Реферат: Режим роботи та захист трансформаторів

ЗМІСТ

Перелік скорочень

ВСТУП

1 РЕЖИМИ РОБОТИ ТА, ЗАХИСТ ТРАНСФОРМАТОРІВ

1.1 Пошкодження і ненормальні режими роботи трансформаторів

1.2 Види і призначення автоматичних пристроїв трансформатора

1.3 Струмові захисти трансформаторів

1.4 Подовжній диференціальний струмовий захист трансформатора.

1.5 Відключення трансформаторів від пристроїв релейного захисту за відсутності вимикача на стороні вищої напруги

2 РОЗРАХУНОК, ТА АВТОМАТИЧНЕ ВКЛЮЧЕННЯ ДЖЕРЕЛА ЖИВЛЕННЯ

2.1 Особливості АПВ трансформаторів

2.2 Автоматичне включення резервного джерела живлення при відключенні трансформатора

2.3 Автоматичне регулювання коефіцієнта трансформації (АРКТ)

2.4 Вибір і розрахунок захисту трансформатора

3 ВПРОВАДЖЕННЯ ТА РОЗРАХУНОК НОВОГО РЕЛЕ ЗАХИСТУ

3.1 Мікропроцесорні блоки релейного захисту та автоматикиБЭМП

3.2 Призначення та основнітипи захистутрансформаторів

3.3 Захист від пошкоджень обмоток трансформатора

3.4 Диференціальній захист

3.5 Струмова відсічка

ВИСНОВКИ

СПИСОК ВИКОРИСТАНИХ ДЖЕРЕЛ

ВСТУП

Всі електроустановки обладналися пристроями релейного захисту, призначеними для відключення ділянки в колі, якщо пошкодження спричиняє за собою вихід з ладу елементу або електроустановки в цілому. Релейний захист спрацьовує і тоді, коли виникають умови, загрозливі порушенням нормального режиму роботи електроустановки. У релейному захисті електроустановок захисні функції покладені на реле, які служать для подачі імпульсу на автоматичне відключення елементів електроустановки або сигналу про порушення нормального режиму роботи устаткування, ділянки електроустановки, лінії і так далі. Реле є апарат, що реагує на зміну якої-небудь фізичної величини, наприклад струму, напруги, тиску, температури. Коли відхилення цієї величини виявляється вищим допустимого, реле спрацьовує і його контакти, замикаючись або розмикаючись, проводять необхідні перемикання з допомогою подали або відключення напруги в ланцюгах управління електроустановкою. До релейного захисту пред'являють наступні вимоги: селективність (вибірковість) — відключення тільки тієї мінімальної частини або елементу установки, яка викликала порушення режиму; чутливість — швидка реакція на певні, заздалегідь задані відхилення від нормальних режимів, іноді самі незначні; надійність — безвідмовна робота у разі відхилення від нормального режиму; надійність захисту забезпечується як правильним вибором схеми і апаратів, так і правильною експлуатацією, що передбачає періодичні профілактичні перевірки і випробування. Необхідна швидкість спрацьовування реле визначається проектом залежно від характеру технологічного процесу. Іноді для зведення до мінімуму збитку від виниклих пошкоджень релейний захист повинен забезпечувати повне відключення протягом сотих доль секунди. По своєму призначенню реле розділяють на реле управління і реле захисту.

Реле управління зазвичай включають безпосередньо в електричні ланцюги і спрацьовують вони при відхиленнях від технологічного процесу або змінах в роботі механізмів. Реле захисту включають в електричні ланцюги через вимірювальні трансформатори і лише іноді безпосередньо. Вони спрацьовують при неформальних або аварійних режимах роботи установки. Реле характеризується наступними показниками:

уставка— сила струму, напруга або час, на яких відрегульовано дане реле для його спрацьовування;

напруга (або струм) спрацьовування — найменше або найбільше значення, при якому реле повністю спрацьовує;

напруга (або струм) відпуску — найбільше значення, при якому реле відключається (повертається в початкове положення); коефіцієнт повернення — відношення напруги (або струму) відпуску до напруги (або струму) спрацьовування.

За часом спрацьовування розрізняють реле миттєвої дії і з витримкою часу.

1.1 Пошкодження і ненормальні режими роботи трансформаторів

До пошкоджень трансформаторів відносять:

міжфазні КЗ на виводах і в обмотках(останні виникають набагато рідше, ніж перші);однофазні КЗ (на землю і між витками обмотки, тобто витковыезамикання);«пожежа сталі» сердечника.До ненормальних режимів відносяться:перевантаження, викликані відключенням, наприклад, одного з паралельно працюючих трансформаторів. Струми перевантаження відносно невеликі, і тому допускається перевантаження протягом часу, визначуваного кратністю струму перевантаження по відношенню до номінального;виникнення струмів при зовнішніх КЗ, що є небезпекою в основному через їх теплову дію на обмоткитрансформатора, оскільки ці струми можуть істотно перевершувати номінальні. Тривале проходження струму зовнішнього КЗ може виникнути при пошкодженні, що не відключилося, на приєднанні, що відходить від трансформатора; неприпустиме пониження рівня масла, що викликається значним пониженням температури я іншими причинами.

Пошкодження і ненормальні режими роботи пред'являють певні вимоги до пристроїв автоматичного управління трансформаторами, що розглядаються нижче.

1.2 Види і призначення автоматичних пристроїв трансформатора

На трансформаторах встановлюються наступні захисту: захист від коротких замикань, що діє на відключення пошкодженого трансформатора і виконувана без витримки часу (для обмеження розмірів пошкодження, а також для запобігання порушенню безперебійної роботи живлячої енергосистеми). Для захисту могутніх трансформаторів застосовуються подовжні диференціальні струмові захисту, а для малопотужних трансформаторів — струмові захисту із ступінчастою характеристикою витримки часу. Крім того, при всіх пошкодженнях усередині бака і пониженнях рівня масла застосовується газовий захист, що працює на неелектричному принципі; захист, від струмів зовнішніх КЗ, основне призначення якої полягає в запобіганні тривалому проходженню струмів КЗ у разі відмови вимикачів або защит суміжних елементів шляхом відключення трансформатора. Крім того, захист може працювати як основна (на трансформаторах малої модності, а також при КЗ на шинах, якщо відсутній спеціальний захист шин). Захисту від зовнішніх КЗ зазвичай виконуються струмовими або (значно рідше) дистанційними — з витримками часу; захист від перевантажень, що виконується за допомогою одного максимального реле струму, оскільки перевантаження зазвичай є симетричним режимом. Оскільки перевантаження допустиме протягом тривалого проміжку часу (десятки хвилин при струмі не більше 1,5Iт, ном), то захист від перевантаження за наявності чергового персоналу повинен виконуватися з дією на сигнал, а за відсутності персоналу — на розвантаження або на відключення трансформатора.

На трансформаторах передбачаються наступні пристрої автоматики:

автоматичне повторне включення, призначене для повторного включення трансформатора після його відключення максимальним струмовим захистом. Вимоги до АПВ (автоматичне повторне включення) і способи його здійснення аналогічні розглянутим раніше пристроям АПВ ліній. Основна особливість полягає в забороні дії АПВ трансформаторів при внутрішніх пошкодженнях, які вимикаються диференціальним або газовим захистом;автоматичне включення резервного трансформатора, призначене для автоматичного включення секційного вимикача при аварійному відключенні одного з працюючих трансформаторів або при втраті живлення однієї з секцій по інших причинах;автоматичне відключення і включення одне з паралельно працюючих трансформаторів, призначене для зменшення сумарних втрат електроенергії в трансформаторах; автоматичне регулювання напруги, призначене для забезпечення необхідної якості електроенергії у споживачів шляхом зміни коефіцієнта n трансформації знижувальних трансформаторів підстанцій, що живлять розподільну мережу. Для зміни n під навантаженням трансформатори обладналися пристроями РПН (регулятором перемикання відпаювань обмотки трансформатора під навантаженням). Автоматична зміна n здійснюється спеціальним регулятором коефіцієнта трансформації (АРКТ), що впливає на РПН.

1.3 Струмові захисти трансформаторів

Трансформатори малої потужності до 750 кВ*Апри напрузі 10 кВі до 3200 кВ*Апри напрузі 35 кВтупикових підстанцій, а також цехові трансформатори зазвичай комутують вимикачами навантаження ВНП. Для захисту таких трансформаторів від внутрішніх КЗдопускається застосування (рис. 1) запобіжників (наприклад, типу ПК). Номінальний струм плавкої вставки I вс, ном вибирається з тих же умов, що і для ліній. Крім того, необхідно враховувати можливість небажаного спрацьовування запобіжників при кидках струму намагнічення, викликаних включенням трансформатора під напругу. З урахуванням вказаних умов I вс, ном= (1,5.2,5)Iт, ном. Селективність захисту забезпечується узгодженням время-токовойхарактеристики запобіжника з характеристиками защитприєднань, що відходять, з боку нижчої напруги трансформатора.

Рис. 1.1 Захист трансформатора малої мощности за допомогою запобіжників.

Для спрощення і здешевлення підстанцій систем електропостачання, що підключаються відгалуженням до лінії електропередачі, застосовуються відкриті плавкі вставки (ОП), а також керовані запобіжники.

Недоліками защит трансформаторів, виконаних за допомогою плавких вставок, є:нестабільність їх захисних характеристик, яка може привести до неприпустимого збільшення часу відключення трансформатора при деяких видах внутрішніх пошкоджень;трудність узгодження із защитами суміжних ділянок.

Струмовий захист трансформаторів виконується з використанням вторинних максимальних реле струму (прямої або непрямої дії). При цьому слід мати на увазі, що трансформатори малої потужності представляють для струмів КЗ відносний великий зосереджений опір. Тому захистоздатністьпершого ступеня (відсічення без витримки часу) виходить задовільною. Враховуючи це, захист зазвичай виконують двоступінчатою. Першим ступенем захисту є струмове відсічення, струм спрацьовування якої вибирається великим максимального струму при КЗ за трансформатором. Чутливість першого ступеня вважається задовільною, якщо kч= 2 при КЗ на стороні вищої напруги трансформатора. Другий ступінь є максимальним струмовим захистом, витримка часу якої узгоджена з витримками часу защитприєднань, що відходять. Чутливість максимального струмового захисту перевіряється по струму при КЗ на стороні нижчої напруги. Робота струмового захисту як резервною перевіряється при КЗ в кінці елементів, приєднаних до шин нижчої напруги (при цьому бажано мати kч>= 1.2).

--PAGE_BREAK--

При паралельній роботі двох трансформаторів слід мати на увазі, що у випадку КЗ на нижчій стороні максимальні струмові захисту (другі ступені) трансформаторів можуть відключити обидва трансформатори. Якщо є секційний вимикач, то цей недолік усувається тим, що встановлений на нім захист має меншу витримку часу.

Для підвищення чутливості максимальний струмовий захист доповнюється пуском від реле напруги зворотної послідовності (при несиметричних КЗ) і від реле мінімальної напруги (при симетричних КЗ) (Рис.2).

При несиметричному КЗ на виході фільтру ФНОП з'являється напруга, пропорційна напрузі зворотної послідовності, максимальне реле напруги 2РН спрацьовує і обумовлює спрацьовування мінімального реле напруги 3РН. Якщо при цьому для реле 1РТIp> Ic,p, то захист спрацьовує. При симетричному КЗспрацьовує ЗРН і реле струму 1РТ.

Струм спрацьовування захисту при цьому вибирається по умові налагодження від номінального струму, а не від струму самозапуска електродвигунів, що живляться від трансформатора, що захищається, що і обумовлює підвищення чутливості захисту.

Напруга спрацьовування 2РН відбудовується від напруги небаланса Uнб, раб на виході фільтру ФНОП в робочому режимі:

де kотсі kв — коефіцієнти налагодження і повернення реле; Uномі KU— номінальна напруга і коефіцієнт трансформації трасформатора напруги ТН.

Рис. 1.2. Захист трансформатора від зовнішніх КЗ і перевантажень.

Напруга спрацьовування ЗРН відбудовується від мінімального значення напруги в місці установки ТН з урахуванням самозапускаелектродвигунів

/>(1)

Коефіцієнт чутливості захисту по напрузі повинен бути не нижче kч= 1,2¸1,3, причому kч, при симетричному КЗ можна визначати не по напрузі спрацьовування мінімального реле ЗРН, а по напрузі його повернення, оскільки симетричне КЗ у початковий момент часу є несиметричним, а отже, ЗРН спрацьовує в результаті спрацьовування 2РН. Таку взаємодію реле підвищує чутливість захисту по напрузі при симетричних КЗ

Якщо трансформатор з вищою напругою 110 кВмає глухозаземленнунейтраль, то при однофазномКЗ у мережі 110 кВчерез нейтраль трансформатора проходитимуть струми нульової послідовності, для відключення яких на трансформаторі встановлюється спеціальний струмовий захист нульової послідовності. Вимірювальний орган захисту, який встановлюється тільки за наявності живлення з боку НН або СН, складається з одного реле струму 2РТ(Рис. 2), підключеного до ТТ, встановленому в ланцюзі заземлення нейтралі трансформатора. Струм спрацьовування захисту вибирається з умови надійного настроєння від струму небаланса в заземляючому ланцюзі при зовнішніх міжфазних КЗ і узгоджується із струмами спрацьовування защит від однофазних КЗ встановлених на лініях, що примикають до трансформатора, що захищається. Значення струму спрацьовування зазвичай знаходиться в межах 100—200А. Час спрацьовування захисту (реле РВ) повинен бути на ступінь селективності більше часу спрацьовування найбільш захисту, що поволі діє, від однофазних КЗ що примикають до трансформатора ліній електропередачі, При живленні трансформатора тільки з боку вищої напруги захист зазвичай не встановлюється.

Захист трансформатора від перевантаження, що виконується одним реле, має струм спрацьовування

де kотс= 1,05 — коефіцієнт, що враховує погрішність в значенні струму спрацьовування.

На триобмоткових трансформаторах з одностороннім «живленням захист від перевантаження встановлюється з боку живлення. При істотно різних потужностях обмотоквстановлюється додатково захист на живленій обмотці меншої потужності.

1.4 Подовжній диференціальний струмовий захист трансформатора

На трансформаторах потужністю більше 7,5 Мв*а як основний захист встановлюється подовжній диференціальний струмовий захист. Принцип дії захисту аналогічний захисту ліній електропередачі. Проте особливості трансформатора як об'єкту захисту приводять до того, що Iнбв диференціальному захисті трансформатора значно більше, чим в диференціальних захистах інших елементів системи електропостачання. Основними чинниками, які необхідно враховувати при виконанні диференціального захисту трансформатора, є наступні.

Кидок струму намагнічення при включенні трансформатора під напругу або при відновленні напруги після відключення зовнішнього КЗСтрум намагнічення трансформатора (рис. 4, а) Iнам= I1п—I11пв нормальному режимі роботи невеликий і складає 2—3% номінального струму Iт, ном. Після відключення зовнішнього КЗ як і при включенні трансформатора під напругу, виникаючий кидок струму намагнічення може перевищувати номінальний струм Іт, номв 6—8 разів.

Рис. 1.3 Зміна потоку і струму намагнічення при включенні трансформатора під напругу.

а — пояснююча схема; б —изменениеструму намагнічення; у — зміни напруги і магнітного потоку; г — характеристика намагнічення.

Значення струму при кидку залежить від моменту включення трансформатора під напругу. Найбільше значення кидок струму намагнічення має при включенні трансформатора в мить, коли миттєве значення напруги U рівне нулю (Рис. 1.3, в, г). В цьому випадку магнітний потік Фt в сердечнику трансформатора в початковий період часу містить велику аперіодичну складову Фа і перевищує при перехідному процесі стале значення Фустпрактично в 2 рази. Оскільки залежність Ф = f(Iнам) нелінійна, то iнам збільшується по відношенню до сталого значення в сотні разів, але залишається зазвичай меншим максимальних перехідних струмів зовнішніх (крізних) КЗ Кидок струму намагнічення може містити велику що аперіодичну складає, а також значний відсоток вищих гармонік (перш за все другий). Загасання кидка відбувається повільніше, ніж струму КЗ В результаті крива кидка струму намагнічення Iнам, бр (рис. 1.3, б) може опинитися зміщеній по одну сторону осі часу.

Вказані характерні особливості кидка струму намагнічення використовуються для забезпечення отстроенностидиференціального струмового захисту трансформатора, оскільки при настроєні захисту по струму спрацьовування вона має дуже низьку захистоздатність, а при настроєні за часом — втрачає швидкість спрацьовування.

Схеми з'єднання обмотоктрансформатора. Якщо обмоткивищої і нижчої напруги трансформатора сполучені не по схемі Y/Y -12, а по якійсь іншій схемі, то між струмами фаз трансформатора на сторонах вищої і нижчої напруги існує фазове зрушення. Так, при широко поширеній схемі з'єднання обмотоктрансформатора Y-D фазове зрушення складає I1пI11п= 30 эл. град. Тому при однакових схемах з'єднання вторинних обмотокгруп 1ТТі 2ТТтрансформаторів струму (на сторонах вищої і нижчої напруги) в диференціальному ланцюзі захисту при зовнішньому до. з, проходить значний струм, рівний приблизно половині вторинного струму ТТ при зовнішньому КЗ

Тому схеми з'єднання груп 1ТТі 2ТТповинні бути такими, щоб вказане зрушення по фазі отеутствовал(ÐI1пI11п= 0). При цьому можливі два варіанти: вторинні обмоткигрупи 1ТТз'єднуються в трикутник, а групи 2ТТ— в зірку або вторинні обмоткигрупи 2ТТ— в трикутник, а 1ТТ— в зірку. Схема з'єднання обмотокТТ в першому випадку ясна з Рис. 1.4. Перевага завжди віддається першому варіанту, оскільки з'єднання в трикутник вторинних обмоток ТТ, встановлених з боку зірки силового трансформатора, запобігає можливому неправильному спрацьовуванню диференціального захисту при зовнішніх однофазних КЗ (коли нейтраль трансформатора заземлена), оскільки з'єднання в трикутник запобігає попаданню струмів нульової послідовності в реле захисту. При з'єднанні вторинних обмоток1ТТв трикутник струми в ланцюзі циркуляції від 1ТТ(I’1в) в ÖЗ разів більше вторинних струмів 1ТТ(I1в). Тому коефіцієнт трансформації 1ТТвибирається рівним IтYномЗÖ5, де IтYном— номінальний струм трансформатора з боку обмотки силового трансформатора, сполученої в зірку.

Рис. 1.4. Схема з'єднання ТТ диференціального струмового захисту трансформатора Y/-11 Dі векторні діаграми.

Невідповідність коефіцієнтів трансформації ТТ розрахунковим значенням. Для забезпечення рівності струмів в ланцюзі циркуляції повинне дотримуватися співвідношення

відповідно для трансформаторів із з'єднанням обмотокпо схемі Y/Y і Y/D. Трансформатори струму, що випускаються промисловістю, мають дискретну шкалу коефіцієнтів трансформації. Тому в загальному випадку I’11в¹I’1вщо викликає додатковий струм небалансав реле захисту.

продолжение
--PAGE_BREAK--

Регулювання коефіцієнта трансформації трансформатора. При регулюванні коефіцієнта трансформації трансформатора співвідношення між первинними, а отже, і між вторинними струмами 1ТТі 2ТТзмінюється, що також приводить до появи струму небалансав диференціальному ланцюзі захисту. Відмінності типів ТТ, їх навантажень і кратностейструмів зовнішнього КЗТрансформатори струму ТТ диференціального захисту трансформатора встановлюються на сторонах трансформатора, що мають різну напругу, тому вони не можуть бути однаковими. Крім того, схеми з'єднання вторинних обмотокТТ також різні, а отже, трансформатори струму мають різне навантаження. Різні у різних груп ТТ (особливо у разі триобмоткового трансформатора) і кратності струму зовнішнього КЗ по відношенню до їх номінальних струмів. Все це обумовлює різні погрішності у різних груп ТТ, що приводить до появи підвищених струмів небалансав диференціальному ланцюзі захисту при зовнішніх КЗ

Розглянуті вище чинники обумовлюють застосування захистіврізної складності КЗ використанням різних способів забезпечення їх защитоспособностиі отстроенности. У простому випадку як РТД (рис,1.4) використовують звичайне реле струму без уповільнення (такий захист називають диференціальним відсіченням). Проте защитоспособностьїї мала через те, що захист виходить вельми грубим. Для підвищення чутливості застосовують реле і схеми, основні з яких (реле з проміжними трансформаторами, що насищаються, в диференціальному колі, реле з гальмуванням) були розглянуті стосовно подовжнього диференціального захисту ліній. У ряді випадків застосовуються і складніші принципи (особливо для забезпечення отстроенностизахисту від кидків струму намагнічення трансформатора).

Найбільший (розрахунковий) струм небалансав диференціальному ланцюзі захисту може мати місце при включенні трансформатора під напругу або при зовнішньому КЗ Тому струм небалансаповинен визначатися в обох випадках.

При включенні трансформатора під напругу значення кидка струму намагнічення Iбр.нам, що діє, в перший період рівне (6—8)Iт, ном. де Iт, ном—номінальний струм трансформатора.

При зовнішньому КЗ, що супроводжується проходженням через ТТ захисту найбільших струмів КЗ, струм небаланса

Iнб= I'нб+ I"нб+ I"’нб(1)

де I'нбI"нбI"’нб— струми небаланса, обумовлені відповідно погрішностями ТТ, регулюванням коефіцієнта трансформації трансформатора і нерівністю струмів в ланцюзі циркуляції від різних груп Тт.

Розкриваючи виразу для окремих складових струму небаланса(1), можна записати:

Iнб, расч= (kоднkаперe+ DU*рег+ Dfвыр)Iк, ве,max(2)

де kодн= 1—коэффициентоднотипності; капер— коефіцієнт, що враховує наявність аперіодичної складової в первинному струмі ТТ при зовнішньому КЗ; e= 0,1 — допустимаявідносна погрішність ТТ; DU*рег= Uрег/Uном — відносний діапазон зміни напруги на вторинній стороні трансформатора при регулюванні коефіцієнта трансформації під навантаженням пристроєм РПН; Dfвир= (I’1в— I’11в) I’1в— відносне значення струму небалансав диференціальному ланцюзі захисту, обумовлене невідповідністю розрахункових і фактичних коефіцієнтів трансформації ТТ.

Значення коефіцієнта каперв (2) і коефіцієнта, що враховує настроєння від кидка струму намагнічення,, вибираються різними залежно від типу вживаного РТД. Так, для диференціального відсічення струм спрацьовування визначається як

Iс, з= kотсIбр, нам;(3)

Iс, з= kотсIнб, расч.(4)

При цьому в (4) kотс»2, а вираз (3) з урахуванням деякого загасання перехідного значення Iбр, нампротягом власного часу спрацьовування електромеханічного реле приймає вигляд:

Iс, з= (3.5¸4.5) Iт, ном(5)

і, як правило, є визначальний. Струм спрацьовування реле диференціального струмового відсічення

Ic,p= Iс, з3/K1TTÖ(6)

якщо Iс, звіднесений до сторони Y трансформатора, де вторинні обмотки1ТТсполучені в трикутник. Диференціальне відсічення вважається прийнятним, якщо при двофазному КЗ на виводах нижчої напруги трансформатора kч=2. Не дивлячись на низьку чутливість диференціального відсічення її гідність полягає в забезпеченні швидкості спрацьовування при найбільших кратностях струму КЗ

При використанні реле з проміжними трансформаторами РНТ, що насищаються, вибір струму спрацьовування захисту Iс, зпроводиться по виразах;

Iс, з= (1 ¸1,3I)т, ном(7)

Iс, з= kотс(I’нб+ I”нб) (8)

У (8) неучетI”нбпояснюється можливістю компенсувати цю складову (у першому наближенні) за допомогою проміжного трансформатора струму ПНТТ, що насищається, з декількома первинними обмотками(Рис. 1.5), коли для запобігання попаданню в реле захисту струму небаланса, обумовленого нерівністю струмів I’11ві I’1вв ланцюзі циркуляції, проводиться вирівнювання м. д. с. первинних обмотокw1, w2проміжних трансформаторів струму так, що I’1вw1»I’11вw2, тобто Eв, т »0 і Iр»0.

Крім того, в (8) при розрахунку I’нбзначення коефіцієнта каперприймається рівним одиниці.

Рис. 1.5 Схема включення реле РНТ в диференціальному струмовому захисті трансформатора

Принципова схема диференціального захисту трансформатора з РНТ (у однолінійному зображенні) представлена на Рис. 1,5.

Слід зазначити, що визначення складової розрахункового струму небалансаI”нбобумовленою регулюванням напруги трансформатора, що захищається, з розрахункових чисел витків обмотокпроміжних трансформаторів струму реле захисту що насищаються, проводиться з урахуванням однакового максимального регулювання ±DUmaxу обидві сторони по відношенню до середнього положення перемикача РПН, що приймається як розрахунковий. Такий облік регулювання напруги відповідає визначенню оптимальної уставкизахисту тільки за умови незалежності опору трансформатора і струму КЗ від положення перемикача РПН.

Для підвищення чутливості диференціального струмового захисту трансформатора передбачають ефективніше (в порівнянні із захистом з РНТ) настроєння від кидка струму намагнічення трансформатора, використовуючи: несинусоидальностькидка струму намагнічення; наявність в нім що аперіодичною складає; наявність провалів (нижче заданого рівня) в кривій струму Iнам, пер. У сьогодення-час бажано на могутніх трансформаторах встановлювати захист із струмом спрацьовування (0,2—0,3)Iт, ном.Диференціальні захисту, вживані в експлуатації, можна розділити на три групи: із струмовими реле; з реле РНТ; з реле з гальмуванням.

Найбільший струм спрацьовування мають захисту першої групи (диференціальні струмові відсічення). Струм спрацьовування защит другої групи значно менший. Найбільш поширеним різновидом таких защит є вже розглянутий захист із застосуванням проміжних ТТ, що насищаються, в диференціальному ланцюзі. Недоліком цього захисту є, невелике уповільнення із-за наявності деякій що аперіодичною складає в струмі КЗ

Ще менший струм спрацьовування можуть мати зашиті третьої групи.

продолжение
--PAGE_BREAK--

В даний час випускається напівпровідниковий диференціальний струмовий захист типу ДЗТ-21, струм спрацьовування якої рівний приблизно 0,3Iт, ном.

В даний час в системах електропостачання все більш широко застосовуються понизительныепідстанції без вимикачів на стороні вищої напруги. Такі підстанції виконуються по спрощених схемах приєднання до мережі системи електропостачання (по блокових схемах лінія — трансформатор або відпаюваннями від ліній електропередачі). Для відключення пошкоджень в понизительныхтрансформаторах таких підстанцій застосовуються наступні способи:установка на виводах вищої напруги трансформаторів плавких запобіжників; фіксація і ліквідація пошкоджень в трансформаторі за допомогою защит, встановлених на живлячих кінцях лінії;

установка короткозамыкателей, що автоматично включаються при спрацьовуванні защиттрансформатора і викликають КЗ, на виводах вищої напруги, яка ліквідовується потім защитамиживлячого кінця лінії; передача відключаючого сигналу по високочастотному каналу (на базі проводів лінії) або по жилах спеціального кабелю від защиттрансформатора на відключення вимикача живлячого кінця ліній.

Якщо захисту живлячого кінця лінії не забезпечують необхідній чутливості при пошкодженнях в обмоткахтрансформатора і на його вывоДахнижчої напруги або мають великі витримки временнгтодля відключення пошкодження використовуються захисту трансформатора, що Діють у поєднанні з короткозамыка-телем.

Включення короткозамыкателяздійснюється від захисту трансформатора, а відключення — в ручну. У мережах із заземленою нейтраллю короткозамыкательвстановлюється в одній фазі, а в мережах з ізольованою нейтраллю він виконується двополюсним із загальним приводом і встановлюється на двох фазах.

Після включення короткозамыкателявиникає однофазное(або двофазне) КЗна виводах вищої напруги трансформатора. При цьому спрацьовують швидкодіючі захисту, встановлені на живлячих кінцях лінії. Допускається одноразове АПВ живлячої лінії (хоча воно може викликати збільшення розмірів пошкодження трансформатора). Коли до однієї лінії підключені відгалуженнями два або декілька трансформаторів, на кожному з них додатково встановлюють віддільників (триполюсні разъединителиз автоматичним управлінням). Відключення віддільника пошкодженого трансформатора здійснюється автоматично в бестоковуюпаузу після відключення живлячої лінії. Після АПВ відновлюється живлення непошкоджених трансформаторів, що залишилися підключеними до лінії.

У простому випадку для відключення віддільника використовується спеціальне реле прямої дії — блокуюче реле віддільника (БРО), встановлене в приводі віддільника і підключене до трансформатора струму, включеного в ланцюзі короткозамыкателя. Під впливом струму КЗ зводиться бойок БРО. Після відключення захистом живлячої лінії і зникнення струму в ланцюзі короткозамыкателя БРО спрацьовує і відключає віддільник. Проте така схема автоматичного відключення віддільника не знайшла широкого розповсюдження із-за властивих нею недоліків: малій надійності БРО і необхідності оснащення лінії двократним АПВ, оскільки при одночасному спрацьовуванні швидкодіючих защит лінії і трансформатора (при пошкодженні в трансформаторі) віддільник в першу бестоковую паузу може не відключитися.

Надійнішою є схема автоматичного відключення віддільника, що використовує як джерело оперативного струму заздалегідь заряджену (від зарядного пристрою УЗ) батарею конденсаторів З, показану на (Рис. 6.) При включенні короткозамыкателя До реле струму РТ розмикаючим контактом забороняє відключення віддільника Про, поки не відключиться вимикач живлячої лінії. Котушка відключення віддільника Кб підключається до.конденсатору З після повернення реле РТ і спрацьовування реле РП. Затримка при спрацьовуванні реле. РЯ запобігає неприпустимому відключенню віддільника при проходженні через нього струму КЗ, якщо допоміжні контакти К1 замкнуться раніше основних контактів короткозамыкателя.Слід зазначити деякі особливості захисту трансформаторів спрощених підстанцій за наявності короткозамыкателей і віддільників Якщо як єдиний основний захист застосовується газова защита-(трансформатори невеликої потужності), то вона повинна забезпечити включення короткозамыкателя при будь-яких пошкодженнях усередині бака трансформатора. Тому трансформатор власних потреб (ТСН) або трансформатор напруги (ТН) вже не може служити джерелам оперативного струму для газового захисту, оскільки при пошкодженні силового трансформатора оперативна напруга може значно знижуватися.

Рис. 1.6 Схема відключення віддільника с застосуванням батарей заздалегідь заряджених конденсаторів.

Единимнадійним джерелом оперативного струму в даному випадку можуть бути батареї заздалегідь заряджених конденсаторів.

— Для включення короткозамыкателяна стороні вищої напруги трансформатора (і для відключення вимикача на стороні нижчої напруги) часто використовують енергію заздалегідь заряджених конденсаторів при неможливості використання схем з дешунтированиемелектромагнітів включення короткозамыкателяі відключення вимикача (коли вторинні струми КЗскладають більше 150 А). Такі випадки характерні для трансформаторів 110 кВмалій потужності (2,5; 4; 6,3 Мв·а) при використанні вбудованих у введення трансформатора трансформаторів струму (типу ТВТ-110). Разом з тим зарядні пристрої, що включаються на ТСН або ТН, не можуть забезпечити заряд розряджених конденсаторів при включенні трансформатора на трифазне КЗна його виводах або на шинах НН підстанції. Тому заряд конденсаторів в цих випадках забезпечується застосуванням спеціального зарядного пристрою, що харчується як від ланцюгів напруги, так і від ланцюгів струму.

— Унаслідок короткочасності розряду конденсатора серйозні вимоги пред'являються до якості наладки і стану апаратури (короткозамыкателейі віддільників). Забруднення, окислення, загусання мастила можуть привести до недолустимомууповільнення дії цих апаратів.

Застосування підстанцій з короткозамыкателямина 'стороні вищої напруги характеризується збільшенням часу відключення пошкодженої ділянки із-за порівняно великого власного часу включення короткозамыкателей. Цей недолік можна виключити, якщо замість короткозамыкателейвикористовувати телеотключение. При передачі команди телеотключениялркабелю передбачається постійний контроль стану його жил за допомогою спеціального пристрою (наприклад,.типа УК-1)

У експлуатації застосовується також передача отклю-,.4 імпульсу, що сподівається, по в. ч. каналу, організованому по проводах лінії електропередачі за допомогою спеціальної апаратури в. ч. обробки і спеціальних пристроїв високочастотного телеотключения(ВЧТО).

При пошкодженні трансформатора і спрацьовуванні його захисту одночасно з відключенням вимикача і забороною його АПВ подається по лініях сигнал телеотключения(ТО) до передавача. Сигнал по каналу зв'язку подається на входи приймачів живлячих підстанцій, викликаючи спрацьовування на них проміжних реле, що відключають головні вимикачі. З метою підвищення надійності при здійсненні пристрою телеотключения зберігається і короткозамикач.

2 РОЗРАХУНОК, ТА АВТОМАТИЧНЕ ВКЛЮЧЕННЯ ДЖРЕЛА ЖИВЛЕННЯ

2.1 Особливості АПВ трансформаторів

На однотрансформаторнойпідстанції АПВ трансформатора є обов'язковим. Здійснення на двохтрансформаторній підстанції АПВ трансформаторів рекомендується, якщо при відключенні одного трансформатора, що залишився в роботі, не може забезпечити живлення навантаження без відключення частини, споживачів.

Заборона АПВ. при пошкодженні усередині бака трансформатора здійснюється за допомогою сигнального контакту газового реле.

Для здійснення АПВ трансформатора використовуються ті ж пристрої, що і для АПВ лінії. При цьому АПВ повинно діяти з витримкою часу для виключення його спрацьовування при внутрішніх КЗ, що супроводжуються бурхливим газоутворенням, коли відключаючий контакт газового реле замикається раніше, ніж сигнальний.

2.2 Автоматичне включення резервного джерела живлення при відключенні трансформатора

На підстанціях широкого поширення набули пристрої автоматичного включення секційного вимикача З В при зникненні живлення на одній з секцій шин нижчої напруги.

Схема АВР СВ, виконана за допомогою реле РПВ-358, представлена на (Рис. 2.1) Пуск АВР здійснюється при дотриманні наступних умов: невідповідність положення ключа управління (що фіксується за допомогою реле 1РПФ, обмоткиякого не показані

Рис. 2.1 Схема АВР СВ з пристроєм виявлення втрати живлення і перевіркою значення зустрічної напруги.

на (Рис. 2.1, г) і вимикача 1В(Рис. 2.1, а) (що фіксується за допомогою реле РПО, що спрацьовує при відключенні вимикача). При цьому подається «мінус» на затиск 5 комплектного пристрою РПВ-358 і відбувається спрацьовування АВР. Дія АВР контролюється замикаючим контактом реле 2РПФ, який замикається у разі спрацьовування захисту від внутрішніх пошкоджень в трансформаторі або захисту від втрати живлення.

Аналогічний ланцюг пуску АВР передбачений на (Рис. 2.1), г і при відключенні трансформатора Т2, що живить другу секцію підстанції IIс-(Рис. 2.1, а). Ланцюг пуску АВР контролюється також розмикаючим контактом РПФ, який замкнутий при відключеному СВ.

Двопозиційне реле РПФ спрацьовує і перемикає свої контакти при відключенні СВ ключем управління КУ (фіксуючи тим самим відключене положення вимикача) і при включенні вимикача з будь-якої причини від контактів електромагніту включення СВ (фіксуючи включене положення вимикача).

У даній схемі АВР передбачений також — контроль відсутності напруги на резервованій секції шин, який здійснюється послідовно включеними розмикаючими контактами реле мінімальної напруги 1РНі 2РН, що подають «плюс» на затиск 6 комплектного пристрою РПВ-358. Контроль відсутності напруги необхідний для запобігання несинхронному включенню резервного джерела живлення на залишкову напругу крупних синхронних, що гальмуються. або асинхронних двигунів. Загасання э. д. с. синхронного електродвигуна при невідключеному збудженні відбуватиметься у міру зменшення частоти обертання, а при гасінні поля — у міру зменшення струму в обмотці збудження.

Пуск АВР при зникненні напруги, на секціях шин, коли вимикач живлячого трансформатора залишиться включеним, за допомогою мінімальних реле напруги може виявитися неефективним, оскільки синхронні двигуни і конденсаторні батареї можуть тривало підтримувати залишкову напругу на шинах, що втратили живлення. Тому в даній схемі пусковий орган АВР доповнений пристроєм, що реагує на зниження частоти і зміну напряму активній потужності. Цей пусковий орган спрацьовує при знижень частоти, якщо активна потужність через живлячу лінію або трансформатор стала рівною нулю або змінила напрям.

продолжение
--PAGE_BREAK--

Пристрій складається з реле частоти РЧ (Рис. 2.1, в), проміжних реле РПЧ і РПМ, реле напряму потужності 1РМ, 2РМ(Рис. 2.1, б) і реле часу РВ.

До реле потужності підводяться лінійна напруга і струм відстаючої фази: Ubcі — Iс; Ucaі — Ia. При такому включенні і внутрішньому вугіллі, рівному 30°, реле має позитивний момент при напрямі активній потужності до шин і негативний — при напрямі активній потужності від шин; реле підключається так, щоб при напрямі потужності до споживача контакти його були замкнуті. Необхідність двох реле напряму потужності пояснюється тим, що при двофазному КЗза трансформатором одне з реле може спрацювати 'неправильно. Уставка спрацьовування по частоті реле РЧ приймається рівною 48—48,5 Гц. Для полегшення роботи контактів реле напряму потужності і зменшення навантаження на трансформатор напруги напруга на обмоткиреле потужності подається після зниження частоти. Якщо спрацьовування реле частоти буде обумовлено зниженням частоти в енергосистемі, контакти РЧ замкнуться, спрацює реле РПЧ, а реле часу (з уставкой0,3—0,5 з) не спрацює, оскільки контакти реле РПМ залишаться розімкненими (потужність направлена до шин, і контакти 1РМі 2РМзамкнуті).

Якщо спрацьовування реле РЧ відбудеться унаслідок загасання напруги на шинах підстанції при втраті живлення, контакти реле напряму потужності залишаться розімкненими і реле часу спрацює.

Заборона АВР здійснюється подачею «плюса» на затиск 8 від замикаючого контакту РПФ, який замкнутий при включеному СВ.

Важливо відзначити, що" пристрій АВР СВ повинен працювати тільки при втраті живлення (відключенні живлячої лінії) і при внутрішніх пошкодженнях трансформатора. У решті випадків відключення вимикача на нижчій стороні трансформатора (від струмових защит) повинно працювати АПВ шин нижчої напруги шляхом повторного включення основного джерела (трансформатора). Таке розмежування дії пристроїв АПВ і АВР СВ викликане тим, що при включенні секційного вимикача на КЗє небезпека відключення другого трансформатора і повного обесточения споживача (при відмові захисту секційного вимикача або несправності самого вимикача). Для реалізації вказаного поєднання дії пристроїв АПВ і АВР СВ в схемах захисту трансформатора встановлюється спеціальне реле 2РПФ, що запам'ятовує роботу защит від внутрішніх пошкоджень і втрати живлення.

В окремих випадках забороняється робота пристрою АВР за наявності замикання на землю в резервованій або резервуючій мережі із-за побоювання підвищеної вірогідності перекриття іншої фази унаслідок комутаційних перенапружень у момент включення СВ. При цьому може виникнути подвійне замикання на землю — одне на резервуючій частині мережі, інше — на резервованій. Дія АВР повинна також заборонятися, якщо основне джерело живлення буде відключено від АЧР.

2.3 Автоматичне регулювання коефіцієнта трансформації (АРКТ)

З метою підтримки необхідного рівня напруги широко поширено регулювання напруги Uпу споживачів (Рис. 2.2) шляхом зміни коефіцієнта

Рис. 2.2 Пояснююча схема (а) і характеристика зміни напруги у споживача за наявності АРКТ (б).

трансформації трансформаторів знижуючих підстанцій, що живлять розподільну мережу. Для зміни коефіцієнта трансформації під навантаженням трансформатори обладналися пристроями РПН (перемикання відпаювань під навантаженням). Автоматична зміна nтздійснюється спеціальним регулятором АРКТ, що впливає на РПН.

У загальному випадку електрична мережа, одержуюча живлення від шин підстанції, може бути розгалуженою і живити значну кількість навантажень. При цьому найвигідніше підтримувати незмінним напруга в деякій контрольованій крапці, представивши розгалужену мережу у вигляді еквівалентної ліній з одним навантаженням на кінці. Оскільки значення напруги Uп при даному напруги на шинах Uш залежить від падіння напруги в еквівалентній лінії (Uп= Uш– Zэ, лIп), та напруга Uш повинна бути тим більше, чим більше навантаження споживача. Таке регулювання напруги отримало назв зустрічного регулювання.

Незмінність напруги в контрольованій крапці мережі при різних режимах навантаження може бути забезпечена, якщо змоделювати на вході вимірювального органу АРКТ напругу, що існує в регульованому ланцюзі. Для цього до нього необхідно підвести напругу

Uп= Uш–sIп

Вимірювальний орган АРКТ є регулятором по відхиленню напруги від заданого значення UКОНТР, пропорційного напрузі в контрольованій крапці. Якщо sIп буде рівне падінню напруги в еквівалентній лінії Zэ, л (від шин підстанції до контрольованої крапки), т, е. Iп= sZэ, лIп, то за наявності АРКТ напруга у споживача (у контрольованій крапці) відповідатиме заданому значенню. Із сказаного виходить необхідність ввести у вимірювальний орган напруги АРКТ сигнал, пропорційний струму навантаження. Доцільно використовувати сумарний струм навантаження, оскільки при різних графіках зміни навантажень споживачів регулювання по сумарному струму точніше відповідає необхідному закону регулювання.

Вимірювальний орган підключається до трансформатора напруги ТН і трансформаторам струму ТТ (Рис. 2.2, а).

При відключенні вимикача В (Рис. 2.2, а) АРКТ необхідно вивести з роботи, щопроводитися допоміжнимконтактом В шляхомвід'єднаннявиходуАРКТ відприводного механізмуПМ прибудую РПН. *

На двохтрансформаторнихпідстанціях, щопрацюютьз відключенимСВ, АРКТ встановлюєтьсяна шкірному трансформаторі. При відключенні одного з трансформаторів і включенні секційного. вимикача слід переконатися (у АРКТ трансформатора, що залишається в роботі) в правильності підтримки напруги при зустрічному регулюванні і при необхідності змінити значення s.

Особлівостямі АРКТ є релейность дії, наявність зони нечутливості Uнч вибираною більшою, ніж ступінь зміни напруги DUст при перемиканні одного відпаювання:

Uнч = (1.25¸1.3) DUст

Перемікання відпаювань необхідно проводити з витримкою годині, що забезпечує настроєння від короткочасних коливань напруги (наприклад, при пуску електродвигунів). Поєтом при виходінапругиу споживачаіз зонинечутливостірегулятора (Рис. 2.2, б) АРКТ за годину tср= 1¸2 мінвпливаєна РПН.

2.4 Вибір і розрахунок захисту трансформатора

Об'єктом, щозахищаєтьсяє два обмотувальнийтрансформатор власнихпотребблоку №3 23Т.

Для захистутрансформатора власнихпотребпередбачаютьсязахисту:

подовжнійдиференціальнийзахиствідвсіхвидівкоротких замиканьв обмоткахтрансформатора і на йоговиводахі дієна відключеннятрансформатора власнихпотребі блоку генератор-трансформатор;

газовийзахиствідвнутрішньобаковихпошкодженьтрансформатора, щодієна сигнал і на відключення;

максимальнийструмовийзахистна стороні10 кВз пуском по напрузі, щодієз витримкамигодині на відключеннявимикача6 кВі на відключенняблоку генератор-трансформатор;

захиствідперевантаження, щовстановленийна сторонінижчоїнапругитрансформатора, дієна сигнал.

Для захистутрансформатора відкоротких замикань. У обмоткахі на виводахвикористовуєтьсяподовжнійдиференціальнийструмовийзахист.

Захист є основнимі дієна відключеннятрансформатора без витримкигодині. При цьомувідключаютьсяблоковиймаслянийвимикач1МВ-110кВ, генераторниймаслянийвимикач2МВ-10кВі відключаютьсявведенняробочогоживленняна секції3МВ-6кВ.Захист виконанийв трьохфазного виконанняз використаннямреле типу РНТ-565.Від пошкодженьусерединібака трансформатора, бака «регулятора піднапругою» і пониженнярівнямасла передбаченийгазовийзахистз використаннямреле Ргч3-66. Захист дієна сигнал при слабкомугазоутворенніі при пониженнірівнямасла, а такожна відключеннябез витримкигодині при бурхливомугазоутворенні.

продолжение
--PAGE_BREAK--

/>Від струмів, обумовленихзовнішнімикороткими замиканнями, передбачаєтьсямаксимальнийструмовийзахистз комбінованимпуском по напрузі. Захист діє на відключення 3МВ-6кВ з 1-ою витримкою годині і на відключення трансформатора повністю з 2-ою витримкою годині. Для захистувідструмів, щовикликаютьперевантаженнятрансформатора, в осередкуКРУ 6кВвстановлюєтьсямаксимально струмовийзахистз дієюна сигнал.

Табл. 2.1

Розрахунок параметрівтрансформатора власнихпотреб.

По данимз каталога для даноготрансформатора і данимрозрахунківструмівкороткого замикання, отриманимз Архенерго, отримаємо:

№

п/п

Найменування величини

Розрахункова формула

Результат

10.5 кВ

6.3 кВ

Трансформатор ТСН(основне)

Трансформатор ТСН(min)

Трансформатор ТСН(max)

Опір системи в макс.режиме

Опір системи в мин.режиме

Табл. 2.2

Розрахунок подовжнього диференціального захисту трансформатора

Найменування величини

Розрахункова формула

Результат

10,5кВ

6,3кВ

Первинний струм для трансформатора, що захищається, при роботі з номінальним навантаженням

Схема з'єднання трансформаторів струму

Коефіцієнт трансформаторів струму

Кт

1000/5=200

1500/5=300

Вторинний струм в плечах захисту при роботі з номінальним навантаженням

Iном.вт =5501/200=2.75А

Iном.вт= 9181/300=3.06А

Максимальний струм небаланса, обусловленныйпогрішністю трансформаторів струму і регулюванням напруги

Iнб=I`нб+I``нб=

=еКапКоднI(3)до внmax++ДUI(3)до внmax

Iнб=0.1116300+

+0.126300=1386 ×А

Первинний струм спрацьовування захисту по умові настроєння від струму небалансапри зовнішньому трифазному короткому замиканні на шинах 6кВ

По умові настроєння від струму небалансапри скозном3-х фазному КЗ на шинах

IсзНkнIнб×расч

IсзН1.31386=1801.8 ×A

По умові настроєння від кидка струму намагнічення

IсзНkнIном

IсзН1.31.05550=750.75A

Первинний струм спрацьовування приведений до основної сторони(6кВ)

Попередній вторинний струм спрацьовування

Iср=Iсз/Кт

Iср=3003/300=10.01 A

Розрахункове число витків трансформатора реле, що насищається, для основної сторони

Wоснрасч=Fср/Iср

Wоснрасч=100/15.01=6,66

продолжение
--PAGE_BREAK--

Прийнято-7 витків

Уточнений первинний струм спрацьовування захисту

Уточнений струм спрацьовування реле на основній стороні

Iсросн=Fср/Wосн

Iсросн=100/7=14.3А

Розрахункове число витків на неосновній стороні

Струм спрацьовування на неосновній стороні

Iсрнеосн=Fср/Wнеосн

Iсрнеосн=100/7=14.3 А

Первинний струм срабат.з-ты з боку живлення

Iсрнеосн=IсрnT

Iсрнеосн=14.3200=2860 ×A

Коефіцієнт чутливості захисту

Чутливість захисту достатня

Тип захисту, що приймається

РНТ-565

Табл. 2.3

Розрахунок максимального струмового захисту з пуском по напрузі на стороні 10,5 кВ

№

п/п

Найменування величини

Розрахункова формула

Результат

10,5 кВ

6,3 кВ

Струмовий орган

Первинний струм спрацьовування по умові отсройкивід струму навантаження

Коефіцієнт чутливості при 2-х фазному КЗ на шинах 6,3 кВв мінімальному режимі

Струм спрацьовування реле

Iс.р.=Iс.з/nT

Iс.р.=962.5/200=4.8 А

Тип реле РТ-40/10, що приймається

Пускові органи напруги

Напруга спрацьовування пристрою фільтр-реле напруги зворотної послідовності

Uс.з=1.1Uном

Uс.з=0.116.3=0.69

Тип реле РНФ-1М, що приймається

Уставка реле, включеного на міжфазне напруга (напруга повернення реле)

Uвозвр.р=Uост/kн

деUост=/>

Uвозвр.р=3.74/1.2=3.12деUост=/>

Тип реле РН-53/60Д, що приймається

Табл. 2.4

Розрахунок захисту трансформатора від перевантаження.

№

п/п

Результат

6.3 кВ

Первинний струм спрацьовування захисту

IсзН (Кн/кв)×Iном

Iсз= (1,05/1,08)×917,4 = 1205 А

Струм спрацьовування реле

Iср=Iсзkсх/nT

Iсзв= 1205/200 = 6,02 А

Тип реле, що приймається

РСТ-13-24-1

3 ВПРОВАДЖЕННЯ ТА РОЗРАХУНОК НОВОГО РЕЛЕ ЗАХИСТУ

3.1 Мікропроцесорні блоки релейного захисту та автоматики БЭМП

Мікропроцесорні блоки релейного захисту і автоматики серії БЕМП виконують всі необхідні функції релейного захисту, автоматики, сигналізації і управління для приєднань середньої напруги 6-35 кВ.БЕМП застосовується як основний пристрій РЗА приєднань комплектних розподільних пристроїв (КРУ) електричних станцій і розподільних підстанцій мережевих підприємств, промислових підприємств, а також підприємств нафтового і газового комплексу.

Типові функціональні схеми дозволяють використовувати БЕМП в якості:

захисту кабельних і повітряних ліній;

захисту ввідних і секційних вимикачів;

захисту синхронних і асинхронних двигунів;

пристрої контролю напруги секції шин;

пристрої автоматичного частотного розвантаження;

пристрої швидкого автоматичного введення резерву та інші.

Основні функції

релейний захист і автоматика приєднання;

управління вимикачем;

сигналізація.

Додаткові функції

Настроюється і управляється як з вбудованого пульта, так і з персонального комп'ютера по передньому і задньому порту. Виконує наступні додаткові функції:

продолжение
--PAGE_BREAK--

вимірювання значень струмів і напруги, що діють;

технічний облік електроенергії;

автоматична реєстрація подій і параметрів аварій;

автоматичне осциллографированиеаварійних процесів;

визначення місця пошкодження;

зв'язок з АСУ ТП і персональним комп'ютером;

збір даних для діагностики ресурсу вимикача;

програмно-апаратна самодіагностика.

Основні технічні дані

БЕМП працює на підстанціях з постійним або випрямленим оперативним струмом номінальною напругою Un110 або 220 В або змінним оперативним струмом номінальною напругою 220 В.

При роботі на змінному оперативному струмі блоки можуть живитися від блоків живлення БПНТ, БПТ 11, БПН 11, БПТ 1002, БПН 1002.

Широкий робочий температурний діапазон від -40 до +55 °С дозволяє використовувати БЕМП в релейних відсіках КРУ як внутрішньої, так і зовнішньої установки.

Табл. 3.1

Напруга живлення (діапазон =/~), В

від 88 до 242

Вимірювальні входи

Номінальний вхідний струм, А

1 або 5

Тривало допустимий струм, А

4 або 20

Споживана потужність, ВА

не більше 0,4

Номінальна вхідна напруга, В

100 або 110

Тривала допустима напруга, В

330

Дискретні вхідні сигнали

Кількість

8/16/24

Струм при включенні / споживання, мА

до 20 / до 10

Тіпоїсполненія по Un, В

~/= 220; =110

Напруга спрацьовування

не менше 0,8 Un

Напруга повернення

не більше 0,6 Un

Вихідні реле

Кількість замкнутих і розімкнених контактів

8/16/24/32

Максимальна робоча напруга, В

250

Номінальний струм контактів, А

Вільно програмована логіка. Програмування БЕМП здійснюється за допомогою спеціального редактора (RAD-средства), який дозволяє якісно поліпшити розробку програмного забезпечення і забезпечує:

побудова схеми релейного захисту на графічній мові функціональних блоків (ФБ) за допомогою вбудованої бібліотеки ФБ: реле струму, напруги, частоти, напряму потужності, часу, логічних елементів і ін.

настройку функцій реєстрації подій і осциллографированияз довільним вибором аналогових і дискретних сигналів;

редагування структури меню;

редагування структури і властивостей змінних (регістрів, доступних для АСОВІ ТП);

реалізацію додаткових функцій управління і автоматики за допомогою вільних дискретних входів і вихідних реле;

автоматичне формування документації (схеми, структури меню і таблиці регістрів АСОВІ ТП) відповідно до розробленої функціональної схеми;

симуляцію довільних дискретних і аналогових сигналів для перевірки відладки функціональної схеми;

до 32 груп уставок.

Характеристики основних видів защиті автоматики

Максимальний струмовий захист:

направленная/ненаправленная;

до 4-х ступенів;

уставкипо струму від 0,1 до 200 А;

блокування по напрузі;

уставкиза часом від 0 до 160 з;

до 8 времятоковыххарактеристик.

Захист від замикань на землю:

направленная/ненаправленная;

по основній або по вищих гармоніках;

до 2-х ступенів;

уставкипо струму від 0,05 до 40 А;

уставкиза часом від 0 до 160 з;

до 8 времятоковыххарактеристик.

Захист від теплового перевантаження:

постійні часу нагріву/охолоджування від 1 до 999 мин.

Захист від обриву фаз:

уставкипо струму зворотної послідовності від 10 до 1000 % від In;

уставкиза часом від 0 до 160 с.

Захист від підвищення/пониження напруги:

до 2-х ступенів від підвищення напруги;

до 2-х ступенів захисту мінімальної напруги;

діапазон уставокпо напрузі від 10 до 250 В;

діапазон уставокза часом спрацьовування від 0 до 160 з;

контроль справності ланцюгів напруги.

Ачр/чапв:

до 4-х ступенів;

уставкипо частоті від 40 до 70 Гц;

уставкиза часом від 0 до 160 з;

уставкиза швидкістю зміни частоти ±0,2 до ±10 Гц/с.

АПВ:

до 4-х циклів АПВ;

витримки часу від 0 до 160 з;

підрахунок кількості спроб.

АВР:

час спрацьовування 0,15 з;

контроль напруги.

УРОВ:

продолжение
--PAGE_BREAK--

контроль по струму (від 0,03 In);

контроль положення вимикача;

дія на вимикач або вхідні ланцюги пристрою захисту.

Реалізація в БЕМП вільно програмованої логіки, призначення дискретних входів і вихідних реле блоків, а також застосування цифрової фільтрації аналогових сигналів дозволяє модифікувати типові функціональні схеми і розробляти нові без зміни апаратній частині, окрім уточнення необхідної кількості вимірювальних входів струму і напруги, дискретних вхідних сигналів і вихідних реле.

Реєстрація аварійних процесів

У БЕМП передбачено два види реєстрації параметрів аварійних режимів роботи приєднання, що захищається:

Реєстратор параметрів аварійних подій фіксує вимірювані величини, необхідні для подальшого аналізу виникнення пошкодження і правильності роботи защиті автоматики:

дату/час пуску, спрацьовування защиті відключення пошкодження (повернення защит);

мінімальні і максимальні значення токов/напряжений/частоты протягом аварійного процесу.

Автоматичне осциллографированиеаварійних процесів (з пуском від функцій защиті автоматики) приєднання, що захищається, проводиться із записом передаварійного режиму (до 0,5 з). Запис декількох осцилограм підряд проводиться без «мертвих зон». Осцилограми, лічені по послідовному каналу, зберігаються у форматі COMTRADE.

Табл. 3.2

Параметри аварійного осцилографа

Кількість аналогових сигналів

від 1 до 16

Кількість дискретних сигналів

від 1 до 256

Частота вибірки осцилографа

до 800 Гц

Тривалість запису

до 8 з

Кількість осцилограм

до 16

Табл. 3.3

Діапазони вимірювання і обліку електричних параметрів

Фазні струми

хIn

При In=1А

При In=5А

від 0,1 до 40 А

від 0,5 до 200 А

Струм 3I0

від 0,1 до 40 А (від 0,25 до 100 А первинного струму)

Лінійна або фазна напруга

хUn

100 В

110 В

від 0,03 до 3

від 3 до 300 В

від 3,3 до 330 В

Частота

від 40 до 70 Гц

Актівная/реактівная потужність (вторинні величини)

від 0,001 до 32,7 кВт/кВАР

Технічний облік споживаної електроенергії (вторинні величини)

від 1 до 65000 кВт ч/кВАР ч

Управління вимикачем

Реалізована логіка місцевого і дистанційного управління вимикачем з виконанням наступних функцій:

контроль справності ланцюгів управління;

контроль положення вимикача;

блокування багатократних включень вимикача.

Допустимий імпульсний струм, протекаемыйчерез контакти вихідних реле БЕМП (30 А протягом 4 з), дозволяє управляти вакуумним вимикачем безпосередньо від самого блоку.

У БЕМП автоматично реєструються параметри, необхідні для розрахунку ресурсу вимикача:

Табл. 3.4

лічильник циклів відключення/включення

до 65535

сумарний струм відключень/включень, кА

до 100 000

тривалість останньої комутації, з

до 1,00

Послідовний канал зв'язку з АСУ ТП і ПК

БЕМП має два незалежні порти послідовного зв'язку з АСУ ТП (на задній панелі) і персональним комп'ютером (на лицьовій панелі), здійснюючий прийом і передачу даних. Механізм унікальних ідентифікаторів подій і осцилограм, реалізований в БЕМП, істотно полегшує ведення баз даних в АСУ ТП і дозволяє виключити помилки при аналізі.

Наявність окремого модуля зв'язку з АСУ ТП дозволяє реалізовувати протоколи: Modbus, МЕК 60870-5, МЕК 61850. Реалізований вибір оптимальної швидкості передачі до 38400 бит/с по каналу RS485(для АСОВІ ТП) і RS232C(для ПК).

Для настройки і обслуговування блоку або групи мікропроцесорних блоків серії БЕМП, об'єднаних в локальну мережу, розроблено фірмове програмне забезпечення, яке дозволяє:

дистанційно управляти вимикачем;

прочитувати поточні зміряні значення електричних параметрів приєднання;

прочитувати і працювати з журналом подій (просмотр/поиск/фильтрация);

визначати стан дискретних входів і вихідних реле блоків;

прочитувати параметри аварійних подій;

прочитувати осцилограми нормальних і аварійних режимів;

считывать/изменять уставкиі перемикати групи уставокзащиті автоматики.

Конструктивні особливості

БЕМП виконаний у вигляді 19" касети EuropacProодно-або дворядного виконання залежно від кількості дискретних вхідних сигналів і вихідних реле, що забезпечує високу ремонтопридатність блоку шляхом заміни несправної плати (групи дискретних входів або вихідних реле, джерела вторинного електроживлення і так далі).

На лицьовій панелі розташований вбудований пульт, який складається з 2-х рядкового вакуумного люмінесцентного індикатора, 6 кнопок управління і 16 світлодіодів сигналізації. БЕМП має заднє приєднання провідників під гвинт, для приєднання струмових ланцюгів використовується самозакорачивающийся роз'їм. Також є переднє приєднання провідників з використанням виносного пульта

3.2 Призначення та основнітипизахистутрансформаторів

Трансформаторі конструктивно дуженадійнізавдякивідсутностів них рухомихабообертовихчастин. Незважаючи на це, у процесіексплуатаціїможливій практично маютьмісцеїх пошкодженнята порушеннянормальнихрежимівроботи. Тому трансформатори повинні мати відповідний релейний захист.

продолжение
--PAGE_BREAK--

У обмотках трансформаторів можуть виникати замикання між фазами, однієї або двох фаз на землю, між витками однієї фази і замикання між обмотками найвищої та найнижчої напруги. На введеннях трансформаторів, на шинах та в кабелях такожможутьвиникатикороткізамиканняміжфазами і на землю.

Крім указаних пошкоджень, в умовах експлуатації можуть траплятися порушення нормальних режимів роботи трансформаторів, до яких відносяться: проходження через трансформатор надструмів при пошкодженні інших зв’язаних з ним елементів, перевантаження, виділення газу з мастила, зниження рівня мастила, підвищення його температури.

У процесіроботив силовихтрансформаторах можутьвиникатипошкодження, обумовленіпробоємізоляції та порушеннямнормального режиму роботи.

До пошкодженьналежать:

– замиканняміжфазами в обмоткахі на їх виводах;

– замиканняв обмоткахміжвитками однієїфази;

– замиканняна землю обмотокабоїх зовнішніхвиводів.

У експлуатаціїкороткізамиканняна виводахі витковізамиканняв обмоткахзустрічаютьсянайбільшчасто. Міжфазні замикання всередині трансформаторів дуже рідкі, оскільки міжфазна ізоляція має велику електричну міцність, а в трифазних трансформаторах, складених з трьох однофазних, цей вид пошкоджень виключається.

Найбільш частиманомальнимрежимом роботитрансформаторівє появав них надструму, тобтоструму, щоперевищуєномінальнийструмобмоток. Надструмі в трансформаторівиникаютьпри зовнішніхкоротких замиканняхта режимах асинхронного ходу і перевантаженнях. Надструмі при перевантаженнях виникають внаслідок самозапуску електричних двигунів, збільшення навантаження в результаті вимкнення паралельно працюючого трансформатора, автоматичного підключення навантаження при дії автоматичного ввімкнення резерву і т.д.

Захист відпошкодженьдієна вимиканняза допомогоюструмовоївідсічки, диференціальногоі газового захисту.

Захист від зовнішніх коротких замикань діє на вимикання і здійснюється за допомогою максимального струмового захисту з блокуванням від реле максимальної напруги, струмового захисту нульової послідовності й фільтрового захисту. До зони дії зазначених захистів повинні входити шини підстанції й усі приєднання, що відходять від цих шин. Захист віднадструмівза можливостівикористовуєтьсяяк резервнийпри пошкодженняхобмотоктрансформатора.

Захист відперевантаженнявиконуєтьсяз діямина сигнал абовимикання, в залежностівідхарактеру обслуговуванняпідстанції. Дія захистуна сигнал визначаєтьсятим, щоперевантаженнязвичайноне супроводжуєтьсязначнимзниженнямнапругив мережіі тому вимогадо годині діїзахистувизначаєтьсятількинагрівомізоляції обмоток. Досвід показує, щоперевантаженняпорядку 1,5 2 Іномможебутидозволенепротягомзначногогодині, вимірюваногодесятками хвилин.

Найчастіше зустрічаються короткочасні перевантаження, викликані самозапуском електричних двигунів або поштовхоподібним навантаженням.

3.2 Захист від пошкоджень обмоток трансформатора

Найбільш розповсюдженим захистом від внутрішніх пошкоджень трансформатора є струмова відсічка. Струмова відсічкаявляєсобою простийшвидкодіючийзахиствідпошкодженьу трансформаторі. Вона реагуєна короткізамиканняна виводахтрансформатора з боку живленняі на короткізамиканняв більшійчастиніпервинноїобмотки.

Струмова відсічкане дієпри витковихзамиканняхна землю в обмотці, яка працюєна ятір з малимструмомзамиканняна землю.

Умова чутливості полягає в тому, що сигналізація при металевому замиканні на землю повинна діяти з коефіцієнтом чутливості Кч, який дорівнює 1,25 для кабельних і 1,5 для повітряних ятерів. Така значнавеличина коефіцієнтаКв вимушеноприймаєтьсячерез тих, щов мережіз ізольованими нульовимкрапками величина струмузамиканняпри переміжнихзамиканняхна землю в 3 – 4 рази перевищуєвеличину струмупри металевомузамиканні.

Підвіщення чутливостісигналізаціїпри використаннізвичайнихтрансформаторівструмута електромеханічнихреле викликаєряд серйознихтруднощів.

1. Номінальній струм звичайних трансформаторів струму вибирається за струмом навантаження лінії і тому сморід мають порівняно великі коефіцієнти трансформації.

Внаслідок цьоговториннийструмзамиканняна землю маєдужемалувеличину. Так, наприклад, якщострумзамиканняна землю становить18 А, а трансформаториструмумаютькоефіцієнттрансформації600/5, то вториннийструмдорівнює0,15 А.

2. Для вмиканняна такийструмнеобхідновибратинайчутливішереле ЕТ-521/0,2, обмоткиякогомаютьопір40 Ом. Вмікання реле з таким великим опоромприводити до того, щотількичастинаструмупотрапляєв реле, оскількиінша частинамарнозамикаєтьсячерез вторинніобмоткитрансформаторівструмунепошкодженихфаз. Величина цьогострумувідсмоктуванняможестановити40-50 %. Через зазначенізаподій сигналізаціяпри замиканняхна землю з використаннямзвичайнихтрансформаторівможевиконуватисятількипри великому струмізамиканняна землю в розгалуженихі некомпенсованихятерах.

Велика чутливістьзабезпечуєтьсясигналізацієюпри однофазнихзамиканняхна землю, яка виконуєтьсяна спеціальнихкабельнихтрансформаторах струмуз кільцевимосердям.

Кабельні трансформатори струму мають значні преваги порівняно зі схемою вмикання на торбу струмів трьох фаз звичайних трансформаторів струму.

Відсічка встановлюєтьсяз живильногобоку трансформатора і виконуєтьсяна миттєвихструмовихреле абоелектромагнітномуелементііндукційного реле типу РТ-80, якщоцереле використовуєтьсядля виконаннямаксимального струмовогозахисту.

На трансформаторах, щопрацюютьв ятерах з глухо заземленоюнейтраллю, відсічкавиконуєтьсятрифазною, а в ятерах з ізольованою нейтраллю– двофазною. Відсічка в поєднанні з максимальним струмовим і газовим захистом забезпечує надійний захист для трансформаторів малої та середньої потужності.

У силовихтрансформаторах великоїпотужностішироко застосовуютьпоздовжнійдиференціальнийзахист. Принцип діїпоздовжньогострумовогозахистузаснованийна безпосередньомупорівняннівеличиниі фазиструмівна качану і у кінцізахищуваноїзони. Базою для роботи диференціального струмового захисту є відмінність напряму струмів на кінцях лінії, яка захищається при зовнішньому короткому замиканні всередині зони захисту.

продолжение
--PAGE_BREAK--

Поздовжній диференціальний захист трансформаторів більш досконалий, ніж струмова відсічка. Перевагою диференціальногозахистує швидкістьдіїй абсолютна селективність. Трансформаторі струмудиференціальногозахистувстановлюютьсятаким чином, щобу зону діїзахистувходили трансформатор і приєднаннядо нього.

З викладеноговипливає, щозахисттрансформаторіві автотрансформаторівповинний виконуватитакіфункції:

а) вимикатитрансформатор відусіхджерелживленняпри йогопошкодженні;

б) вимикати трансформатор від пошкодженої частини установки при проходженні через нього надструму у випадках пошкодження шин або іншого обладнання, пов’язаного з трансформатором, а також при пошкодженнях суміжного обладнання та відмов його захисту або вимикачів;

в) подаватипопереджувальнийсигнал черговомуперсоналу підстанціїабоелектростанціїпри перевантаженнітрансформатора, виділеннігазу з мастила, зниженнірівнямастила, підвищеннійоготемператури.

Відповідно до призначеннязахистутрансформаторівпри їх пошкодженняхта сигналізаціїпро порушеннянормальнихрежимівроботизастосовуютьсятакітипизахистів:

1. Діференціальній захистдля захиступри пошкодженняхобмоток, вводівта ошинуваннятрансформаторів.

2. Струмова відсічка миттєвої дії для захисту трансформатора при пошкодженнях його ошинування, вводів і частини обмотки з боку джерела живлення.

3. Захист відзамиканьна корпус.

4. Газовій захистпри пошкодженняхусерединібака трансформатора, якісупроводжуютьсявиділеннямгазу, а такожзниженнямрівнямасла.

5. Максимальній струмовийзахистабомаксимальнийструмовийзахистз пуском мінімальноїнапругидля захистувіднадструмів, якіпроходятьчерез трансформатор, при пошкодженніяк самого трансформатора, так і інших елементів, пов’язанихз ним. Цей захистдіє, як правило, з витримкоюгодині.

6. Захист відперевантаження, якийдієна сигнал для оповіщеннячерговогоперсоналу абодієна вимиканняна підстанціяхбез постійногочерговогоперсоналу.

Крім того, в окремихвипадкахна трансформаторах можутьвстановлюватисяй інші відіа захисту.

3.4 Диференціальній захист

Діференціальній захист застосовується як основний швидкодіючий захист трансформаторів при пошкодженнях обмоток, вводів та шинування. Зважаючи на йогопорівнянускладністьдиференціальнийзахистустановлюєтьсяне на всіхтрансформаторах, а лишев таких випадках:

1) на поодинокопрацюючихтрансформаторах потужністю6 300 кВт і вище;

2) на паралельнопрацюючихтрансформаторах потужністю4 000 кВт і вище;

3) на трансформаторах потужністю1 000 кВт і вище, якщострумовавідсічкане забезпечуєнеобхідноїчутливості, а максимальнийструмовийзахистмаєвитримкугодині більше1 с.

При паралельнійроботітрансформаторівдиференціальнийзахистзабезпечуєне тількишвидке, алей селективневимкненняпошкодженоготрансформатора, щопояснюєтьсяна (Рис. 3.1.)

Рис. 3.1. Проходження струмуКЗ та діямаксимального струмового

захиступри пошкодженніодного з паралельнопрацюючих

трансформаторів

Якщо паралельно працюючі трансформатори Т1 і Т2 мають тільки максимальні струмові захисти, то при пошкодженні, наприклад, у точці До на введеннях найнижчої напруги трансформатора Т1 подіють максимальні струмові захисти обох трансформаторів, а оскільки їх витримки годині однакові, вимкнуться обидва трансформатори.

Діференціальній захист, який діє миттєво, забезпечує в розглянутому випадку вимкнення тільки пошкодженого трансформатора.

Для виконаннядиференціальногозахистутрансформаториструму1Ті 2Твстановлюютьсяз обохбоківтрансформатора, якийзахищається(Рис. 3.2). Їх вторинніобмоткиз’єднуютьсяпослідовноі паралельнодо них підключаєтьсяструмовереле. Аналогічно виконуєтьсядиференціальнийзахиставтотрансформатора.

Рис. 3.2. Принцип діїдиференціальногозахисту

трансформатора:

а – струморозподілпри наскрізномуКЗ; би у трансформаторі

(у зонідіїдиференціальногозахисту)

При розгляді принципу дії диференціального захисту умовно приймається, що трансформатор, який захищається, має коефіцієнт трансформації, що дорівнює одиниці, однакове з’єднання обмоток і однакові трансформатори струму з обох боків.

З (Рис. 3.2 а) видно, щопри проходженнічерез трансформатор струмунаскрізногоКЗ абострумунавантаженнявторинніструмиІ1і І2проходятьв протилежнихнапрямках, тобто

/>.

продолжение
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--

де Кn– коефіцієнт надійності, який дорівнює: 1,3 1,4 для реле типу ЕТ-521 або РТ-40, що діють через проміжні реле; 1,5 1,6 для реле ІТ-80 (РТ-80);

Ікз max– максимальнийструмк. з. якийпроходити через трансформатор при КЗ за ним;

КТ – коефіцієнттрансформаціїтрансформаторівструму.

Чутлівість відсічкихарактеризуєтьсякоефіцієнтомчутливості

/>,

деІкз– струмк. з. при КЗ до трансформатора.

Коєфіцієнт чутливостіКч повинний бутине меншедвох.

ВИСНОВКИ

Для захистутрансформатора власнихпотребпередбачаютьсязахисту:

газовийзахиствідвнутрішньобаковихпошкодженьтрансформатора, щодієна сигнал і на відключення;

захиствідперевантаження, щовстановленийна сторонінижчоїнапругитрансформатора, дієна сигнал.

Від струмів, обумовленихзовнішнімикороткими замиканнями, передбачаєтьсямаксимальнийструмовийзахистз комбінованимпуском по напрузі. Захист діє на відключення 3МВ-6кВ з 1-ою витримкою годині і на відключення трансформатора повністю з 2-ою витримкою годині. Для захистувідструмів, щовикликаютьперевантаженнятрансформатора, в осередкуКРУ 6кВвстановлюєтьсямаксимально струмовийзахистз дієюна сигнал.

СПИСОК ВИКОРИСТАННИХ ДЖЕРЕЛ:

1. Федосеев А.М. «Релейная защита электрических систем»

Чернобровов Н.В. «Релейная защита»

Таубес И.Р. «Релейная зашита мощных турбогенераторов»

Шабад М.А. «Защита трансформаторов распределительных сетей»

Шабад М.А. «Расчёт релейной защиты и автоматики распределительных сетей»

Кривенко В.В., Новелла В.Н. «Релейная защита и автоматика систем электроснабжения» М., «Энергоиздат», 1981

Крюков В.И. «Обслуживание и ремонт электрооборудования подстанций и распределительных устройств», М., «Высшая школа», 1983

еще рефераты

Еще работы по производству

Реферат по производству

Бібліотечна класифікація і систематичний каталог