3tom237

8. ELEKTROENERGETYCZNA AUTOMATYKA ZABEZPIECZENIOWA 476

Sekwencja przechodzenia systemu z jednego stanu w drugi jest przeważnie inicjowana wystąpieniem zaburzenia. Przyczyny zaburzenia mogą być różnorodne i w dużym stopniu mają charakter losowy. Można tu wymienić:

—    uszkodzenia naturalne, np. przebicie izolacji, znaczne zmniejszenie się wytrzymałości mechanicznej itp.;

—    błędne działanie aparatury, najczęściej zbędne wyłączenie linii, transformatora lub bloku;

—    pomyłki personelu, np. załączenie uziemionego toru lub zbędne wyłączenie elementu;

—    działanie sił natury (piorun, silny wiatr, trzęsienie ziemi);

—    działanie ludzi nie związanych z użytkowaniem systemu, np. zwarcia powodowane przez dźwigi lub koparki.

Zakłócenie właściwie zlokalizowane powinno być szybko odizolowane od systemu i wówczas może być zlikwidowane bez dalszych następstw. Jeśli jednak stopień bezpieczeństwa systemu jest niezadowalający lub zakłócenie trwa nienormalnie długo, to rozwój sytuacji może prowadzić do stanu awaryjnego i powodować:

—    utratę równowagi i pracę asynchroniczną części systemu;

—    przeciążenie torów przesyłowych;

—    zachwianie bilansu mocy i zmniejszenie częstotliwości;

—    lawinowe załamanie napięć.

W dalszej konsekwencji może być przyczyną:

—    wyłączenia przeciążonych torów lub przepalenia mostków na przeciążonych liniach, co także prowadzi do zwarć i wyłączeń;

—    głębokich oscylacji mocy, prądów i napięć wywołanych pracą asynchroniczną, które powodują zakłócenia w pracy potrzeb własnych elektrowni, rozcięcia systemu i tzw. pracę wyspową, zachwianie bilansu mocy w wydzielonych podsystemach;

—    wyłączenia wielu odbiorców;

—    odłączenia bloków, szczególnie przy załamaniu pracy silników potrzeb własnych. Kaskadowy rozwój awarii kończy się różnym stopniem dezintegracji systemu, który

przechodzi do stanu poawaryjnego. Z kolei następuje proces restytucji, trwający kilka lub kilkanaście sekund, a niekiedy nawet wiele godzin.

8.2.2. Zwarcia w sieciach elektroenergetycznych

Najczęstszymi zaburzeniami występującymi w sieciach są zwarcia (typowe dane statystyczne podano w tabl. 8.1 8.3). Można je podzielić na:

—    zwarcia wielkoprądowe (symetryczne trójfazowe, niesymetryczne dwufazowe, dwufazowe doziemne oraz jednofazowe doziemne);

—    zwarcia słaboprądowe doziemne;

—    zwarcia wielkoprądowe dwupunktowe;

—    zwarcia wewnętrzne zwojowe.

Tablica 8.1. Lokalizacja zwarć    Tablica 8.2. Procentowy udział różnych rodzajów zwarć

Miejsce zwarcia	Procent wszystkich zwarć
Linie	85
Szyny	12
Transformatory	2
Generatory	^1
Razem	100

	Zwarcia w sieciach, %,
Rodzaj zwarcia	o napięciu
	< 220 kV	> 220 kV
Jednofazowe doziemne	60-70	80-r90
Dwufazowe	2-5	24-5
Dwufazowe doziemne	20-40	54-10
Trójfazowe	54-10	54-10
Wewnętrzne miedzyzwojowe	0,5-1	0,5 -^1

T ablica 8.3. Częstość występowania zwarć wielkoprądowych

Obiekt	Liczba zwarć na 100 lat
Linie 400 kV	0,1-r 1,0
Linie 220 kV	0,7 — 3,5
Linie 110 kV	3-S-15	y na 1 km długości
Linie 30 i 60 kV	6—30
Linie 6 i 15 kV	20-80 J
Szyny 15 ^100 kV	2 — 5 na 1 wyłącznik
Transformatory 15—400 kV	1,5—4 na 1 transformator
Generatory	0,2 — 1 na 1 generator

Rys. 8.1. Oscylogramy prądów przy zwarciu trójfazowym na zaciskach generatora

Zwarciom wielkoprądowym towarzyszy przepływ znacznych prądów, których charakter przedstawiono na rys. 8.1. Następuje też ograniczenie przesyłu mocy czynnej przez zwarty element. Przy zwarciu trójfazowym moc ta maleje niemal do zera, przy dwufazowym — prawie do połowy, a przy jednofazowym doziemnym — do ok. 2/3 wartości jaka mogłaby być przesyłana przed zwarciem.

Największe wartości prądu zwarciowego występują bądź przy zwarciach trójfazowych, bądź przy jednofazowych doziemnych. Ten drugi przypadek, dość częsty w obecnie istniejących systemach, ma miejsce wówczas, gdy impedancja dla składowej kolejności zerowej — widziana z miejsca zwarcia — jest mniejsza niż impedancja dla składowej kolejności zgodnej.

Przy zwarciach doziemnych może wystąpić zjawisko przepływu części prądu zwarciowego przez fazy zdrowe. Taki prąd, zwany wyrównawczym, jest wyrażony wzorem

L =    (8.7)

w którym; I_k — wartość skuteczna prądu w miejscu zwarcia, A; k₀, k_{ — współczynniki rozpływu dla składowej kolejności zerowej i zgodnej.