Mavzu: temir yo`l tizimidagi elektr ta’minot tizimida qisqa tutashish toklarni hisoblash

MAVZU: TEMIR YO`L TIZIMIDAGI ELEKTR TA’MINOT TIZIMIDA QISQA TUTASHISH TOKLARNI HISOBLASH

O`zgaruvchan tok sistemalarida qisqa tutashuv toklari, ularni hisoblash va uskunalar tanlash.

Qisqa tutashuv (QT) ning turlari, sabablari va oqibatlari

QT turlari va sabablari

Xar qanday elektr tizimida normal (ishchi) va avariya rejimlari bo`ladi.

Elektr zanjiridan foydalanishning normal (ishchi) rejimi deganda elektr energiyasining elektr manbaadan iste’molchiga tizimdagi normal yo`qotishlar bilan yetib kelishi tushuniladi. Bu rejimda toklarning kattaligi tizimdagi va uskunalarning kuchlanishlari va qarshiliklariga bog`liq bo`ladi.

Qisqa tutashuv (QT) deb zanjirdagi elektr manbaining nisbatan kichik qarshilik orqali tutashuviga aytiladi.

Elektr zanjirdagi qisqa tutashuv toklari xar xil fazalarda bir-biri bilan yoki yer bilan nolga yaqin bo`lgan juda kichik qarshiliklar orqali birlashishi natijasida vujudga keladi. QT paytida ba’zi xollarda hosil bo`luvchi elektr yoyining qarshiligi inobatga olinmaydi va hisoblar metal bog`lanishlardagi kichik QT toklariga bajariladi.

QT ning quyidagi turlari mavjud:

• 
  Uch fazali yoki simmetrik ( ), bunda uchta faza bir-biri bilan tutashadi:
  
• 
  Ikki fazali ( ), bunda ikkita faza o`zaro tutashadi
  
• 
  Bir fazali ( ), bunda bir faza manbaning neytrali bilan yer orqali tutashadi
  
• 
  Yerga qo`sh tutashuv ( ), bunda ikki faza o`zaro yer orqali tutashadi.
  

Agar barcha QT larni 100% deb olsak, statistikaga ko`ra ularning nisbatan ulushi: uch fazali-5%, ikki fazali-10%, yerga qo`sh tutashuv-20%, bir fazali-65% ni tashkil qiladi.

QT kelib chiqishining asosiy sabablari elektr jihozlarining va tok o`tkazuvchi qismlarining izolyatsiyasi buzilishi hisoblanadi. Izolyatsiyani buzilish sabablari turlicha bo`lib, ular vaqtinchalik va doimiy harakterga ega.

Shikastlangan oraliqni uzib qo`yib tuzatiladigan vaqtinchalik izolyatsiyaning buzilishi odatda chaqmoq urishi, shamol yoki muzlash vaqtida havo liniyalari simlarining chalkashishi, simlarni tok o`tkazuvchi qismlar ustiga tushib qolishi, izolyatsiyalovchi oraliqlarni qushlar yoki xashorotlar tomonidan to`sib qo`yilishi va h.z sabablar ta’sirida sodir bo`ladi.

Avariya sodir bo`lgan oraliqni uzib qo`yishda ham bartaraf bo`lmaydiga doimiy izolyatsiya buzilishi uning eskirishi yoki sifatsizligi, yer qazish paytida kabellarning shikastlanishi va h.z sababli kelib chiqadi.

Izolyatsiyaning buzilishi doimiy yoki vaqtinchalik xarakterga ega bo`lishidan qat’iy nazar, barcha shikastlanishlar QT toklari paydo bo`lishi bilan bog`liq.

QT larda ikki tizim mavjud: yerga ulangan neytralli va izolyatsiyalangan neytralli.

Yerga ulangan neytralli tizimlarda fazani yerga ulash bir fazali QT ko`rinishida bo`ladi. (102,a-rasm)

Bir fazali QT toki katta bo`lib, ko`pincha induktiv xarakterga ega bo`ladi. Bu tokning kattaligi asosan QT zanjiri tok manbai, liniya yoki boshqa qurilmalarning induktiv qarshiligi bilan cherklangan.

Uch fazali sinxron generatorning qisqichlarida QT ning uchta turi – uch fazali, ikki fazali va bir fazali turlaridan faqat bir fazali QT da toke ng katta bo`lishi isbotlangan.

Generatorda uch fazali QT toki qiymati bir fazali QT tokidan 2,5 marta, ikki fazali QT tokidan 1,5 marta kichik. Lekin generator o`zaklarida QT ning uch fazali turi kam kuzatilsa ham xavfli sanaladi. Buni shunday izoxlash mumkin: Generatordagi QT tokining qiymati faqat o`ramlar qarshiliklarining nisbatiga bog`liq bo`ladi, generatordan uzoqlashgan sari QT tokening qiymati zanjirdagi elementlar qarshiligi (liniyalar, transformatorlar, reaktorlar) bilan bog`liq, chunki, generator o`ramlarining qarshiligi ularga nisbatan kichik.

Bir fazali QT toki uchun yerga ulangan neytralli elektr tizimlar uchun sun’iy chegaralash tadbirlari qo`llanadi.

Ba’zi hollarda neytrallar hamma transformatorlarda emas, ularning qismlarida yerga ulanadi, bunda qolganlari izolyatsiyalangan neytrallar bilan ishlashga qoldiriladi; boshqa hollarda esa neytrallarni yoki aktiv qarshilik orqali, yoki nisbatan katta induktiv qarshilik orqali yerga ulanadi (102, a-rasm)

Toklar va kuchlanishlar: a) yerga ulangan neytralli tizimlarda b)izolyatsiyalangan neytalli tizimlarda c) QT li neytralli tizimlarda

Buning natijasida elektr tizimlarda mumkin bo`lgan eng katta bir fazali QT toki odatda mumkin bo`lgan uch fazali QT tokidan oshmaydi.

Bir fazali QT toki o`tishi liniyaning relsini ishga tushishiga va iste’molchilarni tizimdan ajratilishiga olib keladi, bu esa yerga ulangan neytralli tizimlarning eng katta kamchiligi hisoblanadi.

Reaktorlar orqali neytrallarning yerga ulanishi 110; 220; 500 kV va undan yuqori kuchlanishli quvvatga ega bo`lgan tarmoqlarda qo`llaniladi.

Izolyatsiyalangan neytralli tarmoqlarda bir fazaning yer bilan ulanishi sodda qilib aytganda “yerga tutashuv” deb ataladi. Bunda toklar asosan hajmiy harakterga ega bo`ladi, chunki liniyaning uzunligi va kuchlanishga bog`liq ravishda yirik qurilmalarda bir necha o`n ampergacha yetadi. Hajmiy tok ga teng bo`lgan yerga tutashuv toki taxminan quyidagi formula orqali aniqlash mumkin:

Bu yerda U-chiziqli kuchlanish, kV; va – shu kuchlanishga ega tarmoqning havo va kabel liniyalari uzunliklari, km.

Izolyatsiyalangan neytralli tarmoqlarda bir fazali yerga tutashuvda yerga tutashuv toklari kuchsiz bo`lganligi uchun liniyani himoyadan birdaniga ajratish shart emas. Elektr jihozlarning ishlashida ham buzilish kuzatilmaydi, chunki fazalar o`rtasidagi kuchlanish o`zgarmaydi va o`zaro 120° burchak hosil qiladi. Bu turdagi tutashuvdan himoya odatda navbatchi hodimlar tomonidan bir fazali yerga tutashuvni toppish va bartaraf etish uchun choralar ko`rishlariga sabab bo`luvchi signalga ta’sir etadi. Bir fazali tutashuvda liniyaning 2 soatgacha ishlashi mumkin deb hisoblanadi, shundan keyin iste’molchilar manbaadan ajratilishi yoki boshqa manbaaga ulanishlari kerak (agar mavjud bo`lsa). Bir fazali tutashuvda uzoq vaqt ishlashi qaysidir nuqtada boshqa fazaning yerga tutashuvi sodir bo`lishi va og`ir avariyaga sabab bo`lishi mumkin. Bir fazali yerga tutashuvda fazalardagi kuchlanish yerga nisbatan o`zgaradi. Normal ish rejimida fazalardagi kuchlanishlar simmetrik va ularning qiymati qurilmaning yerga nisbatan faza kuchlanishiga teng. Yerga nisbatan fazalar hajmiy toklari yig`indisi nolga teng.

Masalan fazaning yerga tutashuvida faza bilan yer o`rtasida neytrallar farqi bo`lmaganligi uchun yerga nisbatan kuchlanish nolga teng bo`ladi; va fazalarning yerga nisbatan kuchlanishi esa marta oshadi va qurilmaning fazalararo kuchlanishiga tenglashadi (yerdagi potensial mavjudligi sababli)

Elektr yoyi orqali bir fazali yerga tutashuv ko`proq xavf tug`diradi. Elektr yoyi doimiy ravishda paydo bo`lib yoki yo`qolib turishi mumkin va tebranish ko`nturi bo`lgani uchun tarmoqdagi kuchlanishning oshib ketishiga sabab bo`ladi. Kuchlanishning oshishi gacha yetadi va butun elektr tarmoqqa tarqaladi, natijada shikastlanmagan fazalar izolyatsiyasida buzilishlar bo`lishi mumkin, ya’ni bir fazali yerga tutashuvdan ikki marta yerga QT ga o`tishi mumkin.

Bir paydo bo`lib bir yo`qolib turuvchi yoy 5A dan katta hajmiy toklarda kuzatiladi, tarmoqda kuchlanishning oshishi bilan elektr yoyi kuchlanishlarining oshib ketish xavfi ham kuchayadi (asosan 35 kV dan katta kuchlanishlarda).

1000 V dan yuqori kuchlanishli elektr qurilmalar katta va kichik yerga tutashuv tokli qurilmalarga bo`linadi.

Katta kuchlanishli yerga tutashuv qurilmalarda yerga ulangan neytralli va 500 A dan katta yerga tutashuv tokli qurilmalar kiradi (110 kV va undan yuqori kuchlanishli qurilmalar).

Kichik kuchlanishli yerga tutashuv qurilmalarda odatda izolyatsiyalangan neytralli qurilmalar (35 kV gacha) yoki yerga tutashuv toki 500 A dan kichik bo`lgan katta qarshilik orqali yerga ulangan neytralli qurilmalar kiritiladi.

QT ta’sirini chegaralash choralari.

Zamonaviy elektr tarmoqlarida QT toklari juda katta – bir necha o`n va yuz minga yetadi.

Temir yo`l elektr qurilmalarining aparatlarini va rels himoyasini to`g`ri tanlashga boshqa soha elektr qutilmalari uchun QT toklarini hisoblashda keng foydalanilayotga QT toklarini aniq hisoblash usullarini qo`llash orqali erishiladi.