Wyłączanie bez powtórnych zapłonów łuku

max U_w - określa wyłączenie kondensatora

Załączany obwód ma duże pojemności (do kompensacji) ma charakter pojemnościowy, więc I wyprzedza U. L_Z jest małe w stosunku do C napięcie na pojemności jest praktycznie równe napięciu źródła a w rzeczywistości pomniejszone o U_L (spadek napięcia na L_Z). Po wyłączeniu baterii kondensatorów w chwili przechodzenia prądu przez zero na wyłączniku pojawi się nap o przebiegu okresowym silnie tłumionym, które jest różnicą napięcia na kond i napięcia U_L.

W tym przypadku praktycznie nie występują przepięcia.

Wył kond przy ponownych zapłonach łuku.

W chwili przejścia prądu przez zero nastąpiło wyłączenie napięcia na zestykach wyłącznika. Zmienia się ono i w chwili dojścia do wart max wystąpił ponowny zapłon łuku elektr.

W takim przypadku pojawia się przebieg nap silnie oscylacyjny o wartości max U_w = 3U_cm.

U_cz - max wartość napięcia na kondensatorze, która w przybliżeniu będzie równa wartości max napięcia źródła zasilającego (sieci).

Wynika stąd, że jeśli występują ponowne zapłony łuku, to wyłączenie jest bardzo trudne i towarzysza mu groźne przepięcia.

W praktyce stosuje się baterie kondensatorów trójfazowe i w takim przypadku przy wyłączaniu poszczególnych faz potencjały baterii będą się przenosiły poza sieć. Powstają wówczas trudne do opanowania przepięcia, gdyż występować będzie eskalacja napięć wynika stąd ogólny wniosek że do łączenia baterii kondensatorów należy stosować wyłączniki które wyłączają prąd bez powtórnych zapłonów łuku, czasem do łączenia baterii kondensatorów stosuje się wyłączniki z przerwą bocznikowaną rezystancją.

Rozładowanie baterii kondensatorów

Bateria kond powinna być zał do sieci w zasadzie w stanie bez napięciowym i powinna być rozładowana ze względu na bezpieczeństwo obsługi. Baterie uważa się za rozładowaną jeśli napięcie na kond wynosi 50V a czas rozładowania baterii dla baterii do 1kV nie może przekraczać 1min. a dla baterii powyżej 1kV 5min.

W celu rozładowania baterii kond nn stosuje się rezystory rozładowcze i przebieg napięcia w czasie rozładowania baterii kondensatorów

U_o- nap. na kondensatorze w chwili jego wyłączenia

R_r- rezystancja rozładowcza.

Dla kondensatorów WN elementem rozładowczym są przekładniki napięciowe,

Wyłączanie małych prądów biernych indukcyjnych

Zagadnienie to związane jest z wyłączaniem transf. na biegu jałowym lub wyłączaniem dużych silników indukcyjnych. Prąd biegu jałowego transf. jest niewielki rzędu kilku amperów i dlatego przy wyłączeniu może wystąpić zjawisko ucinania prądu a więc prąd może być wyłączony przed naturalnym przejściem przez zero, ponieważ na biegu jałowym indukcyjność w obwodzie jest indukcyjnością magnesującą i ma bardzo dużą wartość tak więc po ucięciu prądu indukcyjności będzie zgromadzona duża energia magnetyczna ;

L_m- indukcyjność magnesująca transf. ; i_o- prąd ucięcia

Energia ta będzie zamieniała się na energię pola elektrycznego pojemności wejścia transf. dając duże przepięcia z tego względu proces wyłączania transf. na biegu jałowym daje trudne warunki przepięciowe dla łącznika i obwodu. Dodatkowo transf. są 3-f i występują sprzężenia magnetyczne a wyłączenie poszczególnych faz jest przesunięte o 60^o przepięcia powstające przy kolejno wyłączanych fazach będą wzajemnie wpływały na siebie nakładając się i dając bardzo niekorzystne warunki przepięciowe.

η-współczynnik uwzględniający straty w żelazie

I_w- prąd ucięcia I_w=i_o

-impedancja fazowa transf.

Przepięcie przy łączeniu transf. na biegu jałowym zależy od prądu ucięcia i impedancji falowej transf.

Przebiegi napięć powrotnych mogą mieć bardzo różne kształty w zależności od parametrów obwodu i rodzajów procesu łączeniowego.

Jeżeli krzywa napięcia powrotnego w górnej części ma dwie wypukłości to prowadzimy prostą OB styczną do początkowego przebiegu i dalej styczną BA do dwóch wypukłości. Prowadzi się również prostą równoległa styczną do max wartości przebiegu, punkty przecięcia OB i BA wyznaczają dwa parametry przebiegu U₁ t₁ a punkty przecięcia BA i C drugą parę parametrów U_C t₂

Jeśli krzywa ma w górnej części 1 punkt wypukłości to należy ją tak poprowadzić aby pola pod tą prostą były jednakowe. Jest to przebieg wykładniczy i parametr wyznaczony w ten sposób że prowadzimy styczną BA tak aby zakreskowane pola były jednakowe.

Przebieg jednoczęstotliwościowy jest charakteryzowany dwoma parametrami U_C i t₃.

Cztery parametry pozwalają na odwzorowanie wartości max przepięcia a także wartości stromości max oba te parametry są wystarczające do scharakteryzowania zagrożeń przepięciowych w obwodzie. Jeśli by natomiast dla obwodu dwuczęstotliwościowego zastosować dwa parametry uzyskało by się znacznie łagodniejsze warunki a mianowicie znacznie mniejszą stromość co jest nieprawidłowe.

Wpływ wyłącznika na:

1. przed wyłączeniem w wyłączniku pali się łuk powstaje napięcie łuku to napięcie może być różne w zależności od rodzaju wyłącznika tak więc określając model eksperymentalny w określonych warunkach sieci można uzyskać różne przebiegi napięć.

2. w niektórych wyłącznikach po zgaszeniu łuku płynie prąd połukowy a przerwa między elektrodą posiada rezystancję połukową. W tym przypadku przebieg napięcia powrotnego będzie zależny od tej rezystancji. Tak więc w tym przypadku przebieg napięcia będzie zależny od rezystancji wyłącznika, stosunkowo duży prąd połukowy, mogą mieć wyłączniki małoolejowe przy wyłączaniu małych prądów (do 1kA)

3. wyłącznik może mieć wpływ na ucinanie prądu wówczas powstają znacznie większe przepięcia niż przy wyłączaniu prądu w chwili naturalnego przejścia przez zero. Ucinanie prądu jest częste dla wyłączników próżniowych.

Na przebieg napięcia (wyznaczany różnymi metodami) może mieć wpływ urządzenie pomiarowe które charakteryzuje się impedancją wejściową mogącą tłumić lub zniekształcać przebieg.

Podstawowe metody wyznaczenia TRV

1.Wyłączanie bezpośrednie zwarć - polega na wył obw zwarciowego w którym powstało zwarcie metaliczne i rejestracji napięcia na zaciskach wyłącznika. Jest ona najkorzystniejsza z punktu widzenia dokładności rejestrowanego przebiegu jednakże będzie tutaj widoczny wpływ wyłącznika na rejestrowany przebieg ponadto badanie takie wymaga zgody energetyki na wykonanie zwarcia, jest ona stosowana jako sprawdzenie dokładności innych metod.

2. Wstrzykiwanie prądu o częstotliwości sieciowej - stosowana w obwodach pozbawionych napięcia ale opracowuje się również metody badania układu pod napięciem polega ona na tym że do badanego obwodu włącza się indykator napięć powrotnych.

Indykator - urządzenie wprowadzające do obwodu połówki prądu które symulują prąd wyłączalny na indykatorze pojawia się napięcie powrotne.

W metodzie tej nie ma jednak możliwości uwzględnienia wielu zjawisk które powstają w obwodach będących pod napięciem i dlatego dąży się do opracowania układów pozwalających na wstrzykiwanie prądu do układu będącego pod napięciem.

3. Wstrzykiwanie prądu pojemnościowego - podobna do metody drugiej ale z tą różnica że wstrzykiwany prąd uzyskuje się przez rozładowanie kondensatora. Przydatna jest ona do pomiaru napięcia w układzie o dużej częstotliwości a szczególnie napięcia od strony linii przy zwarciach pobliskich.

4. Modele sieci - polega na odwzorowaniu fragmentu sieci przez elementy RLC skupione w poszczególnych elementach układu elektroenergetycznego a więc generatorów, transf., linii poprzez odpowiednią ilość czwórników typu Π lub Γ elementy takie łączy się w model symuluje się zwarcie 2-f, 3-f lub 1-f i za pomocą indykatora napięcia powrotnego pobudza się układ do drgań. Metoda ta wymaga jednak dobrej znajomości układów zastępczych poszczególnych elementów ponadto nie pozwala jednak na uwzględnienie zmian indukcyjnych i pojemnościowych przy wysokich częstotliwościach napięcia powrotnego sprzężeń magnetycznych w obwodzie rzeczywistym.

5.Obliczanie na podstawie parametrów obwodu - przydatna jeśli obwód nie jest zbyt złożony chociaż ostatnio dostępność komputerów pozwala na symulację bardzo złożonych obwodów.

6. Łączenie w stanie jałowym obwodów probierczych zawierających transf. - polega na łączeniu transf. probierczego w otwartym obwodzie oraz rezystancji oscylograficznej napięcia przejściowego na otwartej przerwie obwodu wtórnego, użyteczna w tych stacjach probierczych gdzie prąd zwarciowy otrzymywany jest z generatora. Wyłącznik nie może mieć rezystorów bocznikujących, odtwarza się przebieg 1- częstotliwościowy nie otrzymuje się przebiegów wykładniczych spowodowanych prądami.

Metody 1-6 nadają się do stosowania w stacjach probierczych zwarciowych

Metody 1,4 i 5 są zalecane w przypadku sieci elektroenergetycznej

Metody 2 i 3 stosowane w przypadku fragmentów sieci

Stany nieustalone w obw EE

Impulsy ee wywołane przez sieć elmagnetyczną. Źródłem impulsowych pól elmagnetycznych są min urz elen oraz linie (gł WN).

Podst źródła szybkozmiennego pola elmagnet:

* procesy łączeniowe w ob. WN

* prądy piorunowe rozpływające się w przewodach

* prądy indukowane przez wyładowania atm

* wyładowania elektrostatyczne, ich źródłem są ładunki elektrostatyczne gromadzone przez ludzi lub urządzenia

Odporność udarowa urz technicznych

Udary o dużych i bardzo dużych energiach powst przy wyładowaniach piorunowych i przepięciach łączeniowych.

Wybrany poziom odporności ud urz techn uzależniony jest od tzw klasy środowiska w której będzie instalowane

Klasa 0 - urz dobrze chronione umieszczone w specjalnie wydzielonych pomieszczeniach, nap udarowe do 25V. Urz połączone z dobrze zaprojektowanym systemem na który nie wpływa instalacja energetyczna i wyład atmosfer. Urz posiadają wydzielone zasilanie..

Klasa I - śrdo częściowo chronione, nap udar nie przekraczają 500V, we wszystkich istalacjach przychodzących znajdują się urz ochrony I stopnia, urz połączone z systemem wyrównywania potencjałów, w instal mogą wyst przepięcia łączeniowe.

Klasa II - zachowane odpowiednie odl między przewodami elektr a okablowaniem sygnałowym, napięcia udarowe do 1000V, instalacje połączone przez wydzielone przewody z uziomem obiektu, urz elektroniczne zasilane z oddzielnych obwodów najczęściej za pomocą specjalnych transformatorów. W inst może wyst niewielka ilość przewodów nie posiadających ograniczników przepieć.

Klasa III - instalacje przewodzące posiadają wspólny ukł uziomowy, nap udarowe do 2000V, urz elektroniczne chronione i mniej czułe urz elektryczne zasilane z jednej instal elektr,.

Klasa IV - instalacje dołączone do wspólnego uziemienia narażonego na skutki potencjału o znacznych wart wywołane przez stany nieustalone w instal, zwarcia i wył piorunowe. Prądy udarowe rzędu kA, urz elektroniczne i elektryczne zasilane z jednej instal, napięcia udarowe do 400V, sieć uziemiająca niesystematyczna z rur, kabli, itp.

Klasa V - to sprzęt elektroniczny dołączony do kabli telekomunikacyjnych, na zewnątrz urz elektronicznych nie ma rozległego syst uziomowego.

Poziomy odporności:

Poziom I - środ dobrze chronione (sale komp) muszą być tłumione wszystkie sygnały, przewody zasilające ekranowane i muszą być stosowane filtry.

Poziom II - śr chronione (sterownie, sale terminali instal przemysł) w tym śr zakłócenia sa częściowo tłumione, obwody separowane, nieekranowane kable zasilające i sterownia oddzielone od kabli sygnałowych i telekomunikacyjnych

Poziom III - typowe środ przemysłowe, w instal brak tłumienia zakłóceń i brak separacji przewodów zasilających i sygnałowych

Poziom IV - surowe warunki przemysłowe np. strefy zewnętrzne inst przemysłowych, elektrownii, stacji elen, brak separacji między urządzeniami.

Środki wewnętrznej ochrony przeciwprzepięciowej i odgromowej:

* ekwipotencjalizacja

* odstępy izolacyjne

* dodatkowe zabezpieczenia (ograniczniki)

jako el ograniczające stosuje się:

* różnego rodzaju ekrany (tłumienie impulsowego pola elmagnet

* ograniczniki przepięć i ukł ochronne instalowane w sieci ee i transmisji danych

* kanały kablowe w obiektach i między obiektami

Strefy narażenia na wyład piorunowe

Sterfa O_A - wart szczytowa pola el magent 500 kV/m

Wart szczyt pola megnet 10kA/m, istnieje zagrożenie bezpośredniego uderzenia piorunem

Sterfa O_B - urz nrażone na bezpośrednie oddziaływanie pola elmagnet (wywołanego przez prąd piorunowy) oraz udarów napięciowych i prądowych indukowanych przez pądy piorunowe. W odróżnieniu od Sterfa O_A nie wyst zagr bezpośredniego uderzenia piorunem, urządzenia instal w nieekranowanych obiektach i niezabazpieczonych przed udarami napięciowymi i prądowymi. Wart szczytowe udarów nap w instal elektr do 10kV w inst transmisji danych do 6kV

Sterfa I - urz elektroniczne chronione przed bezpośrednim działaniem impulsowego pola elmagnet przez ekran, oraz udarami nap i prądowymi przez el i ukł zabezpieczające

Kategorie przepięć w instal EE

Kat IV - instalacje i urz na podejściu do obiektu projektowane z uwzględnieniem przepięć atm i łączeniowych, przepięcia ograniczyć do 6kV

Kat III - stałe instalacje i urz w instalacjach nie narażone bezpośrednio na przepięcia atm ale narażone na przepięcia atm zredukowane i przep łączeniowe. Przepięcia ≤ 4kV

Kat II - jak wyżej ale przepięcia ≤ 2,5kV

Kat I - urz i elementy stosowane w częściach inst których poziom przepięć jest kontrolowany przez ochronniki, przepięcia ≤1,5kV

Klasy ograniczników przepięć

A - odgromniki do zast w liniach napowietrznych - ochrona przed przepięciami atm i łączeniowymi

B - odgromniki - och przed bezpośr oddział prądu piorunowego przepięciami atm i łączeniowymi wszelkiego rodzaju. Stos w miejscu wprowadzenia instal do obiektu, złączu, rozdzielnicy głównej

C - ochronniki przepięciowe - ochrona przed przepięciami atm indukowanymi, przepięciami łączeniowymi wszelkiego rodzaju, przepięciami przepuszczanymi przez odgromniki. Stos w rozgałęzieniach instalacji, rozdzielnici gł, tablicy rozdzielczej

D - ochronniki przepięciowe - ochrona przed przep indukowanymi i łączeniowymi. Stos w gniazdach wtykowych, puszkach instal lub bezpośrednio w urządzeniu.

---