Вибір вимикачів та роз’єднувачів на РП-110

Вибір вимикача на РП-110 кВ

Базисний струм по відношенню до напруги місця КЗ

Періодична складова струму КЗ від системи, що не затухає з часом

Враховуючи можливість використання для даних умов вимикача ВГУ-110, у якого t_відкл=0.055с, час протікання аперіодичної складової згідно [8] стр.13.

Знаючи сталу часу затухання аперіодичної складової струму КЗ від

системи для шин 110 кВ , розрахуємо наступні

параметри режиму КЗ:

- аперіодична складова струму від системи

- повний струм КЗ від системи

- ударний струм від системи

- вміст аперіодичної складової в струмі КЗ

Вибір вимикача буде проводитись в відповідності до струму комірки ВРУ-110 кВ приєднання автотрансформатора. Струм комірки визначає струм вимикача.

Розрахунковий імпульс квадратичного струму

Де, згідно [8],стр.13.

Номінальний допустимий імпульс квадратичного струму

Умова перевірки вимикача на термічну стійкість

Умова перевірки вимикача на динамічну стійкість

Умова перевірки вимикача на вимикаючу здатність:

Результати розрахунків для порівняння їх з паспортними даними вимикача

ВГУ-110 зведені в Табл.28

Вибір та перевірка вимикача ВГУ-110

Таблиця 28

В№ Яп/п	Величини	Умови порівняння	Параметри
паспортні	розраховані
	Тип	ВГУ-110
	Номінальна напруга, кВ
	Номінальний струм, А
	Струм відключення, кА
	Струм електродинаміч ної стійкості, кА			50.665
	Термічна стійкість, кА^2 с			288.348
	Вміст ап.складової,%			24.35
	Час відключення, с		0.055
	Асиметричний струм вимкнення,кА		70,711	34.883

Вибір роз’єднувача на РП-110кВ

Оскільки роз’єднувач ввімкнений після вимикача,то його режим роботи буде відповідати режиму роботи вимикача. Вибір роз’днувача виконаємо в табличній формі. Вибір роз’єднувача на РУ-110кВ табл.29

Таблиця 29

№	Назва параметрів	Одиниці вимірюв.	Номінальні параметри	Розраховані параметри
	Тип роз’єднувача РНД-110/2000 У1
	Напруга, U	кВ
	Струм, I	А
	Струм електродинам. стійк., Iуд.	кА		50.665
	Тепловий імпульс струму к.з., В			288.348

 

 

Схеми релейного захисту

Призначення релейного захисту. Типи реле

Релейний захист (РЗ) є найважливішою частиною автоматики електроустановок і енергосистем. Її основне завдання полягає в тому, щоб знайти ушкоджену ділянку електричної системи і якомога швидше видати керуючий сигнал на його відключення. Додаткове завдання релейного захисту полягає в сигналізації про виникнення ненормальних режимів.

Релейний захист виконується за допомогою різних типів реле.

Реле підрозділяються на первинні й вторинні, а також на реле прямої й непрямої дії. Первинні реле включаються безпосередньо в первинний ланцюг, а вторинні реле — через трансформатори струму й напруги. Реле прямої дії впливають безпосередньо на механізм привода вимикача, а реле непрямої дії — побічно, через електромагніт відключення. Нижче розглядаються тільки захист, виконаний за допомогою вторинних реле непрямої дії.

Розрізняють основні й допоміжні реле. При аварійних і ненормальних режимах в енергосистемі змінюються струми ланцюгів і їх фази, напрузі в різних точках мережі, напрямку потоків потужностей, частота змінного струму в мережі, взаємні опори між різними точками мережі й т.п. Тому в якості основних реле використовують реле струму, напруги, напрямку потужності, частоти й опори. У якості допоміжних реле застосовують реле часу, проміжні й вказівні реле.

На схемах положення контактів реле, як правило, вказується для так званих нормальних умов, якщо котушки реле не обтікається струмом.

Вимоги до релейного захисту

До пристроїв релейного захисту, який діє на відключення, у загальному випадку пред'являються наступні чотири вимоги: селективність (вибірковість) дії; швидкість дії; чутливість; надійність роботи.

Селективна дія - це така дія релейного захисту, при якому забезпечується відключення тільки ушкодженого елемента системи.

Ушкоджений елемент системи завжди бажано відключити якомога швидше. Однак швидкість відключення обмежується власним часом релейного захисту й вимикача, а також умовами забезпечення селективної роботи релейного захисту. У загальному випадку час відключення рівняється:

де t_в.ч.г.з - власний час релейного захисту;

t_з - витримка часу, установлена на захисті;

t_в.ч.\в - власний час вимикача, тобто час від подачі імпульсу на котушку відключення до моменту початку розімкнення дугогасних контактів вимикача;

t_д - час горіння дуги;

t_д - повний час відключення вимикача.

Для захисту, якій діють без витримки часу, залежно від типів реле й вимикачів час відключення дорівнює:

с

Таким чином, при існуючих типах реле йівимикачів нижня границя часу відключення коротких замикань може становити 3-12 періоди струму частотою 50 Гц.

Релейний захист має бути досить чутливим до ушкоджень на елементі енергосистеми, який захищається, а в ряді випадків - також і до ушкоджень на суміжних елементах системи. При цьому забезпечується резервування дії захистів у випадку відмови однієї з них.

Вимога надійності роботи релейного захисту, як властивості виконувати задані функції, зберігаючи свої експлуатаційні показники в заданих границях протягом необхідного проміжку або часу необхідного виробітку, зводиться до того, щоб захист надійно відпрацьовував у тих випадках, якщо вона повинна працювати, і надійно не відпрацьовувала в інших випадках. Чим простіша схема захисту, менша кількість реле й контактів у схемі, краща якість реле і якість монтажу вторинних ланцюгів, тим надійніше працює захист у цілому. Якщо на той самий вимикач діє кілька незалежних захистів, то надійність спрацьовування підвищується, а надійність неспрацьовування знижується. Цю обставину необхідно враховувати при проектуванні пристроїв релейного захисту

Релейний захист генераторів

Сучасні генератори є складними й дорогими машинами. Тому до релейного захисту генераторів пред'являються вимоги підвищеної чутливості при розрахункових видах ушкодження, збільшення швидкодії, зменшення або повного усунення мертвих зон.

До основних видів ушкоджень генераторів відносяться:

1. Міжфазні КЗ в обмотці статора. Це найбільш важкий вид ушкодження, тому що супроводжується протіканням великих струмів і, як наслідок, значними ушкодженнями обмотки й заліза статора;

2. Однофазні замикання на землю в обмотці статора;

3. Виткові замикання обмотки статора;

4. Замикання між витками однієї фази в обмотці статора;

5. Замикання на землю в двох точках ланцюга ротора;

6. Проходження в обмотці статора струму вище номінального, обумовленого зовнішнім КЗ;

7. Проходження в обмотці статора струму, обумовленого симетричним перевантаженням.

Для захисту від багатофазних КЗ в обмотці статора генератора встановлюється швидкодіючий поздовжний диференціальний захист, що діє на відключення. Мережі генераторної напруги в РБ працюють із ізольованою нейтраллю і тому диференціальний захист може виконуватися на двох фазах. Однак у цьому випадку не забезпечується відключення генератора при подвійних замиканнях на землю (одне із замикань у мережі, інше - на фазі генератора, що не має диференціального захисту). Тому додатково до двофазного дифзахисту передбачають релейний захист від замикань на землю. Таким чином, з метою підвищення надійності захисту генераторів установлюємо трифазний дифзахист.

Для захисту генератора від однофазних замикань на землю в обмотці статора використовуємо блок-реле БРЭ1301 у виконанні ЗЗГ-12.

Для захисту від виткових замикань застосовується поперечний дифзахист, що базується на порівнянні струмів двох паралельних віток статора.

Для захисту ланцюгів порушення (ротора) генератора від замикання на землю передбачаємо спеціальний релейний захист; дія її засноване на принципі мосту постійного струму, плечі якого становлять опори ланцюга збудження і спеціального потенціометра. Захист включається в роботу тільки з появою стійкого замикання на землю в одній точці ланцюга порушення і є захистом від появи другого замикання на землю в ланцюзі збудження. Захист передбачається в одному комплекті на всю станцію, який виконується переносним. При замиканні на землю в одному місці ланцюга збудження генератор може продовжувати працювати. У вимірювальному ланцюзі встановлюється максимальний струмовий захист, що діє на сигнал.

Для захисту обмотки статора генератора від симетричного перевантаження передбачаємо захист на реле РТВК із високим коефіцієнтом повернення, включеному в одну з фаз вторинного ланцюга ТА.

Фільтровий захист зворотної послідовності застосовується для захисту генератора від зовнішніх КЗ і для захисту генератора від несиметричних перевантажень.

6.4. Релейний захист трансформаторів.

Для силових трансформаторів, а також ТНС використовується релейний захист від наступних видів ушкоджень і ненормальних режимів роботи:

1. Багатофазних замикань в обмотках і на їхніх виводах;

2. Внутрішніх ушкоджень (виткових замикань в обмотках і “пожежі сталі” магнітопроводу);

3. Однофазних замикань на землю;

4. Надструмів в обмотках, обумовлених зовнішніми КЗ;

5. Надструмів в обмотках, обумовлених перевантаженням (якщо вона можлива).

6. Зниження рівня масла.

При виконанні захисту трансформатора необхідно враховувати деякі особливості його нормальної роботи, стрибки струму намагнічування при включенні трансформатора під напругу, вплив коефіцієнта трансформації й схем з'єднання обмоток трансформатора.

Для захисту від багатофазних замикань в обмотках і на виводах блокових трансформаторів, а також ТСН передбачається повздовжний диференціальний захист із циркулюючими струмами, що діє на відключення вимикачів силового трансформатора без витримки часу. Особливістю дифзахисту трансформаторів у порівнянні з дифзахистом генераторів, є нерівність первинних струмів різних обмоток трансформатора і їх розбіжність у загальному випадку по фазі.

Для компенсації зміщення струмів по фазі вторинні обмотки трансформаторів струму, установлених з боку зірки силового трансформатора, з'єднують у трикутник, а вторинні обмотки трансформаторів струму, установлених з боку трикутника силового трансформатора, - у зірку. Компенсація нерівності первинних струмів досягається правильним підбором коефіцієнтів трансформації трансформаторів струму. Якщо не вдається підібрати коефіцієнт трансформації трансформаторів струму таким чином, щоб різниця вторинних струмів у плечах дифзахисту була менше 10 % (тому що трансформатори струму мають стандартне значення коефіцієнта трансформації), при виконанні захисту для компенсації нерівності струмів використовують диференціальні реле типу ДЗТ-21.

На робочих і пускорезервних трансформаторах власних потреб електростанції застосовується поздовжній дифзахист.

Найбільш простою схемою виконання поздовжнього дифзахисту є диференціальна струмова відсічка, яке застосовується у випадках, коли вона задовольняє вимогам чутливості. Якщо ця умова не виконується, у поздовжньому дифзахисті використовують реле типу ДЗТ-21.

На трансформаторах з регулюванням напруги під навантаженням передбачаємо дифзахист з гальмуванням і установкою реле типу ДЗТ або їх замінники. Попередньо захист розраховується для випадку застосування реле без гальмування. Якщо вона виявляється недостатньо чутливою, застосовують реле з мінімальним числом гальмуючих обмоток, що забезпечують необхідну чутливість.

Для захисту від внутрішніх ушкоджень (виткових замикань в обмотках, що супроводжуються виділенням газу) і від зниження рівня масла на всіх трансформаторах ТЕЦ, застосовується газовий захист із дією на сигнал при слабких і на відключення при інтенсивних газоутвореннях.

Газовий захист встановлюється на трансформаторах, що мають розширники, з масляним охолодженнямі здійснюється за допомогою поплавкових, лопатевих і чашкових газових реле. Газовий захист є єдиним захистом трансформаторів від “пожежі сталі” магнітопроводу, що виникає при порушенні ізоляції між листами стали.

У зв'язку із широким застосуванням трансформаторів 6/0,4 кВ зі схемою з'єднання обмоток трикутник - зірка, що мають глухо-заземлену нейтраль на стороні 0,4 кВ, застосовуємо максимальний струмовий захист, встановлений на стороні ВН.

Для захисту блокових трансформаторів від зовнішніх КЗ, застосовуємо струмовий захист нульової послідовності.

Релейний захист шин.

Короткі замикання на шинах ТЕЦ виникають через забруднення або ушкодження шинних ізоляторів, втулок вимикачів і вимірювальних трансформаторів струму, а також при помилкових діях персоналу із шинними роз'єднувачами. Ушкодження на шинах малоймовірні. Однак, враховуючи досить важкі наслідки, до яких ці ушкодження можуть привести, необхідно мати захист, що діє при ушкодженні шин. У якості захисту шин застосовуємо диференціальний струмовий захист.

Для виконання диференціального захисту використовують трансформатори струму з однаковими коефіцієнтами трансформації незалежно від потужності приєднання.

Диференціальний струмовий захист шин напругою 220 кВ електричної станції охоплює всі елементи, які приєднані до системи.

 

При цьому число трансформаторів струму виявляється значним і ймовірність обриву їх вторинних ланцюгів підвищена. Це враховується при виборі струму спрацьовування захисту. При виникненні обриву захист автоматично з витримкою часу виводиться з дії. Для цього в зворотній провід диференціального ланцюга ланцюга включається реле струму, що спрацьовує при обриві вторинних ланцюгів будь-якого трансформатора струму. Як і будь-який диференціальний захист, диференціальний захист шин не повинен спрацьовувати при зовнішніх коротких замиканнях. Для підвищення чутливості захисту використовуємо реле типу РНТ. Чутливість захисту вважається достатнім, якщо при КЗ на шинах к_ч ³ 2.

Диференціальний струмовий захист шин напругою 6-10 кВ виконується за спрощеною схемою. У її ланцюги струму не включаються трансформатори струму споживачів електричної енергії. Такий захист називається неповним диференціальним струмовим.

Захист виконується двоступінчастим. Він містить перший і третій ступені. Перша ступінь, струмова відсічка без витримки часу, є основною. Третя ступінь, максимальний струмовий захист, резервує першу захист відходящих ліній, не охоплених диференціальним захистом.

Релейний захист двигунів.

Диференціальний захист у трифазному виконанні використовується для захисту від міжфазних КЗ двигунів потужністю 4000 кВт і вище. Диференціальний захист виконується з використанням трьох реле з гальмуванням типу ДЗТ-11.

Струмова відсічка застосовується на двигунах потужністю менш 4000 кВт від тих же ушкоджень, що й дифзахист.

Струмовий захист нульової послідовності призначена для захисту двигунів від замикань на землю, виконаної на реле типу РТЗ-51.

Захист від подвійних замикань на землю виконується з реле струму типу РТ-40.

Захист мінімальної напруги призначений для полегшення умов самозапуску двигунів відповідальних механізмів.

Струмовий захист від перевантаження встановлюється на двигунах, підвержених перевантаженням.

 

 

Література

 

1. Проектування електричної частини електричних станцій та підстанцій: Навчальний посібник/ Укл.: Є.І. Бардик, П.Л. Денисюк,

Ю.В. Безбереж’єв./ – К.: НТУУ «КПІ», 2011 – 105 с.

2. Проектування електричної частини електричних станцій та підстанцій. Частина 2: Навчальний посібник/ Укл.: Є.І. Бардик, П.Л. Денисюк,

Ю.В. Безбереж’єв./ – К.: НТУУ «КПІ», 2012 – 82 с.

3. Проектування електричної частини електричних станцій та підстанцій. Частина 3: Навчальний посібник/ Укл.: П.Л. Денисюк, Ю.В. Безбереж’єв, О.Г. Філатов./ – К.: НТУУ «КПІ», 2014 – 103 с.

4. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций. - М.: «Энергия», 1976. – 552 с.

5. Проектування електричних станцій, ч.1/ Методичні вказівки до виконання курсового проекту/ Укл.: П.Л. Денисюк./ – К.: НТУУ «КПІ», 2012 – 73 с.

6. Проектування електричних станцій, ч.2/ Методичні вказівки до виконання курсового проекту/ Укл.: П.Л. Денисюк./ – К.: НТУУ «КПІ», 2012 – 74 с.

7. Проектування електричних станцій, ч.3/ Методичні вказівки до виконання курсового проекту/ Укл.: П.Л. Денисюк, Г.М. Гаєвська./ – К.: НТУУ «КПІ», 2012 – 61 с.

8. Основи проектування теплових та гідравлічних електростанцій: Методичні вказівки до виконання розрахунково-графічної роботи/ Укл.: П.Л. Денисюк, Є.І. Бардик, Р.В. Вожаков./ – К.: НТУУ «КПІ», 2012 – 66 с.