книги из ГПНТБ / Электронные устройства релейной защиты и автоматики в системах тягового энергоснабжения

светом. При оперативном отключении (от кнопки или по телеуп­ равлению) отрицательный потенциал поступает через резистор R?; если в это время МВ2 и МВЗ отключены, то на диоды ДЗ и Д4 не поступает запрещающих положительных потенциалов и отдели­ тель отключается. Одновременно с началом команды подается сигнал на вход 14 или 27 модуля ТФ. Триггер фиксации переклю­ чается в состояние, соответствующее положению отделителя, по­ этому и сигнализация соответствует оперативному отключению.

Максимальная токовая защита со стороны обмотки ВН имеет трехфазное исполнение и выполнена с применением модуля ДТ43К-

моткам промежуточных трансформаторов тока ПТТА, ПТТВ, ПТТс. Первичная обмотка ПТТ включена в цепь вторичной обмотки из­ мерительных трансформаторов тока последовательно с входными резисторами дифференциальной защиты. В нормальном режиме работы понижающего трансформатора реле тока обесточено, на его выходе 25 присутствует отрицательное напряжение и реле вре­ мени РВк сброшено. Если ток в первичной обмотке понижающего трансформатора тока превышает ток уставки защиты и одновре­ менно напряжение на шинах ВН уменьшилось до уставки по мини­

нальных элементов и в регистрирующее устройство.

Для защиты основного бака и бака переключателя регулятора напряжения под нагрузкой предусмотрены отдельные газовые реле РГ (рис. 133) и РГР. Газовое реле РГ двухступенчатое, а реле РГР имеет одну ступень. Для гальванической развязки с длин­ ными электрическими цепями в каждой ступени защиты предус­ мотрено отдельное реле-повторитель. При замыкании контактов газового реле первой ступени подтягивается якорь реле РСГ-1ст при этом потенциал шинки -ф£к подается в схему ОПС: включая предупредительную сигнализацию, выпадает блинкер газовой за­ щиты первой ступени и на диспетчерский пункт поступает телесиг­ нал о неисправности трансформатора.

В случае срабатывания второй ступени газового реле или за­ мыкания контактов реле РГР подтягивает якорь реле-повторитель РСГ-Пст. При этом потенциал — Ее подается на выходные усили­ тели короткозамыкателя и масляных выключателей поврежденного трансформатора, а также на ВУ масляных выключателей транс­ форматора, включенного параллельно поврежденному. С выходных усилителей через конденсаторы связи поступает сигнал о срабаты­ вании защиты на входы тиристорных блоков, чем обеспечивается

221

Рис. 134. Электронная дифференциальная защита трансформаторов

отпирание тиристоров и отключение соответствующих коммутиру­ ющих аппаратов.

Вэлектронной дифференциальной защите (рис. 134) для от­ стройки от апериодических бросков токов намагничивания пони­ жающих трансформаторов применен раздельный контроль поло­ жительной и отрицательной полуволн тока небаланса, для отстройки от периодических бросков тока намагничивания исполь­ зована блокировка выходов каждой фазы от других, отстройка от токов небаланса при внешних к. з. с малым током осуществляется по величине тока небаланса, а при внешнем к. з. с большим то­ ком наряду с контролем, тока небаланса осуществляется контроль направлений токов в плечах дифференциальной защиты. Электрон­ ная защита состоит из комплекта трансформаторов тока, низкоом­ ных входных резисторов RBXl—RBX6, шести детекторов с последо­ вательным включением нагрузки — потенциометров трех модулей ДТ-2 (см. рис. 89), модуля ФС (рис. 135), модуля ДТ-3 (см. рис.

88)и модуля ограничителей (см. рис. 134).

Вслучае появления напряжения небаланса одна полуволна его вызывает ток через потенциометр Rbi, другая — через Ru2. С потен­

циометров напряжение подается на клеммы входных трансформа­ торов пороговых элементов, объединенных попарно в модуль ДТЛ.

223

Пороговый элемент имеет прямой и инверсный выходы. В нор­ мальном состоянии потенциал прямых выходов равен потенциалу коллектора открытого транзистора, а инверсных составляет — Ек.

Когда на входы детекторов поступает напряжение, кривая ко­ торого симметрична относительно оси времени, то при достижении уставки срабатывают оба пороговых элемента. Если же кривая не­ симметрична, то срабатывает только пороговый элемент, соответст­ вующий полярности броска. На этом принципе основана остройка от бросков апериодического тока намагничивания при включении понижающих трансформаторов на холостой ход и после ликвида­ ции внешних к. з.

Другим режимом, приводящим к появлению ложных токов не­ баланса в цепях дифференциальной защиты, является внешнее к. з. В этом режиме ток небаланса достигает уровня уставки и по фор­ ме может быть и периодическим и апериодическим. Величина то­ ка небаланса возрастает с увеличением тока сквозного короткого замыкания. Работа элементов дифференциальной защиты при сквозном коротком замыкании зафиксирована на осциллограмме

(рис. 137).

224

ментов и защиты в целом. С целью предотвращения таких случаев при срабатывании датчика сквозного тока (кривая 10) к логичес­ кому органу подключаются элементы контроля направления токов в плечах диффзащиты. Токи в первичной цепи (кривые 5, 6 и 7), по отношению к защищаемой зоне находятся в противофазе. Ограниченные по амплитуде напряжения (кривые 8 я 9), совпада­ ющие по фазе с первичными токами в плечах защиты, поступают на входы фазосравнивающей схемы. На выходе ФС появляется положительный потенциал (кривая 11), запирающий схемы сов­ падения логического органа, относящиеся к данной фазе. На вы­ ходах схемы ИЛИ сигнала срабатывания нет (кривая 12) — за­ щита не срабатывает (кривая 13).

Работа элементов защиты при коротком замыкании в защи­ щаемой зоне зафиксирована на осциллограмме рис. 138. Ток /цо в обмотке ПО кВ равен 950 А, 127,5=3800 А, ток небаланса (кривая 6), пересчитанный к ПО кВ, составляет 1900 А. Сигнал, пропорцио­ нальный положительной полуволне тока небаланса (кривая 3), по­ ступает на первый вход ДТ-2 фазы А; в момент t2 датчик срабаты­ вает (кривая 1). Время срабатывания датчика 0,0014 с. Таково же быстродействие датчика сквозного тока ДСТ (кривая 10), кото­ рый, сработав, подает разрешающий потенциал на фазосравнива­ ющие схемы.

На второй вход ДТ-2 фазы А поступает сигнал (кривая 4), соответствующий отрицательной полуволне тока небаланса. В мо-

12

Рис. 137. Работа электронной дифференциальной защиты при внутреннем по­ вреждении трансформатора с малым током

мент U срабатывает второй датчик (кривая 2), но в это время на входы фазосравнивающей схемы ФС поступают положительные полуволны напряжений, совпадающих по фазе с токами в обмот­ ках 110 и 27,5 кВ (кривые 8 я 9). Так как при к. з. в зоне токи в первичной цепи (кривые 5 и 7) совпадают по направлению по от­ ношению к зоне, то совпадают по фазе и напряжения, подаваемые на входы ФС. В момент ^ отрицательные полуволны входных на­ пряжений схемы ФС переходят через уровень порога смещения, и с ее выхода на логический орган поступает разрешающий отрица-

Рис. 138. Осциллограмма работы электронной дифференциальной защиты при максимальном токе к. з. в защищаемой зоне

2 26

тывания. Время срабатывания дифференциальной защиты состав­ ляет 0,021 с.

Расчет дифференциальной защиты трансформатора'начинается с определения номинальных токов 1нвт /нсн и 1НВН (соответствен­ но обмоток высшего, среднего и низшего напряжения) силового трансформатора и выбора коэффициентов трансформации транс­ форматоров тока. Номинальные токи следует определять по дейст­ вительному коэффициенту трансформации на номинальной отпай­ ке и полной мощности первичной обмотки S:

i3U

Выбирают трансформаторы тока так, чтобы абсолютные зна­ чения вторичных токов, помноженные на коэффициент схемы, бы­ ли по возможности равны. Желательно, чтобы абсолютная величи­ на токов была примерно 5А, так как большие токи дают возмож­ ность точнее выравнять их и обеспечивают возможность на низко­ омном резисторе получить падение напряжения от тока уставки в пределах 0,2—0,3 номинального тока измерительного трансформа­ тора. Выбрав коэффициенты трансформации /ст ва кт сн, ктнн, мож­ но определить токи в плечах защиты по формуле

где кСх — коэффициент схемы, равный УЗ при соединении обмо­ ток трансформатора тока по схеме треугольника и 1 при соединении их по схеме звезда.

Получаем токи /рн вн, /рн нн> /рнсн' Далее определяют расчетный режим внешнего к. з., при котором

в одном из комплектов трансформатора тока будет наибольшая крат­ ность К = j -щ^. Выравнивание токов плеч защиты осуществляется на

секциях малоомных потенциометров с точностью до 0,5%; при этом должно выполняться равенство

I рн вн ' Д в н = /р н сн ■ /?сн + /р н нн • R нн-

Затем следует определить ток внешнего к. з., начиная с кото­ рого необходимо включать в действие устройство сравнения напра­ влений токов в плечах диффзащиты, т. е. нужно найти уставку датчика сквозного тока /уст- д е т - Для этого запишем формулу для определения расчетного тока небаланса / Нб р а с ч в таком виде:

Здесь величины с индексами «*» означают составляющие тока небаланса, отнесенные к номинальному току трансформатора тока с максимальным значением К.

Исходя из того, что датчик сквозного тока ДСТ должен сра­ батывать при / н б 5^ /устмин для момента, когда / Нб = /устмин, можно определить значение К.

Обозначим для сокращения записи выражение в скобках в уравне­

ляется угол перекрытия <р„ фазосравнивающих схем, необходимый для отстройки от ложных углов совпадения полуволн токов в первичном и вторичном плечах зашиты при внешних к. з.

Необходимо, чтобы

срп 5^ ‘рсв!

где кзф — коэффициент запаса, /г3ф = 1,3^3; срсв — максимальное возможное значение ложного угла совпадения

(см. стр. 207)).

При уставке срп возможно замедление защиты во время переход­ ного процесса при к. з. в защищаемой зоне, величина которого воз­ растает с увеличением коэффициента к0. Наибольшее значение к0 по­ лучается при начальном токе в цепи подпитывающего трансформатора, равном амплитудному и / ткз = / у с т дет. В данном случае / к. з численно равен /устдет, так как влияние фазосравнивающей схемы на логический

орган необходимо только после срабатывания ДСТ. Приняв г^о) = = 2 У 2 /„, получаем

I у с т ДСТ

кривой, соответствующей наихудшему сочетанию начальных усло­ вий, находим, что максимальное время срабатывания защиты не превзойдет 0,03 с.

' 228

В настоящее время на сети электрифицированных железных дорог преимущественное распространение получили полупроводни­ ковые выпрямительные агрегаты, в основном собранные по шести­ фазной схеме «звезда —две обратные звезды с уравнительным

реактором» (рис. 139).

На стационарных тяговых подстанциях применяют главным образом выпрямительные установки типов УКВЭ-1 и ПВЭ-3.

Защита кремниевых выпрямительных агрегатов имеет специфи­ ческие особенности, зависящие от режима работы тяговых подстан­ ций и свойств кремниевых вентилей. Она должна срабатывать при внутренних повреждениях выпрямительных агрегатов, внеш­ них коротких замыканиях, при перенапряжениях и ненормальных

режимах работы.

К внутренним относятся повреждения в трансформаторах агре­ гата и в самом выпрямителе. Кремниевые вентили весьма чувстви­ тельны к перенапряжениям, их перегрузочная способность невели­ ка. Возможны отказы вентилей, вызванные их пробоем или сниже­ нием обратного сопротивления.

На шинах выпрямленного тока 3,3 кВ обычно не устанавлива­ ют специальную защиту, которая реагировала бы на короткие за­ мыкания между плюсовой и минусовой шинами. При таких внеш­ них к. з. должна срабатывать защита выпрямительного агрегата.

К ненормальным режимам агрегатов относят перегрузки, по­ вышение температуры трансформатора и выпрямителя.

Полупроводниковые выпрямительные агрегаты имеют следую­ щие виды защит (рис. 140): максимальные токовые со стороны постоянного (быстродействующие выключатели фидеров) и пере­ менного тока с выдержкой МТБ и без выдержки времени МТ, га­ зовую защиту, от замыканий на землю и друг с другом вторичных выводов тягового трансформатора (защита обратной последова­ тельности ОП), защиту от обратного тока, при пробое вентилей, их перегреве и неисправностях системы вентиляции (НВ), защиту

2 3 0