Файл: Церазов, А. Л. Электрическая часть тепловых электростанций учебник.pdf

отстройка от тока небаланса при внешнем к. з., где &н1~&и2~1,3; I'нб — ток небаланса, обусловленный по­ грешностью трансформаторов тока (см. § 9-8) при &одн=1 и &ап=1; /"нб — ток небаланса, обусловленный невозможностью точного выравнивания намагничиваю­ щих сил от токов h и /ц; /'"нб — ток небаланса, обуслов­ ленный регулированием напряжения силового трансфор­ матора под нагрузкой.

Благодаря запирающему действию БИТ защита сра­ батывает при к. з. в защищаемой зоне с некоторым за­ медлением.

Наиболее простой и грубой является д и ф ф е р е н ц и ­ а л ь н а я т о к о в а я о т с е ч к а , в которой токовое реле включают без промежуточного трансформатора. Для по­ вышения чувствительности защиты ее снабжают проме­ жуточным реле с собственным временем срабатывания 0,03--н0,06 с. За это время величина броска тока намаг­ ничивания заметно снижается. Ток срабатывания диф­ ференциальной токовой отсечки выбирается также по

(9-19) и (9-20), но при этом /гИ1= Зч-5; /" нб¥=0, так как отсутствует выравнивание; &ап = 2-э-3, так как отсутст­ вует БИТ.

Д и ф ф е р е н ц и а л ь н а я з а щ и т а с м а г н и т н ы м т о р м о ж е н и е м самая сложная защита. Она обеспечи­ вает лучшую отстройку от токов небаланса при внешних к. з., когда трансформатор подключают к РУ одного напряжения через два-три выключателя, отчего значи­ тельно возрастают токи сквозного к. з.

Выбор того или другого типа дифференциальной за­ щиты определяется ее чувствительностью, которая дол­ жна удовлетворять условию k4^ 2 . У трехобмоточных трансформаторов (автотрансформаторов), трансформа­ торов с расщепленными обмотками трансформаторы то­ ка для дифференциальной защиты устанавливаются со стороны всех обмоток. При подключении обмотки к РУ через два или три выключателя число трансформаторов тока на этом напряжении соответственно удваивается или утраивается.

Защита от витковых замыканий. Витковые замыка­ ния— один из опасных видов повреждения в трансфор­ маторе. Дифференциальная защита к ним нечувствитель­ на и для защиты от них используют газовую защиту, которая реагирует на повышенное газовыделение внутри масляного объема трансформатора, т. е. на все виды

239

повреждения в обмотках: витковые и междуфазовые замыкания, сильный перегрев.

На рис. 9-14,а показано устройство газового реле по­ плавкового типа с ртутными контактами 5. Реле уста­ навливается в патрубке между баком трансформатора и расширителем. При слабом газообразовании образо­ вавшиеся внутри бака газы и пары масла скапливаются в верхней части резервуара реле и вытесняют из него масло. Вместе с уровнем масла опускается верхний по­ плавок реле и ртуть замыкает его контакты, действую­ щие на сигнал (рис. 9-14,6). Такое действие реле имеет место при перегревах обмоток, при снижении уровня масла. При внутренних повреждениях происходит силь-

отнл 1В

от кл гз

Рис. 9-14. Газовая защита трансформатора.

ное газообразование, в результате которого масло и газы вытесняются из бака в расширитель и своей струей опро­ кидывают нижний поплавок, контакты которого действу­ ют на отключение трансформатора. Так как замыкание контактов газового реле может быть кратковременным, промежуточное реле 2 имеет две последовательных об­ мотки, включенные последовательно с его контактами и обеспечивающие самоудерживание реле в течение времени, необходимого для отключения выключателей.

Защита от перегрузки и токов внешних к. з. Защита от перегрузки (реле 1 я 2 на рис. 9-15) выполняется

240

с действием на сигнал и отстраивается током срабаты­ вания от номинального тока трансформатора

k /т.н о м

(9-21)

где kH= 1,05.

По времени действия защита отстраивается от вре­ мени действия защит от токов внешних к. з.

Защита от токов внешних к. з. является одновремен­ но резервной защитой трансформатора. Для защиты от однофазных к. з. ее дополняют специальной токовой

Рис. 9-15. Принципиальная схема защиты повышающего трансфор­ матора от токов внешних коротких замыканий и перегрузки.

защитой нулевой последовательности. Защита от токов внешних к. з. устанавливается у повышающих двухобмо­ точных трансформаторов на стороне низшего напряже­ ния, у понижающих двухобмоточных трансформаторов— на стороне высшего напряжения. Защита выполнена аналогично подобной защите генератора и состоит из

Двух комплектов: максимальной токовой защиты с йуском минимального напряжения (реле 3, 4), токовой защиты обратной последовательности (реле 5, 6) от не­ симметричных к. з. Ток срабатывания защиты от симме­ тричных к. з. выбирается по (9-21), где kH= 1,1 -г-1,5.

Напряжение срабатывания принимается равным (0,5 ч-0,6) t/ном, ток срабатывания защиты от несимме­ тричных к. з.

/с.з=(0,5-ь0,7)/т.„ом. (9-23)

Время срабатывания защиты выбирается по (9-9). Защита от токов однофазных к. з. (реле 7, 8) уста­ навливается на стороне ПО кВ (с большим током за­ мыкания на землю). Токовое реле защиты может быть включено на трансформатор тока, установленный в ней­ трали трансформатора (ЗТТ) или на фильтр тока нуле­ вой последовательности (2ТТ). Первый вариант являет­ ся предпочтительным. По первому варианту защита отстраивается от тока 3/0 в трансформаторе, при кото­ ром защита смежного элемента находится на грани

срабатывания

~ ^пр.макс + Аt.

Для защиты блоков генератор-трансформатор уста­ навливаются все перечисленные для генераторов и трансформаторов защиты, при этом защита от внешних токов к. з. и перегрузки устанавливается в одном ком­ плекте на генераторе. Кроме того, защиты имеют ряд особенностей.

9-10. ЗАЩИТА СБОРНЫХ ШИН

Для быстрого отключения сборных шин предусматрива­ ют дифференциальную защиту. Для защиты шин РУ напряжением 35 кВ и выше дифференциальная защита выполняется полной, для защиты шин напряжением меньше 35 кВ — неполной.

На рис. 9-16 показана схема дифференциальной за­ щиты секции шин для одной фазы. В полной дифферен­ циальной защите трансформаторы тока устанавливаются на всех присоединениях к шинам, токовое реле включа-

242

ется дифференциально. Защита отстраивается от мак-

Для того чтобы защита не срабатывала при обрыве соединительных проводов, ее отстраивают от тока наи­ более нагруженного присоединения

Рис. 9-16. Принципиальная схема полной дифференциальной защиты шин.

Защита действует без выдержки времени на отклю­ чение всех присоединений. Чувствительность защиты при металлическом к. з. на шинах должна быть не ниже k4~^2.

На рис. 9-17 показана схема неполной дифферен­ циальной защиты секции сборных шин генераторного напряжения (показано для одной фазы). В неполной дифференциальной защите трансформаторы тока уста­ навливаются только в питающих присоединениях. Это уменьшает число трансформаторов тока и протяжен­ ность соединительных проводов и, следовательно, повы-

шает надежность защиты и снижает ее стоимость. Ха­ рактерной особенностью последней защиты является то, что реактированные линии нагрузки оказываются в зоне действия дифференциальной защиты. При этом в нор­ мальном режиме через реле проходит суммарный ток этих линий. Для того чтобы обеспечить быстрое отклю-

Ри.с. 9-17. Принципиальная схема неполной дифференциальной защи­ ты шин.

чение повреждений шин, а также резервировать отказы защит и выключателей отходящих линий, неполная диф­ ференциальная защита имеет два комплекта: грубый (без выдержки времени) и чувствительный (с выдерж­ кой времени). Грубый комплект (реле 1) отстраивается током срабатывания от максимального тока к. з. за ре­ акторами и максимального суммарного тока нагрузки остальных линий

(9-27)

к.з.макс

Защита действует при к. з. на шинах и в части обмотки реактора. Чувствительность защиты при к. з. на шинах &ч>1,5.

Чувствительный комплект (реле 2) отстраивается от максимального суммарного тока нагрузки

(9-28)

244

Выдержка времени защиты (реле 3) выбирается на

ступень больше наибольшего времени срабатывания за­ щиты линий нагрузки (9-9)

~ ^пр.макс + Л/.

Чувствительность защиты при металлическом к. з. за реактором должна быть k4^ l ,2 .

Дифференциальная защита шин напряжением 35 кВ и ниже выполняется в двух фазах, дифференциальная защита шин напряжением ПО кВ и выше — в трех фазах.

9-11. УСТРОЙСТВА РЕЗЕРВИРОВАНИЯ ОТКАЗА ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ И ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ АВТОМАТИКИ

В сетях напряжения ПО кВ и выше в связи с условиями сохранения устойчивости электрических систем предъ­ являются повышенные требования к быстродействию за­ щиты. Вместе с тем (это относится прежде всего к воз­ душным линиям, где относительно часто происходят однофазные к. з.) в таких условиях возможны отказы выключателя.

В общем случае отказы защит и выключателей ре­ зервируются защитами смежных элементов (такой спо­ соб называют дальним резервированием). Однако даль­ нее резервирование, с одной стороны, бывает недостаточ­ но быстродействующим, с другой — приводит к отключе­ нию большого числа присоединений. Поэтому в сетях ПО кВ и выше в соответствующих условиях нашло при­ менение устройство резервирования отказа выключателя (УРОВ). Действие этого устройства состоит в том, что основная защита выключателя в случае его отказа пов­ торно посылает сигнал на приведение в работу защиты смежных элементов (например, защиты шин, которая отключает секцию с поврежденными выключателями).

Для обеспечения надежной работы электростанции при повреждениях в электрической сети и аппаратах широко применяются следующие средства противоаварийной автоматики.

Автоматическое повторное включение (АПВ). Значи­ тельное число к. з. в кабельных и особенно в воздушных

линиях имеет неустойчивый характер и самоликвиди­

руется при снятии напряжения на время, достаточное для деионизации дугового промежутка и восстановления

245

его электрической прочности. Наиболее частым видом проходящего повреждения является однофазное к. з. в воздушных линиях, возникающих в результате атмос­ ферных перенапряжений. В связи с этим автоматическое повторное включение в работу аварийно отключившихся линий в значительном числе случаев приводит к восста­ новлению работы линий.

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР) состоит

баланса активных мощностей). Отключение части на­ грузки позволяет восстановить баланс мощностей и тем самым предотвратить останов электрической станции, сохранив достаточный уровень частоты в системе.

Автоматический ввод резерва (АВР) (рис. 9-18).

Действие АВР заключается в том, чтобы при исчезнове­ нии или значительном снижении напряжения на секции с. н. или в случае повреждения рабочего трансформато­ ра отключить рабочий трансформатор и подключить резервный. На рис. 9-18 в рабочем состоянии выключа­ тели 1В и 2В включены, выключатель ЗВ отключен. При отключении 2В изменяют положение и его блокконтакты. Блок-контакт в цепи питания реле 6 размыка­ ется. Однако контакт реле 6 размыкается с выдержкой времени, достаточной для того, чтобы замкнувшийся второй блок-контакт 2В подал через контакт реле 6 импульс на включение контактора ЗКП. Последний, замкнув свои контакты, подает питание на электромаг­ нит включения ЗЭВ и выключатель ЗВ включается. Пос­ ле истечения выдержки времени на отпадание контакт реле 6 разомкнется. Это обеспечивает однократность дей­ ствия АВР, которая необходима для того, чтобы при включении резервного трансформатора с. н. Tve3 на по­ врежденную секцию (на секции непроходящее к. з.) после отключения ЗВ его защитой не произошло повтор­ ного включения ЗВ под действием АВР.

Устройство АВР приходит в действие при поврежде­ ниях в рабочем трансформаторе Граб с. н., после отклю­ чения защитой через промежуточное реле 4 выключате­ лей 1В и 2В.

Если возможно исчезновение напряжения на секции без отключения выключателя 2В (например, исчезло пи­ тание на рабочем трансформаторе с. н. Граб), то в схему

246