Стартовая >> Книги >> РЗиА >> Защита и автоматика электрических сетей агропромышленных комплексов

Защита и автоматика на подстанциях 10 кВ с КРУ производства Германии - Защита и автоматика электрических сетей агропромышленных комплексов

Оглавление
Защита и автоматика электрических сетей агропромышленных комплексов
Схемы электросетей 10 кВ и типы устройств РЗиА
Двухступенчатая токовая защита на реле прямого действия
Максимальная токовая защита линий и блоков линия-трансформатор на реле РТ-80
Двухступенчатая токовая защита с независимой характеристикой на реле типа РТ-40
Максимальная токовая защита ТЗВР
Двухкомплектная МТЗ, один из комплектов которой выполнен в виде направленной МТЗ
Двухкомплектная МТЗ с автоматическим вводом в действие чувствительного комплекта при исчезновении напряжения
ЛT3
Дистанционная защита в комплектном устройстве КРЗА-С
Защита и сигнализация при однофазных замыканиях на землю в сетях 10 кВ
ЗЗП-1М
ИЗС
УСЗ-3М и определение места однофазного замыкания на землю
АПВ
АВР
ДАТ
Защита трансформаторов 10/0,4 кВ плавкими предохранителями
Релейная защита трансформаторов 10/0,4 кВ
МТЗ трансформаторов 10/0,4 кВ
МТЗ трансформаторов 10/0,4 кВ с пуском по напряжению
Специальная токовая защита трансформаторов нулевой последовательности от однофазных к.з. на землю на стороне 0,4 кВ.
Выбор устройств защиты от к.з. на подстанциях 10/0,4 кВ
Защита и автоматика на подстанциях 10 кВ с КРУ производства Германии
Коды электрического оборудования подстанций

ПРИЛОЖЕНИЕ 1. ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА НА ПОДСТАНЦИЯХ 10 кВ С КРУ ПРОИЗВОДСТВА ГДР
Закрытые трансформаторные подстанции (ЗТП) с ячейками производства ГДР предназначены для электроснабжения потребителей, расположенных в сельской местности. Номинальное рабочее напряжение   ячеек 10 кВ. В случае применения ячеек на напряжение 6 кВ необходимо заменять трансформаторы напряжения.
Выпускаются следующие варианты исполнения ячеек: ввода линий 10 кВ (с воздушным или кабельным вводом); линии 10 кВ (отходящей);
понижающего трансформатора 10/0,4 кВ (с выключателями нагрузки и плавкими предохранителями, аналогичными ВНП); секционного разъединителя; разрядников;
секционного выключателя.
схема подстанции
Рис. П1. Первичная схема подстанции без секционного выключателя (а) и с секционным выключателем (б)
Первичные схемы подстанций. Поставляется несколько вариантов комплектов ячеек, рассчитанных на различные первичные схемы. Два варианта первичных схем с указанием типов релейной защиты и автоматики приведены на рис. П1,а, б. В ячейках вводов 10 кВ с выключателями Bl, В2 и в ячейке секционного выключателя ВЗ установлены двухступенчатые максимальные токовые защиты с независимой от тока выдержкой времени. На отходящих линиях 10 кВ Л1, Л2 устанавливаются либо выключатели нагрузки с предохранителями (Л1), либо масляные выключатели с двухступенчатой максимальной токовой защитой (Л2). В схеме на рис. П1,а выполняется устройство АВР одностороннего действия, на рис. П1,б — АВР двустороннего действия на секционном выключателе ВЗ, для чего установлены четыре трансформатора напряжения (ТН1—ТН4).

Рис. П2. Схема максимальной токовой защиты
Устройства АВР осуществляют автоматическое восстановление нормальной первичной схемы подстанции после появления напряжения со стороны ввода (на ТН1 или ТН2). Схема подстанции по второму варианту более надежна благодаря секционированию шин 10 кВ.
Двухступенчатая максимальная токовая защита, выполненная на реле типа RSZ3w3 с насыщающимися трансформаторами тока. Защита предусматривается во всех ячейках с масляным выключателем и представляет собой двухступенчатую токовую защиту с независимой характеристикой, причем первая ступень является токовой отсечкой. Схема защиты приведена на рис. П2. Номинальный ток реле равен 5 А, длительно допустимый по термической стойкости — 8 А, в течение 10 с допускается ток 50 А.
Вспомогательная энергия (оперативный ток) для управления релейной аппаратурой берется от встроенного в реле или отдельного насыщающегося трансформатора тока НТТ типа w3. Энергия для работы электромагнита отключения выключателя берется от отдельно стоящего НТТ (на рис. П2 — 1НТТ).
В состав комплектного реле типа RSZ3w3 входят следующие элементы, расположенные в одном кожухе:
три однофазных мгновенных электромагнитных токовых реле первой ступени (отсечки), включенных на фазные токи (1РТ—ЗРТ); при срабатывании любого из них получает питание промежуточное реле РП;
три однофазных электромагнитных с вращающимся якорем токовых реле второй ступени, включенных на фазные токи (4РТ—6РТ); при срабатывании любого из них запускается реле времени РВ;
реле времени РВ для создания выдержки времени второй ступени от 0,2 до 6 с;
НТТ для управления релейной аппаратурой (на рис. П2 — 2НТТ);
промежуточное реле РП клапанного типа с четырьмя переключающими контактами.
Номинальный ток токовых реле 5 или 10 А в зависимости от схемы соединения секций токовой катушки; чаще применяют соединение, рассчитанное на 5 А.
Ток срабатывания отсечки плавно регулируется в пределах от 4- до 10-кратиого значения номинального тока. Если первая ступень (отсечка) не используется, то ее можно вывести из действия, сняв на реле типа RSZ3w3 перемычки 6—7 и 8—9. Вместо указанных перемычек можно ввести внешнее ускорение при включении от ключа управления или устройством АПВ.
Для второй ступени максимальной токовой защиты ток срабатывания плавно регулируется в пределах от однократного до двукратного значения номинального тока. Коэффициент возврата примерно 0,85.
При срабатывании токовых реле первой или второй ступеней срабатывает сигнальное реле. Оно может сработать при срабатывании токового реле второй ступени раньше, чем сработает реле времени.
Насыщающийся трансформатор 1НТТ имеет три первичные (1НТТ1, 1НТТ2, 1НТТЗ) и одну вторичную обмотку (lHTTBTOt), причем обмотка 1НТТ1 имеет в 2 раза больше витков, чем обмотки 1НТТ2 и 1НТТЗ. Аналогично выполнен трансформатор 2НТТ. Предусмотренная фирмой схема включения обмоток 1НТТ и 2НТТ с указанием полярности показана на рис. П2. Такая схема включения рассчитана на отключение всех видов междуфазных к. з. и однофазных к. з. в сетях с заземленной нейтралью, т. е. в сетях с большим током замыкания на землю. Поскольку в нашей стране сети напряжением 10(6) кВ не имеют глухо заземленных нейтралей на стороне 10(6) «В, обмотки 1НТТЗ и 2НТТЗ, включенные в нулевой провод трансформаторов тока, можно из схемы исключить.
Разные числа витков обмоток 1НТТ обусловливают различную чувствительность электромагнита отключения ЭО выключателя в зависимости от вида к. з. При схеме включения 1НТТ, показанной на рис. П2, наибольшая чувствительность будет при к. з. между фазами А и С, наименьшая — между фазами В и С. Для повышения чувствительности электромагнита отключения выключателя обмотки 1НТТ и 2НТТ целесообразно включить, как показано на рис. ПЗ, т. е. на разность фазных токов. При этом, однако, не осуществляется дальнее резервирование
схема включения обмоток
Рис. ПЗ. Рекомендуемая схема включения обмоток 1НТТ и 2НТТ
Понижающих трансформаторов со схемой соединения обмоток треугольник — звезда с выведенной нейтралью Д/ ^
Обмотки 2НТТ на рис. ПЗ включены в фазу В для обеспечения равномерной нагрузки трансформаторов тока. Если трансформатор тока фазы В не используется, то обмотки 1НТТ и 2НТТ включаются одинаково, т. е. в одни и те же фазы Л и С.
После срабатывания токовых реле второй ступени получает питание реле времени РВ. Оперативное питание реле времени РВ и промежуточное реле РП осуществляется от вторичной обмотки 2Я7Т Етор. Реле времени через заданное время запитывает через свой контакт промежуточное реле РП, которое при срабатывании своими контактами РП1—РП4 дешунтирует электромагнит отключения ЭО. Оперативное питание электромагнита отключения осуществляется от вторичной обмотки /ЯГГвтор.
Необходимо обратить внимание на то, что чувствительность защиты в целом может определяться не током срабатывания реле, а чувствительностью ЭО (при некоторых видах к. з.). Для повышения чувствительности защиты, и в том числе ЭО, примерно в 2 раза рекомендуется схема включения НТТ по рис. ПЗ. В худшем варианте двухфазного к. з. (В—С) вторичный ток проходит через в два раза большее число витков обмоток 1НТТ, чем при включении 1НТТ по схеме рис. П2.
При срабатывании реле первой ступени (отсечки) промежуточное реле РП срабатывает без участия реле времени РВ непосредственно от контактов реле отсечки 1РТ—ЗРТ. Дешунтирование ЭО происходит без выдержки времени.

Организация оперативного питания цепей вторичной коммутации ячеек.

Для обеспечения вторичных цепей КРУ оперативным переменным током служат шинки управления и сигнализации, которые проходят через все ячейки КРУ. На чертежах завода-изготовителя эти шинки названы «магистральными линиями». Подача напряжения 110 В на «магистральные линии» может быть осуществлена от любых трансформаторов напряжения, но для организации автоматического восстановления нормальной первичной схемы после АВР (см. ниже) необходимо использовать ТН обоих вводов. Для питания электродвигателей завода пружин приводов выключателей используется переменное напряжение 220 В, которое берется из распределительного устройства 0,4 кВ (предусмотрено заводом-изготовителем).
Схемы организации шинок управления и сигнализации для первичной схемы рис. П1,а приведены на рис. П4 и П5 соответственно!. Для первичной схемы с секционным выключателем (рис. П1,б) схемы вторичной коммутации выполняются аналогично. Для удобства пользования чертежами завода-изготовителя на рисунках сохранены, в основном, условные обозначения, применяемые в ГДР.
При работах по обслуживанию таких ячеек следует обращать внимание на то, что заводским монтажом предусмотрена установка всех перемычек, которые когда-либо могут использоваться, поэтому часть перемычек надо снимать. Например, в схеме организации питания шинок управления надо снимать перемычки, показанные штриховыми линиями (рис. П5). Если указанные перемычки не снять, то трансформаторы напряжения различных вводов окажутся объединенными по вторичным цепям, что может привести к повреждению этих трансформаторов напряжения.
Схема рис. П4 работает следующим образом. При работе подстанции реле d7 и d5 «Ввода 1» подтянуты, реле d5 «Ввода 2» обесточено. Питание шинок управления осуществляется от ТН «Ввода 1». При исчезновении напряжения на этом вводе поочередно отпадают реле d7
Рис. П5. Схема организации шинок сигнализации и d5 «Ввода 1». Контактами реле d7 включается реле d5 «Ввода 2», и шинки управления переключаются на ТН «Ввода 2». Аналогично работает схема рис. П5.
Схема организации шинок управления
Рис. П4. Схема организации шинок управления (шинок обеспеченного питания)

Если есть ячейки, в которых не используются реле d5 или d6, то эти реле рекомендуется демонтировать (вытаскивать).

Устройство АВР.

Схема АВР (рис. П6) универсальна. В ней, кроме основных цепей пуска и включения резервного ввода, предусмотрены цепи автоматического восстановления первичной схемы подстанции при появлении напряжения на отключенном вводе без вмешательства оперативного персонала (при этом неважно, сколько времени не было напряжения), а также предусмотрено быстрое отключение выключателя резервного питания при его включении на устойчивое к. з.
Рассмотрим работу схемы АВР, выполненной для первичной схемы подстанции без секционного выключателя (рис. П1,а).
Схемы АВР обоих вводов одинаковы. Будем называть ввод, у которого включен выключатель, рабочим (В2), а другой резервным (В1). При исчезновении напряжения на питающем (рабочем) вводе (В2) и трансформаторе напряжения ТН2 этого ввода отпадают следующие реле: е8 (минимальное реле напряжения, контролирующее напряжение на вводе) и d4—d7. При наличии напряжения на резервном вводе (В1) реле е8 этого ввода подтянуто. Если устройство АВР введено в работу ключом Ы9, то получает питание реле d28 по цепи: шинка управления, размыкающий контакт al (вспомогательный контакт выключателя «чужого» ввода), контакты ключа Ы9, переключающий контакт реле d24 (реле подготовки цепей автоматического восстановления первичной схемы подстанции), размыкающий контакт реле dl (запрещающий АВР при неисправностях в цепях оперативного напряжения, при работе защиты и при неисправности выключателя), контакт электрического соединителя Ь5, замыкающий вспомогательный контакт al «своего» выключателя, контакт электрического соединителя Ь5, замыкающий контакт реле е8 «чужого» ввода, размыкающий контакт реле е8 «своего» ввода, размыкающий контакт реле dl, обмотка реле d28, шинка управления.
Схема АВР
Рис. П6. Схема АВР
Реле d28 своими контактами включает реле d24 и подготавливает цепь отключения выключателя. Реле d24 получает питание по цепи: шинка управления, переключающий контакт реле d24, замыкающий контакт реле d28, контакты ключа Ы9, диод п/, резистор г25, обмотка реле d24, шинка управления. Через переключающий контакт реле d24 получает "питание реле d53 по цепи: шинка управления, переключающий контакт реле d24, замыкающий контакт реле dll «чужого» ввода (реле обратного переключения), обмотка реле d53, шинка управления. После срабатывания реле d53 срабатывает промежуточное реле dl5. Затем получает питание электромагнит отключения рабочего ввода по цепи: шинка управления, переключающий контакт реле dll, замыкающий контакт реле dl5, контакт электрического соединителя 65, замыкающий контакт al, дополнительный резистор, электромагнит отключения, контакт электрического соединителя 65, шинка управления. Одновременно реле d28 и dl5 своими замыкающими контактами создают цепь включения выключателя другого (резервного) ввода: шинка управления, размыкающий контакт al основного ввода, замыкающий контакт реле dl5, расположенного в ячейке секционного разъединителя, контакты ключа 6/9, контакты реле d24, dl, е8, контакты реле dl5, d28 другого ввода, контакты конечных выключателей а3.2 и а3.1, контролирующие положение масляного выключателя, размыкающий контакт al, обмотка катушки включения, замыкающий контакт al, контакт электрического соединителя 65, шинка управления.
После отключения выключателя рабочего ввода включается выключатель резервного ввода, затем все реле рабочего ввода, кроме реле d24, возвращаются в исходное положение.
При восстановлении напряжения на рабочем вводе (В2) и ТН2 схема АВР восстановит нормальную первичную схему подстанции, т. е. произведет обратное переключение вводов (с кратковременным погашением подстанции). При восстановлении напряжения срабатывают реле е8 и d4 (рис. П5, П6). Реле d4 обесточит обмотку реле d24. Возврат реле d24 произойдет с задержкой, так как параллельно его обмотке включен конденсатор К2. За это время успеет сработать реле dll по цепи: шинка управления, переключающий контакт реле d24, размыкающий контакт реле dl, замыкающий контакт реле е8, переключающий контакт реле d24, обмотка реле dll, шинка управления. Реле dll через свой замыкающий контакт запитывает реле d53 другого ввода. Реле d53 с выдержкой времени включает реле dl5, которое создает цепь отключения, резервного ввода. После отключения резервного ввода включится выключатель основного ввода по цепи: шинка управления, размыкающий контакт al резервного ввода, замыкающий контакт реле dl5 ячейки секционного разъединителя, замыкающий контакт реле dll, контакты конечных выключателей а3.1 и а3.2, контакт электрического соединителя 65, размыкающий контакт al, обмотка катушки включения, замыкающий контакт dl, контакт электрического соединителя 65, шинка управления. С выдержкой времени возвратится в исходное состояние реле d24 и своими контактами обесточит реле dll. После этого все реле схемы АВР возвращаются в исходное состояние.

АПВ на подстанциях с ячейками производства ГДР.

 Во всех ячейках линии 10 кВ с масляным выключателем предусмотрено устройство АПВ, выполненное на реле d24, d65, d44, d51, d57 (рис. П7). Предусмотрено два электромагнита отключения: релейного отключения и дистанционного отключения.
Первый цикл АПВ — механический — начинается сразу после отключения выключателя (пуск от вспомогательных контактов выключателя). Выдержка времени не устанавливается, она определяется временем работы схемы и равна примерно 2 с. Второй цикл АПВ — электрический— с заданной выдержкой времени (реле d51) После второго цикла АПВ вводится ускорение максимальной токовой защиты.
Схема АПВ
Рис. П7. Схема АПВ
Работа схемы АПВ. При отключении выключателя от максимальной токовой защиты (реле е2 на рис. П2) при введенном в работу устройстве АПВ (ключ Ы9) через размыкающий вспомогательный контакт al получает питание реле пуска устройства АПВ d24 по цепи: шинка управления, зажимы 129—130 (должна стоять перемычка 129—130), ключ b19, контакт штепсельного соединения b5, размыкающий контакт al, контакт электрического соединителя Ь5, размыкающий контакт d57 (имеет выдержку времени на отпадание), контакт электрического соединителя b5, замыкающий контакт al (готовность к отключению), контакт электрического соединителя b5, обмотка реле d24, шинка управления. Затем срабатывает промежуточное реле d44 и реле времени второго цикла АПВ d51 (реле d44 и dSl включены параллельно).
Включение выключателя (первый цикл АПВ) происходит по цепи: шинка управления, перемычка 129—130, замыкающий контакт реле d44, размыкающий контакт реле d24, вспомогательные контакты выкатной тележки а3.1 и а3.2, контакт электрического соединителя Ь5, размыкающий вспомогательный контакт выключателя al, катушка электромагнита включения, замыкающий вспомогательный контакт электромагнита отключения, контакт электрического соединителя Ь5 шинка управления.
При устойчивом к. з. выключатель вновь отключается от защиты и собирается указанная цепочка на включение выключателя, но выключатель не может включиться, так как не готов к действию его привод. Реле d51 с заданной выдержкой времени включает электродвигатель завода пружин привода выключателя, и после завода пружин привода выключатель включается второй раз. Если второй цикл АПВ тоже окажется неуспешным, то больше пусков АПВ не произойдет благодаря реле d57, которое срабатывает после замыкания замыкающего контакта реле времени второго цикла АПВ (d51) и, имея выдержку времени на возврат, не дает срабатывать реле пуска АПВ (d24). После второго включения выключателя вводится ускорение максимальной токовой защиты (реле е2 на рис. П2, цепочка ускорения находится в цепях сигнализации, которые здесь приведены не полностью).

Схема обогрева ячеек
Рис. П8. Схема обогрева ячеек (заводская)
Реле АЧР используется при необходимости блокировки (запрета) АВР при аварийном понижении частоты в энергосистеме, как это требуется «Правилами» [2]. Если в такой блокировке нет необходимости, то следует включить параллельно реле d44 и d51 и установить перемычку между зажимами 129 и 130.
Обогрев ячеек (рис. П8). Оборудование ячеек предназначено для установки в помещениях с соблюдением следующих климатических условий: максимально допустимая температура кратковременно (3 ч в день) — +40 °С; наибольшее среднее значение за 24 ч — +35 °С; минимальное значение без отопления — —10 °С; минимальное значение
с отоплением        25 или —40 °С в зависимости от числа ячеек в КТП
(до —25°С не более 14 ячеек; до —40°С не более 9 ячеек).
Для нормальной работы распределительного устройства при температуре наружного воздуха от —10 до —40 °С в ячейки встроены нагревательные элементы. Они расположены в нижней части ячеек, на левой боковой стенке релейного отсека в ячейках с масляными выключателями и на нижней стенке релейного отсека в ячейках с выключателями нагрузки.
Нагревательные элементы разделены на две группы: основные нагревательные элементы (основная нагрузка) и дополнительные элементы (расчетная нагрузка).
Работа с обогревом не допускается при температуре выше +15°С В диапазоне температур от —10 до +15 "С можно работать как с обогревом, так и без него. Устройство обогрева включается ключом Ь20 с наступлением заморозков, при этом включаются основные элементы. Дополнительный обогрев включается автоматически при снижении температуры ниже уставки срабатывания датчика температуры (рекомендуется устанавливать уставку от —5 до —10 °С).
Для питания схемы управления целесообразно использовать три фазы R, S, Т (рис П8). При этом нагрузка распределяется равномерно.
Работа схемы обогрева. При включении обогрева ключом Ъ20 подается питание к основным подогревателям г5, г18. Если температура окружающего воздуха выше уставки срабатывания датчика температуры и включена автоматика обогрева ключом Ь63, то подается питание к промежуточному реле d40, а реле с2 (магнитный пускатель) оказывается обесточенным. При понижении температуры воздуха ниже уставки срабатывания датчика температуры контакт реле d40 отпадает, а реле с2 получает питание и подключаются резервные обогреватели г19, гб.
Практика показывает, что при эксплуатации электрообогревателей по указанной схеме они повреждаются, поэтому рекомендуется их включать по схеме, изображенной на рис. П9. Электрообогреватели г5, гб и г 19, г18 включаются последовательно через ключ Ь20 и контакт электромагнитного пускателя с2. При этом ключ постоянно замкнут, на датчике устанавливается —10 "С.

Рекомендуемая схема обогрева ячеек
Рис. П9. Рекомендуемая схема обогрева ячеек
Ячейки трансформаторов. Эти ячейки предназначены для подключения силовых трансформаторов. Предусмотрена защита трансформа тора с помощью высоковольтных предохранителей (рис. П1). При перегорании одного из предохранителей обеспечивается отключение выключателя нагрузки. Завод-изготовитель поставляет ячейки с предохранителями различных типов и с различными номинальными токами (напри мер, типа HH-Sicherunq или Siba — ФРГ или типа HS (WS-HS) — ГДР и др.). Поставляемые предохранители должны соответствовать мощности устанавливаемого трансформатора (табл. 1), что не всегда выполняется.



 
« ДЗШ 110-220 кВ   Защита трансформаторов распределительных сетей »
электрические сети