Ce culoare are fumul când circuitele electronice sunt închise. Două formule simple, dar importante

Orice persoană a cărei muncă este legată de întreținerea ingineriei electrice este foarte conștientă de problemele cu care este plin un scurtcircuit (scurtcircuit). Uneori este considerat a fi deteriorare. Nu este adevarat. Un scurtcircuit este un proces sau, dacă doriți, un mod de funcționare de urgență al oricărei secțiuni a unei instalații electrice. Dar consecințele sale duc cu adevărat la pagube. Definiția general acceptată spune: „Un scurtcircuit este o conexiune directă a două sau mai multe puncte ale unui circuit electric cu potențial diferit. Este un mod anormal (neintenționat) de funcționare.”

Pentru a înțelege ce se întâmplă exact în circuit în momentul în care apare un scurtcircuit acolo, este necesar să ne amintim principiile funcționării elementelor circuitului. Imaginați-vă un circuit simplu format din doi conductori și o sarcină (de exemplu, un bec). În condiții normale, există o mișcare direcțională a particulelor elementare încărcate într-un conductor, datorită influenței constante a sursei. Se deplasează de la un pol al sursei la celălalt prin două secțiuni de sârmă și o lampă. În consecință, lampa emite lumină, deoarece particulele fac o anumită treabă în ea.

Când direcția de mișcare se schimbă constant, dar în acest caz nu este important. Numărul de electroni care trec printr-o anumită secțiune a circuitului pe unitatea de timp este limitat de rezistența lămpii, conductorilor, sursei EMF. Cu alte cuvinte, curentul nu crește la infinit, ci corespunde regimului de echilibru.

Dar din anumite motive, izolația de pe secțiunea circuitului este deteriorată. De exemplu, o lampă este inundată cu apă. În acest caz, scade. Ca urmare, curentul care curge de-a lungul circuitului este limitat de rezistența totală a sursei de alimentare, a firelor și a „istmului” de apă de pe lampă. De obicei, această sumă este atât de nesemnificativă încât nu este luată în considerare în calcule (cu excepția calculelor de specialitate).

Rezultatul este o creștere aproape nesfârșită a curentului, determinată de legea clasică a lui Ohm. În acest caz, se face deseori referire la puterea de scurtcircuit. Este determinată de valoarea limită a curentului electric pe care sursa de energie este capabilă să o furnizeze înainte de defectare. Apropo, de aceea este interzisă cablarea (scurtcircuitarea) contactelor opuse ale bateriilor.

Deși în exemplu luăm în considerare eliminarea rezistenței lămpii din circuit din cauza pătrunderii apei pe aceasta, există multe motive pentru un scurtcircuit. De exemplu, dacă vorbim despre aceeași schemă, atunci scurtcircuit. poate apărea și dacă izolația a cel puțin unui fir este ruptă și acesta intră în contact cu pământul. În acest caz, curentul de la sursa de alimentare va urma calea cu cea mai mică rezistență, adică în pământ, care are o capacitate uriașă. Deteriorarea izolației a două fire simultan și contactul lor va duce la același rezultat.

Cele de mai sus pot fi rezumate: k.z poate fi cu sau fără teren. Acest lucru nu afectează procesele în curs.

Ce fel de daune s-a discutat la începutul articolului? După cum știți, cu cât valoarea curentului care curge prin secțiunile circuitului este mai mare, cu atât încălzirea acestora este mai mare. Cu suficientă putere a sursei la scurtcircuit. unele părți ale lanțului pur și simplu se ard, transformându-se în praf de cupru (pentru elemente de cupru).

Protecția la scurtcircuit este destul de simplă și eficientă. Mesajele de defecțiune din cauza unui scurtcircuit apar, în primul rând, din cauza parametrilor selectați incorect ai dispozitivelor de protecție, a selectivității incorecte. Dacă vorbim despre un circuit de uz casnic de 220 V, atunci folosesc în ele cu o creștere excesivă a curentului, o eliberare electromagnetică situată în interior rupe circuitul.

În acest articol, vom lua în considerare principala durere de cap pentru orice electrician - scurtcircuit. În același timp, vom explica ce este un curent de scurtcircuit și vom risipi mitul despre ce este o tensiune de scurtcircuit, discutând în același timp că un scurtcircuit (alias KZ) înseamnă pentru rețea. Dar mai întâi, puțină fizică, care va ajuta să ne amintim că electricitatea este transferul de sarcină de către electroni dintr-un punct în altul. Proces consecvent și ordonat. Dar uneori intervine un accident în această secvență strictă și aici trebuie să vă amintiți aceste două cuvinte „scurtcircuit”.

De ce circuitul este scurt și cine este de vină?

Orice diagramă de circuit electric reprezintă „plus” și „minus”, ca în orice baterie. Dacă puneți un bec între ele, acesta se va aprinde când circuitul este închis. Un circuit asamblat corespunzător va permite becului să ardă pentru o lungă perioadă de timp, ceea ce orice lanternă demonstrează cu succes. Dar să vedem ce se întâmplă dacă conectăm doar plusul și minusul bateriilor. Fără bec și nicio rezistență. Da, la acest model vom obține o închidere de cablare în cea mai pură formă. Firul dintre contactele bateriei se va încălzi, încărcarea se va epuiza aproape instantaneu și după câteva secunde această baterie nu va mai aprinde niciun bec. Toată energia bateriei va fi cheltuită la creșterea maximă a curentului de scurtcircuit, încălzind firul și epuizând complet resursa. Un astfel de experiment este sigur pentru experimentator, deoarece curenții sunt mici.

Cu toate acestea, aproximativ același lucru se va întâmpla dacă puneți foarfece în priză pentru a înțelege ce se va întâmpla. Curentul, după ce a găsit calea cea mai scurtă (foarfece), se va repezi în priză tocmai prin această cale scurtă de la „plus” la „minus” (), uitând de celelalte căi pe care îl așteaptă rezistența circuitului. De aici și numele acestei probleme - „scurtcircuit”. De fapt, scurtcircuitul este capacitatea curentului de a ajunge la „plus” „minus” cât mai repede și cu efectul maxim posibil. În același timp, curentul devine ilizibil în mijloacele pe care este construită protecția împotriva scurtcircuitului și regulile de bază pentru evitarea acestui flagel.

Deci, un scurtcircuit este o situație de urgență într-o rețea electrică, în care trecerea curentului primește calea cea mai scurtă și cea mai directă pentru a elimina potențialul (diferența de potențial dintre „plus” și „minus”), ceea ce duce la o avalanșă. creșterea intensității curentului și încălzirea puternică a secțiunii circuitului, în care a avut loc un scurtcircuit.

Rețineți că permanent (scurtcircuit continuu) are loc și în rețelele în care se folosesc fire de alimentare cu nivel de izolație insuficient (rezistență scăzută de izolație), numeroase comutații inutile (răsuciri în cutii de distribuție, în linii etc.), precum și în zonele umede.

Se pare că cineva este de vină pentru scurtcircuit, dar nu electricianul care a făcut cablajul? Nu cu siguranță în acest fel. Electricianul este obligat să asigure imposibilitatea unui scurtcircuit la așezarea liniei sau, inclusiv a dispozitivului terminal (de trecere). În caz contrar, orice protecție la scurtcircuit va fi inutilă. Cel mai adesea, protecția nu face față exact în scuturile asamblate cu încălcări, ceea ce duce la consecințe catastrofale:

Mai multe despre motivele scurtcircuitului

1. Fire izolate necorespunzător sau mișcare fizică a contactelor în dispozitivele terminale (deplasare, rotire, alte acțiuni care pot conecta două fire).
2. Deteriorarea izolației cablurilor la instalarea (inclusiv ascunse) linii electrice sau la repararea și finisarea spațiilor.
3. Utilizarea dispozitivelor defecte în funcționare (de la cartuș la lampă la bloc terminal și priză), în care există posibilitatea directă a unui scurtcircuit.
4. Ignorarea scurtcircuitelor cablurilor electrice în timpul lucrului (cea mai frecventă greșeală a electricienilor începători), deoarece efectul de scurtcircuit nu se repetă.
5. Defecțiuni de cablare „plutitoare”, „sporadice” care nu au primit suficientă atenție din cauza unor evenimente rare.

Aceasta este o listă cu cele mai frecvente cauze ale scurtcircuitelor, defecțiunilor rețelelor electrice rezidențiale și casnice, precum și incendiilor care sunt greu de stins din cauza alimentării constante cu foc din cablurile care arde. Evident, nimeni nu are nevoie de asemenea necazuri.

Încă câteva cuvinte despre fizica scurtcircuitelor.

Să ne întoarcem la birou și să ne amintim că atunci când trece curentul, puteți observa cum puterea curentului scade odată cu creșterea rezistenței conductorului. Acesta este chiar factorul datorită căruia curentul de scurtcircuit depășește semnificativ parametrii admiși. Așa funcționează protecția la scurtcircuit - monitorizează creșterile bruște ale intensității curentului, dezactivând linia „suspectă”.

Nu toată lumea își va aminti că atunci când rezistența din conductor este îndepărtată, se va schimba și un parametru. Vorbim despre faptul că tensiunea de scurtcircuit va deveni foarte suspectă. Și în prezența unui factor inductiv (de exemplu, o persoană cu un uscător de păr a căzut într-o baie de apă), este complet neliniar și nu sinusoidal. În acest caz, este posibil să nu existe un scurtcircuit direct, dar protecția la scurtcircuit funcționează, iar în acest caz, acestea sunt mașini de deconectare RCD. Dispozitiv de curent rezidual, al cărui principiu de funcționare exclude răspunsul numai la modificările puterii curentului.

Ce evaluează dispozitivele de protecție și ce ar trebui să știm despre scurtcircuit dacă nu vrem să fim salvați doar?

• Orice rețea electrică are puncte de instabilitate. Acestea sunt contacte, terminale, întrerupătoare de lumină și alte întrerupătoare automate care funcționează pe baza de programe (de exemplu, un senzor de urmărire a luminii). Fiecare dintre aceste puncte este o sursă potențială de scurtcircuit. Aceștia electricianul trebuie să acorde o atenție maximă în timpul lucrului și al instalării;
• Prezența împământării în rețea. Veți fi surprins, dar o eroare la pământ (zero) este cel mai sigur scurtcircuit. Da, va cauza, de asemenea, multe necazuri și necazuri, dar cel puțin nu va ucide pe nimeni. În plus, împământarea instrumentelor vă permite să evaluați prezența defectării izolației și a scurgerilor ÎNAINTE de apariția unui scurtcircuit.

Este imperativ să împămânți cuptorul cu microunde, mașina de spălat vase, mașina de spălat, congelatorul și cuptorul electric. Uită-te la spatele cuptorului cu microunde. Veți vedea un contact de cupru înșurubat. Aceasta este împământare. Nu vă bazați pe o mufă cu contacte „zero”. Găsiți un profesionist care va măcina acest cuptor. Același contact îl veți găsi pe partea din spate a cuptorului electric. Într-un congelator, acest contact va fi cel mai probabil în zona serpentinei de răcire. Acest lucru se face dintr-un motiv, așa că nu presupuneți că mufa este capabilă să vă protejeze. Găsiți o modalitate de a „anuliza” cu adevărat o astfel de tehnică!

Pe lângă cele de mai sus, mașinile determină și „echilibrul rețelei” constant, urmărind suprasarcinile și căderile de vârf atât ale curenților de scurtcircuit (sau aproape ca valoare) cât și ale tensiunilor. Dar mașinile nu vor deveni un panaceu dacă apare un scurtcircuit într-o secțiune a rețelei dvs. care a fost instalată cu încălcarea cerințelor și regulilor. De exemplu, un fir care trece sub o foaie de placaj sau alt material de finisare combustibil. Despre ce se va întâmpla cu un scurtcircuit într-un astfel de loc de mai jos.

Procesul de apariție a unui scurtcircuit. Timpul de oprire, dezvoltarea procesului, consecințe

În ciuda aparentului „instantaneu”, procesul de scurtcircuit are etape bine descrise când are loc.

• Apariția unei punți neautorizate între doi conductori;
• Defalcarea prin curent a „barierei de izolare” și apariția unui nou, scurtcircuit în circuitul electric;
• Redirecționarea energiei și apariția unui curent de scurtcircuit într-o nouă fază;
• O creștere bruscă a puterii curentului, căderea tensiunii și încălzirea rapidă a unei noi secțiuni de „rezistență” - fire în care are loc un scurtcircuit;
• Topirea firelor (încălzirea nu se oprește de la sine, iar temperaturile de încălzire depășesc semnificativ temperaturile de topire ale aliajelor și metalelor) cu aprinderea simultană a izolației;
• Declanșarea întrerupătoarelor de circuit încercând să scoată sub tensiune zona cu probleme;
• Scoaterea tensiunii și scoaterea sub tensiune a liniei;
• Încălzirea continuă a secțiunii deteriorate a rețelei (chiar și după o întrerupere de curent, deoarece încălzirea este un proces mult mai lung) cu aprinderea izolației sau a firelor, dacă protecția la scurtcircuit nu a funcționat așa cum ar trebui;
• Defecțiune a secțiunii de rețea în care s-a produs scurtcircuitul.

Toate acestea durează aproximativ 2-4 secunde. Suficient timp pentru ca firul să se încălzească până la 1100 de grade și izolația a fulgerat ca un chibrit. În acest caz, nu va fi posibil să previi un scurtcircuit, doar pentru a minimiza daunele. În ciuda timpului, chiar și cu o observare vizuală a procesului de închidere a cablurilor electrice, apariția unui scurtcircuit, pur și simplu nu aveți timp să faceți nimic. Prin urmare, câteva recomandări despre cum să evitați un astfel de dezastru

Dacă nu poți preveni - preia conducerea!

Această frază a marelui politician descrie perfect situația cu rețeaua electrică, în care avem mare încredere. Și viața lui, confortul și aproape toată proprietatea. Prin urmare, o listă de recomandări simple nu va fi de prisos.

Testați noi rețele electrice și comunicații cu curenți în exces, simulând o suprasarcină. Un astfel de test trebuie efectuat cu un specialist, este periculos să îl faceți singur.

Nu neglijați măsurarea rezistenței de izolație în rețeaua finită. Da, costă bani și necesită timp, dar o astfel de măsurare va elimina defectul de pământ inerent cablurilor lungi și va arăta, de asemenea, cele mai periculoase zone care pot fi înlocuite mai corect.

Imaginea arată că un arc (defecțiune) poate apărea fără contact fizic între conductori. De aceea, la asamblarea prizelor și întrerupătoarelor, decupați izolația firelor doar în zona care este complet retrasă în bornă! Nu permiteți nici măcar câțiva milimetri de fire goale, altfel se poate întâmpla ca în fotografie să existe un arc electric în interiorul dispozitivului. Amintiți-vă că într-un astfel de incident, protecția la scurtcircuit este aproape garantată să întârzie cu deconectarea liniei!

O construcție neconsiderată și adăugarea de linii fără măsuri de protecție este un drum direct către un scurtcircuit și un incendiu. Acesta este un bun exemplu a ceea ce nu ar trebui făcut niciodată.

Modul normal de funcționare în regim stabil al unei instalații electrice este considerat a fi un astfel de mod, ai cărui parametri se află în intervalul normal. Curentul de scurtcircuit (curent de scurtcircuit) apare în cazul unui accident în exploatarea unei instalații electrice. Cel mai adesea apare din cauza deteriorării izolației pieselor sub tensiune.

Ca urmare a unui scurtcircuit, alimentarea neîntreruptibilă a consumatorilor este întreruptă și implică defecțiuni și defecțiuni ale echipamentelor. Ca urmare, atunci când selectați elemente și dispozitive purtătoare de curent, este necesar să le calculați nu numai pentru funcționarea normală, ci și să verificați în condițiile modului de urgență așteptat, care poate fi cauzat de un scurtcircuit.

Cauzele deteriorării izolației

• Impact mecanic asupra izolației.
• Defectarea electrică a pieselor sub tensiune din cauza sarcinilor excesive sau supratensiunii.
• Similar cu o încălcare a izolației, ciocnirea firelor goale ale liniilor aeriene din cauza vântului puternic poate fi considerată cauza daunelor.
• Aruncarea obiectelor metalice pe linie.
• Impactul animalelor asupra conductorilor vii.
• Erori in munca personalului de intretinere in instalatiile electrice.
• Eșecul în funcționarea protecțiilor și automatizărilor.
• Îmbătrânirea tehnică a echipamentelor.
• Acțiune deliberată care vizează deteriorarea izolației.

Consecințele unui scurtcircuit

Curentul de scurtcircuit este de multe ori mai mare decât curentul în timpul funcționării normale a echipamentului. Consecințele posibile ale unei astfel de închideri pot fi:

• Supraîncălzirea pieselor sub tensiune.
• Sarcini dinamice excesive.
• Incetarea furnizării de energie electrică către consumatori.
• Întreruperea funcționării normale a altor receptoare interconectate, care sunt conectate la secțiunile de funcționare ale circuitului, din cauza unei scăderi brusce a tensiunii.
• Întreruperea sistemului de alimentare cu energie electrică.

Tipuri de scurtcircuite

Conceptul de scurtcircuit înseamnă o conexiune electrică care nu este prevăzută de condițiile de funcționare ale echipamentului între puncte de diferite faze, sau un conductor neutru cu o fază sau o împământare cu o fază (în prezența unei bucle de împământare neutru de sursa de alimentare).

La operarea consumatorilor, tensiunea de alimentare poate fi conectată în diferite moduri:

• Conform schemei unei rețele trifazate de 0,4 kilovolt.
• Rețea monofazată (fază și zero) 220 V.
• O sursă de tensiune constantă cu potențial pozitiv și negativ.

În fiecare caz individual, în anumite puncte poate apărea o defecțiune de izolație, în urma căreia apare un curent de scurtcircuit.

Pentru o rețea trifazată de curent alternativ, există tipuri de scurtcircuite:

1. Închidere trifazată.
2. Închidere în două faze.
3. Defect la pământ monofazat.
4. Defect la pământ monofazat (neutru izolat).
5. Defect la pământ bifazat.
6. Defect trifazat la pământ.

La implementarea unui proiect pentru furnizarea de energie electrică a unei întreprinderi sau a unui echipament, astfel de moduri necesită anumite calcule.

Principiul scurtcircuitului

Înainte de apariția unui scurtcircuit, curentul din circuitul electric avea o valoare constantă de i p. Cu un scurtcircuit brusc în acest circuit, din cauza scăderii puternice a rezistenței totale a circuitului, curentul electric crește semnificativ la valoarea lui i k. Inițial, când timpul t este zero, curentul electric nu se poate schimba brusc la o altă valoare în regim staționar, deoarece într-un circuit închis, pe lângă rezistența activă R, există și rezistența inductivă L. Acest lucru crește în timp procesul de creștere a curentului la trecerea la un nou mod.

Ca urmare, în perioada inițială a unui scurtcircuit, curentul electric își păstrează valoarea inițială i K= eu dar. Este nevoie de ceva timp pentru ca curentul să se schimbe. În primele momente ale acestui timp, curentul crește până la valoarea sa maximă, apoi scade ușor, iar apoi, după o anumită perioadă de timp, capătă starea de echilibru.

Perioada de timp de la începutul scurtcircuitului până la starea de echilibru este considerată un proces tranzitoriu. Curentul de scurtcircuit poate fi calculat pentru orice moment în timpul tranzitoriului.

Curentul de scurtcircuit în modul de tranziție este cel mai bine considerat ca suma componentelor: curentul periodic i pt cu cea mai mare componentă periodică I pt și curentul aperiodic i at (valoarea sa cea mai mare este I am).

Componenta aperiodica a curentului de scurtcircuit in timpul scurtcircuitului scade treptat la zero. Mai mult, schimbarea sa are loc exponențial.

Curentul maxim posibil de scurtcircuit este considerat un curent de supratensiune i у. Când nu există amortizare în momentul inițial al defecțiunii, se determină supratensiunea:

eu y - eu p m + in absenta t = 0 ', Unde i p m este amplitudinea componentei curentului periodic.

Scurtcircuit util

Se crede că un scurtcircuit este un fenomen negativ și nedorit, din care apar consecințe devastatoare în instalațiile electrice. Poate crea condiții pentru un incendiu, oprirea echipamentului de protecție, scoaterea sub tensiune a obiectelor și alte consecințe.

Cu toate acestea, curentul de scurtcircuit poate fi de un real beneficiu în practică. Există multe dispozitive care funcționează în modul de creștere a valorilor curentului. De exemplu, luați în considerare. Cel mai izbitor exemplu în acest sens este sudarea cu arc electric, în timpul căreia electrodul de sudare este scurtcircuitat cu o buclă de masă.

Astfel de moduri de scurtcircuit sunt de scurtă durată. Puterea transformatorului de sudura asigura functionarea cu astfel de suprasarcini semnificative. În timpul sudării, se generează un curent foarte mare în punctul de contact al electrodului. Ca rezultat, se eliberează o cantitate semnificativă de căldură, suficientă pentru a topi metalul în punctul de contact și pentru a forma o sudură de rezistență suficientă.

Metode de protecție

Chiar și la începutul dezvoltării ingineriei electrice, a apărut problema protecției dispozitivelor electrice de sarcini excesive de curent, inclusiv scurtcircuite. Cea mai simplă soluție a fost instalația, care a ars de la încălzirea lor din cauza depășirii curentului de o anumită valoare.

Astfel de fuzibile sunt încă în funcțiune. Principalul lor avantaj este fiabilitatea, simplitatea și costul redus. Cu toate acestea, există și dezavantaje. Designul simplu al siguranței determină o persoană, după arderea elementului fuzibil, să-l înlocuiască cu materiale disponibile independent sub formă de agrafe de hârtie, fire și chiar cuie.

O astfel de protecție nu poate oferi protecția necesară împotriva scurtcircuitelor, deoarece nu este proiectată pentru o sarcină specifică. În producție, pentru a deconecta circuitele în care are loc un scurtcircuit, se folosesc. Sunt mult mai convenabile decât siguranțele convenționale și nu necesită înlocuirea unui element ars. După eliminarea cauzei scurtcircuitului și răcirea elementelor termice, mașina poate fi pur și simplu pornită, furnizând astfel tensiune circuitului.

Există și sisteme de protecție mai sofisticate la vedere. Acestea sunt scumpe. Astfel de dispozitive deconectează tensiunea circuitului în cazul celui mai mic curent de scurgere. O astfel de scurgere poate apărea dacă un lucrător este electrocutat.

O altă metodă de protecție la scurtcircuit este un reactor de limitare a curentului. Acesta servește la protejarea circuitelor din rețelele de înaltă tensiune, unde mărimea curentului de scurtcircuit poate atinge o astfel de dimensiune încât este imposibil să se selecteze dispozitive de protecție care să reziste la forțe electrodinamice mari.

Reactorul este o bobină cu reactanță inductivă. Este conectat într-un lanț de margarete. În timpul funcționării normale, reactorul are o cădere de tensiune de aproximativ 4%. În cazul unui scurtcircuit, partea principală a tensiunii cade pe reactor. Există mai multe tipuri de reactoare: beton, petrol. Fiecare dintre ele are propriile sale caracteristici.

Legea lui Ohm la scurtcircuit

Calculul închiderilor de circuit se bazează pe principiul care determină calculul puterii curentului prin tensiune, împărțind-o la rezistența conectată. Același principiu se aplică la determinarea sarcinilor nominale. Diferența este următoarea:

• În cazul unui mod de urgență, procesul decurge în mod aleatoriu, spontan. Se preteaza insa la unele calcule dupa metodele dezvoltate de specialisti.
• În timpul funcționării normale a circuitului electric, rezistența și tensiunea sunt într-un mod echilibrat și pot varia ușor în intervalele de funcționare în limite normale.

Putere de alimentare

În funcție de această putere se face o evaluare a capacității de putere energetică a unei acțiuni distructive pe care o poate efectua un curent de scurtcircuit, se efectuează o analiză a timpului de curgere, a mărimii.

De exemplu, luați în considerare că o bucată de conductor de cupru cu o secțiune transversală de 1,5 mm 2 și o lungime de 50 cm a fost conectată mai întâi direct la bateria Krona. Și într-un alt caz, aceeași bucată de sârmă a fost introdusă într-o priză de uz casnic.

În cazul „Krona”, un curent de scurtcircuit va curge prin conductor, care va încălzi această baterie până când nu eșuează, deoarece puterea bateriei nu este suficientă pentru a încălzi și a topi conductorul conectat pentru a întrerupe circuitul.

În cazul unei prize de uz casnic, dispozitivele de protecție vor funcționa. Să ne imaginăm că aceste protecții sunt defectuoase și nu funcționează. În acest caz, curentul de scurtcircuit va curge prin cablurile de uz casnic, apoi prin cablurile întregii intrări, acasă și apoi de-a lungul liniei aeriene sau cablului. Așa că va ajunge la substație.

Ca rezultat, un circuit lung cu multe cabluri, fire, diverse conexiuni este conectat la transformator. Ele vor crește foarte mult rezistența electrică a piesei noastre de sârmă de testat. Cu toate acestea, chiar și în acest caz, există o mare probabilitate ca această bucată de sârmă să se topească și să ardă.

Rezistența circuitului

Secțiunea liniei de transmisie a energiei de la sursa de alimentare la scurtcircuit are o anumită rezistență electrică. Valoarea sa afectează mărimea curentului de scurtcircuit. Înfășurările transformatoarelor, bobinelor, bobinelor, plăcilor condensatoarelor contribuie la rezistența totală a circuitului sub formă de reactanțe capacitive și inductive. Acest lucru creează componente aperiodice care distorsionează simetria principalelor forme de vibrații armonice.

Există multe tehnici diferite utilizate pentru a calcula curentul de scurtcircuit. Ele fac posibilă calcularea curentului de scurtcircuit cu precizia necesară din informațiile disponibile. În practică, puteți măsura rezistența circuitului existent folosind metoda „fază-zero”. Această rezistență face ca calculul să fie mai precis, efectuează ajustări corespunzătoare la selectarea protecției la scurtcircuit.

Un scurtcircuit este o conexiune electrică între diferite faze care nu sunt tipice pentru funcționarea normală. Ca urmare, curentul din conductor crește brusc, ceea ce duce la consecințe nefavorabile. Luați în considerare ce este un scurtcircuit, clasificarea fenomenului, potențialele amenințări și modalitățile de prevenire a scurtcircuitelor.

Scurtcircuitul este împărțit în funcție de faza rețelei. Într-un sistem monofazat, se distinge următoarea clasificare:

• faza si zero- cel mai frecvent tip în viața de zi cu zi. Un scurtcircuit apare dacă utilizați dispozitive electrice care nu sunt proiectate pentru valoarea standard a curenților sau dacă există un contact slab în priză. Ca urmare, se observă supraîncălzirea, iar izolația firelor este ruptă;
• faza si pamantul- o situație în care conductorul de fază începe să intre în contact cu cadrul împământat al altor echipamente.

Un scurtcircuit poate apărea într-un sistem trifazat:

• fază singulară- discutat mai sus;
• bifazic- două sisteme sunt implicate în proces. O situație similară se întâmplă adesea cu liniile electrice aeriene. Cel mai adesea acest lucru se întâmplă în timpul unui vânt puternic, când liniile firelor se intersectează între ele și formează un scurtcircuit;
• trifazat și pământ- contactul simultan a trei sisteme cu solul;
• trei faze- contactul simultan a trei sisteme, provocat de legătura dintre un obiect conductor.

Principalele motive care provoacă apariția unui scurtcircuit:

• încălcarea integrității izolației, care poate apărea ca urmare a uzurii echipamentelor electrice, din cauza contaminării suprafeței dispozitivelor, precum și a deteriorării mecanice;
• încălcarea mecanică a integrității elementelor rețelei (de exemplu, o întrerupere a unei linii de transmisie);
• supratensiuni - defectarea izolației conductorului, ceea ce duce la dezvoltarea scurgerilor de curent și la crearea unei descărcări de arc de scurtă durată;
• fulger;
• lovirea animalelor și păsărilor pe părțile vii;
• factor uman - erori de personal în timpul operațiunilor de comutare;
• scurtcircuit intenționat cu utilizarea de scurtcircuite - sunt folosite pentru a salva întrerupătoarele. Astăzi această tehnologie nu este folosită și este interzisă.

Care sunt consecințele?

În timpul scurtcircuitelor, se observă o creștere bruscă a curentului, ceea ce duce la topirea metalelor. „Spatter” poate fi transportat în toate direcțiile, ducând la aprinderea obiectelor din jur și la incendii. Acest lucru este deosebit de periculos pentru condițiile de acasă, deoarece scurtcircuitul poate cauza pierderea proprietății și a locuinței. Consecințele în fabrici sunt accidente, deteriorarea echipamentelor și riscul ca oamenii să fie răniți.

Un scurtcircuit, în funcție de locul formării acestuia, poate duce la un sistem accidental, ale cărui consecințe vor fi pagube economice și tehnice. Echipamentul care a fost expus la un amperaj crescut va ieși din poziție sau va fi grav deteriorat.

O altă consecință a scurtcircuitului este deteriorarea condițiilor de muncă pentru personal și consumatori - o scădere bruscă a presiunii duce la oprirea instalațiilor de producție și daune economice. Cea mai mare pagubă este cauzată de locul în care s-a produs direct scurtcircuitul.

Metode de protecție

Cea mai fiabilă și eficientă modalitate de a preveni scurtcircuitele este instalarea întrerupătoarelor. Siguranțele sunt o alternativă. Aparatul automat detectează în timp util apariția unui scurtcircuit și întrerupe alimentarea cu energie, făcând imposibilă o situație de urgență.

Alte precautii:

• revizuirea regulată a canalelor conductoare electrice - identificarea vizuală a punctelor slabe ale cablului, unde izolația se uzează și eliminarea în timp util a problemei;
• utilizarea reactoarelor electrice care reglează alimentarea cu curent;
• utilizarea de circuite electrice speciale, care, dacă este necesar, oprește întrerupătoarele secționale;
• utilizarea transformatoarelor descendente, care sunt echipate cu o înfășurare divizată de joasă tensiune.

Sfat: pentru uz casnic se recomanda instalarea intrerupatoarelor. Sunt proiectate pentru un anumit curent, după depășirea valorii căruia, circuitul se întrerupe. Alte măsuri sunt indicate în principal pentru uz industrial.

Care este amenințarea SC?

Un scurtcircuit este în primul rând o amenințare pentru sănătatea și viața umană. Acest lucru este asociat cu un pericol de incendiu: aprinderea izolației firului, aprinderea obiectelor din jur, capacitatea izolației de a răspândi arderea. De asemenea, o schimbare a puterii curentului poate fi dezastruoasă pentru dispozitivele și dispozitivele utilizate, ducând la consecințe catastrofale. SC poate cauza pierderi economice, de aceea este important să se utilizeze măsuri preventive pentru apariția fenomenului și să se recurgă la instalarea unor metode de protecție.

Motivul principal al apariției scurt circuit- încălcarea izolației echipamentelor electrice, inclusiv a cablurilor și a liniilor electrice aeriene. Iată câteva exemple de apariție a unui scurtcircuit din cauza defecțiunii izolației.

În timpul lucrărilor de săpătură, cablul de înaltă tensiune a fost deteriorat, ceea ce a dus la apariția unui scurtcircuit fază la fază. În acest caz, deteriorarea izolației a apărut ca urmare a solicitărilor mecanice asupra liniei de cablu.

În tabloul deschis al substației, a apărut o defecțiune la pământ monofazată ca urmare a defectării izolatorului suport din cauza îmbătrânirii învelișului său izolator.

Un alt exemplu destul de comun este căderea unei ramuri sau a unui copac pe firele unei linii electrice aeriene, ceea ce duce la biciuirea sau ruperea firelor.

Metode de protecție a echipamentelor de scurtcircuite în instalațiile electrice

După cum am menționat mai sus, scurtcircuitele sunt însoțite de o creștere semnificativă a curentului, ceea ce duce la deteriorarea echipamentelor electrice. În consecință, protecția echipamentelor instalațiilor electrice din acest mod de urgență este sarcina principală a industriei energetice.

Pentru a proteja împotriva scurtcircuitelor, ca operare de urgență a echipamentelor, în instalațiile electrice ale stațiilor de distribuție sunt utilizate diverse dispozitive de protecție.

Scopul principal al tuturor dispozitivelor de protecție cu relee este de a deconecta întrerupătorul (sau mai multe) care alimentează secțiunea de rețea în care a avut loc scurtcircuitul.

În instalațiile electrice cu o tensiune de 6-35 kV, protecția la supracurent (MTZ) este utilizată pentru a proteja liniile electrice de scurtcircuite. Pentru a proteja liniile de 110 kV de scurtcircuite, protecția diferențială de fază este utilizată ca protecție a liniei principale. În plus, protecția la distanță și protecția la pământ (TZNP) sunt utilizate pentru a proteja liniile de transmisie de 110 kV ca protecție de rezervă.

3 Transmisia puterii

Transmisia energiei electrice de la o centrală electrică la consumatori este una dintre cele mai importante sarcini ale sectorului energetic. Electricitatea este transmisă în principal prin aer linii de înaltă tensiune(Linii de alimentare) AC, deși există o tendință de utilizare din ce în ce mai răspândită a liniilor de cablu și a liniilor DC. Nevoia de P. e. la o distanță se datorează faptului că electricitatea este generată de centrale mari cu unități puternice și este consumată de receptoare electrice de putere relativ mică, distribuite pe o suprafață mare. munca depinde de distanta sisteme de alimentare unificate acoperind teritorii vaste.

Una dintre principalele caracteristici transmisie de putere este debitul său, adică cea mai mare putere care poate fi transmisă prin liniile electrice, ținând cont de factorii limitatori: puterea maximă în ceea ce privește stabilitatea, pierderile corona, încălzirea conductorilor etc. Puterea transmisă prin linia de transmisie CA este legată de lungimea și dependența de tensiune

Unde U 1 și U 2 - tensiunea la începutul și la sfârșitul liniei de transmisie, Z c este impedanța de undă a liniei de transmisie, a este coeficientul de schimbare de fază care caracterizează rotația vectorului de tensiune de-a lungul liniei pe unitatea de lungime a acesteia (datorită undei natura propagării câmpului electromagnetic), l- lungimea liniei de transport a energiei electrice, d- unghiul dintre vectorii de tensiune la începutul şi la sfârşitul liniei, care caracterizează modul de transmitere a puterii şi stabilitatea acesteia. Puterea maximă transmisă este atinsă la d= 90 ° când păcat d= 1. Pentru liniile aeriene de transport AC, se poate presupune aproximativ că puterea maximă transmisă este aproximativ proporțională cu pătratul tensiunii, iar costul construcției liniei de transport este proporțional cu tensiunea. Prin urmare, în dezvoltarea liniilor de transport a energiei electrice, există o tendință de creștere a tensiunii ca mijloc principal de creștere a capacității de transmisie a liniilor de transport a energiei electrice.

Transmisiei de curent continuu îi lipsesc mulți dintre factorii inerenți transmisiei de curent alternativ și care limitează capacitatea de transmisie a acestora. Puterea maximă transmisă de liniile de transmisie CC are valori mai mari decât cea a liniilor de transmisie CA similare:

Unde E v - tensiunea de ieșire a redresorului, R å - rezistența activă totală a transmisiei de putere, care, pe lângă rezistența liniilor de transmisie a energiei, include și rezistențele redresorului și invertorului. Utilizarea limitată a transmisiilor de putere în curent continuu este asociată în principal cu dificultățile tehnice în crearea unor dispozitive eficiente și ieftine pentru transformarea curentului alternativ în curent continuu (la începutul liniei) și a curentului continuu în curent alternativ (la sfârșitul liniei). Transmisiile de curent continuu sunt promițătoare pentru conectarea sistemelor mari de putere care sunt îndepărtate unele de altele. În acest caz, nu este necesar să se asigure stabilitatea funcționării acestor sisteme.

Calitatea energiei electrice este determinată de funcționarea fiabilă și stabilă a transmisiei de putere, care este asigurată, în special, de utilizarea dispozitivelor de compensare și a sistemelor automate de reglare și control (vezi. Control automat al excitatiei, Reglarea automată a tensiunii, Control automat al frecvenței).

În urma lucrărilor de cercetare au fost elaborate următoarele:

Scheme de transmisie a puterii de curent continuu, care permit utilizarea cât mai rațională a caracteristicilor de proiectare ale liniilor aeriene trifazate de curent alternativ, destinate transmiterii energiei electrice prin trei fire;

metoda de calcul a tensiunii continue de funcționare pentru liniile electrice aeriene construite pe baza structurilor standard ale suporturilor trifazate de curent alternativ din clasele de tensiune 500-750 kV;

metoda de calcul a debitului liniilor aeriene trifazate de curent alternativ cu o tensiune de funcționare de 500-750 kV după trecerea la curent continuu conform schemelor propuse de autor;

o metodă de calcul a fiabilității liniilor aeriene trifazate de curent alternativ cu o tensiune de funcționare de 500-750 kV după trecerea lor în curent continuu conform schemelor propuse de autor.

Calculul lungimii critice a liniei, pornind de la care transmisia de curent continuu conform schemelor elaborate de autor, va fi din punct de vedere economic mai profitabil decat transmisia de curent alternativ cu o tensiune de 500, 750 kV.

Pe baza rezultatelor cercetării științifice au fost formulate recomandări:

la alegerea tipului de izolatoare suspendate în formă de placă incluse în suspensiile izolatoare ale liniilor electrice aeriene de curent continuu;

pentru calcularea distanței de curgere a suspensiilor izolatoare ale liniilor electrice aeriene DC;

privind alegerea unei scheme de transmisie a puterii cu trei fire, în raport cu liniile aeriene de curent continuu, realizată pe baza structurilor unificate de suporturi trifazate de curent alternativ;

privind utilizarea structurilor unificate de suporturi trifazate de curent alternativ pe liniile aeriene de curent continuu;

determinarea tensiunii de funcționare a unui curent continuu, în raport cu liniile electrice aeriene de curent continuu, realizate pe baza structurilor unificate de suporturi trifazate de curent alternativ;

pentru calcularea debitului unei linii de transmisie DC cu trei fire.

Rezultatele calculelor efectuate arată că debitul liniilor de transport AC trifazate existente poate fi crescut semnificativ prin conversia acestora în curent electric continuu folosind aceleași suporturi, șiruri și fire izolatoare. Creșterea puterii transmise în acest caz poate fi de la 50% la 245% pentru liniile aeriene de 500 kV și de la 70% la 410% pentru liniile aeriene de 750 kV, în funcție de marca și secțiunea firelor utilizate și de valoarea cablurilor. capacitatea instalată de transmisie a liniei aeriene pe curent alternativ. Conversia liniilor de curent alternativ trifazat existente în curent continuu conform schemelor propuse va îmbunătăți, de asemenea, semnificativ indicatorii de fiabilitate ale acestora. În același timp, utilizarea circuitelor dezvoltate va crește fiabilitatea de 5-30 de ori, în funcție de clasa de tensiune a liniei aeriene. În cazul unui nou design de linii aeriene DC conform schemelor de mai sus, indicatorii de fiabilitate ai acestora vor fi echivalenti.

În general, posibilitatea de a transfera liniile aeriene trifazate de curent alternativ este destul de fezabilă. O astfel de soluție tehnică poate fi relevantă pentru creșterea debitului liniilor aeriene în funcțiune, menținând în același timp configurația acestora, precum și pentru extinderea domeniului de aplicare a transmisiei de curent continuu. Nu este exclusă posibilitatea construirii de noi linii electrice de curent continuu folosind suporturi de curent alternativ trifazate unificate.

4 putere reactiva - componenta puterii totale, care, în funcție de parametrii, circuitul și modul de funcționare a rețelei electrice, provoacă pierderi suplimentare de energie electrică activă și deteriorarea indicatorilor de calitate ai energiei electrice.

energie electrică reactivă - circulatia tehnologic daunatoare a energiei electrice intre sursele de alimentare si receptoarele de curent electric alternativ cauzata de dezechilibrul electromagnetic al instalatiilor electrice.

Principalii consumatori de putere reactivă în sistemele electrice sunt transformatoarele, liniile electrice aeriene, motoarele asincrone, convertoarele cu supape, cuptoarele electrice cu inducție, unitățile de sudură și alte sarcini.

Puterea reactivă poate fi generată nu numai de generatoare, ci și de dispozitive condensatoare compensatoare, compensatoare sincrone sau surse de putere reactivă statistică (RPS), care pot fi instalate la substațiile rețelei electrice.

Normalizarea fluxurilor de putere reactivă, atunci când se rezolvă problemele de compensare a puterii reactive pe cont propriu și prin eforturile consumatorilor, să avanseze procesul de rezolvare a problemelor de putere reactivă și sarcini de optimizare a fluxurilor acesteia, normalizarea nivelurilor de tensiune, reducerea pierderilor de putere activă în distribuția electrică. rețelelor și crește fiabilitatea alimentării cu energie a consumatorilor, ar trebui să existe obiectele filialei IDGC din Caucazul de Nord, JSC - Stavropolenergo, au fost inspectate pentru starea surselor de energie reactivă, starea energiei reactive și a dispozitivelor de măsurare a puterii pentru funcția de a controla echilibrul energiei reactive și puterii.

În „Stavropolenergo” există 866 de cutii de dispozitive de compensare (BSC) cu capacitatea disponibilă de 38,66 MBar (sarcina reală la maxim în ceea ce privește puterea reactivă este de 25,4 MBar). În bilanţul consumatorilor, capacitatea instalată este de 25,746 MBar (sarcina reală la maxim în ceea ce priveşte puterea reactivă este de 18,98 MBar)

Împreună cu JSC Stavropolenergosbyt, au fost efectuate studii privind natura sarcinii consumatorilor cu un consum crescut de putere reactivă (tg?> 0,4). După publicarea „Procedurii de calculare a valorilor raportului dintre consumul de putere activă și reactivă pentru receptoarele de putere individuale ale consumatorilor de energie electrică”, în conformitate cu Decretul Guvernului Federației Ruse nr. 530, lucrul cu consumatorii va fi organizat integral. Condițiile de lucru cu consumatorii în conformitate cu noua „Procedură...” sunt cuprinse în textul contractelor de furnizare a energiei electrice aflate în renegociere în prezent.

Atunci când consumatorii solicită conectarea la rețelele electrice Stavropolenergo sau creșterea capacității conectate de 150 kW și peste, în contractele de racordare a consumatorilor la rețeaua electrică sunt introduse cerințele privind necesitatea compensării puterii reactive, într-o sumă care să asigure conformitatea. cu valorile limită stabilite ale coeficienților de putere reactivă ...

A organizat semnarea de acorduri suplimentare la contractele de furnizare de servicii de transport de energie electrică cu OJSC Stavropolenergosbyt, OJSC Pyatigorsk Electric Networks, LLC RN-energo, KT CJSC RCER și K, OJSC Nevinnomyssky Azot, garantând furnizorilor condițiile de menținere. de către consumatorii cu o putere conectată de 150 kW sau mai mulți factori de putere reactivă stabiliți de organul executiv federal responsabil cu dezvoltarea politicii de stat în complexul de combustibil și energie și cerințele pentru asigurarea contorării energiei reactive.

În următorii ani, se așteaptă să fie puse în funcțiune noi capacități industriale, care vor determina creșterea consumului de până la 3% sau mai mult pe an. Aceasta plasează sarcina echilibrului puterii reactive într-una dintre domeniile prioritare, care va primi o atenție sporită.

Compensarea puterii reactive- impact intenționat asupra echilibrului puterii reactive în nodul sistemului de energie electrică pentru reglarea tensiunii, iar în rețelele de distribuție pentru reducerea pierderilor de energie electrică. Se realizează cu ajutorul dispozitivelor de compensare. Pentru menținerea nivelurilor de tensiune necesare la nodurile rețelei electrice, consumul de putere reactivă trebuie asigurat cu puterea generată necesară, ținând cont de rezerva necesară. Puterea reactiva generata este formata din puterea reactiva generata de generatoarele centralelor electrice si din puterea reactiva a dispozitivelor de compensare situate in reteaua electrica si in instalatiile electrice ale consumatorilor de energie electrica.

Compensarea puterii reactive este relevantă în special pentru întreprinderile industriale, ale căror receptoare electrice principale sunt motoare asincrone, drept urmare factorul de putere fără a lua măsuri de compensare este de 0,7 - 0,75. Măsurile de compensare a puterii reactive la nivelul întreprinderii permit:

reduce sarcina transformatoarelor, crește durata de viață a acestora,

reduceți sarcina pe fire, cabluri, utilizați secțiunea transversală mai mică a acestora,

îmbunătățirea calității energiei electrice la receptoarele electrice (prin reducerea distorsiunii formei de undă a tensiunii),

reducerea sarcinii echipamentelor de comutare prin reducerea curenților din circuite,

evitarea penalizărilor pentru calitatea degradată a energiei cu factor de putere redus,

reduce costurile cu energie.

Consumatorii de putere reactivă necesari pentru a crea câmpuri magnetice sunt atât legături individuale de transmisie a puterii (transformatoare, linii, reactoare), cât și astfel de receptoare electrice care transformă electricitatea într-un alt tip de energie, care, conform principiului acțiunii lor, utilizează un magnetic. domeniu (motoare asincrone, cuptoare cu inducție etc. etc.). Până la 80-85% din toată puterea reactivă asociată cu formarea câmpurilor magnetice este consumată de motoarele și transformatoarele asincrone. O parte relativ mică din bilanțul total al puterii reactive este reprezentată de ceilalți consumatori ai săi, de exemplu, cuptoare cu inducție, transformatoare de sudură, convertoare, iluminare fluorescentă etc.

Puterea aparentă furnizată de generatoare către rețea:

(1)

unde P și Q sunt puterea activă și reactivă a receptorilor, ținând cont de pierderea de putere în rețele;

cosφ este factorul de putere rezultat al receptorilor de putere.

Generatoarele sunt proiectate să funcționeze la factorul lor de putere nominală de 0,8-0,85 la care sunt capabile să furnizeze puterea activă nominală. O scădere a cosφ al consumatorilor sub o anumită valoare poate duce la faptul că cosφ-ul generatoarelor va fi mai mic decât cel nominal și puterea activă ieșită de către aceștia la aceeași putere aparentă va fi mai mică decât cea nominală. Astfel, la factori de putere redusi în rândul consumatorilor, pentru a asigura transmiterea unei anumite puteri active către aceștia, trebuie investite costuri suplimentare în construcția de centrale electrice mai puternice, pentru creșterea capacității de transport a rețelelor și transformatoarelor și, pe măsură ce ca urmare, să suporte costuri suplimentare de operare.

Deoarece sistemele electrice moderne includ un număr mare de transformatoare și linii aeriene extinse, reactanța dispozitivului de transmisie este foarte semnificativă, iar acest lucru provoacă pierderi considerabile de tensiune și putere reactivă. Transferul puterii reactive prin rețea duce la pierderi suplimentare de tensiune, din expresia:

(2)

se poate observa că puterea reactivă Q transmisă prin rețea și reactanța rețelei X afectează semnificativ nivelul de tensiune la consumatori.

Mărimea puterii reactive transmise afectează, de asemenea, pierderile de putere activă și energie în transmisie, care rezultă din formula:

(3)

Mărimea care caracterizează puterea reactivă transmisă este factorul de putere
... Înlocuind valoarea puterii totale, exprimată în termeni de cosφ, în formula pierderilor, obținem:

(4)

Din aceasta se poate observa că dependența puterii băncilor de condensatoare este invers proporțională cu pătratul tensiunii rețelei, prin urmare este imposibil să se regleze fără probleme puterea reactivă și, în consecință, tensiunea instalației. Astfel, cos (φ) scade atunci când consumul de putere reactivă al sarcinii crește. Este necesar să ne străduim să creștem cos (φ), deoarece low cos (φ) are următoarele probleme:

Articol înrudit:Compensarea perturbațiilor și a zgomotului la controlul unui obiect liniar prin ieșire

Pierderi mari de putere în liniile electrice (flux de curent de putere reactivă);

Căderi mari de tensiune în liniile electrice;

Necesitatea de a crește puterea generală a generatoarelor, secțiunea transversală a cablului, puterea transformatoarelor de putere.

Din toate cele de mai sus, este clar că este necesară compensarea puterii reactive. Acest lucru poate fi realizat cu ușurință prin utilizarea instalațiilor active de compensare. Principalele surse de putere reactivă instalate la punctul de consum sunt compensatoarele sincrone și condensatoarele statice. Cele mai utilizate sunt condensatoarele statice cu tensiuni de până la 1000 V și 6-10 kV. Condensatoarele sincrone sunt instalate la o tensiune de 6-10 kV la substațiile regionale.



Fig. 1 Scheme de transmisie a puterii

a - nicio compensație; b - cu compensare.

Toate aceste dispozitive sunt consumatori de putere reactivă avansată (capacitivă) sau, ceea ce este același lucru, surse de putere reactivă întârziată, pe care le furnizează rețelei. Cele de mai sus sunt ilustrate de diagrama din fig. 1. Deci, în diagrama fig. 1 a prezintă transportul energiei electrice de la centrala A la stația de consum B. Puterea transmisă este P + jQ. Când sunt instalate la consumatorul de condensatoare statice cu o putere Q K (Fig. 1 b), puterea transmisă prin rețea va fi P + j (Q - Q K)

Vedem că puterea reactivă transmisă de la centrală a scăzut sau, după cum se spune, a devenit compensată pentru cantitatea de putere generată de banca de condensatoare. Consumatorul primește acum această putere în mare parte direct de la instalația de compensare. La compensarea puterii reactive, pierderile de tensiune în transmisiile de putere sunt de asemenea reduse. Dacă înainte de compensare am avut o pierdere de tensiune în rețeaua raională

(5)

apoi, în prezența despăgubirii, se va reduce la valoare

(6)

unde R și X sunt rezistența rețelei.

Deoarece puterea condensatoarelor individuale este relativ scăzută, aceștia sunt de obicei conectați în paralel pentru a forma baterii plasate în dulapuri complete. Sunt adesea utilizate instalații, constând din mai multe grupuri sau secțiuni de bănci de condensatoare, ceea ce face posibilă controlul treptat al puterii condensatoarelor și, prin urmare, a tensiunii instalației.

Banca de condensatoare trebuie să fie echipată cu o rezistență de descărcare, strâns conectată la bornele sale. Rezistența de descărcare pentru unitățile de condensatoare cu o tensiune de 6-10 kV sunt transformatoare de tensiune VT, iar pentru băncile de condensatoare cu o tensiune de până la 380 V - lămpi cu incandescență. Necesitatea rezistențelor de descărcare este dictată de faptul că atunci când condensatoarele sunt deconectate de la rețea, rămâne o sarcină electrică în ele și rămâne o tensiune care este apropiată ca mărime de tensiunea rețelei. Fiind închise (după deconectare) rezistenței de descărcare, condensatoarele își pierd rapid sarcina electrică, scad la zero și tensiunea, ceea ce asigură siguranța instalației. Unitățile condensatoare se compară favorabil cu alte dispozitive de compensare prin simplitatea dispozitivului și întreținerea, absența pieselor rotative și pierderile reduse de putere activă.



Fig. 2 Schema de conectare a băncii de condensatoare.

Atunci când alegeți puterea dispozitivelor de compensare, este necesar să faceți eforturi pentru distribuția corectă a surselor de putere reactivă și pentru încărcarea cât mai economică a rețelelor. Distinge:

a) factor de putere instantaneu, calculat prin formula.

(7)

pe baza citirilor simultane ale wattmetrului (P), voltmetrului (U) și ampermetrului (I) pentru un moment dat de timp sau din citirile contorului de fază,

b) factorul de putere mediu, care este media aritmetică a factorilor de putere instantanei pentru perioade egale de timp, determinată prin formula:

• unde n este numărul de intervale de timp;

  c) factorul de putere mediu ponderat, determinat din citirile contoarelor active Wa și reactive Wr pentru o anumită perioadă de timp (zi, lună, an) folosind formula:

  (9)

  Alegerea tipului, puterii, locului de instalare și modului de funcționare a dispozitivelor de compensare ar trebui să ofere cea mai mare eficiență cu respectarea:

  a) moduri de tensiune admisibile în rețelele de alimentare și distribuție;

  b) sarcini de curent admisibile în toate elementele rețelei;

  c) moduri de funcționare a surselor de putere reactivă în limite acceptabile;

  d) rezerva necesară de putere reactivă.

  Criteriul de rentabilitate este minimul costurilor reduse, în stabilirea cărora ar trebui să țină cont de:

  a) costul instalării dispozitivelor de compensare și a echipamentelor suplimentare acestora;

  b) reducerea costului echipamentelor pentru stațiile de transformare și construcția unei rețele de distribuție și alimentare, precum și a pierderilor de energie electrică în acestea, și

  c) scăderea capacităţii instalate a centralelor electrice datorită scăderii pierderilor de putere activă.

  Din cele de mai sus, putem concluziona că compensarea puterii reactive în rețelele regionale cu ajutorul băncilor de condensatoare va crește capacitatea liniei fără a schimba echipamentul electric. Mai mult, are sens din punct de vedere economic.

5 Strict vorbind, metodele de selectare a secțiunilor transversale pentru pierderea de tensiune admisibilă au fost dezvoltate pentru conductorii din metal neferos într-o rețea cu o tensiune de până la 35 kV inclusiv. Metodele sunt dezvoltate pe baza ipotezelor făcute în rețelele de această tensiune.

Metodele de determinare a secțiunii transversale pentru pierderea de tensiune admisibilă se bazează pe faptul că valoarea reactanței conductorilor X 0 este practic independent de dimensiunea firului F:

Pentru liniile electrice aeriene X 0 = 0,36 - 0,46 Ohm/km;

Pentru liniile electrice de cablu cu o tensiune de 6 - 10 kV X 0 = 0,06 - 0,09 Ohm / km;

Pentru liniile electrice de cablu cu o tensiune de 35 kV X 0 = 0,11 - 0,13 Ohm/km.

Valoarea pierderii de tensiune admisibile în linia de transport este calculată de puterile și rezistențele secțiunilor conform formulei:

și este format din două componente - pierderile de tensiune în rezistențele active și pierderile de tensiune în reactanțe.

Tinand cont de faptul ca X 0 practic nu depinde de secțiunea transversală a firului, valoarea poate fi calculată înainte de a calcula secțiunea transversală a conductorului, stabilind valoarea medie a reactanței X 0av în intervalele specificate ale variației sale:

Pentru o valoare dată a tensiunii admisibile în linia de transport, se calculează proporția pierderii de tensiune în rezistențele active:

În expresia pentru calculul pierderii de tensiune în rezistenţele active

parametrul depinde de secțiune,

unde este conductivitatea materialului firului.

Dacă linia de transport electric este formată dintr-o singură secțiune, atunci dimensiunea secțiunii poate fi determinată din expresia pentru:

Cu un număr mai mare de linii de transmisie a energiei, sunt necesare condiții suplimentare pentru a calcula secțiunile transversale ale conductorilor. Sunt trei dintre ele:

Constanța secțiunilor transversale în toate secțiunile F = const;

Consum minim de material conductiv min;

Pierderi minime de putere activă min.