Рис.2.7 Внешний вид трансформатора тока ТПЛ-10
реклама
МИНИСТЕРСТВО ВЫСШЕГО И СРЕДНЕГО СПЕЦИАЛНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РЕСПУБЛИКИ УЗБЕКИСТАН ТАШКЕНТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ имени А.Р. БЕРУНИ Факультет «Электроника и автоматика» Кафедра «Электроника и микроэлектроника» Закиров Жамшид Махамаджанович Модернизация схемы защиты высоковольтных электродвигателей напряжением 6кВ, на насосной станции 2-го подъема ГВС Боз-Су Диссертационная работа на соискание степени магистранта по направлению «5А310801-Электроника и электронная техника (Промышленная электроника)». Заведующий кафедрой «Электроника и микроэлектроника»: проф. Илиев Х.М. Научный руководитель: доц. Рахмонов Б.Р. Ташкент – 2013 Аннотация ГСВ Боз Су – один из головных сооружений ГУП «Сувсоз» по снабжению водой города Ташкента. Важным аспектом является модернизация и реконструкция сооружения, что обеспечит экономичную, стабильную и надежную работу технологического процесса. На ГСВ Боз-Су насосы станции первого подъема (НС-1п) предназначены для перекачки воды после горизонтальных отстойников на фильтры. Подача воды осуществляется по двум водоводам Д-1000 мм. В НС-1п установлены 4 насосных агрегата. В здании насосной установлены два вакуум-насоса, используемые перед запуском насосов для их заполнения. Подключение насоса к вакуумной магистрали производится с помощью электромагнитного клапана. Все насосы 1-го оборудованы электродвигателями с напряжением питания 6 кВ с постоянным числом оборотов. Электропитание электродвигателей производится от ЗРУ №1, расположенного в здании НС-1п. Ячейки отходящих линий питания электродвигателей насосных агрегатов оборудованы защитой - максимальной токовой защитой, токовой отсечкой, земляной защитой. Все насосы 2-го подъема оборудованы электродвигателями с напряжением питания Электропитание 6 кВ с электродвигателей постоянным производится числом от оборотов. ЗРУ №2, расположенного в здании НС-2п. Ячейки отходящих линий питания электродвигателей насосных агрегатов оборудованы защитой - максимальной токовой защитой, токовой отсечкой, земляной защитой. Вода НС-2п подается в городскую сеть водоснабжения. В теме диссертаци рассматривается модернизация релейной защиты высоковольтных электродвигателей напряжением 6кВ, как одно из направлений в проекте по реконструкции ГСВ Боз Су. В схеме защиты использованы блоки микропроцессорной релейной защиты, в которых была запрограммирована двухступенчатая максимальная токовая защита, 2 токовая отсечка, минимальная токовая защита и земляная защита. Также, было внедрено полупроводниковое фотоуправляемое реле, в целях предотвращения неправильного действия обслуживающего персонала, которое может привести к тяжелым авариям с угрозой для жизни персонала. После модернизации схемы релейной защиты высоковольтных электродвигателей, были произведены профилактические испытания Электротехнической лабораторией ГУП «Сувсоз» по проверке пригодности электрооборудования к эксплуатации по ПУЭ. Задачи темы диссертации: «Модернизация схемы защиты высоковольтных электродвигателей напряжением 6 кВ на насосной станции 2-го подъема ГСВ Боз Су» внедрено в производство и подготовлено проектное предложение от кафедры «Электроника и микроэлектроника» Ташкентского Государственного технического университета по внедрению фотоуправляемых полупроводниковых реле на остальных сооружениях ГУП «Сувсоз». 3 Annotation Head Building of Plumbing (HBP) Boz Su - one of head building of State Unitary Enterprise (SUE) "Suvsoz" on a water of city of Tashkent supply. It is important an aspect there is modernization and reconstruction, which will provide economical, stable and reliable work of technological process in this building. On HBP Boz Su the pumps of the pumping station of the first getting (PS1g) up are intended for pumping over of water after horizontal отстойников on filters. The serve of water comes true on two водоводам of D- 1000 mm. In PS1g is set 4 pumping aggregates. In building a pump is set two vacuum-pumps used before the start of pumps for their filling. Connection of pump to a vacuum highway is produced by means of electromagnetic valve. All pumps of 1-g are equipped by electric motors with tension of feed 6 kV with the permanent number of turns. The power supply of electric motors is produced from closed distributive device (CDD) №1 PS-1g located in building. The cells of outgoing feedlines of electric motors of pumping aggregates are equipped by defence of electric motors - maximal current defence, current pinch-off, earthen defence. All pumps of 2-g are equipped by electric motors with tension of feed 6 kV with the permanent number of turns. The power supply of electric motors is produced from CDD №2 PS-2g located in building. The cells of outgoing feedlines of electric motors of pumping aggregates are equipped by defence of electric motors - maximal current defence, current pinch-off, earthen defence. Water of PS-2g is given in the municipal network of water-supply. In a dissertation theme, modernisation of relay defence of high-voltage electric motors is examined by tension of 6kV, as one direction in a project on the reconstruction of HBP Boz Su. The blocks of microprocessor-based relay defence, in that was programed two step maximal current defence, current pinch-off, minimum current defence and earthen defence, are used in the chart of defence. Also, it was inculcated the semiconductor photo guided relay, in 4 aims prevention maloperation of auxiliary personnel that can result in heavy accidents with a threat for life. After modernisation of chart of relay defence of high-voltage electric motors, were produced prophylactic test by the electrical Engineering laboratory of SUE "Suvsoz" on a fitness electrical equipment to exploitation on the rules of device of electro-devices. Tasks of dissertation theme: "Modernisation of chart of defence of highvoltage electric motors with tension 6 kV, at the pumping station of the 2th getting up of HBP Boz Su", were applied in industry, also prepared project suggestion from the department of "Electronics and microelectronics" of the Tashkent State technical university on introduction of semiconductor the photo guided relays in other building of SUE "Suvsoz". 5 СОДЕРЖАНИЕ Введение ……………………………………………………………………….7 Глава I. Литературный обзор. 1.1. Назначение релейной защиты…………………………………………..9 1.2. Основные требования предъявляемые к релейной защите………….12 1.3. Элементы защиты, реле и их разновидности ………………………..20 1.4. Схемы защиты электроустановок……………………………………..40 1.5. Описание общего положения по выполнению диссертационной работы………………………………………………………………………..48 Глава II. Модернизация схемы защиты насосной станции 2-го подъема ГВС Боз-су 2.1.Микропроцессорная релейная защита………………………………..52 2.2. Блок микропроцессорной релейной защиты – 101 и схема подключения…………………………………………………………………62 2.3. Описание ячейки электродвигателя с напряжением 6кВ……………69 2.4.Внедрение фотоуправляемого полупроводникового реле ………….73 Глава III. Техническая документация по наладке и испытанию вновь вводимого оборудования 3.1. Перечень приборов для проведения испытаний …………………….76 3.2. Испытание силовой части электрооборудования и Блока Микропроцессорной Релейной Защиты – 101……………………………82 Заключение …………………………………………………………………85 Список литературы Приложение. Протоколы по эксплуатации релейной защиты 6 ВВЕДЕНИЕ В Узбекистане 2013 год объявлен годом процветания и благополучия. Вода является источником жизни, у которого есть бесценные свойства. Без источника жизни построить благополучную и процветающую жизнь не возможно. На сегодняшний день ГУП «Сувсоз» ведет свою успешную деятельность по снабжению питьевой водой и очисткой сточных вод города Ташкента. ГУП «Сувсоз» включает в себя Головные водопроводные сооружения, станции аэрации, насосные станции, водораспределительные узлы и административное управление. Головное водопроводное сооружение Боз Су, является первым сооружением, у которого была и остается на сегодняшний день функция по очистке и подачи воды, тем самым обеспечить стабильный режим водоснабжения города. ГВС Боз Су состоит из: двух насосных станций (первого и второго подъема), зданий фильтрации и хлорирования воды. Очень важно, чтобы насосные агрегаты на насосных станциях, не только в ГВС Боз Су, работали экономично, эффективно, надежно и безопасно. Поэтому основной целью данной магистерской диссертации является модернизация схем защиты высоковольтных электродвигателей напряжением 6 кВ на насосных станциях 2го подъема ГВС Боз Су. Объектом исследования являлись сооружения ГУП «Сувсоз», насосные станции ГВС Боз Су. Научная новизна: Внедрение блоков микропроцессорной релейной защиты, количественное увеличение видов схем защиты высоковольтных электродвигателей на насосной станции 2го подъема ГВС Боз Су. Так же внедрение фотоуправляемого полупроводникового реле в целях обезопасить обслуживающий персонал от не правильных действий, которые могут привести к тяжелым авариям. 7 Практическая ценность: обеспечить экономичную, надежную и безопасную работу насосных агрегатов, что приведет к экономии электропотребления насосных станций. Публикации: Закиров Ж.М., Рахмонов Б.Р. Модернизация схемы защиты высоковольтных электродвигателей напряжением 6кВ на насосной станции 2го подъема ГС Боз Су. Актуальные вопросы в области технических и социально-экономических наук. Республиканский межвузовский сборник. Ташкент-2012. Стр.421. Закиров Ж.М., Мирзакулов Б.А., Абдурахмонов Б.К. Применение программного прикладного пакета Multisim. Республиканская научноприкладная конференция «Актуальные проблемы современной физики». Бухара- 2012. Стр.295. Зокиров Ж.М., Наногетроструктуры Расулов Si-Ge-GaAs Ш.Р., для Зикриллаев Н.Ф. фотоэлектрических преобразователей. Актуальные вопросы в области технических и социально-экономических наук. Республиканский межвузовский сборник. Ташкент-2011. Стр.292. Объем и структура работы: Диссертация состоит из введения, трех глав, заключения, списка цитируемой литературы, приложения А. Она состоит из 89 страниц, 24 рисунков, 30 источников. 8 ГЛАВА I. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 1.1. НАЗНАЧЕНИЕ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ В энергетических электростанций, потребителей в системах электрических электроэнергии на сетях могут и электрооборудовании на возникать электроустановках повреждения и ненормальные режимы. Повреждения в большинстве случаев сопровождаются значительным увеличением тока и глубоким понижением напряжения в элементах энергосистемы. Повышенный ток выделяет большое количество тепла, вызывающее разрушения в месте повреждения и опасный нагрев неповрежденных линий и оборудования, по которым этот ток проходит. Понижение напряжения нарушает нормальную работу потребителей электроэнергии и устойчивость параллельной работы генераторов и энергосистемы в целом. Ненормальные режимы обычно приводят к отклонению величин напряжения, тока и частоты от допустимых значении. При понижении частоты и напряжения создается опасность нарушения нормальной работы потребителей и устойчивости энергосистемы, а повышение напряжения и тока угрожает повреждением оборудования и линий электропередачи. Таким образом, повреждения нарушают работу энергосистемы и потребителей электроэнергии, а ненормальные режимы создают возможность возникновения повреждений или расстройства работы энергосистемы. Для обеспечения нормальной работы энергетической системы и потребителей электроэнергии необходимо возможно быстрее выявлять и отделять место повреждения от неповрежденной сети, восстанавливая таким путем нормальные условия работы энергосистемы и потребителей. Опасные последствия ненормальных режимов также можно предотвратить, если своевременно обнаружить отклонение от нормального 9 режима и принять меры к его устранению (например: снизить ток при его возрастании, повысить напряжение при его снижении и т. д.). Для обеспечения надежного электроснабжения приемников и сохранения оборудования электроустановок необходимо при тех или иных авариях возможно быстрее отключать поврежденный участок, а также плавно управлять возникающим режимом, опасным для приемников и оборудования. Характерным случаем такого режима является перегрузка. Для этих целей служат автоматические устройства, защищающие систему и ее элементы от опасных последствий повреждений. Если повреждение не представляет для установки непосредственной опасности, то релейная защита должна приводить в действие сигнальные устройства, не отключая установку. Задача таких устройств состоит в ограничении размеров повреждений и их влияния на работу приемников, а также в предупреждении повреждений оборудования. Большинство повреждений связано с разрушением изоляции. Первоначально в качестве защитных устройств, применялись плавкие предохранители. Однако с ростом мощности и напряжения электрических установок такой способ защиты стал недостаточным (в частности, из-за невозможности осуществления избирательного действия, т.е. селективности), вследствие чего возникли защитные устройства, выполняемые при помощи специальных аппаратов — реле. Эти устройства получили название релейной защиты. Рассмотрим основные виды релейной защиты, применяемые в системах электроснабжения строительства, и основные требования, предъявляемые к ним. Релейная защита предназначена для автоматического отключения поврежденных элементов электрической системы и сигнализации о тех нарушениях нормального режима, которые не требуют немедленного отключения. Релейная защита должна обеспечить быстроту действия, 10 избирательность действия, надежность работы и чувствительность. Кроме того, стоимость релейной защиты должна быть по возможности небольшой. Быстрота параллельной действия работы защиты станций и предупреждает нарушение расстройство нормальной работы приемников при коротком замыкании и значительных понижениях напряжения. Эго уменьшает величину ущерба при коротком замыкании. По времени действия релейные защиты можно разделить на быстродействующие (полное время отключения порядка 0,06—0,20 с, что соответствует 2—10 периодам) и с выдержкой времени (специально создается замедление действия). Избирательным действием релейной защиты называют такое, при котором обеспечивается выявление поврежденного участка и его отключение; при этом неповрежденная часть электроустановки остается в работе. Надежность работы релейной защиты заключается в ее правильном и безотказном действии во всех предусмотренных случаях. Надежность обеспечивается применением высококачественных реле и совершенных схем защиты, тщательным выполнением монтажа и квалифицированной эксплуатацией защитных устройств. Чувствительностью релейной защиты называется свойство - реагировать на самые малые изменения контролируемого параметра. Чувствительность обеспечивает действие защиты при малых изменениях контролируемого параметра и ненормальных режимах работы установки. Этим уменьшаются разрушения поврежденного элемента и быстро восстанавливаются нормальные условия работы неповрежденной части электроустановки. Чувствительность всех видов защиты оценивается коэффициентом чувствительности, величина Правилами устройства электроустановок (ПУЭ). 11 которого нормируется 1.2. ОСНОВНЫЕ ТРЕБОВАНИЯ ПРЕДЪЯВЛЯЕМЫЕ К РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ Ни один элемент электроэнергетической системы (генератор, трансформатор, линия электропередачи, сборные шины и др.) не обладает абсолютной надежностью. С большей или меньшей вероятностью он может быть поврежден, причем большинство повреждений сопровождается возникновением короткого замыкания (КЗ). Режим КЗ опасен для энергосистемы: устойчивая работа энергосистемы может быть нарушена, из-за существенного искажения параметров режима энергосистемы потребители электроэнергии теряют электропитание, длительное существование токов КЗ разрушает повредившийся элемент энергосистемы до неремонтопригодного состояния. Назначением релейной защиты (РЗ) является выявление поврежденного элемента и быстрейшее его отключение от энергосистемы. Кроме того, устройства релейной защиты должны предупреждать повреждение элемента энергосистемы в случае возникновения ненормального и опасного для него режима работы (перегрузка, неполнофазный режим и др.). Основные требования, предъявляемые к устройствам релейной защиты: Селективность — способность устройства релейной защиты выявить и отключить именно поврежденный элемент энергосистемы, а не какой-либо иной, хотя при наличии короткого замыкания нарушается нормальная работа многих элементов энергосистемы. Селективностью, или избирательностью, защиты называется способность защиты отключать при к.з. только поврежденный участок сети. На рис. 1.1 показаны примеры селективного отключения повреждений. Так, при к. з. в точке К1 защита должна отключить поврежденную линию выключателемВв, т. е. выключателем, ближайшим к месту 12 повреждения. При этом все потребители, кроме питавшихся от поврежденной линии, остаются в работе. В случае к. з. в точке К2 при селективном действии защиты должна отключаться поврежденная линия I, линия II остается в работе. При таком отключении все потребители сети сохраняют питание. Этот пример показывает, что если подстанция связана с сетью несколькими линиями, то селективное отключение к. з. на одной из линий позволяет сохранить связь этой подстанции с сетью, обеспечив тем самым бесперебойное питание потребителей. Таким образом, требование селективности является основным условием для обеспечения надежного питания потребителей. Неселективное действие защиты приводит к развитию аварий и поэтому является ее существенным недостатком. Как будет показано ниже, неселективные отключения могут допускаться, но только в тех случаях, когда это диктуется необходимостью и не отражается на питании потребителей. Быстродействие — способность релейной защиты в кратчайший промежуток времени (лучше всего мгновенно) выявить и отключить поврежденный элемент энергосистемы. Отключение к. з. должно производиться с возможно большей быстротой для ограничения размеров разрушения оборудования, повышения эффективности автоматического повторного включения линий и сборных шин, уменьшения продолжительности снижения напряжения у потребителей и сохранения устойчивости параллельной работы генераторов, электростанций и энергосистемы в целом. Последнее из перечисленных условий является главным. Допустимое время отключения к. з. по условию сохранения устойчивости зависит от ряда факторов. Важнейшим из них является величина остаточного напряжения на шинах электростанций и узловых подстанций энергосистемы. Чем меньше остаточное напряжение, тем хуже 13 условия устойчивости и, следовательно, тем быстрее нужно отключать к. з. Наиболее тяжелыми по условиям устойчивости являются трехфазные к. з. и двухфазные к. з. на землю в сети с глухозаземленной нейтралью, так как при этих повреждениях происходят наибольшие снижения всех междуфазных напряжений. В современных энергосистемах для сохранения устойчивости требуется весьма малое время отключения к. з. Так, например, на электропередачах 300—500 кв необходимо отключать повреждение за 0,1—0,12 сек после его возникновения, а в сетях 110—220 кв за 0,15—0,3 сек. В распределительных сетях 6 и 10 кв к. з., отделенных от источников питания большим сопротивлением, можно отключать со временем примерно 1,5—3 сек, так как они не влияют на устойчивость системы. Точная оценка допустимого времени отключения производится с помощью специальных расчетов устойчивости, проводимых для этой цели. В качестве приближенного критерия (меры) необходимости применения быстродействующих защит Правила устройства электроустановок (ПУЭ) [1] рекомендуют определять остаточное напряжение на шинах электростанций и узловых подстанции, при трехфазных к. з. в интересующей нас точке сети. Если остаточное напряжение получается меньше 60% номинального, то для сохранения устойчивости следует применять быстрое отключение повреждений, т. е. применять быстродействующую защиту. Полное время отключения повреждения Iоткл складывается из времени работы защиты t3 и времени действия выключателя tB, разрывающего ток к. з., т. е. t0ткл = t3 + tВ- Таким образом, для ускорения отключения нужно ускорять действие как защиты, так и выключателей. Наиболее распространенные выключатели действуют со временем 0,15—0,06 сек. Чтобы обеспечить при таких выключателях указанное выше требование об отключении к. з., например, с t= 0,2 сек, защита должна действовать с временем 0,05—0,12 сек, а при необходимости отключения с 14 t= 0,12 сек и действии выключателя с 0,08 сек время работы защиты не должно превышать 0,04 сек. Защиты, действующие с временем до 0,1—0,2 сек, считаются быстродействующими. Современные быстродействующие защиты могут работать с временем 0,02—0,04 сек. Требование быстродействия является в ряде случаев определяющим условием, обеспечивающим устойчивость параллельной работы электростанций и энергосистем. Создание селективных быстродействующих защит является важной и трудной задачей техники релейной защиты. Эти защиты получаются достаточно сложными и дорогими, поэтому они должны применяться только в тех случаях, когда более простые защиты, работающие с выдержкой времени, не обеспечивают требуемой быстроты действия. В целях упрощения допускается применение простых быстродействующих защит, не обеспечивающих необходимой селективности. При этом для исправления неселективности используется АПВ, быстро включающее обратно неселективно отключившийся элемент. Требование к времени действия защиты от ненормальных режимов зависит от их кратковременный последствий. Часто характер и ненормальные режимы ликвидируются сами, носят например кратковременная перегрузка при пуске асинхронного электродвигателя. В таких случаях быстрое отключение не только не является необходимым, но может причинить ущерб потребителям. Поэтому отключение оборудования при ненормальном режиме должно производиться только тогда, когда наступает действительная опасность ‘для защищаемого оборудования, т. е. в большинстве случаев с выдержкой времени. Чувствительность — способность устройства релейной защиты четко отличать режим короткого замыкания любого вида (трехфазное, двухфазное, однофазное короткое замыкание) от всевозможных, даже 15 утяжеленных режимов работы защищаемого объекта при отсутствии короткого замыкания. Для того чтобы защита реагировала на отклонения от нормального режима, которые возникают при к. з. (увеличение тока, снижение напряжения и т. п.), она должна обладать определенной чувствительностью в пределах установленной зоны ее действия. Каждая защита (например, I на рис. 1.2) должна отключать повреждения на том участке АБ, для защиты которого она установлена (первый участок защиты I), и, кроме того, должна действовать при к. з. на следующем, втором участке БВ у защищаемом защитой II. Действие защиты на втором участке называется дальним резервированием. Оно необходимо для отключения к. з. в том случае, если защита II или выключатель участка БВ не сработает из-за неисправности. Резервирование следующего участка является важным требованием. Если оно не будет выполняться, то при к. з. на участке БВ и отказе его защиты или выключателя повреждение останется не отключенным, что приведет к нарушению работы потребителей всей сети. Действие защиты I при к. з. на третьем участке не требуется, так как при отказе защиты третьего участка или его выключателя должна подействовать защита II. Одновременный отказ защиты на двух участках (третьем и втором) маловероятен, и поэтому с таким случаем не считаются. Некоторые типы защит по принципу своего действия не работают за пределами первого участка. Чувствительность таких защит должна обеспечить их надежную работу в пределах первого участка. Для обеспечения резервирования второго участка в этом случае устанавливается дополнительная защита, называемая резервной. Каждая защита должна действовать не только при металлическом к. з., но и при замыканиях через переходное сопротивление, обусловливаемое электрической дугой. 16 Рис. 1.1. Селективное отключение поврежденного участка при к. з. в сети. Рис. 1.2. Зоны действия защиты 17 Чувствительность защиты должна быть такой, чтобы она могла подействовать при к. з. в минимальных режимах системы, т. е. в таких режимах, когда изменение величины, на которую реагирует защита (ток, напряжение и т. п.), будет наименьшей. Таким образом, чувствительность защиты должна быть такой, чтобы она действовала при к. з. в конце установленной для нее зоны в минимальном режиме системы и при замыканиях через электрическую дугу. Чувствительность защиты принято характеризовать коэффициентом чувствительностиk4. Для защит, реагирующих на ток к. з., kч I к . з. м ин I с. з. 1.1 где Iк.з.мин — минимальный ток к. з.; Iс.з.— наименьший ток, котором защита начинает работать (ток срабатывания защиты). Надежность — отсутствие отказов или ложных срабатываний релейной защиты, что обеспечивается как функциональной, так и аппаратной надежностью устройства защиты. Требование надежности состоит в том, что защита должна безотказно работать при к. з. в пределах установленной для нее зоны и не должна работать неправильно в режимах, при которых ее работа не предусматривается. Требование надежности является весьма важным. Отказ в работе или неправильное действие какой-либо защиты всегда приводит к дополнительным отключениям. Например, при к. з. в точке К (рис. 1-3) и отказе защиты BI сработает защита ВIII, в результате чего дополнительно отключаются подстанции II и I I I , а при неправильной работе в нормальном режиме защиты ВIV в результате отключения линии ЛIV потеряют питание потребители подстанций: I , I I , I I I и I V . Таким образом, ненадежная защита сама становится источником аварий. 18 Надежность защиты обеспечивается простотой схемы, уменьшением в ней количества реле и контактов, простотой конструкции и качеством изготовления реле и другой аппаратуры, качеством монтажных материалов, самого монтажа и контактных соединений, а также уходом за ней в процессе эксплуатации. В последнее время ведутся разработки методики оценки и анализа надежности устройств релейной защиты с помощью теории вероятности [1]. В СССР общие принципы выполнения релейной, защиты регламентируются ПУЭ [2], а типовые схемы релейной защиты и их расчет — «Руководящими указаниями по релейной защите» [2—6]. Устройства релейной защиты реагируют, естественно, на значения параметров режима защищаемого объекта (ток, напряжение, направление мощности и др.). По способу обеспечения селективности устройства релейной защиты подразделяются на две группы: с относительной селективностью и с абсолютной селективностью. Селективность защит первой группы обеспечивается выбором значений параметров срабатывания (уставок) защиты, а селективность защит второй группы обеспечивается принципом их действия, т.е. защиты с абсолютной селективностью по принципу своего действия не реагируют на внешние по отношению к защищаемому объекту КЗ. К защитам с относительной селективностью относятся в основном токовые и дистанционные защиты, а к защитам с абсолютной селективностью продольные и поперечные дифференциальные защиты, направленные защиты с высокочастотной блокировкой, реагирующие дифференциально-фазные на неэлектрические защиты, параметры трансформатора, дуговая защита шин и др.). 19 а также защиты, (газовая защита 1.3. ЭЛЕМЕНТЫ ЗАЩИТЫ, РЕЛЕ И ИХ РАЗНОВИДНОСТИ Обычно устройства релейной защиты состоят из нескольких реле, соединенных друг с другом по определенной схеме. Реле приходит представляет собой в (срабатывает) действие автоматическое при устройство, определенном которое значении воздействующей на него входной величины. В релейной технике применяются реле с контактами — электромеханические — и бесконтактные — на полупроводниках или на ферромагнитных элементах. У первых при срабатывании замыкаются или размыкаются контакты. У вторых — при определенном значении входной величины скачкообразно меняется выходная величина, например напряжение. Каждое устройство защиты и его схема подразделяются на две части: реагирующую и логическую. Реагирующая (или измерительная) часть является главной, она состоит из основных реле, которые непрерывно получают информацию о состоянии защищаемого элемента и реагируют на повреждения или ненормальные режимы, подавая соответствующие команды на логическую часть защиты. Логическая часть (или оперативная) является вспомогательной, она воспринимает команды реагирующей части и, если их последовательность и сочетание соответствуют заданной программе, производит заранее предусмотренные операции и подает управляющий импульс на отключение выключателей. Логическая часть может выполняться с помощью электромеханических реле или схем с использованием электронных приборов — ламповых или полупроводниковых. В соответствии с этим подразделением защитных устройств реле так же делятся на две группы: на основные, реагирующие на повреждения, и вспомогательные, действующие по команде первых и используемые в логической части схемы. 20 Признаком появления к. з. могут служить возрастание тока /, понижение напряжения Uи уменьшение сопротивления защищаемого участка; характеризуемого отношением напряжения к току в данной точке сети, z = U/I. Соответственно этому в качестве реагирующих реле применяют реле токовые, реагирующие на величину тока, реле напряжения, реагирующие на величину напряжения, и реле сопротивления, реагирующие на изменение сопротивления. В сочетании с указанными реле часто применяются реле мощности, реагирующие на величину и направление (знак) мощности к. з., проходящей через место установки защиты. Реле, действующие при возрастании величины, на которую они реагируют, называются максимальными, а реле, работающие при снижении этой величины, называются минимальными. Для защит от ненормальных режимов, так же как и для защит от к. з., используются реле тока и напряжения. Первые служат в качестве реле, реагирующих на перегрузку, а вторые — на опасное повышение или снижение напряжения в сети. Кроме того, применяется ряд специальных реле, например, реле частоты, "действующие при недопустимом снижении или повышении частоты; тепловые реле, реагирующие на увеличение тепла, выде-деляемого током при перегрузках, и некоторые другие. К числу вспомогательных реле относятся: реле времени, служащие для замедления действия защиты; реле указательные — для сигнализации и фиксации действия защиты; реле промежуточные, передающие действие основных реле на отключение выключателей и служащие для осуществления взаимной связи между элементами защиты. Каждое реле можно подразделить на две части: воспринимающую и исполнительную. Воспринимающий элемент в электромеханических конструкциях имеет обмотку, которая питается током или напряжением 21 защищаемого элемента в зависимости от типа реле (токовые или напряжения). Реле мощности и реле сопротивления имеют две обмотки (тока и напряжения). Через обмотки реле воспринимает изменение той электрической величины, на которую оно реагирует. Исполнительный элемент электромеханического реле представляет собой подвижную систему, которая, перемещаясь под воздействием сил, создаваемых воспринимающим элементом, действует на контакты реле, заставляя их замыкаться или размыкаться. Имеются также реле, в которых подвижная система реле действует непосредственно механическим путем на отключение выключателя. Для защиты от междуфазных коротких замыканий широко применяют максимальные токовые защиты, а также токовые отсечки. Их используют также для защиты от однофазных замыканий на землю. Максимальная токовая защита. Максимальной токовой называют защиту, действующую в случаях, когда ток в защищаемой цепи превышает величину, равную максимальному рабочему току этой цепи. Эта защита является наиболее надежной, дешевой и простой по выполнению. Ее применяют для защиты кабельных и воздушных линий при одностороннем их питании, генераторов, трансформаторов, высоковольтных электродвигателей. Максимальная токовая защита относится к защитам с выдержкой времени. Ее обычно выполняют при помощи электромагнитных реле максимального тока и реле времени. На рис. 1.4,a показана принципиальная схема максимальной защиты, выполненной при помощи электромагнитного реле максимального тока 1 и реле времени 2. В нормальном режиме работы защищаемого звена контакты реле 1 и 2 разомкнуты. 22 При увеличении тока в обмотке реле / до определенного значения Iср (ток срабатывания защиты), оно срабатывает и замыкает своими контактами цепь обмотки реле времени, которое приходит в действие и через заданную отключающей выдержку катушки 4 времени привода замыкает контактами выключателя; цепь выключатель отключается. В схеме предусмотрена оперативная цепь постоянного тока, заблокированная через блок-контакты 5 привода выключателя. При отсутствии блок-контактов контакты реле 2 при размыкании отключили бы ток, в отключающей катушке привода, вследствие чего они могли бы быть повреждены (из-за недостаточной мощности на размыкание). Время действия t3зависит от времени срабатывания реле 2 и не зависит от величины тока к. з. в обмотке токового реле /, поэтому такую защиту называют защитой с независимой выдержкой времени (рис. 1.4,б). На схеме рис.1.4,a показано также указательное реле 3, являющееся вспомогательным и служащее для сигнализации срабатывания реле. В радиальных сетях с односторонним питанием максимальную токовую защиту включают с питающей стороны каждой линии. При этом для обеспечения селективности отключения выдержку времени защиты подбирают по ступенчатому принципу, согласно которому у каждой последующей защиты, считая по направлению к источнику питания, выдержку времени принимают на ступень времени больше, чем у предыдущей защиты. 23 Рис. 1.3. Неселективное отключение к. з. из-за отказа защиты вследствие ее неисправности. Рис. 1.4. Максимальная токовая защита с независимой выдержкой времени а — принципиальная однолинейная схема, б— характеристика 24 Рассмотрим пример защиты от однофазного короткого замыкания на землю кабельных линий в сети напряжением 6—10 кВ с заземленной нейтралью. На рис. 1.5,a приведен эскиз применяемого для такой защиты специального трансформатора тока типа ТЗ, а на рис.1.5,б — схема действия защиты. Действие защиты основано на том, что в нормальном режиме суммарный поток, создаваемый трехфазной системой токов в жилах кабеля, равен нулю. При замыкании на землю одной из фаз кабеля симметрия токов нарушается и возникает магнитный поток, который наведет э. д. с. в обмотке трансформатора тока ТЗ и в цепи реле Т появится ток. Реле срабатывает и дает сигнал о наличии повреждения в данной кабельной линии. Расцепитель максимально-токовой защиты (МТЗ). Расцепитель состоит из датчика тока (для переменного тока — трансформатора тока), блока сопротивления, полупроводникового блока и расцспителя МГЗ. Реле откалиброваны на заводе-изготовителе на определенную уставку по току и времени. Блок МТЗ не срабатывает и выключатель не отключается по одной из следующих причин: нарушен контакт в цепи от датчика до блока МТЗ, неисправны трансформаторы тока, обрыв или витковое замыкание катушки нарушение максимального расцепителя, неисправность регулировки расцепителя с блока отключающим МТЗ, валиком. Возможные неисправности: зацепление И упора 9 толкателя за валик 7 мало— необходимо установить зацепление 0,7—1,0 мм (рис. 1.6, б); при включении минимальный расцепитель отключает выключатель при нормальном напряжении — необходимо проверить цепь катушки и восстановить контакт; при нажатии на кнопку включения электропривод не работает — проверить цепь управления приводом: ярмо реле не притягивается — проверить исправность катушки; выключатель не 25 отключается при срабатывании одного из расцепителей — довести зацепление и до нормы, проверить катушки расцепителей. Расцепители максимального тока автомата проверяют током нагрузки, присоединив автомат к нагрузочному трансформатору НТ-10 (или аналогичного) и постепенно увеличивая ток нагрузки до срабатывания расцепителя. Трансформатор рассчитан на ток до 10 кА при напряжении 2—4 кВ и мощности 50 кВ·А. Все обнаруженные дефекты подлежат устранению или ремонту. Реле минимальною напряжения мгновенного действия РНМ с выдержкой времени РНВ и максимального тока мгновенного действия РТМ с выдержкой времени РТВ. Они являются вторичными реле прямого действия, встраиваемыми в привод, в частности ПП-67. При осмотре и ремонте проверяют состояние сердечников, ударников, на которых не должно быть вмятин, глубоких рисок и деформаций. Если таковые есть, их устраняют шлифованием. Проверяют наличие осевых люфтов, которые устраняют регулировочным винтом. Проверяют состояние пружин и механизмов выдержки времени. Неисправные пружины заменяют. Проверяют и испытывают изоляцию обмоток реле. Проверяют места креплений, ослабленные пинты подтягивают. Проверяют четкость и безотказность работы реле при различных уставках тока, напряжения и времени. Реле вторичные косвенного действия тока РТ и напряжении РН (рис. 1.6). Проверка реле включает: внешний осмотр, который сводится к очистке от пыли и грязи, проверке наличия пломб, маркировки, плотности прилегании кожуха реле к цоколю, целостности стекол; внутренний осмотр (при необходимости), при котором проверяют отсутствие пыли и посторонних частиц, осмотр деталей, крепление винтов, гаек, неподвижных контактов (17,18), состоящих из заднего гибкого упора 19, переднего упора 20 и бронзовой пластинки с серебряной напайкой 21.[7] 26 Проверяют трение работы механизма, для чего надо установить указатель на первую уставку шкалы 8 и повернуть ярмо 14 в сторону магнитопровода1, при этом размыкающие контакты должны разомкнуться, а замыкающие — замкнуться. Отпущенная подвижная система должна четко вернуться в исходное положение. Определяют надежность фиксации упоров (левый упор 16), положение спиральной пружины 12 и крепление ее к хвостовику 13 ярма 14. Проверяют надежность затяжки гайки, обеспечивающей необходимое трение при перемещении указателя 9 по шкале 8. Контактные поверхности (подвижные 6 и неподвижные 17 и 18) очищают воронилом и протирают чистой тряпкой. Пользоваться для этой цели надфилем, бензином или касаться поверхности контактов руками запрещается! Ход контактов до замыкания не должен быть больше 2,5 мм. Угол поворота контактного мостика определяется упорами 16, имеющимися на ярме, и может изменяться посредством подгибания упоров. Проверяют целостность обмоток 2 и сопротивление изоляции, которая должна быть 50 кОм. Электрическая прочность изоляции должна выдержать 1000 В, 50 Гц в течение 1 мин без перекрытия и пробоя. Проверяют ток (напряжение срабатывания, коэффициент возврата), пользуясь заводской документацией. При необходимости и невозможности устранить дефекты подвижной системы, при значительных разбросах тока или напряжения (более 5%) от заданных уставок реле следует разобрать, соблюдая следующие правила. 27 Рис. 1.5. Защита от замыканий на землю в кабельных сетяха — установка трансформаторов тока типа ТЗ; б — схема действия защиты; 1 — магнитопровод; 2 — кабель; 3 — обмотка Рис. 1.6. Реле вторичные косвенного действия тока РТ и напряжения РН: а — общий вид, б — неподвижные контакты, в — схема устройства реле, г — схема соединений, д — схема испытания реле РТ, е — то же, реле РН; SF — автомат, Т1 — автотрансформатор, Т2 — трансформатор ОСО-0,25, КА — реле тока, KV — реле напряжения, ТА — трансформатор тока, R — реостат, HL — сигнальная лампа. 28 Реле устанавливают в строго вертикальном положении и выводят указатель шкалы влево за начальную уставку. При повороте указателя на 20—30° влево от первой точки шкалы при затирании подвижной системы, загрязнении или неисправности подпятника или концов оси 5 переход подвижного мостика происходит вяло или с рывком. При разборке отсоединяют провода, идущие к неподвижным контактам, отвертывают два винта и снимают шкалу и подшкальник. Отпаивают наружный конец спиральной пружины от хвостовика и снимают со стойки подвижную систему. Ослабляют стопорные винты, крепящие верхнюю и нижнюю полуоси, опускают верхнюю полуось 4, а нижнюю поднимают, после чего подвижная система легко вынимается. Отвертывают два винта и снимают пружинодержатель10 с укрепленными на нем указателем и пружиной. Отвертывают гайки М5, снимают шкалы и вынимают из отверстия в пружинодержателе фасонный винт с шестигранной втулкой 11 и укрепленной пружиной. Осматривают полуоси реле. Стальную шпильку, запрессованную в латунный цилиндр, очищают от грязи и полируют; поверхность стальной шпильки не должна иметь следов ржавчины, царапин или выбоин. Проверяют соосность латунного цилиндра и стальной шпильки, для этого латунный цилиндр зажимают в патроне ручной дрели и при вращении наблюдают за биением шпильки. Очищают отверстия для полуосей в латунной П-образной скобе. Полочка ярма должна быть параллельна П-образной скобе и иметь ровный изгиб на всем своем протяжении. Проверяют надежность крепления гасителя колебаний 3 к латунной скобе и изоляционной колодки 7 с подвижным контактом к ярму; надежность закрепления внутреннего конца спиральной пружины в шестигранной втулке. Проверяют, с достаточным ли трением поворачивается шестигранная втулка на фасонном винте. Чистку подвижных и неподвижных контактов выполняют кусочком дерева твердых пород или кожей. Подгоревшие или имеющие выбоины контакты 29 зачищают и полируют воронилом. Пользоваться надфилем, наждачной бумагой или другими абразивными материалами нельзя! Кроме того, недопустимо промывать контакты ацетоном или бензином, так как они образуют плохо проводящий налет. После сборки и всех испытаний следует отрегулировать уставку реле по току (рис. 1.6, д) и уставку по напряжению (рис. 1.6, е). Пользуются реостатом 5—10 Ом и лампой 3,5 В, 1 Вт. Срабатывание реле определяют по лампе, возврат — на слух в момент остановки ярма. Промежуточное реле РП-341 (рис. 1.7). Сердечник должен быть установлен так, чтобы ярмо свободно вращалось на оси и в притянутом положении упиралось в немагнитную прокладку и полюс сердечника с катушкой. Зазор между ярмом и полюсом сердечника со стороны оси вращения ярма должен быть 0,1—0,2 мм при притянутом ярме (проверяется щупом). Установку положения сердечника производят перемещением его вверх или вниз при отпущенных винтах, крепящих сердечник к скобе. Нажатие подвижного контакта на неподвижный должно быть 0,12— 0,18 Н, а каждой подвижной контактной пластины замыкающего контакта на толкатель — не менее 0,08 Н. Провал контактов при нормальной мощности должен быть не менее 0,3 мм. При опущенном ярме зазор между угольником и подвижной пластиной переключателя контакта нормальной мощности должен быть 0,5—0,8 мм, а между замыкающими контактной нормальной мощности — не менее 0,6 мм. Межконтактный зазор усиленного замыкающего контакта должен быть 1,5—2 мм, размыкающего контакта после срабатывания реле — не менее 2 мм. Для обеспечения переключения без разрыва цепи усиленных замыкающего и размыкающего контактов должен быть зазор 0,5— 0,8 мм между угольником и подвижной контактной пластиной размыкающего контакта в момент замыкания замыкающего контакта. Регулировку при необходимости осуществляют подгибанием угольника, укрепленного на толкателе. 30 Нажатие усиленного замыкающего контакта после замыкания должно быть не менее 0,5 Н, а нажатие усиленного размыкающего контакта при опущенном ярме — не менее 0,3 Н. Регулировку межконтактных зазоров выполняют подгибанием «язычка» хвостовика ярма, подрегулировки зазоров — подгибанием неподвижных контактных пластин у места закрепления их в колодках (расстояние от места изгиба до колодки должно быть 3—8 мм, радиус изгиба при этом не менее 2 мм). При обесточенном реле хвостовик ярма должен упираться «язычком» в сердечник. Проверяют ток срабатывания и возврата по схеме рис. 1.7, б и при необходимости регулируют подгибанием переднего хвостовика скобы ярма, упирающегося в сердечник. Проверяют надежность работы контактов при максимальном токе короткого замыкания и дешунтирования электромагнита отключения. Для испытания используют нагрузочный трансформатор мощностью 500 В-А. РТ- 83 и РТ- 84 - индукционное реле максимального тока с зависимой и независимой выдержкой времени 1. Технические характеристики максимального реле тока РТ-83, РТ-84 Реле применяется для защиты электрических установок при перегрузках и коротких замыканиях. Реле являются комбинированными и состоят из двух элементов: индукционного с диском, создающего выдержку времени, и электромагнитного мгновенного действия создающего «отсечку» при больших значениях тока короткого замыкания. Реле исполняются для цепей переменного тока частотой 50—60 гц. Пределы уставок реле приведены в табл. 1.1 31 Рис. 1.7. Промежуточное реле РП-341: а — общий вид, б — схема регулировки, 1, 2 и 3 — контакты, 4 — основание, Б быстронасыщающийся трансформатор, 6—выпрямитель, 7 — ярмо, 8 — конденсатор, 9 — обмотка реле, 10 — сердечник, R — реостат, ТН — трансформатор нагрузочный, KL — реле Пределы уставок реле Таблица 1.1. Индукционный элемент Тип Iн, А Iср, А РТ 83/1 4; 5; 6; 7; 8; 10 РТ 83/1у** 9; 10 РТ 83/2 2; 2,5; 3; 3,5; 5 РТ 83/2у 4; 4,5; 5 РТ 84/1 4; 5; 6; 7; 8; 10 РТ 84/1у 9; 10 РТ 84/2 2; 2,5; 3; 3,5; 5 РТ 84/2у 4; 4,5; 5 * - При токе в реле, равном 10 Iср время срабатывания*, сек Iср.отс Iср.инд.эл 1; 2; 3; 4 2-8 0,5; 1; 2; 3; 4 2-8 4; 8; 12; 16 2-8 4; 8; 12; 16 2-8 ** Буквой «у» обозначаются реле утопленного монтажа 32 Электромагнитный элемент Уставки тока отсечки регулируются до 16-кратной величины, однако при кратностях, больших 8, наблюдаются увеличенные разбросы токов срабатывания. Разброс времени срабатывания (определение разброса см. реле РТ 40/Ф) индукционного элемента при полуторакратном токе уставки не более 1 сек для реле РТ 83 и 2 сек для реле РТ 84. Отклонение величины Iср электромагнитного элемента (отсечки) при уставке на Iср индукционного элемента 4 а для реле РТ 83/1 и РТ 84/1 и 3 а для реле РТ 83/2 и РТ 84/2 не превышает ±30% от Iнэлектромагнитного элемента. При переходе на уставку № 7 индукционного элемента. отклонение действительных кратностей Iср электромагнитного элемента от, измеренных при указанных выше уставкахна Iср индукционного элемента (4 а для реле РТ 83/1 и РТ 84/1 и 3 а для реле РТ 83/2 и .РТ.84/2) не превосходит величин, указанных в табл. 1.2. Погрешности для обоих типов реле при разных уставках времени идентичны таковым соответственно для реле РТ 81 и 82 (см. табл. 1.3). Инерционная ошибка реле не более 0,15 сек. Мощность, потребляемая реле при токе, равном току уставки, не более 10 ва. Коэффициент возврата не менее 0,8. Характеристики срабатывания индукционного элемента реле см. рис. 1.8 и 1.9. Обмотка реле длительно выдерживает 1,1 Iн. Обмоточные данные реле для исполнения 50 гц аналогичны реле РТ81 и 82 (табл. 1.4). 33 Таблица 1.2 Отклонения действительных кратностей Iср электромагнитногоэлемента от измеренных при уставках 4а (РТ 83/1 и РТ 84/1) и 3а (РТ 83/2 и РТ 84/2) индукционного элемента Номинальная кратность срабатывания Отклонение действительной кратности Iср, % 2 4 6 8 +15 +40 +60 +100 Таблица 1.3 Погрешность реле, сек РТ 81, 83 и 85 Уставка времени Погрешность 0,5 0,1 1 0,15 2 0,2 3 0,2 4 0,25 РТ 82, 84 и 86 Уставка времени Погрешность 2* 0,5 4 0,5 8 0,6 12 0,75 16 1 * - только для реле РТ 82 и РТ 84 34 Рис. 1.8. Характеристики времени действия индукционного элемента реле РТ 81/1, 83/1 и 85/1. Уставки на время срабатывания: 1 — 0,5 сек; 2— 1,0 сек; 3 — 2,0 сек; 4— 3,0 сек; 5 — 4,0 сек. Рис. 1.9. Характеристики времени действия индукционного элемента реле РТ 82/1, 84/1 и 86/1. Уставки на время срабатывания: 1—2,0 сек; 2 — 4,0 сек; 3 — 8,0 сек; 4 — 12,0 сек; 5 — 16,0 сек 35 Контактная система состоит из основного 1з контакта (может быть переделан в 1р контакт), срабатывающего от электромагнитного элемента (отсечки) мгновенно, и сигнального 1з контакта, срабатывающего от индукционного элемента с зависимой от тока выдержкой времени. Основной контакт реле допускает замыкание цепи постоянного или переменного тока, равного 5 а, при напряжении 250 в; разрыв включенной цепи должен быть произведен другим аппаратом. Контакт допускает разрыв цепи переменного тока, равного 2 а, и постоянного тока — 0,5 А при напряжении до 250 в.Если управляемая цепь питается от трансформатора тока и при токе 4 а имеет полное сопротивление не более 4 ом, то контакты реле способны шунтировать и дешунтировать эту цепь при токе до 50А. Коммутационная способность сигнального контакта при напряжении до 250 в составляет 0,2 а в цепи постоянного и 1 А в цепи переменного тока. Реле снабжено указателем срабатывания главных контактов с ручным возвратом (для возврата указателя не требуется снятия кожуха). 36 Таблица 1.4 Обмоточные данные реле Iн, А Число витков 10 5 60* 120** Марка и диаметр провода по меди, мм ПБД 1,95 ПБД 1,45 * - Ответвления 12, 20 , 26, 30, 33, 36 витков ** - Ответвления 24, 40, 52, 60, 66, 72 витков Рис.1.10. Габаритные размеры реле РТ 83 и 84 а - переднее присоединение, б - заднее присоединение * - для реле типов РТ-81, РТ82, РТ-91; ** - для реле типов РТ-83, РТ84, РТ96; *** - для реле типов РТ-85, РТ95; **** - для реле типов РТ-83, РТ84, РТ-85, РТ86, РТ-95. 37 РЕЛЕ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ПОЛУПРОВОДНИКОВ Применение полупроводниковых приборов (диодов и триодов) [8] позволяет уменьшить размеры реле, снизить потребление мощности от измерительных трансформаторов, повысить чувствительность, улучшить характеристики и выполнить реле без контактов и движущихся частей. Полупроводниковые приборы имеют большие разбросы характеристик, зависимость параметров от температуры и нелинейность сопротивлений. Однако при учете этих недостатков в процессе конструирования их нежелательное влияние на параметры реле можно ограничить до допустимых пределов. С использованием полупроводников могут выполняться как основные реле (т. е. реле тока, напряжения, мощности и сопротивления), так и элементы логической части схем защит. Простые реле, реагирующие на одну электрическую величину — ток или напряжение, выполняются, как правило, на выпрямленном токе с помощью диодов. В качестве реагирующего (исполнительного) органа при этом используются высокочувствительные электромагнитные, поляризованные или магнитоэлектрические реле. Более сложные реле, такие как реле мощности и сопротивления, реагирующие на две электрические величины — ток и напряжение, могут выполняться с использованием полупроводников на одном из следующих принципов [9]: 1) н а сравнении абсолютных значений двух электрических величин U I и U II - Такие реле выполняются на.выпрямленном токе: в них сравниваемые напряжения переменного тока U I и U II выпрямляются, а затем сопоставляются по величине с помощью специальных схем сравнения (фазочувствительных схем); 2) на сравнении фаз мгновенных значений двух электрических величин U I и U II - Реле такого типа выполняются с помощью 38 фазосравнивающих схем, позволяющих определить сдвиг фаз между U I и U II - В обоих случаях сравниваемые величины UI и U II являются линейными функциями тока Iр и напряжения Up,подводимых к реле, а именно: U I = k1 U P +k2 IP и U II = k3 U P +k4 IP (1.2) где k1,k2,k3, k4 —постоянные коэффициенты, не зависящие от U P и IP . Изменяя коэффициенты k1— k4, можно получить реле разных типов и с различными характеристиками. К ним в первуюочередь относятся реле направления мощности и реле сопротивления. Полупроводниковые реле на сравнении абсолютных значении двух электрических величин, или, как их часто называют, реле на выпрямленном токе, разработаны в различных вариантах и получили широкое распространение. Полупроводниковые реле на сравнении фаз разработаны в меньшей степени, но имеют определенную перспективу применения. Ведутся также разработки реле на сравнении абсолютных значений и сравнении фаз с использованием эффекта Холла [10]. 39 1.4. СХЕМЫ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОУСТАНОВОК 1.4.1 МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА Принцип действия токовых защит. Одним из признаков возникновения к. з. 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 и токовые отсечки. Главное различие между этими защитами заключается в способе обеспечения селективности. Селективность действия максимальных защит достигается с помощью выдержки времени. Селективность действия токовых отсечек обеспечивается соответствующим выбором тока срабатывания. Защита линий с помощью максимальной токовой защиты. Максимальные токовые защиты являются основным видом защит для сетей с односторонним питанием. В сетях более сложной конфигурации максимальная защита применяется как вспомогательная в отдельных случаях. В сетях с односторонним питанием максимальная защита должна устанавливаться в начале каждой линии со стороны источника питания (рис. 1.11, а). При таком расположении защит каждая линия имеет самостоятельную защиту, отключающую линию в случае повреждения на ней самой или на шинах питающейся от нее подстанции. При к. з. в какой-либо точке сети, например в точкеК% (рис. 1.11, а), ток к. з. проходит по всем участкам сети, расположенным между источником питания и местом повреждения, в результате чего приходят в действие все защиты (7, 2, 3, 4). Однако по условию селективности сработать на отключение должна только защита 4, установленная на поврежденной линии. 40 Для обеспечения указанной селективности максимальные защиты выполняются с выдержками времени, нарастающими от потребителей к источнику питания, как это показано на рис. 1.11, б. При соблюдении этого принципа в случае к. з. 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 к. з. 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. В сетях с двусторонним питанием достигнуть селективного действия максимальной защиты только путем подбора выдержек времени, как правило, не удается; в этих сетях вместо максимальной токовой защиты применяют более сложные направленные защиты. 1.4.2. ТОКОВЫЕ ОТСЕЧКИ Принцип действия токовых отсечек. Отсечка является разновидностью токовой защиты, позволяющей обеспечить быстрое отключение к. з. Токовые отсечки подразделяются на отсечки мгновенного деисгвия и о тсечки с выдержкой времени (порядка 0,3—0,6 сек). Селективность действия токовых отсечек достигается ограничением их зоны работы так, чтобы отсечка не действовала при к. з. на смежных участках Сети, защита которых имеет выдержку времени, равную или больше, чем отсечка. Для этого ток срабатывания отсечки должен быть больше максимального тока к. з., проходящего через защиту при повреждении в конце выбранной зоны действия. Такой способ ограничения зоны действия основан на том, что ток к. з. Iк зависит от величины сопротивления до места повреждения (рис. 1.12). Действительно, ток к. з. в какой-либо точке рассматриваемого участка линий 41 (1.3) где Ес— эквивалентная э. д. с. генераторов системы; хс и хлк— сопротивление системы и участка линии до точки к. з. (активная составляющая сопротивления, для упрощения, не учитывается); хy— удельное сопротивление линии, ом/км; lк — длина защищаемой линии от ее начала до точки к. з. Из (1.2) следует, что при удалении точки к. з. от источника питания (или от места расположения защиты) сопротивление хлк растет (хл.к = lк), а ток к. з., соответственно уменьшается, как показано на рис. 1.12. Если по условиям селективности отсечка не должна действовать при к. з. за точкой М (рис. 1.12), то для обеспечения этого условия необходимо выбратьIс.з.>IК(М) Тогда при к. з. за точкой М отсечка действовать не будет, а при повреждении в пределах участка АМ — будет действовать на той части линии AN, где Iк>Iс3. Таким образом, зона действия защиты с током срабатывания, выбранным по условию (1.11,а), охватывает только часть линии (AN) и не выходит за пределы участка АМ. Токовые отсечки применяются как в радиальной сети с односторонним питанием, так и в сети, имеющей двустороннее питание. Для обеспечения расчетной зоны действия отсечки трансформаторы тока, питающие ее цепи, должны работать при токе срабатывания отсечки (т. е. при Iр = Iсз) с погрешностью ΔI≤10%. 42 Рис. 1.11. Максимальные токовые защиты в радиальной сети с односторонним питанием. а — размещение защит; б — выдержки времени защит, выбранные по ступенчатому принципу. Рис. 1.12 Принцип действия токовой отсечки 43 СХЕМЫ ОТСЕЧЕК Принципиальные схемы отсечек мгновенных (без выдержки времени) и с выдержкой времени на постоянном оперативном токе изображены на рис. 18, а и б. В сети с глухозаземленнойнейтралью от всех видов к. з. применяются трехфазные схемы. В качестве защиты от междуфазных к. з. используется двухфазная схема неполной звезды. В сети с изолированной нейтралью или заземленной через большое сопротивление применяются двухфазные схемы, подобные схемам на рис. 1.13, а и б. Так же как и максимальные защиты, отсечки выполняются на постоянном и переменном оперативном токе, а также с помощью реле прямого действия по схемам. Схемы отсечек с выдержкой времени полностью совпадают со схемами максимальных защит с независимой выдержкой времени. Схемы отсечек без выдержки времени отличаются от указанных схем максимальной защиты отсутствием реле времени. Ниже рассматриваются способы выбора уставок различных видов отсечек. Токовая защита от многофазных замыканий в обмотке статора двигателя Защиты от многофазных замыканий в обмотке статора должны срабатывать по возможности с минимальным временем. Для зтой цели используется максимальная токовая защита с зависимой или независимой выдержкой времени. При этом для быстрого отключения при сверхтоках короткого замыкания используется токовая отсечка, отстраиваемая от максимального значения пускового тока в момент включения двигателя. Остальной диапазон возможных токов коротких замыканий перекрывается ступенями МТЗ с независимой (зависимой) выдержкой времени. 44 Функция динамического переключения параметров (уставок) защиты обеспечивает ее загрубление на определенное время (при включении электродвигателя после предшествующей паузы) и тем самым позволяет повысить чувствительность генерируется сигнал напряжения, и к наличия переключаются коротким замыканиям. предшествующей уставки При паузы в этом подаче МТЗ, чем обеспечивается блокировка защиты во время последующего пуска двигателя. Дифференциальная защита электродвигателя Дифференциальная защита применяется на двигателях сравнительно большой мощности, а также в случаях, когда МТЗ и токовая отсечка не обеспечивают необходимую чувствительность к внутренним междуфазным коротким замыканиям, ввиду необходимости отстройки от пусковых токов. Защита электродвигателя от замыканий на землю в обмотке статора Защиты от замыканий на землю в обмотке статора зависят от вида заземления нейтрали сети. В сетях с большим током КЗ на землю (сеть с глухозаземленнойнейтралью) применяется токовая защита, реагирующая: на ток нулевой последовательности (3I0). Так как ёмкость обмотки намного меньше ёмкости сети, можно использовать ненаправленные токовые защиты нулевой последовательности. В особых случаях, при соизмерительности ёмкости двигателя и электрической сети необходимо использование направленной токовой земляной защиты. Защита электродвигателя по току обратной последовательности Ток обратной последовательности (k) в обмотке статора возникает при несимметричном питании, при обрыве фазы обмотки статора, при несимметричном коротком замыкании. Как электрическая машина с вращающимся ротором, двигатель имеет значительно меньшее сопротивление для составляющих токов обратной последовательности. Поэтому составляющая тока обратной последовательности, возникающая в обмотке ротора и имеющая более высокую частоту ввиду обратного 45 направления вращения относительно поля статора, приводит к увеличению тепловых потерь и разогреву двигателя. Принцип выполнения защиты основан на измерении симметричных составляющих рабочего тока. Защита электродвигателя от потери синхронизма Традиционный способ выполнения защиты двигателя от потери синхронизма - фиксация периодических колебаний тока статора. Другим критерием может являться потребление синхронным двигателем в асинхронном режиме сравнительно коэффициентом мощности (cosφ). 46 большого тока с низким Рис. 1.13. Однолинейная схема токовой отсечки. а — мгновенной с t = 0; б — с выдержкой времени. 47 1.5. ОПИСАНИЕ ОБЩЕГО ПОЛОЖЕНИЯ ПО ВЫПОЛНЕНИЮ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ. 1.5.1 Рабочий проект будет разработан на основании документов: - Протокол по результатам предпроектного обследования Головных сооружений водопровода БОЗ-СУ. - Схемы и чертежи, предоставленные администрацией ГСВ БОЗ-СУ. В рамках данного проекта выполняется реконструкция следующих объектов Головных сооружений водопровода БОЗ-СУ ГУП "Сувсоз" с участием Электротехнической лаборатории ГУП «Сувсоз»: - насосная станция 1-го подъема (НС-1п), - насосная станция 2-го подъема (НС-2п). Проектная работа будет разработана в соответствии с действующими нормами, правилами и стандартами, заданиями на проектирование и исходными данными, выданными заинтересованными организациями. Принятые технические решения обеспечивают безопасную эксплуатацию объекта при соблюдении предусмотренных проектом мероприятий и правил эксплуатации. 1.5.2 Описание процесса деятельности и функции ГСВ Боз-Су На ГСВ Боз-Су насосы насосной станции первого подъема (НС-1п) предназначены для перекачки воды после горизонтальных отстойников на фильтры. Подача воды осуществляется по двум водоводам Д-1000 мм. В НС-1п установлены 4 насосных агрегата. Каждый насосный агрегат оборудован напорной задвижкой с электроприводом мощностью 2 кВт/380в. Отметка осей насосов (480) находится выше отметки зеркала воды в аванкамере (478,6), максимальная разница отметок составляет 1,5м. В здании насосной установлены два вакуум-насоса, используемые перед запуском насосов для их заполнения. Подключение насоса к вакуумной магистрали производится с помощью электромагнитного клапана. 48 Все насосы оборудованы электродвигателями с напряжением питания 6 кВ с постоянным числом оборотов. Электропитание электродвигателей производится от ЗРУ №1 расположенного в здании НС-1п. Ячейки отходящих оборудованы линий питания защитой электродвигателей электродвигателей - насосных агрегатов максимальной токовой защитой, токовой отсечкой, земляной защитой. Вода НС-1п подается на очистные сооружения. После очистки вода поступает в резервуары чистой воды, из которых насосной станцией второго подъема (НС-2п) питьевая вода подается в городскую сеть. В НС-2п установлены 6 насосов. Замене подлежат 5 насосных агрегатов №1, 2, 3, 5 и 6. Отметка осей насосов (482,6) находится ниже отметки уровня воды в резервуарах (дно - 482,05, верхний уровень 487,7). Каждый насосный агрегат оборудован напорной и всасывающей задвижками с электроприводами. На всасывающих задвижках стоят электроприводы мощностью 4.5кВт/380в. На напорных задвижках насосных агрегатов №1, 2, 3 и 6 стоят электроприводы мощностью 1.3кВт/380в, напорная задвижка насосного агрегата №6 имеет электропривод мощностью 7кВт/380в. Все насосы оборудованы электродвигателями с напряжением питания 6 кВ с постоянным числом оборотов. Электропитание электродвигателей производится от ЗРУ №2 расположенного в здании НС-2п. Ячейки отходящих оборудованы линий питания защитой электродвигателей электродвигателей - насосных максимальной агрегатов токовой защитой, токовой отсечкой, земляной защитой. Вода НС-2п подается в городскую сеть водоснабжения. Для учета расхода питьевой воды подаваемой насосной станцией 2-го подъёма на городские водоводы в 3-х водомерных колодцах на отводящих водоводах устанавливаются ультразвуковые расходомеры и датчики давления. 49 Основные технические решения Модернизация насосной станции первого предусматривает: - замену оборудования защиты (БМРЗ) заменяемых электродвигателей на существующих высоковольтных ячейках 6 кВ, - замену электросчетчиков на существующих высоковольтных ячейках 6 кВ заменяемых электродвигателей и вводных ячеек, - установку оборудования компенсации реактивной мощности для каждого заменяемого электродвигателя, - замену систем автоматического автоматики управления установку - заменяемых новых насосных шкафов агрегатов и существующих напорных задвижек. Распределительное устройство 6 кВ оборудовано масляными выключателями (тип BMГ-10) и измерительными трансформаторами тока для каждого насоса. Местом подключения прочего электрического оборудования являются выходные фидеры в действующем низковольтном распределительном устройстве 400 В. При реконструкции НС-2п ГСВ Боз-Су предусматривается замена ЗАО "Гидромашсервис" насосных агрегатов. Для компенсации реактивного тока насосов параллельно асинхронным электродвигателям насосных агрегатов включаются конденсаторные установки компенсации реактивной мощности (КРМ). В качестве устройств релейной защиты используются микропроцессорные устройства релейной защитной автоматики (МПРЗА) фирмы "Микроника", Санкт-Петербург, типа БМРЗ-101 (блок микропроцессорной релейной защиты). БМРЗ-101 исполнен в варианте для переднего подключения и устанавливается на лицевой панели высоковольтной ячейки. Он обеспечивает максимальную токовую защиту (МТЗ), защиту от однофазных замыканий на землю (O33), дифференциальную токовую отсечку (ДТО), защиту минимального 50 напряжения (ЗМН), защиту от повышения напряжения (ЗПН) и защиту от обрыва фазы и несимметрии нагрузки (ЗОФ). Все БМРЗ в ЗРУ подключены к каналу связи RS-485, который позволяет через преобразователь интерфейса (из комплекта мобильного АРМ) подключить БМРЗ к компьютеру мобильного АРМ для конфигурирования их и считывания текущих и архивных данных. При реализации 2-ой очереди реконструкции эти данные могут быть переданы по локальной вычислительной сети на ЦДП для отображения и архивации с помощью SCADA-системы. Учет активной и реактивной энергии и мощности в цепях переменного тока производится микропроцессорными счетчиками электрической энергии СЭТ-4ТМ.02.2-13. Счетчики устанавливаются на высоковольтных ячейках заменяемых насосных агрегатов и на 3-х вводных высоковольтных ячейках ЗРУ №2 НС-2п и одной вводной высоковольтной ячейке ЗРУ №3 НС-1п. Данные счетчики предназначены также для использования в составе автоматизированных систем контроля и учета электроэнергии (АСКУЭ) для передачи измеренных и вычисленных параметров на диспетчерский пункт по контролю, учету и распределению электрической энергии. Все счетчики в ЗРУ подключены к каналу связи RS-485, который позволяет через преобразователь интерфейса (из комплекта мобильного АРМ) подключить счетчики к компьютеру мобильного АРМ для конфигурирования их и считывания текущих и архивных данных. При реализации 2-ой очереди реконструкции эти данные могут быть переданы по локальной вычислительной сети на ЦДП для отображения и архивации с помощью SCADA-системы. 51 ГЛАВА II. МОДЕРНИЗАЦИЯ СХЕМЫ ЗАЩИТЫ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ 2-ГО ПОДЪЕМА ГВС БОЗ-СУ 2.1.МИКРОПРОЦЕССОРНАЯ РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА Процесс производства и передачи электроэнергии является столь динамичным и постоянно подверженным случайным возмущающим воздействиям, что без автоматического управления его функционирование невозможно. Такие его особенности как равенство в каждый момент времени генерируемой и случайно изменяющейся требуемой нагрузкой мощности, время от времени возникающие короткие высокая быстротечность переходных процессов электромагнитных обусловили и развитие замыкания (КЗ), электромеханических технических средств автоматического управления в еще начальный период становления электроэнергетики. Под автоматическим понимается управление и процессом производств, передачи и потребления электроэнергии в целом без непосредственного участия человека. На современном этапе автоматическое управление производится отдельными электроэнергетическими объектами и взаимодействующими их совокупностями. Управление процессом производства и передачи электроэнергии в целом пока еще осуществимо лишь при некотором оперативном вмешательстве человека — диспетчера электроэнергетической системы (ЭЭС). Такое управление называется автоматизированным. Оно реализуется автоматизированной системой диспетчерского управления (АСДУ) (рис В.1), важнейшей частью которой является управляющий вычислительный комплекс УВКЬ расположенный на диспетчерском пункте электроэнергетической системы ЭЭС [11]. Автоматическое управление осуществляется на основе переработки информации [12] о свойствах управляемых электроэнергетических объектов (УЭО), их состояниях и режимах работы, характеризующихся 52 режимными параметрами Y и складывающейся ситуации в ЭЭС в результате возмущающих воздействий Z. Информация в виде различных электрических сигналов поставляется автоматическими информационными устройствами АИУ1—АИУn по каналам высокочастотной (ВЧ) связи с ее источниками: первичными измерительными преобразователями (ПИП) режимных параметров ПИПY и управляемых электроэнергетических объектов ПИПZ. На диспетчерском пункте информация вводится в цифровые ЭВМ управляющего вычислительного комплекса и отображается (устройствами отображения УОИ) для восприятия человеком. Технические средства автоматического управления процессом производства и передачи электроэнергии, в связи с указанными и другими специфическими его особенностями, делятся на автоматические устройства — автоматику управления нормальными режимами работы ЭЭС и автоматические устройства противоаварийного управления — автоматику защитных отключений и противоаварийную автоматику. Автоматика управления нормальными режимами ЭЭС обеспечивает [13,14]: • автоматический пуск электроэнергетических блоков турбина— генератор и включение на параллельную работу синхронного генератора, т.е. его синхронизацию; • автоматическое поддержание на заданном уровне напряжения на шинах электрических станций и реактивной мощности синхронных генераторов; • автоматическое управление режимами ЭЭС по напряжению и реактивной мощности; • автоматическое поддержание на неизменном уровне частоты вращения синхронно работающих генераторов; • оптимальное (по характеристикам относительного прироста расхода условного топлива) распределение случайно изменяющейся 53 электрической нагрузки ЭЭС между электрическими станциями и электроэнергетическими блоками электростанций. Указанные функции автоматики управления нормальными режимами реализуются автоматическими воздействиями на изменения впуска энергоносителя в турбины, автоматическим включением в определенный момент времени и при соответствующих условиях выключателя непрерывным синхронного генератора, управлением (регулированием) возбуждения синхронных генераторов и компенсаторов, дискретным управлением устройствами регулирования под нагрузкой (УРПН) трансформаторов и автотрансформаторов, регулированием реактивной мощности непрерывно управляемых ее источников — статических компенсаторов (СТК) и дискретным управлением мощностью конденсаторных установок. Соответственно различаются: пусковые автоматы (ПА) гидротурбин и комплексы автоматических устройств управления пуском (КАУП) тепловых турбоагрегатов, автоматические регуляторы частоты вращения турбин (АРЧВ), устройства автоматической синхронизации гидро- и турбогенераторов (УАС), автоматические регуляторы возбуждения (АРВ) синхронных генераторов и компенсаторов, автоматические регуляторы частоты промышленного тока и активной мощности генераторов (АРЧМ), автоматические устройства синхронных оптимального распределения нагрузки (УРАН) электроэнергетической системы между частоторегулирующими электростанциями, автоматические регуляторы коэффициентов трансформации (АРКТ) и автоматические регуляторы реактивной мощности статических установок ее генерирования или потребления (АРРМ). В последнее время, в связи с бурным внедрением в технику автоматического разрабатываются управления микропроцессоров комплексные и (интегрированные) системы управления режимами работы 54 цифровых ЭВМ автоматические электроэнергетических блоков электростанций, узловых общесистемных подстанций и магистральных линий электропередачи высокого и сверхвысокого напряжений. Назначением автоматики противоаварийного управления [15, 16] является решение острой и специфической проблемы современных объединенных (ОЭС) и единой (ЕЭС) электроэнергетических систем страны — обеспечение совместного функционирования (синхронной устойчивости) множества мощных электростанций, связанных длинными и сильно нагруженными линиями электропередачи в условиях больших возмущающих воздействий в виде неизбежных КЗ и связанных с ними отключений мощных электроэнергетических объектов, обусловливающих скачкообразные изменения генерируемых и передаваемых мощностей («набросы» и «сбросы» мощности). При этом возникает аварийный режим работы ЭЭС с избытком или недостатком генерируемой мощности, грозящий развитием общесистемной аварии с нарушением устойчивости и разъединением ОЭС, остановом тепловых электростанций и прекращением электроснабжения потребителей на больших территориях. Аварийная возмущающего ситуация начинается с возникновения главного воздействия — КЗ и нарушения баланса мощностей, обусловленного этим КЗ и его отключением, и развивается с понижением напряжения и частоты вращения синхронных недостаточной по мощности (дефицитной) и их избыточной частях ЭЭС. Особенно опасно генераторов в повышением в уменьшение частоты, приводящее к снижению производительности установок собственных нужд тепловых электростанций и в результате к опасности необратимого ее падения — «лавины частоты». Аналогично снижение напряжения, обусловленное недостатком генерируемой реактивной мощности, может развиться в «лавину напряжений». Противоаварийная автоматика должна, прежде всего, ликвидировать возмущающее воздействие. Это делается автоматическими устройствами релейной защиты (АУРЗ) и автоматикой повторного включения (АПВ) 55 выключателей, отключенных АУРЗ. Короткие замыкания (особенно однофазные на воздушных линиях) в большинстве своем неустойчивые (дуговые). При успешном повторном включении возмущающее воздействие, оказываемое релейной защитой на ЭЭС, устраняется. При устойчивых КЗ и повторных отключениях релейной защитой поврежденных электроэнергетических объектов, как следствие, вновь появляется небаланс мощностей. синхронной устойчивости Возникает опасность нарушения электроэнергетической системы. Вступает в действие общесистемная противоаварийная автоматика, предназначенная не допустить нарушения синхронных динамической или статической устойчивости или сохранить результирующую (после кратковременного асинхронного режима) устойчивость функционирования ЭЭС, ОЭС и ЕЭС в целом. Она состоит из рассредоточенных по электроэнергетическим системам комплекса автоматических устройств, связанных каналами обмена информацией и управляемых от УВК, а именно: • автоматики предотвращения нарушения устойчивости (АПНУ); • автоматики ликвидации возникающего асинхронного режима работы (АЛАР). Особенно сложной, централизованной и иерархически построенной является АПНУ. Она функционирует на основе результатов постоянных, производимых циклически (через 5—10 с) расчетов устойчивости цифровыми ЭВМ. интенсивности воздействия на и При этом длительности вырабатываются (дозированные) электроэнергетические объекты необходимые по противоаварийные для каждого из фиксируемых возмущающих воздействий. После каждого цикла расчетов они передаются на места их возможного применения и запоминаются там, как готовые к немедленной реализации по сигналу о возникшем возмущающем воздействии. Противоаварийные управляющие воздействия производят: 56 • повышение пропускной способности электропередачи, т.е. ее предельную передаваемую мощность; • снижение генерируемой мощности в избыточной передающей части ЭЭС, частота вращения синхронных генераторов в которой увеличивается; • увеличение генерируемой мощности в дефицитной приемной части ЭЭС, синхронные генераторы которой уменьшают частоту своего вращения; • уменьшение мощности, потребляемой нагрузкой приемной части ЭЭС; • увеличение нагрузки синхронных генераторов передающей части ЭЭС. Соответственно для предотвращения нарушения динамической устойчивости противоаварийные управляющие воздействия осуществляют: • программную форсировку возбуждения ФВ (рис В.З) синхронных генераторов — быстрое кратковременное увеличение ЭДС генераторов до допустимого по их термической стойкости уровня, обусловливающего повышение напряжений на шинах электростанции и предел передаваемой мощности электропередачи; • интенсивное кратковременное снижение мощности, развиваемой паровыми турбинами — импульсную разгрузку турбоагрегатов ИРТ; • быстрое кратковременное подключение, обычно к гидрогенераторам передающей части, искусственной активной нагрузки — электрическое торможение ЭТ гидроагрегатов; • быстрый перевод тиристорных преобразователей в инверторный режим накопителей электроэнергии в приемной части — их форсировку на выдачу энергии в нагрузку ФНЭЭ. 57 Для сохранения статической устойчивости в послеаварийном режиме используются противоаварийные управляющие воздействия, обеспечивающие: • изменение настройки автоматических регуляторов возбуждения сильного действия ИНАРВ в целях достижения максимально возможной пропускной способности электропередачи в сложившихся после возмущающего воздействия условиях; • увеличение емкостного сопротивления устройства продольной компенсации индуктивного сопротивления линии, повышающего предельную передаваемую мощность линии — форсировку продольной компенсации ФПК; • отключение реакторов ОР, повышающее напряжения в начале и в конце линии; • отключение гидрогенераторов ОГ передающих ГЭС и длительное снижение мощности — длительную разгрузку ДРТ турбоагрегатов ТЭС; • быстродействующую загрузку недогруженных гидрогенераторов БЗГ приемной части ЭЭС и перевод гидрогенераторов из режима работы синхронным компенсатором в генераторный режим СК-Г; • частичное программное отключение нагрузки ОН приемной части до развития процесса снижения частоты. При недостаточности указанных воздействий для предотвращения снижения частоты самосинхронизация производится и быстрый частотный набор (ускоренный) нагрузки пуск, резервных гидрогенераторов ЧПГ и отключение нагрузки — автоматическая частотная разгрузка АЧР приемной части ЭЭС. Противоаварийные управляющие воздействия общесистемной противоаварийной автоматики вырабатываются управляющим вычислительным комплексом УВК, расположенном на диспетчерском пункте ДП. Необходимые сигналы информации о параметрах предшествующего возмущающему воздействию и послеаварийного режимов, схеме электроэнергетической системы и 58 происходящих отключениях выключателей — возмущающих воздействиях, и противоаварийные управляющие воздействия передаются по высокочастотным каналам связи ВЧКС, осуществляемым по проводам линий электропередачи установкой заграждающих LC-фильтров и конденсаторов связи Ссв или по волоконно-оптическим линиям связи (ВОЛС). Аналогичные противоаварийные воздействия характерны и для АЛАР. Если асинхронный режим ликвидировать не удается, действует делительная автоматика, отключающая от ЭЭС не синхронно работающую электростанцию. Балансы мощностей в обеих частях нарушаются. В избыточной части ЭЭС частота и напряжение возрастают, а в недостаточной по мощности (дефицитной) — снижаются. Начинает действовать противоаварийная автоматика предотвращения недопустимых, опасных изменений режимных параметров: • автоматика ограничений снижений (АОСН) и повышений (АОПН) напряжения; • автоматика ограничений снижений (АОСЧ) и повышений (АОПЧ) частоты. Ее задачи — быстро снизить нарушенные балансы мощностей и способствовать их полному восстановлению и возврату режимных параметров к номинальным значениям. В последние годы интенсивно разрабатывалась, совершенствовалась и внедрялась в эксплуатацию микропроцессорная автоматика и релейная защита отечественными электроэнергетическими научно- исследовательскими и научно-техническими организациями. Созданы вторые поколения микропроцессорных автоматических устройств точной синхронизации — автоматических синхронизаторов (АС) [17, 18] и автоматических регуляторов возбуждения синхронных 59 генераторов [19, 20]. Разработана микропроцессорная электрическая часть электрогидравлических АРЧВ гидравлических, паровых и газовых турбин и автоматических систем оптимального управления активной мощностью гидро- и турбогенераторов действующего значения [21]. напряжения Автоматическое и регулирование реактивной мощности совершенствуется с появлением микропроцессорных автоматических регуляторов и реактивной мощности вращающихся статических тиристорных компенсаторов реверсивного действия и микропроцессорных автоматических регуляторов автотрансформаторов отечественная [22, 23]. напряжения Особенно интегрированная трансформаторов интенсивно развивается микропроцессорная противоаварийного управления процессом производства, и техника передачи и распределения электроэнергии — релейная защита и противоаварийная автоматика. Разработана интегрированная микропроцессорная релейная зашита и автоматика не только электроэнергетических объектов напряжением до 35 кВ, но и присоединений высокого и сверхвысокого напряжений. Научнотехническим центром (НТЦ) «Механотроника», научно-технической фирмой (НТФ) ЗАО «РАДИУС Автоматика» и исследовательским центром «ИЦ «БРЕСЛЕР» созданы полные комплексы микропроцессорной релейной защиты, АПВ и автоматики частотной разгрузки (АЧР) распределительных электрических сетей и систем собственных нужд электрических станций напряжениями от 0,4 до 35 кВ [24, 25]. Научнопроизводственным предприятием ООО НПП «ЭКРА» на основе типового терминала разработан унифицированный комплекс микропроцессорной защиты и автоматики синхронных генераторов и трансформаторов. ООО НПП «ЭКРА», «ИЦ «БРЕСЛЕР» и «НТЦ «Механотроника» поставляют фильтровую направленную обратной последовательности и дифференциально-фазные высокочастотные, дистанционную и токовую направленную нулевой последовательности 60 защиты линий электропередачи напряжением до 330 кВ, интегрированные с трехфазным АПВ линий [26]. Микропроцессорные комплексы защиты и автоматики НТЦ «МЕХАНОТРОНИКА» поставляются в виде комплектов многофункциональных микропроцессорных блоков релейной защиты и автоматики БМРЗ 04, специальных защит синхронных электродвигателей БМРЗ ДС, автоматической частотной разгрузки и частотного АПВ типа БМ АЧР с многофункциональным цифровым измерительным реле частоты БМ МРЧ. Многофункциональный микропроцессорный блок БМРЗ 04 наиболее универсален и выполняет функции: направленной трехфазной или ненаправленной двухфазной трехступенчатой токовой защиты с комбинированным пуском по напряжению с независимой и обратно зависимой от тока выдержкой времени; направленной защиты от однофазных замыканий на землю; защиты от несимметрии нагрузки и обрыва фазы; резервирование отказов действия выключателей на отключение (УРОВ); автоматики повторного включения; автоматики включения резервных выключателей; автоматики ограничения снижения напряжения (защиты минимального напряжения); исполнения воздействий автоматики ограничения снижений и повышений частоты и частотного АПВ; определения места повреждения и осциллографирования электрических величин в аварийных режимах; электродуговой защиты и самодиагностики [27]. 61 2.2 БЛОК МИКРОПРОЦЕССОРНОЙ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ – 101 И СХЕМА ПОДКЛЮЧЕНИЕ Цифровые блоки релейной защиты типа БМРЗ-100: БМРЗ-101-2-СКЛ-01, БМРЗ-101-2-Д-КЛ-01, БМРЗ-101-1-С-КЛ-01 и БМРЗ-101-1-Д-КЛ-01 (далее БМРЗ-101) предназначены для выполнения функций релейной защиты, автоматики, управления, измерения и сигнализации присоединений напряжением 6-35 кВ. БМРЗ-101 обеспечивает функции защиты, автоматики и управления кабельных линий электропередачи распределительных подстанций и электростанций. БМРЗ-101 может использоваться для защиты воздушных линий электропередачи и асинхронных двигателей [28]. Функции защиты Трехступенчатая максимальная токовая защита (МТЗ) МТЗ от междуфазных замыканий выполнена в соответствии с рисунком 2.1. Первая и вторая ступени имеют независимую время токовую характеристику. Третья ступень имеет независимую или зависимую характеристику. Выбор типа характеристики третьей ступени МТЗ производится программным ключом S109. БМРЗ-101 обеспечивает возможность работы третьей ступени МТЗ с двумя типами зависимых характеристик - пологой (аналогичной характеристикам реле РТ - 80, РТВ IV) и крутой (аналогичной характеристике реле РТВ-1). Выбор зависимой характеристики производится программным ключом S111. Существует возможность блокировки второй ступени МТЗ на время Тблок.I» после включения выключателя (ключ S999). Третья ступень МТЗ может быть использована с действием на отключение и сигнализацию или с действием только на сигнализацию. Вывод действия третьей ступени программным ключомS117. 62 на отключение производится Любая ступень МТЗ может быть выведена из действия программными ключамиS101, S102, S103для первой, второй и третьей ступени соответственно. Для любой ступени МТЗ может быть введен контроль напряжения для пуска МТЗ. Наличие или отсутствие контроля напряжения для каждой ступени задается ключамиS120 - S125.Условием пуска МТЗ является снижение любого линейного напряжения ниже уставки U< или увеличение напряжения обратной последовательности выше уставки U2>. Предусмотрена возможность комбинированного пуска. Выбор варианта пуска для каждой ступени производится программными ключамиS120, S122, S124 (U<) иS121, S123, S125 (U2>). При использовании комбинированного пуска МТЗ по напряжению применять уставки по времени менее 0,1 с не рекомендуется. Предусмотрена возможность выполнения направленной любой ступени МТЗ программными ключамиS143, S145, S147для первой, второй и третьей ступени соответственно. При использовании направленной МТЗ возможен выбор варианта работы МТЗ при прямом или обратном направлении мощности ключамиS144, S146, S148для первой, второй и третьей ступени соответственно. БМРЗ-101 обеспечивает автоматический ввод ускорения первой, второй и третьей ступеней МТЗ при включении выключателя. Ускорение третьей ступени МТЗ может быть введено в действие программным ключомS116.Ускорение третьей ступени выполняется при условии работы третьей ступени на отключение. Ускорение вводится на 1 с после включения выключателя. БМРЗ-101 реализует функции датчика логической защиты шин (ЛЗШд) для структуры ЛЗШ с последовательным (ЛЗШ-А) или параллельным (ЛЗШ-Б) включением датчиков. Выходной дискретный сигнал "ЛЗШд" выдается размыканием или замыканием (по выбору) контактов выходного реле при пуске любой ступени МТЗ (при условии 63 работы третьей ступени на отключение). Предусмотрена возможность вывода действия третьей ступени МТЗ на ЛЗШд (ключ S116) (в соответствии с рисунком 2.1). Защита от однофазных замыканий на землю (033) 033 выполнена с контролем напряжения 3U0 и тока 3I0 (в соответствии с рисунком 2.2). 033 может быть использована в следующих конфигурациях: - с контролем напряжения нулевой последовательности; - с контролем тока нулевой последовательности; - комбинированная (с контролем напряжения и тока нулевой последовательности); - с контролем направления мощности нулевой последовательности . Выбор конфигурации 0ЗЗ производится программными ключами S24, S25, S26.0ЗЗ действует на отключение и сигнализацию или только на сигнализацию ключ S21). - Защита от несимметрии и от обрыва фазы питающего фидера (ЗОФ) ЗОФ выполнена с контролем тока обратной последовательности (в соответствии с рисунком 2.3). ЗОФ действует на отключение и сигнализацию или только на сигнализацию (ключ S40). ЗОФ может быть введена в действие программным ключом S41. Защита минимального напряжения (ЗМН) ЗМН выполнена с контролем двух линейных напряжений и напряжения обратной последовательности (в соответствии с рисунком 2.4). Контроль линейных напряжений может быть введен программным ключом S70, контроль напряжения обратной последовательности вводится ключом S73. ЗМН действует на отключение и сигнализацию или только на сигнализацию ключ S71).Предусмотрена блокировка ЗМН при пуске первой или второй ступени МТЗ ключ S72), при отсутствии или наличии 64 (ключ S701) входного дискретного сигнала блок. ЗМН". ЗМН срабатывает только при включенном выключателе. Защита от повышения напряжения (ЗПН) ЗПН выполнена с контролем двух линейных напряжений (в соответствии с ринком 2.5). ЗПН может быть введена программным ключом S720. ЗПН действует на отключение и сигнализацию или только на сигнализацию ключ S722). ЗПН срабатывает только при включенном выключателе. 65 Рис.2.1. Функциональная схема алгоритма максимальной токовой защиты Рис. 2.2 Функциональная схема алгоритма защиты от однофазных замыканий на землю Рис.2.3 Функциональная схема алгоритма защиты от обрыва фазы 66 Рис.2.4.Функциональная схема алгоритма защиты минимального напряжения Рис. 2.5. Функциональная схема алгоритма защиты от повышения напряжения 67 Рис. 2.6. Схема подключения интегрированной защиты и автоматики типа БМРЗ 68 2.3. ОПИСАНИЕ ЯЧЕЙКИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЕМ 6КВ Уставки электродвигателей ЗРУ 6кВ насосной станции 2го подъема ЗРУ-6кВ насосная станция 2-го подъема Электродвигатели №1,3,5 – 800кВт Ток трансформатор ТПЛ-10 150/5 МТО на реле РТ-40 Перегруз РТ-83/1 СДН-14-46-8 Дв. №1,3 СДН-16-36-8 Дв. №5 n=750 об/мин ВМГ-10 масленый выключатель ПЭ-11 привод Уставки релейной защиты эл.двигателей ЗРУ-6кВ 1.Максимальная токовая отсечка (2.1) (2.2) (2.3) II. Перегруз (2.4) (2.5) III.ЗНП (2.6) Вывод: Для высоковольтных электродвигателей около 3, по этому необходимо отсечку выполнить по 2х релейную схему. Трансформатор тока ТПЛ-10 класс напряжения 10 кВ 69 Трансформаторы тока ТПЛ-10 предназначены для передачи сигнала информации измерительным приборам и устройствам защиты и управления, для изолирования цепей вторичных соединений от высокого напряжения в распредустройствах КРУ, КСО переменного тока частоты 50; 60 Гц класса напряжения 10 кВ. (рис.2.7) Трансформатор тока ТПЛ-10 выполнен в виде катушечной опорной конструкции. Блок катушек, состоящий из двух вторичных и общей первичной обмоток, залит изоляционным компаундом на основе эпоксидной смолы. В нижней части магнитопровода укреплены угольники, служащие опорой трансформатора тока ТПЛ10. На одном из угольников расположен зажим заземления. Выводы первичной обмотки Л1 и Л2 имеют различные исполнения по токам. Выводы вторичных обмоток трансформатора ТПЛ-10 расположены на блоке катушек и обозначены буквами И1 и И2. Технические характеристики трансформатора тока ТПЛ-10: Номинальное напряжение трансформатора ТПЛ-10, кВ – 10; 11 Наибольшее рабочее напряжение, кВ – 12 Номинальная частота, Гц – 50; 60 Номинальный первичный ток, А - 5; 10; 15; 20; 30; 40; 50; 75; 80;100; 150; 200; 300; 400; 600 Номинальный вторичный ток, А - 1; 5 Количество вторичных обмоток – 2 Исполнение по обмоткам - 0,5/10Р; 1/10Р Класс точности вторичной обмотки для измерений, А - 1; 0,5 Класс точности вторичной обмотки для защиты – 10P ВМГ-10 - Масляные выключатели В – выключатель. М – масляный. Г – горшковый. 10 – номинальное напряжение, кВ. 20 – номинальный ток отключения, кА. 630; 1000 – номинальный ток, А. 70 Выключатель ВМГ-10 (рис. 2.8.), применяемый на напряжение 6—10 кВ при номинальных токах 630 и 1000 А, разработан взамен широко распространенного выключателя ВМГ-133 для комплектных стационарных устройств КСО. По сравнению с последним выключатель ВМГ-10 имеет лучшие характеристики и более удобен в эксплуатации. Управление выключателями может осуществляться приводами ПП67, ПЭ-11 и другими, при этом оперативное включение производится за счет энергии привода, а отключение — за счет отключающих пружин самого выключателя. 71 Рис.2.7 Внешний вид трансформатора тока ТПЛ-10 Рис. 2.8 Выключатель типа ВМГ-10 72 2.4. ВНЕДРЕНИЕ ФОТО-УПРАВЛЯЕМОГО ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО РЕЛЕ Фотоэлектронное реле срабатывает при изменении светового потока, падающего на их входную часть — на фотоэлемент. Оно служит для автоматической сигнализации и управления самыми различными процессами как на производстве, так и в быту. В зависимости от выбора фотоэлемента и особенностей управляемого процесса такое фотореле (как его часто называют) может быть очень простым без усилителя или с одним каскадом усиления (рис. 2.9) или же содержать несколько каскадов усиления и управлять на выходе I магнитным или электромашинным усилителем. Схемы фотореле делятся на схемы прямого действия, в которых ток на выходе фотореле возрастает с увеличением светового потока, падающего на фотоэлемент, и схемы обратного действия, в которых увеличение светового потока вызывает уменьшение силы I тока на выходе. Реле полупроводниковое фотоуправляемое типа «РПФ-01», предназначено для использования в качестве датчика исполнительного органа в устройствах автоматики быстродействующих дуговых защит закрытых распределительных устройств, 6/10 кВ, а так же в устройствах охранной, пожарной и охранно-пожарной сигнализации [29]. Реле представляет собой неполярный двухполюсник, включаемый последовательно с нагрузкой, не требующий цепей питания. Подключение внешних проводников к «РПФ-01» осуществляется посредством винтовых клеммных соединителей. Реле обеспечивает коммутацию (замыкание) цепей постоянного, пульсирующего (выпрямленного) и переменного токов при увеличении плотности светового потока по фоточувствительной поверхности до заданного уровня пороговой освещенности. При использовании «РПФ-01» в цепях постоянного тиса его принцип действия аналогичен работе фототиристора: 73 после достижения освещенности порога срабатывания реле срабатывает и его выходной ключ остается в замкнутом состоянии. Для приведения реле в исходное состояние необходимо кратковременно разорвать цепь нагрузки. При использовании «РПФ-01» в цепях переменного (выпрямленного) тока обеспечивается его автоматический возврат в исходное состояние после исчезновения фактора, вызвавшего срабатывание (уменьшения светового потока). 74 Рис.2.9. Схема фото реле Таблица 2.1 Основные характеристики устройства Максимальное коммутируемое напряжение, В Максимальный коммутируемый ток, А Пороговая освещенность срабатывания (оговаривается при заказе), лк Ток утечки в закрытом состоянии, мА Падение напряжения на выходном ключе при Uн=220 В Iн=1А, В Время срабатывания, с Диапазон рабочих температур, oC Масса устройства, г X1 1 СХЕМА УПРАВЛЕНИЯ X2 2 Рис.2.10. Схема РПФ-01 75 275 2 от 500 до 10000 более 0,1 не более 3,0 не более 0,1 от -10oC до +55 oC не более 50 ГЛАВА III. ТЕХНИЧЕСКАЯ ДОКУМЕНТАЦИЯ ПО НАЛАДКЕ И ИСПЫТАНИЮ ВНОВЬ ВВОДИМОГО ОБОРУДОВАНИЯ 3.1. ПЕРЕЧЕНЬ ПРИБОРОВ ДЛЯ ПРОВЕДЕНИЯ ИСПЫТАНИЙ Назначение и область применения установки ЭУ5000: Установка ЭУ5000 предназначена для наладки и проверки простых и сложных релейных защит и элементов автоматики (реле, контакторов, пускателей и т.п.) на месте их установки на электростанциях и промышленных предприятиях или в лабораториях (рис.3.1). Технические характеристики установки ЭУ5000 (таблица 3.1): Установка ЭУ5000 (блоки ФР5000, ФМ5000) обеспечивает: определение напряжения (тока) срабатывания (возврата) реле и других устройств переменного и постоянного напряжения (тока); определение однополярных выводов параллельной и последовательной обмоток промежуточных реле постоянного тока; определение времени срабатывания (возврата) испытуемых аппаратов с помощью встроенного секундомера или внешнего миллисекундомера; сигнализацию замыкания контакта проверяемого реле. 76 Таблица 3.1 Род напряжения и тока 1. Переменный однофазный 2. Постоянный (выпрямленный со сглаживанием) 3. Постоянный (выпрямленный со сглаживанием) 4. Постоянный (выпрямленный без сглаживания) 5. Переменный однофазный ток Режим нагрузки Допускаемая длительность Регулирование напряжение, ток, включения, мин. В А 380 2 30 380 5 1 330 10 0,5 240 0,06 30 220 0,6 5 110 1,0 5 - 4,5 1 210 1,0 200 0,65 - 4,5 112 35 54 67,5 30 150 12 250 250 10 77 Плавноступенчатое 5 Отсутствует 5 Плавное 0,5 Плавноступенчатое Микроомметр Ф4104-М1 (Ф4104 М1, Ф4104М1) Предназначен для измерения переходного МВ сопротивления постоянному току. Диапазоны измерений: 0-100мкОм, 0-1; 0-100 мОм, 0-1; 0-10; 0-100 Ом; 0-1; 0-10; 0-100 кОм, 0-1; 0-10 Мом (рис.3.2). Класс точности : 1,5 Микроомметры Ф4104-М1 (далее по тексту - микроомметры) предназначены для измерения сопротивления постоянному току с расширенным значением рабочих температур от минус 30 °С до плюс 50 °С и относительной влажности воздуха до 95 % при температуре 30 °С. Микроомметр Ф4104-М1 обеспечивает измерение сопротивления постоянному току на двенадцати диапазонах: 0-100мкОм, 0-1мОм, 010мОм, 0-100мОм, 0-1 Ом, 0-10 Ом, 0-100 Ом, 0-1кОм, 0-10кОм, 0-100кОм, 0-1МОм, 0-10МОм. Пределы допускаемых значений основной погрешности от конечного значения диапазона измерений: ±4 % на диапазоне 0-100мкОм; ±2,5 % на диапазонах 0-1мОм, 0-10мОм, 0-100мОм, 0-1 Ом; ±1,5 % на остальных диапазонах. Классы точности: 4,0 на диапазоне 0-100мкОм; 2,5 на диапазонах 01мОм, 0-10мОм, 0-100мОм, 0-1 Ом и 1,5 на остальных диапазонах, установлены по ГОСТ 8.401-80 «Классы точности средств измерений. Общие требования». Электропитание микроомметра Ф4104-М1 осуществляется: от сети переменного тока напряжением (220±22)В частотой (50±0,5)Гц, (60±0,5)Гц и содержанием гармоник до 5 %; от сети переменного тока напряжением (220±11) В частотой (400±10) Гц и содержанием гармоник до 5 %; 78 от химических источников постоянного тока (девять элементов А373) напряжением (12 +3/-1,5) В. Мощность, потребляемая от сети переменного тока не превышает 4 ВА. Ток, потребляемый от химических источников постоянного тока не превышает 120 мА. Ток в измеряемом сопротивлении соответствует значениям, указанным в таблице. Принцип действия микроомметра Ф4104-М1. Принцип действия микроомметра Ф4104-М1 основан на измерении величины падения напряжения на измеряемом сопротивлении при прохождении через него оперативного тока заданной величины. При измерении на диапазонах 0-100 мкОм, 0-1 мОм, 0-10 мОм, 0-100 мОм, 0-1 Ом, 0-10 Ом в качестве оперативного тока используется стабилизированный по амплитуде одиночный импульс, на остальных диапазонах - стабилизированный постоянный ток. Микроомметр Ф4104-М1 состоит из блока питания, стабилизатора тока, измерительного усилителя с фильтром и генератора синхронизирующих импульсов. При питании прибора от сети входное напряжение понижается до 12-16 В и выпрямляется. Преобразователь напряжения выполнен на транзисторах по схеме с самовозбуждением и стабилизацией выходного напряжения. К выходным клеммам подключается измеряемое сопротивление. Падение напряжения с измеряемого сопротивления поступает на вход измерительного усилителя, выполненного на операционных усилителях. Ток, протекающий через измеряемое сопротивление постоянный, поэтому падение напряжения на измеряемом сопротивлении прямо пропорционально величине измеряемого сопротивления. Для запоминания амплитуды одиночного импульса, когда в качестве оперативного тока используется одиночный импульс, служит запоминающая емкость, которая коммутируется электронным ключом. 79 Калибровка измерительного усилителя микроомметра Ф4104-М1 осуществляется при помощи переменного резистора КЛБ, при этом на измерительный усилитель поступает сигнал с образцовых резисторов [30]. Мегаомметр Сопротивление изоляции является важной характеристикой состояния изоляции электрооборудования. Поэтому измерение сопротивления производится при всех проверках состояния изоляции. Сопротивление изоляции измеряется мегаомметром. Широкое применение нашли электронные мегаомметры типа Ф4101, Ф4102 на напряжение 100, 500 и 1000 В. В наладочной и эксплуатационной практике до настоящего времени находят применение мегаомметры типов М4100/1 - М4100/5 и МС-05 на напряжение 100, 250, 500, 1000 и 2500 В. Погрешность прибора Ф4101 не превышает ±2,5%, а приборов типа М4100 - до 1% длины рабочей части шкалы. Питание прибора Ф4101 осуществляется от сети переменного тока 127-220 В или от источника постоянного тока 12 В. Питание приборов типа М4100 осуществляется от встроенных генераторов. Выбор типа мегаомметра производится в зависимости от номинального сопротивления объекта (силовые кабели 1 - 1000, коммутационная аппаратура 1000 - 5000, силовые трансформаторы 10 - 20 000, электрические машины 0,1 - 1000, фарфоровые изоляторы 100 - 10 000 МОм), его параметров и номинального напряжения. Как правило, для измерения сопротивления изоляции оборудования номинальным напряжением до 1000 В (цепи вторичной коммутации, двигатели и т. д.) используют мегаомметры на номинальное напряжение 100, 250, 500 и 1000 В, а в электрических установках с номинальным напряжением более 1000 В применяют мегаомметры на 1000 и 2500 В. 80 Рис.3.1. Установка ЭУ5000 Рис.3. 2. Микроомметр Ф4104-М1 81 3.2. ИСПЫТАНИЕ СИЛОВОЙ ЧАСТИ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ И БЛОКА МИКРОПРОЦЕССРНОЙ РОЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ – 101 Измерения сопротивления изоляции силового электрооборудования Значение сопротивления изоляции электрических машин и аппаратов в большой степени зависит от температуры. Замеры следует производить при температуре изоляции не ниже +5°С, кроме случаев, оговоренных специальными инструкциями. При более низких температурах результаты измерения из-за нестабильного состояния влаги не отражают истинной характеристики изоляции. При результатами измерений на изготовителя, обусловленных существенных месте монтажа разностью и различиях между данными завода- температур, при которых проводились измерения, следует откорректировать эти результаты по указаниям изготовителя. Степень увлажненности изоляции характеризуется коэффициентом абсорбции, равным отношению измеренного сопротивления изоляции через 60 секунд после приложения напряжение мегаомметра (R60) к измереннму сопротивлению изоляции через 15 секунд (R15), Кабс= R60/R15. При измерении сопротивления изоляции силовых трансформаторов используются мегаомметры с выходным напряжением 2500 В. Измерения проводятся между каждой обмоткой и корпусом и между обмотками трансформатора. При этом R60, должно быть приведено к результатам заводских испытаний в зависимости от разности температур, при которых проводились испытания. Значение коэффициента абсорбции должно отличаться (в сторону уменьшения) от заводских данных не более, чем на 20%, а его величина должна быть не ниже 1,3 при температуре 10—30°С. При невыполнении этих условий трансформатор подлежит сушке. 82 Минимально допустимое сопротивление изоляции для установок, находящихся в эксплуатации, приведены в приложении 3 ПТЭЭП, таблица 9 а для установок, вводимых в эксплуатацию, — в гл. 1.8. ПУЭ, таблица 8. Сопротивление изоляции ручных электрических машин измеряется относительно корпуса и наружных металлических частей при включенном выключателе. Корпус электроинструмента и соединенные с ним детали, выполненные из диэлектрического материала, на время испытания должны быть обернуты металлической фольгой, соединенной с контуром заземления. Если сопротивление изоляции при этом будет не менее 10 МОм, то испытание изоляции повышенным напряжением может быть заменено измерением ее сопротивления мегаомметром с выходным напряжением 2500 Вв течение 1 минуты. У переносных трансформаторов измеряется сопротивление изоляции между всеми обмотками, а также между обмотками и корпусом. При измерениях сопротивления изоляции первичной обмотки, вторичная должна быть замкнута и соединена с корпусом. Сопротивление изоляции автоматических выключателей и УЗО производятся: 1. Между каждым выводом полюса и соединенными между собой противоположными выводами полюсов при разомкнутом состоянии выключателя или УЗО. 2. Между каждым разноименным полюсом и соединенными между собой оставшимися полюсами при замкнутом состоянии выключателя или УЗО. 3. Между всеми соединенными между собой полюсами и корпусом, обернутым металлической фольгой. 83 При этом для автоматических выключателей бытового и аналогичного назначения и УЗО при измерениях по п.п. 1, 2 сопротивление изоляции должно быть не менее 2 Мом, по п. 3 — не менее 5 Мом. Для остальных автоматических выключателей во сопротивление изоляции должно быть не менее 0,5 МОм. 84 всех случаях ЗАКЛЮЧЕНИЕ В исследованиях электроники промышленной сферы и процессах выполнение проектов больших масштабов в функционирующих предприятиях и организациях, важную и особую роль играют молодые кадры, которые воспитываются по национальной программе подготовки кадров Республики Узбекистан. Стоит отметить, предоставляемую возможность и поддержку, со стороны нашего Государства и президента, что предоставляет свободное развития, сразу по специализированным и профессиональным направлениям. На сегодняшний день, в реализации проектов в Республике Узбекистан с зарубежными странами, успешно участвуют молодые кадры на равнее сотрудниками. Модернизация релейной защиты насосных агрегатов насосных станций ГВС Боз Су, стала одним из таких проектов, в котором была возможность участия молодых кадров нашей страны. По окончанию диссертационной работы, были достигнуты все поставленные задачи по модернизации схемы защиты высоковольтных электродвигателей. Были увеличены виды защиты от трех, до четырех видов, которые включают в себя: максимальную токовую защиту, токовую отсечку, минимального напряжение и защиты от обрыва фазы. Все виды защиты были собраны на база микропроцессорного блока БМРЗ-101 производства НТЦ «Механотроника», который обеспечивает безопасную, надежную защиту насосных агрегатов насосной станции второго подъема ГВС Боз-Су. Также, было успешно внедрена полупроводниковое фотоуправляемое реле, которое в дальнейшем производится на кафедре «Электроника и микроэлектроника» Ташкентского Государственного технического университета. Это предотвратит неправильные действие обслуживающего персонала, которое может привести к тяжелом авариям. 85 Модернизация насосных станций первого и второго подъема снизила расход электроэнергии на 17%, суточный расход электроэнергии снизилась от 56-60 тысяч кВт до 45-48 тысяч кВт. На базе набранного опыта и исследований, также реконструирована и модернизирована ГВС Кадырья, была в котором применялось микропроцессорные блоки на базе Sepam. В перспективе, будут модернизированные все насосные станции, аэрации и водораспределительные узлы сооружений ГУП «Сувсоз». Сотрудничество ВУЗов и предприятий всегда приводит к успешному и оптимальному процессу производству, также будет внедряться рационализаторские предложении молодых ученных и соискателей. 86 ЛИТЕРАТУРА 1. Барзам А.Б., Общие вопросы учебного проектирования релейной защиты и автоматики, изд-во «Энергия», 1969. 2. Правило устройства электроустановок, изд. 4-е, изд-во «Энергия» 3. Руководящие указания по релейной защите, вып.1. Защита генераторов, работающих на сборные шины, Госэнергоиздат, 1961. 4. Руководящие указания по релейной защите, вып.2. Ступенчатая токовая защита нулевой последовательности от замыкания землю линия 110220кВ, Госэнергоиздат, 1961. 5. Руководящие указания по релейной защите, вып.3. Защита шин 6-220кВ станций и подстанций, Госэнергоиздат, 1961. 6. Руководящие указания по релейной защите, вып.4. Защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов, Госэнергоиздат, 1961. 7. Руководящие указания по релейной защите, вып.5. Защита блоков генератора- трансформатор и генератор- автотрансформатор, Госэнергоиздат, 1961. 8. Дыкин А.В., Электронные и полупроводниковые приборы, изд-во «Энергия», 1965. 9. Применение полупроводников в устройствах релейной защиты и системной автоматики, под ред. И.И. Соловьева и А.М. Федосеева, изд-во «Высшая школа», 1962. 10. Полупроводники в технике релейной защиты, книги 1 и 2, НТОЭП, 1968 11. Дьяков А.Ф., Овчаренко Н.И. Микропроцессорная релейная защита и автоматика электроэнергетических систем: учеб.пособие для вузов. М.: Издательство МЭИ, 2000. 12. Дьяков А.И., Окин А.А., Семенов B.JI. Диспетчерское управление мощнымиэнерго-объединениями. М.: Издательство МЭИ, 1996. 13. Овчаренко Н.И. Аппаратные и программные элементы автоматических устройств энергосистем. М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2004. 14. Кириенко В.Г., Логинов А.Г., Фадеев А.В. Новое поколение статических систем возбуждения турбо- и гидрогенераторов // Электросила. 2000. № 39. С. 43—52. 87 15. Богаченко Д.Д., Овчаренко Н.И. Быстродействующие измерительные преобразователи для автоматических регуляторов // Электротехника. 2004. № 2. 16. Шитов Р.В. Быстродействующий программный измерительный преобразователь амплитуды // Вестник МЭИ. 2004. № 1. 17. Пат. № 39231. Измеритель частоты синусоидального напряжения / Н.И. Овчаренко,Р.В. Щитов. Приоритет: 08 апрель 2004 г. 18. Бопмарина Е.А., Фадеев А. Д., Шеремет А.А. Микропроцессорный автоматический синхронизатор // Электротехника. 1996. № 9. С. 30—34. 19. Устройство точной автоматической синхронизации «Спринт-М». Техническое описание, руководство по эксплуатации, паспорт. М.: ЗАО «Радиус Автоматика», 2003. 20. Логинов А.Г., Фадеев А.В. Микропроцессорный автоматический регулятор типа АРВ-М для систем возбуждения АО «Элекросила» // Электротехника. 2001. № 4. С. 66—10. 21. Опыт внедрения вычислительных средств нового поколения в устройствах управления мощностью турбоагрегата типа ЭЧСР-М / B.C. Мельников, А.Г. Мордкович, А.З. Серебряников и др. // Электротехника. 2001. № 9. С. 56—58. 22. Лукоянов В.Ю. Комплект микропроцессорных устройств релейной защиты и автоматики для оснащения подстанций 6—35 кВ. В кн. Релейная защита и автоматика энергосистем 2004. М.: ВВЦ 2004. С. 277, 278. 23. Овчаренко Н.И. Микропроцессорная автоматика синхронных генераторов и компенсаторов. М.: НТФ «Энергопрогресс», 2004. [Библиотека электротехника, приложение к журналу «Энергетик». Вып. 10(70)]. 25. Цифровые устройства релейной защиты и автоматики. СПб.: НТЦ «Механотроника», 2003. 24. Микропроцессорная система автоматического управления и защиты статического тиристорного компенсатора для линий электропередачи / Г.М. Бурунова, Е.А. Бушмарина, М.А. Лоткови др. // Автоматическое управление электроэнергетическими системами: Тр. ВЭИ. М.: Информэлектро, 1988. С. 28—34. 88 25. Арсентьев А.П., Нудельман Г.С., Шапеев А.А. Новые функциональные возможности устройства РЗА высокого напряжения. В кн. Релейная защита и автоматика энергосистем 2004. М.: ВВЦ, 2004. С. 234—237. 26. Дони Н.А., Левиуш А.И., Фокин Г.Г. Шкаф дифференциальнофазной защиты с ОАПВ типа ШЭ2710-582. В кн. Релейная защита и автоматика энергосистем 2004. М/. ВВЦ, 2004, С. 96—98. 27. www.mtrele.ru 28. www.rza.org.ua/urza/read/BMRZ-101.html 29. www.ic-breasler.ru 30. www.megommetr.com/f4104_m1.htm 89
