Защиты от двойных замыканий на землю

При использовании защиты от ОЗЗ, работающей с выдержкой времени для отстройки от переходных процессов, необходимо применять защиту от двойных замыканий на землю, работающую без выдержки времени. Согласно ПУЭ, уставку срабатывания этой защиты по току выбирают от 50 до 200 А. Уставку срабатывания защиты от двойных замыканий на землю по току, А, определяют по формуле:

где 𝑘_отс – коэффициент отстройки;

𝑘_нес – коэффициент несимметрии, показывающий допустимое значение токов нулевой последовательности, обусловленных резистивным заземлением нейтрали при несимметрии напряжения питающей сети и разбросом индуктивных сопротивлений фазных обмоток электродвигателя;

𝐼_{пуск дв} – пусковой ток электродвигателя, А;

𝑘_п – коэффициент пуска;

𝐼_{ном дв} – номинальный ток электродвигателя, А.

Для сетей с изолированной нейтралью 𝑘_нес = 0,015. Для сетей с резистивным заземлением нейтрали 𝑘_нес = 0,025.

Направленная токовая защиты от озз

Применение направленной защиты в сетях с изолированной нейтралью необходимо в случаях, когда у ненаправленной защиты недостаточная чувствительность.

При повреждении измерительных цепей напряжения защита переводится в ненаправленный режим (при этом возможно ее неселективное действие) или блокируется.

Для повышения чувствительности защиту выполняют с выдержкой времени 0,1 с. При этом время срабатывания токовой защиты от ОЗЗ 𝑡_сз = 0,1 с выбрано по условию отстройки от длительности переходных процессов. Для обеспечения коэффициента чувствительности не менее 1,5 уставка срабатывания направленной защиты от ОЗЗ 𝐼сз, А, должна удовлетворять условию:

Защита СД напряжением выше 1000 В. Дополнительные условия:

Токовая отсечка

Наряду с условием

Необходимо обеспечить отстройку от сверхпереходного тока I^"_д, посылаемого ЭД в точку повреждения на шинах, к которым ЭД подключен:

E^"_q и X^"_d – сверхпереходные ЭДС и сопротивление электродвигателя. Если ЭД подключен к шинам через постоянно включенный реактор с сопротивлением Х_р, то при определении тока I^"_д необходимо принимать (X^"_d + Х_р).

Продольная дифференциальная токовая защита

Как и для токовой отсечки, при выборе тока срабатывания продольной дифференциальной защиты необходимо исключить ее действие не только при пусках ЭД, но и при внешних КЗ. Вместо I⁽³⁾_{(кз.)вн.max} взять ток I^“_д.

Защита от потери питания

При потере питания и действии устройств АПВ и АВР происходит несинхронное включение синхронных ЭД. Ток несинхронного включения может значительно превышать значение пускового тока, поэтому такие включения не всегда допустимы по условию предотвращения повреждения ЭД. Кроме того, при несинхронном включении возбужденного ЭД снижается вероятность его ресинхронизации. Следовательно, при потере питания может возникнуть потребность отключать СД или снимать с них возбуждение с последующей ресинхронизацией.

Защита от асинхронного режима (несинхронного включения)

Последствия асинхронного хода:

Асинхронный ход сопровождается глубокими понижениями напряжения, протеканием больших токов, которые могут превышать токи КЗ, и колебаниями активной и реактивной мощности.

Последствиями асинхронного хода являются:

1. Глубокие снижения напряжения в электрической сети могут приводить к нарушению устойчивости двигателей, массовому отключению потребителей, нарушению технологических процессов на производстве, нарушению устойчивой работы собственных нужд электростанций.

2. Повреждения элементов сети из-за больших токов перегрузки, которые в асинхронном режиме могут превосходить исходный или номинальный в несколько раз.

3. Повреждения генераторов из-за возникающих больших электродинамических и механических усилий, перегрева обмоток статора и ротора. Увеличение нагрева ротора и дополнительно циркулирующих в нем вихревых токов.

4. Глубокие снижения напряжения при двухчастотном асинхронном режиме могут привести к его развитию в трехчастотный и многочастотный асинхронный ход. Глубокие снижения напряжения в асинхронных режимах могут вызывать каскадное нарушение устойчивости других электростанций и приводить к развитию аварии.

5. Глубокие колебания параметров электрического режима могут приводить к ложной работе устройств релейной защиты и противоаварийной автоматики.

Для АР характерно:

6. Возникновение дефицита активной мощности, т.к. в асинхронном режиме предельная нагрузка, которую может выдать турбогенератор, ограничивается 40—60 % от номинальной мощности, для гидрогенератора - 30-50 %.

Асинхронный режим не является допустимым, когда:

• имеют место значительные снижения напряжения в узлах энергосистемы, от которых питаются крупные и ответственные потребители или с ними связаны мощные тепловые и атомные электростанции;

• при возникновении асинхронного хода между двумя частями энергосистемы следует нарушение устойчивости других электростанций;

• происходит повреждение оборудования в электрической сети, на электростанциях;

• изменение режимных параметров приводит к неселективному срабатыванию устройств РЗ и ПА, а загрубление их уставок является недопустимым.

! В тех случаях, когда приведенные выше условия не являются определяющими, кратковременный асинхронный режим может быть допущен. При этом предельная длительность асинхронного режима составляет 30 с. Турбогенератору при потере возбуждения разрешается работать в асинхронном режиме до 15-30 мин. Активная нагрузка при этом должна быть снижена до 40-60 % от номинальной.

Защита от АХ:

Ее выполняют одним из следующих способов:

• с помощью реле, реагирующего на увеличение тока в обмотке статора;

• с помощью устройства, реагирующего на появление переменного тока в обмотке ротора;

•с помощью устройства, действующего на принципе отсчета числа электрических проворотов ротора при асинхронном ходе.

Группы защит от асинхронного хода:

1. Фиксирующие наступление асинхронного хода по выходу внутреннего угла СД за предельное значение или по его периодическому изменению.

2. Защиты, использующие косвенную информацию: увеличение тока статора, появление переменной составляющей в токе ротора, изменение знака реактивной мощности, сопротивления машины или фазового угла.

Асинхронный ход СМ:

Мс вызывает пульсации скорости СМ, следовательно и пульсации скольжения

Требования к защите от асинхронного режима (и режима, и хода):

1. Защита должна отличать, возбужденный или невозбужденный СД перешел в асинхронный режим (то есть, отличить АХ от АР).

2. Защита должна действовать при s > s_к. Выдержка времени должна быть небольшой, однако, но не менее времени отключения КЗ, не приводящих к нарушению результирующей устойчивости СД.

3. Если асинхронный режим не связан с потерей возбуждения, защита должна действовать на гашение поля (то есть, если АХ, то сначала гасим возбуждение, потом отключаем).

4. Защита должна действовать на автоматическую разгрузку СД, если его втягивание в синхронизм при полной загрузке невозможно.

5. При неудачной ресинхронизации защита должна действовать на отключение СД от сети.

6. Пуск, самозапуск, форсировка возбуждения и другие эксплуатационные переходные режимы не должны вызывать срабатывания защиты.

Схемы защиты ЭД от асинхронного режима:

Схемы защит от асинхронного режима могут предусматривать:

1) ресинхронизацию;

2) ресинхронизацию с автоматической кратковременной разгрузкой механизма до такой нагрузки, при которой обеспечивается втягивание электродвигателя в синхронизм;

3) отключение электродвигателя и повторный автоматический пуск;

4) отключение электродвигателя.

Расчет защиты от асинхронного режима:

Ток срабатывания реле МТЗ выбирается по выражению:

где К­ — коэффициент отстройки, равный 1,1 - 1,2;

Время действия ступени защиты, действующей на перевод СД в асинхронный режим без возбуждения и разгрузку механизма, принимается на ступень селективности больше времени отключения КЗ в сети, сопровождающихся протеканием в месте установки защиты тока I ≥ I_с.з., но не менее 1,5 с.

Время ступени действия ступени защиты, действующей на отключение, определяется по формуле:

Время возврата промежуточного реле, обеспечивающего устойчивое действие защиты при колебаниях тока статора в асинхронном режиме, принимается наибольшим возможным для данного типа реле (РП-252):

t_в= 1,1 - 1,4 с.

Уставка срабатывания реле, реагирующего на снижение тока возбуждения электродвигателя, принимается равной:

где I_f0— ток возбуждения при холостом ходе и номинальном напряжении.