.
Система питания
Система питания двигателя внутреннего сгорания служит для подачи, очистки и хранения топлива, очистки воздуха, приготовления и подачи горючей смеси в цилиндры. Система питания обеспечивает необходимое количество и качество горючей смеси на каждом такте работы двигателя.
На рисунке 4.1 представлена схема расположения элементов питания.
Рис. 4.1 Схема расположения элементов системы питания 1 — заливная горловина с пробкой; 2 — топливный бак; 3 — датчик указателя уровня топлива с поплавком; 4 — топливозаборник с фильтром; 5 — топливопроводы; 6 — фильтр тонкой очистки топлива; 7 — топливный насос;8 — поплавковая камера карбюратора с поплавком; 9 — воздушный фильтр; 10 — смесительная камера карбюратора; 11 — впускной клапан; 12 — впускной трубопровод; 13 — камера сгорания
Топливный бак — это емкость для хранения топлива.
Отсюда бензин по топливопроводам поступает к карбюратору. Бензин проходит очистку через специальные фильтры на этапе заливки в бак. Это первый этап очистки фильтра. Второй этап очистки проходит через сетку, которая расположена на водозаборнике внутри бака.
Третий этап очистки проходит через топливный фильтр, расположенный в моторном отсеке. Как правило, используется одноразовый фильтр. Когда он загрязняется, его необходимо сменить.
С помощью топливного насоса происходит принудительная подача бензина из бака в карбюратор. Схема работы насоса представлена на рисунке 4.2. Рис. 4.2 Схема работы топливного насосаа) всасывание топлива, б) нагнетание топлива1 — нагнетательный патрубок; 2 — стяжной болт; 3 — крышка; 4 — всасывающий патрубок; 5 — впускной клапан с пружиной; 6 — корпус; 7 — диафрагма насоса; 8 — рычаг ручной подкачки; 9 — тяга; 10 — рычаг механической подкачки; 11 — пружина; 12 — шток; 13 — эксцентрик; 14 — нагнетательный клапан с пружиной;15 — фильтр для очистки топлива
Топливный насос работает от валика привода масляного насоса (ВАЗ 2105) или от распределительного вала двигателя (ВАЗ 2108).
Валики вращаются, а находящийся на них эксцентрик находит на шток привода топливного насоса. Шток давит на рычаг, который опускает диафрагму. Таким образом, из-за созданного разряжения, преодолевая усилие пружины, впускной клапан открывается. Происходит поступление бензина из бака в пространство над диафрагмой. Когда эксцентрик сбегает со штока, рычаг перестает давить на диафрагму, и она за счет жесткости пружины поднимается. Создается давление, за счет которого закрывается впускной и открывается нагнетательный клапан. Бензин поступает к карбюратору.
При помощи воздушного фильтра (рисунок 4.3) происходит очистка воздуха, поступающего в цилиндры. Расположен фильтр на верхней части воздушной горловины карбюратора.Рис. 4.3 Воздушный фильтр1 — крышка; 2 — фильтрующий элемент; 3 — корпус; 4 — воздухозаборник
Карбюратор нескольких систем и деталей, участвующих в приготовлении горючей смеси. Механизмы и системы карбюратора обеспечивают устойчивую работу двигателя. На рисунке 4.4 представлена схема работы простейшего карбюратора.
Рис. 4.4 Схема работы простейшего карбюратора1 — топливная трубка; 2 — поплавок с игольчатым клапаном; 3 — топливный жиклер; 4 — распылитель; 5 — корпус карабюратора; 6 — воздушная заслонка; 7 — диффузор; 8 — дроссельная заслонка
Что такое энергосистема? Определение и структура энергосистемы
Определение: Энергетическая система представляет собой сеть, состоящую из системы генерации, распределения и передачи. Он использует форму энергии (например, уголь и дизельное топливо) и преобразует ее в электрическую энергию. Энергосистема включает в себя устройства, подключенные к системе, такие как синхронный генератор, двигатель, трансформатор, автоматический выключатель, проводник и т. д.
Электростанция, трансформатор, линия электропередачи, подстанции, распределительная линия и распределительный трансформатор – это шесть основных компонентов. энергосистемы. Электростанция вырабатывает мощность, которая повышается или понижается через трансформатор для передачи.
Линия передачи передает мощность на различные подстанции. Через подстанцию мощность передается на распределительный трансформатор, который понижает мощность до соответствующего значения, подходящего для потребителей.
Энергосистема представляет собой сложное предприятие, которое можно разделить на следующие подсистемы. Ниже подробно описаны подсистемы энергосистемы.
Генераторная подстанция
На электростанции топливо (уголь, вода, атомная энергия и т.д.) преобразуется в электрическую энергию. Электроэнергия вырабатывается в диапазоне от 11 кВ до 25 кВ, что является повышением для передачи на большие расстояния. Электростанция генерирующей подстанции в основном подразделяется на три типа: тепловая электростанция, гидроэлектростанция и атомная электростанция.
Генератор и трансформатор являются основными компонентами электростанции. Генератор преобразует механическую энергию в электрическую. Механическая энергия поступает от сжигания угля, газа и ядерного топлива, газовых турбин или иногда двигателя внутреннего сгорания.
Трансформатор с очень высокой эффективностью передает мощность с одного уровня на другой. Мощность, передаваемая от вторичной обмотки, примерно равна первичной, за исключением потерь в трансформаторе. Повышающий трансформатор снизит потери в линии, по которой осуществляется передача мощности на большие расстояния.
Передающая подстанция
Передающая подстанция несет воздушные линии, которые передают генерируемую электрическую энергию от генерации к распределительным подстанциям. Он поставляет большую часть электроэнергии только на крупные подстанции или очень крупным потребителям.
Линии электропередач в основном выполняют две функции:
- Они передают энергию от генерирующих станций к оптовым приемным станциям.
- Соединяет между собой две или более генерирующих станций. Соседние подстанции также соединяются между собой линиями электропередач.
Напряжение передачи работает при напряжении более 66 кВ и стандартизировано на 69 кВ, 115 кВ, 138 кВ, 161 кВ, 230 кВ, 345 кВ, 500 кВ и 765 кВ, линейное.
Линия электропередачи выше 230 кВ обычно называется сверхвысоким напряжением (СВН).
Линия высокого напряжения заканчивается на подстанциях, которые называются подстанциями высокого напряжения, приемными подстанциями или первичными подстанциями. На подстанции высокого напряжения напряжение понижается до подходящего значения для следующей части потока к нагрузке. Очень крупные промышленные потребители могут обслуживаться непосредственно системой передачи.
Подстанция передачи
Часть системы передачи, которая соединяет подстанции высокого напряжения через понижающий трансформатор с распределительными подстанциями, называется подсистемой передачи.
Уровень напряжения субпередачи варьируется от 90 до 138 кВ. Система субпередач напрямую обслуживает некоторые крупные отрасли промышленности. Конденсатор и реактор расположены на подстанциях для поддержания напряжения линии электропередачи.
Работа вспомогательной системы передачи аналогична работе распределительной системы.
Она отличается от распределительной системы следующим образом.
- Подсистема передачи имеет более высокий уровень напряжения, чем распределительная система.
- Поставляет только большие нагрузки.
- Он питает только несколько подстанций по сравнению с распределительной системой, которая питает некоторые нагрузки.
Распределительная подстанция
Компонент системы электроснабжения, соединяющий всех потребителей в районе с источниками электроэнергии, называется распределительной системой. Электростанции соединены с генерирующими подстанциями линиями электропередачи. Они питают некоторые подстанции, которые обычно расположены в удобных точках вблизи центров нагрузки.
Подстанции распределяют электроэнергию на бытовых, коммерческих и относительно мелких потребителей. Потребителям требуются большие блоки мощности, которые обычно подаются в подсистему передачи или даже в систему передачи.
Электроэнергетика, защита систем, контроль и мониторинг
Защита — это отрасль электроэнергетики, связанная с принципами проектирования и работы оборудования (называемого «реле» или «реле защиты»), которое обнаруживает ненормальные состояния энергосистемы и инициировать корректирующие действия как можно быстрее, чтобы вернуть энергосистему в ее нормальное состояние.
Быстрота срабатывания является важным элементом систем релейной защиты — часто требуется время срабатывания порядка нескольких миллисекунд. Следовательно, вмешательство человека в защиту работы системы невозможно. Реакция должна быть автоматической, быстрой и вызывать минимальное нарушение работы энергосистемы.
ПРИРОДА ЗАЩИТЫ
Как правило, реле не предотвращают повреждение оборудования; они срабатывают после того, как уже произошло некоторое обнаруживаемое повреждение. Их цель состоит в том, чтобы ограничить, насколько это возможно, дальнейшее повреждение оборудования, свести к минимуму опасность для людей, снизить нагрузку на другое оборудование и, прежде всего, как можно быстрее удалить неисправное оборудование из энергосистемы, чтобы целостность и стабильность остальной системы сохраняется. Существует аспект управления, присущий релейным системам, который дополняет обнаружение неисправностей и помогает вернуть энергосистему в приемлемую конфигурацию как можно скорее, чтобы можно было восстановить обслуживание потребителей.
Также жизненно необходимо постоянно контролировать питание и защитные системы для анализа операций на предмет правильной работы и исправления ошибок в конструкции, применении или настройках.
Надежность, безотказность и безопасность
Под надежностью обычно понимают меру уверенности в том, что часть оборудования будет работать так, как предполагалось. Реле, в отличие от большинства другого оборудования, могут быть ненадежными двумя способами. Они могут не работать, когда от них ожидают, или они могут работать, когда от них не ожидают. Это приводит к двоякому определению «надежности», меры уверенности в том, что реле сработает правильно при всех неисправностях, для которых они предназначены, и «безопасности», меры уверенности в том, что реле не сработает неправильно при неисправности. любая вина.
Зоны защиты
Реле имеют входы от нескольких трансформаторов тока (ТТ), и зона защиты ограничена этими ТТ. В то время как трансформаторы тока обеспечивают возможность обнаружения неисправности внутри зоны, автоматические выключатели (CB) позволяют изолировать неисправность, отключая все силовое оборудование в зоне.
Таким образом, граница зоны обычно определяется CT и CB. Когда КТ является частью CB, она становится естественной границей зоны. Если ТТ не является составной частью выключателя, особое внимание следует уделить логике обнаружения и прерывания неисправности. ТТ по-прежнему определяет зону защиты, но для реализации функции отключения необходимо использовать каналы связи. На рис. 1 показаны зоны защиты в типичной системе.
Скорость реле
Конечно, желательно как можно быстрее устранить неисправность в энергосистеме. Однако реле должно принимать решение на основе напряжения
и формы сигналов тока, которые сильно искажены из-за переходных явлений, следующих за возникновением неисправности. Ретранслятор должен разделять значимую и важную информацию, содержащуюся в этих сигналах, на которой должно основываться решение о безопасной ретрансляции. Эти соображения требуют, чтобы ретранслятору потребовалось определенное время для принятия решения с необходимой степенью определенности.
Зависимость между временем срабатывания реле и степенью его достоверности является обратной и является одним из самых основных свойств всех систем защиты.
Хотя время срабатывания реле часто колеблется в широких пределах, реле обычно классифицируют по скорости срабатывания следующим образом:
- Мгновенное —
- Эти реле срабатывают, как только принимается безопасное решение. Никакой преднамеренной задержки времени для замедления срабатывания реле не вводится.
- Временная задержка —
- Преднамеренная временная задержка вставлена между временем принятия решения реле и началом действия отключения.
- Высокоскоростной —
- Реле, срабатывающее меньше указанного времени. Установленное время в современной практике составляет 50 миллисекунд (3 цикла в системе с частотой 60 Гц).
- Сверхвысокая скорость —
- Этот термин не включен в существующие стандарты реле, но обычно считается, что время работы составляет 4 миллисекунды или менее.
Основная и резервная защита
Основная система защиты для данной зоны защиты называется основной системой защиты. Он работает в кратчайшие сроки и выводит из эксплуатации наименьшее количество оборудования. На сверхвысоком напряжении
(230 кВ и выше) обычно используют дублирующие системы первичной защиты на случай, если какой-либо элемент в одной цепи первичной защиты не сработает. Таким образом, это дублирование предназначено для покрытия отказа самих реле. Можно использовать реле другого производителя или реле с другим принципом работы, чтобы избежать отказов по общей причине. Время работы и логика отключения как основной, так и дублирующей системы одинаковы.
Дублировать каждый элемент цепи защиты не всегда практично. В частности, в системах с более низким напряжением используется резервная релейная защита. Резервные реле работают медленнее основных реле и, как правило, удаляют больше системных элементов, чем может быть необходимо для устранения неисправности.
Они могут быть установлены локально, то есть на той же подстанции, что и первичные реле, или удаленно.
ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ РЕЛЕ
Как правило, при возникновении неисправности (короткого замыкания) токи увеличиваются, а напряжения уменьшаются. Помимо этих изменений величины, могут произойти и другие изменения. Принципы работы реле основаны на обнаружении этих изменений.
Обнаружение уровня
Это самый простой из всех принципов работы реле. Любой ток выше или напряжение ниже установленного уровня может означать, что внутри зоны защиты существует неисправность или какое-либо другое ненормальное состояние. На рис. 2 показаны реле максимального тока с независимым временем и с обратнозависимой выдержкой времени.
Сравнение величин
Этот принцип работы основан на сравнении одной или нескольких рабочих величин. Реле сработает, когда векторное разделение между двумя или более цепями отличается от нормальных рабочих параметров. На рисунке 3 I A и I B могут быть равны или иметь фиксированное отношение друг к другу.
Дифференциальное сравнение
Это один из наиболее чувствительных и эффективных методов обеспечения защиты от неисправностей, показанный на рис. 4. Алгебраическая сумма всех токов, входящих в защищаемую зону и выходящих из нее, будет близка к нулю, если в ней нет неисправности. зона и будет суммой I 1 и I 2 , если в зоне имеется неисправность. Детектор уровня может использоваться для обнаружения величины этого сравнения, или может применяться специальное реле, такое как процентное дифференциальное реле или реле подавления гармоник. Это наиболее распространенное защитное устройство, используемое для генераторов, двигателей, шин, реакторов, конденсаторов и т. д. Его единственный недостаток заключается в том, что оно требует токов от концов зоны защиты, что может потребовать чрезмерной длины кабеля или системы связи.
Сравнение фазового угла
Этот тип реле сравнивает относительный фазовый угол между двумя величинами переменного тока.
Он обычно используется для определения направления тока по отношению к эталонной величине. Нормальный поток мощности в заданном направлении приведет к изменению фазового угла между напряжением и током вокруг угла коэффициента мощности (например, 30°), в то время как мощность в обратном направлении будет отличаться на 180°. В условиях короткого замыкания, поскольку импеданс в первую очередь представляет собой индуктивность линии, угол сдвига фаз тока по отношению к напряжению будет близок к 90°.
Измерение расстояния
Этот тип реле сравнивает местный ток с местным напряжением. По сути, это измерение
импеданса с точки зрения реле. Реле импеданса зависит от того факта, что длина линии (т. Е. Расстояние до нее) для данного диаметра проводника и расстояния определяет его полное сопротивление. Это наиболее часто используемое реле для защиты высоковольтных линий электропередач. Как показано на рисунке 5, зоны можно определить как «зону один», которая обеспечивает мгновенную защиту менее чем 100 процентов связанного сегмента линии, и зоны два и три, которые охватывают больше, чем задействованная линия, но должны быть задержаны для обеспечения координации.
Содержание гармоник
Токи и напряжения в энергосистеме обычно имеют синусоидальную форму основной частоты энергосистемы плюс другие нормальные гармоники
(например, третья гармоника, создаваемая генераторами). Аномальные состояния или неисправности могут быть обнаружены путем обнаружения любых аномальных гармоник, которые сопровождают такие состояния.
Измерение частоты
Нормальная работа энергосистемы при частоте 50 или 60 Гц в зависимости от страны. Любое отклонение от этих значений указывает на то, что проблема существует или неизбежна.
КОНСТРУКЦИЯ РЕЛЕ
Следующее обсуждение охватывает очень небольшую выборку возможных конструкций. Конкретные данные должны быть получены от производителей.
Предохранитель
Предохранитель представляет собой датчик уровня, одновременно являющийся датчиком и отключающим устройством. Он устанавливается последовательно с защищаемым оборудованием и работает за счет плавления плавкого элемента в ответ на протекание тока.
Электромеханические реле
Силы срабатывания создаются комбинацией входных сигналов, накопленной энергии в пружинах и амортизаторах. Реле плунжерного типа состоит из подвижного плунжера внутри неподвижного электромагнита. Обычно он применяется в качестве датчика мгновенного уровня. Реле индукционного типа аналогично работе однофазного двигателя переменного тока тем, что требует взаимодействия двух потоков через диск или чашку. Потоки могут создаваться двумя отдельными входами или одним входом, электрически разделенным на две составляющие. В зависимости от обработки входов (т. е. один ток разделен на два потока, два тока или ток и напряжение) эта конструкция может использоваться для реле максимального тока с выдержкой времени, направленного реле или дистанционного реле.
Твердотельные реле
Все функции и характеристики электромеханических реле могут выполняться твердотельными устройствами в виде дискретных компонентов или интегральных схем. В них используются маломощные компоненты, либо аналоговые схемы для обнаружения неисправностей, либо измерительные схемы в качестве цифровых логических схем для работы.
Существуют преимущества производительности и экономики, связанные с гибкостью и уменьшенным размером твердотельных устройств. Их настройки более воспроизводимы и имеют более узкие допуски. Их характеристики могут формироваться путем настройки логических элементов, в отличие от фиксированных характеристик индукционных дисков или чашек.
Компьютерные реле
Часто говорят, что реле — это аналоговый компьютер. Он принимает входные данные, обрабатывает их электромеханическим или электронным способом для создания крутящего момента или логического выхода, приводящего к замыканию контактов или выходному сигналу. С появлением прочных, высокопроизводительных микропроцессоров стало очевидным, что цифровой компьютер может выполнять ту же функцию. Поскольку обычные входы состоят из напряжений и токов энергосистемы, необходимо получить цифровое представление этих параметров. Это делается путем дискретизации аналоговых сигналов и использования соответствующего компьютерного алгоритма для создания подходящих цифровых представлений сигналов.
СХЕМЫ ЗАЩИТЫ
Отдельные типы электрических аппаратов, конечно же, требуют защитных схем, специально применимых к рассматриваемой проблеме. Однако существуют общие принципы обнаружения, схемы ретрансляции и устройства, применимые ко всем.
Защита линии электропередачи
Линии электропередачи используют самые разнообразные схемы и оборудование. В порядке возрастания стоимости и сложности это предохранители, реле максимального тока мгновенного действия, реле максимального тока с выдержкой времени, направленные реле максимального тока, дистанционные реле и пилотная защита. Предохранители используются в основном в распределительных сетях. Реле максимального тока мгновенного действия обеспечивают защиту первой зоны в низковольтных системах. Реле максимального тока с выдержкой времени обеспечивают резервную защиту низковольтных систем. Направленные реле максимальной токовой защиты требуются в контурных системах, где ток короткого замыкания может протекать в любом направлении.
Дистанционные реле обеспечивают функцию блокировки и отключения для пилотной реле и резервной защиты первой, второй и третьей зон в высоковольтных и сверхвысоковольтных системах. Пилотная защита обеспечивает первичную защиту для 100 процентов линейного сегмента путем передачи информации с каждого терминала на все остальные терминалы. Для этого требуется канал связи, такой как носитель линии электропередач, оптоволокно, микроволновая печь или проводной контрольный сигнал.
Вращающееся устройство
Основной схемой защиты генераторов и двигателей является дифференциальное реле. Доступ ко всем точкам входа в охраняемую зону обычно легко доступен, не требуется согласования с защитой другого подключенного оборудования, а неисправная зона быстро идентифицируется. Защита двигателя также включает реле максимального тока мгновенного действия и выдержки времени для резервирования.
Оборудование подстанции
Дифференциальная релейная защита является универсальной схемой защиты шин и трансформаторов.
Пусковой ток, связанный с силовыми трансформаторами, требует специального дифференциального реле, использующего фильтры для обеспечения сдерживания гармоник, чтобы различать ток включения и ток короткого замыкания.
Реле максимального тока мгновенного действия и с выдержкой времени являются наиболее распространенными защитными устройствами, используемыми на шунтирующих реакторах, конденсаторах и сервисном оборудовании станций.
УПРАВЛЕНИЕ
Неисправности на линиях электропередачи носят преимущественно временный характер, и автоматическое повторное включение является необходимым дополнением к функции релейной защиты. Время повторного включения должно быть больше, чем время, необходимое для рассеивания продуктов дуги, связанных с неисправностью. Это зависит от напряжения системы и колеблется от 15–20 циклов при 138 кВ до 30 циклов для систем 800 кВ. Автоматическое повторное включение требует наличия надлежащих защитных и операционных блокировок.
Вращающееся оборудование, трансформаторы и кабели, как правило, не имеют временных неисправностей, а автоматическое повторное включение не предусмотрено.
МОНИТОРИНГ
С годами важность мониторинга производительности энергосистемы и оборудования неуклонно возрастает.
Осциллографы и другие регистраторы неисправностей, такие как последовательность событий, по своей природе являются автоматическими устройствами. Время, затрачиваемое на распознавание и запись параметров системы во время неисправности, исключает любое вмешательство оператора. Наиболее распространенными начальными значениями являются токи и напряжения, связанные с самой неисправностью. Фазные токи увеличиваются, фазные напряжения уменьшаются, а ток заземления обычно очень мал, поэтому все они являются естественными кандидатами на роль триггерных механизмов. На сигнал с частотой 60 Гц накладываются переходные компоненты, которые сопровождают неисправности и другие события переключения. Они выявляются на осциллографических записях и являются важным элементом анализа работоспособности. Рисунок 6 представляет собой типичную запись
однофазное замыкание на землю и неудачное быстрое повторное включение.
С появлением цифровых реле ситуация резко изменилась. Реле могут не только регистрировать ток и напряжение короткого замыкания и вычислять место повреждения, но и передавать эту информацию в центральный пункт для анализа. Некоторые цифровые устройства используются исключительно в качестве регистраторов неисправностей.
Stanley H. Horowitz
См. также : Производство электроэнергии; Электроэнергия, надежность системы и; Системы передачи и распределения электроэнергии.
БИБЛИОГРАФИЯ
Блэкберн, Дж. Л. (1952) Поляризация реле заземления. AIEE Trans., Часть III, PAS, Vol. 71, декабрь, стр. 1088–1093.
Горовиц, С. Х., и Фадке, А. Г. (1996). Релейная система энергоснабжения. Нью-Йорк: John Wiley & Sons, Inc.
Энергетическое инженерное общество IEEE. (1980). Релейная защита для энергосистем, изд. Стэнли Х. Горовиц. Нью-Йорк: IEEE Press.
Энергетическое инженерное общество IEEE. (1992). Релейная защита для энергосистем II, изд.
