лекции

111

111

112

Т2 запоминают дискретный импульсный сигнал, поступающий на входы S при отсутствии запрещающего сигнала на входе R, вызванного неисправностью БМРЗ, запретом от первой ступени защиты (по />>>) при включении ключа SG3, запретом при действии устройства резервирования отказа выключателя (УРОВ). Все эти ограничения выполняются операциями DW3 и DW2.

При возникновении несоответствия положения ключа управления и состояния выключателя на выходе DW1 появляется дискретный сигнал. Если УАПВ готово к действию, такой же сигнал появляется на выходе DX1. Он преобразуется (при включенном ключе SG1) релейным преобразователем F1 в дискретный импульсный сигнал, который поступает на вход S триггера Т1 и запоминается им, если отсутствует запрещающий сигнал на входе R. Элемент выдержки времени первого цикла АПВ DT1 запускается при выполнении операции DX2 (сигнал от Т1 и сигнал от РПО) и, спустя заданное время, формирователь F3 через DW4 повторно включает выключатель.

Действие УАПВ во втором цикле (АПВ2) возможно, если включен ключ SG2 и на входе R триггера Т2 отсутствуют указанные запрещающие сигналы или сигнал запрета АПВ2 по напряжению нулевой последовательности 3U0 (операция DW5, ключ SG4). Сигнал, преобразованный релейным формирователем F2, поступает на вход S триггера Т2 при выполнении операции DX3 и на вход R триггера Т1 (операция DW2), возвращая его в исходное состояние.

Повторное включение выключателя во втором цикле произойдет через установленное время (DT2) при наличии сигнала на входе DX4 от РПО о новом отключении выключателя.

При этом вместе с F4 приходит в действие F5. Его сигнал через DW5 возвращает в исходное состояние триггер Т2 и через DW2 подтверждает возврат триггера Т1. Время срабатывания tАПВ принимается от 0,5 с и выше через 0,1 с, а время готовности к новому действию — 120 с.

Автоматическое включение резервного выключателя. Для выполнения УАВР двустороннего действия используются блоки защиты и автоматики БМР304, установленные на входах секции шин 7 (выключатель Q2) и 2 (выключатель Q4) и на секционном выключателе Q5 (см. рис. 10.16). Функция двустороннего АВР выполняется взаимными действиями всех трех блоков БМР3-04. Структурная схема построения системы АВР распределительного пункта с двумя вводами приведена на рис. 12.3. На рис. 12.4 представлена функциональная схема алгоритма АВР блока БМРЗ-04 ввода секции шин 7. Аналогичная схема алгоритма АВР ввода секции шин 2. Пуск УАВР происходит при наличии сигнала от реле РПВ2, включенного положения выключателя Q2 ввода секции 7, сигналов о срабатывании всех трех реле минимального напряжения, контролирующих напряжение на шинах (реле KV1 и KV2) и на вводе (реле KV3), а также сигнала разрешения АВР, который поступает от блока БМРЗ-04 ввода секции шин 2 (см. рис. 12.3, реле KL6) при наличии на ней (в данном случае резервной) напряжения. Оно контролируется максимальными реле напряжения АВР этого блока, такими, как KV4...KV6 в рассматриваемой схеме. Контролируется и напряжение нулевой последовательности. Для этой цели используется макси-

112

113

мальное реле напряжения нулевой последовательности, аналогичное реле KV7. Пуск УАВР происходит, если наряду с наличием этих сигналов будут отсутствовать сигналы блокировки АВР и неисправности блока БМРЗ-04. Это условие контролируется программной операцией DX1. При наличии сигнала на выходе элемента DX1 и включенном ключе SG1 запускается элемент DT1, его дискретный сигнал поступает на вход S триггера Т1, запоминается им при отсутствии на его входе R указанных запрещающих сигналов. Сигнал с выхода триггера (ПускАВР) отключаетвыключательQ2 ипоступаетнавходэлементаDX2.

Рис. 2.7.11 Структурная схема построения системы АВР распределительного пункта с двумя вводами

Если секционный выключатель Q5 отключен (сигнал от РПО5), то далее через операцию DX2 формирователь F1 возбуждает реле КL1, воздействующее на включение секционного выключателя Q5 (АВР Вкл).

При этом сформированный сигнал DX2 поступает не только на вход формирователя F1, но и на вход S триггера Т2 и запоминается им. Этим подготавливается формирование воздействия (операция DX3) на включение выключателя Q2 и отключение секционного выключателя Q5. В таком состоянии схема будет находиться до тех пор, пока не восстановится напряжение на рабочем вводе секции шин 1 (трансформатор ТVЗ). Как только это произойдет, сработает реле KV4, и в результате операции DX3 запускается элемент DT2, и с выдержкой времени 0,5 с формируется сигнал (АВР Вкл) включения выключателя Q2. Поскольку секционный выключатель включен (сигнал от РПВ5), то по истечении выдержки времени DT2 не только включается выключатель Q2, но и в результате операции DX4 с выдержкой времени DT3 формирователь F2 возбуждает реле KL2, с помощью которого отключается секционный выключатель Q5, т.е. будет восстановлена нормальная схема электроснабжения.

Рассматриваемая схема УАВР ввода секции шин 1 формирует выходной дискретный сигнал разрешения АВР ввода секции шин 2. Этот сигнал

113

1

выдается при наличии напряжений Uab, U^, U'bc, превышающих 0,8Uном. Он может блокироваться при наличии напряжения 3£/0 (реле KL3). Блок БМРЗ секци-

1

2

онного выключателя выполняет без задержки команды АВР Вкл1, АВР Откл1 или АВР Вкл2, АВР Откл2, которые поступают от БМР3 первого или второго ввода. При включенном секционном выключателе его блок БМР3 выполняет роль защиты секции шин, которая потеряла рабочее питание.

Рассмотренная функциональная схема алгоритма АВР имеет традиционный пусковой орган минимального напряжения, которому присущи все недостатки, указанные выше (см. § 10.6). Реле KV1...KV3 имеют уставки сраба-

тывания, равные 0,4Uном, а реле KV4...KV6 - 0,8Uном. Выдержки времени DT1...DT3 постоянные и равны 0,5 с, а длительность импульсных воздействий

на реле KL1...KL3 — 0,8 с.

3.РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТРОВ И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ

3.1.ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ПОВРЕЖДЕНИЙ

ИНЕНОРМАЛЬНЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ

ТРАНСФОРМАТОРОВ Несмотря на то, что у трансформаторов отсутствуют движущееся и

вращающееся части в процессе эксплуатации возможны и практически имеют место повреждения и нарушение нормальных режимов работы. Поэтому трансформаторы и автотрансформаторы должны оснащаться релейной защитой.

В обмотках трансформаторов могут возникать КЗ между фазами, одной или двух фаз на землю, между витками одной фазы и замыкания между обмотками. На вводах трансформаторов, ошиновок также могут возникать замыкания между фазами и на землю. Кроме указанных повреждений, в условиях эксплуатации могут происходить нарушение нормальных режимов работы трансформаторов, к которым относятся:

- прохождение через трансформатор сверхтоков при повреждении других элементов, связанных с трансформатором;

-перегрузка;

-выделение из масла горючих газов;

-понижение уровня масла, повышение его температуры.

Из вышеизложенного следует, что защита трансформаторов должна удовлетворять следующим условиям:

1.отключать трансформатор от всех источников питания при его повреждении;

2.отключить трансформатор от поврежденной части установки при прохождении через него сверхтоков в случаях повреждения шин или другого оборудования, связанного с трансформатором, а также при повреждении смежного элемента и отказа защиты на нем или выключателе;

3.подавать предупредительный сигнал дежурному подстанции при перегрузке трансформатора, выделении газа из масла, понижения уровня масла, повышении его температуры.

2

3

3.2. ОСНОВНЫЕ ВИДЫ ЗАЩИТ

1. Основные защиты реагируют на все виды повреждений трансформатора или автотрансформатора и действуют на отключение выключателей со всех сторон без выдержки времени. К основным защитам относятся:

а)	продольная дифференциальная токовая защита от всех видов за
мыканий	на выводах и в обмотках	сторон с заземленной нейтралью,
а также	от многофазных замыканий	на выводах и в обмотках сторон

с изолированной нейтралью, для трансформаторов малой мощности (до 6,3МВ·А) может быть использована токовая отсечка или дифференциальная отсечка;

б) газовая защита от замыканий внутри кожуха объекта, сопровождающихсявыделениемгаза, атакжеприрезкомпониженииуровнямасла;

2.Резервные защиты резервируют основные защиты и реагируют

на внешние КЗ, действуя на отключение с двумя выдержками времени: с первой выдержкой времени отключается выключатель одной из сторон низшего напряжения (обычно той, где установлена защита), со второй — все выключатели трансформатора. Резервные защиты от междуфазных повреждений имеют несколько вариантов исполнения:

а) МТЗ без пуска по напряжению; б) МТЗ с комбинированным пуском по напряжению;

в) МТЗ обратной последовательности с приставкой для действия при симметричных КЗ;

г) дистанционные защиты автотрансформаторов.

Резервные защиты от замыканий на землю выполняются в виде МТЗ нулевой последовательности.

3.К защитам, действующим на сигнал, относятся:

а) защита напряжения нулевой последовательности от замыканий на землю на стороне низшего напряжения (НН), работающей в режиме с изолированной нейтралью; эта защита применяется при наличии синхронного компенсатора или, когда возможна работа с отключенным выключателем на стороне низшего напряжения;

б) МТЗ от симметричной перегрузки, для трансформаторов с одно сторонним питанием устанавливается только со стороны питания (если одна из обмоток имеет мощность 60 %, то защита от перегруза устанавливается и на этой стороне), для автотрансформаторов и трехобмоточных трансформаторов с двухсторонним питанием защита от перегрузки устанавливается на каждой стороне, а для автотрансформаторов еще и на стороне нулевого вывода общей части обмотки; защита выполняется с токовым реле в одной фазе и независимой выдержкой времени, действующей на сигнал;

в) газовая защита, действующая на сигнал при медленном выделении

газа.

3.3. ЗАЩИТЫОТМНОГОФАЗНЫХ КЗ

3

4

Токоваяотсечка

Как правило, на трансформаторах мощностью ниже 6300кВА, работающих единично, и трансформаторах мощностью ниже 4000кВА, работающих параллельно, вместо сложной дифференциальной защиты устанавливается токовая отсечка (ТО). Действие ТО трансформатора основано на том принципе, что и ТО линий. При КЗ на вводах трансформатора со стороны питания ток КЗ значительно больше, чем при КЗ на стороне нагрузке, т.е. за трансформатором. Используя это обстоятельство, ток срабатывания выбирается таким образом, чтобы она не работала при КЗ за трансформатором:

I	ср	= к	н	к	сх	Iкз.max
						n
						Т

где Iкз.max - максимальный ток к.з., протекающий через трансформатор при к.з. за ним;

кн – коэффициент надежности равный 1,3-1,4 для реле типов ЭТ-521, РТ-40, действующих через промежуточный реле; 1,5-1,6 – для реле типа РТ80.

Чувствительность ТО характеризуется коэффициентом чувствительно-

сти:

кч = Iкзксх ≥ 2

IсрnТ

где Iкз – ток, протекающий через защиту при КЗ на вводах трансформатора со стороны питания.

Дифференциальная отсечка

Дифференциальная отсечка – это дифференциальная защита мгновенного действия, имеющая ток срабатывания больше броска намагничивающего тока. Ток срабатывания дифференциальной отсечки определяется главным образом условием отстройки от броска тока намагничивания:

Iс.з. = кнIном

где кн – коэффициент надежности равный 3-4.

Ток срабатывания дифференциальной отсечки определяется также и по условию отсройки от тока небаланса, который вычисляется по формуле:

Iнб. расч. = I1нб. расч. + I2нб. расч.

Из двух условий выбора тока срабатывания принимается больший.

Основным достоинством дифференциальной отсечки является простота схемы и быстродействие. Недостатком является больший ток срабатывания, вследствие чего защита в ряде случаев оказывается недостаточно чувствительной:

кч	=	Iкз.min	≥ 2(1,5)
		Iс.з.

4

5

Рис. 3.1. Схема дифференциальной токовой отсечки

Продольная дифференциальная токовая защита

применяется в качестве основной быстродействующей защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Ввиду ее сравнительной сложности диф.защита устанавливается не на всех трансформаторах и лишь в следующих случаях:

1.На одиночно работающих трансформаторах мощностью 6300 кВ·А

ивыше.

2.На параллельно работающих трансформаторах мощностью 1000кВА

ивыше.

3.На трансформаторах мощностью 1000кВА и выше, если токовая

отсечка не обеспечивает необходимой чувствительности кч>2, а МТЗ имеет время срабатывания t>1сек.

При параллельной работе трансформаторов дифференциальная защита обеспечивает не только быстрое, но селективное отключение повреждения трансформатора.

Для выполнения дифференциальной защиты трансформаторов устанавливаются ТТ со стороны всех напряжений. Вторичные обмотки ТТ соединяются в дифференциальную схему и параллельно с ним подключается токовое реле.

При рассмотрении принципа действия защиты условно принимается, что коэффициент трансформации силового трансформатора равен 1, т.е. оди-

5

6

наковое соединение обмоток и одинаковые ТТ. При этих условиях и пренебрегая током намагничивания трансформатора, который в параллельном режиме имеет малую величину можно считать, что первичные токи равны при протекании тока нагрузки или сквозного КЗ.

II

I1

KA1

III I2

II=III, следовательно вторичные токи I1=I2 и с учетом этого Iр=I1-I2=0. Следовательно дифференциальная защита на такие режимы не реагирует. Практически вследствие несовпадения характеристик ТТ вторичные токи не

равны и поэтому в реле протекает ток небаланса. Поэтому ток срабатывания дифференциальной защиты должен быть отстроен от тока небаланса:

	Iс.з.=кнIнб		II		III		Iк.з.
	При КЗ в трансформаторе ток в реле Iр= I1+I2	или I р =		+		=		. Та-
			nT		nT
							nT

ким образом, при КЗ в зоне дифференциальной защиты в реле проходит полный ток КЗ, деленный на коэффициент трансформации ТТ. Под влиянием этого тока защита срабатывает и действует на отключение поврежденного трансформатора.

6

7

II

I1

KA1

III I2

Особенности, влияющие на выполнение дифференциальной защиты трансформаторов:

Наличие намагничивающего тока, протекающего только со стороны источника питания. Даже в этом случае, если коэффициент трансформации трансформатора 1 и одинаковое соединения обмоток, ток со стороны источника питания больше тока со стороны нагрузки на величину тока намагничивания трансформатора. В нормальном режиме намагничивающий ток составляет примерно 1-5%Iн трансформатора и поэтому вызывает лишь некоторое увеличение тока небаланса. Иные явления происходят при включении трансформатора на ХХ или при восстановлении напряжении после отключения к.з. В этом случае в обмотке трансформатора со стороны источника питания возникает бросок тока намагничивания, величина которого в первый момент в 5- 8 раз превышает Iн трансформатора, но быстро в течении 1сек. затухает до величины порядка 20%Iн. Для предотвращения ложного срабатывания дифференциальной защиты от броска намагничивающего тока ток срабатывания защиты должен быть больше максимального значения тока намагничивания, т.е.

Iс.з.=кнIнам.max

Величина Iнам зависит от конструкции трансформатора и трудно подается учету. Поэтому при практических расчетах дифференциальной защиты ток срабатывания определяется на основании опыта эксплуатации и специальных испытаний по формуле:

Iс.з.=кнIн

Коэффициент кн принимается равным 1-4 в зависимости от типа реле, используемых в схеме дифференциальной защиты. Установка величины тока срабатывания больше максимального значения тока намагничивания – не единственный способ отстройки от тока намагничивания. Ранее довольно

7