snabzhenie_ShPOR3

41 Для силовых трансформаторов с обмоткой высшего напряжения больше 1000 В предусматривается релейная защита от следующих видов повреждении и ненормальных режимов работы:

1) многофазных замыканий в обмотках и на их выводах,

2) внутренних повреждений (витковых замыканий в обмотках и «пожара стали» магнитопровода),

3) однофазных замыканий на землю,

4) сверхтоков в обмотках, обусловленных внешними короткими замыканиями,

5) сверхтоков в обмотках, обусловленных перегрузкой (если она возможна),

6) понижения уровня масла.

При выполнении защит трансформатора необходимо учитывать некоторые особенности его нормальной работы: броски тока намагничивания при включении трансформатора под напряжение, влияние коэффициента трансформации и схем соединения обмоток трансформатора.

Для защиты от многофазных замыканий в обмотках и на выводах трансформаторов мощностью 6300 кВА и выше, работающих одиночно, мощностью 4000 кВА и выше, работающих параллельно, а также мощностью 1000 кВА и выше, если токовая отсечка не обеспечивает необходимой чувствительности, максимальная токовая защита имеет выдержку времени более 0,5 с и отсутствует газовая защита, предусматривается продольная дифференциальная защита с циркулирующими токами, действующая на отключение выключателей силового трансформатора без выдержки времени.

Особенностью дифзащиты трансформаторов по сравнению с дифзащитой генераторов, линий и т. л. является неравенство первичных токов разных обмоток трансформатора и их несовпадение в общем случае по фазе.

Для компенсации сдвига токов по фазе вторичные обмотки трансформаторов тока, установленных со стороны звезды силового трансформатора, соединяют в треугольник, а вторичные обмотки трансформаторов тока, установленных со стороны треугольника силового трансформатора, — в звезду. Компенсация неравенства первичных токов достигается правильным подбором коэффициентов трансформации трансформаторов тока.

Когда нельзя подобрать коэффициент трансформации трансформаторов тока таким образом, чтобы разность вторичных токов в плечах дифзащиты была меньше 10 % (так как трансформаторы тока имеют стандартное значение коэффициента трансформации), при выполнении защиты для компенсации неравенства токов используют дифференциальные реле типа РНТ, реже — выравнивающие трансформаторы и автотрансформаторы.

Если не предусматривается продольная дифференциальная защита (как правило, на одиночно работающих трансформаторах мощностью ниже 6300 кВА и параллельно работающих трансформаторах мощностью ниже 4000 кВА), то в этих случаях со стороны источника питания устанавливается токовая отсечка без выдержки времени, охватывающая часть обмотки трансформатора.

На рабочих и резервных трансформаторах собственных нужд тепловых электростанций применяется продольная дифзащита, при мощности 4000 кВА допускается токовая отсечка. Наиболее простой схемой выполнения продольной дифзащиты является дифференциальная токовая отсечка, которая применяется в случаях, когда она удовлетворяет требованиям чувствительности. Если это условие не выполняется, в продольной дифзащите используют реле типа РНТ.

Реле РНТ имеют насыщающиеся трансформаторы (НТ), обеспечивающие снижение токов, обусловленных бросками тока намагничивания, и токов небаланса, возникающих во время переходного процесса при внешних коротких замыканиях, и компенсирующие неравенство вторичных токов трансформаторов тока.

На трансформаторах с регулированием напряжения под нагрузкой или многообмоточных трансформаторах с несколькими питающими обмотками, когда вследствие больших токов небаланса в реле при внешних коротких замыканиях защита с насыщающимися трансформаторами не обеспечивает требуемой чувствительности, предусматривается дифзащита с торможением и установкой реле типа ДЗТ или их заменяющими.

Предварительно защита рассчитывается для случая применения реле без торможения. Если она оказывается недостаточно чувствительной, применяют реле с минимальным числом тормозных обмоток, обеспечивающих требуемую чувствительность. Ток срабатывания продольной дифзащиты должен быть отстроен от токов намагничивания и токов небаланса.

Защита силовых трансформаторов от внутренних повреждений

Для защиты от внутренних повреждений (витковых замыканий в обмотках, сопровождающихся выделением газа) и от понижения уровня масла на трансформаторах мощностью 6300 кВА и выше, а также на трансформаторах мощностью 1000 - 4000 кВА, не имеющих дифзащиты или отсечки, и если максимальная токовая защита имеет выдержку времени 1 с и более, применяется газовая защита с действием на сигнал при слабых и на отключение при интенсивных газообразованиях. Применение газовой защиты является обязательным на внутрицеховых трансформаторах мощностью 630 кВА и выше независимо от наличия других быстродействующих защит.

Газовая защита устанавливается на трансформаторах, автотрансформаторах и реакторах с масляным охлаждением, имеющих расширители, и осуществляется с помощью поплавковых, лопастных и чашечных газовых реле. Газовая защита является единственной защитой трансформаторов от «пожара стали» магнитопровода, возникающего при нарушении изоляции между листами стали.

Допускается действие газовой защиты па сигнал как при слабом, так и при сильном газообразовании на трансформаторах, имеющих дифзащиту или отсечку, не имеющих выключателей, а также на внутрицеховых мощностью 1600 кВА и меньше при наличии защиты от коротких замыканий со стороны источника питания. Защита трансформаторов от однофазных замыканий на землю

Для защиты от однофазных замыканий на землю повышающих трансформаторов мощностью 1000 кВА и более, присоединенных к сетям с большими токами замыкания на землю, а также на понижающих трансформаторах с заземленной нейтралью предусматривается максимальная токовая защита нулевой последовательности от токов внешних замыканий на землю, действующая на отключение.

В связи с широким применением трансформаторов 6 - 10/0,4 - 0,23 кВ со схемой соединения обмоток треугольник — звезда, имеющих глухозаземленную нейтраль на стороне 0,4 кВ, у которых реактивное и активное сопротивления нулевой последовательности равны сопротивлениям прямой последовательности, токи однофазных коротких замыканий на стороне 0,4 кВ будут равны токам трехфазных коротких замыканий при коротких замыканиях на зажимах трансформатора или вблизи них.

При этих токах может работать максимальная токовая защита, установленная на стороне ВН, с достаточной чувствительностью, и защиту в нейтрали трансформатора допустимо не устанавливать, оставив ее только для защиты трансформатора при схеме блока трансформатор — магистраль при протяженном шинопроводе магистрали.

В сетях с малыми токами замыкания на землю защита от однофазных замыканий на землю с действием на отключение устанавливается на трансформаторах в том случае, если такая защита имеется в сети.

Защита трансформаторов от сверхтоков в обмотках, обусловленных внешними короткими замыканиями

Для защиты понижающих трансформаторов от токов, обусловленных внешними короткими замыканиями, предусматривается максимальная токовая защита без пуска или с пуском от реле минимального напряжения, действующая на отключение выключателя. Вследствие низкой чувствительности максимальная токовая защита без пуска от реле минимального напряжения применяется только на трансформаторах мощностью до 1000 кВА.

Для защиты повышающих трансформаторов от внешних коротких замыканий. применяется максимальная токовая защита с пуском от реле минимального напряжения или токовая защита нулевой последовательности.

Максимальная токовая защита с пуском от реле минимального напряжения для повышающих многообмоточных трансформаторов получается довольно сложной (из-за наличия нескольких комплектов реле минимального напряжения) и недостаточно чувствительной по току. В этом случае применяется токовая защита нулевой последовательности. Последняя рекомендуется на повышающих трансформаторах мощностью 1000 кВА и более с глухозаземленной нейтралью.

Если защита повышающих трансформаторов не обеспечивает требуемой чувствительности, то для защиты трансформаторов допускается использовать токовые реле соответствующей защиты генераторов.

В ряде случаев для защиты мощных трансформаторов применяется токовая защита обратной последовательности, которая легко согласуется с аналогичной защитой генераторов.

На многообмоточных трансформаторах с питанием с нескольких сторон для обеспечения избирательности действия защита выполняется направленной.

Для защиты от перегрузки параллельно работающих нескольких трансформаторов мощностью по 400 кВА и более, а также при раздельной работе и наличии АВР предусматривается однофазная максимальная токовая защита, действующая на сигнал.

43 Метод относительных единиц. При расчете в относительных единицах все величины, входящие в расчет (сопротивления, токи, напряжения, мощности), выражаются в долях единицы или процентах по отношению к некоторым соответствующим величинам, принятым в качестве основных или базисных. Так как эти величины взаимосвязаны между собой законом Ома, то достаточно задаться только двумя величинами. Обычно задаются базисной мощностью S_б и базисным напряжением U_б.

Значение базисной мощности принимают произвольно. Обычно принимают величину, удобную для вычисления, чаще всего 100 МВ∙А. Иногда удобно принимать базисную мощность, равную сумме номинальных мощностей генераторов, от которых определяется ток короткого замыкания ().

За базисное напряжение принимается среднее напряжение, т.е. номинальное, умноженное на 1,05 той ступени трансформации, где находится расчетная точка короткого замыкания. Таким образом, в системе имеют место столько базисных напряжений, сколько ступеней трансформации.

Сопротивление схемы замещения в относительных единицах определяют по нижеприведенным формулам.

Для системы:

. (1.10)

где S_к.с – мощность короткого замыкания в точке присоединения электроустановки к системе. Для генератора:

(1.11)

Для трансформатора:.

Для реактора:где – базисный ток.

Для линий (воздушных, кабельных): ,

, U_ср− среднее напряжение ступени (принимается U_ср = 1,05 U_н), кВ.

44 В большинстве случаев в месте КЗ возникает электрическая дуга с высо­кой температурой, приводящая к разрушениям токоведущих частей, изоля­торов и электрических аппаратов. При КЗ к месту повреждения подходят большие токи, которые перегревают неповрежденные токоведущие части и могут вызвать дополнительные повреждения.

При отключении выключателей поврежденного элемента гаснет элек­трическая дуга в месте КЗ, прекращается прохождение тока КЗ и восстанав­ливается нормальное напряжение на неповрежденной части электрической установки или сети. Благодаря этому сокращается размеры повреждения оборудования, на котором возникло КЗ, а также восстанавливается нормаль­ная работа неповрежденного оборудования.

Следовательно, основным назначением релейной защиты является -

выявления места возникновения короткого замыкания и быстрое автома­тическое отключение поврежденного оборудования или участка сети от остальной неповрежденной части электрической установки или сети.

Кроме повреждения электрического оборудования, могут возникать та­кие нарушения нормальных режимов работы, как перегрузка, замыкание на землю одной фазы в сети с изолированной нейтралью и др.

В указанных случаях нет необходимости немедленного отключения обо­рудования, так как эти явления не представляют непосредственной опасно­сти для оборудования и могут самоустраняться. Поэтому при нарушении нормального режима работы на подстанциях с постоянным обслуживающим персоналом, как правило, достаточно дать предупредительный сигнал пер­соналу подстанции.

Таким образом, второе назначение релейной защиты – выявления нарушений ненормальных режимов работы оборудования и по­дача предупредительных сигналов обслуживающему персоналу или отклю­чение оборудования с выдержкой времени.

46 Атмосферные перенапряжения возникают при прямых ударах молнии в электроустановку или в непосредственной близости от нее. Особенно опасны они для установок с более низким напряжением, так как в этом случае расстояния между токоведущими частями и уровень изоляции ниже, чем при высоких напряжениях.

Атмосферные перенапряжения подразделяют на индуктированные и от прямого удара молнии. Первые возникают при грозовом разряде вблизи от электроустановки за счет индуктивного влияния грозового облака, заряженного до нескольких миллионов вольт. При прямом ударе молнии, кроме электромагнитного действия, вызывающего перенапряжения, возникают также механические повреждения.

Атмосферные перенапряжения — одна из основных причин повреждений и аварий в сельских электрических установках. Это объясняется значительной протяженностью воздушных линий и наличием подстанций открытого типа.

Перенапряжения, возникающие в элементах электроустановок в результате прямого удара молнии и при набегании волн перенапряжений, приводят не только к перерыву электроснабжения, но и представляют значительную опасность для людей и животных.

Молниеотводы предназначены для защиты зданий и сооружений от прямых ударов молнии. Они бывают стержневые и тросовые.

Стержневые молниеотводы обычно применяют для защиты сосредоточенных объектов (открытые распредустройства подстанций, отдельные сооружения и т. п.). Защитные свойства стержневого молниеотвода характеризуются зоной защиты, под которой понимают пространство вокруг молниеотвода, где поражение защищаемого объекта атмосферным разрядом мало вероятно.

Тросовые молниеотводы применяют для защиты протяженных объектов (линии электропередач) и подходов к подстанциям.

Воздушные линии напряжением 6—35 кВ, выполненные на деревянных опорах, не требуют специальной защиты от перенапряжений, так как грозоупорность изоляции у них обеспечивается изоляционными свойствами дерева. Участки линий с использованием металлических или железобетонных опор, соединения воздушных линий с кабельными защищают трубчатыми разрядниками или искровыми промежутками. Сопротивление заземляющих устройств здесь должно быть не выше 100 м.

В воздушных сетях низкого напряжения предусматривают присоединения к грозозащитным заземлениям крюков или штырей изоляторов всех Разных проводов и нулевого провода. На опорах с отводами проводов в строения также предусматривают заземление, сопротивление которого должно быть не выше 300 м.

Заземление крюков или штырей и нулевого провода делают совместным.

48 При питании от системы бесконечной мощности ток сверхпереходный () равен току переходному () и равен установившемуся (), и его просто называют током коротко замыкания (I_к).

То есть . (1.21)

Порядок расчёта.

1. Для исходной расчётной схемы составляют схему замещения.

2. Определяют сопротивления элементов схемы, например, в относительных единицах по выражениям (1.10 – 1.15).

Если известно лишь напряжение шин, к которым присоединена рассматриваемая сеть, то сопротивление системы x_c = 0. Если известна мощность короткого замыкания в точке присоединения, то по выражениям (1.1) или (1.10) определяется сопротивление системы, и оно учитывается в результирующем сопротивлении.

,

где ∑x_вн – суммарное внешнее сопротивление всех элементов сети.

3. Определяют токи короткого замыкания. Трёхфазный;

Ударный ,где к_у − ударный коэффициент.

Для сельских электрических сетей, которые питаются от мощных энергосистем, при коротких замыканиях на шинах низкого напряжения подстанции напряжением 110 кВ и выше ударный коэффициент следует принимать к_у = 1,8. При коротких замыканиях на шинах 10 и 35 кВ подстанции с высшим напряжением

35 кВ к_у = 1,5. При коротких замыканиях в сетях 10 и 0,38 кВ ударный коэффициент к_у = 1.

4. Мощность трехфазного короткого замыкания определяется по формулам:

или

.

51 Предохранители выбирают по следующим условиям:

1. Напряжению:Uн.п˃Uн.с где-Uн.п-номин.напряж.предохранит. Uн.с-номин.напряж.сети

2. Номинальному току плавкой вставки: Iн.п ˃ Кн*Iнагр где: Iн.п- номинальный ток плавкой вставки; Iнагр- ток нагрузки защищаемой линии Кн- коэффициент надежности, который зависит от характера нагрузкипри наличии в сети электродвигателей с тяжелыми условиями пуска кн=2-2,5; при отсутствии электродвигателей к=1,1.

3. Предельному отключающему току: Iпр˃где Iпр- предельный ток, отключающий предохранитель; Iк,макс- максимальный ток трехфазного короткого замыкания в месте установки предохранителя.

4. Чувствительности ≥3 где Iк1-ток однофазного короткого замыкания в конце защищаемой линии

Если при проверке предохранителя на чувствительность она не обеспечивается, то устанавливают другой комплект предохранителей или автомат в конце зоны действия рассматриваемого. В этом случае линию секционируют, т.е. делят на части. Секционирование производят таким образом,чтобы каждая часть линии была защищена соответствующим аппаратом с требуемой чувствительностью. Место установки секционирующего аппарата (дополнительного предохранителя или автомата) определяетсяпредельным сопротивлением zпр , характеризующим зону, защищаемую выбранным предохранителем с требуемой чувствительностью:

где Uф-фазное напряжение линии=220 В zт-сопротивление фансформатора 10/0,4 кВ при однофазном коротком замыкании

zп-сопротивление петли фазный провод - нулевой провод участка линии от КТП до места установки предохранителя. Дополнительный комплект предохранителей должен быть установлен так, чтобы сопротивление между ним и основным комплектом не превышало предельного.

52 Расчетная нагрузка уличного освещения определяется: Рр.ул=Руд*L где Руд-удельная мощность зависящая от ширины улицыи вида покрытия, определяется по таблице, L-длина улицы, м

Расчетная нагрузка наружного освещения площадей и торговых центров принимается 0,5ВТ/мплощади.

Нагрузка наружного освещения территории хозяйственных центров(дворов)принимается из расчета 250 вт на одно помещение и 3 вт на погонный метр длины периметра хоздвора:

где n-число помещений на хоз.дворе, L-периметр двора, м

53 Линии электропередачи, отходящие от подстанции напряжением 10/0,4 кВ, должны иметь защиту от токов короткого замыкания. Эта защита должна обеспечить отключение поврежденного участка при коротком замыкании в конце защищаемой линии. сети проложенные открыто внутри помещений

и выполненные проводами с горючей изоляцией, осветительные сети, сети во взрывоопасных помещениях и в которых по условиям работы может

к возникнуть длительная перегрузка должны быть защищены и от перегрузки. Основными аппаратами защиты сетей напряжением 0,38 кВ от коротких

замыканий и перегрузок являются предохранители и автоматические выключатели.

Так как сети напряжением 0,38 кВ выполняются с глухозаземленной нейтралью и у них возможны и однофазные короткие замыкания, то защиту от коротких замыканий необходимо выполнять в трехфазном исполнении. Расцепитель автоматов и предохранители устанавливают в каждой фазе. Если автоматический 'выключатель имеет максимальный расцепитель в нулевом проводе, то он должен действовать на отключение всех трех фаз. В этом случае допускается устанавливать два расцепителя для защиты от междуфазных коротких замыканий. Наибольшее применение для защиты отходящих линий получили автоматы АП50Б (на КТП мощностью от 25 до 40 кВ А), А3700, АЕ2000. На КТП старых выпусков встречалются снятые с производства автоматы A3100. Автоматы АП50Б имеют два электромагнитных и три тепловых расцепителя, а также расцепитель в нулевом проводе. У автоматов A3100 и 3700 имеется по три электромагнитных и тепловых расцепителя и независимый расцепитель с обмоткой напряжения. При однофазных коротких замыканиях на независимый расцепитель действует установленное в нулевом проводе реле РЭ571Т, когда сила тока в нем превышает заданную.

На КТП 10/0,4 кВ, оснащенными автоматическими выключателями A3100, A3700, АЕ2000 и имеющими независимый расцепитель, разработана и выпускается полупроводниковая защита типа ЗТИ-0,4. Она предназначена для защиты трехфазных четырехпроводных воздушных линий 0,38 кВ от междуфазных и однофазных на нулевой провод коротких замыканий, а также замыканий на землю. Эта защита представляет собой приставку к автомату, расположенную под ним в низковольтном шкафу КТП. Для подключения к линии ЗТИ в приставке имеется четыре токовых входа, через которые пропускают три фазных и нулевой провода линии.

54. Токовая отсечка

То́ковая отсе́чка — вид релейной защиты, действие которой связано с повышением значения силы тока на защищаемом участке электрической сети. Применяется:

На трансформаторах мощностью менее 6300 кВА, работающих одиночно.

На параллельно работающих трансформаторах, мощностью менее 4 000кВА.

Действие токовой отсечки трансформатора основано на том же принципе, что и токовой отсечки линии.

Ток срабатывания отсечки выбирают таким, чтобы она работала при КЗ за трансформатором.

, где - максимальный ток КЗ, проходящий через трансформатор при КЗ за трансформатором. - коэффициент надежности отсрочки,1,3 – 1,4 (для реле РТ-40). Чувствительность отсечки характеризуется коэффициентом чувствительности.

,где - ток при КЗ на вводах трансформатора со стороны источника питания. Коэффициент чувствительности должен быть .

Принцип действия

Устройства данной защиты контролируют величину силы тока на защищаемом участке. В случае увеличения силы тока выше определённого значения защита срабатывает на отключение этого участка. Значение величины силы тока, при котором срабатывает защита, называется уставка. Уставку обычно выбирают таким образом, чтобы цепь обесточилась быстрее, чем в ней произойдут серьёзные разрушения. Реализуют токовую отсечку разными способами. Чаще всего для отключения применяют электромагнитные реле тока, в которых под воздействием электромагнитной силы замыкаются контакты, выдавая сигнал на отключение выключателя защищаемого элемента. По тому же принципу действуют различные автоматические выключатели. Температура, повышающаяся за счет электрического тока, является воздействующей величиной для других защитных электрических аппаратов: предохранителей. При достижении определённого значения температуры плавкая вставка в предохранителе разрушается, обрывая электрическую цепь.

58 При расчете токов короткого замыкания в сетях напряжением 380/320 В учитывают:

- активные и реактивные сопротивления элементов схемы;

- сопротивления соединительных шин и кабелей длиной 10–15 м и более;

- сопротивления первичных обмоток трансформаторов тока (многовитковых), катушек максимальных расцепителей автоматов, контактов рубильников и т. д.

Порядок расчета.

1. На основании схемы электроснабжения составляется упрощенная расчетная схема и ее схема замещения.

2. Определяются сопротивления элементов сети. Сопротивление системы принимается (х_с) = 0. Сопротивлением линии 10 кВ можно пренебречь, так как оно значительно меньше сопротивления линии 0,38 кВ.

Активные и индуктивные сопротивления трансформатора 10/0,4 кВ определяются по формулам:

(1.46)

(1.47)

Активные и индуктивные сопротивления определяются по известным выражениям (1.8 и 1.9):

;

.

3. Находят описанными выше методами результирующие сопротивления на шинах 0,4 кВ трансформатора z_рез1 и в конце наиболее удаленной точки линии 380 В z_рез2.

4. Определяют точки короткого замыкания:

- трехфазный

(1.48)

(1.49)

- однофазный по формуле (8.2) [6]

где z_т⁽¹⁾ – сопротивление трансформатора току однофазного короткого замыкания, определяется по таблице приложения 5 [6].

z_п – сопротивление петли «фазный провод – нулевой провод», определяется по формуле (8.4) [6].

.

60 Исходными данными для определения пс напряжения являются допустимые отклонения напряжения на вводах ебителей и уровень напряжения в центре питания. Уровень напряжения на вводах потребит зависит от уровня его в центре питания, суммарных потерь в линиях электропропередачи и трансформаторах и от значений коэффициентов трансформации. Отклонения ипотери напряжения в системе электроснабженишны между собой зависимостью:

Vдпит + ∑(Vпост+Vпер) - ∑∆Uп - ∑∆Uпотр+ =0 где Vдпит- отклонение напряжения в цепи пита%; ∑(Vпост+Vпер)- сумма постоянных и первых надбавок напряжения трансформаторов, % ∑∆Uп-суммарные потери напряжения в линиях, %; ∑∆Uпотр-суммарные потери напряжения в трансформаторах, %; -допустимое отклонение напряжения потребителя,

Центром питания в системе напряжений 35 кВ/0,38 кВ считают шины напряжением 35 кВ, в системе 10/0,38 кВ - шины напряжением 10 кВ. Отклонение напряжения в центре питания измерения и информация о ее

величине находится в районе электрических сетей. Постоянная надбавка в современных трансформаторах с переключением без возбуждения (ПБВ) Vn o c T = +5 %. Первые надбавки напряжения могут быть равными: - 5; - 2,5; 0; + 2,5; + Таким образом, суммарная надбавка у понижающих трансформаторов равна 0; + 2,5; + 5; + 7,5;+ 10%. Потери напряжения в трансформаторах, применяемых в сельскомхозяйстве, при максимальной нагрузке составляют 5%. Отклонение напряжения у потребите в соответствии с ГОСТ 13109 - 97 не должно выходить в нормальном режиме за пределы + 5 %. Рассматриваются при расчете два режима две расчетных точки. Для режима максимальных нагрузок (100 %) значение напряжения у наиболее удалённого потребителя не должно быть выше - 5 %. В режиме минимальных нагрузок (25 %) отклонение напряжения у ближайшего потребителя не должно превышать + 5 %. Vдпит + ∑(Vпост+Vпер) - ∑∆Uп - ∑∆Uпотр=0 Все составляющие баланса (11. 2), кроме допустимой потери напряжения