Обновлено: 30.06.2024

Опыт эксплуатации показывает, что, несмотря на благоприятные условия для надзора и ухода за элементами распределительных устройств электростанций и подстанций, повреждения на их шинах все же имеют место. К числу наиболее характерных причин, вызывающих к. з. на шинах, следует отнести: перекрытие шинных изоляторов и вводов выключателей; повреждение трансформаторов напряжения и установленных между шинами и выключателями трансформаторов тока; поломка изоляторов разъединителей и воз­душных выключателей во время операций с ними; ошибка об­служивающего персонала при переключениях в распределитель­ных устройствах.

Для отключения к. з., возникающих на шинах электростанций и подстанций, на питающих шины генераторах, трансформато­ рах и линиях, обычно предусматриваются соответствующие за­ щиты. В качестве таких защит на генераторах и Трансформато­рах служат защиты от внешних к. з., а на линиях — максималь­ные или дистанционные защиты, однако эти защиты работают при к. з. на шинах с выдержкой времени, имеющей иногда зна­чительную величину.

В то же время по условиям устойчивости, особенно в сетях 110—500 кВ, обычно требуется мгновенное отключение между­ фазных к. з. на шинах. В таких случаях появляется необходи мостъ в применении специальных защит шин, способных отклю­ чать повреждения на них без выдержки времени.

Кроме недостаточной быстроты действия, защиты линий, трансформаторов и генераторов в некоторых случаях не могут обеспечить селективного отключения поврежденной системы шин.

Характерным примером этого может служить подстанция с двумя выключателями на каждом присоединении (рис. 19-1). При к. з., например, на первой системе шин защиты 1 и 2 отклю­чают соответственно выключатели В-1 и В-2, лишив питания обе системы шин, хотя при данной схеме соединений имеется воз­можность сохранить в работе всю подстанцию, отключив выклю­чатели В-3 и В-4. Такая ликви­дация повреждения может быть обеспечена с помощью специаль­ной защиты шин.

Таким образом, специальные защиты шин применяются в тех случаях, когда защита присоеди­ нений не в состоянии обеспечить необходимого быстродействия или селект ивности.

Для прекращения к. з. на ши­нах их защита должна действовать на отключение всех присоедине­ний, питающих шины. В связи с этим специальные защиты шин приобретают особую ответствен­ность, так как их неправильное действие приводит к отключению целой электростанции или под­станции либо их секции. Поэтому принцип действия защит шин и их практическое выполнение (монтаж) должны отличаться повышенной надежностью, исклю­чающей какую-либо возможность их ложного действия.

В настоящее время в качестве быстродействующей и селек­тивной защиты шин получила повсеместное распространение защита, основанная на дифференциальном принципе. На транс­форматорах и секционных выключателях, питающих шины, у ко­торых отходящие линии имеют реакторы, в качестве специаль­ной защиты шин применяются токовые отсечки и дистанционные защиты.

В последнее время быстрое отключение к. з. на шинах соче­тается с автоматическим повторным включением шин (АПВ). Опыт эксплуатации показывает, что некоторая часть к. з. на ши­нах имеет переходящий характер и при быстром отключении не восстанавливается после повторного включения.

Дифференциальная защита шин

Дифференциальная защита шин (рис. 19-2) основывается на том же принципе, что и рассмотренные ранее дифференциальные защиты генераторов, трансформаторов и ли­ний, т. е. на сравнении величины и фазы токов, приходящих к защищаемому элементу и уходящих от него.

Для питания защиты на всех присоединениях устанавливаются трансформаторы тока с одинаковым коэффициентом трансформа­ции п_Т (независимо от мощности при­соединения).

Дифференциальное реле 1 подклю­чается к трансформаторам тока всех присоединений, так чтобы при первич­ных токах, направленных к шинам, в нем проходил ток, равный сумме токов всех присоединений, т. е. I_р == ΣI _прис. Тогда при внешних к. з. ΣI _прис = О и реле не действует, а при к. з. в зоне (на шинах) ΣI _прис равна сумме токов к. з., притекающих к месту повреждения, и защита работает.

Обычно первичные обмотки всех трансформаторов тока подключаются к шинам одноименными зажимами (рис.19-2); при этом для выполнения ука­занного включения реле 1 все вторичные обмотки трансформаторов тока соединяются параллельно одноименной
полярностью (начало — с началом, конец — с концом) и параллельно к ним подключается обмотка реле 1.

При внешнем к. з. (точка К на рис. 19-2) ток к. з. I₄, идущий от шин к месту к. з. по поврежденной линии Л4, равен сумме токов, притекающих к шинам от источников питания:

Из токораспределения, показанного на рис. 19-2, видно, что вторичные токи /_1В, /_2В и /_зв, соответствующие первичным токам, притекающим к шинам, направлены в обмотке реле противопо- ложно току /_4В (первичный ток которого утекает от шин). Ток в реле

Выражая вторичные токи через первичные и учитывая равенство (19-1), получаем, что ток

Следовательно, при внешних к. з. ток в реле отсутствует.

Выражение (19-5) показывает, что при к. з. на шинах диффе­ренциальная защита шин реагирует на полный ток I_к в месте к. з. и благодаря этому имеет наивыгоднейшие условия в отношении чувствительности. Защита будет действовать, если

В нормальном режиме по части присоединений токи направлены к шинам, а по другой части — от шин. Сумма токов, приходящих к шинам, всегда равна сумме токов, уходящих от них: ΣI_прих= ΣI_уход.

В обмотке реле приходящие и уходящие токи направлены встречно, поэтому ток в реле

Но из-за погрешности трансформаторов тока в реле появляется ток небаланса. Поскольку токи нагрузки меньше токов к. з, величина тока небаланса в нормальном режиме значительно меньше, чем при внешнем к. з.

© 2014-2022 — Студопедия.Нет — Информационный студенческий ресурс. Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав (0.004)

На сборных шинах распределительных устройств электростанций и подстанций могут возникать такие же повреждения, как и на линиях: однофазные и междуфазные к.з. – в сетях с заземлённой нейтралью; междуфазные к.з. и замыкания на землю – в сетях с изолированной нейтралью. Поэтому, на сборных шинах, как правило, устанавливаются специальные защиты шин предназначенные для отключения без выдержки времени повреждений, возникающих на шинах.

При отсутствии специальной защиты сборных шин повреждения на шинах будут отключаться с выдержкой времени резервными защитами линий, установленными на соседних подстанциях.

Так, например, при к.з. на шинах подстанции А (рис. 11-1,а) подействуют резервные защита на подстанции Б и отключат выключатель В-2, отделяя повреждённый от остальной части.

Замедление в отключении приведёт к увеличению размеров повреждения в месте к.з., а в кольцевых сетях может привести к нарушению устойчивости параллельной работы. Поэтому сборные шины распределительных устройств напряжением 110 кВ и выше в кольцевых сетях с многосторонним питанием, как правило, оснащаются специальными быстродействующими защитами сборных шин.

На тупиковых подстанциях защита шин распределительных устройств обычно не устанавливается, а повреждения, возхникающие на шинах, отключаются резервными защитами линий на питающих подстанциях.

Специальные защиты шин позволяют селективно отключать повреждённый участок и предотвращать излишние нарушения электроснабжения дополнительных подстанций. так, например, в случае к.з. на шинах подстанции В (в схеме на рис. 11-1, б) при срабатывании резервных защит и отключении выключателя В-4 одновременно с повреждённой подстанцией будет отключён и трансформатор Т, подключённый ответвлением к линии. При наличии на подстанции В специальной быстродействующей защиты шин рассматриваемое повреждение будет отключаться выключателем В-3 и питание трансформатора Т сохранится от подстанции Г.

Рис. 11-1. Схема электрических соединений для пояснений назначения защиты шин.

Таким образом, специальные защиты сборных шин необходимо применять для ускорения отключения повреждений и повышения селективности.

В качестве защит шин могут использоваться: токовая отсечка, дистанционная защита, а также продольная дифференциальная защита.

В настоящее время в качестве быстродействующей и селективной защиты шин наибольшее распространение получила продольная дифференциальная защита.

Продольная дифференциальная защита шин

Продольная диф. защита шин основывается на том же принципе, что и рассмотренные ранее дифференциальные защиты линий, генераторов и трансформаторов, т.е. на сравнении величины и фазы токов присоединений подключенных к сборным шинам.

Для выполнения продольной диф. защиты шин на каждом присоединении устанавливаются трансформаторы тока с одинаковыми коэффициентами трансформации, их вторичные обмотки соединяются между собой параллельно и к ним подключается токовое (дифференциальное) реле.

Принцип действия дифференциальной защиты шин показан на рис. 11‑2.

Рис. 11-2. Схемы поясняющие принцип действия дифференциальной защиты шин

а) токораспределение в цепях защиты при к.з. на шинах;

б) токораспределение в цепях защиты при внешнем к.з.

При к.з. на шинах (в зоне действия диф. защиты) в реле протекает суммарный ток, под действием которого реле срабатывает:

коэффициент трансформации трансформаторов тока

токи в линиях (присоединениях)

При внешнем к.з. и в нормальном режиме по части присоединений токи направлены к шинам, по другой части – от шин, а суммарный ток равен нулю. Однако, в реальных условиях через реле будет протекать ток небаланса, вызываемый погрешностями трансформаторов тока. Поскольку токи нагрузки меньше токов к.з. величина тока небаланса в нормальном режиме значительно меньше, чем при внешнем к.з.

Поэтому ток срабатывания защиты должен выбираться больше максимального тока небаланса при внешнем к.з.:

I_с.з.>I_{нб.макс.}

Ток, намагничивания трансформатора тока зависит от величины его вторичной э.д.с. Е₂, что характеризуется кривой намагничивания (рис. 11-3).

Рис. 11-3. Характеристика намагничивания трансформаторов тока.

Чем больше ток к.з., проходящий через трансформатор тока, тем больше будет Е₂, а следовательно, и ток I_нам. При внешнем к.з. наибольший ток к.з. будет проходить через трансформаторы тока повреждённого присоединения, поэтому токи намагничивания этих трансформаторов тока и, следовательно, их погрешности будут максимальными. По трансформаторам тока остальных присоединений будет проходить только часть этого тока и следовательно, их токи намагничивания будут меньше. Для уменьшения тока небаланса диф. защиты шин необходимо подбирать трансформаторы тока используемые в защите так, чтобы при внешних к.з. они работали в ненасыщенных (прямолинейных) частях характеристик намагничивания (применяют однотипные ТТ класса Р (Д); уменьшают значения вторичных токов ТТ за счёт увеличения коэффициента трансформации; уменьшают нагрузку ТТ увеличивая сечение и уменьшая длину соединительных проводов токовых цепей; выбор ТТ осуществляют по кривым предельной кратности токов при 10% погрешности).

Кроме того, для улучшения отстройки диф. защиты шин от токов небаланса при внешних к.з. применяют дифференциальные реле с быстронасыщающимися трансформаторами (БНТ) типа РНТ, которые не пропускают в реле апериодическую составляющую тока небаланса.

Для исключения неправильной работы защиты шин при неисправностях токовых цепей (обрывах или шунтированиях фазы вторичной цепи ТТ любого присоединений) дифференциальные реле отстраивают также от тока нагрузки наиболее нагруженного присоединения. Поэтому:

В некоторых схемах диф. защит шин используют устройства контроля за исправностью токовых цепей – в нулевом проводе диф. реле устанавливают чувствительное токовое реле, которое выводит из работы диф. защиту при обрыве или шунтировании любой фазы вторичной цепи защиты. Устройство контроля дополняется миллиамперметром для периодического контроля дежурным персоналом исправности токовых цепей диф. защиты шин.

Таким образом, ток срабатывания продольной дифференциальной защиты шин должен выбираться исходя из 2-х условий:

Отстройки от токов небаланса при внешних к.з.:

Отстройки от максимального тока нагрузки наиболее загруженного присоединения:

Принимаем к установке трансформатор тока ТФНД-220−1000−0,5/10Р. Трансформаторы тока включены по схеме неполной звезды, реле устанавливается в одну фазу (так как перегруз является симметричным режимом):. Коэффициент трансформации. Принимаем к установке реле РСТ 13−24, у которого ток срабатывания находится в пределах. Где — обусловлен воздействием апериодической составляющей тока на ток… Читать ещё >

Защита сборных шин (секционный выключатель Q15) ( реферат , курсовая , диплом , контрольная )

Для защиты сборных шин 220 кВ используется дифференциальная токовая защита.

• 1) Защита выполняется с помощью токового реле РСТ 13.
• 2) Принимаем к установке трансформатор тока ТФНД-220−1000−0,5/10Р. Трансформаторы тока включены по схеме неполной звезды, реле устанавливается в одну фазу (так как перегруз является симметричным режимом):. Коэффициент трансформации .
• 3) Отстройка от тока не баланса:

где — обусловлен воздействием апериодической составляющей тока на ток срабатывания;

— класс точности релейной защиты.

4) Отстройка от тока максимального тока нагрузки:

А (4.4) (22, "https://referat.bookap.info").

Ток срабатывания пускового комплекта ДЗ принимаем наибольшее значение:

5)Ток срабатывания реле:

Принимаем к установке реле РСТ 13−24, у которого ток срабатывания находится в пределах .

Дифференциальная токовая защита шин

Дифференциальная токовая защита шин предназначена для быстрого отключения электрических цепей, включенных на сборные шины, при КЗ на сборных шинах или на любом другом оборудовании, входящем в зону действия защиты.

Зона ее действия ограничивается трансформаторами тока, к которым подключены реле защиты. В основу выполнения защиты положен принцип сравнения значений и фаз токов электрических цепей при КЗ и других режимах работы.

Для выполнения защиты дифференциальное реле РТ подключают к трансформаторам тока присоединений, как показано на рис. 1. При таком включении ток в реле всегда будет равен геометрической сумме вторичных токов присоединений.

При КЗ на шинах (рис. 1, а) вторичные токи присоединений будут иметь одно направление и через реле будет проходить сумма этих токов

При внешнем КЗ (рис. 1,б) ток в обмотке реле

реле работать не будет, если оно отстроено от тока небаланса, появляющегося вследствие погрешности трансформаторов тока.

Рис. 1. Токи в реле дифференциальной токовой защиты шин при КЗ на шинах (а) и внешнем КЗ (б)

Основанные на общем принципе, дифференциальные защиты шин могут отличаться друг от друга по схеме, что связано с приспособлением их к той или иной главной схеме подстанции. В эксплуатации находятся дифференциальные защиты шин для подстанций с одной и двумя системами шин, а также для подстанций с реактированными линиями и несколькими источниками питания.

Наибольший интерес с точки зрения обслуживания их оперативным персоналом представляют дифференциальные токовые защиты шин для подстанций с двумя системами шин с фиксированным распределением присоединений, которое часто используется как одно из средств ограничения токов КЗ в сетях 110—220 кВ. Ниже рассматривается одна из таких защит.

Отличительной особенностью защиты (рис. 2) является избирательность в отключении поврежденной системы шин, если соблюдено установленное распределение присоединений по шинам. Селективность действия обеспечивается применением в схеме двух избирательных токовых органов (комплектов реле) РТ1 и РТ2 и общего пускового органа (комплекта реле) РТЗ.

Реле каждого избирательного комплекта подключены к трансформаторам тока присоединений, зафиксированных за данной системой шин, и действуют на отключение выключателей только этих присоединений. Реле общего пускового комплекта подключены к трансформаторам тока присоединений обеих систем шин и поэтому срабатывают при КЗ на любой из систем шин. На внешние КЗ они не реагируют, даже если нарушена фиксация присоединений.

Работа дифференциальной токовой защиты шин.

При КЗ на одной из систем шин сработают токовые реле общего пускового комплекта РТЗ и подадут оперативный ток на отключение шиносоединительного выключателя (реле РПЗ) и одновременно на токовые реле избирательных комплектов РТ1 и РТ2. Отключение выключателей присоединений поврежденной системы шин произойдет в результате срабатывания промежуточного реле соответствующего избирательного комплекта.

В случае нарушения установленной фиксации присоединений оба избирательных комплекта защиты могут сработать при внешнем КЗ, так как токи в них не балансируются. Однако это не приведет к отключению присоединений, поскольку постоянный ток на реле избирательных органов подается общим пусковым комплектом, в реле которого токи будут уравновешены, и он не сработает.

Если при нарушенной фиксации присоединений КЗ возникнет на одной из рабочих систем шин, то сработают все три комплекта защиты и отключатся обе системы шин. Для сохранения селективности действия защиты в случае изменения фиксации Присоединений необходимо переключение из одного избирательного комплекта в другой токовых и оперативных цепей присоединений, переведенных на другую рабочую систему шин.

При включенном рубильнике защита действует на отключение сразу всех выключателей. Если рубильник будет включен при работе обеих систем шин и фиксированном распределении присоединений, то в случае КЗ на одной из систем шин защита неселективно подействует на отключение выключателей обеих систем шин непосредственно от общего комплекта.

Для опробования напряжением одной из систем шин с помощью ШСВ в схеме защиты предусмотрена автоматическая блокировка, замедляющая отключение выключателей присоединений рабочей системы шин в случае включения ШСВ на КЗ. Блокировка выполнена с помощью реле ПВ7, имеющего при возврате большую выдержку времени, чем время отключения ШСВ. Именно на это время реле РП4 снимает минус оперативного тока с реле РП1 и РП2 избирательных комплектов, благодаря чему они не смогут отключать выключатели присоединений. Импульс на отключение ШСВ подается без замедления от реле РПЗ, как только подействуют реле пускового комплекта. Если отключение ШСВ по какой-либо причине затянется, по истечении времени возврата реле ПВ7 произойдет отключение рабочей системы шин.

Рис. 2. Принципиальная схема дифференциальной токовой защиты двойной системы шин: 1 — ключ управления шиносоединительного выключателя В1 (ШСВ); 2 — то же обходного включателя В2 (ОВ). Контакты 1 и 2 замкнуты только на время включения, на рисунке они условно изображены как кнопки; 3 — кнопка, шунтирующая миллиамперметр; 4 — кнопка деблокировки сигнального реле; РТ1 — токовое реле избирательного комплекта I, системы шин; РТ2 — то же II системы шин; РТЗ — токовое реле общего комплекта; РТ0 — токовое реле сигнального комплекта; РП1—РП6 — промежуточные реле; PП0 — то же сигнального комплекта: ПВ7, ПВ8 — промежуточные реле с выдержкой времени; РВ0— реле времени сигнального комплекта; БИ9—БИ14 — испытательные блоки; С — рубильник нарушения фиксации; Н — накладки (отключающие устройства)

Аналогичная блокировка (реле ПВ8) предусмотрена и на случай опробования напряжением обходной системы шин с помощью обходного выключателя. На момент опробования вторичные цепи трансформаторов тока обходного выключателя должны быть выведены из схемы защиты (вынуты крышки испытательных блоков БИ9 и БИ10). Иначе возможное КЗ на обходной системе шин окажется внешним КЗ, и защита не сработает.

В эксплуатации не исключены обрывы или шунтирование вторичных цепей трансформаторов тока, к которым подключены реле защиты. В результате баланс токов в реле нарушается и они могут сработать даже при нормальном режиме работы подстанции.

Для предупреждения неправильной работы защиты предусмотрено устройство контроля исправности токовых цепей, выполненное при помощи токового реле РТ0 и миллиамперметра mA, включенных в нулевой провод трансформаторов тока. При некотором (опасном) значении тока небаланса устройство контроля срабатывает, выводит защиту из действия и оповещает персонал о неисправности. Постепенно развивающиеся повреждения в токовых цепях выявляются периодическими измерениями тока небаланса с помощью миллиамперметра при нажатии шунтирующей его кнопки 3.

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

Читайте также:

  
• Методы зоопсихологических исследований реферат
  
• Элементы математической логики реферат
  
• Проектирование предприятий общественного питания реферат
  
• Пузырно мочеточниковый рефлюкс у детей реферат
  
• Медикаментозное лечение в сестринской практике реферат