1 2
3. Релейная защита и автоматика
3.1. Защита линий электропередач
Линии 110 кВ оборудованы следующими устройствами РЗА:
- Дистанционная защита (ДЗ): служит для защиты линии от всех видов междуфазных коротких замыканий в пределах защищаемой зоны. Она оборудована тремя ступенями, действие которых обусловлено величиной тока короткого замыкания. Наиболее большому по величине току короткого замыкания соответствует первая ступень дистанционной защиты. При близких однофазных коротких замыканиях возможна одновременная работа I ступени дистанционной защиты и I ступень направленной токовой защиты нулевой последовательности. Защита оборудована устройством блокировки при неисправностях в цепях напряжения типа КРБ-12 (установлен в блоке ДЗ-2) и устройством блокировки при качаниях типа КРБ-126. Дистанционным органом I и II ступени является комплект ДЗ-2. В качестве дистанционного органа III ступени служит комплект КРС-1.
Возможность блокировки от качаний I, II или III ступени дистанционной защиты задаётся уставками РЗА.
- Четырёхступенчатая направленная защита нулевой последовательности (НТЗНП) выполнена с помощью комплекта КЗ-10А. Она действует на отключение СВМ-110кВ при однофазных замыканиях на землю в зоне защиты. Работе I ступени НТЗНП соответствует наибольший ток однофазного короткого замыкания.
- Токовая отсечка выполнена на базе блока КЗ-9 и реагирует на междуфазные короткие замыкания на ВЛ-110 кВ и действует на отключение СВМ-110 кВ.
Все вышеперечисленные защиты объединены в два отдельных комплекса защит от всех видов повреждений. Каждый из комплексов защит включается на разные вторичные обмотки трансформаторов тока и на разные автоматические выключатели оперативного постоянного тока.
Первый комплекс состоит из двухступенчатой /I и II ступени/ дистанционной защиты от многофазных коротких замыканий с пуском устройства блокировки при качаниях и IV ступени НТЗНП с отдельно установленным на панели реле направления мощности.
Второй комплекс состоит из III ступени дистанционной защиты, контролируемой устройством блокировки при неисправности цепей напряжения, токовой отсечки от многофазных коротких замыканий и трёхступенчатой НТЗНП.
Каждый комплекс имеет свои выходные и промежуточные реле, испытательные блоки в цепях переменного тока, напряжения и постоянного оперативного тока.
Для защиты ВЛ-10кВ и ВВк 10 кВ от междуфазных к.з. установлена микропроцессорная токовая защита МТЗ-610Л.3(М). Устройство выполняет следующие функции:
— трёхступенчатую МТЗ с независимой выдержкой времени;
— одно или двукратное АПВ;
— пофазную индикацию действующих значений тока защищаемого присоединения;
— местный и дистанционный ввод, хранение и отображение уставок защит и автоматики;
— регистрацию аварийных параметров защищаемого присоединения;
— получение дискретных сигналов управления и блокировок, выдачу команд управления, аварийной и предупредительной сигнализации.
Питание блока защиты А1 происходит по цепям постоянного тока от блока питания А2, который подключён к токовым цепям и к цепям переменного тока через автоматический выключатель SF. Для питания цепей ВВ предназначен автоматический выключатель SF1. Включение ВВ происходит как по цепям переменного тока, так и по цепям постоянного тока. Отключение выключателя происходит только по цепям постоянного тока. Для управления ВВ предназначены кнопки SB1 «ВКЛ» и SB2 «ВЫКЛ», установленные на передней панели релейного отсека.
При срабатывании МТЗ или Т.О.(III и II ступень) происходит отключение выключателя и выпадает флажок указательного реле КН1 «Аварийное отключение» и работает сигнализация. При включенной сигнализации работает звуковой сигнал и загорается лампа HL1 «Указатель не поднят». Одновременно срабатывает реле Р5, которое выдаёт сигнал блокировки ЛЗШ в схему защиты ввода 10кВ. При отказе выключателя и наличии тока через ВВ защищаемого присоединения срабатывает реле Р4 и выдаётся сигнал УРОВ, который отключает ввод 10кВ с заданной выдержкой времени УРОВ. Для ввода и вывода цепей УРОВ и ЛЗШ предназначен ключ SAC1 «УРОВ» и SAC2 «ЛЗШ», установленные на передней панели релейного отсека.
Блок защиты МТЗ-610 обеспечивает команду отключения при работе АЧР и команду включения ЧАПВ от реле АЧР KL. Для ввода и вывода АПВ предназначена накладка Н «АПВ», а для АЧР — Н1 «АЧР».
При отключении автоматических выключателей SF и SF1, неисправности блока защиты А1 выпадает флажок указательного реле КН2 «Неисправность цепей управления».
Включённое или отключённое положение ВВ можно определить по светодиодам на блоке защиты МТЗ-610ЛЗ(М) или по флажку ВВ.
Максимальная токовая защита 10кВ (МТЗ-10кВ). Секционный вакуумный выключатель (СВВк) оборудован максимально-токовой защитой (МТЗ-10), выполненной на базе микропроцессорного устройства МРЗС-05-02, установленного на панели ячейки секционного выключателя. МТЗ-10кВ работает при междуфазных коротких замыканиях и действует на отключение ВВ СВВ-10кВ. При работе МТЗ-10кВ срабатывает указательное реле КН2 «Аварийное отключение выключателя», на блоке А1 «МРЗС СВВ-10кВ» загораются светодиодные индикаторы (СДИ1) и (СДИ6), работает аварийная сигнализация. При неисправности блока питания защит (БПЗ) срабатывает указательное реле КН1 «Неисправность МРЗС» и работает предупредительная сигнализация. При включенной сигнализации работает звуковой сигнал и загорается лампа HL3 «Указатель не поднят».
Автоматическое включение резерва 10кВ (АВР-10кВ). АВР-10кВ предназначено для автоматического включения СВВ-10кВ при исчезновении напряжения на одном из силовых трансформаторов Т-1(Т-2) и выполнено на базе блока А1 «МРЗС СВВ-10кВ». При положении «Введено» накладок 1Н «АВР», расположенных на панелях шкафов ввода трансформатора Т-1 и трансформатора Т-2, а также 1Н «Блокировка АВР», на панели секционного выключателя в положении «ВЫВЕДЕНО», если на одном из трансформаторов исчезает напряжение, с выдержкой времени отключается ввод 10кВ обесточенного трансформатора и, по отключённому положению ввода 10кВ, включается СВВ-10кВ.
При работе АВР-10кВ на блоке А1 (МРЗС-05-02) СВВ загорается СДИ2 и работает сигнализация. При включенной сигнализации работает звуковой сигнал и загорается лампа HL3 «Указатель не поднят».
При работе МТЗ-10кВ, ЛЗШ-10кВ, УРОВ на ВВ-10кВ ввода Т-1 (Т-2), АВР-10кВ СВВ-10кВ находится в заблокированном состоянии и выключатель ВВ-10кВ не включается. Разблокирование можно произвести путем квитирования МРЗС ввода 10кВ Т-1 (Т-2).
Логическая защита шин (ЛЗШ-10кВ). При включенном секционном выключателе (СВВ) при коротком замыкании на шинах ЛЗШ-10кВ будет работать на отключение СВВ-10кВ. При отключении СВВ по цепи ЛЗШ-10кВ срабатывает указательное реле КН2 «Аварийное отключение выключателя», на блоке А1 (МРЗС-05-02) загорается светодиодный индикатор СДИ4 «ЛЗШ», СДИ6 «Аварийное отключение» и работает аварийная сигнализация. При включенной сигнализации работает звуковой сигнал и загорается лампа HL3 «Указатель не поднят». Ввод и вывод ЛЗШ СВВ осуществляется ключом SAC2.
Устройство резервирования отказа выключателя (УРОВ-10кВ). При включённом СВВ и отказе вакуумного выключателя на отходящей линии КЛ-10кВ будет работать УРОВ-10кВ на отключение СВВ-10кВ. При отключении СВВ по цепи УРОВ-10кВ срабатывает указательное реле КН2 «Аварийное отключение выключателя», на блоке А1 (МРЗС-05-02) загорается светодиодный индикатор СДИ5 «УРОВ», СДИ6 «Аварийное отключение» и работает аварийная сигнализация. При включенной сигнализации работает звуковой сигнал и загорается лампа HL3 «Указатель не поднят». Ввод и вывод УРОВ СВВ осуществляется ключом SAC1.
Питание блока защиты МРЗС-05-02 «А1» осуществляется от двух источников питания ИП-МРЗС, установленных в ячейках двух вводов 10кВ трансформаторов Т-1 и Т-2. При неисправностях блоков ИП-МРЗС или отключении автомата SF1 «Цепи управления», срабатывает указательное реле КН1 «Неисправность МРЗС». Для питания цепей управления вакуумного выключателя ввода 10кВ установлен автомат SF2 «Цепи питания ВВк»
3.2. Защита трансформаторов
При возникновении электрических повреждений в обмотках маслонаполненного трансформатора внутри бака обычно образуются пары масла, и возникает интенсивное перемещение масла из бака трансформатора в расширитель. Это явление используют для защиты трансформатора от всех видов повреждений внутри бака.
Газовая защита Т1 является основной защитой трансформатора и выполнена с помощью газового реле ВF-80/Q Бухгольца, установленного на трубопроводе между баком трансформатора и расширителем.
При попадании воздуха или внутреннем повреждении трансформатора, сопровождающимся слабым газообразованием, поднимающийся к расширителю газ или воздух скапливается в верхней части реле, вытесняя масло. При этом масло остается в чашке сигнального элемента реле, и под действием веса этого масла чашка поворачивается вокруг своей оси вниз до замыкания контактов. Отключающие элементы расположены в нижней части реле. Пластина замыкает контакты при резком передвижении масла от трансформатора к расширителю. Чашка реагирует на полное опорожнение корпуса реле от масла. Оба элемента действуют на один контакт, причем при работе пластины чашка может не работать.
При медленном газообразовании всплывает сигнальный поплавок, и защита действует на сигнал, а при резком газообразовании и интенсивном движении масла в расширитель срабатывает отключающий поплавок с действием без выдержки времени на отключение вводов 110 и 10кВ.
Газовая защита РПН трансформатора Т-1 предназначена для защиты от повреждений отсека контактора переключающего устройства. Выполнена на
реле типа РС-1000, установленного в трубопроводе, соединяющим отсек переключающего устройства с расширителем. При выбросе масла из отсека переключающего устройства в расширитель срабатывает реле и фиксируется в сработанном состоянии. Для возврата реле в исходное состояние необходимо нажать на кнопку «Работа», находящуюся в закрытом отсеке сверху реле.
Газовая защита РПН действует на отключение трансформатора аналогично действию газовой защиты трансформатора, т.е. без выдержки времени действует на отключение вводов 110 и 10кВ.
Дифференциальная токовая защита трансформатора является основной защитой трансформатора и работает на принципе сравнения токов на концах защищаемой зоны. Зона действия дифференциальной защиты ограничивается трансформаторами тока стороны 110кВ, 35кВ и 10кВ. Защита выполнена в 3-х фазном трёхрелейном исполнении на реле ДЗТ-11.
При коротком замыкании в зоне действия дифференциальной защиты она срабатывает и действует на отключение трансформатора по принципу дешунтирования отключающих катушек, встроенных в привод КЗ-110кВ. При этом отключается ВВ-35кВ ввода 35кВ, отключается ВВк-10кВ ввода 10кВ и отключается ЭВ-110кВ.
Трансформатор 2. При возникновении электрических повреждений в обмотках маслонаполненных трансформаторов внутри баков обычно образуются пары масла, и возникает интенсивное перемещение масла из бака трансформатора в расширитель. Это явление используют для защиты трансформаторов от всех видов повреждений внутри бака.
Газовая защита Т2 является основной защитой трансформатора и выполнена с помощью газового реле ВF-80/Q Бухгольца, установленного на трубопроводе между баком трансформатора и расширителем. Газовое реле представляет собой герметически закрытый корпус, в котором находятся три элемента: верхний — сигнальный, а два нижние — отключающие.
Когда реле заполнено маслом, контакты, расположенные внутри чашек, остаются разомкнутыми.
При попадании воздуха или внутреннем повреждении трансформатора, сопровождающимся слабым газообразованием, поднимающийся к расширителю газ или воздух скапливается в верхней части реле, вытесняя масло. При этом масло остается в чашке сигнального элемента реле, и под действием веса этого масла чашка поворачивается вокруг своей оси вниз до замыкания контактов. Отключающие элементы расположены в нижней части реле. Пластина замыкает контакты при резком передвижении масла от трансформатора к расширителю. Чашка реагирует на полное опорожнение корпуса реле от масла. Оба элемента действуют на один контакт, причем при работе пластины чашка может не работать.
При медленном газообразовании работает сигнальный поплавок и защита действует на сигнал, а при резком газообразовании и интенсивном движении масла в расширитель срабатывает отключающий поплавок с действием без выдержки времени на отключение ввода 10кВ. При работе сигнального поплавка срабатывает указательное реле 1РУ «Газовая защита на сигнал» установленный на панели ячейки ввода 10кВ трансформатора Т-2 ЗРУ-10кВ, работает предупредительная сигнализация и загорается лампа HL «Указатель не поднят».
Отключающий поплавок может быть переведен на сигнал накладкой 3Н «Переключение газовой защиты на сигнал или отключение» в релейном шкафу Т-2. При дальнейшем понижении уровня масла опускается нижняя чашечка и замыкает отключающий контакт.
Газовая защита РПН трансформатора Т-2 предназначена для защиты от повреждений отсека контактора переключающего устройства. Выполнена на реле типа РС-1000, установленного в трубопроводе, соединяющим отсек переключающего устройства с расширителем. При выбросе масла из отсека переключающего устройства в расширитель срабатывает реле и фиксируется в сработанном состоянии. Для возврата реле в исходное состояние необходимо нажать на кнопку «Работа», находящуюся в закрытом отсеке сверху реле.
Газовая защита РПН действует на отключение трансформатора аналогично действию газовой защиты трансформатора, т.е. без выдержки времени действует на отключение трансформатора.
Дифференциальная токовая защита (ДЗТ) трансформатора является основной защитой и работает на принципе сравнения токов на концах защищаемой зоны. Зона действия ДЗТ ограничивается трансформаторами тока стороны 10кВ. Защита выполнена в трёхфазном двухрелейном исполнении на реле типа РНТ-565.
При коротком замыкании в зоне действия дифференциальной защиты, она без выдержки времени замыкает цепь срабатывания выходных реле РП-341, которые своими контактами дешунтируют отключающие катушки, встроенные в привод МВ-10кВ.
Трансформатор Т-1. Максимально-токовая защита стороны 110кВ.
МТЗ-110кВ является резервной защитой трансформатора и выполнена в трёхфазном трёхрелейном исполнении, работает от междуфазных коротких замыканий на трансформаторе или в сетях 10кВ и действует на отключение, первой выдержкой времени ввода 10кВ, и второй, если повреждение не исчезло, на включение КЗ-110кВ и отключение ОД-110кВ. При работе МТЗ-110 срабатывает указательное реле РУ «МТЗ-110кВ. Тип действия ДМТЗ-110кВ: при протекании тока К.З. через трансформатор ДМТЗ-110кВ запускается, подзаряжая конденсаторы током К.З. от ТТ-110кВ. При достижении уставки времени срабатывания, ДМТЗ-110кВ действует на катушку отключения ОД-110кВ, разряжая конденсаторы. Срабатывает указательное реле «Работа ДМТЗ-110кВ». Оперативному персоналу необходимо при отключении ОД-110кВ от защит проверить работу указательного реле внутри ящика ДМТЗ-110кВ. В нормальном режиме указательное реле «утоплено» внутрь. При срабатывании оно выдвигается наружу.
Защита от перегрузки трансформатора выполнена с помощью токового реле РТ-40/6 (РТП), срабатывающего при перегрузке трансформатора на стороне 110кВ более чем на 20%. При этом срабатывает указательное реле 6РУ3 «Перегрузка тр-ра» и работает предупредительная сигнализация. При включенной сигнализации работает звуковой сигнал и загорается лампа ЛС «Указатель не поднят».
Защита от перегрева масла в трансформаторе. Пусковым органом защиты является термосигнализатор ТС-100, который измеряет температуру от 0 до +100°С. Принцип его действия основывается на зависимости давления паров хлорметила, находящегося в герметически закрытой системе, от температуры.
Защита от понижения уровня масла в трансформаторе. Защита от понижения уровня масла в трансформаторе выполнена на реле типа МС. Контроль уровня масла в расширителе осуществляется с помощью отсечного устройства, состоящего из стрелки и нанесённой на циферблат шкалы, допустимы изменения уровня масла, ограниченной отметками «макс.» или «мин.». Стрелка связана с поплавком посредством рычажного привода и магнитной муфты (двух взаимодействующих между собой постоянных магнитов), передающий вращательное движение через герметическую алюминиевую стенку корпуса. Встроенные в корпус магнитоуправляемые контакты (герконы) замыкаются при минимальном уровне масла в расширителе и замыкает цепь сигнализации. При этом срабатывает указательное реле РУ1 «Перегрев, понижение уровня масла» и работает предупредительная сигнализация.
Управление выключателями вводов 10кВ и 110кВ. Включение-отключение МВ вводов ВВк 10кВ осуществляется непосредственно механическими кнопками, установленными в приводах выключателей, и дистанционно ключами управления, установленными на панели управления.
Ключом 1КУ осуществляются операции по дистанционному управлению ВВ ввода 10 кВ и ключом 3КУ – ВВ ввода. Включение ЭВ-110кВ производится вручную посредством рукоятки, отключение производится дистанционно ключом 5КУ, при отключенных ВВ 10 кВ и включенном ЗОН-110 кВ или включен ВВ 10 кВ, цепь дистанционного отключения ЭВ-110кВ блокируется и дистанционно ЭВ-110кВ не отключается.
Защита ввода 10кВ трансформатора Т-1. Ввод 10кВ оборудован устройством микропроцессорным защиты, автоматики, контроля и управления МРЗС-05. Устройство реагирует на все междуфазные К.З. на сборных шинах, а также является резервной защитой для ВЛ-10кВ в пределах чувствительности защиты. МТЗ выполнена двухступенчато, с независимой от тока выдержкой времени.
При срабатывании второй ступени МТЗ (ЛЗШ), ввод 10кВ отключается с первой выдержкой времени. Одновременно срабатывает указательное реле 1РУ «Аварийное отключение». 2 ступень МТЗ ввода 10кВ блокируется при срабатывании МТЗ ВЛ-10кВ.
При срабатывании третьей ступени МТЗ-10кВ, ввод 10кВ отключается со второй выдержкой времени, на передней панели МРЗС загорается 1-й и 6-й светодиодный индикатор «МТЗ» и «Аварийное отключение» соответственно. Одновременно срабатывает указательное реле 1РУ «Аварийное отключение».
При срабатывании МТЗ ВЛ-10кВ и отказе выключателя линии, отключение ввода 10кВ происходит по цепям УРОВ. Одновременно срабатывает указательное реле 1РУ «Аварийное отключение».
Так же предусмотрено отключение ввода 10кВ от защит трансформатора и от АВР-10кВ.
Трансформатор Т-2. Максимально-токовая защита стороны 10 кВ.
Максимальная токовая защита (МТЗ) является резервной защитой трансформатора. Выполнена в двухфазном двухрелейном исполнении. МТЗ-10кВ реагирует на междуфазные короткие замыкания и действует на отключение ВМ-10кВ с выдержкой времени. При срабатывании защиты выходные реле РП-341, как и при срабатывании дифференциальной защиты дешунтируют отключающие токовые катушки, встроенные в привод МВ ввода 10 кВ, и трансформатор Т-2 отключается.
Защита от перегрузки трансформатора. Выполнена с помощью устройства микропроцессорной защиты, автоматики, контроля и управления МРЗС-05-01, срабатывающего при перегрузке трансформатора более чем на 20%. При этом срабатывает указательное реле 5РУ «Перегрузка тр-ра» и работает предупредительная сигнализация.
Защита и управление ввода 10кВ трансформатора Т-2. Ввод 10кВ оборудован устройством микропроцессорным защиты, автоматики, контроля и управления МРЗС-05-01. Устройство реагирует на все междуфазные К.З. на сборных шинах, а также является резервной защитой для ВЛ-10кВ в пределах чувствительности защиты. МТЗ выполнена двухступенчато, с независимой от тока выдержкой времени.
При срабатывании третьей ступени МТЗ (ЛЗШ), ввод 10кВ отключается с первой выдержкой времени. Одновременно срабатывает указательное реле 1РУ «Аварийное отключение». 3 ступень МТЗ ввода 10кВ блокируется при срабатывании МТЗ ВЛ-10кВ.
При срабатывании второй ступени МТЗ-10кВ, ввод 10кВ отключается со второй выдержкой времени. При срабатывании МТЗ ВЛ-10кВ и отказе выключателя линии, отключение ввода 10кВ происходит по цепям УРОВ.
Так же предусмотрено отключение ввода 10кВ от защит трансформатора и от АВР-10кВ.
Управление выключателями 10кВ. Включение-отключение МВ ввода 10кВ осуществляется непосредственно механическими кнопками, установленными в приводе МВ, а также дистанционно ключом КУ, установленным в шкафу защиты трансформатора Т-2. Контроль положения выключателя можно осуществлять по механическому указателю, установленному в приводе выключателя.
Для питания оперативных цепей установлен автоматический выключатель SF1. При отключении автомата SF1 «Цепи управления ввода 10кВ», срабатывает указательное реле 3РУ «Неисправность цепей управления».
Защита от перегрева масла в трансформаторе. Защита выполнена с помощью термосигнализатора ТС-100, принцип действия которого основывается в зависимости от давления насыщенных паров хлорметила, находящихся в герметически закрытой системе от температуры масла. При повышении температуры свыше 95С контакты ТС-100 замыкаются, вызывая срабатывание указательного реле 2РУ «Перегрев масла в трансформаторе» и работает предупредительная сигнализация.
Защита от понижения уровня масла. Защита от понижения уровня масла в трансформаторе выполнена на реле типа МС. Контроль уровня масла в расширителе осуществляется с помощью отсечного устройства, состоящего из стрелки и нанесённой на циферблат шкалы. Допустимы изменения уровня масла, ограниченной отметками «макс.» или «мин.». Стрелка связана с поплавком посредством рычажного привода и магнитной муфты (двух взаимодействующих между собой постоянных магнитов), передающий вращательное движение через герметическую алюминиевую стенку корпуса. Встроенные в корпус магнитоуправляемые контакты (герконы) замыкаются при минимальном уровне масла в расширителе и замыкает цепь срабатывания указательного реле 7РУ «Перегрев масла в трансформаторе».
Кроме того, На ПС имеются следующие виды сигнализации:
— аварийная мгновенного действия;
— предупредительная с выдержкой времени;
— световая;
— звуковая.
На панели центральной сигнализации №2 в ОПУ находятся общие указательные реле 1РУ «Работа аварийной сигнализации» и 2РУ «Работа предупредительной сигнализации», при их срабатывании загораются следующие лампы:
1ЛС – Аварийная сигнализация,
2ЛС – Предупредительная сигнализация.
Звуковой сигнал снимается кнопкой КСС «Съём сигнала». Для опробования аварийной и предупредительной сигнализации на панели ЦС имеются соответственно кнопки 1КС и 2КС. Контроль предохранителей осуществляется лампой 3ЛС «Лампа контроля питания».
Приборы серии ЛИФП предназначены для фиксации составляющих токов и напряжений нулевой последовательности, возникающих при К.З. с «землёй» и сразу дают показания в именованных единицах. (При междуфазных К.З. без «земли» ЛИФП даёт показания, по которым невозможно определить место К.З.).
На панели ГЩУ установлены приборы двух видов:
ЛИФП — А — для фиксации в момент К.З. тока нулевой последовательности (3 Iо ), подключён к измерительным цепям т.т. СМВ-110кВ.
ЛИФП — В — для фиксации в момент К.З. напряжения нулевой последовательности (3 Uо ), подключён к измерительным цепям Т.Н. ВЛ-110.
Индикатор ЛИФП содержит: блок аналого — цифрового преобразования (БЦП) и блок индикации (БИ).
Питание осуществляется источником постоянного тока напряжением 220В, автомат АВ цепей оперативного питания находится сзади панели №6 ГЩУ.
Опробование индикатора ЛИФП осуществляется нажатием кнопки «контроль».
Контрольное число ЛИФП — А К4 = 4,9 +/ — 0,1 зелёный
Контрольное число ЛИФП — В К4= 4,8 +/- 0,1 зелёный
При срабатывании индикатора ЛИФП загорается сигнальная лампа «ИНФОРМАЦИЯ» и выпадает блинкер РУ на панели №6 ГЩУ «Работа фиксирующего прибора 110кВ».
Для снятия показаний следует нажать кнопку «Индикация». При наличии информации индикация сохраняется и после отпускания кнопки «Индикация» до нажатия кнопки «Сброс». После снятия показаний деблокируйте индикатор ЛИФП нажатием кнопки «Сброс».
Показание индикатора ЛИФП прямо пропорционально значению входной величины. Значение входной величины К.З. в именованных единицах может быть получено путём умножения показания на постоянный коэффициент:
ЛИФП — А : I к.з. первичный = показание индикатора х 0,12 (кА)
ЛИФП — В: U к.з. первичное = показание индикатора х 1,58 (кВ)
3.3. Микропроцессорные защиты
Для защиты линий 10 кВ подстанции выбираем микропроцессорное устройство управления, токовой защиты и автоматики РЗЛ-01.02, предназначенное для установки на проектируемых и реконструируемых подстанциях для замены старой РЗА.
Устройство обеспечивает следующие эксплуатационные возможности:
– выполнение функций защит, автоматики и управления, определенных ПУЭ и ПТЭ;
– задание внутренней конфигурации (ввод/вывод защит и автоматики);
– ввод и хранение двух групп уставок защит и автоматики;
– свободное назначение светодиодных индикаторов для отображения состояния дискретных входов, пусков/работы МТЗ/ЗНЗ, успешного/неуспешного АПВ, ускорения МТЗ;
– выбор типа время-токовой характеристики для одной из ступеней МТЗ;
– свободное назначение дискретных выходов на функции пуска/работы МТЗ/ЗНЗ, АПВ, УРОВ, ЛЗШВ, ДВ;
– получение дискретных сигналов управления и блокировок в т. ч. сигналы синхронизации времени, квитирование аварий, запуск осциллографа;
– телеуправление, телеизмерение, передачу параметров аварии, ввод и изменение уставок по линии связи;
– непрерывный оперативный контроль работоспособности (самодиагностику) в течение всего времени работы;
– блокировку всех выходов при неисправности устройства для исключения ложных срабатываний;
– гальваническую развязку всех входов и выходов, включая питание, для обеспечения высокой помехозащищенности;
Функции защиты, выполняемые устройством:
Трехступенчатая максимальная токовая защита от междуфазных повреждений с контролем двух/трех фазных токов.
Возможность работы МТЗ в режиме ускоряющей отсечки с возможностью выбора активных ступеней для ускорения.
Одноступенчатая ненаправленная защита от ЗНЗ без функции АПВ.
Функция логической защиты шин выключателя (ЛЗШВ).
Возможность подключения внешних защит.
Функции автоматики, выполняемые устройством:
Операции отключения и включения выключателя по внешним командам.
Функция однократного/двукратного АПВ после работы МТЗ или ДВ. Работа АПВ по назначенным ступеням МТЗ.
Функция УРОВ по назначенным ступеням МТЗ.
Дополнительные сервисные функции:
Фиксация токов в момент срабатывания защиты.
Встроенные часы-календарь.
Измерение текущих фазных токов и их отображение в первичных/ вторичных значениях на ЖКИ.
Цифровой осциллограф.
Журнал событий.
Журнал статистики.
Возможность выбора языка интерфейса для ЖКИ: украинский, русский, английский.
Устройство производит измерение электрических параметров входных аналоговых сигналов фазных токов IА, IВ, IС, а также измерение тока нулевой последовательности 3I0.
При измерениях осуществляется компенсация апериодической составляющей, а также фильтрация высших гармоник входных сигналов. Для сравнения с уставками защит используются только действующие значения первой гармоники входных сигналов
Цифровое реле дифференциальной защиты трансформатора, как правило, выпускается в отдельном исполнении, т.е. отдельным блоком, например, реле типа Sepam 2000 – D21 для двухобмоточных и Sepam 2000 – D31 для трехобмоточных трансформаторов, причем эти реле подключаются к отдельным (от МТЗ) трансформаторам тока сторон ВН и НН. В отличие от аналоговых дифференциальных защит с реле РНТ, ДЗТ-11, ДЗТ-21 в цифровых защитах выравнивание вторичных токов в плечах защиты по величине и фазе производится программным (расчетным) способом. Поэтому нет необходимости рассчитывать числа витков уравнительных и рабочей обмоток. Кроме того от тока небаланса, вызванного бросками токов намагничивания трансформатора в цифровых реле эффективно отстраиваются за счет блокировки реле по 2- и 5-ой гармоникам дифференциального тока.
Глубокая отстройка от бросков тока намагничивания позволяет в цифровых реле минимальный дифференциальный ток срабатывания защиты (Idmin) принять равным 30 % номинального тока трансформатора. Для сравнения в защитах с реле типа ДЗТ-11 ток срабатывания равен 150 % номинального. Принцип торможения дифференциальной защиты при сквозных токах КЗ остался прежним. При внешнем КЗ за пределами зоны действия дифференциальной защиты, трансформаторы тока стороны НН обтекаются током и реле автоматически загрубляется, т.е. ток срабатывания его увеличивается по мере роста тока сквозного замыкания (тормозного тока). Уставкой по степени торможения в цифровых реле принято считать отношение дифференциального тока (Id) к тормозному току (It) в процентах и рассчитывается оно по выражению.
Произведем выбор времени срабатывания МТЗ и построение карты селективности. Выдержки времени МТЗ выбираются по ступенчатому принципу, то есть последующая защита должна иметь большую выдержку времени, чем предыдущая на ступень селективности Dt=0,3 с. Максимальную токовую защиту всех последующих участков отстраиваем от повреждений на предыдущих участках для соблюдения требования селективности. Время отключения вакуумного выключателя tоткл=0,03 с. [10]:
Таким образом, в данном разделе были рассмотрены вопросы релейной защиты и автоматики, рассмотрены вопросы основных видов защит: газовая защита трансформатора, дифференциальная защита трансформатора, максимальная токовая защита 110 кВ, максимальная токовая защита 10 кВ, защита от перегрузки трансформатора, защита от перегрева масла. Особое внимание уделено рассматриваемой в данной работе стороне 10 кВ.
Рассмотрены вопросы регулирования трансформаторов, защиты отходящих линий 10 кВ и СМВ-10 кВ, АЧР линий 10 кВ и сигнализации подстанции.
Для защиты отходящих линий 10 кВ выбраны микропроцессорные устройства защиты линий 10кВ, произведен выбор уставок защит и построение карты селективности.
4. Заземление и молниезащита
Согласно требованиям таблицы 1 РД 34.21.122-87 для ряда объектов ожидаемое количество поражений молнией является показателем, определяющим необходимость выполнения молниезащиты и ее надежность.
Для зданий и сооружений сложной конфигурации в качестве и рассматриваются ширина и длина наименьшего прямоугольника, в который может быть вписано здание или сооружение в плане.
Для произвольного пункта на территории России удельная плотность ударов молнии в землю n определяется исходя из среднегодовой продолжительности гроз в часах следующим образом [3]
Техническая характеристика молниеотводов:
- Категория молниезащиты — 2.
- Тип защиты — Б.
- Высота молниеотводов-26400 мм.
- Радиус зоны защиты на уровне земли-19200 мм.
- Радиус зоны защиты на уровне защищаемого объекта-12420 мм.
- Молниеприемник — стальной прут диаметром 20 мм длиной 2000 мм.
- Токоотвод-стальная полоса 40х4 мм.
В качестве искусственного заземлителя принят стальной трех-стержневой заземлитель. Размеры и форма заземлителя приняты согласно таблицам 2 и 3 [3].
Искусственный заземлитель состоит из трех вертикальных электродов длиной 5000 мм, d=50 мм объединенных горизонтальным электродом 40х4 мм, с расстоянием между вертикальными электродами-6000мм.
Определим сопротивление заземлителя.
Площадь заземлителя S=15,6 м².
Длина вертикальных заземлителей LВ=15 м.
Длина горизонтальных заземлителей LГ=18 м.
Значение параметра А=0,378 по формуле 4.11.
Эквивалентное удельное сопротивление грунта .
Сопротивление заземлителя по формуле 4.12
Что меньше допустимого сопротивления для молниеотводов, согласно ПУЭ, т.е. меньше 10 Ом.
5. Расчёт и исследование переходных процессов в системе электроснабжения объекта
Конфигурация и параметры расчётной схемы полностью соответствуют упрощенной схеме замещения (рисунок 5.1.), а расчётные нагрузки применительно к рисунку 5.1 определяются следующим образом:
Все переменные, обозначенные на расчётной схеме сети рисунке 5.1., должны быть заменены числовыми значениями.
Используя расчётную схему сети, проводим параллельно расчёт установившегося режима сети «вручную».
При расчёте параметров режима электрической сети «вручную» рассматривают 2 случая: расчёт проводят «по данным конца», если задано напряжение на шинах наиболее удалённого потребителя; расчёт проводится методом последовательных приближений, если задано напряжение на шинах источника (расчёт «по данным начала»). В том и другом случаях расчёт ведут последовательно для каждого участка сети с использованием формул работ .
В рассматриваемой задаче известной величиной является напряжение в базисном узле , следовательно, расчёт проводится «по данным начала». Начиная расчёт, необходимо проанализировать полученную расчётную схему сети. Рассматриваемая схема содержит 10 узлов, включая базисный, и 10 ветвей. Причём участки между узлами 1, 2, 3, 4 образуют замкнутую электрическую сеть, а остальные представляют собой ответвления от неё: участки между узлами 2, 7, 9 – распределительную магистраль, а участки между узлами 4, 5, 6, 8, 10 – разветвлённую магистраль.
Если сеть содержит замкнутый контур, схема её рассчитывается как кольцевая. Все подстанции, получающие питание по ответвлениям кольцевой схемы, должны быть заменены эквивалентной нагрузкой в соответствующем узле кольца, которую определяют суммированием собственной расчётной нагрузки узла с нагрузками и потерями мощности на ответвлении. Следовательно, в начале необходимо рассчитать магистральные участки, а затем кольцевую сеть.
6. Рекомендации по технике безопасности
6.1. Безопасность работающих
В стадии реализации проекта реконструкции возникает необходимость рассмотрения ряда вопросов, касающихся безопасности работающих, экологичности проекта, а также чрезвычайных ситуаций.
Подстанция 110/10 кВ является объектом повышенной опасности. Это, прежде всего, определяется опасностью поражения обслуживающего персонала электрическим током, а также вредным воздействием электрического и магнитного полей на все окружающие биологические организмы, поэтому необходимо пересмотреть вопросы, связанные с молниезащитой и защитным заземлением электрооборудования на территории подстанции, а также рассмотреть ряд других не менее важных вопросов, касающихся данного раздела.
Электроэнергетика характеризуется также величиной индивидуального риска гибели людей. Основной причиной (25,6%) несчастных случаев со смертельными исходами становится неудовлетворительная организация производства.
При эксплуатации объекта возможны следующие опасные факторы:
-поражение электрическим током при прикосновении к токоведущим частям;
-влияние электромагнитного поля на организм;
-поражение электрическим током при работе с неисправным инструментом и средств индивидуальной и коллективной защиты;
-поражение обслуживающего персонала, находящегося в зоне растекания электрического потенциала при замыканиях на землю;
-возможность падения персонала с высоты;
-возможность поражения персонала при проведении коммутационных операций.
Для предотвращения влияния опасных факторов на персонал, в проекте необходимо предусматривать следующие мероприятия:
-установку заземляющего контура и заземление оборудования;
-установку молниезащиты для защиты электрооборудования от попадания молнии.
-обеспечение достаточного освящения для работы персонала ПС.
6.2. Защита окружающей среды
Влияние подстанции на окружающую среду разнообразно. Вредное действие биологически активных электрического и магнитного полей проявляется только при очень высоких напряженностях, возникающих на расстоянии до 1-1,5 м от проводов фаз ВЛ и представляет опасность при работе под напряжением.
Необходимо обратить внимание на то, что предельно допустимый уровень напряженности электрического поля (ЭП), согласно [8], составляет 25 кВ/м, поэтому пребывание эксплуатационного персонала в ЭП с уровнем напряженности, превышающим 25 кВ/м, без применения индивидуальных средств защиты не допускается.
На подстанции уровень напряженности составляет .
При уровне напряженности ЭП, не превышающем 5кВ/м, пребывание персонала в ЭП допускается в течение всего рабочего дня.
Допустимая напряженность (Н) или индукция (В) магнитного поля для условий общего (на все тело) и локального (на конечности) воздействия в зависимости от продолжительности пребывания в магнитном поле определяется в соответствии с таблицей.
Допустимое время пребывания в электрическом и магнитном поле может быть реализовано одноразово или дробно в течении рабочего дня.
При соблюдении этих условий обеспечивается самовосстановление организма в течении суток без остаточных реакций и функциональных или патологических изменений.
Подстанция не относится к категории взрывоопасных установок, поэтому специальных мер по взрывобезопасности не предусматривается. Для предотвращения растекания масла и распространения пожара при повреждении трансформатора, в соответствии с п. 4.2.69 ПУЭ, на подстанции предусмотрен маслоприёмник под силовыми трансформаторами, соединенные трубами с закрытым маслосборником ёмкостью 50м3. Емкость маслосборника рассчитана на задержание полного объема масла из наибольшего единичного оборудовании плюс 20 м3 воды. Пожаротушение на подстанции производится первичными средствами: огнетушителями углекислотными ОУ5, песком и т.д. Подстанция не оказывает вредного влияния на атмосферный воздух, т.к. при эксплуатации отсутствуют выбросы. При производстве работ не допускается:
— захламление территории строительными материалами, отходами и мусором, загрязнение токсичными веществами;
— вылив и утечки горюче-смазочных материалов;
На территории подстанции имеется контейнеры для бытовых и строительных отходов. При эксплуатации сооружения воздействия на водные объекты не производится. Применяемые строительные материалы химически не агрессивны и соответствующими нормативными документами рекомендованы к использованию.
6.3. Чрезвычайные ситуации
В данном пункте рассмотрим оценку чрезвычайных ситуации (пожар) – их последствия, меры предотвращения и меры по ликвидации.
Пожар в одном трансформаторе приводит к перерыву электроснабжения потребителей на время АВР. При сгорании масла в атмосферу выделяются вредные токсичные газы. Данная ситуация также приводит к дополнительным затратам на восстановление трансформатора. Пожар окружающего природного массива может привести к пожару на территории подстанции при переносе огня.
Для снижения риска распространения пожара как с территории подстанции на прилегающую зону, так и наоборот предусматривается противопожарная полоса вокруг подстанции шириной 50 м.
Более подробно рассмотрим наиболее опасный случай – пожар на подстанции:
Начальные условия возникновения пожара:
— не герметичность оболочки выключателя (уменьшение давления элегаза);
— отказ работы приводов выключателя;
— износ изоляции в трансформаторе;
— не соблюдение правил ТБ при работе на действующем электрооборудовании (работа трансформатора в режиме перегрузки больше допустимого времени );
— природный катаклизм (ураганный ветер (механическое повреждение трансформатора), удар молнии и т. д.);
— нарушение норм и правил проведения сварочных работ (сварка на участке с сухой травой, радом с ёмкостями масла);
— ослабление контактных соединений и их перегрев;
— короткое замыкание в электрических цепях;
— отказ релейной защиты;
Меры по предотвращению и ликвидации пожара:
— своевременный плановый осмотр и ремонт оборудования;
— установка средств автоматического отключения неисправного электрооборудования;
— установка автоматической системы пожаротушения;
— соблюдение персоналом требований ПТЭ и ПТБ при работе в электроустановках;
— ежегодная проверка знаний и проведение инструктажа по технике безопасности среди персонала.
Необходимы также профессиональные знания и соблюдения персоналом требований ПТЭ и ПТБ при работе в электроустановках. Соблюдая правила безопасности на подстанции персоналом, а так же, имея необходимое оборудование и средства, можно с большой вероятностью говорить об исключении аварий, последствия которых могли бы негативно повлиять на людей или экологию окружающей среды.
Заключение
В данной выпускной квалификационной работе представлено проектирование питающей подстанции 110/10 кВ для электроснабжения потребителей жилого района города Москва. Подстанция обеспечивает электроэнергией группы потребителей, которые характеризуются своими графиками нагрузок.
В выпускной квалификационной работе выбраны и проверены токоведущие части и электрическое оборудование подстанции. На низкую сторону были выбраны вакуумные выключатели, из-за их простотой конструкции, высокой степени надежности, высокой коммутационной износостойкости, малых размерах, малых эксплуатационных расходах.
На подстанцию выбрана контрольно-измерительная аппаратура. На подстанции имеется ОПУ с панелями РЗА, аппаратурой связи, световой и звуковой сигнализацией, для дистанционного оперирования выключателями 10 кВ.
Проектируемая подстанция соответствует требованиям Правил устройства электроустановок, Правил пожарной безопасности, Санитарных норм и правил, Строительных норм и правил и других нормативных документов.
Список использованных источников
1.Правила устройства электроустановок. Шестое издание. Дополненное с исправлениями. – М.: ЗАО «Энергосервис», 2005 – 440 с.
2.Справочник по электрическим установкам высокого напряжения / под ред. И.А. Баумштейна и М.В. Хомякова. – 2-е изд. переработанное и дополненное – М.: Энергоатомиздат, 1981. – 656 с., ил.
3.Инструкция по устройству молниезащиты зданий и сооружений. РД 34.21.122-87.
4.Справочник по проектированию электроснабжения, под редакцией Ю.Г. Барыбина и др. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 576с.
5.СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение».
6.Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: — 3-е изд., — М.: Высшая школа., 1991. – 496 с.
7.Основы техники безопасности в электроустановках. – 2-е изд., переработанное и дополненное. – М.: энергоатомиздат. 1994. – 448с.
8.ГОСТ 12.2.007.0 – 75 «Изделия электротехнические. Общие требования безопасности».
9. М. С.Нейфельд Заземление и защитные меры безопасности.– М.: Энергия, 1971. — 351 с.
10.СНиП 2.04.05-91(2000) «Отопление, вентиляция и кондиционирование».
11. С.А. Тиходеев. Руководство по защите электрических сетей 6-1150 кВ от грозовых и внутренних перенапряжений. — 2-е изд. С-Петербург: ПэиПК Минтопэнерго РФ, 1999.
12.Б.Н. Неклепаев Электрическая часть станций и подстанций — М.:Энергоатомиздат, 1986. – 640 с.
13.Л.Д.Рожкова, В.С.Козулин Электрооборудование станций и подстанций. – М.: Энергоатомиздат, 1987. – 648 с.
14.Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть станций и подстанций: Cправочные материалы для курсового и дипломного проектирования: — 4-е изд. — М.: Энергоатомиздат, 1989. – 608 с.
15.Хусаинов И.М. Примеры расчетов электрических сетей: Учеб. пособие. Саратов: Сарат. гос. техн. ун – т., 1998. – 94 с.
16.ГОСТ 12.1.030-81(2001) «Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление».
17.Электрическая часть станций и подстанций: Учеб. для вузов / А.А.Васильев и др — 2-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 1990. – 576 с.
18.Справочник по электроустановкам промышленных предприятий. Под общей ред. Боричева И.Е., Даниленко А.И., Храмушина А.М., Якубовского Ф.Б., т.1, Госэнергоиздат, 1963. – 720 с. с черт.
19.О.В. Белецкий и др. Обслуживание электрических подстанций – М.:Энергоатомиздат, 1985. – 416 с.
20.ГОСТ 14209-85 «Руководство по нагрузке силовых масляных трансформаторов».
21.Ю.Б. Гук и др. Проектирование электрической части станций и подстанций — Л.: Энергоатомиздат, 1985. – 312 с.
22.Электротехнический справочник: В 3 т./Под ред. В.Г. Герасимова и др. – М. Энергия, 1980. – 520 с.
23.В.В. Жуков и др. Современные КРУ на 6 – 10 кВ с вакуумными и электромагнитными выключателями. – М.: Высш. шк. 1988. – 103 с.
24.Пособие к курсовому и дипломному проектированию для электроэнергетических специальностей вузов /Под ред. В.Н. Блок. – М.: Высш. шк. 1990. – 383 с.
25.Л.И. Двоскин Схемы и конструкции распределительных устройств. – 3-е изд. М.: Энергоатомиздат, 1985. – 220 с.
26.Д.Е. Румянцев Современное вакуумное коммутационное электрическое оборудование сетей и подстанций: Учебно – методическое пособие. 2-е изд.- М.: Изд – во ИПК госслужбы. 2002. – 72 с.
27.Балаков Ю.Н., Неклепаев Б.Н., Шунтов А.В. О достигнутых параметрах выключателей. // Электрические станции, 1996, N0 10. С. 56 – 60.
28.Справочник по электрическим аппаратам высокого напряжения / под ред. В.В. Афанасьева. – Л.: Энергоатомиздат,1987. – 544 с.
29. В.М. Степанов, В.С. Косырихин. Передача и распределение электроэнергии, расчеты линий электропередач и электрических сетей / В. М. Степанов, В. С. Косырихин; Тула : Изд-во ТулГУ, 2012 .— 186 с. : ил.
30.В.М. Степанов, В.С. Косырихин. Расчет и проектирование систем промышленного электроснабжения / В.М. Степанов, В.С. Косырихин; ТулГУ. – Тула: Изд — во ТулГУ, 2006. – 100 с.
31.В.М. Степанов, В.С. Косырихин. Расчет и проектирование электропитающих систем / Учебно – методическое пособие. Тула. Изд-во ТулГУ, 2012.— 351 с. : ил.
32.В.М. Степанов, В.С. Косырихин. Системы электроснабжения промышленных предприятий: учеб.-метод. пособие / В. М. Степанов, В. С. Косырихин; ТулГУ, Ин-т высокоточных систем им. В. П. Грязева, Каф. «Электроэнергетика». — Тула: Изд-во ТулГУ, 2010. — 368 с.
1 2