Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Релейная защита и автоматические системы управления устройствами электроснабжения. Учебное пособие для СПО
.pdf
131
Защита конденсаторных установок
В системах электроснабжения применяются различные электроустановки специального назначения: конден-
саторные, электропечные, преобразовательные и другие.
В процессе эксплуатации они, как и другие элементы системы электроснабжения, могут повреждаться. Опасны
также ненормальные режимы работы, сопровождающиеся
прохождением сверхтоков, снижающих срок службы оборудования. Поэтому электроустановки снабжаются защитой от повреждений и ненормальных режимов. Преду-
сматриваются также различные устройства автоматики.
Конденсаторные установки, присоединяемые параллельно к приемникам электроэнергии, предназначаются
для повышения коэффициента мощности в системе электроснабжения. Основной вид повреждений конденсатор-
ных установок — пробой конденсаторов — приводит к
двухфазному короткому замыканию. В условиях эксплуатации возможны также ненормальные режимы, связанные
с перегрузкой конденсаторов высшими гармоническими
тока и повышением напряжения. От повреждений и ненормальных режимов конденсаторных установок предусматривается защита, действующая при многофазных коротких замыканиях, перегрузках и повышении напряжения. Конденсаторная установка состоит из одного или нескольких отдельно установленных единичных конденсаторов, присоединенных к сети через коммутационные аппараты. Электрически соединенные между собой единичные
конденсаторы образуют конденсаторную батарею с еди-
ным коммутационным аппаратом. В общем случае конденсаторная установка может содержать и единичные конден-
саторы, и конденсаторные батареи.
132
Защита от многофазных
коротких замыканий
Предусматривается для всей конденсаторной уста-
новки в целом. В сетях напряжением до 1 кВ она выполня-
ется плавкими предохранителями или автоматическими
выключателями, а в сетях напряжением выше 1 кВ —
плавкими предохранителями или двухфазной токовой отсечкой. Кроме того, предусматривается групповая защита
батарей, из которых состоит установка. Групповая защита
не требуется, если конденсаторы снабжены индивидуальной защитой. Групповая защита и защита конденсаторов
выполняются предохранителями.
Номинальный ток плавкой вставки предохранителя и
ток срабатывания защиты выбирают с учетом отстройки от
токов переходного процесса при включении конденсаторной установки и толчков тока при перенапряжениях по
условию:
I
с.з
= I
вс.ном
= k
отсIк.у.ном
,
где I
к.у.ном
— номинальный ток конденсаторной установки
или отдельных ее элементов (для групповой защиты и за-
щиты секций); k
отс
= 2,0…2,5 — коэффициент отстройки.
Большее значение коэффициента отстройки k
отс
при-
нимают для плавких вставок. Чувствительность защиты
считается достаточной при kч ≥ 2.
Защита от перегрузки
Предусматривается в тех случаях, когда возможна
перегрузка конденсаторов высшими гармоническими тока
из-за непосредственной близости мощных выпрямитель-
ных установок. Защита выполняется общей для всей кон-
133
денсаторной установки и действует на ее отключение с
выдержкой времени порядка t
с.з
= 9 с. Ток срабатывания
защиты определяется условием I
с.з
≥ 1,3I
к.у.ном
.
Защита от повышения напряжения
Устанавливается, если при повышении напряжения к
единичному конденсатору может быть длительно приложено напряжение более 1,1U
ном
. Защита выполняется одним максимальным реле напряжения и реле времени.
Напряжение срабатывания определяется условием
U
с.з
= 1,1U
ном
, а выдержка времени принимается равной
t
с.з
= 3…5 мин. Предусматривается автоматическое повтор-
ное включение конденсаторной установки после восста-
новления первоначального уровня напряжения, но не ра-
нее, чем через 5 мин после ее отключения.
Защита шин и токопроводов
КЗ на шинах электроустановок могут возникать из-за
загрязнения или повреждения шинных изоляторов, втулок
выключателей и измерительных трансформаторов. Принципиально такие повреждения возможно отключать защитами питающих элементов: генераторов, трансформаторов
от внешних КЗ. Однако при этом защиты питающих элементов работают с большой выдержкой времени и не всегда действуют селективно. Так, например, КЗ на шинах
приемной подстанции, получающей питание по линии с
ответвлениями, отключается защитой линии, установленной на питающей подстанции, в итоге теряют питание и
ответвления. Таким образом, когда защита питающих элементов не обеспечивает необходимого быстродействия и
селективности, предусматриваются специальные защиты
шин. Наибольшее распространение они получили для шин
134
напряжением 110 кВ и выше, но иногда применяются и для
шин 35 кВ ответственных понизительных подстанций.
Защиты шин делятся на токовые, дифференциальные
и дистанционные. Наиболее часто используются дифференциальные, с включением реле на циркуляцию токов
(рис. 4.8).
Рис. 4.8. Дифференциальный принцип защиты шин
В случаи КЗ на шинах (например, точка К
1
) по об-
мотке реле КА, будет протекать ток, обусловленный раз-
ностью вторичных токов питающей линии, и линий к потребителям. Следует отметить, что трансформаторы тока
(ТА1-ТА4), должны иметь одинаковые коэффициенты
трансформации. Так как число трансформаторов тока может быть велико, то вероятность обрыва их вторичных цепей повышена. Поэтому ток срабатывания защиты выбира-
ется, по условию отстройки от обрыва проводов.
Дифференциальные защиты шин 6–20 кВ, с большим
числом присоединений иногда делают неполными, не
включая в их цепи трансформаторы тока отходящих линий. Такие защиты по существу являются токовыми защитами, включенными на сумму токов питающих присоеди-
нений.
135
Неустойчивость большинства повреждений на шинах
указывают на целесообразность использования АПВ шин.
Если шины специальной защиты не имеют, то восстановление напряжения на них осуществляется устройствами
АПВ питающих присоединений. При наличии специальной
защиты шин, можно применять отдельные устройства
АПВ шин, запускаемые этой защитой.
На крупных промышленных предприятиях распределительные магистрали и отдельные линии большого сечения в ряде случаев выполняют в виде токопроводов, имеющих преимущества (повышенную надежность и лучшую
перегрузочную способность) по сравнению с кабельными
и воздушными линиями. Токопроводы 6(10) кВ обычно
отходят от шин мощных источников. КЗ на токопроводах
приводят к появлению больших токов и снижению напряжения на шинах источников. Поэтому основная защита токопровода выполняется быстродействующей. Кроме нее,
устанавливается резервная защита с выдержкой времени.
Применительно к магистральному токопроводу
(рис. 4.9) основная защита должна четко отличать замыкание в его конце (точка К1) от короткого замыкания за реактором первой отпайки (точка К2), а резервная защита
должна четко отличать короткое замыкание за реактором
последней отпайки (точка К3) от тока нагрузки и быть достаточно чувствительной к замыканию в точке К3.
Рис. 4.9. Магистральный токопровод
136
На токопроводах 10 кВ эти требования, как показывают расчеты, в зависимости от длины l токопровода могут
быть обеспечены следующими видами защит:
• при l ≤ 0,5км — токовыми без пуска по напряже-
нию;
• при l = 0,5–1км — токовыми с пуском по напряже-
нию;
• при l = 1–2км — двухступенчатой дистанционной
защитой (вторая ступень резервная);
• при l > 2км и в случаях недостаточной чувствитель-
ности токовых и дистанционных защит — продольной
дифференциальной защитой с реле типа РНТ-565.
Так как длина токовых цепей дифференциальной защиты достигает нескольких километров, то вероятность их
обрывов повышена. Чтобы не снижать чувствительность
защиты отстройкой от обрывов вторичных цепей, предложено применять пусковой токовый орган, вводящий дифференциальную защиту в действие только при возникно-
вении коротких замыканий.
На токопроводах применяют АПВ (на одноцепных
токопроводах) и АВР (на секционных и шиносоединительных выключателях подстанций, питаемых от двухцепного
токопровода).
137
5. АВТОМАТИКА И ТЕЛЕМЕХАНИКА
В РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ
Энергосистемы относятся к предприятиям с высоким
уровнем автоматизации. Автоматизация электроустановок
необходима для предупреждения и ликвидации аварий, а
также дает возможность повысить экономичность производства и распределения электроэнергии. Основная задача
в области автоматизации — комплексная автоматизация
процессов производства и распределения электроэнергии.
Благодаря внедрению, усовершенствованию и улучшению
эксплуатации устройств автоматики почти полностью исключились тяжелые аварии, нарушающие устойчивость
работы энергосистем. Телемеханизация энергосистем является частью автоматизации, охватывающей контроль и
управление техническими процессами, когда информация
передается на значительные расстояния. Телемеханика
развивается самостоятельно и рассматривается как отдельная отрасль науки и техники. Поэтому, когда говорят об
автоматике в широком значении, включающем в себя и телемеханику, обычно пользуются термином «автоматика и
телемеханика».
5.1. Автоматика ЛЭП
Устройства автоматического
включения резерва (АВР)
В системах электроснабжения при наличии двух и
более источников питания часто целесообразно работать
по разомкнутой схеме. При этом каждый из источников
обеспечивает питание выделенных (отдельных) потребителей. Такой режим работы сети, объясняется необходимостью уменьшить токи КЗ; упростить релейную защиту; со-
138
здать необходимый режим по напряжению, и т.д. Однако
надежность электроснабжения в таких сетях оказывается
более низкой, чем в замкнутых, т.к. отключение единственного источника приводит к прекращению питания
всех потребителей. Для восстановления электроснабжения
потребителей, потерявших питание, используют устройство АВР, которое в такой ситуации автоматически под-
ключают потребителей к другому источнику питания.
Применяются различные схемы АВР, однако все они
должны удовлетворять основным требованиям:
• Находиться в состоянии постоянной готовности к
действию, и срабатывать при прекращении питания потребителей по любой причине и наличии нормального напряжения на другом, резервном для данных потребителей ис-
точника питания. Чтобы не допустить включения резерв-
ного источника на короткое замыкание, питающая линия
рабочего источника к моменту действия АВР должна быть
отключена со стороны источника (т.е., например, при КЗ в
точке К5 к моменту действия АВР, выключатель Q1 должен быть отключен — рис. 5.1).
• Иметь минимально возможное время срабатывания
t
abp
. Это необходимо для сокращения продолжительности
перерыва питания потребление и обеспечения самозапуска
электродвигателей. Минимальное время t
abp
определяется
необходимостью исключить срабатывание АВР при К3 на
линиях подключенных к шинам, на которые АВР подает
резервное питание (рис. 5.1), т.е. при К3 в точке К1 или К2
и снижении напряжения на шинах I до величины при кото-
рой произойдет срабатывание пускового органа АВР, АВР
подаст команду на включение секционного выключателя
QВ, с выдержкой времени, которое необходимо для сраба-
тывания защит соответствующих ЛЭП и отключения выключателей Q6 или Q7). В некоторых схемах АВР пусковой орган (реле напряжения) и орган выдержки времени
объедены в одном реле (типы ЭВ-215 ÷ ЭВ-245).
139
• Обладать однократностью действия, что необхо-
димо для предотвращения многократного включения ре-
зервного источника на устойчивое короткое замыкание.
• Включаемый от АВР выключатель должен иметь
защиту, действующую с ускорением после АВР. Это необ-
ходимо для быстрого отключения резервного источника
питания и его потребителей от поврежденной секции шин
и тем самым сохранение их нормальной работы. В случае
если при действии АВР резервный источник питания перегружается и не обеспечивает самозапуск электродвигателей, то следует отключить часть нагрузки (например, ми-
нимальной защитой напряжения).
Рис. 5.1. Схема сети с АВР на секционном выключателе
Схемы устройства АВР на переменном оперативном токе.
В установках напряжением до 1 000 В, устройства
АВР, наиболее просто выполняют на контакторах. В схеме
на рис. 5.2, а потребители получают питание от рабочего
140
источника по линии 1Л. контактор КМ1 находится во
включенном положении, т.к. его катушка запитана напря-
жением линии 1Л (рисунок 5.2, б), при этом его блок-
контакт КМ1.2 в цепи катушки контактора КМ2 разомкнут
(рис. 5.2, в). Питание от резервного источника не поступа-
ет. В том случае, когда пропадает напряжение на 1Л, контактор КМ1 отключается, а его блок контакты КМ1.2 за-
мыкают цепь контактора КМ2, при этом на шины I, посту-
пает электропитание от резервного источника. Таким обра-
зом, пуск схемы АВР осуществляется блок-контактами отключившегося контактора.
Рис. 5.2. Схема устройства АВР на контакторах
Устройство АВР автоматически восстанавливает питание от рабочего источника после появления напряжения
на линии 1Л. На время ремонта шин накладки 1Н и 2Н
снимают. С помощью контакторов могут быть выполнены
и более сложные схемы автоматики, например, АВР двух-
стороннего действия.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]