Защита цеховых трансформаторов

Лекция 1

ОСНОВЫНЫЕ ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ

И НЕНОРМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ СПЭ

Системы электроснабжения должны быта надежными, экономичными, удобными и безопасными в эксплуатации и обеспечивать потребителей электроэнергией требуемого качества. Большую роль в выполнении этих требований играют устройства релейной защиты и автоматики.

Кроме того, системы электроснабжения должны обеспечивать функционирование основных производств предприятия в послеаварийном режиме (после всех необходимых оперативных переключений) с учетом допустимых кратковременных перерывов питания приемников электроэнергии, возможных ограничений мощности, перегрузки элементов системы электроснабжения и т.д.

В системах промышленного электроснабжения (СПЭ) могут возникать нарушения нормального режима и аварии. К нарушениям нормального режима относятся токовые перегрузки, замыкания на землю в сетях с незаземленной нейтралью (или заземленной через реактор), медленное газообразование в масляных трансформаторах и т.д. В этих случаях защита, как правило, действует на сигнал дежурному персоналу для принятия конкретных мер.

Основным видом аварий в СПЭ являются КЗ, поэтому аппараты отключения должны обладать соответствующей отключающей способностью. К таким аппаратам относятся плавкие предохранители высокого (ВН) и низкого (НН) напряжений, автоматические выключатели НН, выключатели ВН, управляемые встроенными в привод расцепителями или релейной защитой соответственно.

Наиболее часто в СПЭ применяют следующие защиты: максимального тока, минимального напряжения, дифференциальную, направленную, газовую, термическую.

Для каждого элемента СПЭ обычно предусматривают основную и резервную защиты; причем последняя должна действовать при отказе основной защиты. Защита должна обладать:

1) избирательностью (селективностью), т.е. отключать только поврежденный элемент;

2) быстротой (мгновенная t_C3 < 0,05 с; быстродействующая 0,05 с < t_C3 <, 0,05с ; замедленная tc%> 0,5 с); 3)чувствительностью

4) надежностью, т.е. срабатывать во всех необходимых случаях; надежность характеризуется вероятностью безотказной работы.

Защита цеховых трансформаторов

Основными видами повреждений в цеховых трансформаторах являются следующие:

1) многофазные (междуфазные) КЗ в обмотках и на их выводах;

2) однофазные замыкания, которые бывают двух видов: на землю и между витками одной фазы.

Замыкание одной фазы на землю опасно для обмоток, присоединенных к сетям с глухозаземленными нейтралями. В этом случае защита должна отключать трансформатор. В сетях с нейтралями, изолированными или заземленными через дугогасящие катушки (реакторы), защита от однофазных замыканий на землю с действием на отключение устанавливается на трансформаторе в том случае, если такая защита имеется в сети. Отключение таких замыканий в сетях 6 или 10 кВ необходимо по условиям техники безопасности.

Лекция 2.

ТРЕБОВАНИЯ ПРЕДЬЯВЛЯЕМЫЕ К СИСТЕМАМ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Современные системы промышленного электроснабжения, оборудуют комплексом автоматических устройств, предназначенных для управления нормальными режимами электроснабжения а для действия в аварийных режимах или сразу же после их ликвидации.

К первой группе могут быть отнесены автоматические устройства пуска электродвигателей, регулирования напряжения и реактивной мощности, настройки дугогасящих реакторов.

Во вторую группу обычно включают устройства, осуществляющие автоматические переключения, направленные на предотвращение развития аварии, на восстановление питания электроприемников и нарушенных, в результате отключения устройствами релейной защиты, связей в системе электроснабжения: автоматическое включение резерва (АВР), автоматическое повторное включение (АПВ), автоматическую частотную разгрузку (АЧР), специальные средства противоаварийной автоматики (ПА). Среди устройств этой группы только АВР и АПВ, решая задачи восстановления нарушенного электроснабжения, считаются устройствами сетевой автоматики и имеют локальное значение. Два других вида автоматических устройств: АЧР и ПА являются элементами системной противоаварийной автоматики, основной задачей которой является не допустить развития уже начавшейся системной аварии, связанной, как правило, с внезапным отключением больших генерирующих мощностей, мощных межсистемных связей или их участков. К устройствам автоматики предъявляются требования чув­ствительности, селективности, быстродействия и надежности.

Требование чувствительности означает, что конкретное устройство автоматики должно эффективно, на возможно ранней стадии выявлять (как правило, с помощью фиксации отклонений электрических параметров режима работы системы электроснабжения от значений режима работы, не требующего вмешательства данного вида автоматики) наступление аварийного режима соответствующего назначению устройства.

Требование селективности означает, что не только автоматические устройства одного вида (например АВР) должны действовать так, чтобы обойтись минимальным числом управляющих воздействий для восстановления нормального режима электроснабжения, но и устройства разных видов (АВР и АПВ; АВР и АЧР) должны осуществлять управляющие воздействия, наиболее соответствующие конкретному нарушению нормального режима. Так, например, устройства АВР на более высоких ступенях электроснабжения должны действовать раньше аналогичных устройств на низших ступенях электроснабжения, а устрой­ства АВР и АЧР на подстанциях с синхронными электродвигателями должны определять причину, по которой происходит снижение частоты на секции распределительного устройства: из-за выбега синхронных электродвигателей, связанного с потерей питания, или из-за системной аварии, вызванной отключением генерирующих источников. Селективность устройств автоматики должна соблюдаться и по отношению к устройствам релейной защиты.

Требование быстродействия означает, что управляющие воздействия должны вырабатываться автоматическим устройством незамедлительно после достоверной фиксации наступления аварийного режима и осуществляться за время, в течение которого определяющие живучесть технологического процесса параметры не выйдут за допустимые пределы.

Требование быстродействия и селективности иногда оказываются противоречащими друг другу. В таком случае определяющим, как правило, является требование быстродействия.

Надежность — наиболее важное требование к устройствам автоматики включает в себя требования к их высокой аппаратной и эксплуатационной надежности.

Лекция 3

Лекция 4,5

ОБЩИЕ ВОПРОСЫ ВЫПОЛНЕНИЯ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

В электроэнергетических системах могут возникать повреждения и ненормальные режимы работы.

Повреждения: короткие замыкания – сверх ток, понижение напряжения – потеря устойчивости.

Ненормальные режимы – отклонения напряжения, тока и частоты.

Развитие аварии может быть предотвращено быстрым отключением поврежденного участка при помощи специальных автоматических устройств – релейной защиты.

Назначение – выявление места КЗ и быстрое отключение поврежденного участка от неповрежденной части.

Выявление нарушений нормального режима и подача предупредительных сигналов или проведение операций, необходимых для восстановления нормального режима. Связь РЗ с автоматикой – АПВ, АВР, АЧР.

Подробнее о повреждениях.

Причины: нарушение изоляции. ТВЧ – старение, механическое повреждение, перенапряжение.

ЛЭП – смыкание проводов.

Ошибки персонала.

Виды: КЗ – наиболее тяжелое.

Вследствие увеличения тока возрастает падение напряжения в элементах системы, что приводит к понижению напряжения во всех точках сети. Возникающая дуга разрушает оборудование, а понижение напряжения нарушает работу потребителей и устойчивость параллельной работы генераторов.

Замыкание на землю одной фазы в сети с изолированной нейтралью. (Обычно в системах собственных нужд эл. станций.)

Ток при этом невелик – несколько десятков ампер. Опасно тем, что вызывает перенапряжения – возможность перехода в междуфазное замыкание.

Ненормальные режимы

Перегрузка оборудования – перегрев ТВЧ и изоляции, её ускоренный износ.

Качания в системах – выход из синхронизма параллельно работающих генераторов. При этом ток колеблется от нуля до максимального, превосходящего нормальную величину значения. Садится напряжение.

Повышение напряжения – при внезапном отключении нагрузки.

Селективность – способность отключать только поврежденный участок сети.

Рис.1

Основное условие для обеспечения надёжного электроснабжения потребителей.

Быстродействие – главное условие для сохранения устойчивости параллельной работы генераторов. Уменьшается время снижения напряжения у потребителей, повышается эффективность АПВ, уменьшается ущерб для оборудования.

Таблица 1.1

Номинальное напряжение, кВ	Время действия релейной защиты, с
300...500	0,1...0,12
110...220	0,15...0,3
6...10	1,5...3

Критерий – остаточное напряжение не менее 60 % от номинального. Кроме того, нужно учитывать и время срабатывания выключателей:

t_откл=t_з+t_в,

где t_з – время действия защиты,

t_в – время отключения выключателя – 0,15...0,06 с.

Быстродействующей считается защита, имеющая диапазон срабатывания – 0,1...0,2 с, самые быстродействующие – 0,02...0,04 с.

В ряде случаев требование быстродействия является определяющим.

Быстродействующие защиты могут быть и неселективными, для исправления неселективности используется АПВ.

Чувствительность – для реагирования на отклонения от нормального режима.

Рис. 2

Резервирование следующего участка – важное требование. Если защита по принципу своего действия не работает за пределами основной зоны, ставят специальную резервную защиту.

Чувствительность защиты должна быть такой, чтобы она действовала при КЗ в конце установленной зоны действия в минимальном режиме системы.

Чувствительность защиты характеризуется коэффициентом чувствительности k_ч

, (1.2)

где I_к.мин – минимальный ток КЗ,

I_с.з – ток срабатывания защиты.

Надежность. Защита должна безотказно работать при КЗ в пределах установленной для неё зоны и не должна ложно срабатывать в режимах, при которых её работа не предусматривается.

ЭЛЕМЕНТЫ ЗАЩИТЫ

Пусковые органы – непосредственно и непрерывно контролируют состояние и режим работы защищаемого оборудования и реагируют на возникновение КЗ и нарушение нормального режима работы.

Это различные реле – автоматические устройства, срабатывающие при определенном значении воздействующей на него величины.

Логические органы – воспринимают команды пусковых органов и в зависимости от их сочетания, по заданной программе производят заранее предусмотренные операции.

Реле также подразделяются на основные и вспомогательные.

Типы основных реле: тока;

напряжения;

сопротивления;

мощности (определяющие величину и направление (знак)).

Реле бывают максимальными – действующие при возрастании контролируемой величины, и минимальными – при снижении этой величины.

Специальные реле: частоты;

тепловые.

Типы вспомогательных реле: времени;

указательные (для сигнализации);

промежуточные (передающие действие основных защит на отключение выключателей).

Каждое реле конструктивно можно подразделить на две части – воспринимающую и исполнительную.

Воспринимающая часть представляет собой обмотку, питающуюся током или напряжением.

Исполнительная часть – это механическая система, воздействующая на контакты реле, заставляя их замыкаться или размыкаться.

Различают два способа включения реле на ток и напряжение сети.

Первичные реле – включены непосредственно (рис. 1).

Вторичные реле – через измерительные трансформаторы тока и напряжения (рис. 2).

Рис. 1 Рис. 2

К достоинствам вторичных реле следует отнести: их изолированность от цепей высокого напряжения; удобство обслуживания; возможность выполнения их стандартными на одни и те же токи (5 или 1 А) и напряжение (100 В).

Достоинство первичных состоит в отсутствии измерительных трансформаторов тока и напряжения, источников оперативного тока и контрольного кабеля. Первичные реле широко используются в цепях низкого напряжения.

Различают два способа воздействия защит на выключатель: прямой и косвенный.

Прямой – защите не требуется оперативный ток, однако реле должны развивать большие усилия, поэтому не могут быть очень точными (рис. 3).

Косвенный – отличаются большой точностью. Проще осуществляется взаимодействие между реле. Однако для реле косвенного действия необходим источник оперативного тока (рис..4).

Рис. 3

Рис. 4

Лекция 6,7

Лекция 8

ТРАНСФОРМАТОР ТОКА

Трансформатор тока – важный элемент релейной защиты. Он питает цепи защиты током сети и выполняет роль датчика, через который поступает информация к измерительным органам устройств релейной защиты.

Рис. 1

Принцип действия

Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в силовую цепь. Вторичная обмотка замыкается на сопротивление нагрузки Z_Н – последовательно включенные реле и приборы.

Ток I₁, протекая по обмотке, создаёт магнитный поток Ф₁=Iw₁, под воздействием этого потока во вторичной обмотке наводиться ЭДС Е₂. По обмотке протекает ток I₂.

Если не учитывать потерь то:

, (2.1)

где – витковый коэффициент трансформации.

В заводских материалах на трансформаторы тока указывают номинальный коэффициент трансформации . Если не учитывать потери, то n_в=n_т.

В действительности же I₂ отличается от расчетного значения. Часть тока I₁ тратиться на создание намагничивающего потока:

(2.2)

Если разомкнуть вторичную обмотку, магнитный поток в магнитопроводе резко возрастет. Магнитопровод быстро расплавится. Кроме того на вторичной разомкнутой обмотке появиться высокое напряжение, достигающие десятков киловольт. Вторичная обмотка обязательно должна быть заземлена – если произойдет пробой изоляции, то при заземленной вторичной обмотке получится короткое замыкание, защитная аппаратура отключит поврежденный трансформатор, заземление вторичной обмотке делается прежде всего для обеспечения техники безопасности.

Причиной погрешностей в работе трансформаторов тока является ток намагничивания. Чрезмерно большие погрешности могут вызвать неправильные действия релейной защиты, поэтому стараются уменьшить ток намагничивания.

Лекция 9

Принцип действия

Существуют три основные разновидности конструкций электромагнитных реле:

1) с втягивающимся якорем;

2) с поворотным якорем;

3) с поперечным движением якоря.

Каждая конструкция содержит: электромагнит, состоящий из стального сердечника и обмотки, стальной подвижный якорь, несущий подвижный контакт, неподвижные контакты и противодействующую пружину.

Проходящий по обмотке ток I_р создает намагничивающую силу I_рw_р, под действием которой возникает магнитный поток Ф, замыкающийся через сердечник электромагнита, воздушный зазор и якорь. Якорь намагничивается и притягивается к полюсу электромагнита, переместившись в конечное положение, якорь своим подвижным контактом замыкает неподвижные контакты реле.

Ток срабатывания I_ср – наименьший ток, при котором реле срабатывает, I_ср – это ток, при котором электромагнитная сила превосходит силу сопротивления пружины, трения и массы.

Ток срабатывания регулируют: изменяя количество витков обмотки реле, I_ср меняется ступенчато; регулируя пружину, I_ср меняется плавно.

Ток возврата – при уменьшении тока в обмотках реле происходит возврат притянутого якоря в исходное положение под действием пружины.

I_воз – наибольший ток в реле, при котором возвращается в начальное положение.

Коэффициент возврата

.

У реле, реагирующих на возрастание тока (максимальных реле), I_ср>I_воз ® k_воз<1.

По мере перемещения якоря воздушный зазор уменьшается, магнитное сопротивление уменьшается. Электромагнитный момент увеличивается, а сила противодействующей пружины остается постоянной, возникает избыточный момент. Для возврата якоря необходимо уменьшить ток.

Реле минимального действия – реле, действующее при уменьшении тока.

Для срабатывания необходимо уменьшить ток до значения, при котором момент пружины превзойдет электромагнитный момент.

I_ср – наибольший ток, при котором отпадает якорь реле.

I_воз – наименьший ток, при котором втягивается якорь реле,

I_воз>I_ср ® k_воз>1.

Токовые реле

Токовые реле – электромагнитные реле, включенные на ток сети (непосредственно или через трансформаторы тока).

Для уменьшения нагрузки на трансформатор тока токовые реле должны иметь по возможности малое потребление мощности. Обмотки токовых реле рассчитываются на длительное прохождение токов нагрузки и кратковременное – токов КЗ. k_воз должен приближаться к единице.

Реле РТ–40. Ток срабатывания регулируется плавно изменением натяжения пружины. Обмотка реле состоит из двух секций, что позволяет путём параллельного и последовательного включений изменять пределы регулирования тока срабатывания. При последовательном соединении число витков возрастает, увеличивается точность, диапазон уменьшается в 2 раза.

Обозначение реле РТ–40/0,2 – диапазон токов срабатывания – 0,05...0,2 А;

РТ–40/20 – 5...20А.

В справочниках по реле указываются: пределы уставок, термическая стойкость, коэффициент возврата, потребляемая мощность.

Реле напряжения

По конструкции реле напряжения аналогичны токовым, подключаются к трансформаторам напряжения.

Реле РН–55. В реле напряжения для снижения вибраций подвижной системы обмотка реле включена в сеть вторичного тока не непосредственно, а через выпрямитель.

Промежуточные реле

Применяются, когда необходимо одновременно замыкать несколько независимых цепей или когда требуется реле с мощными контактами для замыкания/размыкания цепей с большим током.

Промежуточные реле по способу включения подразделяются на реле параллельного и последовательного включения.

Параллельное включение. Основные выходные реле: РП–23, РП–24. Реле, обладающие большим быстродействием: РП–211, РП–212 – 0,01...0,02 с. Обычно время срабатывания промежуточных реле от 0,02 до 0,1 с.

Рис. 3.2.1

Последовательное включение. Используется, если выходной сигнал при срабатывании защиты слишком кратковременен для обеспечения отключения выключателей.

Рис. 3.2.2

Параллельное включение с удерживающей последовательно включенной катушкой. РП–213, РП–214, РП–253, РП–255.

Рис. 3.2.3

В справочниках указываются номинальные величины напряжения, тока, время срабатывания, допустимый ток, контактная система реле.

Конструкция. Промежуточные реле в основном выполняются при помощи системы с поворотным якорем – достоинство этой системы в большой электромагнитной силе при малом потреблении мощности, удобна для изготовления многоконтактных реле.

Указательные реле

Ввиду кратковременности прохождения тока в обмотке указательного реле они выполняются так, что сигнальный флажок и контакты реле остаются в сработавшем состоянии до тех пор, пока их не возвратит на место обслуживающий персонал.

Рис. 3.2.4

Типы указательных реле: РУ–21, СЭ–2, ЭС–41.

Реле времени

Служат для искусственного замедления действия устройств релейной защиты. Основное требование – точность. Погрешность во времени действия реле не должна превышать ±0,25 с, а для высокоточных реле ±0,06 с.

Рис. 3.2.5

Конструкция. При появлении тока в обмотке якорь втягивается, освобождая рычаг с зубчатым сегментом. Под действием пружины рычаг приходит в движение, замедляемое устройством выдержки времени. Через определенное время подвижный контакт замкнет контакты реле.

Рис. 3.2.6

Типы реле времени: ЭВ–100, ЭВ–200. Широко используется и полупроводниковые реле времени серии ВЛ. Изготовляются реле времени с синхронным электродвигателем серии Е–52, ВС–10. Реле серий Е–512, Е–513 имеют двигатели постоянного тока.

Для уменьшения размеров реле их катушки не рассчитаны на длительное прохождение тока. Поэтому реле, предназначенные для длительного включения под напряжение, выполняются с добавочным сопротивлением r_д.

Рис. 3.2.7

Индукционные реле

Лекция 10,11.

Газовая защита

Оценка газовой защиты

Достоинства:

1. Простота;

2. Высокая чувствительность;

3. Малое время действия при значительных повреждениях.

Газовая защита является наиболее чувствительной защитой трансформаторов от повреждений его обмоток и особенно витковых замыканий, на которые дифференциальная защита реагирует только при замыкании большого числа витков, а МТЗ и отсечка не реагируют совсем.

Недостатки:

1. Не действует при повреждениях на выводах трансформатора;

2. Должна выводиться из работы после доливки масла.

Применение

Обязательно устанавливается на трансформаторах мощностью 6300 кВА и выше, а также на трансформаторах 1000-4000 кВА не имеющих дифференциальной защиты или отсечки и если МТЗ имеет выдержку времени более 1 секунды. При наличие быстродействующих защит, её применение допускается. На внутрицеховых трансформаторах мощностью 630 кВА и выше обязательна к применению, независимо от наличия других быстродействующих защит.

Максимальная токовая защита

Схемы защиты

Лекция 12.

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ПРЕДЬЯВЛЯЕМЫЕ К УСТРОЙСТВАМ АВТОМАТИЧЕСКОГО ПОВТОРНОГО ВКЛЮЧЕНИЯ

Сущность АПВ состоит в, том, что элемент системы электроснабжения, отключившийся под действием релейной защиты (РЗ), вновь включается под напряжение (если нет запрета на повторное включение) и если причина, вызвавшая отключение элемента, исчезла, то элемент остается в работе, и потребители получают питание практически без перерыва. Опыт эксплуатации показывает, что многие повреждения в системах электроснабжения промышленных предприятий являются неустойчи­выми и самоустраняются. К наиболее частым причинам, вызывающим неустойчивые повреждения элементов системы электроснабжения, относят перекрытие изоляции линий при атмосферных перенапряжениях, схлестывание проводов при сильном ветре или пляске, замыкание линий различными предметами, отключение линий или трансформаторов вследствие кратковременных перегрузок или неизбирательного срабатывания РЗ, ошибочных действий дежурного персонала и т. д. Стоимость устройства АПВ незначительна по сравнению с ущербами производства, вызываемыми перерывами электроснабжения. Применение устройств АПВ различных элементов системы электроснабжения значительно повышает надежность электроснабжения даже при одном ИП.

При применении АПВ трансформаторов в схеме АПВ предусматривают запрет АПВ при внутренних повреждениях трансформатора, т. е. при отключении трансформаторов под действием газовой или дифференциальной защиты. Наиболее эффективным является применение АПВ для воздушных линий высокого напряжения, так как появление неустойчивых повреждений для них более вероятно, чем для других элементов.

В системах электроснабжения промышленных предприятий в основном применяют устройства АПВ однократного действия как наиболее простые и дешевые. С увеличением кратности действия АПВ их эффективность уменьшается. Так, эффективность применения однократного АПВ для воздушных линий в энергосистемах России составляет 60 — 75 %, при двукратном — 30 — 35 % и при трехкратном — всего лишь 1 — 5 %.

В настоящее время разработано и внедрено много схем и конструкций типовых устройств АПВ для выключателей с приводами, работающими на постоянном и переменном токе, выпускаемых нашей промышленностью [32].

Устройства АПВ в соответствии с [31] должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1) устройства АПВ не должны действовать: при отключении выключателя персоналом дистанционно или при помощи телеуправления; при автоматическом отключении выключателя защитой непосредственно после включения его персоналом; при отключении выключателя защитой от внутренних повреждений трансформаторов и вращающихся машин, устройствами противоаварийной автоматики, а также в других случаях отключений выключателя, когда действие АПВ недопустимо;

2) устройства АПВ должны быть выполнены так, чтобы была исключена возможность многократного включения на КЗ при любой неисправности в схеме устройства;

3) устройства АПВ должны выполняться с автоматическим возвратом;

4)при применении АПВ необходимо предусматривать ускорение действия защиты на случай неуспешного АПВ; ускорение действия защиты после неуспешного АПВ выполняют с помощью устройства ускорения после включения выключателя, которое используют и при включении выключателя по другим причинам (от ключа управления, телеуправления или устройства АВР); не следует ускорять действие защиты после включения выключателя, когда линия уже включена под напряжение другим своим выключателем;

5) устройства трехфазного АПВ (ТАПВ) необходимо выполнять с пуском от несоответствия между ранее поданной оперативной командой и отключенным положением выключателя (допускается также пуск устройства АПВ от защиты).

Ускорение защиты до АПВ сокращает до минимума время протекания тока КЗ, благодаря чему уменьшаются вызываемые им разрушения и увеличивается возможность успешного АПВ. Ускорение защиты до АПВ заключается в том, что выдержка времени максимальной защиты выводится из действия и первое отключение выключателя осуществляется мгновенно. Второе отключение выключателя после неуспешного АПВ выполняется избирательно, с выдержкой времени, которая к этому моменту автоматически вводится в действие.

Ускорение защиты после АПВ применяют на участках сети, имеющих несколько ступеней избирательной защиты, так как вывод из действия выдержки времени может привести к ложному срабатыванию защиты. Отключение выключателя после неуспешного АПВ производится мгновенно, для чего к этому моменту выдержка времени максимальной токовой защиты автоматически выводится из действия.

В системах промышленного электроснабжения применяют устройства ТАПВ однократного или двукратного действия (последнее — если это допустимо по условиям работы выключателя). Устройство ТАПВ двукратного действия применяют для воздушных линий, особенно для одиночных с односторонним питанием. В сетях 35 кВ и ниже устройства ТАПВ двукратного действия применяют для линий, не имеющих резервирования по сети.

Лекция 13

Лекция 14

Лекция 15

ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ПРЕДЬЯВЛЯЕМЫЕ К УСТРОЙСТВАМ АВР

Автоматическое включение резервного питания и оборудования линий, силовых трансформаторов, генераторов, электродвигателей, электрического освещения, как правило, происходит после их отключения любыми видами защит, а также при ошибочных действиях обслуживающего персонала или самопроизвольном отключении выключателей.

Устройства АВР должны удовлетворять следующим основным требованиям:

1) обеспечивать возможность действия при исчезновении напряжения на шинах питаемого элемента, вызванном любой причиной, в том числе КЗ на этих шинах (последнее — при отсутствии АПВ шин);

2) при отключении выключателя рабочего источника питания включать без дополнительной выдержки времени выключатель резервного источника питания; при этом должна обеспечиваться однократность действия устройства.

3) для обеспечения действия АВР при обесточении питаемого элемента в связи с исчезновением напряжения со стороны питания рабочего источника и при отключении выключателя с приемной стороны (например, для случаев, когда защита рабочего элемента действует только на отключение выключателей со стороны питания) в схеме АВР необходимо предусмотреть пусковой орган напряжения (ПОН); ПОН при исчезновении напряжения на питаемом элементе и при наличии напряжения со стороны питания резервного источника должен действовать с выдержкой времени на отключение выключателя рабочего источника питания с приемной стороны; ПОН АВР не предусматривают, если рабочий и резервный элементы имеют один источник питания;

4) элемент минимального напряжения ПОН АВР, реагирующий на исчезновение напряжения рабочего источника, должен быть отстроен от режима самозапуска электродвигателей и от снижения напряжения при удаленных КЗ; напряжение срабатывания элемента контроля напряжения на шинах резервного источника ПОН АВР должно выбираться по возможности исходя из условия самозапуска электродвигателей; время действия ПОН АВР должно быть больше времени отключения внешних КЗ, при которых снижение напряжения вызывает срабатывание элемента минимального напряжения ПОН, и, как правило, больше времени действия АПВ со стороны питания;

5) элемент минимального напряжения ПОН АВР должен быть выполнен так, чтобы исключалась его ложная работа при перегорании одного из предохранителей трансформатора напряжения (ТН) со стороны обмотки высшего (ВН) или низшего (НН) напряжения; при защите обмотки НН автоматическим выключателем при его отключении действие ПОН должно блокироваться;

6) при выполнении устройства АВР необходимо учитывать перегрузку резервного источника питания и самозапуск электродвигателей и, если имеет место чрезмерная перегрузка или не обеспечивается самозапуск, выполнять разгрузку при действии АВР (например, отключение неответственных, а в некоторых случаях и части ответственных электродвигателей; для последних рекомендуется применение АПВ);

7) устройства АВР не должны действовать на включение потребителей, отключенных устройствами АЧР; с этой целью должны применяться специальные мероприятия (например, блокировка по частоте).

Устройства АВР устанавливают на подстанциях (ПС) и рас­пределительных пунктах (РП), для которых предусмотрено два источника питания, работающих раздельно в нормальном режиме. Необязательным с точки зрения экономии аппаратуры считается выполнять АВР на ПС и РП в тех случаях, когда от их шин получают питание только электроприемники II и III категорий по надежности электроснабжения. Назначением устройства АВР является осуществление возможно быстрого, обеспечивающего минимальные нарушения и потери в технологическом процессе, автоматического переключения на резервное питание потребителей, обесточенных в результате повреждения или самопроизвольного отключения рабочего источника электроснабжения. Включение резервного источника питания на поврежденную секцию сборных шин КРУ, как правило, не допускается во избежании увеличения объема разрушений, вызванных КЗ, и аварийного снижения напряжения потребителей, электрически связанных с резервным источником. Действие устройства АВР не должно приводить к недопустимой перегрузке резервного источника как в последующем установившемся режиме, так и в процессе самозапуска потерявших питание электродвигателей потребителя. Схемы устройства АВР должны:

а) обеспечивать возможно раннее выявление отказа рабочего источника питания;

б) действовать согласованно с другими устройствами автоматики (АПВ,АЧР) в интересах возможно полного сохранения технологического процесса; в)не допускать, как правило, включение резервного источника на КЗ;

г) исключать недопустимое несинхронное включение потерявших
питание Синхронных электродвигателей на сеть резервного источника;

д) не допускать подключение потребителей к резервному источнику,
напряжение на котором понижено.

Выключатели напряжением выше 1 кВ, включаемые устройством АВР, должны иметь контроль исправности цепи включения.

Лекция 16

Лекция 17

Лекция 18.

Лекция 1

ОСНОВЫНЫЕ ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ

И НЕНОРМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ СПЭ

Системы электроснабжения должны быта надежными, экономичными, удобными и безопасными в эксплуатации и обеспечивать потребителей электроэнергией требуемого качества. Большую роль в выполнении этих требований играют устройства релейной защиты и автоматики.

Кроме того, системы электроснабжения должны обеспечивать функционирование основных производств предприятия в послеаварийном режиме (после всех необходимых оперативных переключений) с учетом допустимых кратковременных перерывов питания приемников электроэнергии, возможных ограничений мощности, перегрузки элементов системы электроснабжения и т.д.

В системах промышленного электроснабжения (СПЭ) могут возникать нарушения нормального режима и аварии. К нарушениям нормального режима относятся токовые перегрузки, замыкания на землю в сетях с незаземленной нейтралью (или заземленной через реактор), медленное газообразование в масляных трансформаторах и т.д. В этих случаях защита, как правило, действует на сигнал дежурному персоналу для принятия конкретных мер.

Основным видом аварий в СПЭ являются КЗ, поэтому аппараты отключения должны обладать соответствующей отключающей способностью. К таким аппа<