Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем

т. е. изменять скорость движения масла, при которой срабаты-

вает лопасть реле. Нижний поплавок закрыт от воздействия

движущегося масла и газа лопастью и предназначен для рабо-

ты при снижении уровня масла. В конструкции на рис. 16.45, а

нижнего поплавка нет. В этом реле на понижение уровня масла

реагирует только сигнальный элемент. При таком исполнении

исключается ложное действие отключающего элемента реле

из-за нарушения герметичности поплавка и попадания в него

масла, но при этом ухудшаются защитные свойства реле.

Реле с чашкообразными элементами. Сигнальный и отклю-

чающий элементы реле представляют собой открытые плоско-

донные алюминиевые чашки 1 а 2 (рис. 16.45, б). Каждая чаш-

ка закреплена на оси 3 и может вращаться вокруг нее. С корпу-

сом чашки связаны подвижные контакты 5 на нижнем и 4 на

верхнем элементе. При опускании чашки подвижные контакты

замыкаются с неподвижными 7 или 6. Движению чашек на за-

мыкание контактов противодействуют пружины 8 и 9, тяну-

щие чашки вверх. Для ограничения движения чашек под дей-

ствием пружины предусмотрены упоры 10 и 11. На нижней

чашке 2 имеется лопасть 12, вращающаяся на оси. Если в ко-

жухе реле и в чашках нет масла, то момент пружины М

прео-

долевает рабочий момент М

ра

б, создаваемый весом корпуса

чашки. В этом случае М

> М

ра

б, и контакты обоих элементов

разомкнуты. Если кожух реле, а следовательно, и чашки за-

полнены маслом, то за счет потери веса тела, погруженного

в жидкость, Мр

б уменьшается, и момент пружин М

еще более

превосходит

р&6

При понижении уровня масла момент М

раб

увеличивается за счет веса находящегося в чашке масла, сум-

марная сила веса чашки и масла Р

+ Р

преодолевает противо-

действие пружины (Мраб > М

), чашка опускается и замыкает

свои контакты. При бурном газообразовании под действием

силы, созданной потоком масла или газов, лопасть 12 повора-

чивается и замыкает контакты 4-7.

Запорожский трансформаторный завод выпускал реле с

чашечковыми элементами типа РГЧЗ-66. Чувствительность

нижнего элемента (лопасти) регулируется в пределах от 0,6

до 1,2 м/с. Время действия реле при работе лопасти колеблет-

ся от 0,5 до 0,05 с.

Большое распространение в последние годы получили газо-

вые реле, изготовленные в Германии: реле Бухгольца (типа

ВЕ-80С>) и струйные реле (типа ОКР 25/10).

611

Рис.

16.46. Газовое реле типа ВР80/СЗ

Реле ВР80Л2 (рис. 16.46) имеет сигнальный и два отключаю-

щих элемента. Сигнальный элемент управляется шарообраз-

ным пластмассовым поплавком 1. Отключающий элемент,

кроме такого же поплавка 3, содержит пластину 2, установлен-

ную поперек потока масла и маслогазовой смеси. Контактная

система сигнального и отключающего элементов выполнена

при помощи магнитоуправляемых герконов, замыкание кото-

рых происходит при воздействии на них постоянных магнитов,

перемещаемых поплавками и поворотной пластиной. В от-

ключающем элементе постоянный магнит можно установить

в одном из трех положений, соответствующих уставкам скоро-

сти срабатывания 0,65-1-1,5 м/с. Время срабатывания реле за-

висит от кратности действительной скорости потока масла по

отношению к уставке. При кратности 1,25 время срабатывания

не превышает 0,15 с; при кратности 1,5 - не более 0,1 с.

На трансформаторе с регулированием под нагрузкой коэф-

фициента трансформации (РПН) для защиты устройства РПН

от повреждений внутри его бака применяется газовое реле

типа ОКГ25/10, называемое струйным. Эти реле имеют один

отключающий элемент, реагирующим органом которого явля-

ется поворотная пластина, установленная поперек потока мас-

логазовой смеси, как и у реле типа ВР80/(2; поворотная плас-

тина при срабатывании реле перемещает постоянный магнит,

который переключает геркон. При срабатывании реле поворот-

ная пластина фиксируется в сработавшем положении до воз-

врата вручную, для чего предусмотрено устройство, которое

служит также для опробования работоспособности реле.

612

Особенности газовой защиты

По своему принципу действия газовая защита может рабо-

тать

не только при повреждениях и опасных ненормальных ре-

жимах, но и при появлении в кожухе

трансформатора

воздуха,

при толчках (движении) масла, вызванных любой причиной,

и механических сотрясениях, имеющих место вследствие виб-

рации корпуса трансформатора.

Для предупреждения неправильного отключения трансфор-

матора отключающая цепь защиты при доливке масла перево-

дится на сигнал.

Для предотвращения ложного срабатывания нижнего по-

плавка газового реле от толчков масла принято регулировать

его на скорость движения масла 50-160 см/с.

Требования к монтажу защит. На трансформаторах, снаб-

женных газовым реле, бак (кожух) трансформатора должен

устанавливаться наклонно, чтобы край трансформатора, свя-

занный с расширителем, и сама труба к расширителю имели

подъем на

1,5-2%

(см. рис. 16.42). Этим обеспечивается беспре-

пятственный проход газов в расширитель при повреждениях

и предотвращается возможность скопления пузырьков возду-

ха под крышкой кожуха трансформатора, которое может по-

влечь за собой ложное действие защиты.

На открытых ПС следует обеспечить надежную защиту вы-

водов на крышке газовых реле от попадания на них влаги.

Выводы от контактов газового реле можно выполнять только

кабелем с бумажной изоляцией.

Оценка газовой защиты. Основными достоинствами газо-

вой защиты являются: простота ее устройства, высокая чув-

ствительность, малое время действия при значительных по-

вреждениях, действие на сигнал или отключение в зависимо-

сти от размеров повреждения. Газовая защита является наи-

более чувствительной защитой трансформатора от повреждения

его обмоток и особенно при витковых замыканиях. Все масля-

ные трансформаторы мощностью 1000 кВ

•

А и выше поставляют-

ся вместе с газовой защитой.

Газовая защита не действует при повреждениях на выводах

трансформатора, поэтому должна дополняться второй защи-

той от внутренних повреждений. Для маломощных трансформа-

торов такой защитой служат МТЗ и токовая отсечка. Для мощ-

613

ных трансформаторов применяется более совершенная диф-

ференциальная РЗ.

Газовая защита применяется также

на

маслонаполненных

реакторах

дугогасящих катушках.

16.11.

ОСОБЕННОСТИ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ,

НЕ ИМЕЮЩИХ ВЫКЛЮЧАТЕЛЕЙ

НА

СТОРОНЕ ВЫСШЕГО НАПРЯЖЕНИЯ

Основные принципы выполнения

РЗ на

ЛЭП

ответвления-

ми,

трансформаторы которых подключены

ЛЭП

без

выключа-

телей, рассмотрены

в гл.

15. Широкое распространение получи-

ли схемы

короткозамыкателями

отделителями.

При

этом

важной частью

РЗ

трансформаторов является схема действия

на короткозамыкатель

отделитель.

Как

уже

отмечалось, действие

РЗ на

короткозамыкатель

и отделитель должно происходить

определенной последова-

тельности, обеспечивающей работу отделителя

бестоковую

паузу АПВ

ЛЭП, т. е. в тот

момент, когда

по

отделителю

не

проходит

ток.

Схема управления отделителя выполняется

та-

ким образом, чтобы импульс

на его

отключение подавался

после срабатывания короткозамыкателя

при

условии, что

пи-

тающая

ЛЭП отключилась

ток

КЗ прекратился.

На рис. 16.47

показана упрощенная одно-

линейная схема, удовлетво-

ряющая поставленным

ус-

ловиям.

Защита трансформатора

при срабатывании подает

импульс

катушку включе-

ния

УАС

(КВ) привода

ко-

роткозамыкателя

(Ж.

Рис.

16.47. Упрощенная схема от-

ключения трансформатора без вы-

ключателя на стороне ВН

614

Импульс на отключение отделителя (^К в его катушку

УАТ (КО) подается контактами реле времени КТ. Реле КТ пус-

кается при замыкании вспомогательного контакта коротко-

замыкателя и контакта токового реле КА. Первые контак-

ты ((Ж) замыкаются при замыкании ножа короткозамыкателя,

а вторые (контакты КА) - при отсутствии тока в реле.

Таким образом, отключение отделителя может произойти

только при срабатывании короткозамыкателя и отключении

линии.

Однако если вспомогательные контакты (Ж замкнутся

раньше, чем сработает нож короткозамыкателя, то, поскольку

контакты КА при этом будут еще замкнуты, возможна подача

импульса на отключение отделителя до отключения линий.

Для предотвращения такой опасности служит реле времени КТ.

Оно должно работать с выдержкой времени порядка 0,2-0,3 с,

превосходящей возможную разновременность замыкания но-

жа и вспомогательных контактов короткозамыкателя.

Чтобы обеспечить срабатывание отделителя

во время бестоковой паузы, когда питающая линия отключена

и подстанция остается без напряжения, оперативная цепь от-

делителя должна питаться от независимого источника.

Таким источником может служить аккумуляторная батарея

или предварительно заряженный конденсатор.

Рассмотренная схема (рис. 16.47) является универсальной и

может применяться при наличии на линии как быстродей-

ствующей защиты, так и защиты с выдержкой времени. В обоих

случаях на линии применяется однократное АПВ, при этом

время АПВ должно быть больше времени включения коротко-

замыкателя и отключения отделителя, чтобы за время бес-

токовой паузы поврежденный трансформатор успел отклю-

читься.

На рис. 16.48 представлена более подробно принципиальная

схема управления короткозамыкателем и отделителем на

постоянном оперативном токе.

Отключение отделителя производится контактами проме-

жуточного реле КЫ при условии срабатывания следующих

реле:

выходного промежуточного реле РЗ трансформато-

ра

КЬ3.1,

фиксирующего его повреждение; реле, контролирую-

щих факт отключения ЛЭП с питающих сторон (реле тока -

трехфазного КА1 в цепи выводов ВН трансформатора и КА2

615

Линия 1

1 по(гго]кв

линии 2

<Н"

щи

КЙ1

«м

{{~Л'А~.

Нйг

От ГУ!

ЛВС КИ

в/ аг аз он 5/ч цт

»)

5П

кш

ни

кт\

ця^в

] шг

/?/

02 Ц] 051 5Я1

Ц1Ц

д ,-, 5Я1

ни

I г

К 1.1

кесГ

•==0

Рис.

16.48.

Принципиальная схема отключения отделителя

110—220

кВ:

—

поясняющая схема; 6

—

цепи переменного тока и напряжения; е

—

цепи

оперативного постоянного тока отключения отделителя

110

кВ с трехфазным

приводом; г

—

цепи оперативного постоянного тока отключения отделителя

220 кВ с пофазным приводом; / (III)

—

в цепи пуска АПВ выключателя

110 (220) кВ в схеме "мостик" с выключателем в перемычке и с отделителями в

цепях трансформаторов (автотрансформаторов); II, IV

—

в цепь подведения "+"

к газовым защитам трансформатора

616

в цепи короткозамыкателя); реле напряжения КУ1 и КУ2,

подключенных к ТН выводов НН трансформатора ТУ1.

Выходное промежуточное реле РЗ трансформатора в рассмат-

риваемом случае самоудерживается для обеспечения отклю-

чения отделителя после отключения питающей ЛЭП, когда

РЗ,

подействовавшая на отключение трансформатора, может

вернуться в исходное положение. Снятие самоудерживания

выходных промежуточных реле РЗ трансформатора осуществ-

ляется контактом реле положения "включено" К<2С1 отдели-

теля.

Благодаря наличию токового реле КА1 предотвращается воз-

можность неправильного действия схемы (отключения отде-

лителя под током), которое могло бы иметь место при трехфаз-

ном КЗ в трансформаторе, сопровождающемся снижением на-

напряжения ниже уставки срабатывания реле КУ1 и КУ2.

Реле КА1 принято трехфазным, а не однофазным для предот-

вращения отключения отделителя под током, которое может

иметь место при указанном трехфазном КЗ из-за разновремен-

ности отключения фаз выключателя на питающем конце ЛЭП

или отказе в отключении одной или двух фаз этого выключа-

теля. Уставка реле КА1 принимается минимальной. Токовое

реле КА2, установленное в цепи короткозамыкателя @К7,

используется при установке на питающей ЛЭП выключателя

с пофазным приводом. Благодаря наличию этого реле предот-

вращается отключение отделителя под током при отказе той

фазы выключателя, питающей ЛЭП, на которой установлен

короткозамыкатель.

Реле напряжения КУ1 и КУ2, уставка срабатывания которых

принимается минимальной (около 15 В), включены на между-

фазные напряжения и предотвращают отключение отделителя

под током до отключения питающей ЛЭП в случае, если по-

вреждение трансформатора сопровождается токами, меньши-

ми уставки срабатывания реле КА1 (например, при действии

газовой защиты).

В схеме предусмотрен замыкающий вспомогательный кон-

такт 8Р1 автоматического выключателя, установленного на

стороне НН ТУ1. Указанное принято в целях предотвращения

отключения отделителя под током в случае срабатывания ав-

томатического выключателя и последующего повреждения

трансформатора, сопровождающегося током повреждения

меньшими уставками КА1.

617

Накладка 5X1 предусмотрена для выведения схемы из

действия при появлении сигнала о неисправности в цепях на-

пряжения.

Схема, приведенная на рис. 16.48, может быть использована

на ЛЭП 110-220 кВ, оснащенных двукратным АПВ. При этом

в случае повреждения трансформатора отключение отделите-

ля может осуществляться в бестоковую паузу первого цикла

АПВ (когда отключению не препятствует подпитка от син-

хронных электродвигателей) или второго цикла АПВ после

отключения указанных электродвигателей.

16.12.

ОСОБЕННОСТИ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

СОБСТВЕННЫХ НУЖД АЭС

Рабочие трансформаторы собственных нужд (ТСН) АЭС,

питающие сеть собственных нужд 6,3 кВ, подключаются от-

ветвлениями к энергоблокам между генераторным выключа-

телем (выключателем нагрузки) и трансформатором блоков.

Резервные ТСН с низшим напряжением 6,3 кВ присоединяются

либо к шинам 110-330 кВ, которые имеют связь с энергосисте-

мой, либо к третичной обмотке АТ связи 750/330 кВ, либо к

ЛЭП 110-330 кВ, питающейся от других электростанций или

подстанций энергосистемы. Функциональная упрощенная

схема защиты рабочего ТСН представлена на рис. 16.49 [38, 39].

Рабочие ТСН имеют соединение обмоток д/д/д с двумя

расщепленными обмотками на стороне НН. На этих ТСН уста-

навливаются следующие РЗ, действующие на полное отклю-

чение энергоблока:

газовая;

дифференциальная в трехфазном трехрелейном исполнении

с реле типа

ДЗТ-21,

что обеспечивает ее надежное действие

при двойных замыканиях на землю;

дистанционная защита стороны ВН, которая используется

для ближнего резервирования при многофазных КЗ в ТСН,

а также для дальнего резервирования при КЗ на секциях

6,3 кВ.

Дистанционная защита выполняется с помощью двух комп-

лектов реле сопротивления РС1 и РС2, на каждый из которых

подаются цепи напряжения от ТН (ТУ1 и ТУ2), установленных

до выключателей вводов 6,3 кВ. По токовым цепям каждый

комплект реле сопротивления включен на разность фазных

618

К блоку генератор-

трансформатор

/С

выходным реле РЗ блоха

генератор-траисфор -

мотор

Рис. 16.49. Функциональная упрощенная схема защиты ТСН

токов. Благодаря наличию двух комплектов РС, подключен-

ных к ТУ1 и 7Т2, обеспечивается селективное срабатывание

РЗ при КЗ на любой из двух секций (Л и В). Для предотвраще-

ния ложного срабатывания ДЗ при неисправности цепей напря-

жения она дополнена токовой блокировкой, выполненной

с помощью двух токовых реле КА^„, включенных на токи фаз

А и С стороны ВН ТСН.

619

Для повышения надежности оперативные цепи основных и

резервной защит рабочих ТСН подключены к разным автома- -

тическим выключателям и имеют разные выходные реле, что

обеспечивает сохранение в работе части РЗ при неисправно-

стях в сети постоянного оперативного тока.

Для защиты секций 6,3 кВ используются ДЗ, установленные

на выводах рабочего питания секций 6,3

кВ.

Так же как и ДЗ ВН,

защита оснащена токовой блокировкой КА^

Для селективного отключения КЗ на секциях СН 6 кВ А

и В должны быть предусмотрены ДЗ в цепи каждой обмотки

ТСН. На рис. 16.49 эта защита показана для одной секции (В).

На каждом вводе НН устанавливается также защита от пере-

грузки

КА

пер

действующая на сигнал или на отключение.

Защита выполняется токовым реле и одним реле времени.

Так как ТСН подключен к блоку генератор-трансформатор

без выключателя, то все его защиты от внутренних поврежде-

ний и внешних КЗ должны действовать на отключение блока.

В цепи магистрали резервного питания (МРП) также уста-

навливается дистанционная защита с блокировкой по току,

действующая на реле времени по схеме И.

Вопросы для самопроверки

От каких видов повреждений и ненормальных режимов

следует предусматривать защиты трансформатора?

Каковы причины возникновения токов небаланса в диф-

ференциальной защите трансформатора?

Как выполняются защиты от внешних КЗ и перегрузок на

понижающих и повышающих трансформаторах?

Как осуществляется отстройка от броска тока намагни-

чивания в дифференциальной защите трансформатора?

Назначение реле с торможением.

6. Принцип магнитного торможения в реле ДЗТ.

Принцип работы газовой защиты.

8. Особенности выполнения защит на автотрансформаторах.

9. Как выбирается ток срабатывания дифференциальных

защит при использовании реле РНТ и реле с торможением

типа ДЗТ?

Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем

Подождите немного. Документ загружается.