- •Курс лекций по релейной защите
- •8.5. Токовая отсечка 196
- •9.3. Защита от повышения напряжения. 205
- •Часть 1: Общие сведения о релейной защите.
- •Общие сведения о релейной защите
- •Назначение релейной защиты.
- •Основным назначением релейной защиты является выявление места возникновения к.З. И быстрое автоматическое отключение выключателей повреждённого участка сети.
- •Повреждения и ненормальные режимы в электроустановках.
- •Трёхфазное к.З.
- •Двухфазное к.З.
- •Однофазное к.З.
- •Замыкание на землю одной фазы в сети с изолированной нейтралью
- •Требования, предъявляемые к релейной защите.
- •Основные требования к релейной защите от к.З.:
- •Селективность или избирательность.
- •Чувствительность.
- •Надёжность.
- •Требования к релейной защите от ненормальных режимов
- •Основные требования, предъявляемые к релейной защите от к.З.: быстродействие, селективность, чувствительность, надёжность.
- •Требования, предъявляемые к защите от ненормальных режимов: селективность, чувствительность, надёжность. Быстродействия для защит от ненормальных режимов, как правило, не требуется.
- •Основные органы релейной защиты.
- •Релейная защита состоит из измерительных (пусковых) органов и логической части.
- •Измерительные органы рз (реле тока, напряжения, мощности и т.П.) осуществляют непрерывный контроль за состоянием защищаемого объекта.
- •Классификация электрических реле
- •Изображение реле на схемах релейной защиты.
- •Условные обозначения реле
- •Электрические аппараты, электрические машины, реле изображаются на схемах рз при помощи специальных условных обозначений.
- •Оперативный ток
- •Постоянный оперативный ток
- •Переменный оперативный ток
- •Для питания цепей управления выключателями, цепей релейной защиты и автоматики в электроустановках используются постоянный или переменный оперативный ток.
- •Измерительные преобразователи
- •Трансформаторы напряжения
- •Схемы соединения трансформаторов напряжения
- •Погрешности трансформаторов напряжения
- •Ёмкостные делители напряжения
- •Трансформаторы тока
- •Погрешности трансформаторов тока
- •Схемы соединения трансформаторов тока
- •Токовые защиты линий
- •Токовая защита с использованием предохранителей
- •Iоткл.Мах Iк.Мах
- •Предохранитель представляет собой коммутирующий аппарат, выполняющий одновременно с коммутацией функции токовой защиты.
- •Действие предохранителя основано на выделении тепла при прохождении тока по его плавкой вставке.
- •Предохранители, как дешёвые и простые аппараты получили широкое распространение в электроустановках и электрических сетях напряжением до 1 кВ.
- •Токовая защита с использованием расцепителей встроенных в автоматические воздушные выключатели до 1 кВ.
- •Максимальная токовая защита линий
- •Ток срабатывания защиты
- •Токовая отсечка
- •Схемы соединений трансформаторов тока и цепей тока реле токовых защит.
- •Токовая защита со ступенчатой характеристикой выдержки времени
- •Токовые ступенчатые защиты нашли широкое применение для защиты от междуфазных к.З. В радиальных высоковольтных сетях напряжением до 35 кВ с односторонним питанием.
- •По принципу действия ступенчатые токовые защиты не обеспечивают требование селективности в кольцевых сетях и сетях с несколькими источниками питания.
- •Токовые направленные защиты линий
- •Максимальная токовая направленная защита
- •Токовые направленные отсечки
- •Защиты линий от замыканий на землю
- •Защиты от замыканий на землю в сетях с большими токами замыкания на землю.
- •Защиты от замыканий на землю в сетях с малыми токами замыкания на землю.
- •Дистанционные защиты линий
- •Назначение и принцип действия дистанционной защиты
- •Характеристика измерительных органов дистанционной защиты
- •Характеристики реле сопротивления
- •Реле с круговой характеристикой с центром в начале координат.
- •Реле с круговой характеристикой, проходящей через начало координат.
- •Реле с эллиптической характеристикой.
- •Реле с многоугольными характеристиками.
- •Схемы включения реле сопротивления
- •Упрощённая схема дистанционной защиты.
- •Выбор уставок дистанционной защиты.
- •Дистанционная защита удовлетворяет требованиям селективности, быстродействия и чувствительности в сетях любой конфигурации с любым числом источников питания.
- •Дифференциальные токовые защиты линий
- •Продольные дифференциальные защиты.
- •Принцип действия продольной дифференциальной защиты основан на сравнении величины и фазы токов по концам защищаемой линии.
- •Продольная дифференциальная защита не требует замедления на срабатывание, т.Е. Является селективной по своему принципу действия.
- •Поперечные дифференциальные защиты.
- •Направленная поперечная дифференциальная защита
- •Дифференциально-фазная высокочастотная защита.
- •Дифференциально-фазные защиты отличаются быстродействием, высокой чувствительностью и обеспечивают селективность в сетях любой конфигурации и с любым числом источников питания.
- •Часть 2: Защиты генераторов трансформаторов, блоков генератор-трансформатор, электродвига-телей и сборных шин.
- •Защиты генераторов
- •Повреждения и ненормальные режимы работы генераторов. Требования к защитам генераторов. Повреждения обмотки статора.
- •Повреждения обмотки ротора
- •Ненормальные режимы
- •Перегрузочная способность генераторов по симметричному току статора
- •Продольная дифференциальная защита
- •Поперечная дифференциальная защита
- •Защита от однофазных замыканий на землю в цепи статора генератора
- •Токовые защиты генератора от внешних к.З. И перегрузок
- •Максимальная токовая защита от внешних к.З. С блокировкой (пуском) по напряжению
- •Максимальная токовая защита от перегрузок
- •Токовая защита обратной последовательности
- •Защита от повышения напряжения
- •Защита от повышения напряжения устанавливается на гидрогенераторах для предотвращения опасных повышений напряжения на его выводах при сбросах нагрузки.
- •В качестве защиты от повышения напряжения гидрогенераторов применяется максимальная защита напряжения с независимой выдержкой времени с уставками:
- •Защиты ротора
- •Защита обмотки ротора от замыкания на землю в одной точке
- •Защита от замыканий на землю во второй точке цепи возбуждения
- •Защита ротора от перегрузки
- •Защиты трансформаторов
- •Повреждения, ненормальные режимы работы. Назначение и основные виды защит.
- •Защита от перегрузки.
- •Защита от повышения напряжения.
- •Защиты трансформаторов (автотрансформаторов) от повреждений выполняются с действием на отключение.
- •Дифференциальная защита
- •Принцип действия
- •Особенности выполнения диф. Защит трансформаторов
- •Токи небаланса в дифференциальных защитах трансформаторов
- •Схемы дифференциальных защит трансформатора
- •Газовая защита
- •Защиты от сверхтоков внешних к.З.
- •Токовая отсечка
- •Токовая отсечка является самой простой быстродействующей защитой от к.З. В трансформаторе и совместно с мтз и газовой защитой трансформаторов малой мощности.
- •Защита от перегрузок
- •Особенности выполнения защит блоков генератор-трансформатор
- •Продольные дифференциальные защиты
- •Защита от сверхтоков при внешних к.З. И перегрузках
- •Защита от повышения напряжения.
- •Защита генераторов блока от замыканий на землю
- •Защита от повреждения вводов напряжением 500 кВ и выше блочных трансформаторов.
- •Защиты электродвигателей
- •Повреждения и ненормальные режимы работы электродвигателей. Основные виды защит.
- •Защиты от междуфазных к.З.
- •На электродвигателях мощностью до 2 мВт, как правило, применяют однорелейные, а на электродвигателях мощностью от 2 до 5 мВт – двухрелейные схемы токовой отсечки или продольной диф. Защиты.
- •Защита от перегрузки
- •Мтз от перегрузки электродвигателей, как правило, выполняется с помощью одного реле тока включенного на один из фазных токов или по двухфазной однорелейной схеме.
- •Защита от однофазных замыканий на землю
- •Защита от замыканий на землю применяется только на электродвигателях напряжением 3-10 кВ, работающих в сети с незаземлённой нейтралью.
- •Защита от замыканий на землю выполняется с помощью одного токового реле подключённого к трансформатору тока нулевой последовательности с действием на отключение без выдержки времени.
- •Защита от понижения напряжения
- •Для исключения неправильной работы защиту минимального напряжения выполняют при помощи 2-х комплектов реле, подключаемых к разным трансформаторам напряжения.
- •Защиты электродвигателей напряжением до 1 кВ
- •Для защиты электродвигателей напряжением до 1 кВ применяются предохранители, магнитные пускатели и автоматические выключатели.
- •С помощью магнитных пускателей осуществляются операции по пускам и остановкам электродвигателей напряжением до 1 кВ, а также защита от перегрузки и от понижения напряжения.
- •В некоторых случаях на электродвигателях устанавливаются специальные защиты от обрыва фазы.
- •Особенности защиты синхронных электродвигателей
- •Защиты синхронных электродвигателей должны действовать не только на отключение его от сети, но также на отключение автомата гашения поля (агп).
- •Защиты сборных шин
- •Продольная дифференциальная защита шин
- •В качестве защит шин могут использоваться: токовая отсечка, дистанционная защита и продольная дифференциальная защита.
- •Разновидности схем дифференциальной защиты шин
- •Дифференциальная защита шин для распределительных устройств с одной рабочей и второй резервной системами шин
- •Дифференциальная защита шин для распределительных устройств с двумя рабочими системами шин
- •Дифференциальные защиты сборных шин для различных первичных схем отличаются по степени сложности и по количеству комплектов защиты используемых для реализации защиты шин.
- •Защита шин генераторного напряжения
Защита от повреждения вводов напряжением 500 кВ и выше блочных трансформаторов.
Мощные генераторы, как правило, работают в блоках с трансформаторами, имеющими на стороне ВН бумажно-масляные вводы напряжением 500 и 750 кВ. При повреждении изоляции бумажно-масляного ввода возникает пожар трансформатора, причиняющий больше разрушения. Ремонт или замена мощного силового трансформатора обходится очень дорого и требует длительного времени. Поэтому на трансформаторах ВН 500 кВ и выше для предотвращения тяжёлых аварий применяют специальную защиту, реагирующую на ухудшение изоляции вводов и позволяющую обнаружить повреждение изоляции ввода в начальной стадии.
Бумажно-масляный ввод состоит из концентрических слоёв пропитанной маслом бумажной изоляции, охватывающей токоведущий стержень. Внутри изоляции ввода через определённое количество слоёв бумаги закладываются листы алюминиевой фольги (для равномерного распределения напряженности электрического поля). Таким образом, между соседними листами фольги с изоляцией между ними образуется конденсатор, а ввод в целом представляет собой систему последовательно включённых ёмкостей между токоведущим стержнем и землёй. Ёмкостный ток ввода, возникающий под действием приложенного к нему фазному напряжению равен:
где: |
|
|
|
|||
Iс |
- |
ёмкостный ток ввода; |
||||
UФ |
- |
фазное напряжение; |
||||
|
- |
ёмкостное сопротивление изоляции ввода; |
||||
СВ |
- |
результирующая ёмкость изоляции ввода. |
||||
При повреждении изоляции ввода часть ёмкостей ввода шунтируется и ёмкостный ток возрастает. Таким образом, по изменению ёмкостного тока можно определять состояние изоляции ввода.
Для защиты от повреждения вводов напряжением 500 кВ и выше применяется устройство контроля изоляции вводов трансформаторов типа КИВ-500Р.
Принцип действия КИВ-500Р основан на измерении абсолютного значения геометрической суммы ёмкостных токов вводов трёх фаз трансформатора: İс(А)+ İс(В)+ İс(С) на рис. 9-7.
Наружные обкладки вводов 3-х фаз соединяются в звезду, а общая точка звезды присоединяется к земле через согласующий трансформатор Т1, во вторичную цепь которого включаются последовательно три органа защиты: чувствительное реле Р1, действующее на сигнал; грубое реле Р2, действующее на отключение и миллиамперметр с кнопкой для измерения суммарного ёмкостного тока вводов.
Рис. 9-7. Схема
защиты вводов КИВ-500Р.
В нормальном режиме ёмкостные токи всех фаз равны по величине и сдвинуты по фазе на 1200, поэтому ток в реле Р1 и Р2 равен нулю и защита не работает. В действительности ёмкости фаз вводов неодинаковы, а также отличаются по величине фазные напряжения, поэтому сумма ёмкостных токов вводов трёх фаз отличается от нуля и в нулевом проводе проходит ток небаланса. Для уменьшения тока небаланса в первичной обмотке согласующего трансформатора Т1 предусмотрены ответвления, а реле Р1 и Р2 включают через фильтры Ф, пропускающую только первую гармонику с частотой 50 Гц.
При несимметричных к.з. во внешней сети фазные напряжения изменяются по величине и фазе и следовательно симметрия и равенство ёмкостных токов вводов нарушается и в реле также появляется ток небаланса.
Для исключения ложной работы защиты ток срабатывания защиты необходимо отстраивать от токов небаланса нормального режима и режима внешних несимметричных к.з.:
Iс.з.>Iнб.
При повреждении
изоляции одного из вводов симметрия
ёмкостных токов нарушается
и защита срабатывает.
С помощью миллиамперметра дежурный персонал имеет возможность осуществлять периодический контроль за током небаланса КИВ‑500Р. Увеличение тока указывает на появление начальной стадии повреждения изоляции ввода или на неисправность токовых цепей защиты, что может привести к её ложному срабатыванию.
Сигнальный орган КИВ-500 действует на сигнал и настраивается на ток срабатывания в первичной обмотке согласующего трансформатора разном 5‑7% номинального ёмкостного тока ввода.
Повреждение изоляции ввода, как правило, развивается относительно медленно при увеличении ёмкостного тока до 125130% его номинального значения. Дальнейшее увеличение тока может происходить лавинообразно и быстро привести к разрушению ввода, поэтому отключающий орган КИВ‑500Р, действующий на отключение трансформатора от сети, настраивается на ток срабатывания равный 20-25% номинального тока ввода, тем самым, предотвращая электрический пробой и разрушение ввода.
Основным в устройстве КИВ-500Р является сигнальный орган, так как его срабатывание свидетельствует о начавшемся процессе повреждения изоляции ввода ВН трансформатора и необходимости быстрого отключения трансформатора от сети.
Выводы:
Мощные трансформаторы, имеющие на стороне ВН бумажно-масляные вводы напряжением 500 кВ и более, оснащаются специальной защитой, реагирующей на изменение изоляции вводов и позволяющую выявить начальную стадию повреждения изоляции и не допустить возникновения разрушения ввода.
Для защиты от повреждения вводов ВН силовых трансформаторов напряжением 500 кВ и выше применяется устройство контроля изоляции вводов типа КИВ‑500Р, состоящее из: сигнального органа (с уставкой 5-7% номинального ёмкостного тока ввода); отключающего органа (с уставкой 25-30% номинального ёмкостного тока ввода) и измерительного органа с помощью которого осуществляется периодический контроль за изменением суммарного ёмкостного тока всех трёх вводов силового трансформатора.
Основным элементом КИВ-500Р является сигнальный орган так как его срабатывание указывает о начавшемся процессе повреждения изоляции ввода ВН трансформатора и о необходимости быстрого отключения трансформатора от сети.
