Di che colore è il fumo quando i circuiti elettronici sono chiusi. Due formule semplici ma importanti

Qualsiasi persona il cui lavoro è legato alla manutenzione dell'ingegneria elettrica è ben consapevole dei problemi di cui è irto un cortocircuito (cortocircuito). A volte è considerato un danno. Questo non è vero. Un cortocircuito è un processo o, se lo desideri, una modalità di funzionamento di emergenza di qualsiasi sezione di un'installazione elettrica. Ma le sue conseguenze portano davvero a danni. La definizione generalmente accettata dice: “Un cortocircuito è una connessione diretta di due o più punti di un circuito elettrico con potenziale diverso. È una modalità di funzionamento anormale (non intenzionale). "

Per capire cosa succede esattamente nel circuito nel momento in cui si verifica un cortocircuito, è necessario ricordare i principi del funzionamento degli elementi del circuito. Immagina un semplice circuito composto da due conduttori e un carico (ad esempio una lampadina). In condizioni normali, c'è un movimento direzionale di particelle elementari cariche in un conduttore, a causa dell'influenza costante della sorgente. Si spostano da un polo all'altro della sorgente attraverso due sezioni di filo e una lampada. Di conseguenza, la lampada emette luce, poiché le particelle svolgono un certo lavoro al suo interno.

Quando la direzione del movimento cambia costantemente, ma in questo caso non è importante. Il numero di elettroni che passano attraverso una certa sezione del circuito per unità di tempo è limitato dalla resistenza della lampada, dei conduttori, della sorgente EMF. In altre parole, la corrente non cresce all'infinito, ma corrisponde al regime di stato stazionario.

Ma per qualche ragione, l'isolamento sulla sezione del circuito è danneggiato. Ad esempio, una lampada viene inondata d'acqua. In questo caso diminuisce. Di conseguenza, la corrente che scorre lungo il circuito è limitata dalla resistenza totale della fonte di alimentazione, dai cavi e dall'"istmo" dell'acqua sulla lampada. Di solito questo importo è così insignificante da non essere preso in considerazione nei calcoli (ad eccezione dei calcoli specializzati).

Il risultato è un aumento pressoché infinito della corrente, determinato dalla classica legge di Ohm. In questo caso si parla spesso di potenza di cortocircuito. È determinato dal valore limite della corrente elettrica che la fonte di alimentazione è in grado di erogare prima del guasto. A proposito, questo è il motivo per cui è vietato cablare (cortocircuitare) i contatti opposti delle batterie.

Sebbene nell'esempio stiamo considerando di rimuovere la resistenza della lampada dal circuito a causa dell'ingresso di acqua su di essa, ci sono molte ragioni per un cortocircuito. Ad esempio, se parliamo dello stesso schema, allora il cortocircuito. può verificarsi anche se l'isolamento di almeno un filo è rotto e viene a contatto con la terra. In questo caso, la corrente dalla fonte di alimentazione seguirà il percorso di minor resistenza, cioè nella terra, che ha un'enorme capacità. Il danneggiamento dell'isolamento di due fili contemporaneamente e il loro contatto porteranno allo stesso risultato.

Quanto sopra può essere riassunto: k.z può essere con o senza terra. Ciò non influisce sui processi in corso.

Che tipo di danno è stato discusso all'inizio dell'articolo? Come sapete, maggiore è il valore della corrente che scorre attraverso le sezioni del circuito, maggiore è il loro riscaldamento. Con sufficiente potenza della sorgente in cortocircuito. alcune parti della catena si bruciano semplicemente, trasformandosi in polvere di rame (per elementi in rame).

La protezione da cortocircuito è abbastanza semplice ed efficace. I messaggi di guasto dovuti a un cortocircuito sorgono, prima di tutto, a causa di parametri dei dispositivi di protezione selezionati in modo errato, selettività errata. Se stiamo parlando di un circuito domestico a 220 V, quindi usano in essi con un aumento eccessivo della corrente, un rilascio elettromagnetico situato all'interno interrompe il circuito.

In questo articolo, considereremo il principale mal di testa per qualsiasi elettricista: il cortocircuito. Allo stesso tempo, spiegheremo cos'è una corrente di cortocircuito e sfatiamo il mito di cosa sia una tensione di cortocircuito, discutendo allo stesso tempo che un cortocircuito (aka KZ) significa per la rete. Ma prima, un po' di fisica, che aiuterà a ricordare che l'elettricità è il trasferimento di carica da parte degli elettroni da un punto all'altro. Processo coerente e ordinato. Ma a volte un incidente interviene in questa sequenza rigorosa, e qui devi ricordare queste due parole "cortocircuito".

Perché il circuito è corto e di chi è la colpa?

Qualsiasi schema elettrico rappresenta "più" e "meno", come in qualsiasi batteria. Se metti una lampadina tra di loro, si accenderà quando il circuito è chiuso. Un circuito correttamente assemblato consentirà alla lampadina di bruciare a lungo, come dimostra con successo qualsiasi torcia. Ma vediamo cosa succede se colleghiamo solo il più e il meno delle batterie. Nessuna lampadina e nessuna resistenza. Sì, in questo modello otterremo una chiusura del cablaggio nella sua forma più pura. Il filo tra i contatti della batteria si surriscalda, la carica si esaurisce quasi istantaneamente e dopo un paio di secondi questa batteria non accenderà nemmeno una lampadina. Tutta l'energia della batteria verrà spesa per il massimo aumento della corrente di cortocircuito, riscaldando il filo ed esaurendo completamente la risorsa. Un tale esperimento è sicuro per lo sperimentatore, poiché le correnti sono piccole.

Tuttavia, più o meno la stessa cosa accadrà se metti le forbici nella presa per capire cosa accadrà. La corrente, avendo trovato il percorso più breve (forbici), si precipiterà nella presa proprio attraverso questo breve percorso da "più" a "meno" (), dimenticando gli altri percorsi su cui la attende la resistenza del circuito. Da qui il nome di questo problema - "cortocircuito". Infatti, il cortocircuito è la capacità della corrente di raggiungere il "più" "meno" il più rapidamente e con il massimo effetto possibile. Allo stesso tempo, la corrente diventa illeggibile nei mezzi su cui è costruita la protezione contro il cortocircuito e le regole di base su come evitare questo flagello.

Quindi, un cortocircuito è una situazione di emergenza in una rete elettrica, dove il passaggio di corrente riceve il percorso più breve e diretto per eliminare il potenziale (la differenza di potenziale tra "più" e "meno"), portando a una valanga aumento dell'intensità della corrente e forte riscaldamento della sezione del circuito, in cui si è verificato il cortocircuito.

Si noti che permanente (cortocircuito continuo) si verifica anche nelle reti in cui vengono utilizzati cavi di potenza con livello di isolamento insufficiente (bassa resistenza di isolamento), numerose commutazioni non necessarie (torsioni nelle scatole di distribuzione, nelle linee, ecc.), nonché in ambienti umidi le zone.

Si scopre che qualcuno è da biasimare per il cortocircuito, ma non l'elettricista che ha fatto il cablaggio? Non certo in quel modo. È l'elettricista che è obbligato a garantire l'impossibilità di un cortocircuito durante la posa della linea o, incluso il dispositivo terminale (pass-through). In caso contrario, qualsiasi protezione da cortocircuito sarà inutile. Molto spesso, la protezione non fa fronte proprio agli scudi assemblati con violazioni, il che porta a conseguenze catastrofiche:

Un po' di più sui motivi del cortocircuito

1. Fili non correttamente isolati o movimento fisico dei contatti nei dispositivi terminali (spostamento, rotazione, altre azioni che possono collegare due fili).
2. Danni all'isolamento dei cavi durante la posa (incluse le linee elettriche nascoste) o durante la riparazione e la finitura dei locali.
3. Utilizzo di dispositivi difettosi in funzione (dalla cartuccia alla lampada alla morsettiera e alla presa), in cui esiste una possibilità diretta di cortocircuito.
4. Ignorando i cortocircuiti del cablaggio elettrico durante il lavoro (l'errore più comune degli elettricisti alle prime armi), poiché l'effetto del cortocircuito non si ripete.
5. Guasti di cablaggio "fluttuanti", "sporadici" che non hanno ricevuto sufficiente attenzione a causa di eventi rari.

Questo è un elenco delle cause più comuni di cortocircuiti, guasti delle reti elettriche residenziali e domestiche, nonché incendi difficili da estinguere a causa della fornitura costante di fuoco dai cavi in ​​fiamme. Ovviamente, nessuno ha bisogno di tali problemi.

Qualche parola in più sulla fisica dei cortocircuiti.

Torniamo alla scrivania, e ricordiamo che quando la corrente passa, si può osservare come la forza della corrente diminuisce con l'aumentare della resistenza del conduttore. Questo è il vero fattore per cui la corrente di cortocircuito supera significativamente i parametri consentiti. Ecco come funziona la protezione da cortocircuito: monitora gli improvvisi picchi di corrente, diseccitando la linea "sospetta".

Non tutti ricorderanno che quando viene rimossa la resistenza nel conduttore, cambierà anche un altro parametro. Stiamo parlando del fatto che la tensione di cortocircuito diventerà molto sospetta. E in presenza di un fattore induttivo (ad esempio, una persona con un asciugacapelli è caduta in un bagno d'acqua), è completamente non lineare e non sinusoidale. In questo caso, potrebbe non esserci un cortocircuito diretto, ma la protezione da cortocircuito funziona e, in questo caso, si tratta di dispositivi di disconnessione RCD. Dispositivo a corrente residua, il cui principio di funzionamento esclude la risposta solo alle variazioni della forza attuale.

Cosa valutano i dispositivi di protezione e cosa dovremmo sapere sul corto circuito se non vogliamo essere solo soccorsi?

• Qualsiasi rete elettrica ha punti di instabilità. Questi sono contatti, terminali, interruttori della luce e altri interruttori automatici che funzionano sulla base di programmi (ad esempio, un sensore di tracciamento della luce). Ciascuno di questi punti è una potenziale fonte di cortocircuito. È a loro che l'elettricista deve prestare la massima attenzione durante il lavoro e l'installazione;
• La presenza di messa a terra nella rete. Rimarrai sorpreso, ma un guasto a terra (zero) è il cortocircuito più sicuro. Sì, causerà anche molti problemi e problemi, ma almeno non ucciderà nessuno. Inoltre, la messa a terra degli strumenti consente di valutare la presenza di guasti e perdite di isolamento PRIMA che si verifichi un cortocircuito.

È indispensabile mettere a terra il forno a microonde, la lavastoviglie, la lavatrice, il congelatore e il forno elettrico. Guarda il retro del microonde. Vedrai un contatto di rame avvitato. Questa è la messa a terra. Non fare affidamento su una spina con contatti "zero". Trova un professionista che metterà a terra questo forno. Troverai lo stesso contatto sul retro del forno elettrico. In un congelatore, questo contatto sarà molto probabilmente nell'area della serpentina di raffreddamento. Questo è fatto per un motivo, quindi non dare per scontato che la spina sia in grado di proteggerti. Trova un modo per "annullare" davvero una tale tecnica!

Oltre a quanto sopra, le macchine determinano anche il "equilibrio di rete" costante, monitorando i sovraccarichi e le cadute di picco sia delle correnti di cortocircuito (o di valore prossimo) che delle tensioni. Ma le macchine non diventeranno una panacea se si verifica un cortocircuito in una sezione della tua rete che è stata posata in violazione dei requisiti e delle regole. Ad esempio, un filo che scorre sotto un foglio di compensato o altro materiale di finitura combustibile. A proposito di cosa accadrà con un cortocircuito in un posto del genere di seguito.

Il processo di occorrenza di un cortocircuito. Tempo di spegnimento, sviluppo del processo, conseguenze

Nonostante l'apparente "istantaneità", il processo di cortocircuito ha fasi ben descritte in cui si verifica.

• Il verificarsi di un ponte non autorizzato tra due conduttori;
• Rottura per corrente della "barriera di isolamento" e comparsa di un nuovo cortocircuito nel circuito elettrico;
• Reindirizzamento dell'energia e presenza di una corrente di cortocircuito in una nuova fase;
• Un forte aumento della forza attuale, caduta di tensione e rapido riscaldamento di una nuova sezione di "resistenza" - fili in cui si verifica un cortocircuito;
• Fusione di fili (il riscaldamento non si ferma da solo e le temperature di riscaldamento superano significativamente le temperature di fusione di leghe e metalli) con accensione simultanea dell'isolamento;
• Intervento degli interruttori automatici che cercano di diseccitare l'area problematica;
• Togliere tensione e togliere tensione alla linea;
• Riscaldamento continuo della sezione danneggiata della rete (anche dopo un'interruzione di corrente, poiché il riscaldamento è un processo molto più lungo) con accensione dell'isolamento o dei fili, se la protezione da cortocircuito non ha funzionato come dovrebbe;
• Guasto della sezione di rete in cui si è verificato il cortocircuito.

Tutto questo richiede circa 2-4 secondi. Abbastanza tempo perché il filo si scaldi fino a 1100 gradi e l'isolamento lampeggiò come un fiammifero. In questo caso, non sarà possibile prevenire un cortocircuito, solo per ridurre al minimo il danno. Nonostante il tempo, anche con un'osservazione visiva del processo di chiusura del cablaggio elettrico, il verificarsi di un cortocircuito, semplicemente non hai tempo per fare nulla. Pertanto, alcune raccomandazioni su come evitare un simile disastro

Se non puoi prevenire, prendi l'iniziativa!

Questa frase del grande politico descrive perfettamente la situazione della rete elettrica, di cui ci fidiamo molto. E la sua vita, e il comfort e quasi tutte le proprietà. Pertanto, un elenco di semplici raccomandazioni non sarà superfluo.

Testare nuove reti elettriche e comunicazioni con correnti in eccesso, simulando un sovraccarico. Tale test deve essere eseguito con uno specialista, è pericoloso farlo da soli.

Non trascurare la misura della resistenza di isolamento nella rete finita. Sì, costa denaro e richiede tempo, ma una tale misurazione eliminerà il guasto a terra inerente ai cavi lunghi e mostrerà anche le aree più pericolose, che possono essere sostituite in modo più corretto.

L'immagine mostra che un arco (rottura) può verificarsi senza contatto fisico tra i conduttori. Ecco perché, durante l'assemblaggio di prese e interruttori, spellare l'isolamento dei fili solo nell'area completamente retratta nel terminale! Non consentire nemmeno pochi millimetri di fili scoperti, altrimenti può succedere che nella foto ci sia un arco elettrico all'interno del dispositivo. Ricordiamo che in un tale incidente, la protezione da cortocircuito è quasi garantita per essere in ritardo con la disconnessione della linea!

Un accumulo sconsiderato e l'aggiunta di linee senza misure di protezione è una strada diretta verso un cortocircuito e un incendio. Questo è un buon esempio di ciò che non dovrebbe mai essere fatto.

La normale modalità di funzionamento a regime di un'installazione elettrica è considerata una tale modalità, i cui parametri rientrano nell'intervallo normale. La corrente di cortocircuito (corrente di cortocircuito) si verifica in caso di incidente durante il funzionamento di un impianto elettrico. Appare più spesso a causa di danni all'isolamento delle parti attive.

A causa di un cortocircuito, il gruppo di continuità dei consumatori viene interrotto e comporta malfunzionamenti e guasti alle apparecchiature. Di conseguenza, quando si selezionano elementi e dispositivi che trasportano corrente, è necessario calcolarli non solo per il normale funzionamento, ma anche per verificare in base alle condizioni della modalità di emergenza prevista, che potrebbe essere causata da un cortocircuito.

Cause di danneggiamento dell'isolamento

• Impatto meccanico sull'isolamento.
• Guasto elettrico delle parti in tensione a causa di carichi eccessivi o sovratensione.
• Simile a una violazione dell'isolamento, la collisione dei fili scoperti delle linee aeree da forti venti può essere considerata la causa del danno.
• Lanciare oggetti metallici sulla linea.
• Impatto degli animali sui conduttori vivi.
• Errori nel lavoro del personale di manutenzione negli impianti elettrici.
• Guasto nel funzionamento delle protezioni e delle automazioni.
• Invecchiamento tecnico delle apparecchiature.
• Azione deliberata volta a danneggiare l'isolamento.

Conseguenze di un cortocircuito

La corrente di cortocircuito è molte volte la corrente durante il normale funzionamento dell'apparecchiatura. Le possibili conseguenze di tale chiusura possono essere:

• Surriscaldamento delle parti in tensione.
• Carichi dinamici eccessivi.
• Cessazione della fornitura di energia elettrica ai consumatori.
• Interruzione del normale funzionamento di altri ricevitori interconnessi, che sono collegati a sezioni utili del circuito, a causa di una forte diminuzione della tensione.
• Interruzione del sistema di alimentazione.

Tipi di cortocircuiti

Per concetto di cortocircuito si intende un collegamento elettrico non previsto dalle condizioni di funzionamento dell'apparecchiatura tra punti di fasi diverse, ovvero un conduttore di neutro con una fase o di terra con una fase (in presenza di un anello di terra del neutro di l'alimentatore).

Quando si utilizzano i consumatori, la tensione di alimentazione può essere collegata in diversi modi:

• Secondo lo schema di una rete trifase di 0,4 kilovolt.
• Rete monofase (fase e zero) 220 V.
• Una sorgente di tensione costante con terminali di potenziale positivo e negativo.

In ogni singolo caso, in alcuni punti può verificarsi un guasto di isolamento, a seguito del quale si verifica una corrente di cortocircuito.

Per una rete CA trifase, esistono tipi di cortocircuiti:

1. Chiusura trifase.
2. Chiusura a due fasi.
3. Guasto a terra monofase.
4. Guasto a terra monofase (neutro isolato).
5. Guasto a terra bifase.
6. Guasto a terra trifase.

Quando si implementa un progetto per la fornitura di energia elettrica a un'impresa o a un'apparecchiatura, tali modalità richiedono determinati calcoli.

Principio del cortocircuito

Prima dell'inizio di un cortocircuito, la corrente nel circuito elettrico aveva un valore di stato stazionario di i p. Con un cortocircuito brusco in questo circuito, a causa di una forte diminuzione della resistenza totale del circuito, la corrente elettrica aumenta significativamente al valore di i k. Inizialmente, quando il tempo t è zero, la corrente elettrica non può cambiare bruscamente in un altro valore di stato stazionario, poiché in un circuito chiuso, oltre alla resistenza attiva R, c'è anche una resistenza induttiva L. Ciò aumenta nel tempo il processo di aumento della corrente quando si passa a una nuova modalità.

Di conseguenza, nel periodo iniziale di un cortocircuito, la corrente elettrica mantiene il suo valore originale i K= io ma. Ci vuole un po' di tempo prima che la corrente cambi. Nei primi istanti di questo tempo, la corrente aumenta al suo valore massimo, poi diminuisce leggermente e poi dopo un certo periodo di tempo si stabilizza.

Il periodo di tempo dall'inizio del cortocircuito allo stato stazionario è considerato un processo transitorio. La corrente di cortocircuito può essere calcolata in qualsiasi momento durante il transitorio.

La corrente di cortocircuito nella modalità di transizione è meglio considerata come la somma delle componenti: la corrente periodica i pt con la componente periodica più grande I pt e la corrente aperiodica i a (il suo valore più grande è I am).

La componente aperiodica della corrente di cortocircuito durante il cortocircuito decade gradualmente fino a zero. Inoltre, il suo cambiamento avviene in modo esponenziale.

La corrente di cortocircuito massima possibile è considerata una corrente di picco i у. Quando non c'è smorzamento al momento iniziale del guasto, la corrente di picco viene determinata:

io e - io p m + io sono t = 0 ', dove i p m è l'ampiezza della componente periodica della corrente.

Cortocircuito utile

Si ritiene che un cortocircuito sia un fenomeno negativo e indesiderabile, dal quale si verificano conseguenze devastanti negli impianti elettrici. Può creare le condizioni per un incendio, l'arresto dei dispositivi di protezione, la disattivazione degli oggetti e altre conseguenze.

Tuttavia, la corrente di cortocircuito può essere di reale beneficio nella pratica. Esistono molti dispositivi che funzionano in modalità di aumento dei valori di corrente. Ad esempio, considera. L'esempio più eclatante è la saldatura ad arco elettrico, durante la quale l'elettrodo di saldatura viene cortocircuitato con un anello di massa.

Tali modalità di cortocircuito sono di breve durata. La potenza del trasformatore di saldatura garantisce il funzionamento con sovraccarichi così significativi. Durante la saldatura viene generata una corrente molto elevata nel punto di contatto dell'elettrodo. Di conseguenza, viene rilasciata una quantità significativa di calore, sufficiente per fondere il metallo nel punto di contatto e formare una saldatura di resistenza sufficiente.

Metodi di protezione

Anche all'inizio dello sviluppo dell'ingegneria elettrica, è sorto il problema della protezione dei dispositivi elettrici da carichi di corrente eccessivi, compresi i cortocircuiti. La soluzione più semplice è stata l'installazione, che si è bruciata dal loro riscaldamento a causa del superamento della corrente di un certo valore.

Tali fusibili sono ancora in funzione. Il loro principale vantaggio è l'affidabilità, la semplicità e il basso costo. Tuttavia, ci sono anche degli svantaggi. Il design semplice del fusibile spinge una persona, dopo la combustione dell'elemento fusibile, a sostituirlo con materiali disponibili indipendentemente sotto forma di graffette, fili e persino chiodi.

Tale protezione non è in grado di fornire la necessaria protezione contro i cortocircuiti, poiché non è progettata per un carico specifico. In produzione, per disconnettere i circuiti in cui si verifica un cortocircuito, usano. Sono molto più convenienti dei fusibili convenzionali e non richiedono la sostituzione di un elemento bruciato. Eliminata la causa del cortocircuito e raffreddato gli elementi termici, è possibile semplicemente accendere la macchina, fornendo tensione al circuito.

Ci sono anche sistemi di protezione più sofisticati in vista. Sono costosi. Tali dispositivi disconnettono la tensione del circuito in caso di minima corrente di dispersione. Tale perdita può verificarsi se un lavoratore viene fulminato.

Un altro metodo di protezione da cortocircuito è un reattore di limitazione della corrente. Serve a proteggere i circuiti nelle reti ad alta tensione, dove l'entità della corrente di cortocircuito può raggiungere dimensioni tali da rendere impossibile selezionare dispositivi di protezione in grado di resistere a forze elettrodinamiche elevate.

Il reattore è una bobina con una reattanza induttiva. È collegato in una catena a margherita. Durante il normale funzionamento, il reattore ha una caduta di tensione di circa il 4%. In caso di cortocircuito, la parte principale della tensione cade sul reattore. Esistono diversi tipi di reattori: cemento, petrolio. Ognuno di loro ha le sue caratteristiche.

La legge di Ohm in cortocircuito

Il calcolo delle chiusure dei circuiti si basa sul principio che determina il calcolo dell'intensità di corrente per tensione, dividendo per la resistenza collegata. Lo stesso principio si applica quando si determinano i carichi nominali. La differenza è la seguente:

• In caso di modalità di emergenza, il processo procede in modo casuale, spontaneo. Tuttavia, si presta ad alcuni calcoli secondo i metodi sviluppati da specialisti.
• Nel corso del normale funzionamento del circuito elettrico, la resistenza e la tensione sono in modalità bilanciata e possono variare leggermente all'interno degli intervalli operativi entro i limiti normali.

Potenza di alimentazione

In base a questa potenza si valuta la capacità energetica di un'azione distruttiva che una corrente di cortocircuito può svolgere, si analizza il tempo di flusso, si effettua la taglia.

Ad esempio, si consideri che un pezzo di conduttore di rame con un'area della sezione trasversale di 1,5 mm 2 e una lunghezza di 50 cm è stato prima collegato direttamente alla batteria Krona. E in un altro caso, lo stesso pezzo di filo è stato inserito in una presa domestica.

Nel caso di "Krona", una corrente di cortocircuito scorrerà attraverso il conduttore, che riscalderà questa batteria fino a quando non si guasta, poiché la potenza della batteria non è sufficiente per riscaldare e fondere il conduttore collegato per interrompere il circuito.

Nel caso di una presa domestica, i dispositivi di protezione funzioneranno. Immaginiamo che queste protezioni siano fuori uso e non funzionino. In questo caso, la corrente di cortocircuito scorrerà attraverso il cablaggio domestico, quindi attraverso il cablaggio dell'intero ingresso, a casa e quindi lungo la linea aerea o il cavo. Quindi arriverà alla sottostazione.

Di conseguenza, al trasformatore è collegato un lungo circuito con molti cavi, fili, varie connessioni. Aumenteranno notevolmente la resistenza elettrica del nostro pezzo di filo di prova. Tuttavia, anche in questo caso, c'è un'alta probabilità che questo pezzo di filo si sciolga e bruci.

Resistenza del circuito

La sezione della linea di trasmissione di potenza dalla fonte di alimentazione al cortocircuito presenta una certa resistenza elettrica. Il suo valore influenza l'entità della corrente di cortocircuito. Gli avvolgimenti di trasformatori, bobine, induttanze, piastre di condensatori contribuiscono alla resistenza totale del circuito sotto forma di reattanze capacitive e induttive. Questo crea componenti aperiodiche che distorcono la simmetria delle principali forme di vibrazioni armoniche.

Esistono molte tecniche diverse utilizzate per calcolare la corrente di cortocircuito. Consentono di calcolare la corrente di cortocircuito con la precisione richiesta dalle informazioni disponibili. In pratica è possibile misurare la resistenza del circuito esistente utilizzando il metodo "phase-zero". Questa resistenza rende il calcolo più accurato, apporta le opportune regolazioni quando si seleziona la protezione da cortocircuito.

Un cortocircuito è un collegamento elettrico tra diverse fasi che non è tipico per il normale funzionamento. Di conseguenza, la corrente nel conduttore aumenta bruscamente, il che porta a conseguenze sfavorevoli. Considera cos'è un cortocircuito, la classificazione del fenomeno, le potenziali minacce e i modi per prevenire i cortocircuiti.

Il cortocircuito è suddiviso in base alla fase della rete. In un sistema monofase, si distingue la seguente classificazione:

• fase e zero- il tipo più comune nella vita di tutti i giorni. Si verifica un cortocircuito se si utilizzano dispositivi elettrici non progettati per il valore standard delle correnti o se c'è uno scarso contatto nella presa. Di conseguenza, si osserva il surriscaldamento e l'isolamento dei fili è rotto;
• fase e terra- una situazione in cui il conduttore di fase inizia a contattare il telaio messo a terra di altre apparecchiature.

Un cortocircuito può verificarsi in un sistema trifase:

• monofase- discusso sopra;
• bifasico- nel processo sono coinvolti due sistemi. Una situazione simile si verifica spesso con le linee elettriche aeree. Molto spesso ciò accade durante un forte vento, quando le linee dei fili si intersecano tra loro e formano un cortocircuito;
• trifase e terra- contatto simultaneo di tre sistemi con la terra;
• trifase- contatto simultaneo di tre sistemi, provocato dalla connessione tra un oggetto conduttivo.

I motivi principali che provocano il verificarsi di cortocircuiti:

• violazione dell'integrità dell'isolamento, che può verificarsi a causa dell'usura delle apparecchiature elettriche, a causa della contaminazione della superficie dei dispositivi, nonché di danni meccanici;
• violazione meccanica dell'integrità degli elementi di rete (ad esempio, un'interruzione in una linea di trasmissione);
• picchi di tensione - rottura dell'isolamento del conduttore, che porta allo sviluppo di perdite di corrente e alla creazione di una scarica ad arco a breve termine;
• fulmine;
• colpo di animali e uccelli su parti vive;
• fattore umano - errori del personale durante le operazioni di cambio;
• cortocircuito deliberato con l'uso di cortocircuiti - sono utilizzati per salvare gli interruttori. Oggi questa tecnologia non viene utilizzata ed è vietata.

Quali sono le conseguenze?

Durante i cortocircuiti si osserva un forte aumento della corrente, che porta alla fusione dei metalli. Gli "schizzi" possono essere trasportati in tutte le direzioni, provocando l'accensione di oggetti intorno e incendi. Ciò è particolarmente pericoloso per le condizioni domestiche, poiché il cortocircuito può causare la perdita di proprietà e abitazioni. Le conseguenze nelle fabbriche sono incidenti, danni alle apparecchiature e il rischio che le persone possano essere ferite.

Un cortocircuito, a seconda del luogo della sua formazione, può portare a un sistema di incidenti, le cui conseguenze saranno danni economici e tecnici. L'attrezzatura che è stata esposta ad un maggiore amperaggio verrà fuori posizione o sarà seriamente danneggiata.

Un'altra conseguenza del cortocircuito è il deterioramento delle condizioni di lavoro per il personale e i consumatori: un forte calo della pressione porta alla chiusura degli impianti di produzione e a danni economici. Il danno maggiore viene inflitto nel luogo in cui si è verificato direttamente il cortocircuito.

Metodi di protezione

Il modo più affidabile ed efficace per prevenire i cortocircuiti è installare interruttori automatici. I fusibili sono un'alternativa. La macchina automatica rileva il verificarsi di un cortocircuito in modo tempestivo e interrompe l'alimentazione, rendendo impossibile una situazione di emergenza.

Altre precauzioni:

• revisione regolare dei canali conduttivi elettrici - identificazione visiva dei punti deboli del cavo, dove l'isolamento si consuma e tempestiva eliminazione del problema;
• l'uso di reattori elettrici che regolano l'erogazione di corrente;
• l'uso di circuiti elettrici speciali, che, se necessario, spengono gli interruttori sezionali;
• l'uso di trasformatori step-down, che sono dotati di un avvolgimento a bassa tensione diviso.

Consigli: per l'uso domestico, si consiglia di installare interruttori automatici. Sono progettati per una certa corrente, dopo aver superato il cui valore, il circuito si interrompe. Altre misure sono principalmente indicate per uso industriale.

Qual è la minaccia SC?

Un cortocircuito è principalmente una minaccia per la salute e la vita umana. Ciò è associato a un rischio di incendio: accensione dell'isolamento del filo, accensione di oggetti circostanti, capacità dell'isolamento di diffondere la combustione. Inoltre, un cambiamento nella forza attuale può essere disastroso per i dispositivi e i dispositivi utilizzati, portando a conseguenze catastrofiche. SC può causare perdite economiche, pertanto è importante utilizzare misure preventive per il verificarsi del fenomeno e ricorrere all'installazione di metodi di protezione.

Il motivo principale dell'evento corto circuito- violazione dell'isolamento delle apparecchiature elettriche, inclusi cavi e linee elettriche aeree. Di seguito sono riportati alcuni esempi del verificarsi di un cortocircuito a causa di un guasto dell'isolamento.

Durante i lavori di scavo, il cavo dell'alta tensione è stato danneggiato, causando il verificarsi di un cortocircuito tra le fasi. In questo caso, il danneggiamento dell'isolamento si è verificato a causa di sollecitazioni meccaniche sulla linea del cavo.

Nel quadro aperto della sottostazione si è verificato un guasto a terra monofase a seguito della rottura dell'isolatore di supporto a causa dell'invecchiamento del suo rivestimento isolante.

Un altro esempio abbastanza comune è la caduta di un ramo o di un albero sui fili di una linea elettrica aerea, che porta a frustate o rotture dei fili.

Metodi per proteggere le apparecchiature dai cortocircuiti negli impianti elettrici

Come accennato in precedenza, i cortocircuiti sono accompagnati da un significativo aumento della corrente, che porta a danni alle apparecchiature elettriche. Di conseguenza, la protezione delle apparecchiature degli impianti elettrici da questa modalità di emergenza è il compito principale dell'industria energetica.

Per proteggere dai cortocircuiti, come operazione di emergenza delle apparecchiature, vengono utilizzati vari dispositivi di protezione negli impianti elettrici delle sottostazioni di distribuzione.

Lo scopo principale di tutti i dispositivi di protezione dei relè è quello di scollegare l'interruttore (o più) che alimentano la sezione di rete in cui si è verificato il cortocircuito.

Negli impianti elettrici con una tensione di 6-35 kV, viene utilizzata la protezione da sovracorrente (MTZ) per proteggere le linee elettriche dai cortocircuiti. Per proteggere le linee da 110 kV dai cortocircuiti, la protezione differenziale di fase viene utilizzata come protezione della linea principale. Inoltre, la protezione a distanza e la protezione di terra (TZNP) vengono utilizzate per proteggere le linee di trasmissione a 110 kV come protezioni di backup.

3Trasmissione di potenza

Trasmissione elettrica da una centrale elettrica ai consumatori è uno dei compiti più importanti del settore energetico. L'elettricità viene trasmessa principalmente per via aerea linee elettriche(Linee elettriche) AC, sebbene vi sia una tendenza verso un uso sempre più diffuso di linee in cavo e linee DC. La necessità di P. e. a distanza è dovuto al fatto che l'elettricità è generata da grandi centrali elettriche con unità potenti e viene consumata da ricevitori elettrici di potenza relativamente bassa distribuiti su una vasta area. il lavoro dipende dalla distanza sistemi di alimentazione unificati coprendo vasti territori.

Una delle caratteristiche principali potenza di trasmissioneè il suo throughput, cioè la massima potenza che può essere trasmessa attraverso le linee elettriche, tenendo conto dei fattori limitanti: potenza massima in termini di stabilità, perdite di corona, riscaldamento dei conduttori, ecc. La potenza trasmessa attraverso la linea di trasmissione CA è correlata alla sua lunghezza e alla dipendenza dalla tensione

dove tu 1 e tu 2 - tensione all'inizio e alla fine della linea di trasmissione, Z c è l'impedenza d'onda della linea di trasmissione, a è il coefficiente di cambiamento di fase che caratterizza la rotazione del vettore di tensione lungo la linea per unità della sua lunghezza (dovuta all'onda natura della propagazione del campo elettromagnetico), io- la lunghezza della linea di trasmissione di potenza, D- l'angolo tra i vettori di tensione all'inizio e alla fine della linea, che caratterizza il modo di trasmissione di potenza e la sua stabilità. La massima potenza trasmessa viene raggiunta a D= 90° quando sin D= 1. Per le linee di trasmissione aeree CA, si può approssimativamente presumere che la potenza massima trasmessa sia approssimativamente proporzionale al quadrato della tensione e che il costo della costruzione della linea di trasmissione sia proporzionale alla tensione. Pertanto, nello sviluppo delle linee di trasmissione di potenza, c'è una tendenza ad aumentare la tensione come mezzo principale per aumentare la capacità di trasmissione delle linee di trasmissione di potenza.

La trasmissione di potenza CC manca di molti dei fattori inerenti alla trasmissione di potenza CA e limita la loro capacità di trasmissione. La potenza massima trasmessa dalle linee di trasmissione in corrente continua ha valori maggiori rispetto a quella di analoghe linee di trasmissione in corrente alternata:

dove E v - tensione di uscita del raddrizzatore, R å - la resistenza attiva totale della trasmissione di potenza, che comprende, oltre alla resistenza delle linee di trasmissione di potenza, le resistenze del raddrizzatore e dell'inverter. L'uso limitato delle trasmissioni di potenza in corrente continua è principalmente associato alle difficoltà tecniche nella creazione di dispositivi efficaci e poco costosi per convertire la corrente alternata in corrente continua (all'inizio della linea) e la corrente continua in corrente alternata (alla fine della linea). Le trasmissioni in corrente continua sono promettenti per il collegamento di grandi sistemi di alimentazione remoti l'uno dall'altro. In questo caso, non è necessario garantire la stabilità del funzionamento di questi sistemi.

La qualità dell'elettricità è determinata dal funzionamento affidabile e stabile della trasmissione di potenza, che è garantito, in particolare, dall'uso di dispositivi di compensazione e sistemi di regolazione e controllo automatici (cfr. Controllo automatico dell'eccitazione, Regolazione automatica della tensione, Controllo automatico della frequenza).

Come risultato del lavoro di ricerca, sono stati sviluppati:

Schemi di trasmissione di potenza in corrente continua, che consentono l'uso più razionale delle caratteristiche progettuali delle linee aeree in corrente alternata trifase, destinate alla trasmissione di energia elettrica attraverso tre fili;

metodo per il calcolo della tensione continua operativa per linee elettriche aeree costruite sulla base di strutture standard di supporti CA trifase di classi di tensione 500-750 kV;

metodo per calcolare la portata delle linee aeree a corrente alternata trifase con una tensione operativa di 500-750 kV dopo il passaggio alla corrente continua secondo gli schemi proposti dall'autore;

un metodo per calcolare l'affidabilità delle linee aeree a corrente alternata trifase con una tensione operativa di 500-750 kV dopo il loro trasferimento in corrente continua secondo gli schemi proposti dall'autore.

Il calcolo della lunghezza critica della linea, a partire dalla quale la trasmissione in corrente continua secondo gli schemi sviluppati dall'autore, sarà economicamente più redditizia della trasmissione in corrente alternata con una tensione di 500, 750 kV.

Sulla base dei risultati della ricerca scientifica, sono state formulate raccomandazioni:

alla scelta del tipo di isolatori piastriformi sospesi inclusi nelle sospensioni isolanti delle linee elettriche aeree in corrente continua;

per il calcolo della distanza di dispersione delle sospensioni isolanti delle linee elettriche aeree DC;

sulla scelta di uno schema di trasmissione di potenza a tre fili, in relazione alle linee aeree in corrente continua, realizzato sulla base di strutture unificate di supporti in corrente alternata trifase;

sull'uso di strutture unificate di supporti AC trifase su linee aeree DC;

determinare la tensione operativa di una corrente continua, in relazione a linee elettriche aeree di corrente continua, realizzate sulla base di strutture unificate di supporti di corrente alternata trifase;

per il calcolo del throughput di una linea di trasmissione CC a tre fili.

I risultati dei calcoli eseguiti mostrano che il throughput delle linee di trasmissione CA trifase esistenti può essere notevolmente aumentato convertendole in corrente elettrica continua utilizzando gli stessi supporti, stringhe isolanti e fili. L'aumento della potenza trasmessa in questo caso può essere dal 50% al 245% per le linee aeree da 500 kV e dal 70% al 410% per le linee aeree da 750 kV, a seconda della marca e della sezione dei cavi utilizzati e del valore del capacità di trasmissione installata della linea aerea in corrente alternata. Anche la conversione delle linee di corrente alternata trifase esistenti in corrente continua secondo gli schemi proposti migliorerà significativamente i loro indicatori di affidabilità. Allo stesso tempo, l'uso dei circuiti sviluppati aumenterà l'affidabilità di 5-30 volte, a seconda della classe di tensione della linea aerea. Nel caso di una nuova progettazione di linee aeree CC secondo gli schemi di cui sopra, i loro indicatori di affidabilità saranno equivalenti.

In generale, la possibilità di trasferire linee aeree in corrente alternata trifase esistenti è abbastanza fattibile. Una tale soluzione tecnica può essere rilevante per aumentare la produttività delle linee aeree in esercizio mantenendo la loro configurazione, nonché per espandere l'ambito della trasmissione di potenza CC. Non è esclusa la possibilità di realizzare nuove linee di alimentazione in corrente continua utilizzando supporti unificati in corrente alternata trifase.

4 Potere reattivo - la componente della potenza totale, che, a seconda dei parametri, del circuito e della modalità di funzionamento della rete elettrica, provoca ulteriori perdite di energia elettrica attiva e deterioramento degli indicatori di qualità dell'energia elettrica.

Energia elettrica reattiva - la circolazione tecnologicamente dannosa di energia elettrica tra fonti di alimentazione e ricevitori di corrente elettrica alternata causata dallo squilibrio elettromagnetico degli impianti elettrici.

I principali consumatori di potenza reattiva negli impianti elettrici sono trasformatori, linee elettriche aeree, motori asincroni, convertitori di valvole, forni elettrici a induzione, unità di saldatura e altri carichi.

La potenza reattiva può essere generata non solo da generatori, ma anche da dispositivi a condensatore di compensazione, compensatori sincroni o sorgenti di potenza reattiva statistica (RPS), che possono essere installate nelle sottostazioni della rete elettrica.

Per normalizzare i flussi di potenza reattiva, quando si risolvono problemi di compensazione della potenza reattiva da soli e con gli sforzi dei consumatori, per far avanzare il processo di risoluzione dei problemi di potenza reattiva e compiti per ottimizzare i suoi flussi, normalizzare i livelli di tensione, ridurre le perdite di potenza attiva nella distribuzione elettrica reti e aumentare l'affidabilità dell'alimentazione elettrica ai consumatori, dovrebbero esserci gli oggetti del ramo di IDGC del Caucaso settentrionale, JSC - Stavropolenergo, sono stati ispezionati per lo stato delle fonti di energia reattiva, lo stato dell'energia reattiva e dispositivi di misurazione della potenza per la funzione di controllare l'equilibrio tra energia reattiva e potenza.

A "Stavropolenergo" sono presenti 866 lattine di dispositivi compensatori (BSC) con capacità disponibile di 38,66 MVar (il carico effettivo al massimo in termini di potenza reattiva è di 25,4 MVar). A bilancio delle utenze la potenza installata è di 25,746 MVar (il carico effettivo al massimo in termini di potenza reattiva è di 18,98 MVar)

Insieme a JSC Stavropolenergosbyt, sono state effettuate indagini sulla natura del carico dei consumatori con un maggiore consumo di potenza reattiva (tg?> 0,4). Dopo la pubblicazione della "Procedura per il calcolo dei valori del rapporto tra consumo di potenza attiva e reattiva per i singoli ricevitori di potenza dei consumatori di energia elettrica", in conformità con il decreto del governo della Federazione Russa n. 530, il lavoro con i consumatori sarà completamente organizzato. Le condizioni per lavorare con i consumatori secondo la nuova "Procedura ..." sono incluse nel testo dei contratti di alimentazione in corso di rinegoziazione.

Quando i consumatori chiedono di connettersi alle reti elettriche di Stavropolenergo o di aumentare la capacità connessa di 150 kW e oltre, i requisiti per la necessità di compensazione della potenza reattiva sono introdotti nei contratti per la connessione dei consumatori alla rete elettrica, in misura tale da garantire il rispetto con i valori limite stabiliti dei coefficienti di potenza reattiva ...

Organizzato la firma di accordi aggiuntivi ai contratti per la fornitura di servizi per la trasmissione di energia elettrica con OJSC Stavropolenergosbyt, OJSC Pyatigorsk Electric Networks, LLC RN-energo, KT CJSC RCER e K, OJSC Nevinnomyssky Azot, garantendo ai fornitori le condizioni per il mantenimento da Consumatori con una potenza collegata di 150 kW o più fattori di potenza reattiva stabiliti dall'organo esecutivo federale responsabile dello sviluppo della politica statale nel campo del complesso di combustibili ed energia e requisiti per garantire la misurazione dell'energia reattiva.

Nei prossimi anni è prevista la messa in esercizio di nuove capacità industriali, che determineranno una crescita dei consumi fino al 3% e oltre all'anno. Ciò colloca il compito dell'equilibrio della potenza reattiva in una delle aree prioritarie, che riceverà maggiore attenzione.

Compensazione della potenza reattiva- impatto mirato sull'equilibrio della potenza reattiva nel nodo del sistema elettrico per la regolazione della tensione e nelle reti di distribuzione per ridurre le perdite di energia elettrica. Viene eseguito utilizzando dispositivi di compensazione. Per mantenere i livelli di tensione richiesti ai nodi della rete elettrica, il consumo di potenza reattiva deve essere fornito con la potenza generata richiesta, tenendo conto della riserva richiesta. La potenza reattiva generata è costituita dalla potenza reattiva generata dai generatori delle centrali elettriche e dalla potenza reattiva dei dispositivi di compensazione posti nella rete elettrica e negli impianti elettrici delle utenze elettriche.

La compensazione della potenza reattiva è particolarmente rilevante per le imprese industriali, i cui principali ricevitori elettrici sono motori asincroni, per cui il fattore di potenza senza misure di compensazione è 0,7 - 0,75. Le misure di compensazione della potenza reattiva nell'impresa consentono:

ridurre il carico sui trasformatori, aumentare la loro durata,

ridurre il carico su fili, cavi, utilizzare la loro sezione trasversale più piccola,

migliorare la qualità dell'elettricità ai ricevitori elettrici (riducendo la distorsione della forma d'onda della tensione),

ridurre il carico sulle apparecchiature di commutazione riducendo le correnti nei circuiti,

evitare sanzioni per la qualità dell'energia degradata con fattore di potenza ridotto,

ridurre i costi energetici.

I consumatori di potenza reattiva necessari per creare campi magnetici sono sia singoli collegamenti di trasmissione di potenza (trasformatori, linee, reattori), sia tali ricevitori elettrici che convertono l'elettricità in un altro tipo di energia, che, secondo il principio della loro azione, utilizzano un magnete campo (motori asincroni, forni ad induzione, ecc. ecc.). Fino all'80-85% di tutta la potenza reattiva associata alla formazione di campi magnetici viene consumata da motori e trasformatori asincroni. Una parte relativamente piccola del bilancio totale della potenza reattiva è rappresentata dai suoi altri consumatori, ad esempio forni a induzione, trasformatori di saldatura, convertitori, illuminazione fluorescente, ecc.

Potenza apparente fornita dai generatori alla rete:

(1)

dove P e Q sono la potenza attiva e reattiva dei ricevitori, tenendo conto della potenza dissipata nelle reti;

cosφ è il fattore di potenza risultante dei ricevitori di potenza.

I generatori sono progettati per funzionare al loro fattore di potenza nominale di 0,8-0,85 a cui sono in grado di fornire potenza attiva nominale. Una diminuzione del cosφ dei consumatori al di sotto di un certo valore può portare al fatto che il cosφ dei generatori sarà inferiore a quello nominale e la potenza attiva da essi erogata alla stessa potenza apparente sarà inferiore a quella nominale. Pertanto, a bassi fattori di potenza tra i consumatori, per garantire loro la trasmissione di una determinata potenza attiva, devono essere investiti costi aggiuntivi nella costruzione di centrali più potenti, per aumentare la capacità di trasmissione di reti e trasformatori e, come conseguenza, a sostenere costi operativi aggiuntivi.

Poiché i moderni sistemi elettrici comprendono un gran numero di trasformatori e linee aeree estese, la reattanza del dispositivo trasmittente è molto significativa e ciò provoca notevoli perdite di tensione e potenza reattiva. Il trasferimento di potenza reattiva attraverso la rete porta a perdite di tensione aggiuntive, dall'espressione:

(2)

si può notare che la potenza reattiva Q trasmessa attraverso la rete e la reattanza della rete X influenzano significativamente il livello di tensione ai consumatori.

La dimensione della potenza reattiva trasmessa influisce anche sulle perdite di potenza attiva e di energia nella trasmissione, che segue dalla formula:

(3)

La grandezza che caratterizza la potenza reattiva trasmessa è il fattore di potenza
... Sostituendo il valore della potenza totale, espressa in termini di cosφ, nella formula di perdita, si ottiene:

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Da ciò si può vedere che la dipendenza della potenza dei banchi di condensatori è inversamente proporzionale al quadrato della tensione di rete, quindi è impossibile regolare uniformemente la potenza reattiva e, di conseguenza, la tensione dell'impianto. Pertanto, il cos (φ) diminuisce all'aumentare del consumo di potenza reattiva del carico. È necessario sforzarsi di aumentare cos (φ), perché basso cos (φ) comporta i seguenti problemi:

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Elevate perdite di potenza nelle linee elettriche (flusso di corrente di potenza reattiva);

Grandi cadute di tensione nelle linee elettriche;

La necessità di aumentare la potenza complessiva dei generatori, la sezione dei cavi, la potenza dei trasformatori di potenza.

Da tutto quanto sopra, è chiaro che è necessaria la compensazione della potenza reattiva. Ciò può essere facilmente ottenuto utilizzando installazioni di compensazione attive. Le principali fonti di potenza reattiva installate nel punto di consumo sono compensatori sincroni e condensatori statici. I più utilizzati sono i condensatori statici con tensioni fino a 1000 V e 6-10 kV. I condensatori sincroni sono installati a una tensione di 6-10 kV nelle sottostazioni regionali.



Fig. 1 Schemi di trasmissione di potenza

a - nessun compenso; b - con compensazione.

Tutti questi dispositivi sono consumatori di potenza reattiva avanzata (capacitiva) o, che è la stessa cosa, fonti di potenza reattiva ritardata, che forniscono alla rete. Quanto sopra è illustrato dal diagramma in Fig. 1. Quindi, nel diagramma fig. 1 a mostra la trasmissione di elettricità dalla centrale elettrica A alla sottostazione di consumo B. La potenza trasmessa è P + jQ. Se installato al consumatore di condensatori statici con una potenza Q K (Fig. 1 b), la potenza trasmessa attraverso la rete sarà P + j (Q - Q K)

Vediamo che la potenza reattiva trasmessa dalla centrale è diminuita o, come si suol dire, è stata compensata dalla quantità di potenza generata dal banco di condensatori. Il consumatore ora riceve questa potenza in gran parte direttamente dall'impianto di compensazione. Quando si compensa la potenza reattiva, vengono ridotte anche le perdite di tensione nelle trasmissioni di potenza. Se prima del risarcimento avessimo avuto una perdita di tensione nella rete distrettuale

(5)

poi, in presenza di indennizzo, sarà ridotto al valore

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dove R e X sono la resistenza della rete.

Poiché la potenza dei singoli condensatori è relativamente bassa, di solito sono collegati in parallelo per formare batterie poste in armadi completi. Vengono spesso utilizzate installazioni, costituite da diversi gruppi o sezioni di banchi di condensatori, che consentono di controllare gradualmente la potenza dei condensatori e quindi la tensione dell'impianto.

Il banco di condensatori deve essere dotato di una resistenza di scarica, strettamente collegata ai suoi terminali. La resistenza di scarica per unità di condensatori con una tensione di 6-10 kV sono trasformatori di tensione VT e per banchi di condensatori con una tensione fino a 380 V - lampade a incandescenza. La necessità di resistenze di scarica è dettata dal fatto che quando i condensatori vengono scollegati dalla rete, rimane una carica elettrica in essi e rimane una tensione che è vicina in grandezza alla tensione della rete. Essendo chiusi (dopo la disconnessione) alla resistenza di scarica, i condensatori perdono rapidamente la loro carica elettrica, scendono a zero e la tensione, che garantisce la sicurezza dell'impianto. Le unità di condensatori si confrontano favorevolmente con altri dispositivi di compensazione per la semplicità del dispositivo e della manutenzione, l'assenza di parti rotanti e le basse perdite di potenza attiva.



Fig. 2 Schema di collegamento del banco di condensatori.

Quando si sceglie la potenza dei dispositivi di compensazione, è necessario impegnarsi per la corretta distribuzione delle fonti di energia reattiva e per il caricamento più economico delle reti. Distinguere:

a) fattore di potenza istantaneo, calcolato dalla formula.

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in base alle letture simultanee del wattmetro (P), voltmetro (U) e amperometro (I) per un dato momento nel tempo o dalle letture del misuratore di fase,

b) il fattore di potenza medio, che è la media aritmetica dei fattori di potenza istantanei per periodi di tempo uguali, determinato dalla formula:

• dove n è il numero di intervalli di tempo;

  c) il fattore di potenza medio ponderato, determinato dalle letture dei contatori Wa attivi e Wr reattivi per un certo periodo di tempo (giorno, mese, anno) utilizzando la formula:

  (9)

  La scelta del tipo, della potenza, del luogo di installazione e della modalità di funzionamento dei dispositivi di compensazione dovrebbe fornire la massima efficienza osservando:

  a) modi di tensione consentiti nelle reti di alimentazione e distribuzione;

  b) carichi di corrente ammissibili in tutti gli elementi della rete;

  c) modalità di funzionamento delle sorgenti di potenza reattiva entro limiti accettabili;

  d) la necessaria riserva di potenza reattiva.

  Il criterio per la redditività è il minimo dei costi ridotti, nel determinare quale si dovrebbe prendere in considerazione:

  a) il costo per l'installazione di dispositivi di compensazione e apparecchiature aggiuntive ad essi;

  b) ridurre il costo delle apparecchiature per le sottostazioni di trasformazione e la costruzione di una rete di distribuzione e fornitura, nonché le perdite di elettricità in esse, e

  c) una diminuzione della potenza installata degli impianti per effetto della diminuzione delle perdite di potenza attiva.

  Da quanto precede, possiamo concludere che la compensazione della potenza reattiva nelle reti regionali con l'aiuto di banchi di condensatori aumenterà la capacità della linea senza modificare le apparecchiature elettriche. Inoltre, ha senso dal punto di vista economico.

5 A rigor di termini, i metodi per selezionare le sezioni trasversali per la perdita di tensione ammissibile sono stati sviluppati per conduttori in metallo non ferroso in una rete con una tensione fino a 35 kV inclusi. I metodi sono sviluppati sulla base delle ipotesi fatte nelle reti di questa tensione.

I metodi per determinare la sezione trasversale per la perdita di tensione ammissibile si basano sul fatto che il valore della reattanza dei conduttori X 0 è praticamente indipendente dalla dimensione del filo F:

Per linee elettriche aeree X 0 = 0,36 - 0,46 Ohm/km;

Per linee elettriche in cavo con una tensione di 6 - 10 kV X 0 = 0,06 - 0,09 Ohm/km;

Per linee elettriche in cavo con una tensione di 35 kV X 0 = 0,11 - 0,13 Ohm/km.

Il valore della perdita di tensione ammissibile nella linea di trasmissione è calcolato dalle potenze e dalle resistenze delle sezioni secondo la formula:

ed è costituito da due componenti: perdite di tensione nelle resistenze attive e perdite di tensione nelle reattanze.

Considerando il fatto che X 0 praticamente non dipende dalla sezione del filo, il valore può essere calcolato prima di calcolare la sezione del conduttore, impostando il valore medio della reattanza X 0av negli intervalli specificati della sua variazione:

Per un dato valore della tensione ammissibile nella linea di trasmissione, viene calcolata la proporzione della perdita di tensione nelle resistenze attive:

Nell'espressione per calcolare la perdita di tensione nelle resistenze attive

il parametro dipende dalla sezione,

dove è la conduttività del materiale del filo.

Se la linea di trasmissione di potenza è costituita da una sola sezione, la dimensione della sezione può essere determinata dall'espressione per:

Con un numero maggiore di linee di trasmissione di potenza, sono necessarie condizioni aggiuntive per calcolare le sezioni trasversali dei conduttori. Ce ne sono tre:

Costanza delle sezioni trasversali in tutte le sezioni F = cost;

Consumo minimo di materiale conduttivo min;

Perdite minime di potenza attiva min.