Повреждения и ненормальные режимы в системах электроснабжения
В системах электроснабжения могут возникать повреждения и ненормальные режимы работы электрооборудования электрических станций и подстанций, их распределительных устройств, ЛЭП, электроустановок потребителей.
Большинство повреждений в системах приводит к коротким замыканиям фаз между собой или фаз на землю.
В обмотках электрических машин и трансформаторов кроме КЗ бывают еще межвитковые замыкания.
Возникновение КЗ является результатом нарушения изоляции электрооборудования
Повреждения сопровождаются значительным увеличением тока и понижением напряжения в элементах системы. Наиболее распространенными и наиболее опасными видами повреждений являются разного вида короткие замыкания, следствием которых могут быть:
Сильное понижение напряжения в значительной части системы, Разрушение поврежденного элемента электрической дугой, возникающая при КЗ;
Разрушение оборудования в неповрежденной части системы в результате термического и динамического воздействия тока КЗ;
Нарушение устойчивости системы, когда ее нормальная работа может полностью парализоваться;
Электромагнитное влияние на линии связи, трубопроводы и другие коммуникации.
К ненормальным режимам работы электрооборудования относятся:
Перегрузка оборудования, вызванная увеличением тока сверх номинального значения. Номинальным называется максимальное значение тока, допускаемое для данного оборудования в течение неограниченного времени.
Повышение напряжения возникает на трансформаторах, генераторах и линиях высокого напряжения и может быть передано в распределительные сети.
Понижение напряжения особенно опасно для электродвигателей, которые для поддержания необходимой величины момента, увеличивают потребление тока, что приводит к их токовой перегрузке и выходу из строя.
Режим работы двумя фазами происходит при обрыве фазы или перегорании предохранителя в питающей сети (неполнофазный режим). Двигатели при этом могут остаться в работе, если электромагнитный момент, развиваемый двигателем больше момента сопротивления механизма или остановиться.
Качания в энергосистеме возникают при нарушении синхронной работы генераторов электростанций
3. Основные требования, предъявляемые к релейной защите
К релейной защите предъявляются следующие основные требования:
- селективность;
- быстродействие;
- чувствительность;
- надежность.
1. Селективность или избирательность – это способность релейной защиты выявлять место повреждения и отключать его только ближайшими к нему выключателями.
Селективность по принципу действия. Различают релейные защиты с абсолютной и относительной селективностью.
Релейные защиты с абсолютной селективностью в соответствии с принципом их действия срабатывают только при повреждениях на защищаемом элементе. Поэтому они выполняются без выдержек времени.
Релейные защиты с относительной селективностью. Относительная селективность достигается отстройкой по времени от смежных комплектов защит. Селективность по чувствительности. Ток, напряжение или сопротивление срабатывания выбирается таким образом, чтобы последующая защита не действовала при КЗ на смежной линии или за трансформатором.
Селективность по времени. Выдержка времени каждой последующей защиты, например, максимальной токовой защиты, выбирается на ступень селективности больше предыдущей защиты.
Логическая селективность применяется в том случае если смежные, как в предыдущем примере, защиты объединены линией связи.
2. Быстродействие - это свойство релейной защиты отключать повреждение с минимально возможной выдержкой времени
3. Чувствительность - это свойство защиты надежно срабатывать при КЗ в конце защищаемого участка в минимальном режиме работы системы.
Чувствительность защиты оценивается коэффициентом чувствительности (Кч)
4. Надежность – это свойство защиты гарантированно выполнять свои функции на протяжении всего периода эксплуатации
4.Источники оперативного тока. Назначение и общие требования к источникам оперативного тока
Оперативным током называется ток, питающий цепи дистанционного управления выключателями, вторичные цепи релейной защиты, автоматики и телемеханики, а также цепи сигнализации.
Различают независимые и зависимые источники оперативного тока. Работа первых не зависит, а вторых - зависит от режима работы и состояния первичных цепей электроустановки. К независимым источникам оперативного тока относятся аккумуляторные батареи, а к зависимым – трансформаторы тока, трансформаторы напряжения, трансформаторы собственных нужд и т.д.
Источники оперативного тока подразделяются на источники постоянного тока и источники переменного тока.
На ответственных объектах в качестве источника оперативного тока используется аккумуляторная батарея (чаще кислотная), которая является наиболее надежным источником оперативного тока. Аккумуляторная батарея относится к независимым источникам оперативного тока
Шкафы постоянного оперативного тока ШОТ-01-400.
Шкаф управления оперативным током (ШУОТ)
Шкаф постоянного оперативного тока ШОТ-01.
Выпрямленный оперативный ток применяется на подстанциях с упрощенной первичной схемой. Токовые блоки питания обеспечивают номинальное напряжение на выходе только при наличии тока КЗ. Выходы всех блоков питания собираются в общую схему выпрямленного оперативного тока. В нормальном режиме питание устройств РЗА осуществляется от блоков питания, подключенных к ТН или к ТСН. При неудаленном КЗ, когда напряжение на шинах подстанции снижается, в работу включаются токовые блоки питания, обеспечивающие питание устройств РЗА от тока КЗ. .
Оперативное питание от предварительно заряженных конденсаторов.
| БПЗ-401 |
| ~220В |
| YAT1 |
| YAT2 |
| VD1 |
| VD2 |
| С1 |
| РЗ1 |
| РЗ2 |
| С2 |
Рис.4.4. Схема питания цепей РЗА от предварительно заряженных батарей конденсаторов
5. Источники оперативного тока. Назначение и общие требования к источникам оперативного тока
Оперативный ток предназначен для питания цепей управления, релейной защиты и сигнализации.
Переменный и выпрямленный оперативный ток применяется:
- на п/ст с упрощенными схемами РУ высокого напряжения
- с высшим напряжением 35 – 220 кВ без сборных шин в РУ ВН
- на подстанциях 35 кВ
Применение в установках переменного и выпрямленного тока позволяет отказаться от дорогостоящих аккумуляторных батарей и уменьшить разветвленность оперативных цепей.
В качестве источников переменного оперативного тока используются трансформаторы тока и напряжения, а также трансформаторы собственных нужд. Эти источники тока имеют свои недостатки. Так, ТТ обеспечивают надежное питание оперативных цепей только лишь во время КЗ, когда резко возрастают ток и напряжение на их зажимах, а ТН и ТСН не пригодны для питания оперативных цепей при КЗ, так как при этом снижается напряжение в питающей сети, но они пригодны для питания оперативных цепей в режимах работы, близких к номинальным, поэтому область их раздельного применения ограничена.
Шины электромагнитов питания должны обеспечивать большие токи включения электромагнитов.
Широкое применение на подстанциях получили источники комбинированного питания одновременно от трансформаторов тока и напряжения. От них включают полупроводниковые выпрямительные устройства и специальные блоки питания. Источники комбинированного питания можно разделить на три группы: источники для заряда и подзаряда аккумуляторных батарей; источники оперативного тока, питающие цепи управления и сигнализации; источники, предназначенные для питания электромагнитов включения масляных выключателей.
Блоки питания серии БП-1002 (типов БПН-1002 и БПТ-1002) предназначаются для питания выпрямленным током аппаратуры релейной защиты, сигнализации и управления, выполненной на номинальное напряжение 110 и 220 В и имеющей номинальную мощность до 1500 Вт в кратковременном режиме. Токовые блоки питания БПТ-1002 включаются на комплекты трансформаторов тока, использование которых для других целей не допускается. Первичная обмотка промежуточного трансформатора блока БПТ-1002 выполнена из отдельных электрически изолированных секций, позволяющих изменять число витков первичной обмотки от 25 до 200 через каждые 25 витков в зависимости от типа трансформатора тока. Каждая фаза первичной обмотки промежуточного трансформатора блока БПН-1002 выполнена из двух секций, которые могут включаться последовательно или параллельно. При параллельном включении секций и соединении обмоток в треугольник номинальное напряжение блока 110–127 В; при последовательном включении секций оно равно 220 В при соединении обмоток в треугольник и 380–400 В при соединении в звезду. Выходное напряжение регулируется переключением ответвлений на вторичных обмотках.
6.Назначение и условия работы трансформаторов тока в схемах релейной защиты.Методика выбора трансформаторов токадля питания схем релейной защиты.10%кратность (ТТ)
Назначение и принцип действия ТТ. Трансформаторы тока служат для разделения (изоляции) первичных и вторичных цепей, а так же для приведения величины тока к уровню удобному для измерения (номинальный ток вторичной обмотки ТТ равен 1А или 5А). Номинальные токи первичной обмотки ТТ могут быть: 5, 10, 15, 30, 50, 75, 100, 150, 200, 300, 400, 600, 1000, 1500, 2000, 3000, 4000, 5000 А.
Трансформаторы тока предназначены для питания:
измерительных приборов (амперметров, токовых обмоток счетчиков и др.);
цепей релейной защиты.
Выбор трансформаторов тока. ТТ выбираются по номинальному току и напряжению установки и проверяются на термическую и электродинамическую стойкость при КЗ. Кроме того, ТТ, используемые в цепях релейной защиты, проверяются на значение погрешности, которая не должна превышать 10% по току и 7° по углу.
1. Кривые зависимости предельной кратности K10 от сопротивления нагрузки Zн, подключенной к вторичной обмотке ТТ. Согласно ГОСТ 7726-78 предельной кратностью K10 называется наибольшее отношение, т. е. наибольшая кратность первичного тока, проходящего через ТТ, к его номинальному току, при которой полная погрешность ТТ (ε) при заданной вторичной нагрузке не превышает 10%. При этом гарантируется предельная кратность при номинальной вторичной нагрузке ZH.ном, называемой номинальной предельной кратностью (рис.2.3).
Зная кратность первичного тока, проходящего через ТТ при КЗ, можно по кривым предельной кратности для данного типа ТТ определить допустимую нагрузку ZН доп, при которой погрешность ТТ не будет превышать 10%. И, наоборот, зная действительное значение нагрузки, которая подключена (или должна быть подключена) к вторичной обмотке ТТ ZН , можно по кривым предельной кратности определить допустимую кратность первичного тока К10, при которой токовая погрешность ТТ не будет превышать 10%. Например, при сопротивлении Z2 = 2 Ом допустимая кратность для данного ТТ равна 1,7 (рис.2.3.
Рис. 2.3. Кривые предельной кратности ТТ.