочій обмотці ДГР. Крок регулювання по струму для таких апаратів складає не менше 10% від повного струму котушки. Перемикання відпаювань проводиться тільки уручну при повністю знятій напрузі. Отже, в сучасних умовах дефіциту потужності і наявності графіка аварійного відключення електроприймачів при використанні таких ступінчасто регульованих дугогасильних апаратів виникнення значних розладів компенсації є неминучим.

У другому випадку регулювання ДГК здійснюється за рахунок плавної зміни величини повітряного зазору між рухомими частинами магнітопровода (плунжерами). Такі котушки володіють лінійною характеристикою, що намагнічує, у всіх режимах роботи мережі. Експлуатуються, як правило, в блоці з пристроями автоматичного регулювання компенсації і забезпечують швидкість регулювання по струму в межах 0,25-2 А/с.

Як регулятори використовують беспошукові, виготовлені, як правило, кустарним способом пристрої, засновані на принципі фазового автопідстроювання частоти контура нульової послідовності і робочої напруги мережі. Регулятори не мають системи контролю виходу об'єкту регулювання в область резонансу і не мають зворотного зв'язку по ступеню настройки котушки. Якщо врахувати, що точність настройки значною мірою залежить від сумарної ємкості всієї мережі, тривалих і випадкових змін стану ізоляції електроустаткування, великої кількості можливих параметричних обурюючих чинників і т. д., які вимагають періодичного втручання обслуговуючого персоналу в систему регулювання, то стає очевидним, що в умовах експлуатації контроль ступеня настройки котушки значно утруднений, а висока точність настройки мало вірогідна.

Пропонується також підвищення надійності роботи мереж власних потреб 6 кв електростанцій за рахунок перекладу всіх власних потреб однофазних замикань, що виникають в системі, на землю в глухі замикання. Для цієї мети слід підключити між збірними шинами 6 кв і землею три однополюсні вимикачі з індивідуальним приводом і управлінням (ріс.2).

При виникненні будь-якого виду однофазного замикання на землю за допомогою вуст

Мал. 1. Простий захист від перенапруження

Мал. 2. Перешкодозахисна схема захисту навантаження від перевищення напруги

Вдосконалена схема захисту навантаження від перевищення напруги, доповнена резистором і конденсатором, показана на мал. 2. Резистор обмежує граничний струм через стабілітрон і перехід тиристора, що управляє, конденсатор знижує вірогідність спрацьовування захисту при короткочасних кидках живлячої напруги.

Наступний пристрій (мал. 3) захистить радіоапаратуру від виходу з ладу при випадковій переполюсовці або перевищенннапруга живлення, що нерідко буває при несправності генератора в автомобілі.

При правильній полярності і номінальній напрузі живлення діод Vd1 і тиристор Vs1 закриті, і струм через запобіжник Fu1 поступає на вихід пристрою.

Мал. 3. Схема захисту радіоапаратури з індикацією аварії

Якщо полярність зворотна, то діод Vd1 відкривається, і згорає запобіжник Fu1. Лампа El1 спалахує, сигналізуючи про аварійне підключення.

При правильній полярності, але вхідній напрузі, що перевищує встановлений рівень, що задається стабілітронами Vd2 і Vd3 (в даному випадку - 16 Би), тиристор Vs1 відкривається і замикає ланцюг деякі, що викликає перегорання запобіжника і запалення аварійної лампи El1.

Запобіжник Fu1 повинен бути розрахований на максимальний струм, споживаний радіоапаратурою.

Елементи ГТЛ-логики зазвичай працездатні у вузькому діапазоні живлячої напруги (4,5...5,5 B). Якщо аварійне зниження живлячої напруги не так небезпечно для «здоров'я» мікросхем, то підвищення цієї напруги досконале неприпустимо, оскільки може привести до пошкодження всіх мікросхем пристрою.

На мал. 4 приведена проста і досить ефективна схема захисту 7777-устройств від перенапруження. Спосіб захисту гранично простий: як тільки живлячу напругу перевищить рівень, що рекомендується, всього на 5% (тобто досягне величини 5,25 Би) спрацює ступіневий пристрій і включиться тиристор. Через нього починає протікати струм короткого замикання, який перепалює плавкий запобіжник Fu1. Зрозуміло, як запобіжник не можна використовувати сурогатні запобіжники, оскільки у такому разі може вийти з ладу блок живлення, що захищає схему тиристор, а потім і мікросхеми, що захищаються.

Недоліком пристрою є відсутність індикації перегорання запобіжника.

Мал. 4. Схема захисту мікросхем ТТЛ від перенапруження

Мал. 5. Схема пристрою захисту від перенапруження, що працює на змінному і постійному струмі

Схема пристрою, який у разі аварії в електромережі захистить телевізор, відеомагнітофон, холодильник і так далі від перенапруження, приведена на мал. 5

Напруга спрацьовування захисту визначається падінням напруги на складеному стабілітроні Vd5+vd6 і складає 270 Би.

Конденсатори С1 і С2 утворюють спільно з резистором R1 RC-цепочку, який перешкоджає спрацьовуванню пристрою при імпульсних викидах в мережі.

Схема працює таким чином. При напрузі в мережі до 270 В стабілітрони Vd3, Vd4 закриті. Також закриті і тиристори Vs1, Vs2. При напрузі, що діє, більше 270 У відкриваються стабілітрони Vd3, Vd4, і на електроди тиристорів Vs1, що управляють, Vs2 поступає відкриваюча напруга. Залежно від полярності напівперіоду мережевої напруги струм проходить або через тиристор Vs1, або через Vs2. Коли струм перевищує 10 А, спрацьовують автоматичні вимикачі (пробки, плавкі запобіжники), відключаючи електроприлади від електромережі. Навантаження (на малюнку не показана) підключається паралельно тиристорам. Перевірити працездатність пристрою можна за допомогою Латра.