Текст книги "Большая Советская Энциклопедия (ЗА)"

Защита электрической сети

Защи'та электри'ческой се'ти, система мероприятий, предотвращающих и ограничивающих развитие аварии на линиях электропередачи и электрических подстанциях. Имеет целью обеспечить надёжность снабжения потребителей электрической энергией должного качества. Подавляющее количество электроэнергии распределяется через электрической сети общего пользования. Защита таких сетей имеет важное значение для нормального электроснабжения промышленности, сельского хозяйства, ж.-д. транспорта и др. потребителей и непрерывно совершенствуется. В той или иной мере защищают все электроустановки, в том числе и автономные источники электрической энергии с их малыми сетями.

  Электрическую сеть общего пользования необходимо защищать от перегрузки, перенапряжений и от коротких замыканий, опасных для сети, от повреждения изоляционных и поддерживающих конструкций и обрывов проводов. Опасные явления возникают как вследствие атмосферных воздействий (например, удара молнии), так и в результате изменения состояния самой сети, например пробоя изоляции или преднамеренного отключения ненагруженной линии передачи. Повреждение изоляции может быть вызвано старением материала или внешними причинами. Поддерживающие конструкции (опоры, траверсы, арматура изоляторов и т.п.) ломаются под действием ветра, от гололёда, подвергаются коррозии. Возможны случаи пережога проводов током и обрыва их, например от вибрации. Причинами аварии могут быть неправильное действие автоматических устройств в сети и ошибки обслуживающего персонала. При огромных масштабах современных электрических сетей, состоящих из десятков тысяч км линий электропередачи разных напряжений, тысяч электрических подстанций, практически невозможно избежать опасных ситуаций. Если авария всё же возникает, то свести к минимуму её вредные последствия должна З. э. с. Для этого необходимо как можно быстрее отключить поврежденный элемент (участок) сети, не затрагивая при этом соседние участки, а потребителей перевести на питание от резервных источников. Однако по экономическим соображениям бесперебойное электроснабжение, достигаемое автоматическим включением резерва , гарантируется не всем потребителям.

  Защита от перегрузок в электрических сетях с напряжением до 1000 в осуществляется с помощью плавких предохранителей или автоматических выключателей. Они отключают защищаемый участок сети, когда ток превышает некоторое значение, допустимое по условиям нагрева проводов. Предохранители действуют без выдержки времени, в соответствии с защитной характеристикой плавкой вставки. Автоматические выключатели снабжаются расцепителями как мгновенного действия, так и с задержкой во времени, зависящей от превышения тока в линии сверх допустимого значения. В электрических сетях с напряжением свыше 1000 в от тепловой перегрузки защищают трансформаторы и отдельные подземные (кабельные) линии, которые работают в условиях систематических перегрузок. Воздушные линии в такой защите обычно не нуждаются.

  З. э. с. от повреждений изоляции. Изоляция воздушной линии электропередачи состоит из окружающего воздуха и фарфоровых или стеклянных изоляторов, на которых крепятся провода. Изоляция подземных линий, трансформаторов и различных аппаратов обычно выполняется из твёрдых и жидких диэлектриков , которые подвержены старению. В этих устройствах возможен пробой изоляции при рабочем напряжении; аналогичное явление может иметь место в изоляторах воздушной линии. Основное средство предотвращения аварий от повреждения изоляции – профилактика, т. е. периодический контроль за состоянием изоляции с целью выявления дефектов и своевременной замены или ремонта изоляционных конструкций. Контроль изоляции осуществляется посредством испытания её при повышенном напряжении, либо косвенными методами: по сопротивлению изоляции, по величине угла диэлектрических потерь, путём измерения распределения напряжения (по изоляторам гирлянды) и индикации частичных разрядов и др. Дефекты в изоляции развиваются постепенно, причина их во многих случаях связана с проникновением влаги. Профилактические испытания выявляют элементы изоляции с повышенной вероятностью повреждения, что даёт возможность своевременно устранить опасность аварии. Профилактика изоляции резко сокращает аварийность электрических установок. В приморских и степных (пустынных) районах, а также вблизи заводов на изоляторах оседают морская соль, песок, уносы из промышленных предприятий и т.п. В этих случаях устанавливают изоляторы специальной конструкции, с развитой наружной поверхностью, а также выполняют мокрую очистку изоляторов под напряжением.

  З. э. с. от замыкания на землю. В СССР сети общего пользования с напряжением до 0,38 кв, а также с напряжением 110 кв и выше эксплуатируются с глухо заземлённой нейтралью. Исключения делаются для районов вечной мерзлоты, где трудно установить заземляющие устройства. В сетях с напряжением от 3 до 35 кв нейтраль изолирована от земли или соединяется с ней через дугогасящую катушку; в этом случае сеть называется компенсированной. Подобная практика в отношении режима нейтрали имеет место и в др. странах. При заземлённой нейтрали соединение хотя бы одной фазы с землёй приводит к короткому замыканию. Замыкание одной фазы на землю в сети с изолированной нейтралью не нарушает рабочий режим, поэтому немедленное отключение поврежденного участка не требуется. Однако напряжение двух др. фаз относительно земли в установившемся режиме увеличивается в Ö3 раз, что создаёт угрозу для изоляции и небезопасно для людей. Сети с изолированной нейтралью оборудуются устройствами сигнализации замыкания на землю, чтобы повреждение могло быть обнаружено и устранено за короткое время (не более 2 ч ). По требованиям техники безопасности в необходимых случаях применяется автоматическое отключение поврежденного участка сети. Большинство замыканий на землю начинается с кратковременного пробоя изоляции вследствие перенапряжения и далее переходит в дуговой разряд , поддерживаемый током короткого замыкания. В сети большой протяжённости распределённая ёмкость проводов относительно земли велика и сила тока на землю при изолированной нейтрали достигает десятков и сотен а. При таких токах дуга горит длительное время и, как правило, перебрасывается на соседние фазы под действием ветра, термодинамических и электродинамических эффектов. Замыкание одной фазы на землю переходит в двух– или трёхфазное короткое замыкание, которое должно быть немедленно отключено. Развитие аварии в сети при большой силе тока замыкания на землю предотвращается заземлением нейтрали через дугогасящую катушку (катушку Петерсена). Быстрое обнаружение повреждения и его устранение необходимы для компенсированной сети так же, как и для сети с изолированной нейтралью.

  З. э. с. от коротких замыканий занимает важнейшее место в системе защитных мероприятий. Короткие замыкания являются основным видом аварии в электрических сетях как по частоте возникновения, так и по масштабу вредных последствий. Защитные мероприятия развиваются в двух направлениях: возможно более быстрое отключение поврежденного участка сети и искусственное ограничение силы тока короткого замыкания. Сокращение времени действия тока короткого замыкания облегчает тепловой режим элементов сети и способствует поддержанию устойчивой параллельной работы станций. На линиях 500 кв , например, применяется релейная защита , время срабатывания которой составляет 0,04 сек; при времени действия выключателя 0,06—0,08 сек полное время отключения около 0,1 сек. Селективность защиты обеспечивает рабочий режим возможно большей части неповрежденной сети и отключение поврежденного её участка. К числу мероприятий, ограничивающих силу тока короткого замыкания, относятся: применение блочных схем питания, секционирование сборных шин подстанций, последовательное включение реакторов, увеличение индуктивности рассеяния трансформаторов и т.п. Физический смысл этих мер состоит в увеличении индуктивного сопротивления электрической цепи короткого замыкания. Вследствие этого неизбежны затруднения с регулированием напряжения в нормальных режимах и увеличение потерь электроэнергии в сети. Это приводит к снижению в некоторых случаях надёжности электроснабжения. Искусственное ограничение силы тока короткого замыкания противоречит требованиям, которые предъявляются к схеме и параметрам электрической сети по условиям оптимизации рабочего режима. Противоречие может быть устранено, если уменьшить силу тока короткого замыкания с помощью последовательно включенных ограничителей, имеющих незначительное сопротивление в нормальном режиме и в несколько раз большее в аварийном, когда на ограничителе падает преобладающая часть фазного напряжения. Создание таких ограничителей силы тока короткого замыкания принципиально возможно.

  З. э. с. от перенапряжении включает защиту от атмосферных перенапряжений, возникающих при разряде молнии в токопроводящие части электрической установки или вблизи неё в землю (см. Грозозащита ), и защиту от внутренних перенапряжений, вызываемых преднамеренными или случайными изменениями состояния сети, например вследствие срабатывания выключателя или электрического пробоя изоляции на каком-либо участке сети. Перенапряжение – временный избыток энергии электромагнитного поля на участке сети. З. э. с. сводится к тому, чтобы путём аккумулирования или рассеяния избыточной энергии обезопасить изоляционные конструкции от электрического пробоя. Атмосферные перенапряжения характеризуются сравнительно небольшой энергией порядка млн. дж, малой длительностью действия (от долей до нескольких десятков мксек ) и большой амплитудой (млн. в ). Внутренние перенапряжения длятся от сотых долей сек до нескольких сек и более. Их амплитуда может значительно превышать амплитуду рабочего напряжения, а энергия достигать десятков млн. дж (в электроустановках 500 кв ). Амплитуда внутренних перенапряжений зависит от схемы электрической сети, параметров её элементов и питающих электростанций. В ряде случаев для защиты от внутренних перенапряжений могут быть использованы переключающие операции, изменяющие параметры сети.

  З. э. с. от механических повреждений. Подземные линии передачи защищают от электрохимической коррозии, вызываемой блуждающими токами, и в необходимых случаях от почвенной коррозии. Производство каких-либо земляных работ вблизи трассы подземной линии регламентируется специальными правилами. Воздушные линии электропередачи и открытые электрические подстанции проектируют с учётом ветровых нагрузок и воздействия гололёда, т. е. обледенения проводов с образованием корки льда толщиной 10—20 мм. Возможно и более интенсивное обледенение при сильном ветре; в таких случаях лёд на проводах плавят электрическим током. При слабом ветре, дующем с постоянной скоростью 0,5—5 м/сек в направлении, перпендикулярном линии, могут возникнуть периодические колебания проводов в вертикальной плоскости, т. н. вибрация проводов. Частота таких колебаний от единиц до десятков гц, амплитуда не превышает нескольких см. Вибрация вызывается совпадением частоты аэродинамических импульсов, действующих на провод, с собственной частотой его свободных колебаний. Следствием вибрации являются трещины и изломы жил провода, прежде всего у выхода их из зажима. Вибрация с большой амплитудой приводит к поломке деталей арматуры и повреждению изоляторов, в отдельных случаях – к повреждению сварных швов металлических опор. Защита от подобных вибраций осуществляется путём подвески на провод динамических гасителей вибрации в виде чугунных грузов, закрепляемых на тросе на расстоянии 0,5—2 м от зажима провода и противодействующих колебаниям провода. С помощью таких гасителей амплитуда вибрации уменьшается до безопасной величины около 1 мм. При скорости ветра от 6 до 20—30 м/сек и гололёде иногда наблюдаются колебания проводов с частотой 0,2—4 гц очень большой амплитуды, достигающей нескольких м (т. н. пляска проводов). Радикальная защита от «пляски» проводов не разработана (1971).

  Опоры и поддерживающие провод конструкции защищают от атмосферного воздействия, а также от агрессивной биосферы (грибков, бактерий, насекомых) с помощью пропитки деревянных частей или антикоррозионных покрытий металлических конструкций. Принимаются также специальные меры для защиты воздушных линий от пожаров на трассе, от падения деревьев, от снежных и каменных лавин, от весеннего ледохода (вблизи рек) и др. В частности, вдоль трассы линии устанавливается охранная зелёная зона шириной от 20 до 100 м в зависимости от значения рабочего напряжения.

  Лит.: Щедрин Н. Н., Токи короткого замыкания высоковольтных систем, М. – Л., 1935; Глазунов А. А., Глазунов А. А., Электрические сети и системы, 4 изд., М. – Л., 1960; Федосеев А. М., Основы релейной защиты, 2 изд., М. – Л., 1961; Гессен В. Ю., Аварийные режимы и защита от них в сельскохозяйственных электросетях, 2 изд., Л. – М., 1961; Андреев В. А. и Фабрикант В. Л., Релейная защита распределительных электрических сетей, М., 1965; Боровиков В. А., Косаре В. К., Ходот Г. А., Электрические сети и системы, 2 изд., Л., 1968; Долгинов А. И., Техника высоких напряжений в электроэнергетике, М., 1968; Беркович М. А., Семенов В. А., Основы автоматики энергосистемы, М., 1968.

  В. Ю. Гессен.

Защитная корка

Защи'тная ко'рка, загар пустынный, тонкая (от 0,5 до 5 мм ) темно-бурая или чёрная плёнка или корочка на поверхности горных пород (скал, обломков, гальки и т.п.) в пустынных областях. Состоит из окисных соединений марганца и железа, выпадающих из раствора, который поднимается по капиллярам на поверхность при резком изменении температуры пород в течение суток.

Защитная окраска и форма

Защи'тная окра'ска и фо'рма животных, приспособление, способствующее сохранению жизни животного; то же, что покровительственная окраска и форма .

Защитник

Защи'тник, игрок в командных спортивных играх (футбол, хоккей, ручной мяч, водное поло, баскетбол, волейбол и др.), основной задачей которого является предотвращение атакующих действий соперников. В футболе, хоккее и др. играх с воротами З. обороняет подступы к ним, в баскетболе – предотвращает броски по кольцу, в волейболе – принимает мячи, посланные соперником. Входе игры роль З. периодически могут выполнять и игроки других линий – нападающие, полузащитники, реже вратари, центровые (в баскетболе), связующие (в волейболе) и др. Кроме своей основной задачи, З. выполняет и функции организатора атаки, чаще в её начальной стадии, а иногда и завершает её. Существует несколько основных методов игры в защите: зонная защита, персональная опека, подвижная оборона, прессинг и др.

Защитное вооружение

Защи'тное вооруже'ние, средства защиты воинов в бою. До широкого распространения огнестрельного оружия З. в. было приспособлено главным образом для защиты от метательного оружия и в рукопашном бою. В армиях Древнего Востока, Китая, Индии оно изготовлялось из металла, кожи и дерева: деревянные щиты, обтянутые кожей и укрепленные металлическими полосками, кожаные нагрудники, шапки и одежда, прикрытые металлическими пластинами; применялись также различные по конструкции панцири. В Древней Греции и Древнем Риме тяжеловооружённые воины имели бронзовые, а затем железные панцири, поножи, шлемы, щиты; лёгкая пехота – лёгкие шлемы, небольшие круглые щиты, куртки, сшитые из нескольких слоев холста, и кожаные латы для ног и бёдер. В Западной Европе в раннее средневековье З. в. применялось в виде кожаного снаряжения, защищавшего голову, плечи и шею. В 11 в. использовались наборные панцири и распространилась кольчуга. С 13 в. постепенно начинают употребляться различные мелкие дополнения к кольчуге и броне в виде наплечников, наколенников и др. С 14 в. стремление надёжнее защитить воина от огнестрельного оружия вызвало появление более тяжёлого З. в., которое достигло полного развития к середине 15 в. Рыцари феодального войска надевают тяжёлые доспехи, а большая часть тела лошади покрывается бронёй. Такие рыцари могли вести бой только на лошадях. На Руси З. в. было легче, чем в Западной Европе. Русские воины носили кольчуги, панцири из пластин – «брони дощатые», шлемы с кольчужной сеткой и щиты. З. в. в ополчении 16—17 вв. состояло из нагрудника, составного воротника с оплечниками из кожи или плотного войлока, обложенного металлическими бляхами, тегиляя, шлема с кольчужной сеткой (бармицей) сзади и на плечах. Разновидностями кольчуги были байданы, бахтерцы, колонтари. С появлением огнестрельного оружия на Руси применялся панцирь-юшман из больших металлических пластин. Кольчуги и панцири, которые просуществовали до кон. 17 в., на груди и спине усиливались зерцалами. Для защиты коня использовались отдельные металлические пластины. Своеобразным было З. в. у монголов, которые имели кожаные доспехи, в том числе куртки из буйволовой кожи. По мере совершенствования огнестрельного оружия, пробивавшего любое З. в., оно с 1-й пол. 18 в. постепенно исчезло во всех армиях. С 1-й мировой войны 1914—18 в различных армиях стали применяться стальные каски и шлемы, получило развитие коллективное З. в. в виде орудийного щита, брони на танках (а позже и на бронетранспортёрах) и др. Во время Великой Отечественной войны 1941—45 в советских инженерно-штурмовых бригадах применялись специальные нагрудники. В американской армии в сер. 20 в., в период войн в Корее и Вьетнаме, использовались стальные нагрудники, нейлоновые и стеклопластиковые «жилеты».

Защитное вооружение: 1 – афинский гоплит 5 в. до н. э.; 2 – гастаты – римские копейщики 4 в. до н. э.; 3 – рыцари 13 в.; 4 – русский воин 14 в.; 5 – всадник войска Тимура 14 в.; 6 – французский жандарм 15 в.

Защитные лакокрасочные покрытия

Защи'тные лакокра'сочные покры'тия, покрытия, наносимые на поверхности металлических изделий и сооружений с целью защиты их от коррозии и для декоративной отделки. З. л. п. не изменяют принципиально электрохимическую природу процессов, происходящих на поверхности корродирующих металлов (см. Коррозия металлов ), а лишь уменьшают их скорости. Покрытия играют роль диффузионного барьера, эффективно тормозящего доступ агрессивных агентов внешней среды к поверхности металла, а в большинстве случаев изменяют также потенциал металла.

  З. л. п. – многослойные системы, состоящие из грунтовок , непосредственно соприкасающихся с металлом, и верхних кроющих слоев. Грунтовки должны надёжно сцепляться с металлом и обладать хорошими антикоррозионными свойствами. Они содержат плёнкообразующие вещества и пигменты . Плёнкообразующими служат алкидные смолы , эпоксидные смолы , растительные масла (см. Масла растительные ), пигментами – железный и свинцовый сурик (для грунтовок по чёрным металлам) и цинковый крон (для грунтовок по цветным металлам). Кроме того, применяют т. н. протекторные грунты, которые состоят из связующего (около 5%) и цинковой пыли (до 95%) и, подобно цинковому покрытию, защищают металл электрохимически.

  Верхние кроющие слои З. л. п. должны быть малопроницаемы для влаги, паров, газов, ионов электролитов, не должны набухать и растрескиваться в рабочей среде. Наиболее распространённые плёнкообразующие для кроющих слоев – алкидные смолы и их композиции с меламино-формальдегидными смолами и мочевино-формальдегидными смолами . Хорошей химической стойкостью обладают покрытия на основе феноло-альдегидных смол , эпоксидных смол, поливинилхлорида . Верхние слои термостойких З. л. п. получают на основе кремнийорганических полимеров . Введение пигментов повышает термостойкость З. л. п. и замедляет их старение.

  Перед нанесением З. л. п. поверхность металлов специально подготавливают: удаляют окалину, окислы, жировые вещества и влагу. Иногда поверхность подвергают пескоструйной обработке, фосфатируют или анодируют. З. л. п. наносят на окрашиваемые поверхности пневматическим распылением, электрораспылением и др. методами (см. Лакокрасочные покрытия ). Сушить покрытия можно при комнатной или повышенной температуре в зависимости от свойств плёнкообразующего и габаритов изделия или сооружения.

  Лит.: Дринберг А. Я., Гуревич Е. С., Тихомиров А. В., Технология неметаллических покрытий, Л., 1957; Справочник по лакокрасочным покрытиям в машиностроении, под ред. М. М. Гольдберга [и др.], М., 1964; Беленький Е. Ф., Рискин И. В., Химия и технология пигментов, 3 изд., Л., 1960.

Назад к карточке книги "Большая Советская Энциклопедия (ЗА)"