Конструкция трансформаторов напряжения
В установках напряжением до 18 кВ применяются трехфазные и однофазные ТН, при более высоких напряжениях — только однофазные;
При напряжениях до 20 кВ имеется большое число типов трансформаторов напряжения: сухие (НОС), масляные (НОМ, ЗНОМ, НТМИ, НТМК), с литой изоляцией (ЗНОЛ).
Следует отличать однофазные двухобмоточные трансформаторы НОМ от однофазных трехобмоточных трансформаторов ЗНОМ. Трансформаторы типов ЗНОМ-15, -20 -24 и ЗНОЛ-06 устанавливаются в комплектных токопроводах мощных генераторов.
В установках напряжением 110 кВ и выше применяют трансформаторы напряжения каскадного типа НКФ и емкостные делители напряжения НДЕ.
5. Ступенчатые защиты. Токовые защиты от междуфазных КЗ. Токовая отсечка (ТО), максимальная токовая защита (МТЗ) ЛЭП с 1-сторонним питанием. Условия выбора уставок, оценка чувствительности защит. Особенности задания выдержек времени: независимый и зависимый принципы.
Одним из признаков возникновения КЗ является увеличение тока в линии. Этот признак используется для выполнения защит, называемых токовыми. Токовые защиты приходят в действие при увеличении тока в фазах линии сверх определенного значения. В качестве реле, реагирующих на возрастание тока, служат максимальные токовые реле. Токовые защиты подразделяются на максимальные токовые защиты (МТЗ) и токовые отсечки (ТО). Главное различие между этими защитами заключается в способе обеспечения селективности. Селективность действия МТЗ достигается с помощью выдержки времени. Селективность действия токовых отсечек обеспечивается соответствующим выбором тока срабатывания.
Максимальная токовая защита (мтз)
Рисунок 1 – МТЗ в радиальной сети
МТЗ служит для защиты от долговременных перегрузок и коротких замыканий в сетях с односторонним питанием. Данный тип защиты используется в качестве резерва соседних участков электросети. Зона действия защиты охватывает свой участок цепи и соседний полностью. Селективность обеспечивается за счет выдержки времени (чем ближе защита к источнику питания, тем больше выдержка). Каждая линия имеет самостоятельную защиту, отключающую линию в случае повреждения на ней самой или на шинах питающейся от нее подстанции. При КЗ в какой-либо точке сети, например, в точке К1 (рис. 1 а), ток КЗ проходит по всем участкам сети, расположенным между источником питания и местом повреждения, в результате чего приходят в действие все защиты (1, 2, 3, 4). Однако по условию селективности сработать на отключение должна только защита 4, установленная на поврежденной линии. Для обеспечения указанной селективности максимальные защиты выполняются с выдержками времени, нарастающими от потребителей к источнику питания, как это показано на рис. 1 б. При соблюдении этого принципа в случае КЗ в точке К1 раньше других сработает защита 4 и произведет отключение поврежденной линии. Защиты 1, 2 и 3 вернутся в начальное, положение, не успев подействовать на отключение. Соответственно при КЗ в точке К2 быстрее всех сработает защита 3, а защиты 1 и 2, имеющие большее время, не подействуют. Рассмотренный принцип подбора выдержек времени называется ступенчатым.
При выборе тока срабатывания должны выполняться два условия.
1.
Ток срабатывания должен быть больше
максимального рабочего тока, чтобы
защита не действовала при нормальной
работе системы
;
2.
Ток возврата защиты должен быть больше
тока самозапуска в послеаварийном
режиме работы системы, чтобы защита
возвращалась в исходное положение после
селективного отключения поврежденного
элемента
.
Примем
– коэффициент отстройки (для разных
типов реле 1,1 – 1,5);
– коэффициент самозапуска (3 – 6);
– коэффициент возврата (0,8 – 0,9).
Параметры срабатывания МТЗ:
– ток срабатывания защиты
– время срабатывания защиты,
– время срабатывания защиты смежного
элемента (нагрузки, линии).
Выдержки времени срабатывания МТЗ должны возрастать по мере приближения к источнику питания:
Рисунок 3
где
– время срабатывания собственной защиты
нагрузки,
– ступень селективности (0,4…0,6 с);
Чувствительность защиты оценивается значением коэффициента:
Рисунок 4
Если защита (РЗ1) работает как основная, то ее чувствительность проверяется по короткому замыканию в конце защищаемой линии (К1). Для МТЗ по ПУЭ: kч 1,5 (для основной защиты). Если РЗ1 работает в режиме резервирования, то ее чувствительность проверяется по короткому замыканию в конце резервируемой линии (К2) kч 1,2 (для резервной защиты).
Процесс самозапуска:
Рисунок 5 – Схема сети с МТЗ и диаграммы напряжений и токов при КЗ на смежной линии
Ток срабатывания МТЗ выбирается исходя из следующих условий.
Во-первых, ток срабатывания должен быть больше максимального рабочего тока, чтобы защита не действовала при нормальной работе системы:
Во-вторых, ток возврата защиты должен быть больше тока самозапуска в послеаварийном режиме работы системы, чтобы защита возвращалась в исходное положение после селективного отключения поврежденного оборудования другой защитой:
Так, при КЗ в начале линии W2 (рис. 5) токи в местах установки защит МТЗ1 и МТЗ2 увеличиваются, токовые реле этих защит срабатывают и реле времени начинают отсчет установленных на них выдержек времени. Одновременно снижается напряжение на шинах подстанции ПС2 и двигатели М, также питающиеся от шин этой подстанции, затормаживаются. Часть из них при этом отключается, другая часть в соответствии с технологическими требованиями остается подключенной к сети. После отключения линии W2 защитой МТЗ2 начинается процесс самозапуска этих двигателей, при котором ток в месте установки МТЗ1 равен току самозапуска электродвигателей. В этих условиях необходимо, чтобы МТЗ1 все же вернулась в исходное состояние, прервав отсчет времени.
Учитывая, что ток срабатывания защиты и ток ее возврата связаны коэффициентом возврата ( ), а также используя коэффициент отстройки , второе условие можно переписать в виде:
Если максимальное значение тока самозапуска неизвестно, его можно определить приближенно на основании коэффициента самозапуска, показывающего, во сколько раз ток самозапуска больше максимального рабочего тока. Тогда:
Рисунок 6
Схемы включения:
Трехфазная схема или схема полной звезды. Работает при любых видах КЗ. Короче, опишу цепи оперативного питания. При любом КЗ повышается ток, который проходит через ТТ и поступает на реле (КА1-КА3). Какое-то из этих реле сработало, например, КА1, замкнуло свои контакты (КА1.1) и подало питание на катушку реле времени (КТ). Реле времени замкнуло свои контакты (КТ1) с выдержкой времени (на ключе нарисован зонтик, значит контакт замыкается с выдержкой времени) и подало питание на катушку промежуточного реле KL1 (промежуточное реле нужно для размножения контактов или для усиления управляющих сигналов). Реле KL1 замкнуло свои контакты и подало питание на катушку указательного реле КН (блинкера), блок-контакты SQ выключателя размыкаются, разрывая цепь электромагнита отключения УАТ.
Двухфазная схема (неполная звезда). Цепь оперативного питания описывается аналогично.
Описание токовых цепей есть в вопросе про ИТТ и ИТН.
Достоинства МТЗ: простота, надежность, небольшая стоимость. Недостатки: большие выдержки времени, недостаточная чувствительность при КЗ в разветвленных сетях. Применение: сети 6-10 кВ, радиальные сети – основная защита, сети 110 кВ и выше – резервная защита. Применяется на всех элементах (ЛЭП, Г, Т). Применяется в составе трехступенчатой токовой защиты в качестве третьей ступени защиты.