10. Настроєння від розрядників

В розподільних мережах для захисту від перенапружень широко застосовуються розрядники різної конструкції, у тому числі і трубчасті. При одночасному спрацьовуванні розрядників на різних фазах виникає двух- або трифазне КЗ. У нормальних умовах дуга, що виникла в розряднику, повинна гаситися самим розрядником раніше, ніж спрацьовує захист від коротких замикань.

Мінімальний час роботи захисту, що забезпечує її селективність з розрядниками при їх однократній роботі, має бути не менше 0,06 - 0,08 с, а час повернення пускових реле захисту — 0,01 с.

Цим вимогам задовольняють миттєві відсічення, виконані на постійному оперативному струмі з реле РТ-40 і вихідним проміжним реле, що має уповільнення на спрацьовування, наприклад РГТ-251. Повний час роботи такого захисту зазвичай складає приблизно 0,1 с.

Реле РТМ, вбудовані в реле РТ-85 і РТ-95 відсічення і первинні реле вимикачів ВМН, працюють без вихідних проміжних реле, повний час їх роботи 0,02 - 0,04 с, що значно менше необхідного ПУЕ.

Тому для виправлення неселективності при спрацьовуванні розрядників в таких випадках необхідне вживання АПВ.

11. Узгодження релейного захисту із запобіжниками, що захищають мережеві трансформатори

Для защит з незалежними характеристиками узгодження виробляється, як показано, на мал. 9, а. Поданим заводу-виробником будується захисна характеристика 1 запобіжника, з яким виробляється узгодження, і з врахуванням розкиду по струму згорання вставки перебудовується в граничну характеристику 2.

На графік наноситься витримка часу захисту , що погоджується, і з неї віднімається розкид захисту за часом і рівень селективності за часом між захистом і запобіжником . Проводиться горизонтальна лінія до пересічення з характеристикою 2. Ця крапка визначає — максимальний струм, при якому вставка згорає за час

Пускове реле захисту (РТ-40 і тому подібне) має розкид по струму спрацьовування до 4 %; крім того, можлива помилка у вимірах при налаштуванні реле, приблизно 1 — 2 %. Прийнявши запас приблизно 4 — 5 %, маємо:

звідки

Узгодження характеристик захисту і запобіжника можна виконати і простіше. На вертикальній осі відкладається час (мал. 9, би) і проводиться горизонтальна лінія до пересічення із заводською характеристикою запобіжника. Точка перетину визначає струм , при якому вставка згорає за час . Струм спрацьовування захисту має бути більше цього струму на значення розкидів по струму запобіжника і реле і запасу, що враховує точність налаштування,

. (46)

Для відсічення, вбудованого в реле РТ-85, розкид якої по струму спрацьовування доходить до 15 %, умову узгодження приймає наступний вигляд:

. (47)

Мал. 9. Узгодження захисту що має незалежну характеристику із запобіжниками

Значення набуває залежно від типа і шкали реле часу. Наприклад, для реле РВ з шкалою 3,5 з = 0,12 с. Для миттєвих защит без реле часу = 0.

Рівень селективності повина бути більше часу горіння дуги в запобіжнику, оскільки в заводських характеристиках час горіння вставок даний без врахування часу горіння дуги. Тому час горіння дуги для запобіжників ПК можна прийняти 0,1 с із запасом = 0,2 с.

Захисту із залежними характеристиками узгоджуються із запобіжниками інакше. Оскільки характеристики реле РТВ або РТ-85 зазвичай йдуть приблизно паралельно характеристикам запобіжників або пологіше, узгодження слід виробляти за часом роботи захисту при струмі спрацьовування, оскільки при великих струмах селективність забезпечується автоматично. При узгодженні характеристик реле і запобіжників з деяким запасом приймається середній розрахунковий час спрацьовування, а при наладці перевіряється, що дійсний час не менше прийнятого розрахункового.

В більшості випадків для захисту ліній 6 — 10 кВ в розподільних мережах достатні витримки часу в незалежній частині приблизно 0,6 - 1,4 с, що відповідає часу спрацьовування реле РТВ і РТ-85 5 - 10 з при струмі спрацьовування. Тому за розрахунковий час береться 5 с при струмі спрацьовування для реле РТВ і РТ-85 при витримці часу в незалежній частині 0,6 — 1,4 с.

Узгодження ведеться таким чином (мал. 10, а). Будується характеристика запобіжника, з яким виробляється узгодження, і перебудовується з врахуванням розкиду по струму +20 %. На вертикальній осі відкладається розрахунковий час 5 з і проводиться горизонтальна лінія до пересічення з перебудованою характеристикою запобіжника. Точка пересічення визначає максимальний струм при якому вставка згорить за 5 с. Струм спрацьовування захисту з реле РТ-85 або РТВ має бути більше цього струму на 20 % з врахуванням погрішності і розкиду реле по струму спрацьовування і деякого запасу.

Оскільки розкиди по струму запобіжника і реле складаються, те узгодження можна виконати простіше (мал. 10, б).

На вертикальній осі відкладається час 5 с і проводиться лінія до пересічення із заводською характеристикою запобіжника. Точка пересічення визначає струм , при якому вставка за даними заводу згорає за 5 с. Струм спрацьовування захисту має бути не менше чим на 40 % більше цього струму

Мал. 10. Узгодження захисту що має залежну характеристику із запобіжниками

(48)

Крапка з координатами 5 с і визначає початок характеристики захисту. Останні крапки при узгодженні будуються за даними заводу, а при наладці — за результатами вимірів. Необхідно підкреслити, що при наладці обов'язково слід виміряти час спрацьовування захисту при струмі спрацьовування і переконатися, що воно не менше 5 с.

Приклад 11. Вибрати струми спрацьовування відсічення, захисту з незалежною характеристикою і витримкою часу 0,7 с і захисту із залежною характеристикою з реле РТВ і РТ-85, з витримкою часу 0,7 с в незалежній частині за узгодженням із запобіжником ПК зі вставкою 20 А.

Рішення. Час спрацьовування миттєвого відсічення з реле РТМ при невеликих кратностях струму можна прийняти приблизно рівним 0,05 с, без врахування розкиду. Рівень селективності має бути не менше 0,1 — 0,2 с. Значення вданому випадку виявляється негативним, отже, виконати відсічення селективну із запобіжником неможливо. За наявності АПВ можна допустити одночасне згорання вставки і відключення лінії з подальшим АПВ. Час горіння дуги в патроні запобіжника можна не враховувати, досить розплавлення вставки. Час відключення вимикача можна прийняти рівним 0,1 с. Повний час відключення лінії дорівнюватиме 0,15 с, і цей час може дорівнювати часу плавлення вставки. На бланку характеристик запобіжника (мал. 11) проводимо лінію з крапки 1 на вертикальній осі з t = 0,15 с до пересічення з характеристикою вставки в крапці 2. Абсциса цієї точки J визначає струм, рівний 230 А, при якому вставка плавиться за 0,15 с. Струм спрацьовування відсічення з реле РТМ згідно з вираженням (46), буде рівний Якщо відсічення виконане з реле РТ-85, то її струм спрацьовування по вираженню (47) буде рівний

Для захисту з реле РТ-40 і реле часу серії РВ приймаємо розкид = 0,12 с і = 0,2 с. Тоді . З крапки 4 на осі ординат з t = 0,4 с проводимо лінію до пересічення в крапці 5 характеристик запобіжника і знаходимо = 180 А (крапка 6).

Струм спрацьовування захисту по вираженню (46) .

Для захисту з реле РТВ або РТ-85 приймаємо розрахунковий час 5 с. З точки 7 проводимо лінію до перетину з характеристикою вставки в точці 8 і знаходимо по точці 9 струм, рівний 100 А, при якому вставка плавиться за 5 с.

Струм спрацьовування захисту по вираженню (48) має бути не менше

Далі, користуючись заводськими характеристиками реле (мал. П15.1 — П15.3) будуємо характеристики реле РТВ і РТ-85 на тому ж бланку.

З останнього прикладу видно, який виграш в чутливості дає вживання залежних реле для захисту ліній, захищених запобіжниками. Слід також відзначити і значне спрощення схеми захисту з реле РТВ або РТ-85 в порівнянні з схемою з реле РТ-40 і РВ і велику надійність за рахунок відсутності окремого джерела оперативного струму.

Відсічення без витримки часу в більшості випадків непридатні для захисту ліній 6— 10 кВ, що живлять мережеві трансформатори.

Миттєві відсічення повинні вибиратися за трьома умовами: настроєння від запобіжників трансформаторів, настроєння від шин нижчої напруги мережевих трансформаторів, настроєння від струмів, що намагнічують, мережевих трансформаторів.

Захист живлячої лінії має бути селективна із запобіжником трансформатора принаймні при КЗ на стороні вищої напруги. При пошкодженні на виводах трансформатора згорить плавка вставка і одночасно відключиться лінія. Для того, щоб неселективне відключення лінії було виправлене дією АПВ, час згорання вставки має бути не більше часу відключення вимикача.

Час спрацьовування відсічення, наприклад з реле РТМ або РТ-85, при кратності струму 1,5-2 рівне 0,02 - 0,03 с, а час відключення вимикачів (ВМГ- 133, ВМП) — 0,1 с.

Щоб вставка запобіжника ПК згоріла за 0,12 - 0,13 с, необхідний струм КЗ не менш 15-кратного номінального струму вставки.

Струм спрацьовування відсічення з реле РТМ, РТ-85, згідно (38) - (40), має бути відбудований від струму КЗ на введеннях трансформатора з

Мал. 11 Узгодження характеристик з прикладом 11

На стандартних щоглових підстанціях можуть встановлюватися трансформатори потужністю не більше 100 кВ • А. Номінальний 55 струм вставки для захисту трансформатора 100 кВ • А рівний 20 А для мережі 6 кВ і 15 А для мережі 10 кВ.

Оскільки чутливість відсічення, що охоплює всю лінію, має бути не менше 1,5, струм двофазного КЗ в кінці лінії, що захищається, має бути не менше (35 ÷ 43) (всреднем 40 ).

Отже, для мережі 10 кВ струм трифазного КЗ в кінці лінії має бути не менше 600 А, а для мережі 6 кВ — 800 А. Тільки за таких умов виконуються вимоги про селективність захисту і запобіжників і те в тому випадку, якщо потужність мережевих трансформаторів не перевищує 100 кВ • А.

У дійсних мережах струми КЗ зазвичай значно менше, а потужність трансформаторів може бути більше. Тому застосовувати миттєве відсічення як єдиний захист, що охоплює всю лінію, практично неможливо і її слід використовувати у поєднанні із залежним захистом, що забезпечує захист останньої частини лінії з витримкою часу 0,5 - 0,7 с.

Для надійного настроєння від шин нижчої напруги мережевих трансформаторів слід враховувати положення їх відгалужень для регулювання напруги. Із-за великого числа трансформаторів і частої зміни їх відгалужень враховувати кожен трансформатор практично неможливо і недоцільно. Розрахунок струмів КЗ слід вести для середнього відгалуження.

Щоб врахувати можливе, приблизно на 10— 11 %, збільшення струму КЗ при роботі трансформатора з відгалуженням 5 % значення у виразах (36) — (41) збільшується на 10 % і вони набирають наступного вигляду:

(49)

для реле РТ-40 з вихідним проміжним реле;

(50)

для реле РТ-85 і РТ-95, що працюють в схемі дешунтирування, первинних реле ВМН-10 і т.п.;

(51)

для реле РТМ.

Із-за великого числа мережевих трансформаторів і довільного розподілу їх по лінії важко визначити, який з них є розрахунковим для вибору струму спрацьовування відсічення. Для швидкого визначення розрахункової точки КЗ слід використовувати схему, на якій вказані опору всіх ділянок мережі і трансформаторів. Розрахунковою буде крапка, до якої сума опорів мережі і трансформатора буде найменшою. Якщо опір мережі малий в порівнянні з опором мережевого трансформатора (приблизно 10 — 20%), то значення струму КЗ на шинах нижчої напруги можна брати по таблиці. П7.2, П7.3.

Приклад 12. Вибрати розрахункову крапку для визначення струму спрацьовування відсічення по умові настроєння від шин нижчої напруги трансформаторів ділянки мережі по мал. 12.

Рішення. На схемі мал. 12 вказані опори ділянок мережі між точками включення трансформаторів. Опір відгалуження лінії від трансформатора до точки приєднання до магістралі в даному випадку мало і не враховується.

На мал. 12 вказані опори трансформаторів. Складаючи опори трансформаторів з опорами мережі по ділянках, визначуваний опору до шин нижчої напруги трансформаторів.

По сумі опорів + визначається розрахункова крапка для розрахунку відсічення: нею будуть шини нижчої напруги трансформатора 180 кВ • А, найближчого до живлячої підстанції.

Для настроєння від запобіжників ПСН-35 можна застосувати наступний метод: на лініях 6 — 10 кВ встановлюється залежний захист з миттєвим відсіченням, на стороні 6 — 10 кВ трансформатора 35/6 — 10 кВ — залежний захист і відсічення з витримкою часу приблизно 0,5 — 0,7 с, відбудована по струму спрацьовування від відсічень ліній і погоджена з характеристикою ПСН- 35 по струму і часу.

Мал . 12. Схема до мережі прикладу 12

Для селективності із захистом, що має час спрацьовування 0,5 — 0,7 с, час згорання вставки ПСН-35 має бути не менше 1,5 — 1,7 с з обов'язковим обліком розкиду по струму. Рівень селективності t для ПСН-35 приймається не менше 1 с. Залежний захист трансформатора з боку 6—10 кВ повинна мати час не менше 1,4 с за узгодженням із захистом лінії 6 — 10 кВ при струмах спрацьовування відсічень.

Таким чином, визначаються струми і часи для узгодження характеристик: при КЗ поблизу шин 6 — 10 кВ захист лінії має бути миттєва, захист трансформатора повинен мати час приблизно 0,5 — 0,7 с, час плавлення вставки ПСН-35 має бути не менше 1,5— 1,7 с.

Струм спрацьовування відсічення з витримкою часу 0,5 — 0,7 с, встановленою на стороні 6 — 10 кВ трансформатора, має бути менше струму, при якому плавитися вставка ПСН- 35 за час зразковий 2,4 с. Вказана умова має бути також погоджене з кінцем залежної частини характеристики захисту трансформатора, що має час 1,4 с. І, нарешті, струм спрацьовування відсічення лінії звичайним способом узгоджується з відсіченням трансформатора.

Окрім відсічення, трансформатор повинен мати і чутливий захист для резервування защит і вимикачів ліній 10 кВ. Типові схеми не передбачають такого захисту, і зазвичай її доводиться встановлювати на місці додатковий.

По умові узгодження з характеристиками ПСН-35 і захисними лініями 6—10 кВ, а також для підвищення чутливості захист трансформатора бажано виконати із залежною характеристикою. Деякі можливі схеми таких защит приведені на мал. 13.

У всіх цих схемах використовується відсічення, вбудоване в реле РТ-85 або РТ-81, які діють на реле часу, що створюють необхідну витримку часу приблизно 0,5 — 0,7 с. У схемі на мал. 13, про використано реле часу постійного струму; у схемі на мал. 13, би як реле часу і одночасно електромагніт відключення використано реле РТВ, вбудоване в привід; у схемі на мал. 13, у витримку часу відсічення створює реле РВМ-12, в схемі на мал. 13, г — реле РТ-95, що має майже незалежну характеристику. Схеми включення реле РП-341 і електромагнітів відключення можуть бути різні — на фазні струми, на різницю фазних струмів, на окремі обмотки трансформаторів струму або разом з пусковими реле РТ-85 і РТ-81 і вибираються в кожному окремому випадку відповідно до місцевих умов. Особливістю всіх схем є підсумовування витримок часу основного реле РТ-85 або РТ-81 і додаткового реле часу.

Витримка реле часу РВ в схемі на мал. 13, а і реле РВМ в схемі на мал. 13, в набудовується звичайним способом.

Реле РТВ і РТ-95 в схемах на мал. 13, б і г можуть використовуватися як реле часу за умови, що їх характеристика при струмі спрацьовування відсічення, вбудованого в основні реле РТ-85 або РТ-81, вже не залежить від струму.

Другою особливістю схем на мал. 13 є низький коефіцієнт повернення реле РТ-85 або РТ-81 при відсіченні, що спрацювало. За дослідними даними в цьому випадку знижується до 0,3 — 0,5. Це значення і слід підставляти у вираження (45) при визначенні струму спрацьовування.

Мал. 13. Захисту трансформаторів із залежною характеристикою

На підставі досвіду експлуатації струм спрацьовування електромагнітів відключення не повинен перевищувати 80 % струму спрацьовування пускових реле захисту. Запас, рівний 20 %, враховує розкид в струмах спрацьовування реле і електромагніту; що доходить до 4 % — помилки у вимірах струмів; 2 % — при наладці і приблизно 10 % — випадкові причини, такі як погіршення регулювання приводу, загусання мастила, забруднення і так далі.

Враховуючи, що терміни між ремонтами подовжуються до 4 — 6 років, можливо буде потрібно збільшення запасу на погіршення стану приводу із-за тривалого терміну між ремонтами.

Струм спрацьовування реле РП-341 і РВМ-12 приймається не більше 0,9 струму спрацьовування пускових реле.

Для защит, виконаних з реле прямої дії або за схемою дешунтирування, схеми прискорення приведені на мал. 14. Обидві схеми призначено для пружинних приводів, що мають АПВ з витримкою часу і автоматичний завод пружин після включення вимикача від АПВ.

Мал. 14. Схеми прискорення защит

а)- на вбудованих реле; б)- з дешунтируванням

Прискорення захисту вводиться допоміжним контактом КГП (контактом готовності приводу).

Якщо необхідно вводити прискорення після включення вимикача, наприклад після АПВ, то використовується допоміжний контакт, замкнутий лише під час заводу пружин. Якщо прискорення має бути введене в роботу в нормальному режимі і виводитися після АПВ, то використовується допоміжний контакт КГП, що замкнутий при включеному вимикачі і розмикається після включення вимикача на час заводу пружин.

У схемі на мал. 14, а реле РТМ, використовуване як прискорений захист, повинне звичайним способом відбудовуватися від струму мережевих трансформаторів, що намагнічує, щоб було забезпечено успішне АПВ. Крім цієї основної вимоги, обов'язкової у всіх випадках, до нього пред'являються і інші умови, як для миттєвого захисту: настроєння від розрядників і від шин нижчої напруги. Але зважаючи на короткочасність введення в роботу цього реле можна допустити невиконання цих вимог.

У схемі на мал. 14, б електромагніт відключення ЕО нормально працює в схемі дешунтирування. Тому його струм спрацьовування обмежений струмом спрацьовування основних реле захисту, в даній схемі РТ-85. Тому, коли він працює як прискорений захист, його чутливість може бути надмірно велика і він може спрацювати від струму трансформаторів, що намагнічує. Якщо електромагніт ЕО не можна відбудувати від струму трансформаторів, що намагнічує, по струму спрацьовування, то його можна відбудувати за часом, встановивши замість миттєвого електромагніту відключення реле РТВ з витримкою часу порядка 0,5 с при струмі, рівному розрахунковому струму, що намагнічує. З цього виходить, що прискорювати захист в такий спосіб має сенс лише тоді, коли час неприскореного захисту великий, не менше 1,4 — 2,1 с.

Залежно від місцевих умов можуть застосовуватися різні схеми включення реле прискорення — на фазні струми, на різницю струмів, на окремі обмотки трансформаторів струму і тому подібне.

Порівнюючи схеми прискорених защит із звичайними схемами з постійно введеним відсіченням, наприклад, з відсіченням в реле РТ-85, з відсіченням, виконаним на реле РТМ і подібними, можна зробити такий вивід: схеми з прискоренням складніші, менш надійніші, вимагають більшої уваги в експлуатації. Тому у всіх випадках слід застосовувати нормально включене відсічення, а схеми з прискоренням застосовувати лише там, де звичайне відсічення не може бути застосована в основному за умовами селективності.

Список літератури

1. Правила пристроїв електроустановок — 6-е видавництво, М.: Енергоатоміздат, 1986.

2. Неклепаєв Б. Н., Крючков І. П. Електрична частина електростанцій і підстанцій. Довідкові матеріали для курсового і дипломного проектування. — 4-е видавництво, М.: Енергоатоміздат, 1989

3. Чернобров Н. В, Семенов В. А. Релейний захист енергетичних систем М Енергоатоміздат, 1998

4. Голубев М. Л. Розрахунок уставок релейного захисту і запобіжників в мережах 0,4 - 35 кВ М Енергія, 1969

5. Лівшиц Д. С. Нагрів провідників і захист запобіжниками в електромережах до 1 000 В М Енергія, 1967

6. Айзенберг Б. Л. Захист електричних установок плавкими запобіжниками , М Госенергоіздат, 1963

7. Зимін Е. Н. Захист асинхронних двигунів до 500 А. М.: Енергія, 1967

8. Гельман Р. Е. Магнітні пускачі М Енергія, 1966.

9. Голубев М. Л. Методи розрахунку струмів короткого замикання в розподільних мережах М Енергія, 1967

10. Керівні вказівки по релейному захисту. Вип. 13А, 13Б. М.: Енергоатоміздат, 1985

11. Типова інструкція по організації і виробництву робіт в пристроях релейного захисту і електроавтоматики електростанцій і підстанцій РД 34 35 302-90 М-кодів СПО ОРГРЕС, 1991.

12. Федосєєв А. М., Федосєєв М. А. Релейний захист електроенергетичних мереж М Енергоатоміздат, 1993

13. Берковіч М. А., Молчанов В.В, Семенов В. А. Основи техніка релейного захисту М Енергоатоміздат, 1984

14. Довідник по релейному захисту / Під ред. М. А. Берковіча. М.: Госенергоїздат, 1963

Зміст

Частина 1

Передмова . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

Глава перша Захист запобіжниками . . . . . . . . . 4