Дніпродзержинський енергетичний технікум

      Науково-технічний прогрес безперервно супроводиться кількісними і якісними змінами в області електроенергетики і електротехніки, зростанням потужності промислових і сільськогосподарських підприємств, що будуються, вдосконаленням технологічних процесів і підвищенням енергоозброєння народного господарства.

     Високий розвиток електроенергетики дає змогу переозброювати всі галузі народного господарства, широко впроваджувати електричну енергію в такі її провідні галузі, як промисловість, сільське господарство, будівництво і транспорт.

     Зростання кількості і потужності електроустановок супроводиться ускладненням і вдосконаленням їх конструкцій. Постійно розширюється номенклатура обладнання, що випускається електротехнічною промисловістю, апаратів, приладів, електромонтажних конструкцій і матеріалів. Застосовуються нові методи індустріального будівництва і провадження електромонтажних робіт. Відповідно переглядаються і вносяться корективи в діючі будівельні і електротехнічні норми і правила.

    У технічному перетворенні галузей народного господарства ведуча роль належить електричним засобам автоматизації і механізації виробничих процесів. Електрифікація народного господарства України розвивається по шляху розробки і впровадження електроустановок з використанням сучасних високоефективних електричних машин і апаратів, ліній електропередачі, різноманітного електротехнологічного обладнання, коштів автоматики і телемеханіки.

    Безпечна і безаварійна експлуатація систем електропостачання ставить перед працівниками електрогосподарств різносторонні і складні задачі з охорони праці.

    Здорові і безпечні умови праці електротехнічного персоналу й працівників, що експлуатують електрифіковані виробничі установки, можуть бути забезпечені виконанням науково обґрунтованих правил і норм як при проектуванні і монтажі, так і при їх експлуатації. 

 

   Види та причини зношування електроустаткування

 

     Робота електроустаткування неминуче пов'язана з його поступовим зношуванням і в наслідок цього з необхідністю періодичних ремонтів. Зношування електроустаткування за характером можна поділити на механічне, електричне та моральне.

     Механічне зношування електроустаткування проявляється через довготривалі змінні або постійні механічні збудники на його окремі деталі зборочні одиниці, внаслідок чого змінюється якість, наприклад, поява на поверхні колектора електричної машини глибоких борозен - "доріжок", виробіток.

     Причиною швидкого механічного зношування колектора, може бути тривала дія на нього щітки, прижатої з силою, що перевищує допустиме значення сили натискання, або неправильний підбір марки щітки, наприклад, більш твердої ніж та, на котру розрахований колектор.

     В електричних апаратах механічне зношування проявляється в стиранні та зміні початкової форми контакторів, послабленні пружин механізму та інші. В електричних двигунах через механічне тертя зношуються головним чином шийки валів, підшипники та контакторні кільця роторів.

     Електричне зношування - невідновлювана втрата електроізоляційними матеріалами електроустаткування електроізоляційних властивостей. Електрично зношуються, наприклад, пазова ізоляція електричних машин, ізоляція проводів обмотки трансформатора, ізолюючі деталі апаратів тощо. Електричне зношування ізоляції частіше за все є наслідком тривалої праці електроустаткування, дії на ізоляцію надмірно високих температур чи хімічно-агресивних речовин, що призводять до інтенсивного "старіння" ізоляції і внаслідок чого до виткових замикань в обмотках та котушках, пробою ізоляції та появі потенціалів небезпечної величини на частинах електроустаткування, тобто до пошкоджень, ліквідація яких вимагає капітального ремонту електроустаткування.

     Моральне зношування - результат старіння резервного чи працюючого електроустаткування, подальша експлуатація якого недоцільна через створення нового, технічно більш досконалого або економічного електроустаткування аналогічного призначення. Цей вид зношування електроустаткування - закономірний процес, що обумовлений розвитком науки і безперервним технічним прогресом. Але експлуатація морально зношеного електроустаткування може стати технічно та економічно недоцільним, якщо при капітальному ремонті здійснити модернізацію, при якій його техніко-економічні параметри можуть бути максимально наближені до параметрів аналогічного більш досконалого електроустаткування. Модернізація електроустаткування має велике народногосподарське значення.

 

Призначення пристроїв релейного захисту

 

    Всі електроустановки обладнаються пристроями релейного захисту, призначеними для відключення захищаємої ділянки ланцюга або елемента у випадку його ушкодження, якщо це ушкодження спричиняє вихід з ладу елемента або електроустановки в цілому. Релейний захист спрацьовує і тоді, коли виникають умови, що загрожують порушенню нормального режиму роботи електроустановки.

    У релейному захисті електроустановок захисні функції покладені на реле, що служать для подачі імпульсу на автоматичне відключення елементів електроустановки або сигналу про порушення нормального режиму роботи устаткування, ділянки електроустановки, лінії і т.д.

     Реле являє собою апарат, що реагує на зміну якої-небудь фізичної величини, наприклад струму, напруги, тиску, температури. Коли відхилення цієї величини виявляється вище припустимого, реле спрацьовує і його контакти, замикаючи або розмикаючи, роблять необхідні переключення за допомогою подачі або відключення напруги в ланцюгах керування електроустановкою.

     До релейного захисту висувають наступні вимоги:

селективність (вибірковість) - відключення тільки тієї мінімальної частини або елемента установки, що викликала порушення режиму;

чутливість - швидка реакція на визначені, заздалегідь задані відхилення від нормальних режимів, іноді самі незначні;

надійність - безвідмовна робота у випадку відхилення від нормального режиму.

     Надійність захисту забезпечується як правильним вибором схеми й апаратів, так і правильною експлуатацією, що передбачає періодичні профілактичні перевірки й іспити.

     Необхідна швидкість спрацьовування реле визначається проектом у залежності від характеру технологічного процесу. Іноді для зведення до мінімуму збитку від виниклих ушкоджень релейний захист повинний забезпечувати повне відключення протягом сотих часток секунди.

     По своєму призначенню реле розділяють на реле керування і реле захисту. Реле керування звичайно включають безпосередньо в електричні ланцюги і спрацьовують вони при відхиленнях від технологічного процесу або змінах у роботі механізмів. Реле захисту включають в електричні ланцюги через вимірювальні трансформатори і тільки іноді безпосередньо. Вони спрацьовують при неформальних чи аварійних режимах роботи установки. Реле характеризується наступними показниками:

уставка - сила струму, напруга або час, на які відрегульоване дане реле для його спрацьовування;

напруга (чи струм) спрацьовування - найменше чи найбільше значення, при якому реле цілком спрацьовує;

напруга (чи струм) відпускання - найбільше значення, при якому реле відключається (повертається у вихідне положення);

коефіцієнт повернення - відношення напруги (чи струму) відпускання до напруги (чи току) спрацьовування.

     За часом спрацьовування розрізняють реле миттєвої дії і з витримкою часу.

     На трансформаторах установлюються наступні захисти:

захист від коротких замикань, що діє на відключення ушкодженого трансформатора і виконувана без витримки часу (для обмеження розмірів ушкодження, а також для запобігання порушення безперебійної роботи живильної енергосистеми). Для захисту великих трансформаторів застосовуються подовжні диференціальні токові захисти, а для малопотужних трансформаторів - токові захисти зі східчастою характеристикою;

витримки часу. Крім того, при всіх ушкодженнях усередині бака і зниженнях рівня олії застосовується газовий захист, що працює на неелектричному принципі;

захист, від струмів зовнішніх к. з., основне призначення якої полягає в запобіганні тривалого проходження струмів к. з. у випадку відмовлення вимикачів або захистів суміжних елементів шляхом відключення трансформатора. Крім того, захист може працювати в якості основної (на трансформаторах малої модності, а також при к. з. на шинах, якщо відсутній спеціальний захист шин). Захисту від зовнішніх к. з. звичайно виконуються токовими чи (значно рідше) дистанційними - з витримками часу;

захист від перевантажень, виконуваний за допомогою одного максимального реле струму, оскільки перевантаження звичайно є симетричним режимом. Оскільки перевантаження припустиме протягом тривалого проміжку часу, то захист від перевантаження при наявності чергового персоналу повинний виконуватися з дією на сигнал, а при відсутності персоналу - на розвантаження або на відключення трансформатора.

На трансформаторах передбачаються наступні пристрої автоматики:

автоматичне повторне включення, призначене для повторного включення трансформатора після його відключення максимальним токовим захистом. Вимоги до АПВ (автоматичне повторне включення) і способи його здійснення аналогічні розглянутим раніше пристроям АПВ ліній. Основна особливість полягає в забороні дії АПВ трансформаторів при внутрішніх ушкодженнях, що відключаються диференціальним чи газовим захистом;

автоматичне включення резервного трансформатора, призначений для автоматичного включення секційного вимикача при аварійному відключенні одного з працюючих трансформаторів або при втраті харчування однієї із секцій з інших причин;

автоматичне відключення і включення одного з паралельно працюючих трансформаторів, призначене для зменшення сумарних втрат електроенергії в трансформаторах;

автоматичне регулювання напруги, призначене для забезпечення необхідної якості електроенергії в споживачів шляхом зміни коефіцієнта трансформації понижуючих трансформаторів підстанцій, що живлять розподільну мережу. Для зміни під навантаженням трансформатори обладнаються пристроями РПН (регулятором переключення відпайок обмотки трансформатора під навантаженням). Автоматична зміна здійснюється спеціальним регулятором коефіцієнта трансформації (АРКТ), що впливає на РПН.

 

Конструкція та принцип дії реле різних типів

 

    В схемах релейного захисту і електроавтоматики застосовуються електромеханічні реле, реле на напівпровідникових приборах (діодах, транзисторах).

    Але наявність таких недоліків електромеханічних реле, як великі розміри, велика потрібність мощі від трансформаторів струму та напруги, проблеми в забезпеченні надійності роботи контактів побудили к пошукам більш досконалим принципам виготовлення реле. Нові принципи виготовлення реле з допомогою напівпровідникових приборів дозволяє удосконалити параметри і характеристики реле і перейти повністю чи частково на безконтактні схеми захисту.

    Окрім реле реагуючих на електровеличини для захисту електромашин і апаратів використовуються реле, які реагують на неелектричні величини, таким чином характеризуючи появу неполадок чи ненормальних режимів в них. Наприклад, маємо реле, реагуюче на появу газів чи прибільшення тиску в кожухах олієнаповнюваних трансформаторів та реакторів. Реле, реагуюче на прибільшення температури трансформаторів в електромашинах.

    Реле, реагуючі на електровеличини діляться на 3 групи:

• реле, реагуюче на одну електровеличину - струм або напруга;

• реле, реагуюче на дві електровеличини струм і напругу, або дві напруги U1 і U2 котре з яких являється лінійною функцією струму і напруги мережі;

• реле, реагуюче на три або більше електровеличин, наприклад, три струму і три напруги або декілька напруг, лінійної функції струмів і напруг.

    До першої групи відносять реле стуму і напруги. До другої належать однофазні реле потуги і опору. Треті відносять трьох фазні реле потужності, багато фазні реле опору та других пристроїв.