Стартовая >> Книги >> РЗиА >> РЗиА СН тепловых электростанций

Релейная защита реактированных линий 6 кВ СН - РЗиА СН тепловых электростанций

Оглавление
РЗиА СН тепловых электростанций
Схемы электрических соединений питающих элементов собственных нужд
Типы релейной защиты, применяемой на питающих элементах собственных нужд
Релейная защита реактированных линий 6 кВ СН
Дифференциальная защита трансформатора, питающего РУСН 6 кВ
Другие защиты трансформатора, питающего РУСН 6 кВ
Схема защиты трансформатора, питающего РУСН 6 кВ
Релейная защита трансформаторов СН 6/0,4 кВ
Устройство АВР питающих элементов
Приложение, литература

В соответствии с ПУЭ на реактированных линиях 6 кВ должна быть установлена защита от многофазных КЗ. В качестве такой защиты применяется максимальная токовая защита без пуска или с пуском по напряжению. Быстродействующая защита в виде дифференциальной защиты или токовой отсечки на реактированных линиях не применяется в связи с особенностями оборудования и присоединений линий.
При принятой на современных тепловых электростанциях компоновке оборудования в распределительном устройстве 6—10 кВ генераторного напряжения на реактированных линиях выключатели устанавливаются после реактора в ячейках комплектного распределительного устройства (КРУ). В этих же ячейках располагаются и трансформаторы тока защиты и измерительные трансформаторы тока линий. В связи с этим в зону действия защиты такой реактированной линии не входит реактор, поскольку линия имеет одностороннее питание. Защита действует только при КЗ за реактором, которые допустимо отключать с выдержкой времени 1-2 с.
Повреждения до реактора и в реакторе ликвидируются защитой шин генераторного напряжения, к которым присоединена реактированная линия СН. Защита шин при этих повреждениях действует на отключение всех питающих элементов, присоединенных к системе шин (генераторов, трансформаторов связи, секционных и шиносоединительных выключателей) , а также на отключение выключателя линии СН для ускорения включения от АВР вводов резервного питания СН (см. § 6).
Защита шин 6 кВ генераторного напряжения используется также для резервирования отказа защиты или выключателя реактированной линии и действует на обесточение шин 6 кВ, так как в указанных случаях только таким способом возможна ликвидация повреждений на линии.
В схеме защиты шин 6 кВ функции резервирования защит реактированных линий выполняет поэлементная максимальная токовая защита [1,2, 10]. Эта защита устанавливается на каждом элементе — на каждой реактированной линии — и подключается к трансформаторам тока линии, устанавливаемым до реактора. Защита действует с выдержкой времени на отключение всех питающих элементов соответствующей системы шин 6 кВ.
На реактированных линиях СН, присоединенных ответвлением к блоку без выключателя до реактора, для защиты от междуфазных КЗ на линии предусматривается также максимальная токовая защита. Для отключения повреждений в реакторе используется дифференциальная токовая защита блока (или трансформатора блока), действующая на отключение блока. Реактор линии может полностью войти в зону действия дифференциальной защиты блока, если зашита присоединена к ТТ, установленным после реактора.
Если же дифференциальная защита блока отстроена от токов КЗ за реактором и не действует, следовательно, при КЗ в системе СН, то для нее не требуется устанавливать ТТ за реактором линии. В этом случае з зону действия дифференциальной защиты блока входит часть витков реактора, а все повреждения в остальной его части и на линии отключаются с выдержкой времени от максимальной токовой защиты линии.
Аналогично выполняется схема релейной защиты реактированной линии СН, присоединенной к трансформатору связи без выключателя до реактора, на станциях с одиночной системой шин 6 кВ генераторного напряжения. Повреждения в реакторе такой линии ликвидируются дифференциальной токовой защитой трансформатора связи. Максимальная токовая зашита реактированной линии выполняет также функции резервной защиты при повреждениях в питаемой ею сети 6 кВ СН.
Максимальная зашита выполняется на двух фазах, так как реактированные линии питаются от сети с изолированной или компенсированной нейтралью, в которых возможны только междуфазные КЗ. Трансформаторы тока защиты соединяются в неполную звезду.
Следует отметить, что непременным условием является установка трансформаторов тока максимальной защиты по всей сети СН 6 кВ, как и в любой сети с изолированной или компенсированной нейтралью, на одноименных фазах А и С. Это необходимо во избежание отключения питающего элемента СН при двойных замыканиях на землю.
На реактированных линиях СН кроме междуфазных КЗ возможны и однофазные замыкания на землю. Этот вид повреждения, как указано выше, не требует автоматического отключения линии. Однако весьма желательно, чтобы такое повреждение было быстро, точно и своевременно обнаружено дежурным персоналом станции в начальной стадии возникновения. Это позволит при наличии резервной линии в случае повреждения на рабочей линии отключить ее и обеспечить надежное питание СН от резервного питающего элемента. Поэтому на реактированных линиях в соответствии с ПУЭ предусматривается защита от замыканий на землю с действием на сигнал. Защита выполняется для реактированных линий, питающихся от сети 6 кВ с компенсированной нейтралью.
Для защиты используется устройство сигнализации замыканий на землю типа УСЗ-2/2, устанавливаемое на каждой линии. Работа этого устройства основана на замере уровней высших гармоник, содержащихся в токе нулевой последовательности при однофазных замыканиях на землю. На поврежденной фазе поврежденного присоединения ток нулевой последовательности содержит сумму высших гармоник токов нулевой последовательности, протекающих во всех неповрежденных присоединениях. Поэтому уровень высших гармоник поврежденного присоединения всегда является наибольшим и значительно превышает уровень высших гармоник любого неповрежденного присоединения. Эта особенность позволяет с помощью устройства УСЗ-2/2 определить достаточно быстро и селективно поврежденное присоединение, так как только на нем подействует на сигнал устройство УСЗ-2/2.
С помощью этого устройства возможно фиксировать непродолжительные замыкания на землю (длительностью 40 мс и более), которые свидетельствуют о наметившемся ухудшении уровня изоляции.
Устройство УСЗ-2/2 по принципу действия позволяет определить место однофазного замыкания на землю как в компенсированной сети даже при полной компенсации емкостного тока, так и в сети с изолированной нейтралью. Однако для сетей с изолированной нейтралью устройство УСЗ-2/2 не применяется, так как при малых токах надежная работа этого устройства не обеспечивается.
В сетях с изолированной нейтралью применяется защита с использованием чувствительного реле тока типа РТЗ-51 (см. § 5).
Устройство УСЗ-2/2 присоединяется к ТТ нулевой последовательности типа T3JI или T3J1M, представляющим собой кабельные ТТ с кольцевым магнитопроводом. Число T3JI (ТЗЛМ) , устанавливаемых на линии, определяется числом параллельно соединенных силовых кабелей реактированной линии; на каждом из этих кабелей устанавливается отдельный ТТ нулевой последовательности, что позволяет защите действовать при замыкании на землю в любом из них. Вторичные обмотки T3JI (ТЗЛМ), к которым подключается устройство УСЗ-2/2, соединяются по различным схемам в зависимости от числа ТТ. Схема выполнения защиты от замыканий на землю с устройством УСЗ-2/2 при различном числе ТТ на линии приведена на рис. 11.
В нормальном режиме работы реактированной линии, а также при междуфазных КЗ на линии, не связанных с землей, в магнитопроводе T3J1 (ТЗЛМ) магнитный поток отсутствует, так как сумма токов, проходящих через его сердечник, равна нулю. При замыкании на землю ток повреждения, содержащий сумму высших гармоник тока нулевой последовательности, проходит по поврежденной фазе, вследствие этого появляется магнитный поток в сердечнике ТЗЛ (ТЗЛМ), во вторичной его обмотке индуктируется ЭДС и срабатывает устройство УСЗ-2/2.
Схема защиты от замыканий на землю с устройством УСЗ-2/2
Рис. II. Схема защиты от замыканий на землю с устройством УСЗ-2/2:
а - схема включения устройства УСЗ-2/2 и блока питания БПН-11/1; 6 - подключение устройства УСЗ-2/2 к трансформаторам тока нулевой последовательности, установленным на защищаемом присоединении
Для предотвращения неправильной работы сигнализации от токов, проходящих по броне и свинцовой оболочке кабеля при замыкании на землю на другом кабеле, воронка кабеля изолируется от земли и заземляющий провод пропускается через окно ТЗЛ (ТЗЛМ).

Выпускаемое в настоящее время устройство УСЗ-2/2 выполнено на номинальное напряжение постоянного тока 110 В. Оно может питаться либо от аккумуляторной батареи напряжением 110 В, либо от блока питания типа БПН-11/1. Блок питания БПН-1 l/l присоединяется к трансформатору напряжения (ТН) шин ГРУ 6 кВ или РУСН 6 кВ и подает выпрямленное напряжение 110 В к устройствам УСЗ-2/2. Блок рассчитан на питание восьми таких устройств.
Ниже рассмотрены схемы защиты реактированных линий СН, применяемые на современных электростанциях. Защиты выполнены на оперативном постоянном токе 220 В.
Схема защиты рабочей линии, присоединенной к сборным шинам генераторного напряжения 6 кВ, приведена на рис. 12. На линии, питающей секцию шин 6 кВ РУСН, установлена максимальная токовая защита. Повреждения в реакторе и на участках линий от реактора до трансформаторов тока ТА1 и ТА2 ликвидируются защитой шин генераторного напряжения 6 кВ. На линии установлена также защита от замыканий на землю.
Рис. 12. Схема зашиты рабочей линии СН6 кВ:

а - цепи переменного тока; б - цепи постоянного тока: АКН1 - реле УСЗ-2/2; КА1, КА2 - реле тока РТ-40 (РТ-140); КН1, КНЗ - реле указательные РУ-21/0,025 (РЭУ11-20- 85842); КН2 - реле указательное РУ-21 /220 (РЭУ 1 1-20-75152); KL1-KL3 - реле промежуточные РП-23 (РП-16); КТ1 - реле времени РВ-124 (РВ-01. 3 с); R], R2 - резисторы 3900 Ом (3000 Ом) типа ПЭВ-25
Максимальная токовая защита выполнена с помощью двух реле тока KAJ и КА2 и реле времени КТ1 и действует с выдержкой времени через выходное промежуточное реле KL2 на отключение выключателей Q1 и Q2.
Защита от замыканий на землю выполняется с помощью устройства УСЗ-2/2. Оно условно подключено к одному T3J1M. В схеме предусмотрено отключение выключателя линии от защиты шин 6 кВ, к которым присоединен реактор линии.

Такое отключение необходимо для ускорения включения ввода резервного питания СН 6 к В от АВР, так как схема АВР выполняется так, что автоматическое включение вводов резервного питания происходит только после отключения выключателей рабочей линии (см. § 6).
Для обеспечения действия устройства АВР в случае исчезновения напряжения на шинах 6 кВ РУСН (например, при обесточении шин ГРУ 6 кВ в результате отключения генераторов и других питающих элементов) предусмотрено отключение выключателя Q2 от пускового органа минимального напряжения АВР, реагирующего на отсутствие напряжения на шинах секций 6 кВ РУСН.
Дуговая защита выполняется с помощью конечных выключателей, связанных с положением откидных крышек шкафов КРУ выключателя Q2 линии, а также выключателей всех присоединений к секции ВА1, в том числе и выключателя ввода резервного питания на секцию ВА1. При замыкании контактов любого из этих конечных выключателей с контролем тока КЗ в цепи питания защищаемой секции защита действует без выдержки времени на отключение линии (на отключение QluQ2).
Защита рабочей реактированной линии 6 кВ, присоединенной ответвлением к блоку (см. рис. 3). При этом трансформаторы тока, установленные после реактора и предназначенные для дифференциальной защиты блока, предусматриваются в том случае, когда дифференциальная защита блока не может быть отстроена от токов коротких замыканий на шинах 6 кВ, так как она не обеспечит необходимой чувствительности при повреждениях в блоке. При присоединении указанных ТТ к дифференциальной защите блока последняя не подействует при повреждениях за ними, так как эти повреждения оказываются вне зоны действия защиты.
Если дифференциальная защита блока может быть отстроена от КЗ за реактором, присоединение ее к указанным ТТ не производится.
Схема защиты резервной линии, присоединенной к сборным шинам генераторного напряжения (см. рис. 1), показана на рис. 13. Линия подключена к магистрали резервного питания СН 6 кВ, от которой отходят вводы резервного питания к секциям шин 6 кВ РУСН, нормально питающимся от рабочих линий собственных нужд-
На каждом вводе резервного питания устанавливается максимальная токовая защита, предназначенная для отключения повреждений на шинах соответствующей секции 6 кВ и для резервирования защит и выключателей элементов, питаемых от этих шин. В некоторых случаях эта защита выполняется с пуском по напряжению.
На рис. 13 приведена схема защиты ввода резервного питания к секции ВА1 6 кВ РУСН. Она выполнена с помощью двух реле тока КАЗ и КА4 и действует через реле времени КТ2 на отключение выключателя Q2. Аналогично выполняется защита и на других вводах резервного питания к другим секциям 6 кВ.
Схема защиты резервной линии СН
Рис. 13. Схема защиты резервной линии СН, присоединенной к шинам генераторного напряжения:
а - цепи переменного тока; б - цепи постоянного тока; АКН1 - реле УСЗ-2/2; КА1-КА4 - реле тока РТ40 (РТ-140); КН1, КНЗ, КН4 - реле указательные РУ-21/0,5 (РЭУ 11-20-85082); КН2 - реле указательное РУ-21/220 (РЭУ 11-20- 75152); KL1, KL2 - реле промежуточные РП-23 (РП-16) ; КТ1, КТ2 - реле времени РВ-114 (РВ-01, 1 с); KV1 - реле напряжения РН-53/60Д (РН-153/60Д); KVZI — фильтр-реле напряжения обратной последовательности РНФ-1М

Рис. 13,6
На линии со стороны питания установлена максимальная токовая защита с пуском по напряжению. В таком исполнении защита действует только при КЗ, когда одновременно срабатывают органы тока и напряжения защиты. Защита не срабатывает от токов самозапуска электродвигателей, так как пуск по напряжению в этом режиме не действует. Для защиты используются реле тока КА1 и КА2, реле времени КТ1 и орган напряжения, состоящий из реле напряжения KVZ1 и KV1. Цепи напряжения защиты подключены к ТН, установленному на магистрали резервного питания.
Для защиты применен комбинированный пуск по напряжению, осуществляемый с помощью фильтр-реле напряжения обратной последовательности KVZ1 типа РНФ-1М, реагирующего на несимметрию междуфазных напряжений и предназначенного для действия при двухфазных КЗ, и реле минимального напряжения KV1 типа РН-153/60Д, включенного на междуфазное напряжение, для действия при трехфазных КЗ.
Через замкнутый контакт реле KVZ1 напряжение фазы а поступает на обмотку реле напряжения KV1, включенного на напряжение фаз а и Ь. В нормальном режиме и в режиме самозапуска контакты реле KVZ1 замкнуты, а контакты реле KV1, якорь которого подтянут, разомкнуты. Поэтому промежуточное реле KL1 находится в обесточенном состоянии и постоянный ток +1 не подается на контакты реле тока защиты.
При двухфазном КЗ на линии или в сети 6 кВ СН понижается напряжение между поврежденными фазами, вследствие этого нарушается  симметрия междуфазных напряжений и на выходе фильтр-реле РНФ-1М появляется напряжение обратной последовательности, реле срабатывает и разрывает цепь напряжения обмотки реле KV1. Якорь последнего отпадает и замыкает контакты в цепи катушки промежуточного реле KL1, которое подает +/ на контакты токовых реле.
При трехфазном КЗ на линии или в сети 6 кВ СН симметрия линейных напряжений не нарушается и реле KVZ1 не срабатывает. Реле же KV1 вследствие понижения напряжения при КЗ замыкает свои контакты, приводя в действие промежуточное реле KL1, контакты которого подают постоянный ток на реле тока защиты.
Защита с комбинированным пуском по напряжению обладает повышенной чувствительностью не только к двухфазным, но и к трехфазным КЗ, поскольку в первый момент трехфазного КЗ, когда все три фазы в месте повреждения не успевают одновременно замкнуться, кратковременно появляется напряжение обратной последовательности. Это приводит к кратковременному срабатыванию фильтр-реле напряжения обратной последовательности KVZ1, которое размыкает свой контакт в цепи обмотки реле минимального напряжения KV1, что обеспечивает действие защиты, даже если напряжение на реле при КЗ окажется несколько выше напряжения срабатывания (но не более напряжения возврата) реле.
В схеме защиты предусмотрено шунтирование контактов реле KL1. Зашита действует с выдержкой времени на отключение выключателя линии Q1. Предусмотрено отключение выключателя Q1 также от защиты шин 6 кВ для предотвращения возможности подачи напряжения на поврежденную систему шин ГРУ 6 кВ при операциях по восстановлению питания СН.
Орган пуска по напряжению используется также для поэлементной максимальной токовой защиты шин, установленной на данной линии, для повышения ее чувствительности к повреждениям за реактором.
На линии предусмотрена также защита от замыканий на землю с использованием устройства УСЗ-2/2.
Защита резервной линии СН, присоединенной ответвлением к трансформатору связи, выполняется в основном по схеме на рис. 13. Однако максимальная токовая защита со стороны питания (она может быть выполнена без пуска или с пуском по напряжению) включается на ТТ, установленные до реактора. Защита действует с первой выдержкой времени на отключение выключателя линии и со второй на отключение трансформатора связи для резервирования отказа выключателя линии при повреждениях на ней. Кроме того, предусматривается отключение линии от защит трансформатора связи.



 
« Релейная защита и автоматика в электроустановках   Серийные реле защиты на интегральных микросхемах »
электрические сети