Основы релейной защиты и автоматики распределительных сетей. Основы релейной защиты и автоматики распределительных сетей 1 Назначение релейной защиты и автоматики
 Скачать 5.63 Mb.
|
|
- время пуска электродвигателей. 5.3.4 Защита от потери питания Защита от потери питания устанавливается для предотвращения повре- ждения электродвигателей, затормозившихся в результате кратковре- менного или длительного снижения напряжения, при восстановлении питания, а также для обеспечения требований техники безопасности и условий технологического процесса. Защита выполняется групповой для каждой секции шин. В зависимости от требований по быстродействию и от соотношения числа синхронных и асинхронных электродвигателей, присоединенных к одной секции шин, защиты подразделяются на две группы: - защита минимального напряжения; - защита минимального напряжения и минимальной частоты с блоки- ровкой по направлению мощности. Для правильного выбора типа защиты от потери питания все электро- двигатели целесообразно разделить на две группы по степени ответст- венности каждого механизма, проанализировать режимы, приводящие к снижению или перерыву питания, оценить возможность самозапуска. Защита минимального напряжения, как правило, выполняется двух- ступенчатой (Рис.104). Рис.104 Схема защиты минимального напряжения: а - цепи переменного напряжения; б - цепи постоянного оперативного тока; KV1 - реле минимального напряжения первой ступени; KV2 - реле минимального напря- жения второй ступени; I - на отключение неответственных двигателей; II - на отключение ответственных двигателей Первая ступень предназначена для ускорения и повышения эффектив- ности самозапуска ответственных электродвигателей, а также преду- преждения несинхронного включения синхронных двигателей в сеть. Обычно напряжение срабатывания первой степени принимается равным 1 0,7 сз ном U U , а время срабатывания 1 0,5 t сек Напряжение срабатывания второй ступени 2 0,5 , сз ном U U время сра- батывания 2 (5 10) t сек Защита минимального напряжения и минимальной частоты с бло- кировкой по направлению мощности предусматривается, если к со- кращению времени перерыва питания предъявляются высокие требова- ния. Частота срабатывания минимального реле частоты выбирается из условия отстройки от наименьшего возможного в нормальном режиме значения частоты в энергосистеме, примерно (48.5 - 49) Гц . Выдержка времени защиты выбирается из условия несрабатывания при кратковре- менных снижениях частоты в случае к.з., 0,5 t сек Реле направления мощности в схеме применяется для согласования действия защит и АЧР. 5.3.5 Пример схемы защиты электродвигателя Рис.105 Схема защиты асинхронного электродвигателя мощностью до 4000 кВА 5.4 Защита шин На шинах станций и подстанций могут возникнуть трехфазные и двух- фазные короткие замыкания, однофазные и двухфазные замыкания на землю, обрыв фаз. К основным причинам замыканий на шинах относятся ошибочные дей- ствия эксплуатационного персонала при операциях с разъединителями, перекрытия изоляторов при грозах, загрязнения и гололед, поломка изо- ляторов разъединителей и т.д. В результате замыканий на шинах могут произойти: - значительное понижение напряжения в энергосистеме, приводя- щее к расстройству технологического процесса на промышленных предприятиях, нарушению электроснабжения населенных пунктов, недоотпуску продукции; - повреждения трансформаторов и генераторов; - потеря устойчивости энергосистемы; - возможное полное отключение электростанций, подстанций, ли- ний электропередач. Повреждения на шинах могут быть отключены резервными защитами соседних присоединений. Так например, при коротких замыканиях на шинах подстанции Б (Рис.106), короткое замыкание отключится защи- тами, установленными на подстанциях А и В. Рис.106 Схема сетевого участка Отключение в таких случаях произойдет с выдержкой времени, что приводит к увеличению размера повреждений и к возможности наруше- ния устойчивости параллельной работы энергосистемы. Поэтому под- станции напряжением 110 кВ и более, шины генераторного напряжения оснащаются специальной защитой шин. Для выполнения защиты шин используются дифференциальная защита, дифференциальная защита с торможением, неполная дифференциальная защита. 5.4.1 Дифференциальная защита Принцип действия Принцип действия дифференциальной защиты основан на сравнении токов в присоединениях. Для выполнения защиты на каждом присоеди- нении устанавливаются трансформаторы тока с одинаковыми коэффи- циентами трансформации, их вторичные обмотки соединяются между собой параллельно и к ним подключается токовое реле. Принципиальная схема простейшей дифференциальной защиты пред- ставлена на Рис.107. Рис.107 Принцип действия дифференциальной защиты шин При коротком замыкании на шинах через реле протекает суммарный ток, под действием которого оно сработает 1 2 3 1 ( ), p тт I I I I n где тт n - коэффициент трансформации трансформаторов тока; 1 2 3 , , I I I - токи в линиях. При внешнем коротком замыкании (Рис.104,а) для идеальных транс- форматоров тока сумма токов в реле равна нулю, и реле не работает. Для реальных трансформаторов тока через реле протекает ток небалан- са, вызываемый погрешностями трансформаторов тока. Ток срабатывания защиты выбирается больше тока небаланса для ис- ключения возможности ложного срабатывания защиты: , сз н нб I k I , где н k - коэффициент надежности; нб I - значение тока небаланса. Для дифференциальной защиты шин ток небаланса определяется в пер- вую очередь неодинаковой нагрузкой трансформаторов тока. Особенно большой ток небаланса может возникнуть, если трансформаторы тока поврежденного элемента при внешних коротких замыканиях работают в режиме насыщения. Для уменьшения тока небаланса рекомендуется: -применять трансформаторы тока с сердечниками класса Р, насы- щающимися при больших кратностях тока; -уменьшать значения вторичных токов за счет увеличения коэффи- циента трансформации трансформаторов тока; -уменьшать нагрузку за счет увеличения сечения контрольного ка- беля; -использовать трансформаторы тока с вторичным номинальным то- ком 1 А; -для измерительного органа защиты использовать принцип тормо- жения при внешних замыканиях. Основными достоинствами дифференциальных токовых защит шин яв- ляются быстродействие, принципиальная простота реализации, отсутст- вие влияния на работу защиты токов качаний. Одним из недостатков дифференциальной защиты является возмож- ность ложного срабатывания при обрыве соединительных проводов. Для устранения этого недостатка ток срабатывания защиты выбирают больше тока наиболее нагруженного присоединения: .max , сз н раб I k I В качестве другого недостатка следует отметить возможность ошибоч- ных действий персонала при изменениях во вторичных цепях защиты, связанных с переключениями в распределительном устройстве при пе- реводе присоединения с одной системы шин на другую или замене ли- нейного выключателя обходным. Дифференциальная токовая защита шин для подстанции с одной рабочей и одной резервной системами шин Подстанция нормально работает на одну систему шин. Вторая система шин находится в резерве (Рис.108). При возникновении короткого замыкания на шинах срабатывают пуско- вые реле КА1 и подается питание на реле KL1 и реле KL2. Реле KL1 по- дает команду на отключение выключателей всех присоединений, а KL2 - на отключение шиносоединительного выключателя. Рис.108 Схема дифференциальной защиты шин с одной рабочей и одной резервной системами шин: а) токовые цепи; б) цепи постоянного тока. В нормальном режиме работы шиносоединительный выключатель от- ключен, и трансформаторы тока этого выключателя не включены в цепи дифференциальной защиты. Для подачи питания на резервную систему шин ключ управления SA переводится в положение «Включить» и про- межуточное реле KL3 получает питание. Реле KL3 своим вторым кон- тактом KL3.2 подает команду на включение выключателя, а первым контактом KL3.1 разрывает цепь выходного реле KL1. Если в режиме опробывания на резервной системе шин происходит короткое замыка- ние, дифференциальная защита подаст команду на отключение только секционного выключателя, оставив все другие присоединения и рабо- чую систему шин в работе. Если шиносоединительный выключатель остается в работе на длитель- ное время вместо ремонтируемого выключателя одного из присоедине- ний, то трансформаторы тока этого выключателя подключаются к токо- вым цепям дифференциальной защиты с помощью испытательного бло- ка БИ. Для исключения ложного срабатывания защиты при внешних замыка- ниях в случае обрыва вторичных цепей в схеме предусмотрена блоки- ровка от обрыва токовых цепей. Функции блокировки выполняет реле КА0 , включенное в нулевой провод токовых цепей защиты. В случае обрыва одной из фаз токовых цепей в нулевом проводе появляется ток, который приводит к срабатыванию реле КА0. Реле КА0, сработав, пода- ет питание на реле КТ. Замыкание контактов реле КТ приводит к сраба- тыванию реле КL4, которое своим первым контактом становится на са- моподпитку, а вторым контактом КL4.2 снимает плюс с контактов из- мерительных органов защиты. Вывод блокировки осуществляется с по- мощью кнопки SB. Для контроля исправности токовых цепей, кроме то- кового реле, предусмотрена установка миллиамперметра mA. Дифференциальная токовая защита для подстанции с двумя рабо- чими системами шин В этой схеме каждое присоединение имеет один выключатель, два разъ- единителя и подключается к определенной системе шин. Такое присое- динение считается фиксированным. В процессе оперативных переклю- чений, связанных с переводом присоединения на другую систему, фик- сация может нарушаться. В таких случаях эксплуатационный персонал для обеспечения правильного действия защиты должен произвести не- обходимые переключения в токовых цепях. Схема включения измерительных органов дифференциальной защиты для подстанции с двумя рабочими системами шин при фиксированном включении присоединений представлена на Рис.109. В состав защиты входят три измерительных комплекта. Индивидуаль- ные комплекты КАТ1 и КАТ2, предназначенные для защиты отдельной системы шин, включены на сумму токов присоединений этих шин. Групповой комплект КАТ3 включен на сумму токов присоединений обеих систем шин и предназначен для защиты шин при нарушении фик- сации присоединений. Схема цепей постоянного тока собрана таким об- разом, что плюс на контакты реле КАТ1 и КАТ2 подается только после срабатывания КАТ3. При фиксированном включении присоединений в случае возникновения внешнего короткого замыкания все три реле не работают, а при замыка- нии на одной из систем шин сработает групповой комплект и один из индивидуальных, в результате чего будет отключена только поврежден- ная система шин. Рис.109 Схема дифференциальной защиты для подстанции с фиксированным включением присоединений При изменении фиксации присоединений селективность действия инди- видуальных комплектов нарушается. В случае возникновения внешнего короткого замыкания защита шин не работает, так как, несмотря на сра- батывание индивидуальных комплектов, групповой комплект не разре- шает прохождение команды на отключение выключателей. При коротком замыкании на любой из систем шин произойдет отклю- чение всех присоединений. Для исключения неселективности действия дифференциальной защиты при изменении фиксации присоединений оперативный персонал должен произвести необходимые переключения во вторичных цепях. |