Руководство по защитам Компания Schneider Electric приступила к выпуску Технической коллекции Schneider Electric
 Скачать 1.9 Mb.
|
|
Функции защит 0 Перегрузка В случае перегрузки генераторов используются те же устройства защиты, что и для двигателей: b максимальная токовая защита с зависимой выдержкой времени (ANSI 51); b тепловая защита (ANSI 49RMS); b датчики температуры (ANSI 49Т). Небаланс Как и для двигателей, защита обеспечивается путем определения тока обратной последовательности с зависимой или независимой выдержкой времени (ANSI 46). Внешнее межфазное короткое замыкание (в сети) b Поскольку значение тока короткого замыкания уменьшается со временем и становится близким номинальному значению (или даже меньше), то использование защиты на основании простого измерения тока может быть недостаточным. Этот вид повреждений эффективно устраняется с помощью максимальной токовой защиты с коррекцией по напряжению (ANSI 51V), когда уставка защиты увеличивается вместе с повышением напряжения (рис. 1). Защита имеет выдержку времени. b Если электрическая машина оборудована системой поддержания тока короткого замыкания на уровне около 3 In, рекомендуется использовать максимальную токовую защиту в фазах (ANSI 51). b Другое решение предполагает использование защиты по минимальному полному сопротивлению с выдержкой времени (ANSI 21G); эта функция может также использоваться как резервная (ANSI 21В, back up) для максимальной токовой защиты. Внутреннее межфазное короткое замыкание (в статоре) b Функция дифференциальной защиты (ANSI 87G) по высокому полному сопротивлению или с процентной характеристикой обеспечивает быструю и чувствительную защиту. b Если генератор работает параллельно с каким?либо другим источником энергии, то для обнаружения внутренних повреждений можно использовать максимальную направленную токовую защиту в фазах (ANSI 67). b В некоторых случаях и, в частности, для генератора малой мощности относительно сети, к которой он подключен, защита от внутреннего межфазного короткого замыкания обеспечивается следующим образом (рис. 2): v мгновенная максимальная токовая защита (А) используется, когда выключатель генератора отключен, датчики тока расположены со стороны нейтрали и уставка защиты меньше номинального значения тока; v мгновенная максимальная токовая защита (В) используется, когда датчики тока расположены со стороны выключателя и уставка защиты больше значения тока короткого замыкания генератора. Замыкание на корпус статора b В случае заземления нейтрали в нейтральной точке генератора используется максимальная токовая защита на землю (ANSI 51G) или дифференциальная защита от замыканий на землю (ANSI 64REF). b В случае заземления нейтрали в сети, а не нулевых выводов генератора замыкание на корпус обнаруживается: v с помощью максимальной токовой защиты на землю на уровне выключателя генератора, когда генератор подсоединен к сети; v с помощью устройства контроля изоляции в случае с изолированной нейтралью, когда генератор отсоединен от сети. b В случае заземления нейтрали через индуктивное сопротивление в нейтральной точке генератора используется полная защита статора от замыканий на землю (ANSI 64G), объединяющая две функции: v максимального напряжения нулевой последовательности, обеспечивающая защиту 80% статорной обмотки (ANSI 59N); v минимального напряжения нулевой последовательности 3?й гармоники (Н3), обеспечивающая защиту 20% статорной обмотки со стороны нейтрали (ANSI 27ТN). b В случае с изолированной нейтралью защита от замыканий на корпус обеспечивается с помощью устройства контроля изоляции; работа этого устройства основана либо на измерении напряжения нулевой последовательности (ANSI 59N), либо на подаче постоянного тока между нейтралью и землей. Если это устройство установлено в сети, то проверка изоляции генератора обеспечивается, когда генератор подключен к сети, но необходимо такое устройство непосредственно для генератора, чтобы осуществлять проверку изоляции при отключенном выключателе, когда генератор отсоединен от сети. Замыкание на корпус ротора Когда есть доступ к цепи возбуждения, защита от замыкания на корпус обеспечивается с помощью устройства для постоянной проверки изоляции. D E55 307 Рис. 1. Уставка максимальной токовой защиты с коррекцией по напряжению DE 55 308 Рис. 2. Генератор переменного тока, соединенный с другими источниками Порог срабатывания U Un 0,3 Un 0,2 Is Is G 50 A B 50 Выпуск № 1 Schneider Electric 57 Защита генераторов Функции защит 0 Потеря возбуждения Потеря возбуждения определяется либо с помощью максимальной защиты реактивной мощности с выдержкой времени (ANSI 32Q) для сетей большой мощности, либо защитой минимального полного сопротивления (ANSI 40) для изолированных сетей с собственными генераторами, либо путем непосредственного контроля тока в цепи возбуждения, если эта цепь доступна (ANSI 40DC). Потеря синхронизма Обнаружение и устранение данного вида повреждения обеспечивается специальной функцией защиты от потери синхронизма (ANSI 78PS); принцип измерения скольжения основан либо на оценке неустойчивости электрической машины, определяемой по закону площадей, либо на определении колебаний активной мощности (рис. 1); в качестве резервной может использоваться защита максимальной частоты вращения (ANSI 12). Работа в качестве двигателя Данное повреждение обнаруживается с помощью реле возврата активной мощности (ANSI 32P), потребляемой генератором. Изменение напряжения и частоты Контроль изменения напряжения и частоты осуществляется с помощью защит максимального и минимального напряжения (ANSI 59 и 27), с одной стороны, и с помощью защит максимальной и минимальной частоты (ANSI 81Н и 81L), с другой стороны. Эти защиты имеют выдержку времени, поскольку при подобных явлениях не требуется мгновенного реагирования защиты, а, напротив, необходимо время для срабатывания защит сети и регуляторов напряжения и частоты вращения. Предусмотрена функция контроля насыщения (ANSI 24) для определения насыщения. Ошибочное включение в сеть Контроль нормальной последовательности пуска генератора обеспечивается с помощью защиты от ошибочного включения в сеть (ANSI 50/27); данная функция основана на одновременном использовании: b мгновенной максимальной токовой защиты и защиты по минимальному напряжению; b защита по минимальному напряжению имеет выдержку времени, чтобы избежать несвоевременного отключения в случае возникновения трехфазного замыкания; с помощью другой выдержки времени разрешается пуск генератора без наличия тока до подключения. Управление подачей энергии Надлежащее распределение потока активной мощности обеспечивается с помощью направленной защиты минимальной активной мощности (ANSI 37P); функция должным образом отслеживает отключение выключателей источников мощности и нагрузок (см. пример на рис. 2). DE 5531 0 Рис. 1. Переток активной мощности в генераторе в результате короткого замыкания Без потери синхронизма A1 A1 A1 A2 A2 A2 = A1 A3 С потерей синхронизма Активная мощность Активная мощность Активная мощность Активная мощность Механическая мощность (без учета потерь) Время Внутренний угол Время Внутренний угол Механическая мощность (без учета потерь) Появление повреждения Устранение повреждения Колебания мощности A1 A2 = A1 1 4 5 6 7 8 9 9 2 2 1 1 2 2 3 4 5 6 7 8 9 1 2 3 6 5 4 7 8 9 10 11 11 11 10 3 3 1 8 4 5 7 6 3 4 4 DE 553 09 Рис. 2. Создание изолированной системы со своим собственным энергоблоком 37P G 58 Schneider Electric Выпуск № 1 Защита генераторов Рекомендации по уставкам 0 Повреждение Защита Код ANSI Регулировки Повреждения, связанные с нагрузкой на привод Перегрузка Максимальная токовая защита 51 Уставка In, кривая с зависимой выдержкой времени Тепловая защита 49RMS В соответствии с рабочими характеристиками генератора: максимальный нагрев 115 – 120 % Датчик температуры 49T В зависимости от класса нагревостойкости генератора Работа в качестве двигателя Направленная защита активной мощности 32P Уставка: 5% (турбина) – 20% (дизель) Sn Выдержка времени: несколько секунд Изменение частоты вращения Механическое определение разносной и подсинхронной частоты вращения 12, 14 Уставка: ± 5% номинальной частоты вращения Выдержка времени: несколько секунд Повреждения в сети питания Внешнее короткое замыкание С удержанием тока на 3 In Максимальная токовая защита 51 Уставка 2 In Выдержка времени, селективная с защитами со стороны потребителя Без удержания тока на 3 In Максимальная токовая защита с коррекцией по напряжению 51V Уставка 1,2 In Выдержка времени, селективная с защитами со стороны потребителя Защита минимального полного сопротивления (резервная) 21B Примерно 0,3 Zn Выдержка времени, селективная с защитами со стороны потребителя Ошибочное включение в сеть Ошибочное включение в есть 50/27 Уставка тока = 10% In генератора Уставка напряжения = 80% Un Время запрета при провале напряжения = 5 с Минимальное время появления тока после восстановления напряжения = 250 мс Внутренние повреждения генератора и его привода Межфазное короткое замыкание Направленная защита по большому полному сопротивлению 87G Уставка: 5 – 15 % In Без выдержки времени Направленная защита с процентной характеристикой 87G Крутизна: 50%; уставка: 5 – 15 % In Без выдержки времени Максимальная направленная токовая защита в фазах 67 Уставка In Выдержка времени: с учетом селективности по отношению к другим источникам энергии Небаланс Защита максимальная обратной последовательности 46 Уставка: 15 % In Выдержка времени: несколько секунд Замыкание на корпус статора Для нейтрали, заземленной на уровне статора генератора Максимальная токовая защита от замыканий на землю 51G Уставка: 10% макс. от замыканий на землю Выдержка времени, селективная с защитами со стороны потребителя Дифференциальная защита от замыканий на землю 64REF Уставка: 10 % In Без выдержки времени Для нейтрали, заземленной через индуктивное сопротивление на уровне статора генератора Полная защита статора от замыканий на землю 64G/59N Уставка: Vrsd = 30% Vn Выдержка времени: 5 с 64G/27TN Корректируемая уставка = 15% Vrsd 3?й гармоники Для нейтрали, заземленной в сети Максимальная токовая защита от замыканий на землю со стороны выключателя генератора 51N/51G Уставка: 10 – 20 % макс. от замыканий на землю Выдержка времени: 0,1 с Максимальная защита напряжения нулевой последовательности для генератора, отсоединенного от сети 59N Уставка: Vrsd = 30% Vn Выдержка времени: несколько секунд Для изолированной нейтрали Защита максимального напряжения нулевой последовательности 59N Уставка: Vrsd = 30% Vn Выдержка времени: несколько секунд Замыкание на корпус ротора Устройство постоянной проверки изоляции Потеря возбуждения Максимальная направленная защита реактивной мощности 32Q Уставка: 30% Sn Выдержка времени: несколько секунд Измерение полного сопротивления 40 Ха = 0,15 Zn, Xb = 1,15 Zn, Xc = 2,35 Zn Выдержка времени для круга Zn: 0,1 с Выдержка времени для круга Xd: селективная с защитами со стороны потребителя Потеря синхронизма Защита от потери синхронизма 78PS Закон площадей: выдержка времени: 0,3 секунды Перемена направления потока мощности: 2 цикла, продолжительность между двумя циклами перемены потока мощности: 10 с Регулировка напряжения Защита максимального напряжения 59 Уставка: 110% Un Выдержка времени: несколько секунд Защита минимального напряжения 27 Уставка: 80% Un Выдержка времени: несколько секунд Регулировка частоты Защита максимальной частоты 81H Уставка: + 2 Гц номинальной частоты Защита минимальной частоты 81L Уставка: ? 2 Гц номинальной частоты Перегрев подшипников Датчики температуры 38 В соответствии с заводскими регулировками Управление энергией Минимальная направленная защита активной мощности 37P В соответствии с типом применения Выпуск № 1 Schneider Electric 59 Защита генераторов Примеры применения 0 DE 553 1 1 DE 5531 2 Генератор малой мощности Генератор средней мощности DE 5 531 3 DE 5 52 314 Блок "генераторAтрансформатор" малой мощности Блок "генераторAтрансформатор" средней мощности G 27 32P 32Q 49RMS 46 51G 51V 51 59 64REF 67 67N 81H 81L Vrsd 38/ 49T G 21B 27 32P 40 46 49RMS 51 51G 59 64REF 78PS 81H 81L 87M 38/ 49T G 27 32P 32Q 46 49RMS 51 51G (2 x) 51V 59 67 67N 81H 81L 38/ 49T 26 63 49T G 12 14 21B 27 32P 40 46 49RMS 50N 51 51G 59 64G 64REF 78PS 81H 81L 87T 38/ 49T Vnt 26 63 49T 60 Schneider Electric Выпуск № 1 Защита конденсаторов Виды повреждений 0 Конденсаторная батарея используется для компенсации реактивной энергии, потребляемой нагрузками сети и, в некоторых случаях, для создания фильтров, обеспечивающих понижение синусоидальных напряжений. Таким образом, конденсаторы способствуют улучшению качества работы электрической сети. В соответствии с уровнем напряжения и установленной мощностью конденсаторы в батареях соединяются по схеме "звезда", "треугольник" или "двойная звезда". Конструктивно конденсатор представляет собой кожух с выходящими из него изолирующими зажимами. Конденсаторная батарея состоит из отдельных конденсаторов (рис. 1) с ограниченным допустимым максимальным напряжением (например, 2250 В), соединенных в группы: b последовательным соединением для обеспечения необходимой стойкости к напряжению; b параллельным соединением для обеспечения требуемой мощности. Конденсаторные батареи бывают двух типов: b без внутренней защиты; b с внутренней защитой: каждый отдельный конденсатор имеет предохранитель. Основные возможные повреждения конденсаторной батареи следующие: b перегрузка; b короткое замыкание; b замыкание на корпус; b короткое замыкание отдельного конденсатора. Перегрузка Перегрузка обусловлена установившимся или временным сверхтоком: b установившийся ток перегрузки возникает: v в результате повышения напряжения питания; v вследствие циркуляции синусоидального тока под воздействием нелинейных нагрузок, создаваемых, например, статическими преобразователями (выпрямителями, вариаторами частоты вращения), дуговыми электропечами и т.д.; b временный ток перегрузки, вызванный включением в сеть ступеней конденсаторной батареи. Перегрузка вызывает нагрев, угрожающий стойкости диэлектрика, и может привести к преждевременному старению конденсатора. Короткое замыкание Короткое замыкание – это внутреннее или внешнее повреждение между токопроводящими проводами, возникающее либо между фазами (конденсаторы, соединенные по схеме "треугольник"), либо между фазой и нейтралью (конденсаторы, соединенные по схеме "звезда"). В результате образования газа в герметичном корпусе конденсатора создается избыточное давление, которое может вызвать разгерметизацию кожуха и утечку диэлектрика. Замыкание на корпус Замыкание на корпус – это внутренне повреждение между активным элементом конденсатора и его заземленным металлическим кожухом (заземление, обеспечивающее защиту людей от поражения электрическим током). Амплитуда тока зависит от режима работы нейтрали и типа соединения ("звезда" или "треугольник"). Как и в случае внутреннего короткого замыкания образование газа в герметичном корпусе конденсатора создает избыточное давление, которое может вызвать разгерметизацию кожуха и утечку диэлектрика. Короткое замыкание отдельного конденсатора В результате пробоя диэлектрика отдельного конденсатора происходит короткое замыкание. Без внутренней защиты соединенные параллельно отдельные конденсаторы шунтируются, таким образом, через поврежденный элемент: b полное сопротивление конденсатора изменяется; b подведенное напряжение распределяется только на группу отдельных конденсаторов, соединенных последовательно; b при этом каждая группа испытывает большую нагрузку, что может привести к другим пробоям в каскаде, вплоть до общего короткого замыкания. На рисунке 2 показан случай, когда группа 2 шунтируется вследствие пробоя отдельного конденсатора. При внутренней защите перегорание внутреннего плавкого предохранителя, соединенного последовательно с отдельным конденсатором, устраняет короткое замыкание последнего: b конденсатор остается неповрежденным; b его полное сопротивление изменяется соответственно. На рисунке 3 показан случай, когда пробой в отдельном конденсаторе группы 2 устраняется с помощью его внутреннего предохранителя; группа 2 остается пригодной к работе. DE 5531 5 Рис. 1. Конденсаторная батарея DE 553 1 6 Рис. 2. Конденсаторная батарея без внутренних предохранителей Рис. 3. Конденсаторная батарея с внутренними предохранителями Группа 1 V n – 1 V Группа 2 Группа 3 Группа n n – 1 V Выпуск № 1 Schneider Electric 61 Защита конденсаторов Функции защит 0 Конденсаторы включаются в сеть, только когда они разгружены. Поэтому во избежание переходного перенапряжения повторное включение конденсаторов должно производиться с выдержкой времени. При выдержке времени в течение 10 минут обеспечивается достаточная естественная разгрузка конденсаторов. Использование дросселей быстрой разгрузки позволяет сократить это время. |