- •Глава 5
- •5.1. Характеристика основных повреждении электроустановок
- •5.2. Защита электроустановок поверхности шахт и рудников
- •5.2.1. Электроустановки напряжением до 1000 в
- •5.2.2. Электроустановки напряжением выше 1000 в
- •5.3 Защита подземных электроустановок
- •5.3.1. Электроустановки напряжением до 1200 в
- •5.3.2. Электроустановки напряжением выше 1200 в
5.2.2. Электроустановки напряжением выше 1000 в
Защита электроустановок поверхности напряжением выше 1000 В от токов к. з., как правило, осуществляется максимальными токовыми защитами без выдержки времени — токовыми отсечками, исполнение которых зависит от мощности и значимости защищаемой электроустановки, режима ее работы, величины токов к. з., а также от рода оперативного тока.
Схемы защиты основаны на применении токовых реле прямого или косвенного действия и имеют двухфазное одно- или двухрелейное исполнение. Однорелейная схема проще и экономичнее, однако имеет неодинаковую чувствительность к разным видам к. з. Схемы токовой отсечки приведены в [9].
В последние годы для защиты мощных и ответственных электроустановок начали применяться модульно-кассетные устройства защиты на полупроводниковых элементах. Под модулем понимается нормализованная блочная конструкция, в которой с помощью типовых функциональных и логических элементов определенной серии и релейной аппаратуры реализуются схемы отдельных, выполняющих определенные функции, законченных узлов устройств защиты. Отдельные модули объединяются в кассеты, имеющие двух-, четырех- и шестимо-дульные исполнения.
Рис. 5.4. Схема защиты трансформатора ГПП шахты (рудника)
Для мощных и ответственных двигателей (Р≥5000 кВт) и трансформаторов (S тр ≥6300 кВ-А) ПУЭ рекомендуют защиту от к. з. осуществлять дифференциальной токовой защитой, особенность которой заключается в том, что по реле в нормальном режиме или в режиме внешних к. з. протекает разность рабочих (или аварийных) токов начала и конца защищаемой электроустановки, а при повреждениях в зоне — сумма аварийных токов (или один из них). Преимуществами этой защиты являются высокая чувствительность, селективность, т. е. Свойство срабатывать только при повреждениях на защищаемом элементе, быстродействие. Принципиальные схемы дифференциальных защит описаны в [9].
На рис. 5.3 приведена схема защиты электродвигателя напряжением 3—10 кВ мощностью менее 2 МВт на оперативном переменном токе. Схема предусматривает применение для управления двигателей привода ППМ-10, имеющего четыре отключающие катушки: реле мгновенного действия РТМ1, РТМ2, реле напряжения РНВ с выдержкой времени и электромагнит дистанционного отключения ЭО. В качестве источников оперативного тока используются трансформаторы тока для защиты от междуфазных к. з. и трансформаторы напряжения для остальных защит.
Защита от междуфазных коротких замыканий выполнена в виде двухфазной двухрелейной токовой отсечки с использованием реле прямого действия.
Защита от однофазных замыканий на землю осуществляется при помощи трансформатора тока ТАЗ и реле тока 8. Трансформатор тока ТАЗ установлен на питающем двигатель кабеле, что приводит к мгновенному отключению двигателя при замыканиях на землю кабеля. Учитывая, что собственная емкость кабелей для двигателей до 5000 кВт невелика, такое решение, не снижая чувствительности и быстродействия защиты, обеспечивает значительный экономический эффект, так как отпадает необходимость прокладки специального контрольного кабеля к двигателю только для защиты от замыканий на землю.
Защита от перегрузки (элементы ТА2 и реле 7) в зависимости от положения перемычки может действовать на сигнал, на разгрузку или через указательное реле 12 и промежуточное реле 9 на отключение двигателя. Эта же схема обеспечивает защиту синхронных двигателей от асинхронного режима. Но если асинхронный режим сопровождается снижением напряжения, схема может отказать в действии из-за малого оперативного тока (напряжения). В этом случае отключение двигателя происходит от защиты минимального напряжения, которая осуществляется с помощью реле РНВ, подключенного к трансформатору напряжения. Чтобы предотвратить ложные действия реле при повреждениях цепи трансформатора напряжения, защита выполняется групповой, охватывающей до четырех двигателей, питающихся от шин данной секции распределительного устройства.
Когда двухрелейная отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности, применяется двухфазная двухрелейная дифференциальная отсечка, показанная на рис. 5.3 штриховой линией. При таком выполнении защиты реле перегрузки 7 включается в рассечку нулевого провода второго комплекта трансформатора тока ТА2, питающего измерительные приборы (на схеме не показано). Это делается для повышения чувствительности дифференциальной отсечки за счет снижения токов небаланса в нормальном режиме.
На рис. 5.4 приведена схема защиты трансформатора мощностью до 40 MB *А на оперативном переменном токе.
В качестве защиты от междуфазных к. з. принята схема дифференциальной защиты в трехфазном двухрелейном исполнении с применением реле РТМ1, РТМ2 (при коэффициенте чувствительности менее двух применяют реле РНТ). При срабатывании защиты подается импульс на включение короткозамыкателя КЗ, создающего на стороне высшего напряжения (ВН) трансформатора искусственное короткое замыкание, под действием которого защиты, установленные на питающей подстанции, срабатывают и отключают линию. После отключения линии отделитель ОД поврежденного трансформатора отключается, отсоединял его от линии. Вслед за этим линия может быть включена вновь устройством АПВ. Следует указать, что ПУЭ рекомендуют установку дифференциальной защиты для трансформаторов мощностью 6,3 MB-А и выше.
Защита от внутренних повреждений в трансформаторе (вит-ковых и междуфазных замыканий) осуществляется газовым реле Г. Газовая защита, действующая на сигнал и на отключение, обязательна для трансформаторов мощностью 6,3 MB-А и выше, а также для внутрицеховых понижающих трансформаторов мощностью 630 кВ-А и выше. Для трансформаторов мощностью 1—4 MB-А газовая защита устанавливается только при отсутствии дифференциальной или максимальной токовой защиты с выдержкой времени 0,5—1 с.
Защита от токов в обмотках, обусловленных внешними к. з., осуществлена реле РТВ1 и РТВ2. Ток срабатывания защиты отстраивается от максимального тока нагрузки в наиболее тяжелом режиме работы трансформатора (самозапуск двигателей, аварийная перегрузка и др.).
Защита от перегрузки осуществлена токовым реле с ограниченно зависимой характеристикой. Защита действует на сигнал или на отключение с выдержкой времени, которая на ступень больше выдержки времени максимальной токовой защиты от сверхтоков при внешних к. з.
Для трансформаторов меньшей мощности последние две защиты обычно объединяются. Для трансформаторов мощностью менее 6,3 MB • А защиты выполняются в зависимости от установки на стороне ВН высоковольтных выключателей нагрузки или предохранителей. Схемы защит для трансформаторов с выключателями и без них приведены в [8].
Согласно ПУЭ, для линий напряжением 3—10 кВ с малым током замыкания на землю должны предусматриваться защиты от многофазных к. з. и однофазных замыканий на землю.
Для кабельных линий, подверженных систематическим перегрузкам, допускается выполнение защиты от перегрузки, действующей в зависимости от вероятности и величины перегрузки, периодичности осмотра и ответственности электроустановки на сигнал или отключение. Защита от многофазных замыканий на одиночных линиях в радиальных сетях с односторонним питанием должна предусматриваться только с питающей стороны и выполняться в виде максимальной токовой защиты со ступенчатой настройкой выдержек времени в сочетании с токовыми отсечками.
Защита от однофазных замыканий на землю должна устанавливаться с действием:
на сигнал, когда при помощи устройств контроля изоляции и поочередного отключения присоединений может быть обеспечено достаточно быстрое отключение места повреждения;
на отключение (по всей электрически связанной сети), когда это необходимо по условиям техники безопасности.
Допускается также выполнение защиты от замыканий на землю с действием на отключение на тех линиях, отключение которых не прекращает питание электроустановок и потребителей, имеющих двухстороннее питание или автоматическое включение резерва (АВР).
Защита от однофазных замыканий на землю, как правило, выполняется с использованием трансформаторов тока нулевой последовательности. Схемы защит от однофазных замыканий на землю приведены в [8, 9].
Конденсаторные батареи напряжением 6 кВ на ГПП должны быть оснащены защитой от междуфазных к. з. и при необходимости — защитой от однофазных замыканий на землю.
Защита от междуфазных к. з. отдельных батарей конденсаторов
осуществляется предохранителями, а всей установки конденсаторов—максимальной токовой отсечкой с применением реле РТМ (рис. 5.5). Двухрелейное исполнение защиты применяют только в тех случаях, когда мощность источника питания соизмерима с мощностью самой батареи.