Архитектура Аудит Военная наука Иностранные языки Медицина Металлургия Метрология Образование Политология Производство Психология Стандартизация Технологии |
Схема подключения трансформаторов тока, и их соединенияСтр 1 из 5Следующая ⇒
И 2 вопрос Назначение релейной защиты Основное назначение релейной защиты – отключение поврежденного элемента электрической сети при коротких замыканиях и других ненормальных режимах для предотвращения значительных повреждений оборудования или предупреждение персонала о необходимости отключения оборудования или принятия мер по предупреждению повреждений, связанных с ненормальными режимами. В зависимости от характера ненормальных режимов и опасности их для оборудования релейная защита может действовать на сигнал или отключение. Общие требования к любым защитам – селективность, чувствительность, быстродействие и надежность. Селективность (избирательность) – основное свойство защиты. Этот параметр характеризует способность защиты реагировать только на повреждение защищаемого элемента системы и не реагировать на повреждения других элементов. Чувствительность – способность защиты реагировать на заданные виды повреждений во всех режимах работы сети. Быстродействие – способность защиты отключать повреждения с минимальной выдержкой времени. Надежность – способность защиты сохранять свою работоспособность во всех предусмотренных режимах и условиях. Вопрос Повреждения и ненормальные режимы в электроустановках Виды повреждений. 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 значений. 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 отде
Вопрос Способы выполнения защит весьма разнообразны. Однако все оин обычно строятся на электрических принципах, выполняются в большинстве случаев автономными устройствами и имеют в общем случае две главные части (рис. 2.4) – измерительную н логическую. Измерительная часть, включающая измерительные органы, непрерывно контролирует состояние защищаемого объекта и определяет условия срабатывания в соответствии со значениями входных воздействующих величин. Логическая часть, включающая логические органы, формирует управляющие воздействия в зависимости от комбинации и последовательности поступления на нее сигналов от измерительной части. Обычно логическая часть действует на выключатели не непосредственно, а через исполнительный орган. Измерительная часть, как правило, получает информацию о токах и напряжениях в месте включения защиты через. первичные измерительные преобразователи – трансформаторы тока и напряжения (ТА и TV).
Для продольных защит их измерительные или логические части получают информацию также с другой стороны защищаемого элемента, с другой электроустановки по вспомогательным проводам или специальным каналам связи. Для поперечных защит основные части защиты получают информацию от других элементов, присоединенных к общим шииам, по вспомогательным проводам в пределах общей для них электроустановки. Дополнительно в защите предусматриваются сигнальные органы, дающие сигналы о срабатывании устройства защиты в целом, а в ряде случаев и отдельных его частей, а также иногда и специальные устройства для их проверки. Учитывая изложенное, в защиту в более широком смысле включают также вторичные цепн ТА и TV, каналы связи, а также цепи оперативного тока (питания и отключения), и другие вспомогательные устройства. Бесперебойная работа электроэнергетических систем обеспечивается применением как релейной защиты, так и ряда других устройств противоаварийной автоматики. Работа многих нз этих устройств связана с работой релейной защиты; все они входят в кибернетическую систему управлений электроэнергетической системой прн нарушениях ее нормальных режимов работы. И 6 вопрос
Вопрос Трансформаторы тока (ТТ) предназначены для разделения вторичных цепей с первичными, находящимися под высоким напряжением, и приведения контролируемого или измеряемого тока к величинам, допустимым для аппаратуры РЗА или измерительных приборов. Трансформаторы тока изолируют цепи высокого напряжения от вторичных цепей, что обеспечивает безопасность их обслуживания и снижает требования к уровню изоляции аппаратуры. Трансформаторы тока являются трансформаторами специального исполнения. Главным отличием их от силовых трансформаторов и трансформаторов напряжения является то, что первичная обмотка ТТ включается последовательно в цепь измеряемого тока, в связи с чем через нее протекает весь ток нагрузки или короткого замыкания. В связи с этим для обеспечения нормальной работы магнитной системы вторичные обмотки трансформатора тока должны быть замкнуты на нагрузку или закорочены. Разрыв вторичной обмотки ТТ приводит к появлению высокого напряжения на ее выводах, опасному для жизни, а в некоторых случаях может привести к повреждению основного оборудования. В трехфазных сетях наиболее распространены следующие схемы соединений ТТ:
- полная звезда, применяется для защиты элементов сети с глухозаземленной нейтралью при установке ТТ в трех фазах - треугольник используется для компенсации углового сдвига при выполнении дифференциальных защит трансформаторов со схемой соединения звезда – треугольник.
- на разность токов двух фаз используется для выполнения защит от междуфазных КЗ в однорелейном исполнении. Ток в реле равен геометрической разности токов фаз А и С Погрешность трансформатора тока — это разница между величиной и углом вектора вторичного тока и вектора приведенного первичного тока. Такая разница возникает из-за так называемого тока намагничивания. В сердечнике трансформатора тока он создает магнитный поток. Величина тока намагничивания, а следовательно, и погрешность трансформатора тока зависят от отношения сопротивлений между ветвью намагничивания и цепи вторичного тока. Чем больше ток ответвляется в сопротивление, тем выше погрешность трансформатора тока. Основное влияние на величину погрешности трансформатора тока оказывают загрузка по току и величина сопротивления вторичной цепи. Виды погрешности Токовая погрешность. Она выражена в процентах. Угловая погрешность. Она выражена в градусах, минутах или радианах как угол между вектором первичного и вторичного тока. Полная погрешность в условиях установившегося режима. Важный параметр в релейной защите, предназначенный для точности работы трансформатора тока. Она представляет собой разность мгновенных значений. Полная погрешность выражается в процентах. Чем больше намагничивающий ток трансформатора тока, тем большую величину приобретает его погрешность. Высокая погрешность может вызвать ошибку в работе устройств релейной защиты. Как уменьшить погрешность трансформатора тока Чтобы уменьшить погрешность трансформатора тока нужно уменьшить величину намагничивающего тока. Для этого магнитопровод трансформатора тока изготовляется из шихтованной стали. Этот материал имеет малую величину активных потерь. Для уменьшения погрешности также нужно ограничить величину магнитного потока или магнитной индукции, и тем самым не допустить насыщение магнитопровода. Магнитный поток должен иметь ту же величину, при которой наведенная им вторичная ЭДС была бы достаточно чтобы в цепи вторичной обмотки компенсировалось падение напряжения. Увеличивая сечение и применяя материал сталь с большой магнитной проницаемостью, можно добиться уменьшения погрешности трансформатора тока. За последние годы промышленные предприятия снижают рост потребления электрической энергии, и поэтому трансформаторы тока часто загружены лишь на 5 — 15 %. Это приводит к значительному росту величины погрешности и соответственно к финансовому недоучету потребляемой энергии. Более лучший учет погрешности трансформаторов тока можно также добиться за счет внедрения более современных электронных счетчиков. Вопрос Угловая погрешность Представляет собой угол между первичным и вторичным токами. Полная погрешность Полной погрешностью трансформатора тока является абсолютное значение вектора тока намагничивания которое равно геометрической разнице первичного тока и вторичного на диаграмме. Относительная погрешность Относительная полная погрешность в общем случае и для несинусоидального тока Вопрос Трансформаторы напряжения (ТН) служат для преобразования высокого напряжения первичной сети в низкое стандартных значений –, 100 В, 100/3 используемое для питания обмотокнапряжения устройств релейной защиты, автоматики, электроизмерительных приборов. С помощью ТН одновременно решается задача по изоляции (отделению) низковольтной аппаратуры, питаемой вторичными обмотками ТН, от высокого напряжения первичной сети, обеспечивая безопасность её обслуживания. По принципу действия, устройству, схеме включения и особенностям работы ТН подобны силовым трансформаторам. Различие состоит в значительно меньшей мощности (десятки или сотни вольтампер) и существенно более высокой точности отношения между первичным и вторичным напряжением, которые имеют трансформаторы напряжения. Размыкание вторичной обмотки ТН не приводит к опасным последствиям. Короткое замыкание между выводами вторичных обмоток, не отключенное своевременно, может привести к повреждению трансформатора напряжения. Трансформаторы напряжения типа НТМИ, применяемые в электроустановках 6-10 кВ, выполняются в виде маслонаполненного блока, в котором размещены три обмотки. Первичная и одна из вторичных (основная) обмотки собраны в звезду, дополнительная вторичная обмотка собрана в разомкнутый треугольник. Трансформаторы напряжения каскадного типа НКФ, применяемые в электроустановках 110 кВ и выше, выполняются в виде маслонаполненных блоков (колонок), содержащих по два каскада, выполненных на одном двухстержневом сердечнике. Каждая колонка или блок представляет собой одну фазу ТН. Трансформатор напряжения на 110 кВ представляет один такой блок. Трансформаторы напряжения на 220 и 330 кВ состоят соответственно из двух и трех блоков с двумя магнитопроводами соединенных последовательно двухкаскадных блоков. Трансформаторы напряжения типа НКФ имеют два комплекта вторичных обмоток. Одна группа обмоток соединяется в звезду с помощью внешней коммутации, вторая – в разомкнутый треугольник. Трансформаторы напряжения противорезонансные НАМИТ-10 (6) и НАМИ-110 (220) имеют повышенную устойчивость к резонансным явлениям в сети. Имеют конструктивное выполнение аналогичное НТМИ-10 (6) и НКФ-110 (220) и отличаются от них исполнением обмоток. Особенности работы трансформаторов напряжения регламентируются главой 1.5 Правил устройства электроустановок. Так, нагрузка вторичных обмоток измерительных трансформаторов, к которым присоединяются счетчики, не должна превышать номинальных значений. Сечение и длина проводов и кабелей в цепях напряжения расчетных счетчиков должны выбираться такими, чтобы потери напряжения в этих цепях составляли не более 0, 25 % номинального напряжения при питании от трансформаторов напряжения класса точности 0, 5 и не более 0, 5 % при питании от трансформаторов напряжения класса точности 1, 0. Для обеспечения этого требования допускается применение отдельных кабелей от трансформаторов напряжения до счетчиков. Потери напряжения от трансформаторов напряжения до счетчиков технического учета должны составлять не более 1, 5 % номинального напряжения. Вопрос Ступенчатые токовые защиты Согласно условию выбора тока срабатывания токовой отсечки, она охватывает не всю линию, а только некоторую часть (70-80%). Для организации полноценной защиты токовые отсечки дополняются МТЗ и обычно для защиты линии применяют токовые ступенчатые защиты, которые, в общем случае, выполняются в виде трех ступеней: 1 ступень – токовая отсечка без выдержки времени; 2 ступень – токовая отсечка с выдержкой времени; 3 ступень – максимальная токовая защита (выполняет функции ближнего и дальнего резервирования.) В качестве первой ступени защиты используется токовая отсечка без выдержки времени. В качестве второй ступени устанавливается токовая отсечка с выдержкой времени, назначением которой является быстрое отключение линии при возникновении КЗ вне зоны действия первой ступени. Ток и время срабатывания второй ступени защиты отстраиваются от тока и времени срабатывания первой ступени защиты смежной линии:
Вторая ступень защиты считается чувствительной, если при коротком замыкании в конце линии ее коэффициент чувствительности > 1, 2. В качестве третьей ступени используется максимальная токовая защита, назначением которой является резервирование первых ступеней своей защиты, а также отказов защит и выключателей смежных участков сети. Достоинства: 1. Простота схемы; 2. Сравнительно высокое быстродействие Недостатки: 1. Невысокая чувствительность; 2. Невозможность правильной работы в сетях сложной конфигурации Область применения: защита линий 6-35 кВ Вопрос Вопрос Вопрос Вопрос Вопрос
Вопрос Вопрос Вопрос Вопрос Вопрос Максимальные реле тока РТ40 Максимальные реле тока РТ40 предназначены для использования в схемах релейной защиты и автоматики. Эти реле реагируют на повышение тока в контролируемой цепи и являются реле косвенного действия. Конструкция реле максимального тока РТ40 показана ни рис. 1. Реле состоит из следующих основных элементов: П – образного стального сердечника 1 с установленными на нем катушками тока 2, подвижной системы, состоящей из якоря 3, подвижного контакта 5 и гасителя колебаний (вибрации) 22, алюминиевой стойки 23, упоров левого 6 и правого (на рис. 2.4, а не показан), изоляционной колодки 9 с расположенными на ней двумя парами неподвижных контактов (рис. 1, б) 7 и 8, регулировочного узла (рис. 1, в), состоящего из пружинодержателя 10, фасонного винта 11 с насаженной на него разрезной шестигранной втулкой 12, противодействующей спиральной пружины 14 и пружинящей шайбы 18, шкалы уставок 13 и указателя уставки 14, контактный узел (рис.1, г), состоящий из неподвижного пружинящего контакта 19, на одном из концов которого приварена серебряная полоска, переднего упора 20 и заднего гибкого упора 21.
Рис. 1. Электромагнитное реле максимального тока серии РТ40: а - конструкция реле, б - изоляционная колодка с неподвижными контактами, в - регулировочный узел, г - контактный узел. Реле тока РТ40 смонтировано в корпусе, состоящем из пластмассового цоколя и кожуха из прозрачного материала. Для снижения потерь в стали, возникающих из-за вихревых токов, сердечник набирается из пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга. Когда электромагнитная сила реле превышает механическую силу пружины, якорь притягивается к электромагниту. При этом подвижный контактный мост замыкает одну пару неподвижных контактов и размыкает вторую пару. Реле предназначено для крепления в вертикальной плоскости, отклонение от вертикального положения из-за неуравновешенности подвижной системы реле приводит к дополнительной погрешности. С осью якоря связан гаситель вибрации 22 (гаситель колебаний) в виде тороида, заполненного кварцевым песком. При любом ускорении якоря и связанной с ним подвижной системы часть кинетической энергии тратится на преодоление сил трения между песчинка ми. С помощью гасителя вибрации уменьшаются вибрации как всей подвижной системы, так и контактов при их включении. Ток срабатывания регулируется за счет изменения натяга спиральной противодействующей пружины 4, которая прикреплена к якорю с помощью хвостовика 16. Натяг пружины фиксируется указателем 14. Обмотка реле 2 разбита на две секции, которые при необходимости могут быть соединены последовательно или параллельно. Уставка срабатывания реле серии РТ40 плавно регулируется натяжением пружины и ступенчато - переключением катушек обмотки с последовательной схемы на параллельную. При переключении последовательного соединения секций обмоток на параллельное ток срабатывания увеличивается в два раза. Шкала уставок отградуирована для последовательного соединения секций катушек. Реле выпускаются на токи от 0, 1 до 200 А. Пределы уставок токов срабатывания реле при последовательном соединении катушек составляют 0, 1 - 100 А, при параллельном соединении — 0, 2 - 200 А. Технические характеристики реле тока серии РТ40 приведены в табл. 1 Время срабатывния не более 0, 1 с при токе 1, 2Iсраб и не более 0, 03 с при 3Iсраб. Время возврата – не более 0, 035 с. Масса реле не более 3, 5 кг. Потребляемая мощность зависит от исполнения реле. Контакты реле предназначены для коммутации в цепи постоянного тока мощностью 60 Вт, в цепи переменного тока нагрузки мощностью 300 ВА при напряжении от 24 до 250 В и токе до 2 А. Рис. 2. Схемы соединения обмоток реле В тех случаях, когда через реле может длительно протекать ток, многократно превышающий уставку срабатывания, применяют реле РТ40/1Д, в котором обмотка реле включается в контролируемую цепь через промежуточный трансформатор и выпрями тельный мост, смонтированные в общем корпусе. При опасных по термической стойкости токах сердечник трансформатора насыщается. Вследствие этого ток в обмотке реле остается неизменным, хотя в первичной обмотке трансформатора ток может продолжать расти. В качестве органа, реагирующего на повышение тока в контролируемой цепи сверх допустимой величины при отстройке от внешних гармоник тока применяют реле РТ40Ф. В практике отклонение формы кривой переменного тока от синусоидальной может происходить как из-за искажения формы кривой э.д.с. генераторов, так и из-за наличия в цепях переменного тока нелинейных элементов. В реле РТ40Ф содержится специальный фильтр, не пропускающий в обмотку реле ток третьей и кратных ей гармоник. Фильтр подключен к вторичной обмотке промежуточного транс форматора. На базе реле серии РТ40 выпускаются реле напряжения серии РН50. Конструктивно реле напряжения серии РН50 отличается от реле тока РТ40 тем, что в их конструкции отсутствует гаситель вибрации и другая схема включения обмоток. Сечение витков обмотки реле напряжения РН50 меньше чем у РТ40, т.к. реле РН50 включается параллельно контролируемой цепи и постоянно находится под напряжением, а реле тока - последовательно. Число витков одной катушки реле тока находится в пределах от единиц до сотен, а реле напряжения - от тысяч до нескольких тысяч. Таблица 1. Технические характеристики реле тока серии РТ40
Вопрос Вопрос Вопрос Реле направления мощности Для того чтобы определить направление мощности, передаваемой по контролируемой электрической сети, в месте установки защиты используют специальное реле — реле направления мощности. Отечественная промышленность выпускает реле направления мощности двух видов: индукционные (серий РБМ-170 и РБМ-270) и микроэлектронные (типа РМ-11 и РМ-12). Индукционное реле направления мощности [2, 3] имеет две обмотки, размещенные на полюсах замкнутого стального магнитопровода 1 (17). Одна из них, токовая (4) включается во вторичные цепи ТТ, и ток в ней (Ip) определяется вторичным током ТТ. Вторая — потенциальная (5) — подключается ко вторичной обмотке трансформатора напряжения (ТН), и ток в ней (IH) пропорционален подведенному напряжению (UH). Между полюсами расположен внутренний стальной сердечник 2 цилиндрической формы и алюминиевый ротор 3, имеющий форму стакана. На роторе укреплен контактный мостик 6. При направлении мощности КЗ от шин в линию этот мостик замыкает неподвижные выходные контакты 7 (реле срабатывает). Возврат реле происходит под воздействием противодействующей пружины 8. Магнитные потоки, создаваемые катушками с соответствующими токами, сдвинуты в пространстве на угол 90°. Взаимодействие потоков с токами, индуктированными ими в роторе, создает вращающий момент, который заставляет ротор поворачиваться. Если магнитные потоки имеют синусоидальную форму, то вращающий момент МВР ~ ФI × ФU × sinΨ. Здесь ФI и ФU — магнитные потоки, создаваемые токовой и потенциальной катушками соответственно; T — электрический угол между магнитными потоками ФI и ФU. На 18 показана векторная диаграмма, поясняющая принцип действия реле. Приняты следующие обозначения: Í pи Ú H — векторы тока и напряжения, подведенных к реле; φ р — угол между векторами Í p и Ú H, определяемый параметрами силовой электрической сети и схемой включения реле; Í H — вектор тока в потенциальной катушке реле; α — угол между векторами Í H и Ú H (угол внутреннего сдвига), определяемый соотношением активного и реактивного сопротивлений цепи потенциальной катушки. Учитывая, что ФI ~ Ip, ФU ~ IH~ UH, а Ψ = α — φ р, можно получить: M BP = kp × UH × IP × sin (α — φ р). В этом выражении kp — постоянный коэффициент, определяемый параметрами реле, а UH × Ip × sin (α − φ р) = Sp — мощность на зажимах реле. Следовательно, вращающий момент реле пропорционален мощности: MBP = kp × Sp, то есть реле реагирует на мощность. Вращающий момент реле равен нулю, когда sin (α — φ р) = 0. Отсюда следует, что MBP = 0, если φ р = α при отставании и если φ р = (α + 180°) при опережении вектором Í p вектора Ú H. Линия, расположенная под этим углом к вектору Ú H, называется линией нулевых моментов или линией изменения знака момента [2, 3]. Угол φ р между векторами Í P и Ú H, при котором вращающий момент имеет максимальное значение, принято называть углом максимальной чувствительности φ МЧ. Линия, расположенная к вектору Ú H под углом φ МЧ, называется линией максимального момента. Если внутренний угол α = 0 (19, а), то вращающий момент MBP = kp × UH × Ip × sin (− φ р) в реле пропорционален реактивной мощности, подведенной к реле (синусное реле или реле реактивной мощности). Эти реле выполняют так, что MBP положителен, если угол φ р < 0 (то есть MBP = kp × UH × Ip × sin φ р). Угол максимальной чувствительности для синусного реле φ МЧ = 90°. Если внутренний угол α = 90° (19, б), то вращающий момент M BP = kp × UH × IP × sin (90 − φ р) = kp × UH × IP × cos φ р пропорционален активной мощности, подведенной к реле (косинусное реле или реле активной мощности). Для косинусного реле φ МЧ = 0°. В реле смешанного типа (см. 18) угол а может иметь значения от 0° до 90°. У отечественных реле смешанного типа (РБМ-171, РБМ-271) угол а изменяется дискретно: α = 45° (φ МЧ = 45°) или α = 60° (φ мч = 30°). Срабатывание реле направления мощности происходит при выполнении условия: M BP ≥ МПР, где МПР — противодействующий момент, который определяется силой противодействия возвратной пружины, трением в подшипниках реле и силой нажатия контактов при срабатывании реле. Поскольку вращающий момент реле пропорционален подведенной к нему мощности, то реле срабатывает при определенном произведении UH × Ip. Минимальное значение мощности на зажимах реле, при котором оно срабатывает, принято называть мощностью срабатывания реле SCP. Для большинства индукционных реле SCP = (0, 2 − 4) B × A. Чувствительность реле оценивается по вольт-амперной характеристике, которая представляет собой зависимость напряжения срабатывания реле от тока (20, а), при неизменном угле между векторами Ú H и Í pравном углу максимальной чувствительности. Зависимость мощности срабатывания реле от угла между векторами Ú H и Í p при неизменном токе принято называть угловой характеристикой реле (20, б). Она определяет зоны срабатывания и несрабатывания реле. Как видно, при углах, соответствующих изменению направления вращающего момента, мощность срабатывания возрастает и стремится к бесконечности. При φ р = φ МЧ мощность срабатывания реле имеет минимальное значение. Принцип действия микроэлектронных статических реле направления мощности РМ-11 и РМ-12 основан на измерении длительности интервалов времени, при котором напряжение и ток, подведенные к реле, имеют одинаковый знак. Время совпадения знака сигналов измеряется в течение каждого полупериода и сравнивается с уставкой. При определенной продолжительности времени совпадения знаков сигналов реле срабатывает. Эти реле превосходят индукционные по многим основным характеристикам и широко используются в системах релейной защиты. И 2 вопрос |
Последнее изменение этой страницы: 2017-04-12; Просмотров: 386; Нарушение авторского права страницы