Файл: Курсовой проект должен включать в себя введение, основную часть и заключение, а также список использованной литературы.pdf

неповрежденных линиях при направлении токов I
C
к шинам 10 кВ питающей подстанции реле SEPAM не срабатывают. На поврежденной линии (при направлении суммарного емкостного тока I
C
от шин подстанции к месту повреждения) реле SEPAM срабатывает, если значение этого суммарного тока больше, чем ее ток срабатывания (чувствительность). Если считать, что среднее удельное значение емкостного тока для воздушных сетей 10 кВ составляет на 1 км примерно 0,028 А, то для надежного срабатывания защиты SEPAM при минимальной ее уставке 0,2 А (первичных) необходимо, чтобы суммарная протяженность всех неповрежденных линий 10 кВ этой сети была бы не менее 20  25 км и, соответственно, суммарный емкостный токI
C
 0,5  0,6 А. Однако, если это условие не обеспечивается, например, при отключении для ремонта одной или двух линий 6 (10) кВ, тогда направленная защита не сможет сработать из-за недостаточных значений суммарного емкостного тока. При этом дополнительно к линейным защитам
SEPAM на подстанции должна быть установлена резервная неселективная максимальная защита напряжения нулевой последовательности (на терминале SEPAM на рис.2.5,а), которая с выдержкой времени 0,5 с действует на отключение питающего трансформатора (при этом должны запрещаться действия автоматики включения: АВР, АПВ). При малых значениях емкостных токов такое неселективное действие считается правильным, поскольку своим действием защита выполняет требования техники безопасности и предотвращает несчастные случаи.
В России (и странах СНГ) широко используется режим заземления нейтрали №2 (рис.2.2), при котором может полностью компенсироваться ток
3I
0
промышленной частоты. Для таких сетей были разработаны оригинальные защиты от ОЗЗ, основанные на измерении высших гармонических составляющих в токе ОЗЗ, получившие наименование УСЗ.
Устройства сигнализации замыканий на землю, измеряющие высшие гармонические составляющие тока при ОЗЗ. В
России заводом ЧЭАЗ выпускаются два типа аналоговых устройств сигнализации замыканий на землю, измеряющих сумму высших гармоник в токе ОЗЗ:
УСЗ-2/2 - индивидуальное устройство, которое включается на ТТНП кабельного типа (Ферранти), основанное на принципе абсолютного замера;
УСЗ-3М - групповое устройство, состоящее из прибора, который поочередно подключается к ТТНП каждого из кабелей (рис.2.6), что дает возможность персоналу однозначно определить фидер с ОЗЗ по относительно большему показанию прибора (принцип относительного замера).
Устройство
УСЗ-2/2 не нашло широкого применения из-за относительно большой стоимости, трудности выбора уставок, возможности неселективного срабатывания при дуговых ОЗЗ и других существенных недостатков.
Групповое устройство УСЗ-3М, также основанное на измерении суммы

высших гармонических составляющих в токе ОЗЗ (от 150 до 650 Гц), нашло широкое применение в основном в кабельных сетях городов и промышленных предприятий. Более чем 40-летний опыт использования УСЗ-
3М позволяет дать высокую оценку этому устройству, несмотря на его известные недостатки: непригодность для использования в сложных сетях с параллельными линиями, невозможность фиксации кратковременных ОЗЗ, необходимость выезда оперативного персонала на подстанцию для большого числа измерений с целью определения поврежденного фидера и из-за этого большое время для отыскания фидера с ОЗЗ.
Для обеспечения безопасности оперативного персонала рекомендуется установить УСЗ-3М с кнопочной стойкой вне распределительного устройства 6-10 кВ (рис.2.6).
Таким образом, с помощью УСЗ-3М можно обнаружить только устойчивое замыкание на землю, но это не препятствует широкому применению этих устройств. Имеются разработки автоматических устройств для одновременного измерения сумм высших гармоник на всех отходящих линиях, сравнения этих значений между собой и выявления поврежденной линии. Например, в цифровом терминале защиты линии для сетей с резонансно-заземленной нейтралью SPAC 802.013 (АББ Автоматизация) предусмотрена токовая ненаправленная защита от замыканий на землю - аналог УСЗ, измерение высших гармоник тока. Аналогичные решения имеются в новом терминале SPAC 810 ("АББ Автоматизация"), а также в терминалах Сириус ("Радиус Автоматика") и в терминалах БМРЗ
("Механотроника"). Терминалы иностранных фирм не измеряют токи высших гармоник при ОЗЗ.
Рисунок 2.6 - Схема включения прибора УСЗ-3М. Кнопки с переключениембез разрыва цепи
Надо отметить, что описанные устройства не имеют элемента

направления, поэтому на подстанциях с малым числом линий, причем неидентичных, затруднительно обеспечить их селективную работу при ОЗЗ на какой-то из линий.

3Выбор уставок защит трансформаторов 6 и 10 кВ
3.1 Требования, предъявляемые к защитам
трансформаторов 6,3/0,4 кВ и 10,5/0,4 кВ
Понижающие трансформаторы 6,3/0,4кВ и 10,5/0,4кВ применяются для питания низковольтных потребителей, в частности электродвигателей, освещения и т.п. Данные трансформаторы имеют широкое применение на любых промышленных предприятиях (включая электрические станции), коммунальных сетях, водоканалах и т п.
Трансформаторы выбирают по номинальному току, равному или превышающему расчетный ток нагрузки на данном присоединении.
Внутреннее реактивное сопротивление трансформаторов собственных нужд электрических стаций (ТСН) должно ограничивать значения токов КЗ на шинах 0,4 кВ. Поэтому ТСН электрических станций имеют значение u k
= 8%
(понижающие трансформаторы промышленных предприятий и коммунальных сетей выпускаются с u k
= 5%). Трансформаторы ТСН
6,3(10,5)/0,4 кВ подключаются к сборным шинам распределительного устройства собственных нужд (РУСН) 6 кВ через отдельные выключатели.
Эти трансформаторы выполнены с заземлением нейтрали вторичной обмотки
0,4 кВ. Как правило, от одного трансформатора собственных нужд питаются одна или две секции распределительных устройств 0,4 кВ. Для секций с недопустимым режимом длительного перерыва питания должно быть предусмотрено автоматическое включение ввода резервного питания (АВР) от резервного трансформатора. Резервные трансформаторы ТСН (6,3/0,4 кВ или 10,5/0,4 кВ) должны обеспечивать самозапуск всех ответственных электродвигателей
0,4 кВ.
При выполнении схемы
«неявного» резервирования СН мощность ТСН выбирается равной мощности полной нагрузки двух секций 0,4 кВ. В этом случае включение АВР осуществляется включением секционного выключателя на секциях 0,4 кВ.
Схема выполнения защит понижающего трансформатора
6,3(10,5)/0,4 кВ приведена на рис.3-3.
Необходимый набор защит трансформатора 6,3(10,5)/0,4 кВ должен включать в себя следующие устройства.
-
Максимальная токовая защита
(МТЗ) трансформатора устанавливается со стороны вводов 6,3 (10,5) кВ и является одновременно защитой ввода рабочего питания 0,4 кВ. На реактированных линиях
6,3 (10,5) кВ МТЗ является единственной защитой от междуфазных КЗ, так как при защите этих линий быстродействующие защиты не применяются.
МТЗ выполняет функцию резервной защиты токовых защит трансформатора при их отказе или выводе из действия. Выбор уставок срабатывания МТЗ осуществляется из условия несрабатывания защиты при самозапуске электродвигателей. Причем, значения токов самозапуска могут значительно

превышать номинальные значения токов трансформатора.
При использовании в качестве защиты цифровых терминалов SEPAM защита выполняется с применением трансформаторов тока в трех фазах ТА3.ТА3.
- Токовая отсечка от междуфазных КЗ на стороне 6,3 (10,5) кВ. Для защиты трансформаторов мощностью до 4 МВА может применяться токовая отсечка [1]. На трансформаторах 6,3 МВА и более должна устанавливаться продольная дифференциальная защита.
Известно, что мощности трансформаторов 6,3/0,4 кВ (10,5/0,4 кВ) не превышают 1600 кВА (в исключительных случаях 2500 кВ А). Поэтому для защиты вводов и части первичной обмотки этих трансформаторов применяется токовая отсечка.
Если применение токовой отсечки не позволяет обеспечить чувствительность защиты (k ч
1,5), то для трансформаторов мощностью более 1000 кВА применяют продольную дифференциальную защиту.
(Продольная дифференциальная защита должна устанавливаться на крупных трансформаторах мощностью 6,3 МВт и более. Она используется в качестве основной быстродействующей защиты от всех видов КЗ в обмотках трансформатора, КЗ на выводах и в соединениях с шинами высшего и низкого напряжений.) По условиям селективности токовая отсечка не должна срабатывать при КЗ на стороне 0,4 кВ. Это обеспечивается правильным выбором значений параметров срабатывания этой защиты. Уставка срабатывания реле выбирается больше значения тока трехфазного КЗ на стороне 0,4 кВ. В зону действия токовой отсечки входят выводы обмотки 6,3
(10,5) кВ, часть первичных обмоток трансформатора, а так же кабель, соединяющий трансформатор с выключателем Q3. Традиционно сигналами для работы данной защиты являлись выходные токи двух трансформаторов
ТА1 и ТА2 (включенных в фазы А и С). Для повышения чувствительности защиты раньше применялось дополнительное реле, включенное на сумму токов фаз А и В. В современных цифровых защитах SEPAM токовая отсечка реализуется как первая ступень максимальной токовой защиты. Поэтому сигналами для срабатывания токовой отсечки являются три фазных тока трансформатора 6,3/0,4 кВ, снимаемые с трансформаторов тока ТА3.ТА3
(рис.3-1). Такое решение позволяет повысить надежность работы защит при выходе из строя одного из трансформаторов тока ТА1 – ТА3, или при обрыве токовых цепей этих трансформаторов. Токовая отсечка работает без выдержки времени и действует на выключатель Q1 и независимый расцепитель автоматического выключателя SF1 без блокировки АВР защищаемой секции 0,4 кВ. Данная защита относится к основным защитам трансформатора и действует без выдержки времени на его отключение.
- Защита от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) в сети 6,3 (10,5) кВ.
Выполнение этой защиты зависит от режима работы нейтрали. Она выполняется, как и аналогичные защиты от однофазных замыканий на землю других присоединений сети 6,3 (10,5) кВ. Для выполнения защит от ОЗЗ с применением терминалов SEPAM компания Шнейдер Электрик выпускает трансформаторы тока нулевой последовательности ТТНП1 типов CSH-120 и

CSH-200. Защита относится к основным защитам трансформатора и действует на отключение или на «сигнал». При возникновении ОЗЗ в сети с изолированной нейтралью (в соответствии с ПТЭ) допускается работа сети не более 2 часов. Защита от ОЗЗ в сети с изолированной нейтралью или в сети с заземлением нейтрали через высокоомный резистор может работать на сигнал или на отключение.
- Защита от симметричных перегрузок на стороне 6,3 кВ (10 кВ) предназначена для выявления режима симметричных перегрузок защищаемого трансформатора. Защита от симметричных перегрузок действует на сигнал. Данная защита, как правило, выполняется с помощью одной из ступеней МТЗ (50/51) SEPAM (рис.3-1). В терминалах SEPAM, предназначенных для защиты трансформаторов возможна реализация защиты от тепловой перегрузки (49RMS) без применения датчиков температуры. Защита от симметричных перегрузок не устанавливается на реактированных линиях напряжением 6,3 (10,5) кВ.
-
Устройство резервирования отказа выключателя
(УРОВ) трансформаторов в сети 6,3 кВ. Эта функция предназначена для обнаружения неисправности выключателя, который не был отключен после срабатывания токовых защит (50/51, 50N/51N, 46, 67/67N). УРОВ (ANSI 50BF) применяется для всех трансформаторов - 6,3(10,5)/04 кВ. Это обусловлено тем, что при КЗ в сети 0,4 кВ защиты вводов на стороне 6,3 (10,5) кВ имеют недостаточную чувствительность. Сигнал УРОВ формируется с временной задержкой
0,3  0,4 с и если ток КЗ не отключился, защита выдает сигнал на отключение ввода рабочего или резервного питания. Для терминалов SEPAM токовая уставка срабатывания УРОВ может лежать в диапазоне I
ср.уров
= (0,22)I
ном
, где: I
ном
- номинальный ток защищаемого трансформатора. Уставка по току
(для запуска УРОВ) выбирается с коэффициентом отстройки 0,5  0,8 от наименьшего значения уставки - из всех токовых защит терминала, действующих на отключение выключателя. Причем, выбранное значение уставки по току для УРОВ должно быть выше уставок токовых защит, действующих на сигнал.
Это позволит исключить возможность неправильного действия УРОВ при срабатывании сигнализации.

Рисунок 3.1 -. Схема выполнения защит понижающего трансформатора
6,3(10,5)/0,4 кВ
- Резервная токовая защита от междуфазных КЗ. Защита предназначена для резервирования действия защит и автоматических воздушных выключателей при междуфазных КЗ в любой точке сети 0,4 кВ. В настоящее время лучший вариант защиты дальнего резервирования отказов выключателей при КЗ в сети 0,4 кВ реализован на микропроцессорном реле
БМРЗ–0,4. Защита БМРЗ–0,4 выполняет функцию резервирования отказов автоматических выключателей, как при многофазных, так и однофазных КЗ.
Принцип действия реле БМРЗ – 0,4 основан на анализе приращений токов и напряжения в сети 0,4 кВ. При возникновении КЗ в сети 0,4 кВ ток в точке
КЗ носит активный характер. Поэтому если приращения активной составляющей тока в фазах А, В и С превышает приращение реактивной составляющей тока выше заданной уставки, защита срабатывает и действует на независимый расцепитель автоматического выключателя SF3. При пуске и самозапуске двигателей ток, потребляемый электродвигателями 0,4 кВ, носит реактивный характер, и в этом случае приращение реактивной составляющей тока превышает приращение активной составляющей. В этом режиме защита блокируется, обеспечивая нормальный пуск и самозапуск двигателей, например в системе собственных нужд электрических станций 0,4 кВ. Выбор уставок для настройки этой защиты приведен в [10].
- Резервная токовая защита нулевой последовательности на стороне
0,4 кВ предназначена для резервирования при отказе защит и автоматических воздушных выключателей при замыканиях на землю в сети 0,4 кВ.

Трансформатор тока защиты ТА
0
устанавливается в цепь заземления нейтрали обмоток трансформатора 0,4 кВ. В качестве трансформатора тока
ТА
0
рекомендуется применять трансформаторы типов ТЗЛМ, ТК-20 и т.п..
Правильно настроенная токовая защита нулевой последовательности должна иметь время срабатывания не более 0,3 с. Значения токов КЗ в сети 0,4 кВ определяются мощностью трансформатора, схемой включением обмоток и значением u k
. Токи однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) в сети 0,4 кВ могут достигать 8-18 кА. При таких значениях токов КЗ и времени действия защиты более 0,3 с ОЗЗ переходят в многофазные КЗ. Это обусловлено термической стойкостью кабелей в сетях 0,4 кВ. Если время срабатывания резервной токовой защиты нулевой последовательности превышает значение
0,3 с, то ОЗЗ перейдет в междуфазное КЗ, и защита нулевой последовательности не успеет сработать. При переходе ОЗЗ в междуфазное
КЗ сработают отсечки автоматических выключателей или резервная защита от междуфазных КЗ сети 0,4 кВ.
- Дуговая защита. Выполняется во всех шкафах КРУ 6,3 (10,5) кВ для уменьшения объема повреждений при возникновении КЗ с открытой электрической дугой. Дуговая защита выполняется с контролем значения тока КЗ в цепи питания защищаемой секции. Логический сигнал срабатывания дуговой защиты подаётся в SEPAM.
- Газовая защита. Газовая защита применяется для защиты трансформаторов с масляным охлаждением и является резервом для всех токовых защит. Логические сигналы о срабатывании газовой защиты подаются в SEPAM. Аварийный сигнал газовой защиты в терминале SEPAM формирует команду на отключение трансформатора без выдержки времени.
Сигнал газовой защиты о снижении уровня масла в баке трансформатора подается в SEPAM и сигнализирует о ненормальной работе трансформатора.
- Тепловая защита трансформатора. Цифровые терминалы SEPAM позволяют подключать датчики температуры (платиновые и никелевые термометры). Это обеспечивает контроль температуры при работе трансформаторов. Температурная защита трансформаторов работает на сигнал.