Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Релейная защита устройств электроэнергетики. Курс лекций
.pdf
включения тормозной обмотки реле ДЗТ-11 на сумму токов плеч
,
сторон СН и НН трансформатора (рис. 5.2). Этот вариант включения обмоток реле ДЗТ-11 может быть признан наилучшим, так как
позволяет выбрать ток срабатывания защиты только по условию
где K
– коэффициент запаса от бросков тока намагничивания,
3
I KI≥⋅
С3 Н3
(5.4)
K3 = 1,5.
Кроме того, в этой схеме исключается влияние тормозной обмотки при КЗ в зоне действия защиты. Также на величину IСЗ в этом
варианте не влияет неточность подбора витков уравнительных обмоток реле (она влияет лишь на выбор числа витков тормозной обмотки).
5.3.Максимальная токовая защита
Рассмотрим расчет максимальной токовой защиты (МТЗ) трансформаторов, установленной со стороны высокого напряжения (ВН)
трансформатора.
Ток срабатывания МТЗ трансформаторов находят из условия
отстройки от максимального рабочего тока, условия возврата реле
и отстройки от самозапуска двигателей, подключенных к неповрежденным линиям на стороне среднего и низкого напряжений [1, 3,
5 и 6].
С целью упрощения расчетов ток срабатывания защиты I
(в данном случае МТЗ) рекомендуется выбирать по следующим
условиям:
– для двухобмоточного трансформатора
СЗ
I
≥ 4 ∙ IН1, (5.5)
СЗ
– трехобмоточного трансформатора
I
где I
– номинальный ток обмотки ВН трансформатора
Н1
≥ 5,5 ∙ IН1, (5.6)
СЗ
S
НТ
(5.7)
IU=
Н1
,
3
⋅
ВН
71
где K
– коэффициент трансформации трансформатора тока, уста-
ТА
новленного со стороны ВН трансформатора;
– определяется схемой соединения трансформаторов тока.
K
CX
Ток срабатывания реле IСР МТЗ определяется по формуле (4.3).
Коэффициент чувствительности определяется из условия резервирования защит, установленных со стороны низкого и среднего
напряжения, а также защит, установленных на отходящих линиях.
Следовательно, для расчета чувствительности защиты трехобмоточного трансформатора нужно определить токи КЗ в минимальном
режиме на шинах низкого и среднего напряжения и в конце отходящих линий.
Рекомендуется определять коэффициент чувствительности KЧ
по вторичным токам по выражению
(2)
I
РМИН
где
KI=
Ч
(2)
– наибольший из вторичных токов, протекающих хотя
I
РМИН
,
(5.8)
СР
бы в одном из реле защиты при двухфазном КЗ за трансформатором
в минимальном режиме работы системы.
Расчет МТЗ на стороне среднего и низкого напряжения (на
вводах РУ среднего и низкого напряжения) рассчитывается в разделе 6.1.
Защита понизительного трансформатора от перегрузки по току
с действием на сигнал выполняется при помощи одного токового
реле и реле времени с выдержкой времени 9 с. Ток срабатывания
реле защиты от перегрузки определяется по формуле
KI
⋅
Н Н1
I
– коэффициент надежности, KН = 1,05;
где K
Н
СР
=
KK
⋅
В ТА
,
(5.9)
KВ – коэффициент возврата, для максимальных токовых реле
KВ = 0,85.
Данные о выборе времени срабатывания МТЗ трансформаторов
приведены в разделе 6.4.
72
6.Релейная защита элементов подстанций
6.1.Релейная защита вводов РУ-6–35кВ
Ток срабатывания МТЗ ввода [2].
⋅⋅
KK I
Н СЗП РМАКС
=
где K
= 1,15–1,25 – коэффициент надежности;
Н
K
– коэффициент самозапуска асинхронных двигателей (для
СЗП
I
СЗ
K
В
МТЗ вводов может быть принят KСЗ = 1);
I
– максимальный ток нагрузки ввода.
Р МАКС
Для вводов 6–35 кВ рекомендуется принимать
,
(6.1)
I
– номинальный ток обмотки 6–35 кВ понижающего транс-
где I
НТ
= (2–3) ∙ IНТ, (6.2)
Р МАКС
форматора.
На вводах 27,5 кВ ТП переменного тока токовые реле МТЗ вклю-
чаются на сумму токов двух понизительных трансформаторов.
В этом случае для МТЗ ввода 27,5 кВ I
I
– номинальный ток обмотки напряжением UНТ = 27,5 кВ по-
где I
НТ
= (2–4) ∙ IНТ, (6.3)
Р МАКС
принимается
Р МАКС
нижающего трансформатора;
S
HT
IU=
НТ
3
(6.4)
.
⋅
HT
Коэффициент чувствительности МТЗ ввода определяется при
минимальном значении тока двухфазного КЗ на шинах
(2)
I
КМИН
Ток срабатывания реле I
= ≥
K
Ч
I
определяется по формуле (4.3).
CP
1,5.
(6.5)
СЗ
При необходимости повышения коэффициента чувствительности МТЗ может быть дополнена блокировкой минимального напряжения (раздел 4.3).
73
6.2.Релейная защита фидеров РУ 6–35кВ
На фидерах нетяговых потребителей, отходящих от РУ 6–35 кВ
ТП переменного и постоянного тока, и фидерах ДПР, отходящих
от РУ 27,5 кВ ТП переменного тока, устанавливаются МТЗ и ТО без
выдержки времени [2].
Расчет МТЗ
Ток срабатывания МТЗ выбирается из условия отстройки от
максимальных токов нагрузки по формуле (4.4).
Коэффициент чувствительности МТЗ определяется по формуле
(4.2) при минимальном значении тока двухфазного КЗ в конце защищаемого фидера.
Ток срабатывания реле ICP МТЗ определяется по формуле (4.3).
При необходимости повышения коэффициента чувствительности МТЗ может быть дополнена блокировкой минимального напряжения (раздел 4.3).
Расчет ТО без выдержки времени
Ток срабатывания ТО выбирается из условия отстройки от тока
КЗ в конце защищаемого фидера по формуле (4.1).
Коэффициент чувствительности ТО определяется по формуле (4.2) при минимальном значении тока двухфазного КЗ на шинах РУ.
Ток срабатывания реле ICP ТО определяется по формуле (4.3).
Определить графически зону действия ТО без выдержки времени и сделать вывод о применимости ТО.
6.3.Релейная защита шин РУ 6–35кВ
ТО с выдержкой времени в двухфазном двухрелейном исполнении устанавливается на секционном выключателе шин РУ 6–35 кВ
[2]. Согласовывается по току и времени срабатывания с защитами
присоединений, питающихся от шин рассматриваемого РУ
I
где K
– коэффициент надежности, KH = 1,05–1,1;
H
I
– наибольший ток срабатывания защиты присоединений,
CЗ1
= KH ∙ I
CЗ
питающихся от шин РУ 6–35 кВ.
74
, (6.6)
CЗ1
6.4.Расчет времени срабатывания защиты
Время срабатывания МТЗ фидера tФ выбирается из условия селективности работы защиты фидера и защиты потребителей на приемном конце линии
t
– выдержка времени срабатывания защиты потребителей;
где t
П
= tП + Δt, (6.7)
Ф
∆t – ступень выдержки времени, для МТЗ с независимой выдер-
жкой времени ∆t = 0,35–0,6 с, а для МТЗ с зависимой или
ограниченно-зависимой характеристикой – 0,6–1,0 с.
Время срабатывания МТЗ трансформаторов и вводов выбирается из условия селективности защит. Рекомендуется согласование
времени действия отдельных защит проводить по данным, приведенным в табл. 6.1.
Таблица 6.1
Выбор времени срабатывания МТЗ РУ 6–35 кВ
Место установки защиты Время срабатывания
МТЗ вводов
Выключатель ввода 35 (6, 10) кВ
Секционный выключатель
Выключатель ввода 27,5 кВ
МТЗ на стороне ВН понизительных трансформа-
торов (из двух значений времени срабатывания
принимается большее)
Защита от перегрузки t = 9 c
МТЗ ТСН t = 0,5 c
Примечание: t
питающихся от шин РУ.
– наибольшая выдержка времени защит присоединений,
1
tBB = t1 + 2 · Δt
t
= t1 + Δt
CB
tBB = t1 + Δt
t
= t
110(220)
t
110(220)
= t
27,5(10)
35(27,5)
+ Δt
+ Δt
75
7.Релейная защита преобразовательных
агрегатов тяговых подстанций
7.1.Основные виды защит преобразовательных
агрегатов
Надежная работа преобразовательных агрегатов (ПА) при КЗ
и перегрузках зависит от допустимой нагрузочной способности
преобразовательных трансформаторов и полупроводниковых выпрямителей. Силовые полупроводниковые секции выпрямителей
выдерживают меньше перегрузки, чем преобразовательные трансформаторы. Их нагрузочная способность определяется допустимой
температурой нагрева полупроводниковой структуры диодов или
тиристоров, поэтому при выборе и расчете уставок защит выпрямительных и выпрямительно-инверторных агрегатов от сверхтоков
необходимо ориентироваться в первую очередь на перегрузочную
способность диодов или тиристоров [2, 7 и 8].
Основные виды и исполнение релейных защит, устанавливаемых на преобразовательных агрегатах, приведены в табл. 7.1.
Таблица 7.1
Защита преобразовательных агрегатов
Виды повреждений Вид и исполнение защиты
Защиты трансформатора и преобразователей
КЗ в обмотках преобразовательного трансформатора и его выводах;
внешние КЗ (на шинах
3,3 кВ) и внутренние
КЗ (сквозной пробой
диодов или тиристоров
фазы выпрямителя)
Вариант 1 – МТЗ без
выдержки времени
в двухфазном двухрелейном исполнении с реле РНТ-565,
содержащим насыщающиеся трансформаторы
Зона действия и способы
согласования
Реле РНТ-565 устанавливают для отстройки
от броска тока намагничивания при включении преобразовательного трансформатора
76
Вариант 2 – МТЗ
с выдержкой времени
0,3–0,5 с и ТО без
выдержки времени
в двухфазном двухрелейном исполнении
Выполняются на реле
РТ-40.
Виды повреждений Вид и исполнение защиты
Защиты полупроводниковых выпрямителей
Замыкание на землю
(на внутренний контур
заземления подстанции)
Пробой полупроводниковых вентилей
Перегрузка
выпрямителя
Внутреннее КЗ
выпрямителя
Защита от замыканий
на землю без выдержки времени
Защита от пробоя
вентилей
Устройство автоматического включения
и отключения (АВОР)
резерва
Быстродействующий
автоматический выключатель обратного
действия
Окончание табл. 7.1
Зона действия и способы
согласования
Преобразователи
внутренней установки
защищает земляная
защита РУ-3,3 кВ. Преобразователи наружной установки имеют
индивидуальные реле
земляной защиты
У выпрямителя
В-ТПЕД защита воздействует на отключение при повреждении
одного вентиля
Возможны два режима
работы:
1. Работа одного агрегата с автоматическим
включением резервного при увеличении
нагрузки.
2. Работа двух агрегатов
с автоматическим отключением резервного
при снижении нагрузки
Для исключения подпитки внутреннего КЗ
на выпрямителе (например, при сквозном
пробое диодного плеча)
7.2.МТЗ иТО преобразовательных агрегатов
Расчет МТЗ с выдержкой времени преобразовательных агрегатов
выполняется в следующей последовательности:
1. Определяется значение тока срабатывания защиты, исходя из
наибольшего допустимого тока термической стойкости полупроводниковых вентилей преобразователя:
77
– для 6-пульсовой нулевой схемы
⋅
0,817
1,577
⋅⋅
′
I
KI
П
H
I
=
СЗ
d
(7.1)
;
K
6
⋅
Т
– трехфазной мостовой схемы
⋅⋅
KI
П
H
=
I
СЗ
d
(7.2)
K
T
;
– 12-пульсовой схемы последовательного типа
KI
П
H
где I
– номинальный ток преобразователя;
dH
I
=
СЗ
d
(7.3)
K
,
T
KT – коэффициент трансформации преобразовательного транс-
форматора;
KП – коэффициент допустимой перегрузки преобразователя,
принимаемый равным 1,5.
2. Определяется значение тока срабатывания реле
по форму-
СР
ле 4.3. По току срабатывания выбирается тип реле тока.
3. Чувствительность защиты проверяют по трехфазному КЗ на
стороне вентильной обмотки при 6-пульсовой нулевой схеме и по
двухфазному КЗ при 6-пульсовой мостовой и 12-пульсовой последовательного типа схемам выпрямления.
Тогда коэффициенты чувствительности вычисляются из следу-
ющих условий:
– для 6-пульсовой нулевой схемы
(3)
I
K
КМИН
= ≥
Ч
IK
⋅
СЗ Т
(7.4)
1,5;
– 6-пульсовой мостовой схемы и 12-пульсовой последователь-
ного типа
(3)
3
I
⋅
K
= ≥
Ч
КМИН
2
IK
⋅⋅
СЗ Т
1,5.
(7.5)
ТО, применяемая на действующих тяговых подстанциях, также
выполняется на реле РТ-40 в двухфазном двухрелейном исполнении и действует без выдержки времени. ТО не должна срабатывать
78
от бросков тока намагничивания при включении преобразователь-
(4 6)II
ного трансформатора на холостой ход.
Первичный ток срабатывания защиты ТО в этом случае опреде-
ляется из выражения
где I
– номинальный ток сетевой (первичной) обмотки преобразо-
H1
=−⋅
СЗ Н1
, (7.6)
вательного трансформатора.
Ток срабатывания реле IСР определяется по формуле (4.3).
Коэффициент чувствительности ТО проверяется из условия
(2)
I
КМИН
где
KI=
Ч
(2)
I
– минимальный ток двухфазного КЗ на выводах сетевой
КМИН
,
(7.47)
СЗ
(первичной) обмотки преобразовательного трансформатора.
7.3.Защиты от пробоя диодов
Виды защит различаются типом выпрямителей, их способом ох-
лаждения, конструктивным исполнением [7, 8, 10–12].
В период освоения силовых полупроводниковых вентилей на
электрифицированном транспорте, когда велись поиски наиболее
рациональных решений и конструкций для тяговых подстанций,
были разработаны преобразователи нескольких типов с различными видами охлаждения [7, 8]:
– с принудительным воздушным охлаждением УВКЭ-1, ПВЭ-3,
ПВЭ-3М для стационарных подстанций;
– с естественным воздушным охлаждением типов ПВЭ-5АУ1.
В настоящее время капитальный ремонт выпрямительных преобразователей тяговых подстанций типа УВКЭ-1, ПВЭ-3, ПВЭ-3М,
ПВЭ-5АУ1 выполняется путем установки силовых диодных блоков
типа БСЕ-1, состоящих из таблеточных диодов на токи 2000 А и охладителей на тепловых трубах [11].
Более надежными и экономичными выпрямителями являются выпрямители с естественным и принудительным воздушным охлаждением типа В-ТПЕД и ТПДЕ-Ж, В-МПЕ-Д, В-МПП-Д и др. [10, 12].
79
Рассмотрим конструкцию выпрямителей и принцип работы за-
R
R
в
в
в
в
в
щит от пробоя диодов, устанавливаемых на них.
Выпрямитель УВКЭ-1 выпускался Таллинским электротехническим заводом с 1967 года и предназначался в основном для замены
ртутных выпрямителей, поэтому он был выполнен по схеме звезда –
две обратные звезды с уравнительным реактором. Выпрямитель состоит из шести шкафов внутренней установки и имеет принудительное воздушное охлаждение. В шкафу расположены вентильные
группы и устройства сигнализации и защиты.
В выпрямителе используются диоды типа В-200-8 в количестве 720 штук. Каждое плечо (рис. 7.1) состоит из 120 диодов (VD1–
VD120), соединенных в пять параллельных ветвей по 24 диода последовательно [7].
ш
HL1
ш
R
ш
HL2
HL10
R
ш
R
HL12
ш
R
ш
VD1 VD25
R
R
R
R
R
R
VD24
с
с
с
с
с
с
VD48 VD72
R
R
R
R
VD49 VD73 VD97
R
с
R
с
R
с
с
с
с
с
R
с
R
с
R
с
R
с
R
с
R
с
R
с
R
с
R
с
R
с
R
с
VD96 VD120
Рис. 7.1. Схема плеча выпрямителя типа УВКЭ-1
Параллельно включенные диоды соединены резисторами связи
RС = 0,6 Ом, и к каждой их группе подключены шунтирующие ре-
R
в
С
в
R
в
С
R
в
С
R
в
С
R
в
С
R
в
С
зисторы RШ = 1,6 кОм и демпфирующие цепи RВСВ с параметрами
RВ = 20 Ом и СВ = 0,5 мкФ. Вентили с охладителями, собранные
в блоки по 12 штук, закреплены на боковых изоляционных панелях
по 6 штук с каждой стороны.
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]