6.5. Контрольні запитання

1. Чому струм замикання однієї фази на землю в мережах 6-35 кВ не є струмом К.З., а ушкодження такого типу відноситься до ненормального режиму, а не режиму К.З.?

2. Перелікуйте обсяги релейного захисту лінії та випадки їх використання.

3. Чому в мережах з ізольованою нейтраллю використовують двофазні дворелейні схеми МСЗ, а не однофазні однорелейні?

4. Поясніть роботу схеми МСЗ від виникнення К.З. до вимикання лінії.

5. Яка різниця між струмом спрацьовування захисту і струмом спрацьовування реле та його уставкою?

6. Поясніть що означає двоступеневий струмів захист лінії.

7. Покажіть на графіку зону дії максимального струмового захисту лінії.

Лабораторна робота №7

Дослідження релейного захисту

трансформаторів цехової підстанції

Мета роботи: ознайомитись з призначенням трансформаторів та схемами живлення цехових ТП, вивчити схеми релейного захисту трансформаторів та методику розрахунків струмової відсічки, отрима­ти практичний досвід експериментальних досліджень і налагодження РЗ трансформаторів.

7.1. Короткі теоретичні відомості;

7.1.1. Призначення цехових трансформаторів підстанції та їх приєд­нання до мережі 6-10 кВ.

Дільничні трансформаторні підстанції ТП призначені для пере­творення високої напруги ВН розподільчої мережі 6-10 кВ внутрішньої системи електропостачання (СЕП) підприємства в напругу 380-660-1140 В для живлення споживачів електроенергії низької напруги НН. Обладнується ТП трансформаторами масляними (в шахтах сухими) номінальної потужністю до 1000 кВА. Схеми приєднання ТП до мере­жі ВН залежать від потужності трансформатора і рівня автоматизації CЕП. Звичайно трансформатори невеликої потужності приєднуються по схемі блоку „лінія трансформатор" через комутаційний апарат (роз'єднувач або вимикач навантаження) та пристроїв захисту – запобі­жники з плавними вставками. Трансформатори середньої та великої потужності цехових підстанцій отримують живлення від шин розподільчої установки РУ-6(10)кВ головної понижуючої підстанції ГПП без­посередньо, або через розподільчий пункт РП-6(10) кВ. Кабельна лінія КЛ, що живить трансформатор цехової ТП, приєднується до шин РУ-6(10) через шафу комплектної розподільчої установки КРУ. Шафа КРУ обладнується на замовлення; вимикачем Q високої напруги 6(10) кВ, комплектом трансформаторів струму та вимірювальних, проміжних вказівних реле у кількості що відповідає проектній схемі релейною захисту РЗ та автоматики.

Схема приєднання трансформатора цехової ТП через шафу КРУ до однієї з секції шин РУ-6(10) та принципова схема РЗ трансформато­ра показані на мал.1. Конструктивно секція шин РУ являє собою збірку шаф КРУ відповідного призначення: вводу 6-10 кВ, приєднань ЕП, шафи вимірювальних трансформаторів напруги і розрядників (одна на секцію), шафа секційного вимикача (роз'єднувача) одна на секцію. Звідси поняття „ГПП зі збірними шинами на стороні низької напруги (6-10 кВ)”.

7.1.2. Вибір обсягу та схеми релейного захисту.

Для захисту трансформаторів ТП приймаються наступні види ре­лейного захисту:

а) СВ – струмова відсічка для захисту від струмів багатофазних КЗ (двох чи трифазних), на стороні 6-10 кВ;

б) газовий захист трансформаторів потужністю 630 кBA більше від невеликих струмів міжвиткових замикань в котушках трансформа­тора та від механічного пошкодження шихтованого осердя трансфор­матора, що викликає його локальний перегрів – „пожар сталі". Для га­зового захисту приймаються так звані газові реле, що реагують на тем­пературу масла в якому знаходиться трансформатор та на швидкість газоутворення в маслі.

в) МСЗ – максимальний струмовий захист від КЗ на стороні низь­кої напруги (0,4-0,69кВ) трансформатора ТП. Звичайно цю функцію виконує автоматичний вимикач з максимальним розчеплювачем, який у разі КЗ знеструмлює шини низької напруги РУ-0,4(0,69)кВ і допоміжним контактом замикає коло живлення електромагніту вимикання вимикача Q високої напруги, захищаючи таким чином трансформатор від струмів КЗ на шинах РУ-НН.

Струмова відсічка захисту трансформатора ТП, таким чином яв­ляє собою основний захист від КЗ самого трансформатора і кабельної лінії що його живить. Найбільш поширеною є двофазна двох релейна струмова відсічка (див. Схему з'єднань вторинних обмоток ТА і котушок вимірювальних реле, мал.1).

В якості вимірювальних реле струму КА1-КА2, приймають елект­ромагнітні реле серії РТ-40 з незалежною характеристикою витримки часу спрацьовування реле від струму в його котушці. Можуть бути ви­користати також індукційні реле РТ-80.

Принцип дії релейного захисту (див. мал1., вторинні кола РЗ) по­лягає в наступному. У разі спрацьовування СВ, збуджується одне з ре­ле КА1-КА2, якщо двофазне КЗ або обидва, якщо трифазне КЗ. Вимі­рювальні реле своїми контактами КА1-КА2 замикають коло живлення котушки проміжного реле KL1 та послідовно з нею включеною котуш­ки вказівного реле КН1. Реле KL1 замикає свій потужний контакт в колі живлення електромагніта YAT приводу вимикання вимикача Q високої напруги і тим самим знеструмлює трансформатор ТП. Вказівне реле КН1 забезпечує подвійну сигналізацію;

а) висвічує свій поворотний білий сектор;

б) замикає свій контакт в колі живлення лампи HL1 світлової сиг­налізації з написом „спрацював СВ” або „КЗ в лінії”.

Таким же чином вимикається вимикач SF під дією струмів КЗ на стороні 0,4-0,69кВ, але вже за допомогою іншого проміжного реле KL2.

Газовій захист трансформаторів (реле KSQ) переважно одно-ступеневий, тобто, з дією „на сигнал” шляхом замикання своїм контак­том KSQ кола живлення лампи сигналізації HL-3. У випадку двохступеневої схеми другого ступеня виконується аналогічно схемі вторин­них кіл СВ: (контакт KSQ – реле, КLЗ – реле, КН4 – контакт проміжного ре­ле KL3 паралельно контактам KL1-KL2 в колі живлення електромагні­ту YAT). Всі ці елементи на рис. 1 не показані. Схема вторинних кіл та­кож подана в спрощеному вигляді, подібно тому, як вона представлена лабораторним стендом. Загальний же принцип дії схеми РЗ, що знахо­дяться в експлуатації.

1.3 Розрахунок струмової відсічки захисту трансформатора від КЗ:

Приймаємо двохфазову схему СВ (K_cx=1) на вимірювальних реле РТ-40. Розрахунок СВ проводиться в натуральному порядку:

1) Вибираються вимірювальні трансформатори струму ТА1-ТА2 (для внутрішньої установки в шафах КРУ) за умовою

,

де – номінальний струм первинної обмотки ТА, А; І_н - струм навантаження, тобто струм зі сторони кВ трансформатора, який підлягає захисту:

,

де S_ном – повна номінальна потужність трансформатора ТП, кВА.

2) За даними вибраних трансформаторів струму визначається ко­ефіцієнт трансформації ТА.

,

де А для ТА релейного захисту.

3) Визначається струм спрацювання вимірювального реле стру­мової відсічки І_ср і вибираються реле серії РТ-40

Струмова відсічка – це максимальний струмовий захист миттєвої дії, що відстроюється від зовнішнього максимального струму КЗ І_к. зовн. макс. Таким струмом є струм трифазного КЗ І_к.

В кінці зони дії СВ зі сторони НН трансформатора ТП. Враховуючи, що СВ встановлена на стороні 6-10 кB трансформатора, необхід­но струм шинах 0,4-0,69 кB привести до сторони високої напруги. Приведення виконують через коефіцієнт трансформації по напрузі і трансформатора ТП. Тоді максимальний струм КЗ може бути представлений у вигляді:

,

де ; кB; кВ.

Струм спрацювання реле РТ-40 визначається за формулою:

,

де К_н – коефіцієнт надійності (запасу), приймається рівним для реле РТ-40 та для реле РТ-80.

4) Визначається струм спрацювання захисту І_с.з СВ, тобто первинний струм ТА (в фазах), при якому СВ спрацьовує

, А.

5) Перевіряється чутливість струмової відсічки

,

де – мінімальний струм короткого замикання Укінці зо­ни дії СВ, за який приймається двофазний струм КЗ.

6) Вибирається вимірювальне реле струму серії РТ-40 відтповідно розрахунковому значенню струму спрацювання реле і уточнюється схема з’єднання котушок реле РТ-40 (послідовно чи паралельно). Це дозволяє встановити установку спрацювання на шкалі реле.