Файл: Винтерс, М. Защита сельских электрических сетей 0,4 кВ.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 02.11.2024
Просмотров: 15
Скачиваний: 0
Для обеспечения бесперебойной работы электроустановки следует иметь автоматы селективно отключающие поврежден ный участок. Для этого внедрена серия двух- и трехполюсных автоматов А 4100 на токи 160, 250, 400, 630 А, 440 В перемен ного напряжения.
Автоматы А 4100 позволяют решить вопросы избирательно сти, но они предусмотрены только для установки в отапливае мых помещениях (—5°С ч- +40°С ), уставки расцепителей не регулируются, имеют большую кратность к номинальному току. Уставки времени срабатывания для селективной работы гарантируются только при 14-кратных значениях тока. На рис. 2 дана защитная характеристика автомата А 4100.
Автоматы А 3700 могут быть снабжены также расцепите лями минимального напряжения, дистанционными расцепите лями, блокконтактами и дистанционным приводом. Уставки регулируются в широких диапазонах, и переход с одного номи нального тока на другой происходит без замены расцепителя. Автоматы выпускаются на номинальные токи до 630 А. Они надежно работают в тропиках и на Крайнем Севере [11].
Автоматы А 3700 в исполнении с электронной защитой дороже и еще не нашли практического применения для сель ских сетей. На рис. 3 дана защитная характеристика автомата А 3700.
Для сравнения, ниже приводятся технические характери стики автоматов А 1 (63, 160 А); А2 (160, 250 А ), АЗ (320, 500 А)
и А4 (638, 800 А), изготовляемых в Народной Республике Болгарии.
Номинальное напряжение автоматов типа А — 500 В пере менного и 220 В постоянного тока. Ток отключения — от 8 до 25 кА. Автоматы работают при температуре окружающей среды от —40 до 60°С, при влажности 90% при 20°С. В пыль ных или влажных помещениях используют закрытые автоматы (пылезащитное исполнение). Автоматы могут иметь исполне ния с одним из следующих расцепителей, включенных в двух или трех фазах: с комбинированными, тепловыми, электромаг нитными или без расцепителей. Все четыре типоразмера авто мата А имеют возможность встраивания расцепителя мини мального напряжения. Автоматы отвечают государственным нормам Болгарской Народной Республики (БДС 6059), а также основным требованиям норм ГОСТ, норм ряда стран членов СЭВ (ГДР, ЧССР, ПНР). На рис. 4 дана защитная характе ристика автомата А1.
Наиболее распространенный вид повреждения в сетях — однофазные короткие замыкания (фаза-земля) [13]. При об рыве проводов, падении опор и т. д. эти повреждения пред ставляют опасность для людей и животных, часто приводят к несчастным случаям. Применяемые для защиты от однофаз-
ных коротких замыканий предохранители и автоматические выключатели нечувствительны к таким повреждениям из-за малой кратности токов коротких замыканий.
Наличие несимметрии рабочих токов в четырехпроводных сетях 0,4 кВ и токов отсоса в нулевые провода неповрежден ных линий через повторные заземления при замыканиях на землю исключают возможность применения для отключения аварийного участка защиты, реагирующей на величину тока в нулевом проводе. Результирующий ток короткого замыкания от несимметрии нагрузок в нулевом проводе может быть меньше или больше величины тока однофазного короткого замыкания [14].
Возможность избежать указанных недостатков предостав ляется при использовании в качестве датчика защиты фильтра токов нулевой последовательности. При этом с целью обеспе чения чувствительности защиты к однофазным коротким замы каниям как на нулевой провод линии, так и помимо него, магнитопровод датчика должен охватывать только фазные провода линии.
Ток на выходе датчика пропорционален полному току одно фазного короткого замыкания, независимо от вида однофаз ного повреждения и количества повторных заземлений на поврежденной и соседних линиях 0,4 кВ.
На основе данного принципа Пятигорским электромехани ческим заводом выпускается защита типа ФО-0,4. Принци пиальная схема защиты приведена на рис. 5.
Защита срабатывает при однофазных коротких замыканиях фаза-нуль, а также однофазных коротких замыканиях на за земленные металлоконструкции. Кроме того, исключается неселективное действие защиты за счет токов отсоса в нулевой провод при повреждениях на соседних линиях.
Принцип действия защиты — включение ее на фильтр токов нулевой последовательности — обеспечивает возможность сра батывания при обрыве одногоили двухфазных проводов в случае, если возникающий при указанных повреждениях ток нулевой последовательности достаточен для приведения защиты в действие.
Защита может также действовать как резервная в случае многофазных коротких замыканий при условии, что величина тока нулевой последовательности аварийного режима превы шает ток уставки защиты.
Недостатком рассматриваемого принципа защиты, а также и защиты с использованием тока нулевого провода является необходимость отстройки защиты от тока нулевой последова тельности, протекающего в нулевом проводе линии в режиме нормальной ее работы.
9
Защита ФО-0,4 предназначена для применения с автомати ческими выключателями серии А 3100 и А 3700, снабженными катушками дистанционного расцепителя на 36 В. Уставки по току регулируются ступенчато — от 30 до 200 А. Время-токо- вая характеристика защиты ФО-0,4 дана на рис. 6.
В ряде случаев токи коротких замыканий могут быть близ кими к величине пускового тока асинхронных короткозамкну тых электродвигателей (при замыкании через дугу со значи тельным внутренним сопротивлением). В таких случаях ни автоматы, ни плавкие предохранители не обеспечивают надеж ное отключение аварийного участка. Чтобы удовлетворить требования чувствительности в воздушных сетях 0,4 кВ с осве тительной и коммунально-бытовой нагрузкой, применяют сек ционирующие защитные аппараты, которые дополнительно устанавливают в линии на некотором расстоянии от питающей подстанции. По мере удаления от источника питания нагрузка уменьшается, уставку секционирующего аппарата можно вы брать меньше, чем у аппарата, установленного в начале линии. В результате чувствительность секционирующего защитного аппарата к короткому замыканию в конце линии будет выше, установленного в начале линии. В Латвийской энергосистеме в сетях 0,4 кВ применяют секционирующиеся устройства с пре дохранителями ПН2 и автоматами ACT 25. Для секциониро вания также приспособлены автоматы АЕ 2000.
С точки зрения безопасности желательно по возможности обеспечить минимальное время отключения замыканий на землю. Кратность тока по отношению к номинальному току защитных аппаратов в ряде случаев невелика, из-за чего время отключения затягивается. Уменьшение времени отклю чения может быть получено при увеличении тока короткого замыкания. Этого можно достичь уменьшением сопротивления цепи фаза-нуль. Сопротивление трансформаторов в цепи фаза-нуль зависит от схемы соединения обмоток. Наиболее
распространенной |
схемой потребительских трансформаторов |
в настоящее время |
является схема соединений звезда-звезда |
с нулем. В этих трансформаторах токи нулевой последователь ности создают потоки, которые замыкаются через изолирую щую среду, стенки бака. В результате сопротивление нулевой последовательности этих трансформаторов несколько раз больше, чем при схеме треугольник — звезда с нулем. Сопро тивление нулевой последовательности трансформатора с сое динением обмоток треугольник-звезда с нулем равно сопротив лению прямой и обратной последовательности. Падение напря жения нулевой последовательности в таком трансформаторе по сравнению со схемой звезда-звезда с нулем в 5— 10 раз меньше. Максимальный ток однофазного короткого замыкания может достигать 17-кратного номинального тока трансформатора [15ф
10
Сопротивление токам нулевой последовательности вторич
ной обмотки трансформатора с соединением |
звезда-зигзаг |
с нулем пропорциональна потокам рассеяния, |
создаваемым |
полуобмотками, расположенными на общем сердечнике. Этот поток рассеяния может быть уменьшен до ничтожно малой величины, и индуктивность нулевой последовательности может быть близка к нулю. Максимальный ток однофазного корот кого замыкания трансформаторов иногда достигает 27-крат ной величины номинального тока трансформатора.
Трансформаторы до 400 кВА для сельских сетей 0,4 кВ целесообразно применять с обмоткой звезда-зигзаг с нулем.
Для увеличения токов однофазных коротких замыканий на практике часто прибегают к увеличению сечения проводов линий. Такое увеличение значительно влияет на чувствитель ность защиты при номинальных токах плавких вставок 15—40 А. Увеличение сечений проводов линий для повышения чувствительности является сравнительно дорогостоящим меро приятием, особенно в существующих сетях. Выгоднее в отдель ных случаях увеличить сечение нулевого провода в пределах двукратного сечения фазных проводов.
ЗАЩИТА АСИНХРОННЫХ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННЫХ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ
ТЕПЛОВЫЕ И ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ РЕЛЕ
Защита электродвигателей от аварии затруднена разнообра зием причин перегрева: бесконтрольностью загрузки рабочих машин, колебаниями напряжения, частоты и окружающей тем пературы, асимметрией напряжения вплоть до потери фазы, затяжными пусками, нарушениями охлаждения и т. д.
На практике наибольшее распространение для защиты асинхронных двигателей получили тепловые реле. Для качест венной защиты асинхронных двигателей необходимо, чтобы ток несрабатывания защитного устройства соответствовал но минальному току двигателя, а постоянная времени этого устройства при всех режимах работы была бы несколько меньше (но не больше) постоянной времени двигателя.
В сельском хозяйстве в ряде случаев имеет место непра вильная практика использования тепловых реле со сменными нагревателями, токи уставок которых не соответствуют номи нальному току двигателей. Тепловые реле с током уставки меньше номинального вызывают ложные отключения электро двигателей, поэтому реле с такими уставками искусственно шунтируют, тем самым лишая электродвигатель защиты. Теп ловые реле с током уставки значительно больше номинального тока двигателя практически не обеспечивают защиту двига теля от перегрузок. Несоответствие тока уставок применяемой
11