Никитин К.И. Релейная защита систем электроснабжения. Конспект лекций

Подождите немного. Документ загружается.

8.4 Максимальная токовая защита

Наиболее распространенной для шин 6 ― 35 кВ является МТЗ (рис. 8.1). Ток

срабатывания защиты находится по условию отстройки от суммарного тока на-

грузки всех питаемых линий данной секции:

― после отключения КЗ за реактором отходящего присоединения с питанием

соседней секции через секционный выключатель:

)II(

ДОП,НАГРНАГР

НАГРОТС

1Q,III

З,С

+≥

, (8.10)

где

ОТС

― коэффициент отстройки, равный k

ОТС

=1,2; k

НАГР

― коэффициент на-

грузки, принимаемый равным

НАГР

=1,2; k

― коэффициент возврата, равный

=0,75…0,8; I

НАГР

― суммарный ток нагрузки секции; I

НАГР,ДОП

― суммарный

дополнительный ток нагрузки присоединений смежной секции, подключаемых

АВР при отключении этой смежной секции;

― после присоединения соседней секции от АВР через секционный выклю-

чатель:

)IkI(kI

ДОП,НАГРСЗПНАГРОТС

1Q,III

З,С

+≥

, (8.11)

где

СЗП

― коэффициент самозапуска нагрузки соседней секции, коэффициент

может быть равным

СЗП

=2…4.

Из первого и второго условия принимается с наибольшим током.

Коэффициент чувствительности максимальной токовой защиты определяется

по выражению

2,1

1Q,III

З,C

MIN,1К

≥= . (8.12)

Если чувствительность защиты не обеспечивается, то применяется макси-

мальная токовая защита с пуском по напряжению, при этом ток срабатывания вы-

ключателя ввода рассчитывается по формуле

)II(

ДОП,НАГРНАГР

ОТС

1Q,III

З,С

+≥

. (8.13)

Напряжение срабатывания измерительного пускового органа напряжения рав-

но

BОТС

СЗП

1Q,III

З,С

U ≤

. (8.14)

где

СЗП

― минимальное остаточное напряжение на шинах в начале самозапуска

двигательной нагрузки;

ОТС

― коэффициент отстройки, равный k

ОТС

=1,1…1,2;

― коэффициент возврата, равный k

= 1,2 (для реле РН-54).

Для реле минимального напряжения коэффициент чувствительности опреде-

ляется по формуле

2,1

MIN,1К

1Q,III

З,C

≥= . (8.15)

Максимальная токовая защита может также использоваться c блокировкой от

токовых защит присоединений.

8.5 Защита секционного выключателя.

Токи срабатывания отсечек (I и II ступеней) секционного выключателя (СВ)

выбираются так же, как для выключателя ввода, но выдержки времени должны

быть согласованы с выдержками времени отсечки выключателя ввода. Так, время

срабатывания I ступени токовой защиты СВ выбирается по

условию [28]:

ttt

2Q.I

З,С

1QB.I

З,С

+≥ , (8.16)

где

2Q.I

З,С

t ― наибольшее время срабатывания отсечки отходящего присоединения;

― ступень селективности, c5,0...4,0t

З,С

Вторая ступень защиты СВ рассчитывается по формуле

ttt

2Q.II

З,С

1QB.II

З,С

+≥ . (8.17)

Время срабатывания МТЗ выключателя ввода должно быть больше времени

срабатывания защиты СВ:

t2tttt

2Q.II

З,С

1QB.II

З,С

1Q.III

З,С

ΔΔ

+=+≥ . (8.18)

8.6 Дуговая защита шин

При возникновении КЗ на

сборных шинах комплектных

распределительных устройств

(КРУ) с сопровождением дуги

появляется опасность быстро-

го ее распространения вдоль

шин. Ориентировочная ско-

рость движения дуги [29] мо-

жет быть найдена по формуле

ДД

BI73v ⋅⋅= , (8.19)

так, при

= 400 А и

B = 0,05 Т скорость составля-

ет

= 78 м/с.

Дуга, воздействуя на

ячейки КРУ выжигает их ме-

таллические перегородки,

шины, другие токопроводя-

щие части и напыляет на по-

верхность изоляторов пары

металлов, после чего обору-

дование становится неремонтопригодное. Используются несколько видов защит

(п. 8.6.1 ― 8.6.3) от дуговых коротких замыканий.

Петля

Шторка

Шины

Концевой

выключатель

Изоляторы

Рис. 8.5. Механическая дуговая защита шин

8.6.1 Дуговая защита клапанного типа

Принцип действия основан на расширении воздуха при горении дуги (рис. 8.5).

В этой области создается избыточное давление, от которого шторка отходит и

концевой выключатель замыкает контакты, подает сигнал на отключение ввода.

8.6.2 Защита на фотоэлементах

В ячейках КРУ над шинами устанавливают фотоэлементы. Свойством дуги яв-

ляется ультрафиолетовое

излучение, на которое реагируют установленные фото-

элементы и подают сигнал на отключение ввода. Недостатком такой защиты яв-

ляется неправильное срабатывание при сварочных работах и фотовспышках.

8.6.3 Оптическая логическая защита

Вместо фотоэлементов в каждой ячейке КРУ устанавливаются линзы, све-

товые сигналы от которых через оптоволокно поступают в логическое устройство.

Устройство анализирует

сигналы от всех световых датчиков распредустройства и

при возникновении дугового КЗ подает сигнал на отключение ввода.

Вопросы для самопроверки

1. Токовая отсечка без выдержки времени шин станций и подстанций.

2. Принцип действия дифференциальной защиты шин.

3. Каков принцип действия токовой отсечки шин с выдержкой времени?

4. Максимальная токовая защита шин станций и

подстанций.

5. Каковы особенности защиты секционного выключателя?

6. Для чего нужна защита от дуговых коротких замыканий?

7. Принципы действия выпускаемых защит от дуговых коротких замыканий.

ЛЕКЦИЯ 9

9.1 Микропроцессорные устройства РЗА

Микропроцессорные (МП) защиты, несмотря на большую стоимость, зани-

мают все большее место, вытесняя полупроводниковые (с малой степенью инте-

грации), электромеханические и индукционные реле. Это связано с износом рабо-

тающих устройств РЗА (отслуживших свой срок), унификацией схемотехники

МП-устройств, возможностью реализации сложных алгоритмов, гибкостью про-

грамм, быстрой

заменой программы в МП-устройстве РЗА, а также добавлением

других, удобных и достаточно необходимых функций (например, тестовая и

функциональная диагностика, возможность построения АСДУ на базе МП-защит

и т.д.), которые на другой элементной базе сделать было затруднительно.

Основными производителями МП-устройств РЗА в России являются сле-

дующие:

― «Бреслер» (г

. Чебоксары);

― «ВНИИР» (г. Чебоксары);

― «НИИ Энергетики» (г. Новочеркасск);

― «Механотроника» (г. Санкт-Петербург);

― «Радиус» (г. Зеленоград);

― «Экра» (г. Чебоксары);

― «Энергис» (г.Киров) и др.

Одной из первых российских фирм, выпускающей МП РЗА, наиболее из-

вестной стала «Механотроника».

Основные зарубежные фирмы ― производители МП устройств РЗА,

кото-

рых можно встретить на Российском рынке, следующие:

― «АББ» (ABB);

― «Сименс» (Siemens);

― «Альстом» (Alstom);

― «Мерлин Жерин»(Merlin Gerin);

― «АЕГ» (AEG);

― «Киевприбор» и др.

Идеология развития МП РЗА, решения технических задач перенимаются у

одних фирм другими. Из-за большого количества производителей и электроуста-

новок, которые необходимо защитить, возникает большой перечень количества

выпускаемых

МП ― около 50. Сравнительный анализ МП-защит дан в прил. В.

Характеристики защит могут несколько отличаться друг от друга, но прослежива-

ется тенденция интеграции не только по функциональным особенностям защит,

но и по интерфейсу устройств, программному обеспечению.

9.2 Виды МП-защит

На каждую электроустановку микропроцессорные защиты выполняются

комплексными и имеют

несколько видов защит в одном комплекте, а также ряд

других функций:

а) кабельная или воздушная линия:

― для сети 6―35 кВ ― три (иногда четыре) ступени токовой защиты, защи-

та от замыкания на землю (может иметь также несколько ступеней), набор авто-

матики ― АПВ, АЧР, АВР и т. д;

― для сети 110―750 кВ ― три (иногда четыре) ступени дистанционной за-

щиты, три (иногда четыре) ступени защиты

нулевой последовательности, набор

автоматики ― АПВ, АЧР, АВР, УРОВ и т. д.

б) трансформатор:

― для сети 6―35 кВ ― три ступени токовой защиты, защита от перегрузки,

защита от замыкания на землю, в зависимости от мощности может дополняться

дифференциальной и газовой защитами, набор автоматики ― АПВ, АВР и т. д;

― для сети 110―750 кВ ― три ступени токовой защиты, защита от пере-

грузки, три (иногда четыре) ступени защиты нулевой последовательности, в зави-

симости от мощности может дополняться дифференциальной защитой и интел-

лектуально использовать контакты газовой защиты, автотрансформаторы могут

дополняться дистанционной защитой, набор автоматики ― АПВ, АВР и т.д;

) двигатель:

― для сети 6―10 кВ ― три ступени токовой защиты, защита от перегрузки,

защита от замыкания обмотки статора на корпус, защита от понижения напряже-

ния, защита от несимметричного напряжения и неполнофазного режима, в зави-

симости от мощности может дополняться дифференциальной защитой, набор ав-

томатики ― АПВ, АВР и т.

д.

г) генератор 6―35 кВ ― три (иногда четыре) ступени токовой защиты, за-

щита от замыкания обмотки статора на корпус (может иметь также несколько

ступеней), три (иногда четыре) ступени токовой защиты обратной последователь-

ности, защита от внешних коротких замыканий, в зависимости от мощности мо-

жет дополняться дифференциальной, защита ротора, набор автоматики

― АСГ,

АЛАР и т. д.

9.3 Особенности расчета уставок срабатывания МП

Характеристики МП защит значительно лучше моделируют защищаемую

электроустановку, чем электромеханические и статические (полупроводниковые)

реле. Коэффициент возврата для защит максимального действия составляет

0,93…0,98, а для защит минимального действия составляет 1,03…1,07. Используя

особенности различных переходных режимов защищаемых электроустановок за-

щиты лучше отстроены

от пусков, самозапусков, бросков намагничивания и дру-

гих рабочих режимов.

Особенности расчета уставок для каждой защиты дает завод-изготовитель.

Часто предприятие само монтирует защиту, рассчитывает и выставляет уставки, а

также берет на себя функции по сервисному обслуживанию.

В большинстве случаев расчет, предложенный выше для электромеханиче-

ских защит, можно использовать и

для МП устройств РЗА, тогда они не будут

полностью использовать свои возможности, будут менее чувствительными и за-

щищаемая зона будет меньше.

сунок 9.1. Схема подключения МП направленной защиты КЛЭП 6

35 кВ

9.4 Типовые схемы подключения МП

за

ит

азличных элект

становок

сунок 9.2. Схема подключения МП защиты трансформатора 6/0,4 кВ

сунок 9.3. Схема подключения МП защиты трансформатора 110/10 кВ

сунок 9.4. Схема подключения МП защиты электродвигателя 6 кВ до4 МВт

сунок 9.5. Схема подключе

ния МП защиты электродвигателя 6 кВ более 4 МВт