Аналогично последующие выдержки времени линии Л1, трансформатора Т1 и генератора Г должны быть: t3 = t2 + Δt; t4 = t3 + Δt; t5 = t4 +Δt.
Δt = tоткл + Δtр.в1 + Δtр.в2 + tзап , где tоткл – время отключения выключателя; Δtр.в1 и Δtр.в2 – погрешности реле времени защиты поврежденного и последующего элементов защищаемой сети; tзап – время запаса, учитывающее неточность регулировки реле.
Дифференциальная продольная защита.
Эта защита основана на принципе сравнения токов в начале и конце защищаемого участка, например в начале и конце обмоток силового трансформатора, генератора, двигателя. Участок между трансформаторами тока, установленными на высшей и низшей сторонах силового трансформатора, считается защищаемой зоной. Если характеристики трансформаторов тока будут одинаковы, то в нормальном режиме, а также при внешнем коротком замыкании токи во вторичных обмотках трансформаторов тока будут равны, их разность будет равна нулю, поэтому ток через обмотку токового ТР и промежуточного П реле протекать не будет, а следовательно, защита при таких условиях действовать не будет.
При коротком замыкании и в защищаемой зоне по обмотке реле будет протекать ток, и если величина его будет равна току срабатывания реле или больше его, то реле сработает и через промежуточное реле произведет двухстороннее отключение поврежденного участка. Поэтому продольная дифференциальная защита действует при междуфазных коротких замыканиях и межвитковых замыканиях. Дифференциальная защита надежна, обладает высокой чувствительностью и является быстродействующей, т.к. по условиям селективности для нее не требуется выдержка времени.
Схему дифференциальной продольной защиты изучите по [4 стр. 287-288].
Максимально-направленная защита
Защита состоит из пускового органа осуществляемого токовыми реле, реле направления мощности и органа выдержки времени, осуществляемого реле времени.
Защита может подействовать на отключение выключателя в случае, если сработает не только токовое реле, но и реле направления мощности, причем последнее замыкает контакты при направлении мощности короткого замыкания от шин подстанции в линию.
Направленная защита действует при определенном направлении мощности. Необходимость в ней возникает на линиях с двухсторонним питанием.
Схему максимально-направленной защиты изучите по [1 стр. 276-277; 4 стр.292-295].
Токовая поперечная дифференциальная защит
Такую защиту применяют для защиты параллельных линий, присоединенным к шинам подстанции через один общий выключатель.
Вторичные обмотки трансформаторов тока, установленные на каждой линии, соединяют проводами между собой и подключают на разность токов. Параллельно вторичным обмоткам трансформаторов тока включают реле тока мгновенного действия типа РТ-40. Ток в реле равен разности вторичных токов трансформаторов тока первой и второй линии: Iр = I1 – I2.
Следовательно, в нормальных условиях и при равных по величине вторичных токах нагрузки Iр = 0. При повреждении на одной из линий токи I1 и I2 не будут равны и через реле будет проходить ток, равный их разности. Если величина этого тока (разности) больше тока срабатывания реле, то защита подействует на отключение выключателя линии.
Схему поперечной дифференциальной защиты изучите по [4 стр.292-295]
Литература
[1 стр.247-277; 2 стр.316-336; 3 стр.411-450; 4 стр.265-283]
Вопросы для самоконтроля
1. Назовите принцип классификации реле, применяемых в релейной защите
2. Область применения максимальной токовой защиты?
3. Поясните принцип действия продольной и поперечной дифференциальной защиты.
4. Когда применяется максимально-направленная защита, принцип действия?
Тема 4.2 Защита отдельных элементов системы электроснабжения
Релейная защита силовых трансформаторов. Релейная защита кабельных, воздушных линий, высоковольтных электродвигателей и конденсаторных установок. Защита от замыкания на землю.
Методические указания
Защита силовых трансформаторов. Защита , устанавливаемая на силовом трансформаторе, должна или обеспечивать его отключение при междуфазных и витковых коротких замыканиях, а также при замыканиях на землю, или подавать сигнал о ненормальном режиме работы трансформатора (перегрузке, повышении температуры масла и т. д).
Виды защит, устанавливаемых на трансформаторе, определяют мощностью трансформатора, его назначением, местом установки и другими требованиями, предъявляемыми к режиму его эксплуатации.
Защита внутренних повреждений в трансформаторе. Эта защита осуществляется газовым реле ПГ-22. Повреждения внутри трансформатора, вызванные витковыми и межвитковыми замыканиями сопровождаются выделением газа и понижением уровня масла. При всех видах повреждений газы, образовавшиеся в результате разложения масла и изоляции проводов, направляются через реле, установленное на трубопроводе, соединяющем бак трансформатора с расширителем, и вытесняют масло из камеры реле в расширитель. В результате этого уровень масла в газовом реле понижается. установленные в реле поплавки опускаются, а прикрепленные к ним колбочки с ртутными контактами поворачиваются. При этом действует предупреждающий сигнал.
При бурном газообразовании, сопровождающимся течением струи масла под давлением, поворачиваются поплавок и колбочка с контактами. Последние, замыкаясь, действуют через указательные и промежуточные реле на отключение.
Защита трансформаторов цеховых подстанций. На цеховых подстанциях устанавливают обычно силовые трансформаторы мощностью до 1000 кВА. На них устанавливают максимально-токовую защиту, защиту от однофазных замыканий на землю на стороне низшего напряжения; газовую защиту – для трансформаторов внутрицеховых подстанций мощностью от 400 кВА и выше.
Указанные защиты применяют в зависимости от типа аппаратов, установленных на стороне высшего напряжения: высоковольтный выключатель, выключатель нагрузки или предохранители. Применение последних значительно удешевляет установку и упрощает защиту.
Защиту предохранителями и выключателями нагрузки выполняют для трансформаторов мощностью до 1000 кВА напряжением до 10 кВ с предохранителями ПК на 200 А и мощностью не более 2500 кВА напряжением 35 кВ с предохранителями ПК-35Н на 40 А; отключаемая мощность короткого замыкания не должна превышать 200 МВА.
Защиту от однофазных коротких замыканий на землю осуществляют автоматическим выключателем с максимальным расцепителем, установленном на стороне низшего напряжения.
Защита воздушных и кабельных линий. Воздушные и кабельные линии, имеющие большую протяженность, подвержены различным видам повреждений. Воздушные линии могут повреждаться от грозовых разрядов, гололеда, сильного ветра, загрязнения изоляторов. Кабельные линии, проложенные в земле, могут повреждаться из-за ухудшения условий охлаждения, коррозии оболочек кабеля, осадки почвы при земляных работах.
Указанные причины повреждений ВЛ и КЛ могут вызвать междуфазные короткие замыкания или замыкания отдельных фаз на землю. Для быстрого отключения поврежденные линии нужно оборудовать устройствами релейной защиты.
Максимально-токовая защита применяется для защиты радиальных линий с односторонним питанием. Максимально-направленная защита применяется в сетях с двухсторонним питанием.
Для защиты параллельных линий осуществляется токовая поперечная дифференциальная защита.
Защита сетей от замыканий на землю. Сети 35 кВ и ниже являются основными сетями системы электроснабжения промышленных предприятий. Они работают с изолированной нейтралью. При однофазных замыканиях на землю в таких сетях междуфазные напряжения остаются неизменными и ток замыкания на землю имеет небольшую величину. Например, ток замыкания на землю на каждые 100 км сети напряжением 6 кВ составляет 1,5 А для воздушных и около 80 А для кабельных линий.
Повышение фазных напряжений неповрежденных фаз в 1,73 раза может вызвать перекрытие или пробой изоляции на другой фазе, что приведет к двух- или трехфазному к.з. Контроль состояния изоляции выполняют обычно наиболее простым способом – путем включения трех вольтметров либо одного или трех реле минимального напряжения. Такой способ применяется на подстанциях при неразветвленной сети.
В разветвленной сетях такой способ не обеспечивает достаточно быстрого отыскания поврежденной линии. Поэтому кроме контроля изоляции устанавливают защиту от однофазных замыканий на землю.
В кабельных сетях защиту от однофазных замыканий на землю осуществляют трансформатором тока нулевой последовательности. Этот трансформатор имеет кольцеобразную или прямоугольную форму и надевается на защищаемый трехжильный кабель. На обмотку трансформатора включается защитное токовое реле.
Литература
[1 стр.282-289; 2 стр.341-373; 3 стр.451-464; 4 стр.284-306]
Вопросы для самоконтроля
1. Перечислите наиболее вероятные виды повреждения в силовых трансформаторах.
2. Как осуществляется защита от замыканий на землю?
3. Как осуществляется защита воздушных и кабельных линий?
Тема 4.3 Управление, сигнализация и учет электроэнергии
Щиты управления. Их назначение и виды. Аппаратура управления. Системы сигнализации и блокировки. Виды учета электроэнергии в электроустановках. Требования к учету активной и реактивной энергии. Схемы включения счетчиков. Приборы и автоматизированные системы учета электроэнергии. Меры по экономии электрической энергии.