2-3. Максимальная токовая защита с пуском по напряжению ( вольтметровой блокировкой)

Особенности выполнения и расчета. Применение пуска по напряжению позволяет при выборе тока срабатывания защиты по выражению (1-1) принимать ксзп = 1, поскольку отстройка от перегрузочных режимов обеспечивается пусковым органом напряжения. Исключение могут составлять максимальные токовые защиты трансформаторов 35 и 110 кВ с нагрузкой, состоящей из электродвигателей 6 (10) кВ. Для обеспечения бездействия защиты таких трансформаторов при близких двухфазных КЗ в питающей сети ток срабатывания максимальной защиты следует принимать не менее 21ном_ тр, чтобы отстроиться от возможного увеличения тока, потребляемого двигателями при снижении напряжения, вызванном этим двухфазным КЗ.

Типовой (комбинированный) пусковой орган напряжения ( вольтметровой блокировки) (рис. 2-11, а) состоит из фильтра-реле 2 напряжения обратной последовательности типа РНФ-1М и минимального реле напряжения 1, включенного на одно из междуфазных напряжений через размыкающий контакт фильтра-реле. В схеме рис. 2-11, а у реле 1 использован размыкающий контакт в предположении, что защита выполнена на постоянном оперативном токе. Для схем защиты на переменном оперативном токе у реле 1 используется замыкающий контакт.

Напряжение срабатывания фильтра-реле 2 обратной последовательности типа РНФ-1М выбирается из условия обеспечения отстройки от напряжения небаланса фильтра в нормальном режиме:

Напряжение срабатывания минимального реле напряжения 1 определяется исходя из условия обеспечения возврата реле после отключения внешнего КЗ:

Напряжение U_MИH может быть определено при приближенном расчете режима самозапуска. Обычно U_c.з = (0,5-0,65)U_HOM, но в практике эксплуатации имеют место

случаи, когда приходится принимать U_c.з = (0,4-0,5)U_HOM. Однако такое снижение чувствительности должно использоваться только при необходимости (например, для согласования по чувствительности с предыдущими защитами), так как при этом ухудшаются условия согласования для защит последующих (питающих) элементов: максимальных токовых, а также дистанционных, особенно с ненаправленными реле сопротивления. Ниже 0,4U_HOM уставку выбирать опасно, поскольку защита может отказать при КЗ на защищаемых шинах через переходное сопротивление.

Коэффициент чувствительности при КЗ в зоне резервирования для реле 2:

Для минимального реле напряжения 1 (рис.2-11, а) коэффициент чувствительности:

благодаря тому, что в момент возникновения трехфазного КЗ кратковременно появляется напряжение обратной последовательности, срабатывает реле 2 и тогда реле 1 работает «на возврате»).

Для резервных защит требуется k_ч >== 1,2 [1]. Для другого варианта выполнения пускового органа (рис.2-11, б) в выражении (2-23) коэффициент возврата не учитывается:

Наряду с этим пусковой орган из трех реле напряжения (рис. 2-11, 6) позволяет весьма просто и во всех случаях обеспечить согласование чувствительности (по напряжению) максимальной токовой защиты трансформатора с предыдущими дистанционными защитами, в то время как согласование по току этих защит, выполняемое с учетом электрической дуги, является приближенным и не всегда осуществимым [8]. Согласование по напряжению, очевидно, является вполне достаточным, поскольку при бездействии пускового органа напряжения максимальная токовая защита в целом не срабатывает. Согласование по напряжению может выполняться при металлическом КЗ, поскольку наличие переходного активного сопротивления в месте КЗ приводит к сокращению зоны действия органа минимального напряжения (рис. 2-11, 6) еще в большей степени, чем дистанционной защиты (с направленными и тем более с ненаправленными реле), и тем самым улучшает условия согласования.

По условию согласования при металлическом трехфазном КЗ в конце зоны действия предыдущей дистанционной защиты линии пусковой орган минимального напряжения последующей максимальной токовой защиты трансформатора должен бездействовать, поэтому его напряжение срабатывания выбирается по выражению:

Источник

Релейная защита и автоматика силовых масляных трансформаторов 110 кВ

Силовые масляные трансформаторы – самые дорогостоящие элементы оборудования распределительных подстанций. Трансформаторы рассчитаны на продолжительный срок службы, но при условии, что они будут работать в нормальном режиме, и не будут подвергаться недопустимым токовым перегрузкам, перенапряжениям и другим нежелательным режимам работы.

Для предотвращения повреждения трансформатора, продления его срока службы и обеспечения его работы в нормальном режиме нужны различные устройства защиты и автоматики.

Рассмотрим, какие устройства защиты и автоматики предусмотрены в силовых масляных трансформаторах.

Газовая защита трансформатора

Газовая защита является одной из основных защит трансформатора. Данная защита предназначена для отключения трансформатора 110 кВ от сети в случае возникновения внутренних повреждений в баке силового трансформатора.

В случае возникновения межвитковых коротких замыканий обмоток трансформатора, либо в случае так называемого горения стали (нарушения изоляции листов стали магнитопровода) в баке появляются газы, образующиеся при разложении электротехнических материалов под воздействием электрической дуги.

Образующийся газ попадает в газовое реле и вытесняет из него масло. При этом поплавок опускается и замыкает контакты. В зависимости от количества скапливаемого газа могут замыкаться контакты, действующие на сигнал либо на полное отключение трансформатора от сети.

Срабатывание газового реле может быть также по причине значительного снижения уровня масла в баке силового трансформатора, что свидетельствует о полном отсутствии масла в расширителе. То есть данное устройство также выступает в роли защиты от чрезмерного снижения уровня масла в трансформаторе.

Струйная защита бака РПН

Все повреждения внутри бака РПН сопровождаются выбросом трансформаторного масла в расширитель, поэтому в случае наличия потока масла мгновенно срабатывает струйная защита, осуществляя автоматическое отключение силового трансформатора от электрической сети.

Реле уровня масла (РУМ)

Данное защитное устройство дает сигнал на срабатывание аварийной сигнализации, что позволяет вовремя обнаружить снижение уровня масла.

Дифференциальная защита трансформатора (ДЗТ)

Дифференциальная защита трансформатора (ДЗТ) является основной защитой трансформатора и служит для защиты от коротких замыканий обмоток трансформатора и токопроводов, находящихся в зоне действия данной защиты.

Принцип действия данной защиты основан на сравнении токов нагрузки каждой из обмоток трансформатора. В нормальном режиме на выходе реле дифференциальной защиты отсутствует ток небаланса. В случае возникновения двух или трехфазного короткого замыкания возникает ток небаланса – дифференциальный ток и реле действует на полное отключение трансформатора от сети.

Токовая ступенчатая защита трансформаторов

Для большей надежности помимо основных защит для силового трансформатора предусматривается резервная защита – ступенчатая токовая защита каждой из обмоток.

Для каждой из обмоток трансформатора предусматривается отдельная максимально токовая защита (МТЗ) на несколько ступеней. Для каждой ступени защиты устанавливается своя уставка срабатывания по току и времени срабатывания.

Если трансформатор питает нагрузки потребителей с большими пусковыми токами, то для предотвращения ложных срабатываний максимальная токовая защита имеет так называемую вольтметровую блокировку – блокировку защиты по напряжению.

Для селективности работы защит трансформатора каждая из ступеней защиты имеет разное время срабатывания, при этом наименьшее время срабатывания имеют вышерассмотренные основные защиты трансформатора. Таким образом, в случае повреждения трансформатора или возникновения короткого замыкания в зоне действия защит сразу срабатывают основные защиты, а в случае их отказа или выведенного состояния защиту трансформатора осуществляют резервные токовые защиты.

Также МТЗ силового трансформатора резервируют защиты отходящих присоединений, питающихся от данного трансформатора, срабатывая в случае их отказа.

МТЗ осуществляет защиту от двух- и трехфазных коротких замыканий. Для защиты от однофазных замыканий на землю обмотка высокого напряжения 110 кВ имеет токовую защиту нулевой последовательности (ТЗНП).

Обмотка среднего напряжения силового трансформатора 35 кВ и низкого напряжения 6-10 кВ питает сети с изолированной нейтралью, в которых однофазные замыкания на землю фиксируют трансформаторы напряжения.

Большинство сетей 6-35 кВ с изолированной нейтралью работают в режиме, при котором однофазное замыкание на землю не считает аварийным и соответственно не отключается автоматически действием защиты от замыкания на землю. Обслуживающему персоналу поступает сигнал о наличии однофазного замыкания на землю, и он приступает к поиску и отключению от сети поврежденного участка, так как продолжительное время работы в таком режиме недопустимо.

Исключение составляют случаи, когда отключение однофазных замыканий в сетях необходимо по требованиям безопасности. В таком случае защита от замыканий на землю может работать на полное отключение трансформатора либо обесточивание одной из его обмоток.

Защита трансформатора от перенапряжений

Для защиты трансформатора от перенапряжения на ошиновке с каждой стороны трансформатора устанавливают разрядники или ограничители напряжения (ОПН).

Если трансформатор работает в режиме разземленной нейтрали по стороне высокого напряжения 110 кВ, то нейтраль соединяется с заземлением через разрядник или ОПН для того, чтобы защитить обмотку от повреждения в случае превышения напряжения выше допустимых значений при авариях в питающей сети.

Дополнительные защиты трансформатора

Для защиты силового трансформатора предусматривают ряд дополнительных защит, позволяющих исключить развитие незначительных дефектов, отклонений от нормального режима работы в более масштабную аварийную ситуацию.

Защита от перегрузки – действует на сигнал с целью своевременного снижения нагрузки на трансформаторе.

Реле контроля температуры сигнализирует о повышении температуры верхних слоев масла выше установленных (допустимых) значений. Данная защита автоматически включает дополнительные системы охлаждения трансформатора, если таковые имеются. Например, включаются вентиляторы обдува, насосы принудительной циркуляции масла в охладителях. Если температура масла поднимается еще выше, то реле действует на отключение трансформатора от сети.

Защита минимального напряжения осуществляет отключение выключателя вторичной обмотки трансформатора в случае падения напряжения до недопустимых величин.

Автоматика силовых трансформаторов 110 кВ

Если на подстанции работает два трансформатора, то при падении напряжения до недопустимых величин, либо при обесточивании трансформатора защита минимального напряжения воздействует на устройство автоматического включения резерва (АВР). Данное устройство осуществляет включение секционных или шиносоединительных выключателей, обеспечивая питание потребителей от резервного источника питания – силового трансформатора.

На вводных выключателях среднего и низкого напряжения трансформатора может быть реализовано автоматическое повторное включение выключателя (АПВ), одноразово восстанавливающее питание трансформатора в случае его отключения действием той или иной защиты.

Если силовой трансформатор конструктивно имеет устройство регулировки напряжения под нагрузкой (РПН), то для него может быть установлено устройство автоматической регулировки напряжения (АРН). Данное устройство осуществляет контроль напряжения на обмотках трансформатора и обеспечивает автоматическое переключение устройства РПН для обеспечения требуемого уровня напряжения на обмотках.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

2-3. Максимальная токовая защита с пуском по напряжению ( вольтметровой блокировкой)

Особенности выполнения и расчета. Применение пуска по напряжению позволяет при выборе тока срабатывания защиты по выражению (1-1) принимать ксзп = 1, поскольку отстройка от перегрузочных режимов обеспечивается пусковым органом напряжения. Исключение могут составлять максимальные токовые защиты трансформаторов 35 и 110 кВ с нагрузкой, состоящей из электродвигателей 6 (10) кВ. Для обеспечения бездействия защиты таких трансформаторов при близких двухфазных КЗ в питающей сети ток срабатывания максимальной защиты следует принимать не менее 21ном_ тр, чтобы отстроиться от возможного увеличения тока, потребляемого двигателями при снижении напряжения, вызванном этим двухфазным КЗ.

Типовой (комбинированный) пусковой орган напряжения ( вольтметровой блокировки) (рис. 2-11, а) состоит из фильтра-реле 2 напряжения обратной последовательности типа РНФ-1М и минимального реле напряжения 1, включенного на одно из междуфазных напряжений через размыкающий контакт фильтра-реле. В схеме рис. 2-11, а у реле 1 использован размыкающий контакт в предположении, что защита выполнена на постоянном оперативном токе. Для схем защиты на переменном оперативном токе у реле 1 используется замыкающий контакт.

Напряжение срабатывания фильтра-реле 2 обратной последовательности типа РНФ-1М выбирается из условия обеспечения отстройки от напряжения небаланса фильтра в нормальном режиме:

Напряжение срабатывания минимального реле напряжения 1 определяется исходя из условия обеспечения возврата реле после отключения внешнего КЗ:

Напряжение U_MИH может быть определено при приближенном расчете режима самозапуска. Обычно U_c.з = (0,5-0,65)U_HOM, но в практике эксплуатации имеют место

случаи, когда приходится принимать U_c.з = (0,4-0,5)U_HOM. Однако такое снижение чувствительности должно использоваться только при необходимости (например, для согласования по чувствительности с предыдущими защитами), так как при этом ухудшаются условия согласования для защит последующих (питающих) элементов: максимальных токовых, а также дистанционных, особенно с ненаправленными реле сопротивления. Ниже 0,4U_HOM уставку выбирать опасно, поскольку защита может отказать при КЗ на защищаемых шинах через переходное сопротивление.

Коэффициент чувствительности при КЗ в зоне резервирования для реле 2:

Для минимального реле напряжения 1 (рис.2-11, а) коэффициент чувствительности:

благодаря тому, что в момент возникновения трехфазного КЗ кратковременно появляется напряжение обратной последовательности, срабатывает реле 2 и тогда реле 1 работает «на возврате»).

Для резервных защит требуется k_ч >== 1,2 [1]. Для другого варианта выполнения пускового органа (рис.2-11, б) в выражении (2-23) коэффициент возврата не учитывается:

Наряду с этим пусковой орган из трех реле напряжения (рис. 2-11, 6) позволяет весьма просто и во всех случаях обеспечить согласование чувствительности (по напряжению) максимальной токовой защиты трансформатора с предыдущими дистанционными защитами, в то время как согласование по току этих защит, выполняемое с учетом электрической дуги, является приближенным и не всегда осуществимым [8]. Согласование по напряжению, очевидно, является вполне достаточным, поскольку при бездействии пускового органа напряжения максимальная токовая защита в целом не срабатывает. Согласование по напряжению может выполняться при металлическом КЗ, поскольку наличие переходного активного сопротивления в месте КЗ приводит к сокращению зоны действия органа минимального напряжения (рис. 2-11, 6) еще в большей степени, чем дистанционной защиты (с направленными и тем более с ненаправленными реле), и тем самым улучшает условия согласования.

По условию согласования при металлическом трехфазном КЗ в конце зоны действия предыдущей дистанционной защиты линии пусковой орган минимального напряжения последующей максимальной токовой защиты трансформатора должен бездействовать, поэтому его напряжение срабатывания выбирается по выражению:

Источник

7-8. Максимальная токовая защита с блокировкой минимального напряжения

а) Схема защиты

В ряде случаев при определении тока срабатывания пусковых токовых реле максимальной токовой защиты по формуле (7-13) отстройка от максимального тока нагрузки

с учетом коэффициента самозапуска приводит к такому загрублению защиты, при котором не обеспечивается необходимая чувствительность. В этих случаях для повышения чувствительности защиты применяется блокировка минимального напряжения.

Принципиальная схема максимальной токовой защиты с блокировкой минимального напряжения приведена на рис, 7-22. Схема включает в себя три пусковых токовых реле мгновенного действия 1T, 2T, ЗТ, три блокирующих реле минимального напряжения 1Н, 2Н, ЗН, одно реле времени В, одно промежуточное реле П и одно указательное реле У.

Как видно из схемы, при срабатывании только токовых реле реле времени не запускается, так как цепь на его обмотку разомкнута контактом промежуточного реле П. Если сработают только блокирующие реле минимального напряжения, то реле времени тоже не запускается. Защита может подействовать на отключение только в том случае, если сработают одновременно токовые реле и реле минимального напряжения, что бывает только при к. з., когда возрастают токи и понижается напряжение. При перегрузках, превышающих ток срабатывания токовых реле, последние сработают, но отключение не произойдет, так как блокирующие реле минимального напряжения при перегрузках не срабатывают.

Защита может подействовать неправильно, если в момент перегрузки окажется в сработанном положении хотя бы одно реле минимального напряжения, что может иметь место при перегорании предохранителя или обрыве цепи от трансформатора напряжения. Поэтому схема предусматривает подачу предупредительного сигнала от контакта промежуточного реле П, которое срабатывает при замыкании контактов любого реле минимального напряжения. Получив такой сигнал, персонал должен немедленно принять меры к восстановлению цепи напряжения, а в случае невозможности — отключить защиту. Совпадение перегрузки с повреждением в цепях напряжения считается маловероятным.

Приведенная в качестве примера на рис. 7-22 трехфазная трехрелейная схема максимальной токовой защиты с блокировкой минимального напряжения применяется главным образом для защиты генераторов. Для защиты линий и трансформаторов чаще применяются двухфазные схемы, которые отличаются от рассмотренной количеством трансформаторов тока и токовых реле. Но во всех схемах должно быть три реле минимального напряжения, включенных на три фазных или три междуфазных напряжения.

Если защита предусмотрена для действия не только при междуфазных, но и при однофазных к. з., то дополнительно устанавливается одно реле максимального напряжения, включенное на напряжение нулевой последовательности. Контакт этого дополнительного реле включается параллельно контактам реле минимального напряжения.

б) Ток срабатывания

Ток срабатывания пусковых токовых реле при наличии блокировки минимального напряжения выбирается из тех же соображений, что и без блокировки (см. § 7-5), но по нормальному току нагрузки или номинальному току защищаемого оборудования и без учета коэффициента самозапуска. Поэтому определение тока срабатывания производится по формулам (7-13), (7-14), в которых I_н.макс. заменен I_н.норм. или I_ном и исключен

С указанными изменениями формулы для определения тока срабатывания пусковых токовых реле максимальной токовой защиты с блокировкой минимального напряжения имеют вид:

в) Напряжение срабатывания реле блокировки минимального напряжения ( вольтметровая блокировка)

Напряжение срабатывания реле блокировки минимального напряжения максимальной токовой защиты должно удовлетворять следующим условиям:

1) защита не должна действовать при эксплуатационных понижениях напряжения до минимально возможного рабочего значения;

2) защита должна надежно действовать при к. з. на защищаемом участке и иметь коэффициент чувствительности при к. з. в конце этого участка порядка 1,5;

3) защита должна действовать при к. з. на смежном участке и иметь коэффициент чувствительности при к. з. в конце смежного участка порядка 1,2.

Для выполнения первого условия напряжение срабатывания должно быть меньше минимального рабочего напряжения U_{раб.мин.} Однако выполнения только одного этого условия недостаточно. Так, если произойдет к. з., при котором вследствие понижения напряжения блокировка минимального напряжения сработает, то для того, чтобы после отключения к. з. реле вернулись в исходное положение, их напряжение возврата должно быть меньше минимального рабочего напряжения. Это требование вытекает из того, что после отключения к. з. напряжение может восстановиться не до нормальной величины, а только до значения, соответствующего минимальному рабочему напряжению. Таким образом, для выполнения первого условия необходимо, чтобы

где — коэффициент надежности отстройки, больший единицы.

Заменив U_в.з. через и U_с.з., получим формулу для определения напряжения срабатывания блокировки минимального напряжения

принимается равным 1,1.

Вторичное напряжение срабатывания определяется с учетом коэффициента трансформации трансформатора напряжения n_H по формуле

где U_{к.з.макс} — максимальное значение остаточного напряжения в месте установки защиты при к. з. в конце защищаемого или резервируемого участка.

Коэффициенты чувствительности должны удовлетворять второму и третьему условиям.

Источник

Что такое МТЗ с блокировкой по напряжению? Отличия от обычной МТЗ

Обычная максимально токовая защита не всегда может отличить короткое замыкание от токов перегрузки, возникающих кратковременно. Например, при самозапуске электродвигателей потребляемый ими ток может быть классифицирован МТЗ как ток короткого замыкания.

Попытка отстроится от подобных режимов работы приводит либо к загрублению уставок по току, либо к необходимости увеличение выдержки времени срабатывания защиты. И то, и другое является нежелательным.

Чтобы обычной МТЗ дать информацию о том, что произошло именно короткое замыкание, применяют блокировку по напряжению.

Принцип действия защиты

Токовая часть защиты реализуется на обычных реле тока.

Но контакты их не действуют напрямую на выходное реле или на отключающую катушку выключателя. На этом пути дополнительно включаются нормально замкнутые контакты реле напряжения.

Выходные контакты реле тока подключаются параллельно друг другу. Последовательно с ними подключаются также собранные в параллель контакты реле напряжения, контролирующих все три линейных напряжения.

Срабатывание защиты происходит лишь в том случае, если сработает любая из комбинаций токовых и напряженческих реле.

А такое бывает только в случае короткого замыкания, при прочих режимах, считающихся номинальными, глубокой посадки напряжения не происходит. Соответственно, защита при штатных перегрузках работать не будет.

По количеству токовых реле конструкция защиты может быть в трехфазном (для генераторов) или двухфазном исполнении. Но во всех случаях количество реле напряжения все равно должно равняться трем.

Если предполагается защита при однофазных КЗ то дополнительно к контактам реле напряжения подключается нормально разомкнутый контакт реле напряжения нулевой последовательности, подключенного к соответствующей обмотке ТН.

Для формирования выдержки по времени сигнал из описанной выше схемы поступает на катушку реле времени. По сравнению с обычной МТЗ этот вид защиты имеет более высокую чувствительность.

Предотвращение излишних действий защиты на отключение. В цепи отключения устанавливается накладка для вывода защиты из действия. А вывод этот может потребоваться.

Ложное действие защиты возможно при неисправностях в цепях ТН, сопровождающихся срабатыванием одного или нескольких реле в цепях блокировки. В основном эти случаи возникают в результате перегорания предохранителей на стороне высокого или низкого напряжения ТН.

Поэтому в схему РЗА обязательно входит узел контроля исправности этих цепей.

Интересное видео о настройке и работе ТО и МТЗ смотрите в видео ниже:

Он может работать на сигнал или на вывод защиты из действия.

Обычной практикой является работа на сигнал, поскольку совпадение неисправности ТН с перегрузкой на присоединении, защищенной МТЗ с блокировкой по напряжению, считается маловероятным. У оперативного персонала есть время на принятие решения: вывести защиту из действия или найти неисправность в цепи ТН.

Требования к уставкам защиты

Уставка по току МТЗ с блокировкой по напряжению определяется только исходя из номинальных токов защищаемого оборудования, без учета самозапуска электродвигателей потребителей.

Уставка по времени срабатывания выбирается с учетом селективности отключения.

Напряжение для срабатывания реле блокировки определяется с учетом его снижения при номинальных режимах работы, когда защита работать не должна.

Источник