Монтаж на электростанциях, независимо от видов ЗОНа, производится по следующему алгоритму:
Для трехобмоточных трансформаторов мощностью 63 МВА и более и автотрансформаторов следует обеспечить приведенную предельную кратность трансформаторов тока более 25 (9-6), при этом условии можно принять: kпер = 2,5, kсн.торм = 1,0, в = 1,25. Уставку «g» можно принимать g = 0,3.
Остальные уставки выбираются одинаково для всех групп.
Ток срабатывания дифференциальной токовой отсечки выбирается по наибольшему из двух условий: отстройки от броска тока намагничивания и отстройки от максимального тока внешнего короткого замыкания.
По условию отстройки от режима максимального тока внешнего короткого замыкания по следующему выражению:
| (9 – 7) |
где kотстр – коэффициент отстройки, может быть принят kотстр = 1,1; kнб = 0,7, если для защищаемого трансформатора со всех сторон используются трансформаторы тока с вторичным номинальным током 5 А; kнб = 1,0, если с какой либо стороны используются трансформаторы тока с вторичным номинальным током 1 А. Уставка «g-High» может быть использована, если возможно повышение напряжения более 15% от номинального напряжения ответвления. Уставку «Jnrush Ratio» можно принять равной 12%. Уставка «Jnrush Time» может быть принята равной 5 с, если отсутствуют достаточно точные данные о времени затухания броска тока намагничивания. Для пояснения выбора коэффициентов выравнивания вторичных токов рассмотрим трехобмоточный трансформатор с разными номинальными мощностями сторон, с тем чтобы помимо выравнивания амплитуд использовать возможность изменения опорной величины канала переменного тока. Параметры трансформатора: S110 = 25 МВ•А; U = 110/35/6,3 кВ; S35 = 20 МВ•А; S6 = 5 МВ•А; I110 = 131 А; I35 = 330 А; I6 = 458 А. То же для полной мощности 25 МВА: I110 = 131 А; I35 = 412 А; I6 = 2294 А; трансформаторы тока на стороне 110 кВ: nТТ = 300/5; на стороне 35 кВ: nТТ = 600/5, на стороне 6,3 кВ nТТ = 600/5. Определяем коэффициенты изменения опорных величин канала переменного тока на стороне 110 кВ, 35 кВ и 6,3 кВ:
После изменения опорных величин каналов, опорные токи на сторонах 110, 35 и 6 кВ будут соответственно: 131 А, 330 А и 458 А.
Выбор необходимых векторных групп для компенсации углового сдвига подробно описан выше. На этом расчет уставок срабатывания дифференциальной защиты трансформатора типа RET316 заканчивается.
Нейтраль представляет собой несколько соединенных точек или проводников, которые либо не подключены к сети напряжений, либо имеют контакт с землёй путём преодоления больших сопротивлений.
Заземление нейтралей необходимо по следующим причинам:
При изменении напряжения относительно земли, создаются токи замыкания на землю, и появляется перенапряжение. Это происходит из-за нарушения симметрии системы. Нейтраль может иметь разные режимы, которые зависят от степени изменения симметрии. Так, в зависимости от режимов, нейтраль может быть:
Нейтрали трансформатора могут быть изолированы от земли или заземлены через активные сопротивления. Также сопротивления могут быть индуктивными. Изолированные нейтрали работают от 6 кВ до 35 кВ.
Поперечные дифференциальные РЗ применяются на параллельных ЛЭП, имеющих одинаковое сопротивление, и основаны на сравнении значений и фаз токов, протекающих по обеим ЛЭП. Благодаря равенству сопротивлений ЛЭП в нормальном режиме и при внешнем КЗ токи в них равны по значению и фазе (II =III) (рис.10.15). В случае КЗ на одной из ЛЭП равенство токов нарушается. На питающем конце ЛЭП А токи II иIII совпадают по фазе, но различаются по значению, а на приемном В – противоположны по фазе, что следует из токораспределения, приведенного на рис.10,15 б. Таким образом, нарушение равенства токов в параллельных ЛЭП по значению или фазе является признаком повреждения одной из них. Поперечные дифференциальные РЗ применяются двух видов: на параллельных ЛЭП, включенных под один общий выключатель – токовая поперечная дифференциальная РЗ; на параллельных ЛЭП с самостоятельными выключателями – направленная поперечная дифференциальная РЗ .
(количество записанных аварий зависит от заданной длительности регистрации доаварийных и послеаварийных процессов – суммарное время запоминания составляет 5 – 10 с), функции логики: счет, задержка, логические операции «И», «ИЛИ», триггеры. Общение с устройством предусмотрено через персональный компьютер с помощью специальной программы интерфейса пользователя (требуется указать в заказе).
Даже краткое описание всех функций устройства требует отдельного выпуска, поэтому в данном издании ограничимся рассмотрением только алгоритма дифференциальной токовой защиты.
Устройство имеет девять аналоговых входов, которые могут быть использованы как токовые, так и для подключения к цепям напряжения (для трехобмоточного трансформатора при выполнении дифференциальной защиты на всех сторонах в трехфазном исполнении все девять аналоговых входов должны использоваться как токовые).
Тормозная характеристика первой ступени состоит из трех участков: горизонтального с током срабатывания от 0,2 до 0,5 номинального тока, прямолинейного наклонного участка с двумя фиксированными коэффициентами торможения либо 0,25, либо 0,5 (под коэффициентом торможения понимается отношение дифференциального тока к тормозному) и вертикального участка, т.е. при тормозном токе, большем уставки «b» защита не работает (рис. 9.1).
Для того чтобы использовать алгоритм дифференциальной защиты двухобмоточного трансформатора для трехобмоточного трансформатора, из токов трех сторон трансформатора выделяется наибольший по абсолютной величине ток, который и принимается как ток первой стороны приведенного двухобмоточного трансформатора.
Таким образом, дифференциальный и тормозной токи трехобмоточного трансформатора вычисляются по двум приведенным токам:
| (9 – 1) |
| (9 – 2) |
Для двухобмоточного трансформатора соответственно I1‘ = I1 и I2‘ = I2. Дифференциальный ток в фирменном обозначении равен:
| (9 – 3) |
Для повышения селективности защиты и увеличения ее чувствительности тормозной ток принят зависящим от угла между токами сторон приведенного двухобмоточного трансформатора (обозначение тормозного тока фирменное):
| (9 – 4) |
где α = 1‘ − I2‘), за положительное направление токов принято направление в сторону защищаемого трансформатора.
Если принять, что при внешнем коротком замыкании угол между токами приведенного трансформатора равен 180°, а при повреждении в зоне защиты этот угол равен 0°, то получим следующие значения тормозного тока: для внешнего повреждения α = 1‘ – (I2‘)) = 0° cos0° = 1,0
Iн = I1′ • I′2 •1,0 = I1′ • I′2,
для внутреннего повреждения α = 1‘ — (I2‘)) = 180° Iн = 0.
Однако при повреждении нагруженного трансформатора, при котором ток нагрузки является сквозным током, может произойти отказ дифференциальной защиты из-за того, что тормозной ток будет превышать величину «b». Например, при токе повреждения, равном 4In, ток нагрузки равен In, тогда α = n − (−In)) = 0°
cos0° = 1,0 IΔ = 4In − In = 3In Iн = 4In •1In •1,0 = 2In, и если уставка «b»
принята меньше 2In, то дифференциальная защита не будет работать. Для предотвращения отказа защиты при повреждении в зоне действия и протекании тока нагрузки вертикальная часть тормозной характеристики исключается при токах сторон I1‘ 2‘
Это загрубление дифференциальной защиты выполняется посредством внешнего входного сигнала, на который может воздействовать, например, защита повышения напряжения. Для предотвращения ложной работы дифференциальной защиты при бросках тока намагничивания в момент взятия трансформатора под напряжение, выполнена блокировка защиты по превышению отношения тока второй гармонической составляющей к току промышленной частоты в дифференциальном токе.
Конструкция ЗОНа состоит из цилиндра, на которое крепится основание. Основание-это небольшая деталь в виде угла, на котором закреплена вся конструкция. К нему присоединен статический контакт с устройством, состоящим из трубы (в основном алюминиевая) на которую крепится круглая пластинка с валом. Такое устройство называется ножом заземления. Нож соединен с фазным проводом линии, который входит в фазу заземления вторым концом.
Давление всей установки устанавливается и регулируется стальной пружиной. Вентильные разрядники, устройства защищающие установку от перенапряжения. Берут весь удар на себя во время грозы. Внешний вид напоминает металлическую гусеницу. Включается ЗОН 110кВ между нулевой точкой напряжения и землёй, либо напрямую через трансформатор со вторичной обмоткой.
Но как продольная, так и поперечная дифференциальная защита имеет и недостатки. Например, она не способна защитить электрическую цепь при воздействии коротких замыканий извне. Также она не способна разомкнуть электрическую цепь при воздействии сильной перегрузки.
К сожалению, защита может сработать при повреждении вспомогательной электроцепи, к которой произведено подключение вторичной обмотки. Но все преимущества дифзащиты с циркулирующим током перебивают эти мелкие недостатки. Но они способны защитить линии электропередач очень маленькой протяженности, не более километра.
Они очень часто используются при реализации защиты проводов, с помощью которых запитываются разнообразные устройства, необходимые для функционирования электрических станций, генераторов. В том случае, если длина электролинии очень большая, например составляет несколько десятков километров, защиту по данной схеме выполнить очень сложно, так как необходимо использовать провода с очень большим сечением для соединения электромагнитных реле и вторичной обмотки трансформаторов.
В том случае, если использовать стандартные провода, то нагрузка на трансформаторы тока окажется чересчур большой, равно как и ток небаланса. А вот что касается чувствительности, то она оказывается крайне низкой.
При подаче нагрузки намагничивание прибора из-за включения рассматривается как негативное явление, способное спровоцировать БТН максимальной амплитуды. При отключении ток намагничивания сокращается до нулевой отметки, а магнитная индукция корректируется в зависимости от степени намагничивания стального сердечника, в результате чего в магнитопроводе сохраняется остаточная индукция.
Если через время повторить включение токопреобразующего устройства под напряжение, подчиненное синусоидальному закону изменения, магнитная индукция меняется со смещением остаточной величины до 90% от номинального значения. В результате возникает высокая амплитуда намагничивания и изменение формы кривой.
Рис. 3. Кривая БНТ классического типа
Уровень намагничивающего тока затухает на десятые доли секунды, но полное «сглаживание» кривой наступает в течение нескольких секунд, а при определенных условиях – через несколько минут. Длительность затухания апериодической составляющей осциллограммы БТН обусловлена высокой амплитудой тока в начальный (нулевой) момент времени и содержанием разных гармоник. Пиковая величина зависит от нагрузочного напряжения и его параметров, а также от значения и полярности остаточного магнитного потока в сердечнике.
Пик тока может быть выше номинального значения для высокомощных агрегатов в 10-15 раз, а для приборов мощностью (
Поперечно направленная защита широко используется при разработке систем линий, функционирующих параллельно. С обеих сторон линии устанавливаются выключатели. Суть в том, что такие по конструкции линии очень сложно защитить при помощи простых схем. Причина – невозможно достичь нормального уровня селективности. Чтобы улучшить селективность, необходимо тщательно подбирать выдержку времени. Но в случае использования поперечно направленной дифзащиты выдержка времени не нужна, селективность довольно высокая. У нее есть основные органы:
Конструкция системы такова, что на линиях производится установка трансформаторов тока со вторичными обмотками, соединенными в схему с циркулирующим током. А вот все токовые обмотки включаются последовательно, после чего их соединяют при помощи дополнительных проводов к трансформаторам тока. Чтобы работала дифференциально-фазная защита, к реле подводится напряжение при помощи сборных шин установок. Именно на них производится монтаж всего комплекта. Если посмотреть на схему включения вторичных цепей трансформаторов и защитного реле, то можно сделать вывод о том, почему ее называют «направленной восьмеркой». Вся система выполнена двумя комплектами. На каждом конце линии находится один комплект, благодаря которому обеспечивается дифференциальная токовая защита линии электропередач.
Дифференциальная защита силового трансформатора
Принцип действия продольной дифференциальной защиты основан на сравнении токов фаз, протекающих через участки между защищаемым участком линии (или защищаемом аппаратом). Для измерения значения силы тока на концах защищаемого участка используются трансформаторы тока (TA1, TA2). Вторичные цепи этих трансформаторов соединяются с токовым реле (KA) таким образом, чтобы на обмотку реле попадала разница токов от первого и второго трансформаторов.
В нормальном режиме (1) значения величины силы тока вычитаются друг из друга, и в идеальном случае ток в цепи обмотки токового реле будет равен нулю. В случае возникновения короткого замыкания (2) на защищаемом участке, на обмотку токового реле поступит уже не разность, а сумма токов, что заставит реле замкнуть свои контакты, выдав команду на отключение поврежденного участка.
В реальном случае через обмотку токового реле всегда будет протекать ток отличный от нуля, называемый током небаланса. Наличие тока небаланса объясняется рядом факторов:
Следует отметить, что современные микропроцессорные устройства защиты способны учитывать эту разницу самостоятельно, и при их использовании, как правило, вторичные обмотки измерительных трансформаторов тока соединяют звездой на обоих концах защищаемого участка, указав это в настройках устройства защиты.
Дифференциальная защита трёхфазного трансформатора, обмотки которого соединены по схеме Y/Δ)
Дифференциальная защита устанавливается в качестве основной для защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Одним из недостатков такой защиты является сложность её исполнения: в частности, требуется наличие надёжной, помехозащищённой линии связи между двумя участками, на которых установлены трансформаторы тока. В связи с этим, дифференциальную защиту применяют для защиты одиночно работающих трансформаторов и автотрансформаторов мощностью 6300 кВА и выше, параллельно работающих трансформаторов и автотрансформаторов мощностью 4000 кВА и выше и на трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше, если токовая отсечка не позволяет добиться необходимой чувствительности при коротком замыкании на выводах высокого напряжения, а максимальная токовая защита имеет выдержку времени более, чем 0,5 с.
Принцип действия, на основании которого работает дифференциальная защита, состоит в сравнении токовых сигналов, протекающих через систему в прямом и обратном направлении. Для регистрации этих величин в устройстве предусмотрены встроенные дифференциальные трансформаторы, формирующие соответствующие по величине магнитные поля. В их вторичные цепи включены реле, обеспечивающие выделение разницы токовых составляющих, протекающих в каждом из направлений, по величине создаваемого ими поля.
В нормальном режиме работы оборудования разница этих составляющих равна нулю, поскольку втекающий в нагрузку ток равен вытекающему. При появлении посторонних утечек, связанных с пробоем изоляции или замыканием токопроводящих частей на землю, баланс токов в дифференциальных трансформаторах сразу же нарушается.
В результате этого исполнительное реле срабатывает, а дифференциальная защита мгновенно отключает устройство-потребитель от питающей линии (смотрите фото ниже).
В реальных условиях через обмотки исполнительного прибора (реле) всегда протекает небольшой ток, называемый небалансным, присутствие которого объясняется следующими причинами:
С учётом всего сказанного в современной дифференциальной аппаратуре используются специальные микропроцессорные системы, способные выявлять эту разницу автоматически и своевременно компенсировать её.
Данная защита выполняется чтобы защитить от виковых замыканий, которые могут возникнуть непосредственно в обмотке статора, и, конечно же, если есть параллельные ветви статорных обмоток. Это возможно, за счёт сравнения величин токов этих ветвей по каждой из фаз. Поперечная дифзащита выполняется таким образом, чтобы для каждой из фаз она была организована отделено, то есть будет реагировать на межвитковые замыкания только в одной из фаз.
Ток, при котором, катушка поперечной дифзащиты втянется, отстраивается по максимальному току небаланса, который может протекать в реле при различных внешних коротких замыканиях, и принимается равным:
Рекомендовано при наладке системы дифзащиты производить более точный подсчет уставки с учетом абсолютно всех реально протекающих токов небаланса, а не расчётных. Как показывает навыки в процессе эксплуатации, на турбогенераторах они сравнительно невелики, и ток их срабатывания не требует дополнительных регулировок и подстроек. На гидрогенераторах, наоборот, величины этих нежелательных токов велики, потому приходится существенно загрублять настройки реле этой поперечной защиты, что иногда понижает ее сверхэффективность.
В итоге хотелось бы отметить, что расчётом и настройкой этих защит должны заниматься только профессионалы, имеющие опыт работы в данной сфере, чаще всего это инженеры электротехнических проектно-конструкторских бюро. Дифференциально фазная защита в быту тоже очень эффективна и выполнить её на основе компактных устройств, продающихся в специализированных магазинах, сможет даже начинающий электромонтёр, сложностей по подключению там возникнуть не должно. Главное, соблюдать элементарные правила электробезопасности.
Структурная схема защиты содержит:
На вход РО с выхода рабочей цепи РЦ подается рабочий ток Iр, выпрямленный по схеме двухполупериодного выпрямления без сглаживания, а с выхода тормозных цепей ТЦ1 и ТЦ2 – токи смещения Iсм1 и Iсм2, выпрямленные по схеме двухполупериодного выпрямления со сглаживанием и направленные встречно току Iр.
Реагирующий орган РО состоит из релейного формирователя РФ, элемента выдержки времени на возврат ВВ и элемента выдержки на срабатывание ВС. В нормальном режиме и в режиме внешнего короткого замыкания рабочий ток Iр на входе РО будет меньше тока срабатывания РО (сумма токов рабочей цепи РЦ и токов смещения), поэтому сигнал на выходе РФ равен нулю.
При исчезновении сигнала на входе РФ сигнал на выходе ВВ становится равным нулю только по истечении выдержки времени на возврат (tвозвр = 4,5 − 5 мс), единичный сигнал на выходе ВС появится при наличии единичного сигнала на входе ВС в течение времени, равного 21 − 23,3 мс (т.е. в течение этого времени на входе РФ паузы тока имеют длительность не более 4,5 − 5 мс). Сигнал с выхода ВС усиливается до величины, необходимой для надежного срабатывания выходного реле.
Рис. 3.4. Структурная схема защиты ДЗТ-20
При синусоидальном токе (рис. 3.6) в режиме короткого замыкания в защищаемой зоне длительность пауз на выходе РФ зависит от отношения амплитуды тока к заданному уровню срабатывания. Если это отношение таково, что длительность пауз на выходе РФ меньше уставки ВВ, то на выходе ВВ появляется сигнал, не имеющий пауз. Спустя время срабатывания элемента ВС, на его выходе появляется единичный сигнал, что приводит к срабатыванию реле на отключение.
Важный этап монтажа ЗОНа – предварительная подготовка
При подготовке важно следовать мерам предосторожности, а именно:
Подготовка ЗОНа к монтажу состоит из нескольких этапов:
Осторожно распаковать заземлительное устройство.
Тщательно проверить оборудование на наличие дефектов и деформаций. При обнаружении недочётов следует обратиться к заводу изготовителю.
На заводские изделия наносится консервационная смазка, которую необходимо удалить перед монтажом
Для очистки деталей используют бензин или керосин.
Затем нужно проверить исправность работы механизмов.
После проверки заново нанести смазку.
При организации электропроводки и крепления кабелей все чаще применяются специальные средства, которые позволяют улучшить качество и…
В чём преимущества стальных сгонов и как они применяются Стальные сгоны — это один из…
Железобетонные изделия — это основа, на которой держатся современные здания и мосты, жилые кварталы и…
Модульные офисы продаж — это находка для компаний, которые ценят скорость и удобство. Компактные, мобильные…
Погрузочные рампы играют ключевую роль в бизнесе, связанном с логистикой, складами и транспортировкой товаров. Это…
Модульные здания с каждым годом привлекают все больше внимания благодаря своим преимуществам. Одним из главных…
This website uses cookies.