БИБЛИОТЕЧКА СЕЛЬСКОГО ЭЛЕКТРИКА
С.Ф. СИМОНОВСКИЙ
ЗАЩИТА СЕЛЬСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ И ПЕРЕГРУЗОК
МОСКВА КОЛОС 1983
Введение
Доля электроустановок в общей структуре энергетических мощностей сельского хозяйства превышает 25% и продолжает увеличиваться. Потребление электроэнергии на нужды сельского хозяйства в конце десятой пятилетки достигло 111 млрд. кВт-ч. Возросла электровооруженность труда. В связи с развитием электрификации сельского хозяйства возросла зависимость его эффективности от надежности и бесперебойности электроснабжения, важным звеном которого являются электрические сети напряжением 380/220 В.
«Основными направлениями экономического и социального развития СССР на 1981—1985 годы и на период до 1990 года» предусматривается к концу одиннадцатой пятилетки повысить электровооруженность труда в сельском хозяйстве в 1,4... 1,5 раза. Для решения этой важной задачи будут сооружены сотни тысяч потребительских подстанций, построены и реконструированы сотни тысяч километров сетей напряжением 380/220 В.
Из-за целого ряда особенностей сельских электрических сетей напряжением 380/220 В, как наружных, так и внутренних, повреждаемость их довольно высока, причем одним из наиболее частых видов повреждений является короткое замыкание, которое может стать причиной пожара, гибели людей, животных. К нежелательным последствиям приводят и перегрузки электрических сетей.
Отечественная электропромышленность выпускает различные аппараты для защиты этих сетей от коротких замыканий и перегрузок. Правильный расчет и выбор защиты от коротких замыканий и перегрузок сетей напряжением 380/220 В сельскохозяйственного назначения позволяет предотвратить несчастные случаи, исключить отказы или ложную работу защит, что в конечном счете уменьшает материальный ущерб сельскохозяйственному производству от аварийных отключений.
Продовольственная программа ставит задачу довести отпуск электроэнергии сельскому хозяйству в 1990 году до 210...235 млрд. кВт-ч. Для этого потребуется поставить сельскому хозяйству миллионы электродвигателей, магнитных пускателей, автоматических выключателей и другой электрической аппаратуры.
Улучшение качества обслуживания электрических машин, аппаратов и сетей, повышение культуры эксплуатации их значительно сократит аварийность. Для этого сельские электрики должны постоянно повышать свою квалификацию.
Цель настоящей книги — познакомить сельских электриков с устройством и принципом действия защитных аппаратов, их характеристиками, способами расчета токов коротких замыканий и методами выбора аппаратов защиты от коротких замыканий и перегрузок.
Специалисты сельской электрификации, ученые, предприятия электропромышленности ведут большую работу по совершенствованию существующих и разработке новых типов защитных устройств от коротких замыканий и перегрузок. Поэтому в ближайшие годы ожидается появление новых аппаратов защиты. В настоящей книге описаны конструкции наиболее совершенных аппаратов защиты, выпускаемых нашей промышленностью.
- ОСОБЕННОСТИ СЕЛЬСКИХ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ НАПРЯЖЕНИЕМ 380/220 В, ПРИЧИНЫ И СЛЕДСТВИЯ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ И ПЕРЕГРУЗОК
1.1. ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Наружные электрические сети напряжением 380/220 В сельскохозяйственного назначения — это чаще всего воздушные и реже кабельные. Вследствие большой рассредоточенности по территории объектов, к которым должна подаваться электроэнергия, воздушные линии (ВЛ) в сельской местности довольно протяженны и сильно разветвлены. В целях рационального использования проводниковых материалов ответвления от магистрали к маломощным потребителям выполняют проводами малых сечений. Из-за этих особенностей трудно защитить такие сети от коротких замыканий (к. з.), так как нужно обеспечить необходимую чувствительность и селективность защит. Покажем это на конкретной схеме.
На рисунке 1.1 приведена схема типичной для сельской местности ВЛ 380 В. С точки зрения осуществления защиты этой линии от к. з. идеальным был бы случай, при котором одно защитное устройство, расположенное в начале линии (точка а), защитило бы всю линию. Но это часто невозможно сделать и вот по какой причине. На головном участке магистрали аб в нормальном режиме при максимальной нагрузке протекает рабочий максимальный ток Iр mах. Для исключения ложных срабатываний защита должна приходить в действие при токах, превышающих Iр mах. Вместе с тем она должна срабатывать, если произойдет к. з. в любой точке рассматриваемой ВЛ.
Рис. 1.1. Схема ВЛ напряжением 380 В.
Нередки случаи, когда при к. з., особенно однофазных, в наиболее удаленных точках, например в точке е, ток на магистральном участке оказывается меньше тока, при котором срабатывает защита.
Чтобы защитить всю линию, кроме защитного устройства в начале ее (точка а), размещают в удобном для этих целей месте (например, в точке в) еще одно защитное устройство. На этом участке линии рабочий ток гораздо меньше, чем Iр mах, и это позволяет выбрать дополнительное устройство на значительно меньший ток срабатывания, обеспечив надежную работу дополнительной защиты при к. з. на участках ве, гж, дз. Таким образом, благодаря увеличению числа защитных устройств удается защитить всю линию: комплект а защищает участки между точками а и в, комплект в — участки за точкой в.
Под селективностью понимают такое действие защит, при котором к. з. отключается ближайшей к нему защитой. Когда на линии имеется 2...3 комплекта последовательно включенных защит, то необходимо проверять селективность их работы, чтобы исключить неизбирательное действие их. Нарушение селективности защит приводит к необоснованным перерывам в электроснабжении и обусловлено главным образом тем, что почти все типы защитных устройств, используемых в сетях 380/220 В, имеют разброс в параметрах срабатывания. Покажем это на примере.
Пусть, например, защита линии, схема которой приведена на рисунке 1.1, выполнена предохранителями типа ПН2, причем в точке а установлены предохранители с плавкой вставкой на 50 А, а в точке в — на 40 А. При к.з. в точке г, когда ток к. з. равен, скажем, 500 А, предохранители а срабатывают за 0,05±0,025 с, а предохранители в — за 0,04+0,02 с. То есть возможна ситуация (например при времени срабатывания предохранителей а и в соответственно 0,05—0,025 с и 0,04 +0,02 с), при которой предохранители а, сработав раньше предохранителей в, отключат всю линию, тогда как при селективной работе к. з. в точке г должно отключаться защитой в. Очевидно, что неселективная работа защит приводит к необоснованным перерывам в электроснабжении тех потребителей, которые подключены к неповрежденным участкам линии (в нашем примере — к участку ав).