Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
3 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

ОДНОФАЗНОЕ ЗАМЫКАНИЕ НА; ЗЕМЛЮ Можно ли решить проблему

ОДНОФАЗНОЕ ЗАМЫКАНИЕ НА ЗЕМЛЮ
Можно ли решить проблему?

Вячеслав Горюнов,
к.т.н., рук. отдела разработок РЗА, ООО «НПП Микропроцессорные технологии»,
г. Новосибирск

Замыкание фазы на землю создает ненормальный режим и представляет опасность по ряду причин:

  • возможность появления перенапряжения, 2,4–3,5-кратного по сравнению с фазным [1, 2, 3], что может привести к пробою изоляции неповрежденных фаз и переходу ОЗЗ в «двухместное» или двойное замыкание на землю, близкое по своим характеристикам к двухфазным коротким замыканиям (КЗ). Риск возникновения таких двойных замыканий заметно вырос в последнее время в связи со старением изоляции электрических машин и аппаратов на многих энергообъектах и отсутствием средств на их модернизацию и замену;
  • возникает опасность поражения электрическим током обслуживающего персонала и потребителей;
  • при длительном наличии ОЗЗ в сети происходит ускоренное старение изоляции и повреждение электрооборудования;
  • возможны явления феррорезонанса (особенно при поочередном отключении потребителей), от которых чаще всего выходят из строя трансформаторы напряжения.

По перечисленным причинам замыкания на землю необходимо отключать. В сетях, работающих в условиях повышенной опасности для обслуживающего персонала, защита от замыканий на землю выполняет функции защитного отключения и по условиям техники безопасности должна работать без выдержки времени на отключение. Для защиты электродвигателей от замыканий на корпус необходимо применять специальные защиты, обладающие высокой чувствительностью, поскольку токи замыкания на корпус менее 5 А могут представлять для изоляции опасность [4].

Индивидуальные защиты присоединений

Любое развитие техники идет методом от простого к сложному. Наиболее простыми защитами от замыканий на землю являются защиты по току и напряжению нулевой последовательности НП промышленной частоты. Для реализации таких защит достаточно устройства, реагирующего на действующее значение тока или напряжения соответственно. Однако простота таких устройств сказывается на их возможностях. Общая неселективная защита по напряжению нулевой последовательности только сигнализирует о появлении замыкания на землю на любом присоединении секции. Среди недостатков токовых защит НП можно отметить следующие: фиксированная уставка, отстройка тока срабатывания от суммы тока небаланса нулевой последовательности и собственного емкостного тока линии, отказ в срабатывании при перемежающихся замыканиях при защите как кабельных линий (КЛ), так и воздушных (ВЛ) [5]. Для защит на токовых реле РТ 40/0,2 и РТЗ-50 возможны излишние срабатывания при внешних ОЗЗ из-за резкого увеличения токов нулевой последовательности при дуговых замыканиях за счет высокочастотных составляющих [6, 7]. А для защит на реле РТЗ-51 при питании от сети постоянного тока 110 или 220 В возможны ложные срабатывания в моменты коммутации в сети, возникающие по различным причинам [8].

При реализации токовых защит НП на микропроцессорных (МП) терминалах появилась возможность использовать сложные характеристики зависимости тока срабатывания от времени. Поэтому появились защиты с обратнозависимой времятоковой характеристикой, для них [9] не требуется отстройка от собственного емкостного тока присоединения. Однако такой принцип действия защит имеет ряд существенных недостатков. Основной недостаток заключается в том, что селективность срабатывания обеспечивается выдержкой времени, в связи с этим создание зависимых систем с различными выдержками времени становится практически невозможным. Работа таких защит возможна только на отключение, иначе по истечении некоторого времени все защиты начнут сигнализировать о наличии замыкания на землю. При отказе выключателя поврежденного присоединения произойдет неселективное отключение присоединения со вторым по величине током.

Защиты, использующие только один сигнал тока НП, несмотря на свою простоту имеют существенные недостатки, которые будут приводить к их неселективным действиям. В ходе дальнейшего усовершенствования таких защит стали использовать два сигнала – ток и напряжение НП для определения направления. Большое число направленных защит реагируют на направление мощности нулевой последовательности в установившемся режиме. Чувствительность таких защит выше, чем ненаправленных, так как их ток срабатывания отстраивается [6, 7] только от тока небаланса в «максимальном рабочем режиме», а отстройка защиты от собственного емкостного тока линии не требуется, поскольку от этого тока она отстроена «по направлению». Общим недостатком защит такого типа являются их неселективные действия или отказ в срабатывании при перемежающихся дуговых ОЗЗ. Эта неселективность не связана с программной или аппаратной реализацией. Направленные защиты – это такие защиты, которые определяют разность фаз между сигналами и в зависимости от полученного угла принимают решение. Однако разность фаз можно определить только для гармонических сигналов, т. е. сигналов одной частоты. Если рассмотреть осциллограмму замыкания на землю в кабельной сети 10 кВ на рис. 1, то можно сделать вывод, что понятие угла между кривыми тока и напряжения отсутствует, так как сигналы не гармонические.

Рис. 1. Осциллограмма дугового замыкания на землю в кабельной сети 10 кВ

Другим методом определения поврежденного присоединения с использованием сигналов тока и напряжения НП является расчет активной мощности нулевой последовательности в установившемся режиме [10, 11]. Защиты, реализованные на этом принципе, обладают более высокой устойчивостью функционирования в режимах с перемежающейся дугой в месте ОЗЗ и отстроены в большей мере от бросков емкостных токов в переходных процессах. Обеспечить стабильное функционирование таких защит возможно в основном в сетях с резистивным заземлением нейтрали.

Для устранения недостатков защит, использующих токи и напряжения НП промышленной частоты, были разработаны защиты от ОЗЗ, реагирующие на высшие гармоники электрических величин [1]. При возникновении дуговых ОЗЗ содержание высших гармонических составляющих в сети резко увеличивается, причем содержание высших гармонических в токе нулевой последовательности поврежденной линии значительно больше, чем в токах нулевой последовательности неповрежденных линий. Эти процессы наблюдаются в сетях всех видов заземления нейтрали. Общие недостатки устройств, выполненных с использованием высших гармоник:

  • вероятность отказа в срабатывании при ОЗЗ через переходные сопротивления [12, 13];
  • нестабильность состава и уровня высших гармоник в токе НП. Условия селективности несрабатывания при внешних ОЗЗ и устойчивости срабатывания при внутренних повреждениях для устройств абсолютного замера высших гармоник обеспечиваются в основном на крупных подстанциях и электростанциях с большим числом присоединений.

Другая категория защит – это защиты от ОЗЗ, реагирующие на электрические величины переходного процесса [1, 14]. Среди достоинств таких защит можно отметить возможность фиксации всех разновидностей ОЗЗ, независимость действия от режима заземления нейтрали, большую чувствительность к замыканиям через переходное сопротивление, большие значения амплитуд переходных токов, упрощающие отстройку от токов небаланса фильтра токов нулевой последовательности (ФТНП) и обеспечение высокой помехоустойчивости и чувствительности защиты.

Но и такие защиты обладают недостатками. Всем защитам присущи единые недостатки, такие как отсутствие непрерывного действия защиты, искажение фазовых соотношений между током и напряжением, возникающее в момент ОЗЗ в отраженной от конца защищаемой линии волне [15], возможные ложные срабатывания от помех, возникающих одновременно в цепях тока и напряжения при отсутствии ОЗЗ, например возможна ложная работа таких защит в сетях с компенсированной нейтралью при отключении трехфазных КЗ. В защитах КЗЗП и ПЗЗМ применен принцип раздельной фиксации начальных знаков переходного тока и напряжения нулевой последовательности с последующим их сравнением, который менее эффективен из-за возможности излишних срабатываний при малых значениях подведенных величин [1].

И последняя группа защит от ОЗЗ, которые следует рассмотреть, это защиты, реагирующие на наложенный ток [1]. Наложенный ток может быть частотой как выше промышленной, так и ниже. Для создания тока повышенной частоты возможно использование нелинейного сопротивления, включенного между нейтралью сети и землей. Однако данное устройство значительно повышает стоимость таких защит и может снизить надежность функционирования защиты. Также можно отметить тот факт, что значительная высокочастотная составляющая может присутствовать в токах присоединений и в нормальном режиме. Это в первую очередь относится к сетям, связанным с производствами, имеющими нелинейную нагрузку. В таких случаях описанный способ защиты непригоден. Кроме того, как показывают проведенные исследования [16], гармоники с частотой 100 Гц появляются почти в 2 раза чаще, чем, например, с частотой 25 Гц, и амплитуды их намного больше.

Поэтому ряд разработчиков создали защиты, реагирующие на наложенный ток частотой ниже промышленной. Различие по частоте тока небаланса ФТНП (50 Гц и гармоники, кратные трем) и воздействующей величины (25 Гц) позволяет упростить отстройку защиты от небаланса и избежать загрубления защиты по первичному току. Сам наложенный ток частотой ниже промышленной получить проще, и требуется меньшая мощность генерирующего источника. В результате такие защиты обеспечивают возможность замера больших значений активного сопротивления фазовой изоляции, имеют меньшую зависимость чувствительности от переходного сопротивления в месте замыкания и лучшую помехозащищенность от тока промышленной частоты [17].

К основным недостаткам защит, реагирующих на наложенный ток частотой ниже промышленной, можно отнести необходимость подключения в нейтраль сети специального устройства для создания контрольного тока, влияние на устойчивость функционирования защиты погрешностей ТТНП, возрастающих при уменьшении рабочей частоты, усложнение схемы первичной коммутации из-за необходимости подключения источника наложенного тока и трудности подключения источника вспомогательного тока при использовании в сети нескольких ДГР, установленных на разных объектах. Не исключены также сложности отстройки от естественных гармонических составляющих при внешних дуговых перемежающихся ОЗЗ, при которых спектр тока зависит от параметров сети и режима заземления ее нейтрали, положения точки ОЗЗ в сети. Кроме того, при замыканиях через большие переходные сопротивления происходит снижение контрольного тока [18].

Читать еще:  Вскипел двигатель что это

В целом все индивидуальные защиты имеют общие недостатки, связанные либо с принципом действия, либо с непосредственной реализацией устройств защиты. При этом появление микропроцессорных устройств защиты не сдвинуло решение проблемы выявления поврежденного присоединения в позитивную область, так как сами алгоритмы определения замыкания на землю остались прежними.

Обобщая, можно выдвинуть следующие основные требования к защитам: использование уставки, зависящей от параметров замыкания, выявление замыканий через большие переходные сопротивления и дугу, возможность создания системы ступенчатых защит от замыканий на землю. Именно невозможность учесть эти требования приводит к низкой эффективности устройств индивидуального типа.

Виды ОЗЗ

Чтобы понять, в чем сложность выявления ОЗЗ, рассмотрим процессы, происходящие в сети. Можно выделить два основных вида однофазного замыкания на землю: металлическое (рис. 2, 3) и дуговое (рис. 4, 5). Металлическое и дуговое замыкание может происходить через повышенное сопротивление в месте контакта с землей, что приведет к снижению как токов однофазных замыканий, так и напряжения нулевой последовательности.

Рис. 2. Осциллограмма самоустранившегося ОЗЗ в кабельной сети 10 кВ

Рис. 3. Осциллограмма дугового самоустранившегося ОЗЗ в кабельной сети 10 кВ

5.5.1. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА

5.5.1. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА

Электроэнергетические системы (ЭЭС), их объединения и Единая энергосистема страны постоянно подвержены случайным возмущающим воздействиям, поэтому без автоматического управления их функционирование практически невозможно. Скачкообразно и случайно изменяющаяся электрическая нагрузка в условиях необходимого свойственного производству электроэнергии равенства в каждый момент времени генерируемой и потребляемой мощностей (их баланса) при отсутствии непрерывно действующего автоматического управления непременно вызовет недопустимые отклонения показателей качества электроэнергии, прежде всего амплитуды напряжения и частоты промышленного тока.

Неизбежные в силу физической природы электричества короткие замыкания, возникающие то в одном, то в другом месте рассредоточенной по всей территории страны ЕЭС и столь же неизбежные ввиду сложности электрической схемы ЕЭС случайные отключения синхронных генераторов и магистральных линий электропередачи, дискретно нарушающие баланс генерируемой и потребляемой мощностей, без экстренного и интенсивного воздействия автоматики могут вызвать нарушение синхронной работы генераторов электрических станций и, как следствие, полное прекращение процесса производства и передачи электроэнергии, т.е. общесистемную аварию с ее катастрофическими последствиями.

Эти специфические особенности электроэнергетики обусловили развитие технических средств автоматического управления еще в начальный период ее становления.

Прежде всего возникла и непрерывно совершенствовалась техника автоматического обнаружения коротких замыканий (КЗ) и быстродействующего отключения поврежденных электроэнергетических объектов — техника релейной защиты как абсолютно необходимая разновидность противоаварийной автоматики, без которой невозможна работа даже простейшей электроэнергетической установки.

Первыми и простейшими устройствами автоматического отключения электрооборудования при КЗ были легкоплавкие вставки (предохранители), расплавлявшиеся (перегоравшие) под воздействием токов КЗ, не менее чем на порядок превышавших рабочие. Они и до сих пор остаются техническим средством защиты (прежде всего от пожара) широко разветвленных промышленных и бытовых электрических сетей низкого (ниже 1000 В) напряжения. Их техническое исполнение и защитные свойства непрерывно совершенствовались, и теперь предохранители применяются в системах электроснабжения и при высоком (выше 1000 В) напряжении.

К техническим устройствам собственно релейной защиты относятся появившиеся в самом начале развития электроэнергетики электромагнитные расцепители механизмов отключения выключателей низкого и высокого напряжений, лавинообразно действующие на отключение выключателя при достижении током в защищаемой электрической цепи определенного фиксированного значения. Это максимальные первичные, а затем вторичные (включаемые в электрическую цепь через измерительные трансформаторы тока) реле тока. На их основе вплоть до последнего десятилетия выполнялись автоматические устройства максимальной токовой (МТЗ) и направленной защиты с использованием измерительного реле направления мощности.

На линиях электропередачи напряжением 110–330 кВ с глухо заземленной нейтралью широко применяется направленная токовая защита нулевой последовательности от однофазных и двухфазных КЗ на землю. Ее достоинство — независимость настройки и действия от рабочих режимов ЭЭС.

Аналогичным свойством обладает и появившаяся в начале 30-х годов первая отечественная дистанционная защита от междуфазных КЗ, которая вытеснила защиты иностранных фирм «Сименс» и «Вестингауз». По отношению напряжения и тока — сопротивлению она определяет расстояние до места КЗ. Направленная дистанционная защита с измерительными реле сопротивления стала наиболее распространенным устройством релейной защиты современных ОЭС и ЕЭС.

В развитии теории электромагнитных переходных процессов в ЭЭС, возникающих при КЗ, на основе которой функционирует релейная защита, важную роль сыграли труды российских ученых Н.Н. Щедрина, Н.Ф. Марголина, С.А. Ульянова, А.Б. Чернина [5.28; 5.29]. Первым обобщающим трудом отечественных авторов по теории и технике релейной защиты была книга В.И. Иванова «Реле и релейная защита», вышедшая в 1932 г.

Опыт проектирования и эксплуатации релейной защиты в военные годы был обобщен в выпущенной в 1945 г. книге М.Ф. Кострова, И.И. Соловьева и A.M. Федосеева «Основы техники релейной защиты». «Руководящие указания по релейной защите» вышли под руководством Л.Е. Соловьева тремя выпусками в 1933–1939 гг., а в последующем Руководящие указания по отдельным видам защит выходили в 1942–1975 гг. под руководством A.M. Федосеева.

Однако даже быстродействующие дистанционные защиты оказались недостаточно эффективными для сохранения при КЗ динамической устойчивости при параллельно работающих мощных электрических станциях, связанных длинными и сильно нагруженными линиями. Оснащенность линий высокочастотной связью, обеспечивающей обмен информацией между устройствами релейной защиты, установленными на противоположных концах, позволила создать сверхбыстродействующие высокочастотные защиты электропередач сверхвысокого напряжения 500–750 кВ. ВНИИЭ и институтом «Энергосетьпроект» были разработаны фильтровая направленная обратной последовательности (ФНЗОП) и дифференциально-фазная (ДФЗ) высокочастотные защиты таких линий электропередачи. Благодаря использованию фильтров симметричных составляющих, а именно обратной последовательности напряжений и токов, в первой из названных защит и комбинированных фильтров токов прямой, обратной и нулевой последовательностей во второй из них было достигнуто существенное повышение эффективности действия защит для сохранения динамической устойчивости электропередач при КЗ.

В процессе создания ФНЗОП и ДФЗ были радикально усовершенствованы электромеханические измерительные реле тока, напряжения, направления мощности, направленные реле сопротивления. Первые отечественные электромеханические измерительные реле выпускались Харьковским электромеханическим заводом. Во время Великой Отечественной войны он был эвакуирован в Чебоксары, где на его базе был создан Чебоксарский электроаппаратный завод (ЧЭАЗ), ставший основным релестроительным заводом страны.

Чебоксарский завод освоил и выпустил новые полупроводниковые, а затем микросхемные измерительные реле для дистанционных и высокочастотных защит. На основе сочетания взаимодополняющих свойств ФНЗОП и ДФЗ разработана и выпускается самая совершенная и быстродействующая высокочастотная фильтровая направленная и дифференциально-фазная защита для современных и вновь сооружаемых линий электропередачи напряжением 750–1150 кВ. На таких электропередачах широко используется отключение только одной фазы, поврежденной при однофазном КЗ на землю. Эта защита — единственная быстродействующая и правильно функционирующая в неполнофазном режиме работы линий электропередач.

Основы новой отечественной техники релейной защиты составили фундаментальные труды Г.И. Атабекова, Л.Е. Соловьева, В.Л. Фабриканта, A.M. Федосеева. В ее разработке принимали активное участие научные сотрудники института «Энергосетьпроект» (В.М. Ермоленко, С.Я. Петров), ВНИИЭ (Е.Д. Сапир, Я.С. Гельфанд, А.И. Левиуш, П.К. Фейст) и ведущие специалисты эксплуатационных организаций (М.А. Беркович, Н.В. Чернобровое, М.Ф. Мельников).

Непростой проблемой оказалось и создание быстродействующих, безотказно и правильно работающих автоматических устройств релейной защиты синхронных генераторов и трансформаторов, а также шин электрических станций и подстанций.

Работы И. А. Сыромятникова по режимам работы синхронных генераторов и электродвигателей способствовали повышению надежности собственных нужд электростанций.

Первые электромеханические дифференциальные защиты часто излишне срабатывали на отключение, особенно трансформаторов, под воздействием бросков токов намагничивания в момент включения или скачкообразного восстановления (после отключения КЗ) напряжения на трансформаторе.

Радикальным техническим средством, обеспечившим приемлемые показатели дифференциальной защиты, оказались насыщающиеся вторичные измерительные трансформаторы тока, включаемые в дифференциальную цепь защиты (встроенные в измерительные реле тока). Внедрение их в эксплуатацию происходило под руководством И.И. Соловьева и М.И. Царева (ВНИИЭ).

Следующим этапом повышения чувствительности устройств продольной токовой дифференциальной защиты было внедрение специально разработанных (под руководством А.Д. Дроздова) дифференциальных измерительных реле тока с магнитным торможением, автоматически снижавшим чувствительность этих устройств при внешних (за пределами защищаемого электроэнергетического объекта) КЗ.

Продольная токовая дифференциальная защита с насыщающимися вторичными трансформаторами тока и магнитным торможением (типов ДЗ-11, ДЗ-13) широко применяется как основная быстродействующая и высокочувствительная защита синхронных генераторов и трансформаторов.

В последнее время ЧЭАЗ выпускает наиболее технически совершенную микросхемную дифференциальную защиту типов ДЗ-21, ДЗ-23, специально разработанную для трансформаторов. Современное техническое исполнение и новые принципы обеспечения недействия при бросках тока намагничивания и повышения чувствительности характеризуют ее высокое техническое совершенство. ЧЭАЗ выпускает также продольную токовую дифференциальную защиту шин электрических станций и подстанций, обладающую необходимой чувствительностью благодаря оригинальному способу ее автоматического загрубления (торможения) при внешних КЗ.

Читать еще:  Бмв ф30 тюнинг двигателя

Отечественными научно-исследовательскими организациями были разработаны и другие оригинальные устройства релейной защиты синхронных генераторов и трансформаторов. К ним относятся токовая защита обратной последовательности от несимметричных КЗ и перегрузок синхронного генератора с зависимой от степени несимметричной перегрузки и согласованной с его нагревом и остыванием характеристикой выдержки времени, а также защита напряжения нулевой последовательности от замыканий на землю в обмотках статора синхронного генератора. Последняя состоит из двух устройств, совокупное действие которых обеспечивает защиту всей обмотки, что длительное время было проблемной задачей.

К автоматическим устройствам, специально созданным для обеспечения высокой эффективности релейной защиты, относится и устройство резервирования отказа выключателей (УРОВ), не отключившихся после воздействия на них релейной защиты. Оно обязательно для установки на синхронных генераторах, трансформаторах, шинах и линиях электропередачи.

В последнее время ведется интенсивная научно-исследовательская работа по созданию микропроцессорных многофункциональных автоматических устройств релейной защиты.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.

Продолжение на ЛитРес

Читайте также

Заземление. Защита от перенапряжений

Заземление. Защита от перенапряжений Вопрос. Какие заземляющие устройства должны быть выполнены на опорах ВЛ?Ответ. Должны быть выполнены заземляющие устройства, предназначенные для повторного заземления, защиты от грозовых перенапряжений, заземления

Глава 3.2. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА

Глава 3.2. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА Область применения Вопрос. На какие устройства РЗ распространяется настоящая глава Правил?Ответ. Распространяется на устройства РЗ элементов электрической части энергосистем, промышленных и других электроустановок напряжением выше 1 кВ:

Защита шин и ошиновок. Защита на обходном, шиносоединительном и секционном выключателях

Защита шин и ошиновок. Защита на обходном, шиносоединительном и секционном выключателях Вопрос. Для каких шин предусматриваются отдельные устройства РЗ?Ответ. Для сборных шин электростанций и подстанций напряжением 110 кВ и выше (3.2.119).Вопрос. В каких случаях

Защита электродвигателей напряжением до 1 кВ

Защита электродвигателей напряжением до 1 кВ Вопрос. Какая защита предусматривается для электродвигателей переменного тока?Ответ. Предусматривается защита от многофазных замыканий, в сетях с глухозаземленной нейтралью – также от однофазных замыканий на заземленные

Защита, автоматика и измерения

Защита, автоматика и измерения Вопрос. Какие устройства РЗ должны быть предусмотрены для реакторных групп, коммутируемых выключателями?Ответ. Должны быть предусмотрены устройства РЗ от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:многофазных замыканий на

Защита

Защита Вопрос. Какая защита должна быть установлена на ПС, от которых в числе других потребителей получают питание передвижные торфяные электроустановки напряжением выше 1 кВ?Ответ. На каждой отходящей линии должна быть установлена селективная защита, отключающая линию

Защита от атмосферных воздействий

Защита от атмосферных воздействий Поскольку и беседки, и качели, и скамейки будут постоянно испытывать на себе влияние атмосферных явлений (снег и дождь, сильный ветер и палящее солнце), то для продления срока их службы деревянные детали подвергают обработке. Самый

Защита войск на марше

Защита войск на марше На войне войскам приходится производить самые различные боевые действия: наступать, обороняться, вести разведку, охранять свой отдых, передвигаться, преследовать отходящего противника, а иногда и отходить под натиском врага.И во всех этих

Глава восьмая ЗАЩИТА

Глава восьмая ЗАЩИТА Броня инейному кораблю приходится выдерживать мощные удары противника. Ведь и неприятельские корабли вооружены орудиями главного калибра. А неприятельские самолеты могут поразить палубу линейного корабля тяжелыми бомбами.Поэтому броневая

6. Защита прав потребителя

6. Защита прав потребителя Защита потребителя от недоброкачественной продукции осуществляется в соответствии с Законом Российской Федерации «О сертификации продукции и услуг». В соответствии с действующим законодательством за нарушение правил обязательной

Защита от грозовых перенапряжений

Защита от грозовых перенапряжений Вопрос 111. Какими молниеотводами осуществляется защита РУ и ПС от грозовых перенапряжений?Ответ. Защита осуществляется:от прямых ударов молнии – стержневыми и тросовыми молниеотводами;от набегающих волн с отходящих линий –

5.1. Защита информации

5.1. Защита информации Под информационной безопасностью понимается защищенность информации и поддерживающей ее инфраструктуры от любых случайных или злонамеренных воздействий, результатом которых может явиться нанесение ущерба самой информации, ее владельцам или

5.12.3 Защита и секретность

5.12.3 Защита и секретность Разработчик должен удовлетворять требования защиты и секретности, определенные в

Защита электродвигателей

1) замыкания на землю

Защита от замыкания на землю устанавливается на них при токе замыкания более 10 А (Р

В качестве защиты электродвигателей от к. з. применяется максимальная токовая защита мгновенного действия (токовая отсечка), отстроенная от пус­ковых токов и токов самозапуска электродвигателей. При недоста­точной чувствительности токовой отсечки на мощных электродвига­телях 2000 кВт и больше, может применять­ся дифференциальная токовая защита. На электродвигателях мощностью более 5000 кВт установка диффе­ренциальной защиты считается обязательной.

Электродвигатели напряжени­ем 500 В и ниже, как правило, защищаются от к. з. плавкими предохранителями. Предохрани­тели могут применяться и на элек­тродвигателях более высокого напряжения, если только разрыв­ной мощности предохранителей достаточно для разрыва тока короткого замыкания [1].

Токовая отсечка наиболее просто выполняется с помощью реле прямого действия, встроенного в привод выключателя.

Токовую отсечку двигателей до 2000 кВт следует выполнять, как правило, по более простой и дешевой однорелейной схеме (рисунок 5). Недостатком этой схемы является более низкая чувствительность, по сравнению с отсечкой на двух реле (рисунок 6, а).

Поэтому для повышения чувствительности токовую отсечку на электродвигателях мощностью 2000…5000 кВт выполняют по двухрелейной схеме. Также двухрелейную схему токовой отсечки следует применять на электродвигателях мощностью до 2000 кВт, если коэффициент чувствительности однорелейной схемы при двухфазном КЗ на выводах электродвигателя менее 2.

Ток срабатывания токовой отсечки от междуфазных к. з. отстраивается от бросков тока, посылаемых электродвигателем в первый момент к. з. в сети, питающей двигатель, и от пускового тока электродвигателя при полном напряжении питающей сети [1].

Ток срабатывания отсечки выбирается из выражения:

,

где Iпуск – пусковой ток двигателя;

kсх –коэффициент схемы;

kн – коэффициент надежности;

kв – коэффициент возврата;

kтт – коэффициент трансформации трансформаторов тока.

Пусковой ток – это ток необходимый для запуска электродвигателя, обычно превышающий номинальное значение тока (тока потребляемого при нормально-устойчивом режиме работы) в 3-8 раз. Указывается заводом изготовителем в виде табличных данных.


Коэффициентом схемы называют отношение тока, протекающего через обмотку реле и тока, протекающего через трансформатор тока. Для однорелейной схемы (рисунок 5) коэффициент схемы принимают равным . Для двухрелейной (рисунок 6, а) и трехрелейной схем (рисунок 6, б) коэффициент схемы принимают равным 1 [8].

Рисунок 5 – Однорелейная схема токовой отсечки

Коэффициентом надежности называют отношение величины тока в обмотках исполнительного реле к величине тока срабатывания реле. Он зависит от конструктивного исполнения схемы и указывается заводом изготовителем в виде табличных данных. Для реле РТ-40 равен 1,8; для реле РТ-82, РТ-84 и реле прямого действия равен 2.

Коэффициент возврата – это отношение тока возврата к току срабатывания. У большинства современных реле он находится в пределах 0,8-0,9.

Коэффициент трансформации трансформаторов тока определяется отношением первичного тока трансформатора ко вторичному.

Рисунок 6 – Схема токовой отсечки

а) двухрелейная схема защиты электродвигателя;

б) трехрелейная схема защиты электродвигателя.

На электродвигателях мощностью 5000 кВт и более устанавливается продольная дифференциальная защита. Эта защита выполняется в двухфазном или трехфазном исполнении. Ток срабатывания реле принимается 2×IНОМ.

2. Защита электродвигателей от замыканий одной фазы на землю

Защита электродвигателей до 2000 кВт от замыканий на землю считается нецелесообразной в связи с небольшой стоимостью маломощных электродвигателей и устанавливается лишь в том случае, если ток замыкания на землю превышает 10А.

На мощных двигателях от 2000 кВт защита от замыканий на землю устанавливается, если ток замыкания на землю превышает 5А. Защита выполняется с действием на отключение без выдержки времени с использованием трансформатора нулевой последовательности (рисунок 7).

Рисунок 7 – Схема защиты электродвигателей от замыканий на землю одной фазы

Ток срабатывания защиты принимается равным:

,

где Ic– емкостной ток двигателя;

kн -коэффициент надежности (kн =1,2…1,3);

kб -коэффициент, учитывающий бросок емкостного тока электродвигателя при внешних перемежающихся замыканий на землю. Для защиты, действующей без выдержки времени (kб =3…4) [1].

3. Защита электродвигателей от перегрузки

Перегрузка электродвигателя возни­кает в следующих случаях:

а) при затянувшемся пуске или самозапуске;

б) по техническим причинам и перегрузке механизмов;

в) в результате обрыва одной фазы;

г) при повреждении механической части электродвигателя
или механизма, вызывающем увеличение момента Мc и торможение электродвигателя.

Перегрузки бывают устойчивыми и кратковременными. Для электродвигателя опасны только устойчивые перегрузки.

Сверхтоки, обусловленные пуском или самозапуском электро­двигателя, кратковременны и самоликвидируются при дости­жении нормальной частоты вращения. Эти токи могут пред­ставлять опасность, только если процесс развертывания электро­двигателя затянется.

Читать еще:  Эфир запуск двигателя как пользоваться

Значительное увеличение тока электродвигателя получается также при обрыве фазы, что встречается, например, у электро­двигателей, защищаемых предохранителями, при перегорании одного из них. При номинальной загрузке в зависимости от параметров электродвигателя увеличение тока статора при об­рыве фазы будет составлять примерно (1,6 ÷2,5) Iном. Эта пере­грузка носит устойчивый характер. Также устойчивый характер носят сверхтоки, обусловленные механическими повреждениями электродвигателя или вращаемого им механизма и перегрузкой механизма.

Основной опасностью сверхтоков для электродвигателя яв­ляется сопровождающее их повышение температуры отдельных частей и в первую очередь обмоток. Повышение температуры ускоряет износ изоляции обмоток и снижает срок службы электродвигателя [7].

· Защита от перегрузки с тепловым реле

Защита с тепловым реле (рисунок 8) лучше других может обеспечивать характеристику, приближающуюся к перегрузоч­ной характеристике электродвигателя, тепловые реле, которые реагируют на количество тепла Qр, выделенного в сопротивлении его нагревательного элемента:

Тепло, выделяемое в тепловом реле, пропорционально теплу, выделяемому в электродвигателе, т. е. Qр ≡Qд

Рисунок 8 – Схема защиты от перегрузки с тепловым реле

Реле настраивается так, чтобы его уставка срабатывания соответствовала теплу, выделение которого в электродвигателе считается предельно допустимым.

Наиболее часто тепловые реле выполняются на принципе использования коэффициента линейного расширения различных металлов под влиянием на­гревания. Основой такого теплового реле, является биметаллическая пластинка, состоящая из спаянных по всей поверхности металлов с сильно отличающимися коэффи­циентами линейного расширения. При нагревании пластинка прогибается в сто­рону пластиныс меньшим коэффициен­том расширения и освобождает защелку рычага, который, поворачиваясь, под действием пружины за­мыкает контакты реле. Нагревание пластинки осуществляется нагревательным эле­ментом при прохождении по нему тока I.

Тепловые реле сложны в обслуживании и наладке, имеют различные характеристики отдельных экземпляров реле, часто не соответствуют тепловым характеристикам двигателей и имеют зависимость от температуры окружающей среды, что приводит к нарушению соответствия тепловых характеристик реле и элек­тродвигателя. Поэтому тепловые реле следует применять лишь в тех случаях, когда более простые токовые реле не обеспечи­вают защиты двигателей [9].

· Защита от перегрузки с токовыми реле

Для защиты электродвигателей от перегрузки обычно при­меняются максимальные токовые защиты с использованием токовых реле с ограниченно зависимыми характеристиками выдержки времени или максимальные токовые защиты, выполненные комбинацией мгновенных токовых реле и реле времени.

Преимуществами токовых защит, по сравнению с тепловыми, являются более простая эксплуатация, более легкий подбор и регулировка характеристик защиты. Однако токовые защиты не позволяют использовать перегрузочные возможности электро­двигателей из-за недостаточного времени действия их при малых кратностях тока. Для двигателей, не имеющих технологических перегрузок, этот недостаток не имеет значения[1, 10].

Защита от перегрузки выполняется одним токовым реле, включенным на один из фазных токов (рисунок 9, а), или по двухфазной однорелейной схеме, когда по этой же схеме выпол­нена защита от междуфазных к. з. (рисунок 9, б).

а) однофазная однорелейная схема защиты от перегрузки

б) двухфазная однорелейная схема защиты от перегрузки

Рисунок 9 – Схемы защит от перегрузки

Ток срабатывания защиты:

,

где Iном – номинальный ток двигателя;

kн – коэффициент надежности;

kв –коэффициент возврата.

Время срабатывания составляет tСЗ =(10…15) с.

4. Защита электродвигателей от понижения напряжения

Защита от потери питания устанавливается для предотвращения повреждений в электродвигателях, затормозившихся в результате кратковременного или длительного снижения напряжения, при восстановлении питания, а также для обеспечения требований техники безопасности и условий технологического процесса.

Отключение электродвигателей при исчезновении напряже­ния обеспечивается установкой одного реле минимального на­пряжения, включенного на линейное напряжение.

Защита с одним реле напряжения (рисунок 10) надежно реаги­рует на трехфазные к. з. Однако при двухфазных к. з. защита с одним реле действует только при к. з. между фазами, на кото­рые включено реле, что является существенным недостатком.

Для обеспечения работы защиты при всех случаях двух­фазного к. з. иногда применяется трехфазная схема, показанная на рисунке 11. Эту схему применяют в сетях, где воз­можно длительное отключе­ние, сопровождаемое снижением напряжения ни­же 70%.

Существенным недостат­ком защиты минимального напряжения является возможность ее неправильной работы в случае обрыва цепей напряжения, чаще всего возникающего при перегорании предохранителей в этих цепях. Поэтому трехфазная защита минимального напряжения применима лишь для неответственных электродвигателей.

Рисунок 10 – Защита от понижения напряжения с одним реле

Во избежание ложного отключения электродвигателей при обрыве цепи напряжения в ответственных установках применяются схемы с двумя комплектами реле напряжения, включенными на разные трансформаторы напряжения.

Контакты реле обоих комплектов соединяются последовательно, поэтому при нарушении цепи, питающей один комплект реле, защита не может подать импульс на отключение двигателей [1].

Рисунок 11 – Трехфазная защита минимального напряжения

Вывод

В данной главе дипломного проекта рассмотрена общая характеристика релейной защиты, в которую входят такие вопросы как: назначение релейной защиты, основные требования к релейной защите, структура релейной защиты и используемая информация, основные органы релейной защиты , реле и их классификация, защита электродвигателей.

Релейная защита (РЗА): виды, устройство и основные принципы

Силовое оборудование электросетей и электрических станций всегда должны быть защищены от сбоев при эксплуатации и короткого замыкания. Таким средством является релейная защита и автоматика (РЗА).

Производители предлагают огромное количество устройств, которые могут заблокировать внезапную аварию в электросети или, например, предупредить с помощью звукового либо светового сигнала о появлении аварийной ситуации.

Чаще всего релейная защита функционирует с автоматикой, а их совместная работа связана с различными типами аварийных ситуаций:

  1. уменьшение частоты электрического тока, которая появляется при возникшей перегрузке генератора из-за короткого замыкания или отсоединения определенной части разных устройств из сети.
  2. увеличенное напряжение появляется из-за возникшей разгрузки электросети.
  3. при токовой перегрузке возникает опасный нагрев изоляции кабеля, появляются искры.

Основные виды РЗА:

  • МТЗ – максимальная токовая защита. Срабатывает в тот момент, когда ток достигает определенного установленного значения.
    направленная МТЗ. Дополнительно осуществляет контроль за направлением мощности.
  • ГЗ – газовая защита. Необходима для отключения трансформатора при появлении различных повреждений в следствии образования опасных газов.
  • ЛЗШ – логическая защита шин. Необходима для поиска места, где происходит короткое замыкание.
  • дифференциальная защита. Необходима для предохранения трансформаторов, генераторов и шин, сравнивает величины тока на входе и выходе.
  • ДФЗ – дифференциально-фазная защита. Контролирует фазы тока с обеих сторон линии. Если они отклоняются от заданных параметров, то срабатывает защита.
  • ДЗ – дистанционная защита. При коротком замыкании срабатывает при снижении сопротивления сети.
  • ДЗ с ВЧ-блокировкой. При коротких замыканиях используется для отключения подачи тока на воздушных линиях.
  • удаленная защита. Применяется в ситуациях, когда требуется быстрая скорость реакции и особая чувствительность.
  • защита минимального напряжения. Отключает оборудование в том случае, когда напряжение падает ниже установленного минимального значения.
  • защита максимального напряжения. Срабатывает, когда напряжение увеличивается и начинает превышать допустимое значение.

Также релейная защита разделяется по основным признакам:

  1. По способу подключения: первичная и вторичная.
  2. По функциональным признакам: логические и измерительные.
  3. По типу исполнения: электронные и электромеханические.
  4. По способу воздействия: прямое или косвенное.

Особенности конструкции релейной защиты

Устройство РЗА непрерывно совершенствуется благодаря внедрению инновационных технологий. Но основные принципы и элементы конструкции остаются неизменными.

Структуру релейной защиты можно представить в виде схемы:

Электрический сигналМодуль наблюдения процессовУзел логики и анализаИсполнительный блокСигнальный блок

Блок наблюдения проводит мониторинг всех процессов в электрике за счет трансформаторов тока и напряжения, которые проводят измерения. В узле логики и анализа сравниваются поступившие сигналы с максимальным показателем уставок. Защита будет срабатывать, даже если имеется небольшое совпадение данных значений. Исполнительный блок всегда находится в состоянии готовности, ожидая сигнала от логического блока. Сигнальный блок функционирует при помощи света или звука.

Когда пройдет полный цикл срабатывания защиты, специалист ручным способом переводит устройство в первоначальное состояние.

Основные принципы работы

Бывают ситуации, когда нарушается работоспособность релейной защиты. Это происходит по разным причинам: ложное срабатывание, неисправности в самом реле и т.д. Чтобы не допускать снижения трудоспособности РЗА, изготовителями разрабатываются различные принципы и требования, которые необходимо соблюдать при установке, эксплуатации и обслуживании.

Существует несколько основных принципов:

  • принцип надежности. Релейная защита должна бесперебойно выполнять все задачи, заложенные производителем.
  • принцип селективности (избирательный принцип). Релейная защита должна безошибочно находить и устранять место, где произошло повреждение сети.
  • принцип быстродействия. Время от обнаружения повреждения до полного обесточивания должно быть максимально минимизировано.
  • принцип чувствительности. Он позволяет определять типы всевозможных повреждений с помощью коэффициента, величина которого должна соответствовать 1,5-2.
голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector