Дифференциальная защита шин

Дифференциальная защита шин основана на том же принципе, что и диф.защита трансформаторов, т.е. на сравнении величины и фазы токов.

На присоединениях устанавливаются ТТ с одинаковыми коэффициентами трансформации. Реле КА1 включено на сумму всех присоединений, так чтобы при первичных токах, направленных к шинам в нем проходил ток Iр=∑Iприс, тогда при внешнем К.З. ∑Iприс=0:

С учетом тока намагничивания:

(1)

Вследствие погрешности ТТ в реле появляется ток небаланса равный геометрической разности токов Iнам. Ток срабатывания выбирается так, чтобы защита была отстроена от этих токов небаланса: Iср>Iнбmax.

При К.З. на шинах ток в реле:

При К.З. на шинах диф.защита реагирует на полный ток К.З., при условии, что IК.З.>Iс.з.

В нормальном режиме часть токи в некоторых присоединениях могут быть направлены к шинам, а другие от шин:

Для повышения надежности работы диф.защиты шин применяются следующие мероприятия:

1. Уменьшение тока небаланса.

Ток намагничивания ТТ зависит от Е2: чем больше IК.З., тем больше Е2 и тем больше Iнам.

Для уменьшения тока намагничивания нужно обеспечит условия, при которых все ТТ при внешних К.З. работают в ненасыщенной части характеристики. Для этого необходимо: однотипные ТТ класса Р(Д); уменьшение кратности IК.З. к Iном; уменьшение нагрузки на ТТ; уменьшение сопротивления соединительных проводов (за счет увеличения сечения проводов сокращения длины, увеличения сечения); уменьшение вторичных токов (применением ТТ с Iном=1А).

2. Отстройкой диф.реле от токов небаланса.

В неустановившемся режиме Iнб могут достигать больших значений за счет влияния апериодической составляющей тока К.З. Для улучшения отстройки применяются реле с быстронасыщающимся ТТ.

3. Контроль за исправностью токовых цепей.

В случае обрыва или шунтирования фазы вторичных цепей ТТ, ток не поступает в диф.реле. В результате баланс токов в реле нарушается. Защита может неправильно сработать и погасить всю подстанцию, т.е. создать сложную аварию. Для исключения этого диф.реле отстраивается от тока нагрузки наиболее загруженного присоединения. Кроме того устанавливается дополнительно чувствительное токовое реле:

Реле КА2 с выдержкой времени выводит защиту из действия и подает сигнал. Обрыв, ухудшение контакта в цепи какой-либо фазы или витковые замыкания в ТТ можно обнаружить и с помощью миллиамперметра. Нажимая кнопку дежурный периодически измеряет ток небаланса, т.е. исправность токовых цепей.

Главное достоинство диф.защиты шин – это быстрота, селективность и высокая чувствительность. Диф.защита не действует при перегрузки и при качаниях.

Неполная дифференциальная защита шин

(рис. 3)

Рис.3.

обычно выполняется двухступенчатой: первая ступень — токовая отсечка, предназначенная для действия при коротких замыканиях на шинах; вторая ступень — максимальная токовая защита, предназначенная резервировать защиты отходящих линий при коротких замыканиях за реакторами.

При коротких замыканиях на соседней секции, в генераторе или трансформаторе защита в действие не приходит, так как в реле при этом будет попадать только ток нагрузки, а ток короткого замыкания будет балансироваться и в реле не попадет.

Первая ступень защиты шин действует без выдержки времени на отключение всех источников питания, за исключением генераторов, отключение которых будет осуществлено их токовыми защитами. Вторая ступень защиты действует с выдержкой времени, отстроенной от максимальной выдержки времени защит отходящих линий, па отключение трансформаторов, секционных и шиносоедннительных выключателей. Обычно на второй ступени защиты предусматривается также и вторая выдержка времени, с которой она действует на отключение генераторов, подключенных к поврежденной секции шин, если после отключения трансформаторов, секционных и шиносоединительных выключателей короткое замыкание не устранилось. На рис. 3 не показан шиносоединительный выключатель, при наличии которого его цепи должны подключаться к токовым цепям защиты шин. На время опробования резервной системы шин через шиносоединительный выключатель в схеме защиты должно быть предусмотрено устройство, автоматически выводящее при этом действие защиты шин на все присоединения, за исключением шиносоединителыюго выключателя. В случае, если первая ступень неполной дифференциальной защиты шин не обеспечивает необходимой чувствительности при к. з. на шинах, может применяться неполная дифференциальная дистанционная защита шин.

При этом обычно используется схема дистанционной защиты с одним реле сопротивления с переключением в цепях тока и напряжения или только в цепях напряжения. Уставка срабатывания реле сопротивления отстраивается от короткого замыкания за реактором. Пусковые токовые реле защиты используются в качестве второй ступени аналогично схеме, рассмотренной выше. На крупных подстанциях и станциях в ряде случаев недостаточную чувствительность имеет вторая ступень защиты шин, не обеспечивающая резервирование при коротких замыканиях за реакторами па отходящих линиях. Это особенно нежелательно, так как при коротких замыканиях за реакторами до выключателей отводящих линий вторая ступень защиты шин является единственной защитой, действующей при повреждении в этой точке.

Неполная дифференциальная защита шин

На подстанциях с несколькими источниками питания и тупиковыми ЛЭП диф.реле включается на сумму токов всех источников питания.

В нормальном режиме ток нагрузки не попадает в реле, токи в реле не балансируются и в нем протекает остаточный ток равный току суммарной нагрузки всех линий. Защита не действует при Iнаг<Iк.з.

Защита шин 6-10кВ

При К.З. на секции сборных шин поврежденная секция обесточивается путем отключения питаемых элементов и СВ. Реакторы применяются для ограничения тока К.З. при повреждениях на отходящих кабельных линиях. Для станций они способствуют поддерживанию остаточного напряжения на сборных шинах, что повышает устойчивость параллельно работы генераторов и надежность питания потребителей электропотребителей.

Принцип выполнения защиты шин 6-10кВ

На шинах могут возникать м.ф.К.З. (перекрытие шинных изоляторов, вводов выключателей, измерительные ТТ и ТН, поломка изоляторов разъединителей при операциях с ними, ошибки дежурного персонала. Для отключения К.З. на сборных шинах 6-10кВ можно использовать установленные на генераторах и трансформаторах связи МТЗ с пуском по минимальному напряжению, токовую защиту обратной последовательности при 2-х фазных К.З. Эти защиты в большинстве случаев выполняются с выдержкой времени 6-8сек., что может привести к значительному увеличению повреждений на шинах и длительному понижению напряжения на секциях шин. В связи с этим применяется специальная защита, действующая на отключение всех присоединений питающих поврежденные шины.

Неполная ДЗШ. При неполной ДЗШ в нормальном режиме в реле протекает суммарный ток нагрузки потребителей отходящих линий 6-10кВ. В случае повреждения на питающем элементе за ТТ она ведет себя как обычная ДЗШ, т.е. не действует при внешнем К.З. ТТ для неполной ДЗШ 6-10кВ выбирают с одинаковыми коэффициентами трансформации, что исключает необходимость выравнивания вторичных токов на всех питающих элементах и повышает надежность защиты. В реле неполной ДЗШ 6-10кВ проходит ток равный геометрической сумме вторичных токов ТТ только питающих элементов и поэтому в реле протекает ток равный току суммарной нагрузки.

При К.З. на отходящих линиях ток К.З. и нагрузки не балансируются. Iср выбирается больше чем ∑Iнагр линий.

Неполная ДЗШ выполняется двух ступенчатой: 1-я ступень – токовая отсечка, а при недостаточной ее чувствительности она выполняется как комбинированная отсечка по току и напряжению; 2-я ступень – МТЗ с выдержкой времени, которая для обеспечения отключения К.З. за линейным реактором имеет повышенную чувствительность. Она служит и для резервирования 1-й ступени защиты шин, а также защит отходящих линий 6-10кВ.

1-я ступень – ТО выполнена на РТ1, РТ2 без выдержки времени для отключения повреждений на сборных шинах и в начальных витках реакторов отходящих линий. Выключатели, установленные на линиях, не рассчитаны на отключение К.З. до реактора, и поэтому на линиях не устанавливают токовые отсечки мгновенного действия. Линии оборудованные только МТЗ с выдержкой времени: 1-я ступень действует на отключение трансформатора связи с системой и на отключение СВ; 2-я ступень – МТЗ с выдержкой времени выполнена на КА3, КА4 и реле времени КТ1 – предназначена для резервирования ТО защиты шин (1-я ступень) и защит отходящих реакторов линий.

Релейная защита электродвигателей

Релейная защита электродвигателей должна реагировать на внутренние повреждения и опасные ненормальные режимы. Релейную защиту следует выполнять простой и дешевой, но для электродвигателей мощностью более 200кВт возможно применение сложных защит.

Особую ответственность представляют электродвигатели механизмов собственных нужд, отключение которых из-за неправильного действия релейной защиты может вызвать нарушение нормальной работы электростанции. Поэтому защита электродвигателей ответственных механизмов электростанций должна отличаться большой надежностью.

Большое значение имеет самозапуск электродвигателей, что часто происходит при К.З. и при автоматическом переключении двигателя (АВР). Защита электродвигателей должна обеспечить самозапуск, т.е. она не должна преждевременно отключать электродвигатели как при уменьшении напряжении, так и при его восстановлении.

Для защиты электродвигателей могут быть следующие повреждения и установлены защиты:

1.Частные повреждения м.ф.К.З. в обмотках статора приводят к значительным повреждениям и понижения напряжения сети, поэтому должна быть обязательно защита электродвигателей от м.ф.К.З.

2.Однофазные К.З. обмотки статора на землю менее опасны, т.к. электродвигатели работают с изолированной нейтралью. Защита от 1ф.К.З. устанавливается, когда Iк.з.>(5-10)А.

3.Защиту от витковых замыканий не устанавливают, т.к. простых способов ее выполнения не существует.

4.Часто возникают перегрузки током, поэтому защита от перегрузки, в зависимости от условий действует на сигнал, разгрузку приводного механизма или отключение электродвигателя.

Защита от междуфазных КЗ

В качестве защиты применяется токовая отсечка, отстроенная от пусковых токов и токов самозапуска электродвигателей. При недостаточной чувствительности ТО электродвигателей мощностью более 2000кВт, имеющих 6 выводов применяется дифференциальная токовая защита. На электродвигателях мощностью более 5000кВт применение диф.защиты является обязательно. Электродвигатели Uном≤500В защищаются от К.З. предохранителями.

Для защиты целесообразно применять переменный оперативный ток с применением реле прямого действия, что упрощает вторичную коммутацию и позволяет сэкономить контрольный кабель на электростанциях.

Для электродвигателей, подверженных перегрузке, применяется схема а), для электродвигателей, не подверженных перегрузке применяется схема б), когда однолинейная схема не обеспечивает чувствительности при 2 ф.К.З. применяется схема в).

ТО отстраивается в первый момент К.З. в сети и от пускового тока электродвигателя при полном напряжении питающей сети и выведенном пусковом сопротивлении в цепи ротора. Если в защите применяется реле РТ-40, то для отстройки от апериодической составляющей пускового тока дополнительно устанавливается промежуточное реле с tв=(0,04-0,06)сек.

где Iп.пуск – периодический пусковой ток;

Кн- коэффициент надежности равный 1,2;

Кв- коэффициент возврата равный 0,85.

Коэффициент чувствительности равен:

где - ток металлического 2ф.К.З. на выводах двигателя при минимальной режиме работы питающей сети.

Применение диф.защиты дает большую чувствительность, чем МТЗ, т.к. броски тока при внешнем К.З.и пускового тока, самозапуска в схеме оказывается сбалансированы.

Ток срабатывания защиты рассчитывается по формуле:

Коэффициент чувствительности равен:

где - ток металлического 2ф.К.З. на выводах двигателя при минимальной режиме работы питающей сети.

Защита от однофазных КЗ

Защита от 1ф.К.З. устанавливается на двигателях мощностью до 2000кВт при токе К.З. менее 10А и на двигателях мощностью более 2000кВт при токе К.З. менее 5А. Защита выполняется с действием на отключение без выдержки времени с использованием ТНП, ТЗЛ.

ЗАЩИТА ДВИГАТЕЛЕЙ ОТ ПЕРЕГРУЗКИ

Перегрузка возникает в следующих случаях:

при затянувшимся пуске или самозапуске;

по техническим причинам и перегрузке механизмов;

обрыв фазы; при повреждении механической части электродвигателей, вызывающего момент сопротивления и торможение электродвигателя.

Дата добавления: 2015-07-26