Электрическое оборудование распределительных устройств

3.1 Основные понятия, термины и определения

Электрические машины, генераторы, трансформаторы и

автотрансформаторы, установленные на электрических станциях и подстанциях, линии электропередачи электрической энергии нуждаются в управлении и защите от аварийных и ненормальных режимов. Для этого необходимы коммутационные аппараты, измерительные трансформаторы тока и напряжения, токоограничивающие реакторы, нелинейные ограничители напряжения и другое электротехническое оборудование первичных силовых цепей. Для получения информации о режимах работы ЭУ, управления, контроля, измерений, релейной защиты, автоматики, сигнализации необходимы вторичные цепи ЭУ. Перечисленные элементы электрического оборудования первичных и вторичных цепей вместе другим вспомогательным оборудованием и строительной частью образуют распределительное устройство (РУ) станции или подстанции.

Электростанция – ЭУ или группа ЭУ для производства электрической энергии, а в некоторых случаях и тепловой.

Электрическая подстанция — электроустановка, предназначенная для приема, преобразования и распределения электрической энергии, состоящая из трансформаторов или других преобразователей электрической энергии, устройств управления, распределительных и вспомогательных устройств.

Линия электропередачи – электрическая линия, выходящая за пределы

электрической станции или подстанции и предназначенная для передачи электрической энергии на расстояние.

Воздушная линия электропередачи – ВЛ.

Кабельная линия электропередачи - КЛ

Внутренние, закрытые ЭУ – ЗРУ. Размещены в зданиях.

Наружные, открытые ЭУ - ОРУ размещены вне зданий. В этом случае они должны быть приспособлены для работы на открытом воздухе.

Наглядное представление о ЗРУ и ОРУ или электроустановки в целом даёт электрическая схема – графическое изображение ЭУ с помощью условных символов соответствующих действующей ЕСКД.

Электрическая сеть – совокупность подстанций, распределительных устройств и соединяющих их электрических линий, размещённых на территории района, населённого пункта, потребителя электрической энергии.

Приёмник электрической энергии – устройство в котором происходит преобразование электрической энергии в другой вид энергии для её использования.

Установленная мощность ЭУ – наибольшая активная электрическая мощность, с которой ЭУ может длительно работать без перегрузки в соответствии с техническими условиями или паспортом на оборудование.

Присоединённая мощность ЭУ – сумма номинальных мощностей трансформаторов и приёмников электроэнергии, непосредственно подключённых к электрической сети.

Пример: На насосной станции установлен электродвигатель типа 4АН315М6У3 с установленной мощностью Р_НОМ 160 кВт, КПД% - 93,5, cos – 0,89. Присоединенная мощность (мощность которую двигатель будет потреблять из сети кВА)

Токопроводы–электротехнические устройства, предназначенные для передачи электроэнергии на малые расстояния от 1 до 100 и более метров. Это устройство, предназначенное для передачи и распределения электроэнергии, состоящее из проводников, изолированных от заземлённых частей твёрдыми диэлектрическими материалами, защитными оболочками, ответвительных устройств, поддерживающих и опорных конструкций. Сечение токопроводов определяется величиной максимально допустимого тока. Оно может быть как сплошным, так и полым.

Выключатель – это электрический аппарат, предназначенный для коммутации всех возможных токов в данной электроустановке, от самых незначительных (токов холостого хода, зарядный ток и т. п.), до самых значительных (токи коротких замыканий) которые могут превышать номинальные токи в десятки и даже сотни раз. Графическое изображение и буквенное обозначения выключателей на электрических схемах показано на рисунке 4.

Рисунок 4. Обозначение выключателей на электрических схемах.

Разъединитель – этоконтактный коммутационный аппарат, предназначенный для коммутации электрической цепи без тока. Разъединители используются для видимого отделения участка электрической сети на время ревизии или ремонта оборудования, для создания безопасных условий работы и отделения от смежных частей электрооборудования, находящихся под напряжением, для создания которых разъединители комплектуются блокировкой включенного (отключенного) положения, исключающими подачу напряжения на выведенный в ремонт участок сети.

Графическое изображение и буквенное обозначения разъединителей на электрических схемах показано на рисунке 5.

Рисунок 5. Обозначение разъединителей на электрических схемах.

Для безопасной работы в РУ и электрической сети недостаточно изолировать рабочее место от смежных частей, находящихся под напряжением. Необходимо также заземлить отключенные токоведущие части ЭУ. Для этого у некоторых разъединителей предусматривают заземляющие ножи, с помощью которых участок, изолированный для работы, может быть заземлен с двух сторон. Графическое изображение на электрических схемах и буквенное обозначения разъединителей оборудованных двумя стационарными заземляющими ножами показано на рисунке 6.

Рисунок 6. Разъединитель с двумя заземляющими ножами.

Плавкий предохранитель - это устройство, которое за счет расплавления одной или нескольких его деталей, имеющих определенную конструкцию и размеры, размыкает цепь, в которую оно включено, прерывая ток, если он превышает заданное значение в течение определенного времени. Предохранитель включает в себя все детали, образующие готовые изделия. Плавкий предохранитель является самым слабым участком защищаемой электрической цепи, срабатывающим в аварийном режиме, тем самым разрывая цепь и предотвращая последующее разрушение более ценных элементов электрической цепи высокой температурой, вызванной чрезмерными значениями силы тока. Графическое изображение и буквенное обозначения плавких предохранителей на электрических схемах показано на рисунке 7.

Рисунок 7. Обозначение предохранителей на электрических схемах.

При коротком замыкании ток в цепи значительно возрастает по сравнению с током нормального режима. В высоковольтных сетях токи короткого замыкания могут достигать таких величин, что подобрать установки, которые смогли бы выдержать электродинамические силы, возникающие вследствие протекания этих токов, не представляется возможным. Для ограничения тока короткого замыкания применяют токоограничивающие реакторы, которые при к.з. также поддерживают на сборных шинах питания достаточно высокое напряжение (за счёт большего падения на самом реакторе), что необходимо для нормальной работы других нагрузок.

Реактор — это катушка с постоянным индуктивным сопротивлением, включенная в цепь последовательно. В большинстве конструкций токоограничивающие реакторы не имеют ферромагнитных сердечников. В нормальном режиме на реакторе наблюдается падение напряжения порядка 3—4 %, что вполне допустимо. В случае короткого замыкания большая часть напряжения приходится на реактор. Значение максимального ударного тока короткого замыкания рассчитывается по формуле:

где I_H — номинальный ток сети, Xp — реактивное сопротивление реактора. Соответственно, чем выше будет реактивное сопротивление, тем меньше будет значение максимального ударного тока в сети. Графическое изображение и буквенное обозначения токоограничивающего реактора на электрических схемах показано на рисунке 8.

Рисунок 8. Обозначение токоограничивающих реакторов на электрических

схемах.

Измерительный трансформатор тока — трансформатор, предназначенный для преобразования первичного тока до значения, удобного для измерения. Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, пропорционален току, протекающему в его первичной обмотке.

Трансформаторы тока широко используются для измерения электрического тока и в устройствах релейной защиты электроэнергетических систем, в связи, с чем на них накладываются высокие требования по точности. Трансформаторы тока обеспечивают безопасность измерений, изолируя измерительные цепи от первичной цепи с высоким напряжением, часто составляющим сотни киловольт.

К трансформаторам тока предъявляются высокие требования по точности. Как правило, трансформатор тока выполняют с двумя и более группами вторичных обмоток: одна используется для подключения устройств защиты, другая, более точная — для подключения средств учёта и измерения.

Графическое изображение и буквенное обозначения измерительных трансформаторов тока на электрических схемах показано на рисунке 9.

Рисунок 9. Обозначение измерительных трансформаторов тока на

электрических схемах.

Измерительный трансформатор напряжения — это статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки на каком-либо магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений), без изменения частоты.

При номинальном первичном напряжении U₁ вторичное напряжение U₂ равно 100 В. Графическое изображение и буквенное обозначения измерительных трансформаторов напряжения на электрических схемах показано на рисунке 10.

Рисунок 10. Обозначение измерительных трансформаторов напряжения на

электрических схемах.

Ограничитель перенапряжений нелинейный (ОПН) - аппарат, предназначенный для защиты изоляции электрооборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений. Представляет собой последовательно соединенные металлооксидные варисторы, без каких либо искровых промежутков, заключенные в изоляционный корпус. Защитное действие ОПН объясняется высоконелинейной характеристикой варисторов, их сопротивлением от нескольких порядков МОм в закрытом состоянии и милиамперными токами при рабочем напряжении до нескольких Ом в открытом состоянии и десятками тысяч ампер на волне перенапряжения. Графическое изображение и буквенное обозначения ограничителей напряжения нелинейных на электрических схемах показано на рисунке 11.

Рисунок 11. Обозначение ограничителей напряжения нелинейных, в

электрических схемах.

Силовой трансформатор — стационарное устройство с двумя или более обмотками, которое посредством электромагнитной индукции преобразует систему переменного напряжения и тока в другую систему переменного напряжения и тока, как правило, различных значений при той же частоте в целях передачи электроэнергии без изменения её передаваемой мощности. Графическое изображение и буквенное обозначения трёхфазных силовых трансформаторов общепромышленного исполнения на электрических схемах показано на рисунке 12.