Повторное зажигание

Бесперебойность работы электроэнергетических установок обеспечивается релейной защитой. Часто — это очень сложная совокупность реле, автоматически воздействующих на выключатели электротехнических установок при их повреждении (коротком замыкании токо-ведущих частей оборудования, замыкании на землю, ненормальном изменении напряжения, изменении направления передачи энергии и т. п.). Релейная защита сигнализирует о нарушении нормального режима работы; она же затем совместно с устройствами автоматики выполняет повторное включение элементов системы электроснабжения (трансформаторов, питающих линий и т. п.), автоматически включает резервные источники электрической энергии и разгружает систему электроснабжения при недостатке мощности.

§ 14. Автоматическое повторное включение линий и автоматическое включение резерва

Существуют механические устройства АПВ, выполняющие вслед за действием защиты повторное включение при помощи механических приспособлений, устанавливаемых на приводах выключателей, и электрические устройства, осуществляющие включение при помощи реле, воздействующих на включающий орган привода.

Другой контакт этого реле РП2-2, замыкаясь, подготавливает к включению катушку контактора КЛ, а контакт РП2-3, замыкаясь, включает реле РПЗ и РП4. Контакт РП2-4, размыкаясь, обесточивает цепь резистора/?/.Далее реле РПЗ кРП4, получив питание, замыкают свои контакты РПЗ-1, РП4-1, РП4-2 в цепи катушки реле РВ2 и контакт РПЗ-2 в цепи катушки реле РЯ5. Последнее возбуждается, самоблокируется контактом РП5-1, замыкает контакт РП5-2 в цепи реле РВ2, размыкает контакт РП5-3 в цепи независимого расцепителя выключателя В/, и замыкает контакт РП5-4. Обмотка реле РПЗ обесточивается, замыкая контакт РПЗ-3. Срабатывает реле РВ2, самоблокируется своим контактом РВ2-1 и размыкает контакт РВ2-2, чем предотвращается повторное включение реле РП2 после его отключения при срабатывании реле защиты от перегрузок РМ1, РМ2.

Для контроля питающего напряжения и воздействия на цепи управления двигателем при отклонении напряжения на 10% выше и на 15% ниже номинального к сети 380 В через выключатель В5 и фильтр напряжения прямой последовательности включен контактный миллиамперметр КМА. При отклонении напряжения за допустимые пределы стрелка прибора КМА выходит за пределы рабочей зоны, один из контактов КМА-1 или КМА-2 шунтирует цепь реле РП1, контакт РП1-2 в цепи реле РВ1 размыкается, чем предотвращается автоматическое повторное включение электродвигателя. Контакт РП1-1, размыкаясь,, подготавливает реле РВ2 к отключению при перегрузке или недогрузке двигателя по причине отклонения напряжения. Реле РВ2 питалось по цепи, замкнутой контактами РВ2-1, РПЗ-1, РП4-2, РП5-2 и реле РТН1. Если двигатель перегружается из-за отклонения напряжения, срабатывают реле РМН или РМП. Вслед за этим контакты РПЗ-1 или РП4-2, размыкаясь, обесточивают реле РВ2, которое с выдержкой времени 10 с контактом РВ2-3 обесточивает катушку контактора К.Л, а контактом РВ2-4 размыкает цепь реле РП2. Контакт РП2-3 разрывает цепь греющего тока реле РТН2 и РТНЗ, что исключает разрыв цепей управления контактами РТН2-1 и РТНЗ-1 и позволяет осуществить самозапуск установки после восстановления нормального напряжения.

В ней содержатся элементы, обеспечивающие форсировку возбуждения и автоматическое повторное включение. Здесь АПВ осуществляется за счет действия релейной схемы.

§ 14. Автоматическое повторное включение линий и автоматическое включение резерва . : :............111

Любое аварийное отключение линий электропередачи нарушает технологический процесс бурения, может вызвать аварию и выход из строя производственного оборудования. Часто режим короткого замыкания носит проходящий характер. Возникающая электрическая дуга, как правило, пережигает попавшие на провода предметы, чем и устраняется короткое замыкание проводов линии. Кроме того, замыкания на линиях могут возникнуть также в результате грозовых разрядов. Электрическая дуга, возникшая по той или иной причине, сопровождается резким возрастанием токов, что приводит к автоматическому отключению линии электропередачи максимальной защитой и, следовательно, к перерыву питания потребителей. После отключения дуга исчезает и в большинстве случаев никаких существенных повреждений на линии не остается. Поэтому для предотвращения -перерыва в питании электроэнергией промышленных предприятий большинство линий оборудуется устройствами, обеспечивающими их автоматическое повторное включение (АПВ) через 0,5—1,5 с после отключения максимальной защитой. В отдельных случаях, например при недостаточной грозоупорности линий, применяется двукратное повторное включение.

В системах электроснабжения карьеров и приисков в основном применяют: автоматическое повторное включение (АПВ) линий, автоматическое включение резерва (АВР), автоматическое регулирование коэффициента трансформации (автоматическое регулирование напряжения), автоматическое регулирование мощности конденсаторных установок, телемеханическое управление подстанциями и КРП.

Автоматическое повторное включение. Сущность АПВ состоит в том, что отключившаяся под действием релейной защиты линия электропередачи через некоторое время (0,5—1,5 с) снова автоматически включается под напряжение. Если причина, вызвавшая срабатывание релейной защиты, исчезла, то линия остается в работе. При успешном действии АПВ резко сокращается длительность перерывов электроснабжения и простои горнотранспортных машин и механизмов.

отключает выключатель. Повторное включение не происходит, так как одновременно происходит разряд конденсатора С на сопротивление R3.

щемуся напряжению за переходом тока через нуль, произойдет повторное зажигание дуги. В этот момент прочность цвп равна напряжению зажигания ия. Опре-аелив по электронно-лучевой осциллограмме на-

пряжение зажигания ?/'п и соответствующее' ему время t\ ( 5.13,6), получим одну точку кривой ывп — ==/(/)- В другом опыте при большей емкости и соответственно меньшей собственной частоте цепи повторное зажигание произойдет в другие моменты времени: U"a, U'"3 и т. д. Имея ряд значений напряжения зажигания U'3, U"*, U'"3 и соответствующих им значений времени t\, tz, ts, можно построить кривую uaa = f(t) для условий конкретного опыта.

Проанализируем это выражение. При Е0 = ?ст сопротивление га = Гэо- В этом случае имеем неустойчивое состояние дугового промежутка, которое характеризуется критической напряженностью электрического поля ?кр на стволе дуги. Неустойчивый режим соответствует точке М2 (см. 5.20), в которой изменение приложенного напряжения приводит к погасанию или повторному зажиганию дуги. Как видно из уравнения (5.114), если Е0 > Ест, то сопротивление га остаточного ствола дуги стремится к нулю и происходит повторное зажигание дуги. При ?0< ?ст сопротивление гв стремится к бесконечности, и дуга не возобновляется.

Если приложенная к дуговому промежутку напряженность электрического поля превышает критическую величину, т.е. Е > Екр, то происходит повторное зажигание дуги. В этом случае энергия, вводимая в дуговой канал, превышает отводимую энергию (?7>Я0 т в г). При ? < ?кр дуга гаснет. Из (5.116) видно, что условия гашения дуги ухудшаются с увеличением частоты со0 свободных колебаний восстанавливающегося напряжения и возрастанием величины постоянной времени дуги тм.

Рассмотрим процесс восстановления электрической прочности межконтактного промежутка (Zj — z2) в системе продольного газового дутья (см. 5.17) в случае, когда повторное зажигание дуги является результатом электрического пробоя. Для расчета электрической прочности воспользуемся уравнением (5.66) баланса энергии для единицы длины турбулентно-охлаждаемого ствола дуги. Так как температура плазмы значительно выше температуры окружающей среды, то уравнение (5.66) приводим к виду

Рассмотрим процесс восстановления электрической прочности дугового промежутка при наличии заметной проводимости остаточного ствола дуги, а следовательно, при наличии остаточного тока. Повторное зажигание дуги в данном случае происходит в результате теплового пробоя, когда при воздействии восстанавливающегося напряжения создаются условия для нарастания тока до некоторого определенного значения. Методика расчета таких процессов и определение условий гашения дуги основываются на совместном решении уравнений динамической вольт-амперной характеристики дуги и характеристик кратковременных переходных процессов в отключаемой цепи в области перехода тока через нулевое значение. Такой подход применен выше при анализе процессов распада ствола в околонулевой области тока. В результате получены временные зависимости изменения сопротивления единицы длины остаточного ствола при различном характере восстановления напряжения на дуговом промежутке.

Концентрацию заряженных частиц п можно найти, воспользовавшись уравнением (5.18) для малой степени ионизации. Если напряжение, восстанавливающееся на дуговом промежутке после перехода тока через нулевое значение, больше раз- „ „ рядного напряжения, т. е. [/в > Uv, ро: то происходит повторное зажигание дуги; при Uв <С ир — гашение дуги. При гашении короткой дуги переменного тока в случае холодных электродов и отсутствия заметной термоэлектронной эмиссии в момент перехода тока через нулевое значение восстанавливающаяся прочность возрастает до катодного падения напряжения в тлеющем разряде. Эта величина определяется тем, что короткий промежуток при изменении полярности приложенного напряжения проходит стадию тлеющего заряда.

представляет собой восстанавливающееся напряжение на выключателе, которое через полпериода достигает 2?/ф. Если это напряжение окажется выше, чем электрическая прочность промежутка между расходящимися контактами выключателя ( 23-1), то произойдет повторное зажигание в этом промежутке.

Рассмотрим идеализированный случай, когда повторное зажигание дуги происходит при максимуме напряжения промышленной частоты. Колебательный контур LC, емкость которого заряжена до (—t/ф), подключается к источнику э. д. с. е (/) = ?/ф cos со/=

Еще через полпериода промышленной частоты напряжение источника станет равным (—?/ф), напряжение между контактами вы-клю^ателя возрастает до 41/ф и может произойти еще одно повторное зажигание дуги, во время которого в контуре будут происходить колебания с амплитудой 4?/ф. При этом максимальное напряжение на емкости достигнет —5?/ф.

При t ^ тг угол включения получается не более 50°; поэтому амплитуда свободных колебаний и максимальное напряжение после первого повторного зажигания уменьшаются по сравнению с идеализированным случаем включения при максимуме э. д. с. Восстанавливающееся напряжение после второго обрыва -дуги не достигнет <ШФ, и второе повторное зажигание окажется маловероятным.