книги из ГПНТБ / Церазов, А. Л. Электрическая часть тепловых электростанций учебник

ё качестве защиты двигателя от перегрузки использует­ ся индукционный элемент индукционного реле тока 1, контакты которого замыкаются с выдержкой времени, зависящей от величины тока, проходящего в обмотке реле. Током возврата реле отстраивается от нормального режима

реле отстраивается от пускового режима так, чтобы при пуске двигателя оно не успело замкнуть свои кон­ такты. Защита действует либо на сигнал, либо на раз­ грузку механизма, либо на отключение двигателя в за­ висимости от конкретных условий и ответственности ме­ ханизма в технологическом процессе.

Защита двигателей от замыканий на землю. В сетях

3—6 кВ, имеющих изолированную нейтраль или ней­ траль, заземленную через дугогасящую катушку, ток замыкания на землю зависит от емкости кабельной сети и параметров двигателей. Для двигателей при величине тока 5—10 А замыкание на землю становится опасным,, так как приводит к выгоранию железа. Поэтому при то­ ке более 5 А у двигателей мощностью более 2 МВт и при токе более 10 А у двигателей мощностью 2 МВт замыкание на землю обмотки статора должно вызывать действие защиты на отключение.

Защита выполняется с помощью токового реле 2, включенного на трансформатор тока нулевой последо­ вательности, который одевается на кабель (его магнит­ ный поток определяется величиной токов нулевой по­ следовательности). При внешних по отношению к цепи двигателя замыканиях на землю составляющая тока замыкания на землю в цепи двигателя будет опреде­ ляться' емкостью двигателя, при замыкании в самом двигателе — емкостью всей остальной сети (при наличии дугогасящей катушки с учетом компенсации). Ток сра­ батывания защиты определяется из условия, чтобы за­ щита не действовала при внешнем замыкании на землю

где /сд — емкостный ток двигателя; kH— коэффициент надежности; &б — коэффициент, учитывающий начальный

221

бросок емкостного тока в переходном процессе, k§ —

= 4н-5.

Кроме защиты от замыканий на землю предусма­ тривается общая защита, действующая на сигнал. Она выполняется с помощью реле напряжения 4, подключен­ ного к обмотке разомкнутый треугольник (фильтр на­ пряжений нулевой последовательности) трансформатора напряжения 3, установленного на шинах секции с. и. За­ щита срабатывает при всех замыканиях на землю в дай­ ной сети и действует на сигнал.

Защита от понижения напряжения. Защита от пони­ жения напряжения устанавливается для отключения двигателей, не рассчитанных на самозапуск; для отклю­ чения группы неответственных двигателей в случаях, когда не обеспечивается самозапуск ответственных дви­ гателей; для обеспечения безопасности обслуживания — на всех двигателях без исключения. Названные группы двигателей отключаются с нарастающей выдержкой вре­ мени.

9-7. ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ СОБСТВЕННЫХ НУЖД ВТОРОЙ СТУПЕНИ ТРАНСФОРМАЦИИ

Трансформаторы собственных нужд-с вторичным напря­ жением 0,4/0,23 кВ (вторая ступень трансформации) выполняются обычно мощностью не более 1 000 кВ - А с воз­ душным охлаждением. На таких трансформаторах уста­ навливаются следующие защиты (рис. 9-7,а) : от междуфазных к. з. в трансформаторе и на его выводах — мак­ симальная токовая защита (реле 1, 2, 3); от междуфазных к. з. на выводах высшего напряжения и частич­ но в обмотках трансформатора — токовая отсечка (реле 4, 5); от однофазных к. з. на стороне низшего напряже­ ния— защита по току нулевой последовательности (ре­ ле 6, 7).

Максимальная токовая защита может быть включена по схеме «неполная звезда». Защита должна отключать трансформатор при к. з. в нем или на его выводах и резервировать защиты всех присоединений, питающихся от данного трансформатора, т. е. отключать трансформа­ тор, если к. з. в сети 0,4 кВ не отключилось соответст­ вующим автоматом или предохранителем. Током сраба­ тывания максимальная токовая защита (реле 1 и 2) должна быть отстроена от наиболее тяжелого рабочего

222

бкв (Зкв)

*)

Рис. 9-7. Защита трансформатора собственных нужд второй ступени трансформации.

223

режима. Таким режимом является самозапуск двигате­ лей 0,4 кВ после отключения к. з. в сети 0,4 кВ. При к. з. в сети 0,4 кВ, которое является внешним для защи­ ты трансформатора, через трансформатор проходит ток к. з. Токовые реле максимальной токовой защиты транс­ форматора (одно или оба) срабатывают и запускают реле времени. После отключения к. з. соответствующей защитой (предохранителем или автоматом) токовые ре­ ле и реле времени защиты трансформатора должны вернуться в исходное нормальное положение, чтобы трансформатор остался включенным. Для этого ток возврата защиты трансформатора должен быть больше тока в цепи трансформатора в режиме самозапуска

тора, определяемый условием самозапуска двигателей при одновременном подхвате нагрузки аварийно вышед­ шего из работы трансформатора с. н., резервируемого

то ее чувствительность должна быть проверена по усло­ вию k4^ l , 3 при минимальном токе к. з. на предыдущих участках. Выдержка времени максимальной токовой за­ щиты трансформатора (реле 5) должна быть больше, чем у защит указанных присоединений на At:

Обычно At принимается равной 0,4—0,7 с (склады­ вается из погрешностей реле времени и времени отклю­ чения предохранителя или выключателя).

Токовая отсечка. Поскольку максимальная токовая защита отключает к. з. в трансформаторе с выдержкой времени, устанавливается дополнительная токовая за­ щита без выдержки времени, именуемая токовой отсеч­ кой (реле 4 и 5). Для того чтобы такая защита была селективна (реагировала бы только на к. з. в трансфор­ маторе), ток ее срабатывания / с.0 выбирается большим,

224

чем максимальный ток к. з. в начале предыдущего уча­ стка (точка К-2, рис. 9-7,6):

лением, то токи к. з на выводах высшего и низшего на­

к. з. на выводах высшего напряжения и в части обмот­ ки трансформатора, т. е. при близких к источнику пита­ ния к. з. и потому самых тяжелых для трансформатора.

Защита от однофазных к. з. При однофазном к. з.

на напряжении 0,4 кВ токи нулевой последовательно­ сти, проходящие на стороне 0,4 кВ, достаточно велики из-за пониженного сопротивления ветви намагничивания трансформатора, а на стороне высшего напряжения про­ ходить не могут, так как нейтраль трансформатора изо­ лирована. Поэтому устанавливается специальная защита

мальной токовой защиты от междуфазных к. з.

Все защиты трансформатора действуют через про­ межуточное реле 8 на электромагнит отключения выклю­ чателя и автомата.

Защита реактированной линии с. н. Присоединение реактированной линии к шинам генераторного напряжения осуществляется, как правило, без выключателя. Выклю­ чатель устанавливается на противоположном конце, со стороны шин с. н. в КРУ. На этом выключателе преду­ сматривают максимальную токовую защиту, основное назначение которой резервировать защиты двигателей, трансформаторов второй ступени, а также защищать от к. з. на шинах с. н., вероятность которых очень мала. Защита выполняется чаще по схеме неполной звезды (рис. 9-4,6) и отстраивается от тока самозапуска двига­ телей

Время срабатывания защиты на ступень больше, чем у защит присоединений данной секции с. н. [см. (9-9)].

Защита генератора от междуфазных к. з. в обмотках и на выводах статора. Междуфазные к. з. бывают в об­ мотке статора и на выводах генератора. Наиболее опас­ ными являются к. з. в обмотке статора, сопровождаю­ щиеся дугой, которая, соприкасаясь с активными частя­ ми, приводит к выгоранию железа.

а)

Рис. 9-8. Принцип действия продольной дифференциальной защиты генератора.

В качестве защиты генератора от междуфазных к. з. используют продольную дифференциальную токовую за­ щиту (с абсолютной селективностью). На рис. 9-8,а, б показан принцип действия дифференциальной токовой защиты. В отличие от максимальной токовой защиты реле тока включено не на ток фазы, а на разность токов фазы в начале и конце электрической цепи генератора, т. е. дифференциально. Для этого установлено два оди­ наковых трансформатора тока ITT и 2ТТ, один — на главных выводах генератора около выключателя, дру­ гой— на нулевых выводах. Для простоты показана одна фаза защиты. Рассмотрим распределение токов во вто­ ричных цепях защиты в режимах нагрузки, внешнего и внутреннего к. з.

В режиме нагрузки и в режиме внешнего к. з. в точке К1 токи, проходя в первичных обмотках обоих транс­ форматоров тока, совпадают по величине и фазе. По­ скольку в реле протекает разность вторичных токов этих трансформаторов тока, величина тока в реле будет опре­ деляться различием характеристик указанных транс­ форматоров тока. Этот ток принято называть током не­ баланса /цб. Характеристики трансформаторов тока при больших первичных токах расходятся сильнее, поэтому в режиме внешнего к. з. ток небаланса больше, чем ток небаланса в режиме нагрузки.

Ток срабатывания защиты отстраивают от наиболь­

к. з. (действующее значение); е — полная погрешность трансформаторов тока; &ап=2—3 — коэффициент, учиты­ вающий увеличение погрешности в переходном процессе; £одн = 0,5 1,0 — коэффициент однотипности трансформа­ торов тока (0,5 для однотипных); ka—\,2>— коэффициент надежности.

При внутреннем к. з. в точке К2 ток со стороны выключателя изменяет направление и в реле вторичные токи трансформаторов тока суммируются:

В рассматриваемом случае минимальное значение тока к. з. оказывается при двухфазном к. з. при отклю­ ченном выключателе генератора

кч — I K.3.M.vmlI с.з-

Чувствительность защиты может быть существенно повышена за счет применения реле РНТ — комплект то­ кового реле с быстронасыщающимся трансформатором (БИТ). На рис. 9-9 изображена дифференциальная защита с РНТ. Токовое реле защиты включено на вто­ ричную обмотку БИТ, который не пропускает во вто­ ричную цепь ток, содержащий значительную апериоди­ ческую составляющую. При этом защита как бы запи­ рается на время, пока не затухнет эта составляющая

9 9 Я

тока, и должна отстраиваться не от полного тока, а от периодической составляющей. Защита теряет несколько в быстродействии срабатывания с замедлением на 1—1,5 периода. На практике в некоторых случаях дифферен­ циальную защиту отстраивают от рабочего тока генера­ тора, принимая

Более чувствительная защита может ложно подейст­ вовать при обрыве одного из соединительных проводов, когда в реле проходит ток генератора. Для обнаруже­ ния указанного повреждения в нулевой провод включают

Рис. 9-9. Принципиальная схема продольной дифферен­ циальной защиты генератора с реле РНТ.

реле контроля целости цепей, действующее на сигнал. Дифференциальная защита выполняется с тремя реле на генераторах, не имеющих специальной защиты от за­ мыкания на землю, и с двумя реле, когда такая защита имеется. Продольная дифференциальная защита обла­ дает высокой чувствительностью кч^ 2 , но имеет мерт­ вую зону при к. з. вблизи нулевых выводов и не дейст­ вует при витковых замыканиях.

Для снижения мертвой зоны вблизи нулевых выводов при междуфазных к. з. в последнее время защиту выби­ рают с / с . з ~ 0 , 5 / Ном, допуская отключение генератора при обрыве соединительного провода. На мощных генерато-

229

pax с форсированным охлаждением выполняют защиту с торможением с

Защита генератора от замыканий между витками одной фазы (рис. 9-10). Защита устанавливается на мощных генераторах, имеющих самостоятельные выводы параллельных ветвей статора, соединяемые в звезду.

Рис. 9-10. Принципиальная схема защиты гене­ ратора от замыканий между витками одной фазы.

Токовое реле защиты включено на трансформатор тока, установленный на перемычке, соединяющей две нулевые точки параллельных ветвей статора. В нормальном ре­ жиме в перемычке могут проходить только токи гармо­ ник кратных трем и нулевой последовательности. От третьей и кратных ей гармоник защита отстроена филь­ тром Ф, от токов нулевой последовательности — током срабатывания, который принимают:

Трансформатор тока по условиям динамической стойкости выбирают с

и__ 0 ,2 5 /ГНОМ

— 5

Защита срабатывает при замыкании между витками фазы или ветвями одной, а также разных фаз, когда в перемычке появляется уравнительный ток. Величина этого тока зависит от числа замкнувшихся витков или

230