Релейная защита и автоматика трансформаторов

Улан-Удэнский инженерно-педагогический колледж

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Реферат на тему:

«Релейная защита и автоматика трансформаторов»

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студент группы

 

 

Принял:

 

 

 

 

 

 

 

 

Улан-Удэ 2014

Содержание

 

Общие сведения о релейной защите

Повреждения и ненормальные режимы работы трансформаторов

Виды и назначение автоматических устройств трансформатора

Отключение трансформаторов от устройств релейной защиты при отсутствии выключателя на стороне высшего напряжения

Автоматическое включение резервного источника питания при отключении трансформатора

Автоматическое регулирование коэффициента трансформации (АРКТ)

Список литературы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ

Все электроустановки оборудуются устройствами релейной защиты, предназначенными для отключения защищаемого участка в цепи или 'элемента в случае его повреждения, если это повреждение влечет за собой выход из строя элемента или электроустановки в целом. Релейная защита срабатывает и тогда, когда возникают условия, угрожающие нарушением нормального режима работы электроустановки.

В релейной защите электроустановок защитные функции возложены на реле, которые служат для подачи импульса на автоматическое отключение элементов электроустановки или сигнала о нарушении нормального режима работы оборудования, участка электроустановки, линии и т. д.

Реле представляет собой аппарат, реагирующий на изменение какой-либо физической величины, например тока, напряжения, давления, температуры. Когда отклонение этой величины оказывается выше допустимого, реле срабатывает и его контакты, замыкаясь или размыкаясь, производят необходимые переключения с помощью подали или отключения напряжения в цепях управления электроустановкой.

К релейной защите предъявляют следующие требования:

селективность (избирательность) — отключение только той минимальной части или элемента установки, которая вызвала нарушение режима;

чувствительность — быстрая реакция на определенные, заранее заданные отклонения от нормальных режимов, иногда самые незначительные;

надежность — безотказная работа в случае отклонения от нормального режима; надежность защиты обеспечивается как правильным выбором схемы и аппаратов, так и правильной эксплуатацией, предусматривающей периодические профилактические проверки и испытания.

Необходимая скорость срабатывания реле определяется проектом в зависимости от характера технологического процесса. Иногда для сведения до минимума ущерба от возникших повреждений релейная защита должна обеспечивать полное отключение в течение сотых долей секунды.

По своему назначению реле разделяют на реле управления и реле защиты.

Реле управления обычно включают непосредственно в электрические цепи и срабатывают они при отклонениях от технологического процесса  или изменениях в работе механизмов. Реле защиты включают в электрические цепи через измерительные трансформаторы и только иногда непосредственно. Они срабатывают при неформальных или аварийных режимах работы установки. Реле характеризуется следующими показателями:

уставка — сила   тока,    напряжение    или   время,   на   которые отрегулировано данное реле для его срабатывания;

напряжение    (или  ток)   срабатывания — наименьшее   или   наибольшее значение, при котором реле полностью срабатывает;

напряжение (или ток)  отпускания — наибольшее значение, при котором реле отключается  (возвращается в исходное положение); коэффициент возврата — отношение напряжения (или тока) отпускания к напряжению (или току) срабатывания.

По времени срабатывания различают реле мгновенного действия и с выдержкой времени.

 

ПОВРЕЖДЕНИЯ И НЕНОРМАЛЬНЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

 

К повреждениям трансформаторов относят:

междуфазные к.з. на выводах и в обмотках (последние возникают гораздо реже, чем первые);

однофазные к.з. (на землю и между витками обмотки, т. е. витковые замыкания);

«пожар стали» сердечника.

К ненормальным режимам относятся:

перегрузки, вызванные отключением, например, одного из параллельно работающих трансформаторов. Токи перегрузки относительно невелики, и поэтому допускается перегрузка в течение времени, определяемого кратностью тока перегрузки по отношению к номинальному;

возникновение токов при внешних к. з., представляющих собой опасность в основном из-за их теплового действия на обмотки трансформатора, поскольку эти токи могут существенно превосходить номинальные. Длительное прохождение тока внешнего к. з. может возникнуть при неотключившемся повреждении на отходящем от трансформатора присоединении;                 

недопустимое понижение уровня масла, вызываемое значительным понижением температуры я другими причинами.

Повреждения и ненормальные режимы работы предъявляют определенные требования к устройствам автоматического управления трансформаторами, рассматриваемые ниже.

 

 

ВИДЫ И НАЗНАЧЕНИЕ АВТОМАТИЧЕСКИХ УСТРОЙСТВ ТРАНСФОРМАТОРА

На трансформаторах устанавливаются следующие защиты:                                                                  

защита от коротких замыканий, действующая на отключение поврежденного трансформатора и выполняемая без выдержки времени (для ограничения размеров повреждения, а также для предотвращения нарушения бесперебойной работы питающей энергосистемы). Для защиты мощных трансформаторов применяются продольные дифференциальные токовые защиты, а для маломощных трансформаторов — токовые защиты со ступенчатой характеристикой выдержки временя. Кроме того, при всех повреждениях внутри бака и понижениях уровня масла применяется газовая защита, работающая на неэлектрическом принципе;

защита, от токов внешних к. з., основное назначение которой заключается в предотвращении длительного прохождения токов к. з. в случае отказа выключателей или защит смежных элементов путем отключения трансформатора. Кроме того, защита может работать в качестве основной (на трансформаторах малой модности, а также при к. з. на шинах, если отсутствует специальная защита шин). Защиты от внешних к. з. обычно выполняются токовыми или (значительно реже) дистанционными — с выдержками времени;

защита от перегрузок, выполняемая с помощью одного максимального реле тока, поскольку перегрузка обычно является симметричным режимом. Поскольку перегрузка допустима в течение длительного промежутка времени (десятки минут при токе не больше 1,5Iт,ном), то защита от перегрузки при наличии дежурного персонала должна выполняться с действием на сигнал, а при отсутствии персонала — на разгрузку или на отключение трансформатора.

На трансформаторах предусматриваются следующие устройства автоматики:

автоматическое повторное включение, предназначенное для повторного включения трансформатора после его отключения максимальной токовой защитой. Требования к АПВ (автоматическое повторное включение) и способы его осуществления аналогичны рассмотренным ранее устройствам АПВ линий. Основная особенность заключается в запрещении действия АПВ трансформаторов при внутренних повреждениях, которые .отключаются дифференциальной или газовой защитой;

автоматическое включение резервного трансформатора, предназначенное для автоматического включения секционного выключателя при аварийном отключении одного из работающих трансформаторов или при потере питания одной из секций по другим причинам;

автоматическое отключение и включение одного из параллельно работающих трансформаторов, предназначенное для уменьшения суммарных потерь электроэнергии в трансформаторах;

автоматическое регулирование напряжения, предназначенное для обеспечения необходимого качества электроэнергии у потребителей путем изменения коэффициента n трансформации понижающих трансформаторов подстанций, питающих распределительную сеть. Для изменения n под нагрузкой трансформаторы оборудуются устройствами РПН (регулятором переключения отпаек обмотки трансформатора под нагрузкой). Автоматическое изменение n осуществляется специальным регулятором коэффициента трансформации (АРКТ), воздействующим на РПН..

 

 

ОТКЛЮЧЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ ОТ УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ПРИ ОТСУТСТВИИ ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ НА СТОРОНЕ ВЫСШЕГО НАПРЯЖЕНИЯ

 

В настоящее время в системах электроснабжения все более широко применяются понизительные подстанции без выключателей на стороне высшего напряжения. Такие подстанции выполняются по упрощенным схемам присоединения к сети системы электроснабжения (по блочным схемам линия — трансформатор или отпайками от линий электропередачи). Для отключения повреждений в понизительных трансформаторах таких подстанций применяются следующие способы:

установка на выводах высшего напряжения трансформаторов плавких предохранителей; •» фиксация и ликвидация повреждений в трансформаторе с помощью защит, установленных   на   питающих концах линии;

установка короткозамыкателей, автоматически включаемых при срабатывании защит трансформатора и вызывающих к. з, на выводах высшего напряжения, которое ликвидируется затем защитами питающего конца линии;

передача отключающего сигнала по высокочастотному каналу (на базе проводов линии) или по жилам специального кабеля от защит трансформатора на отключение выключателя питающего конца линий.

Если защиты питающего конца линии не обеспечивают необходимой чувствительности при повреждениях в обмотках трансформатора и на его вывоДах низшего напряжения или имеют большие выдержки временнгто для отключения повреждения используются защиты трансформатора, Действующие в сочетании с короткозамыка-телем.

Включение короткозамыкателя осуществляется от защиты трансформатора, а отключение — вручную. В сетях с заземленной нейтралью короткозамыкатель устанавливается в одной фазе, а в сетях с изолированной нейтралью он выполняется двухполюсным с общим приводом и устанавливается на двух фазах.

После включения короткозамыкателя возникает однофазное (или двухфазное) к. з. на выводах высшего напряжения трансформатора. При этом срабатывают быстродействующие защиты, установленные на питающих концах линии. Допускается однократное АПВ питающей линии (хотя оно может вызвать увеличение размеров повреждения трансформатора). Когда к одной линии подключены ответвлениями два или несколько  трансформаторов, на каждом из них дополнительно устанавливают отделители (трехполюсные разъединители с автоматическим управлением). Отключение отделителя поврежденного трансформатора осуществляется автоматически в бестоковую паузу после отключения питающей линии. После АПВ восстанавливается питание неповрежденных трансформаторов, оставшихся подключенными к линии.

В простейшем случае для отключения отделителя используется специальное реле прямого действия — блокирующее реле отделителя (БРО), установленное в приводе отделителя и подключенное к трансформатору тока, включенному в цепи короткозамыкателя. Под воздействием тока к. з. взводится боек БРО. После отключения защитой питающей линии и исчезновения тока в цепи короткозамыкателя БРО срабатывает и отключает отдел-итель. Однако такая схема автоматического отключения отделителя не нашла широкого распространения из-за присущих ей недостатков: малой надежности БРО и необходимости оснащения линии двукратным АПВ, поскольку при одновременном срабатывании быстродействующих защит линии и трансформатора (при повреждении в трансформаторе) отделитель в первую бестоковую паузу может не отключиться.

Более надежной является схема автоматического отключения отделителя, использующая в качестве источника оперативного тока предварительно заряженную (от зарядного устройства УЗ) батарею конденсаторов С, показанную на рис. 6. При включении короткозамыкателя К реле тока РТ размыкающим контактом запрещает отключение отделителя О, пока не отключится выключатель питающей линии. Катушка отключения отделителя Кб подключается к .конденсатору С после возврата реле РТ и срабатывания реле РП. Задержка при срабатывании реле.РЯ предотвращает недопустимое отключение отделителя при прохождении через него тока к. з., если вспомогательные контакты К1 замкнутся раньше основных контактов короткозамыкателя.

Следует отметить некоторые особенности защиты трансформаторов упрощенных подстанций при наличии короткозамыкателей и отделителей.                                                              1. Если в качестве единственной основной защиты применяется газовая защита-(трансформаторы небольшой мощности), то она должна обеспечить включение короткозамыкателя при любых повреждениях внутри бака трансформатора. Поэтому трансформатор собственных нужд (ТСН) или трансформатор напряжения (ТН) уже не может служить источникам оперативного тока для газовой ' защиты, поскольку при повреждении силового трансформатора оперативное напряжение может значительно снижаться. Единст-

 

 

Рис. 6. Схема отключения   отделителя   с.  применением   батарей предварительно заряженных конденсаторов.

 

венным надежным источником оперативного тока в данном случае могут   быть   батареи   предварительно   заряженных   конденсаторов.

2.   Для включения короткозамыкателя  на стороне высшего напряжения  трансформатора   (и  для   отключения   выключателя   на стороне  низшего  напряжения)  часто  используют энергию  предварительно заряженных  конденсаторов при  невозможности  использования схем с дешунтированием   электромагнитов включения короткозамыкателя   и   отключения  выключателя   (когда   вторичные токи к. з. составляют более 150 А).  Такие случаи характерны для трансформаторов  110 кВ малой мощности  (2,5; 4; 6,3 МВ*А)  при использовании   встроенных во вводы трансформатора трансформаторов тока   (типа ТВТ-110).     Вместе с тем зарядные устройства, включаемые на ТСН или ТН, не могут обеспечить заряд разряженных конденсаторов при включении трансформатора на трехфазное к. з. на его выводах или на шинах НН подстанции. Поэтому заряд  конденсаторов  в  этих случаях  обеспечивается  применением специального зарядного устройства, питающегося как от цепей напряжения, так и от цепей тока.