rof. dr hab. inż. STANSŁAW KULAS Politechnika Warszawska Narażenia eksloatacyjne urządzeń elektroenergetycznych a niezawodność zasilania energią elektryczną Urządzenia elektroenergetyczne wchodzące w skład sieci rzesyłowej i rozdzielczej odlegają różnym rodzajom narażeń eksloatacyjnych. Należy rzy tym zaznaczyć, że nie wszystkie narażenia są uwzględniane rzy wyznaczaniu arametrów znamionowych tych urządzeń. Narażenia naięciowe, rądowe, a także wybrane nietyowe warunki racy łączników elektrycznych są rzedmiotem referatu.. WPROWADZENE Zaewnienie możliwie wysokiego (lub uzgodnionego) oziomu niezawodności zasilania energią elektryczną, rzy jednoczesnym ograniczaniu kosztów dostawy energii, ściśle się łączy z roblematyką jakości energii elektrycznej rzesyłanej odbiorcom. W raktyce ograniczane są koszty inwestycyjne i koszty obsługi urządzeń elektrycznych. Podwyższana bywa elastyczność rzeływów energii w sieci orzez odowiednią jej konfigurację, czy instalowanie rezerwowego zasilania. W wyniku monitorowania i oceny stanu życia istniejących urządzeń wydłużany jest ich czas racy. Efektywność i minimalizacja stonia zużycia urządzeń elektrycznych (składnika majątkowego SM) w czasie eksloatacji jest więc uzależniona od zarządzania rocesem jego obsługi [,5,7]. Dotyczy to nie tylko wykonywania niezbędnych działań zaobiegawczych lub narawczych, ale także oceny stanu zdolności do dalszej racy, modernizacji, czy wymiany danych urządzeń elektrycznych. Jest to roces decyzyjny wielokryterialny, w którym decyzje są odejmowane na odstawie informacji technicznych, ekonomicznych i natury sołecznej. Wszystkie urządzenia elektryczne wchodzące w skład sieci rzesyłowej i rozdzielczej ulegają starzeniu lub zużyciu. Podlegają narażeniom naięciowym, rądowym, mechanicznym, klimatycznym i innym, w zależności od warunków racy. Przeciążenie torów rądowych i zestyków, rowadzące do nadmiernego ich nagrzewania, rzysiesza roces korozyjny, obniża ich wytrzymałość mechaniczną, zmniejsza docisk zestyków, osłabia wytrzymałość elektryczną izolacji na rzebicie it. Zdarzenia te mogą być rzyczyną sczeienia się zestyków, rzebicia izolacji, co może dorowadzić w konsekwencji do zwarcia łukowego w rozdzielnicy. Skutki ich mogą być katastrofalne, rowadząc nie tylko do uszkodzenia samego urządzenia i wynikającej stąd rzerwy w zasilaniu, ale także być rzyczyną obrażenia ciała, aż do utraty życia. Przedstawienie wybranych narażeń oraz wartości związanych z nimi wymuszeń, dostarczenie raktycznych odowiedzi na ytania dotyczące skutków tych narażeń w eksloatacji, oraz nietyowych zastosowań wyłączników i ich wływu na ciągłość zasilania odbiorców energii elektrycznej jest rzedmiotem referatu.. CĄGŁOŚĆ ZASLANA ENERGĄ ELEK- TRYCZNĄ ODBORCÓW Rozbudowa i modernizacja układów elektroenergetycznych jest owiązana z otrzebą systematycznego zwiększania wymagań dotyczących zarówno arametrów technicznych jak i niezawodności działania łączników [8,,3]. W szczególności obejmują zagadnienia związane z łączeniem transformatorów nieobciążonych, silników, baterii kondensatorów, linii długich nieobciążonych, a także racy w warun-
4 MECHANZACJA AUTOMATYZACJA GÓRNCTWA kach rzeciążenia i rzy innych częstotliwościach zasilania niż częstotliwość znamionowa sieci [3,9]. Ogólnie biorąc, uszkodzenia oszczególnych urządzeń elektroenergetycznych, a zwłaszcza aaratów elektrycznych mogą wynikać z rzyczyn niedoskonałości ich konstrukcji, gdy wystąią one w warunkach obciążeń nie rzekraczających ich arametrów znamionowych, lub są rezultatem narażeń eksloatacyjnych urządzeń elektroenergetycznych w miejscu ich użycia i zainstalowania. Nawet krótkotrwała rzerwa w zasilaniu odbiorców może owodować roblemy eksloatacyjne, być rzyczyną zagrożenia życia ludzkiego i to niezależnie od kategorii odbiorców energii elektrycznej. Kategoria odbiorców ma wływ na rodzaj ich zasilania oraz dobór zainstalowanych w sieci aaratów elektrycznych i innych urządzeń elektrycznych. W rzyadku odbiorców rzemysłowych, koszty strat wynikłe z niedostarczonej energii elektrycznej są ogólnie biorąc roorcjonalne do długości rzerw w dostawie energii i częstości ich wystęowania [4]. Stąd, do technicznego minimum owinny być srowadzone stany awaryjne, zarówno zawinione jak i niezawinione rzez dostawcę energii. W tym celu oznanie zjawisk fizycznych zachodzących w aaratach elektrycznych jak i całokształt środków służących uzyskaniu możliwie wysokiego oziomu niezawodności aaratów elektrycznych w sełnianiu ożądanych funkcji należy do bardzo istotnych. 3. NARAŻENA NAPĘCOWE 3.. Wstę zolacja aaratów i urządzeń elektroenergetycznych w normalnych warunkach może racować trwale od naięciem wyższym od naięcia znamionowego sieci, do 0% jego wartości. Wynika to stąd, że moc obierana rzez odbiorniki systemu jest różna w ciągu doby i roku, a onadto istnieje otrzeba utrzymania wartości naięcia w unktach sieci bardziej odległych od źródeł zasilania, na oziomie bliższym wartościom znamionowym. W rzyadku jednak gwałtownych zmian obciążenia, w nastęstwie zwarć doziemnych, dokonywanych czynności łączeniowych w sieci, czy w wyniku bezośredniego (ośredniego) uderzenia ioruna w obiekty elektroenergetyczne, wystęują w systemie elektroenergetycznym rzeięcia: długotrwałe, łączeniowe i atmosferyczne. Różnią się one wartościami szczytowymi, stromością narastania udarów, czasem ich trwania i kształtem rzebiegu. Narażają one izolację urządzeń elektroenergetycznych, w tym aaratów elektrycznych. Przeięcia atmosferyczne (iorunowe) o czasie trwania rzędu mikrosekund, które są sowodowane rzez uderzenie ioruna w obiekty elektroenergetyczne nie są rzedmiotem analizy. 3.. Przeięcia długotrwałe Przeięcia długotrwałe mogą w warunkach naięć średnich wystęować niekiedy rzez dłuższy czas. Do rzeięć długotrwałych zaliczamy: rzeięcia owodowane wyłączaniem odbiorów o dużych mocach zaotrzebowanych, oraz owstające na wskutek załączania linii nieobciążonej (efekt ojemnościowy); charakteryzuje je częstotliwość znamionowa sieci oraz wsółczynnik amlitudy rzeięcia nie większy niż.4, a czas jego trwania nie rzekracza s, rzeięcia ziemnozwarciowe, wystęujące rzy zwarciu doziemnym jednofazowym (utrzymującym się); w sieci z izolowanym unktem zerowym, doziemienie jednej z faz owoduje wzrost naięcia w ozostałych fazach do wartości naięcia międzyrzewodowego (asymetrię naięć fazowych), które z uwagi na małe wartości rądów może być utrzymywane rzez dłuższy czas (wiele godzin). Zwarcie jednofazowe z ziemią w sieci z izolowanym unktem zerowym może być zwarciem łukowym. W rzyadku gdy rąd tego zwarcia nie rzekracza kilku amerów, to łuk elektryczny ali się niestabilnie. Wystęują wówczas rzeięcia szybkozmienne rzy rzerywaniu i załonie łuku [,]. Wartość wsółczynników rzeięć tego rodzaju, która zależna jest od arametrów sieci, warunków załonu oraz gaszenia łuku elektrycznego, waha się w granicach od.5 do 3.5 (rys. ). Rys.. Wsółczynnik rzeięć k w sieci średnich naięć []; z izolowanym unktem zerowym, komensowanej rzez dławik, 3 uziemionej rzez rezystor Utrzymywanie w sieciach rzemysłowych średniego naięcia nie wyłączonych zwarć łukowych rze-
Nr 7(473) LPEC 00 5 Rys.. Rejestracja załonów wielokrotnych w komorach różniowych, owstałych o zerwaniu rądu biegu jałowego transformatora wielkorądowego rywanych jest niebezieczne, zwłaszcza dla izolacji silników i kabli. Stan taki srzyja rzekształcaniu się zwarć ojedynczych w zwarcie na rzykład odwójne, oraz utrudnia dobór ograniczników rzeięć, z uwagi na wystęujące w nich kumulacyjne efekty termiczne. W celu ograniczenia wartości tego rodzaju rzeięć, unkt zerowy sieci jest uziemiany rzez rezystor lub dławik o stosunkowo małej reaktancji. W sieciach dokładnie skomensowanych, zagrożenie izolacji jest natomiast mniejsze niż w sieciach z izolowanym unktem zerowym. Zwiększa się ono jednak w miarę wzrostu rozstrojenia komensacji i wzrostu wartości wyższych harmonicznych rądu zwarcia, nie odlegających komensacji. 3.3. Przeięcia łączeniowe Przeięcia łączeniowe o wyższej częstotliwości, od kilku do kilkudziesięciu kiloherców, wystęują rzy wyłączaniu rądów roboczych indukcyjnych i ojemnościowych oraz zwarciowych [3,9,5]. W czasie wyłączania obwodu mało- i średnioindukcyjnego można zauważyć, że rzebieg naięcia na rzerwie międzystykowej łącznika należy do stosunkowo łagodnych, z unktu widzenia rocesu wyłączania. Naięcie na zaciskach łącznika elektrycznego jak i jego stromość zmieniają się łagodnie. Pewne roblemy techniczne mogą stwarzać warunki obciążeniowe i ruchowe, wymagające dużej liczby łączeń. Problem komlikuje się wtedy, gdy wyłączamy silniki wysokonaięciowe znajdujące się w stanie zahamowanym lub odczas ich rozruchu, dławiki komensacyjne, a także transformatory nieobciążone. Poważne zagrożenie, zwłaszcza dla izolacji silników, transformatorów od owstałych w obwodzie rzeięć, wystęuje w nastęstwie załonów wielokrotnych o dużej stromości, oraz związanego z tym tzw. wirtualnego (mogącego zaistnieć) ucięcia rądu [4,]. Załony wielokrotne w rzestrzeni międzystykowej mogą raktycznie wystąić w rzyadku wszelkich rodzajów komór gaszeniowych. Zachodzą zwłaszcza w sytuacji, gdy styki łącznika elektrycznego zaczynają się rozchodzić, tuż rzed rzejściem rądu rzez zero. Po chwilowym zgaszeniu łuku elektrycznego, z uwagi na niewielką jeszcze odległość międzystykową w trakcie wyłączania rądu i niedostateczną wytrzymałość elektryczną tej rzerwy, wystęuje onowny załon łuku i rzeływ rądu o dużej częstotliwości (nawet kilka megaherców). Łączniki różniowe charakteryzuje zdolność rzerywania rądu rzejściowego tego rodzaju. Jak wynika z badań [6, 8,], omierzone wartości rzeięć owstałe rzy łączeniu transformatorów, rzy omocy wyłączników różniowych (rys. ), odowiadały wartości wsółczynnika rzeięcia z rzedziału k u 4.0 5.0. Przeięcia tego rodzaju nie są jednak groźne dla izolacji transformatora, który w rzyadku transformatora n. 5 kv, oddawany jest obowiązkowej róbie naięciowej w laboratorium udarem łączeniowym 50/500 μs o wartości 85 kv m, co odowiada wsółczynnikowi rzeięć k u 6.9. Natomiast dla kabli eksloatowanych według [6], douszczalne rzeięcia owinny mieścić się w granicach:.9 k u.3. Przy tak niskim oziomie douszczalnych rzeięć, niezależnie od rodzaju zastosowanego wyłącznika, a zwłaszcza wyłącznika różniowego jest technicznie uzasadnione zainstalowanie odowiednio dobranych ograniczników rzeięć.
6 MECHANZACJA AUTOMATYZACJA GÓRNCTWA Na rzebieg rozważanego rądu rzejściowego, orócz wartości rądu głównego, wływa ukształtowanie sieci, a więc rozkład ojemności i indukcyjności o stronach obciążenia i zasilania, liczba i budowa kabli, długość i ukształtowanie ciągu szynowego w rozdzielnicy, jej ukształtowanie i liczba ól [6]. W sieciach średniego naięcia z izolowanym unktem zerowym, w rzyadku wyłączania rądów o mniejszych natężeniach i rzy wystęowaniu załonów wielokrotnych, może wystąić tzw. wirtualne ucięcie rądów (rys. 3). Rys. 3. Wirtualne ucięcie rądów w biegunach A i B łącznika rzy wystąieniu wielokrotnych załonów w biegunie C; i A, ib, i rądy fazowe o częstotliwości źródła zasilania; i ' rądy załonów wielo- C C krotnych w biegunie C; x wymuszone indukowanymi rzebiegami wielkiej częstotliwości rzejścia rzez zero rądów w biegunach A i B Jeśli założymy na rzykład, że wyłączaniu rądu i c w biegunie C towarzyszy wystęowanie załonów wielokrotnych, to wówczas rąd rzejściowy dużej częstotliwości z tego bieguna wrzęga się w ozostałe bieguny A i B, głównie w obszarze szyn zbiorczych w drodze indukcyjnej. Prowadzi to do wymuszonego wcześniejszego (niekoniecznie jednoczesnego) rzechodzenia rądów w tych biegunach rzez zero. Wówczas te rzejścia rądu rzez zero mogą być rzyczyną wyłączenia rądu (rądy w biegunach łącznika A i B nie łyną). W indukcyjności natomiast obciążenia (silnika) rądy są różne od zera, onieważ rąd rzejściowy towarzyszący załonom wielokrotnym w biegunie C łynie raktycznie w strefie szyn zbiorczych rzez ojemności doziemne kabli. stnieje realne niebezieczeństwo zerwania tego rądu i ojawienia się rzeięć o bardzo dużych wartościach. Doświadczalnie stwierdzono, że omawiany roces wirtualnego ucięcia rądów jest raktycznie możliwy tylko rzy rądach wyłączalnych o wartości nie rzekraczającej 600 A []. Skutecznym sosobem zmniejszenia stromości fal rzeięciowych na odcinku wyłącznik-silnik, co jest istotne ze względu na zagrożenie izolacji międzyzwojowej silników, zwłaszcza ierwszych cewek, jest zwiększanie ojemności względem ziemi układu na odcinku łącznik-silnik. Wzrost wartości międzyfazowych srzężeń ojemnościowych srzyjających wirtualnemu ucinaniu rądu w drugim i trzecim biegunie wyłączającego łącznika różniowego jest niestety wadą tego rozwiązania. Korzystniejszym sosobem zmniejszenia stromości oraz ograniczania amlitudy rzeięć w obwodzie, a tym samym zmniejszenia zagrożenia izolacji silników jest zastosowanie na zaciskach silników układu tłumiącego R-C, złożonego z szeregowo ołączonych ojemności i rezystancji. Zmniejszanie stromości fal rzeięciowych jest istotną zaletą układu R-C w stosunku do owszechnie stosowanych warystorowych ograniczników rzeięć. Pewne niedogodności takiego sosobu ograniczania rzeięć dotyczą otrzeby instalowania dodatkowego układu tłumiącego w obliżu zacisków silników, oraz konieczności doasowania rezystancji dołączonego układu do imedancji falowej kabla zasilającego silnik. Poważne roblemy techniczne związane ze zrywaniem wyłączanych rądów, o stosunkowo niewielkich wartościach, n. nieobciążonych transformatorów oraz silników, mogą stwarzać niektóre rodzaje wyłączników (styczniki), zwłaszcza różniowe, ale również SF 6 i neumatyczne. Oznacza to wyłączanie rądów rzed ich naturalnym rzejściem rzez zero, a więc w chwili istnienia w układzie energii magnetycznej, roorcjonalnej do iloczynu kwadratu rądu zrywania i indukcyjności obwodu. Prowadzić to może do wysokich rzeięć w obwodzie (3.), rzy czym ich wartości zależą od arametrów układu sieciowego, jak i od cech łączeniowych łącznika []. L T m u ) sin cos 0 m E a m (3.) CT Em ( ' gdzie : (u a 0 ) m wartość maksymalna na zaciskach wyłączalnego transformatora, L T, C T arametry wyłączanego transformatora,
Nr 7(473) LPEC 00 7 E m wartość maksymalna naięcia zasilającego, m wartość maksymalna rądu biegu jałowego transformatora, Ψ faza ucięcia rądu, η wsółczynnik uwzględniający rozroszenie części energii zgromadzonej w indukcyjności transformatora w rezystancji transformatora; dla rdzenia wykonanego ze stali zimnowalcowanej, η = 0.3 0.5. Największe rzeięcia łączeniowe wystęują w układach zasilania złożonych z silnego źródła i krótkich linii kablowych. Częstotliwości takich rzeięć wynoszą od setek herców do kilkunastu kiloherców. Ogólnie biorąc, wartości rądu ucięcia zależą zarówno od właściwości konstrukcyjnych wyłącznika (medium gaszącego, materiału stykowego, it.), jak i od charakteru obwodu (rys. 4), zwłaszcza ojemności C uzwojeń transformatora, ołączeń z transformatorem, czy silnikiem, oraz od wartości rądów magnesujących zależnych od rodzaju blach stosowanych na rdzenie transformatorów []. Rys..4. Zależność rądów ucięcia i 0 od ojemności C równoległych o obu stronach obciążenia i zasilania, odczas wyłączania rądu wyłącznikami: różniowymi, małoolejowymi, 3 z SF 6 Wartości rądu ucięcia wyłączników różniowych nie zależą znacząco od ojemności układu. Dominujący wływ mają tu właściwości materiału stykowego (temeratura tonienia, energia odarowania, rzewodność elektryczna i termiczna [6]. W rzyadku wyłączników z SF 6, dużo większy wływ na rądy ucięcia mają ojemności. Łączniki różniowe budowane obecnie umożliwiają na ogół ograniczanie wartości rądów ucięcia do oziomu nie rzekraczającego 5 A i nie stwarzają istotnego zagrożenia rzeięciowego dla izolacji silników elektrycznych. Pewnym jednak zagrożeniem dla izolacji układu mogą być zwarcia rozwijające się, będące konsekwencją rzeięć owstałych odczas wyłączania rądu biegu jałowego transformatora i owstałego nastęnie zwarcia jednofazowego transformatora []. W układzie zasilającym, którego unkt zerowy transformatora jest skutecznie uziemiony, wywołuje to w rozatrywanym obwodzie rzeływ rądu zwarciowego o dużej wartości, rzy czym załon łuku elektrycznego między stykami wyłącznika wystęuje w chwili gdy styki znajdują się już w znacznej odległości od siebie. Może to być rzyczyną uszkodzenia wyłącznika, z uwagi na nadmierny wzrost ciśnienia w komorze gaszeniowej. W celu ograniczenia wartości niebeziecznych rzeięć owstałych rzy wyłączaniu małych rądów indukcyjnych stosuje się: rezystory równoległe do rzerw międzystykowych łączników, ochronniki rzeięciowe lub dodatkowe odcinki kabla omiędzy łącznikiem i transformatorem. 4. NARAŻENA PRĄDOWE 4.. Wstę W racy łączników elektroenergetycznych można wyróżnić warunki obciążeniowe robocze i zakłóceniowe (rzetężenia). W warunkach roboczych łączniki są obciążone raktycznie stałymi wartościami rądu lub zmiennymi w czasie. Obciążalność rądowa ciągła w znacznym stoniu zależy od intensywności odrowadzanego cieła z ciała nagrzanego, w tym od zmienności temeratury otoczenia. Obciążenia zmienne w czasie są rzyadkiem łagodniejszym od obciążenia ciągłego i stanowią otencjalną rezerwę do ewentualnego wykorzystania w rzyadku koniecznych rzeciążeń rądowych łącznika (toru rądowego) w stosunku do jego gwarantowanego rądu znamionowego. Przetężenia rądowe charakteryzujące się rzeływem rądu o wartości znacznie rzekraczającej wartość rądu znamionowego mogą być rzyczyną uszkodzeń torów rądowych i zestyków, na wskutek oddziaływania cielnego i elektrodynamicznego rądu. 4.. Przeciążenia rądowe i obciążenia zmienne Douszczalne wartości temeratury rzy obciążalności rądowej ciągłej torów rądowych i zestyków są zależne od własności materiału toru, jak również od własności środowiska w bezośrednim sąsiedztwie toru [,3]. W warunkach rzeciążenia rądowego długotrwałego, wartość douszczalnego rądu a aaratu rzy danej temeraturze otoczenia a, różnej od obliczeniowej temeratury otoczenia 0, określana jest z zależności:
8 MECHANZACJA AUTOMATYZACJA GÓRNCTWA Rys. 5. Zestawienie rzebiegów nagrzewania (i chłodzenia) torów rądowych dla obciążenia: a) ciągłego; b) dorywczego; c) rzerywanego u a a n do.8 (4.) gdzie: do u 0 douszczalny rzyrost temeratury w stanie ustalonym, o C, u douszczalna temeratura w stanie ustalonym danego toru rądowego, o C, a temeratura otoczenia, o C, 0 temeratura odniesienia, o C, rąd znamionowy ciągły, A. n Orócz obciążenia torów rądowych rądem ciągłym, o niezmiennej wartości w czasie, tory rądowe mogą być oddane obciążeniu o charakterze zmiennym w czasie [,3]. Wyróżnia się zatem obciążenie dorywcze i rzerywane (rys. 5). W rzyadku obciążenia dorywczego rzeływ rądu rozoczyna się rzy oczątkowej temeraturze toru równej temeraturze otoczenia 0 lub temeratury oczątkowej i trwa rzez czas nie wystarczający do ustalenia się rzyrostu temeratury u. Wartość douszczalną rądu rzy obciążeniu dorywczym d [A], rzy rzeływie którego nie zostanie rzekroczony douszczalny rzyrost temeratury do w zadanym czasie obciążenia t d, wyznaczamy z zależności SkA (4.) d do t T do d / td / T kw ( e ) e Obciążenie rzerywane jest obciążeniem zmiennym o owtarzających się na rzemian okresach obciążenia i rzerwach bezrądowych. W okresach bezrądowych rzewód nie stygnie do temeratury otoczenia, gdyż są one krótkie w stosunku do wartości stałej czasowej T. Wartość douszczalną rądu [A] rzy racy rzerywanej o równych cyklach racy i stałych wartościach rądu można wyznaczyć ze wzoru i do t ex( ) T t ex( ) T gdzie: t, względny czas racy; t t t czas rzeływu rądu (racy), [s]; t czas rzerwy (bezrądowy), [s]. i (4.3) Szczegółowe rzeisy eksloatacji urządzeń elektrycznych recyzują możliwości owiększania obciążenia rądowego rzy racy dorywczej i rzerywanej [3]. 4.3. Przetężenia rądowe W rocesie załączania baterii kondensatorów o dużych ojemnościach możemy mieć do czynienia ze znacznymi rzetężeniami [,,5]. Wskutek tego może wystąić nierawidłowe działanie łączników elektrycznych, a nawet ich uszkodzenie w wyniku
Nr 7(473) LPEC 00 9 sczeienia się styków. Analizując rzebiegi rzejściowe wystęujące rzy załączaniu skuionej ojemności baterii kondensatorów rozatruje się rzyadek załączania ojedynczych kondensatorów do sieci, w której nie ma innych równolegle już dołączonych kondensatorów, oraz rzyadek (rozatrywany w racy) znacznie groźniejszy z unktu widzenia wystęujących rzetężeń w obwodzie, olegający na rzyłączaniu dodatkowych kondensatorów do obwodu z kondensatorami znajdującymi się już od naięciem. Podczas rzyłączania oszczególnych sekcji kondensatorów do sekcji znajdujących się od naięciem, o wartości rzetężenia rądowego w obwodzie decydują rzede wszystkim ojemności oszczególnych sekcji (gru) kondensatorów (rys. 6). Z uwagi na małe wartości indukcyjności w gałęziach (ołączeniach) danej baterii w chwili załączania wyłącznikiem baterii C, bateria C jest raktycznie zwierana. Przebieg rzejściowy rądu jest wówczas w znikomym stoniu tłumiony. Największa wartość amlitudy rądu i ( t ) może nawet niekiedy rzekroczyć wartość rądu zwarciowego udarowego w danym miejscu sieci. Stromości ojemnościowych rądów załączeniowych są tu znacznie większe od stromości zwarciowych rądów załączeniowych. Należy onadto odkreślić, że z uwagi na wysoką częstotliwość składowej rzejściowej rądu, wskutek efektu naskórkowości, rezystancja ołączeń baterii jest w czasie rzebiegu nieustalonego znacznie owiększona, co ma korzystny wływ na jej tłumienie. Prądy o wysokiej częstotliwości mogą się jednak rzenosić rzez srzężenia elektromagnetyczne na obwody sterownicze i inne obwody niskiego naięcia, oddziałując rzy tym szczególnie niekorzystnie na różne układy elektroniczne, w tym na komutery i mikrorocesory układów sterowania i automatyki [3,]. Skutecznymi środkami ograniczającymi rzetężenia rzy łączeniu baterii kondensatorów [0,,5], są: dwustoniowe załączanie baterii kondensatorów wyłącznikiem wyosażonym w rezystor, zwierany z oóźnieniem wystarczającym do skutecznego wytłumienia rocesu rzejściowego rądu; załączanie synchronizowane w chwili rzechodzenia naięcia zasilania rzez zero. 4.4. Nietyowe warunki racy Rys. 6. Schemat zastęczy układu do analizy dołączania ojemności C do układu gruy kondensatorów o ojemności C ; L, L, L c indukcyjności ołączeń Jeśli w czasie załączania baterii C nastąi rze- ' skok wstęny omiędzy stykami a a wyłącznika rzy maksymalnej wartości naięcia zasilania, to rąd rzejściowy będzie miał wtedy największą stromość oczątkową oraz amlitudę. Wartość jego możemy określić z zależności i ( t) u ' (0) sin ( L L Lc )( ) C C gdzie: aa 0 t (4.4) 0 ( ) (4.5) L L L C C c Praca wyłączników w układach rzy częstotliwościach niższych od 50 Hz, a mianowicie 5 Hz, a zwłaszcza 6 Hz jest stosunkowo częstym rzyadkiem zastosowania wyłączników średniego i wy- 3 sokiego naięcia. Przy tych częstotliwościach łuk elektryczny w obszarze stykowym oddziałuje negatywnie na komorę gaszeniową wyłącznika szczególnie intensywnie [5]. Czas łukowy ółfali rądu symetrycznego 6 Hz wynosi 30 ms, a więc jest 3 3-krotnie dłuższy od czasu łukowego ółfali 50 Hz. Ładunek jaki rzeływa rzez obszar stykowy odczas alenia się tam łuku elektrycznego (całka rądu zwarciowego) jest około 3 razy większy od ładunku rzeływającego rzy rzeływie ółfali rądu o częstotliwości 50 Hz. Prąd wyłączalny wyłącznika rzy wyłączaniu zwarcia rzy częstotliwości mniejszej od 50 Hz możemy określić z zależności f (4.6) f gdzie: rąd wyłączalny wyłącznika rzy częstotliwości znamionowej f, rąd wyłączalny wyłącznika rzy częstotliwości mniejszej od znamionowej f.
0 MECHANZACJA AUTOMATYZACJA GÓRNCTWA Należy rzy tym dodać, że czynnikiem korzystnym jest obniżona stromość rądu w otoczeniu zera rądu zwarciowego. Praca wyłączników w układach rzy częstotliwościach niższych od 50 Hz, wływa niekorzystnie na roces gaszenia łuku elektrycznego. 5. WNOSK Uwzględnienie narażeń oraz nietyowych warunków racy włączników w ich doborze jest ważnym czynnikiem wływającym na niezawodną ich eksloatację. Przeięcia rzy łuku rzerywanym są znacznie większe niż rzy zwarciu trwałym. Przerwanie rądu o częstotliwości znamionowej wkrótce o utracie styczności styków łącznika i zbyt wolne narastanie naięcia załonowego ma wływ na wystęowanie załonów wielokrotnych w rzerwie międzystykowej łącznika. Wartości rzeięć owstałych rzy wyłączaniu małych rądów indukcyjnych zależą od arametrów łączonego obwodu sieciowego i w znacznym stoniu od cech łączeniowych wyłącznika. Przekroczenie rądów douszczalnych rzy obciążeniu rądowym ciągłym, owoduje osłabienie wytrzymałości mechanicznej i elektrycznej urządzeń elektrycznych, co może być owodem ich uszkodzenia. Wystęujące odczas załączenia baterii kondensatorów znaczne rzetężenia rądowe mogą rowadzić do uszkodzenia oszczególnych kondensatorów baterii, a także mogą owodować sczeianie się styków wyłącznika. Literatura. Anderson E.: Przeięcia wewnętrzne w sieciach średnich naięć i ich ograniczanie. OWPW, Warszawa 997.. Ciok Z., Maksymiuk J., Pochanke Z., Zdanowicz L.: Badanie urządzeń energoelektrycznych. WNT, Warszawa 99. 3. Ciok Z.: Procesy łączeniowe w układach elektroenergetycznych, WNT Warszawa, 976. 4. Damstra D., Vanden Heuvel W.: Current choing and overvoltages in MV and HV inductive circuits. CGRE, Ref. 3, Sarajewo 5/989. 5. Dzierzbicki S.: Aaraty Elektroenergetyczne. WNT, Warszawa 977. 6. Gul A.: Przeięcia łączeniowe w wyłącznikach różniowych, Seminarium Naukowe PAN, nstytut Energetyki, Warszawa, 994. 7. Gulski E., Maksymiuk J., Quak B., Smit J.J.: Condition data analysis for asset management of high voltage comonents, OWPW, Warszawa 007. 8. Jankowicz S.: Przeięcia łączeniowe wyłączników średniego naięcia. Wiadomości Elektrotechniczne, 99, nr 4. 9. Królikowski Cz.: Technika łączenia obwodów elektroenergetycznych. PWN, Warszawa-Poznań 975. 0. Kulas S.: Warunki racy wyłączników średniego naięcia w układach komensacji mocy biernej. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa; Czasoismo Naukowo-Techniczne, PL S- SN 008-7448, Katowice 009, nr 7 (46), str. 57 6.. Kulas S.: Aktualny stan oraz ersektywy rozwoju wyłączników średniego naięcia. Mechanizacja i Automatyzacja Górnictwa; Czasoismo Naukowo-Techniczne, Katowice 003, nr 7 (390), str. 73 79.. Maksymiuk J.: Aaraty elektryczne. WNT, Warszawa 997. 3. Markiewicz H., Wołkowiński K.: Urządzenia elektroenergetyczne, WNT, Warszawa 980. 4. Marzecki J.: Przemysłowe sieci elektroenergetyczne, WTE, Warszawa 006 5. Slade G. P.: The vacuum interruter. SRC Press 008. Recenzent: dr inż. Marcin Habrych EXPLOTATON HAZARDS OF ELECTRCAL EQUPMENT AND ELECTRCAL POWER SUPPLY RELABLTY Electrical equiment enter into subtransmission grid and distribution network subject to different exloitation hazards. t is necessary to note that not all nominal arameters of electrical aaratuses are determined during testing. Voltage and current hazards, as well as non-standard oerating conditions of electrical switches have been chosen for analysis in this aer. ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ ФАКТОРЫ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ И НАДЕЖНОСТЬ ПИТАНИЯ ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЕЙ Электроэнергетические устройства, всходящее в состав сети высокого напряжения и распределительной сети подлежат разным видам эксплуатационных факторов. Следует при этом отметить, что не все факторы учитываются при определении номинальных параметров этих устройств. Факторы напряжения, тока, а также выбранные нетипичные условия работы электрических разъемов являются предметом статьи.