Выбор защиты от повреждений внутри кожуха трансформатора

 

Защита силового трансформатора от повреждений внутри кожуха выполняется с помощью газового реле, устанавливаемого между баком и маслорасширителем. Для исполнения защиты выбираем газовое реле типа РГЧЗ – 66.

Предусмотрены три уставки срабатывания отключающего элементы по скорости потока масла: 0,6; 0,9; 1,2 м/с. При этом время срабатывания реле составляет t_ср==0,05 - 0,5с. Уставка по скорости потока масла определяется мощностью и характером охлаждения трансформатора.

Для организации цепи сигнализации используются два указательных реле типа РУ 21.

Для обеспечения возможности отключения двух выключателей, т.е. создания цепи разветвления выбираем промежуточное реле типа РП 341 с самоподпиткой реле для предотвращения многократного срабатывания выключателей, предел тока срабатывания 2,5 - 5А.

Схема исполнения газовой защиты имеет следующий вид:

Рисунок 4 - Газовая защита

 

В результате выполнения схемотехнического проектирования, была получена следующая принципиальная схема комплекса релейных защит расчетного ответвления.

Рисунок 5 - Схема комплекса релейных защит силового трансформатора.

 

Устройства автоматического управления схемой электроснабжения

Выбор, описание и согласование схем устройств автоматического управления

Автоматическое повторное включение (АПВ)

Общие сведения. Устройства автоматического повторного включения предусматриваются на выключателях, сборных шинах подстанций, понижающих трансформаторов.

Сущность АПВ состоит в том, что элемент схемы электроснабжения, отключившийся при срабатывании релейной защиты, через определенное время (0.5-1.5 с) снова включается под напряжение (если нет запрета на обратное включение), и если причина, вызвавшая отключение элемента, исчезла, то он остается в работе.

Среди наиболее частых причин, вызывающих неустойчивые повреждения элементов системы электроснабжения, можно назвать перекрытие изоляции линий при атмосферных перенапряжениях, схлестывания проводов при сильном ветре или пляске, замыкание линий или шин различными предметами, отключение линий или трансформаторов вследствие кратковременных перегрузок или неизбирательного срабатывания релейной защиты и т.д.

Стоимость устройства АПВ ничтожно мала по сравнению с убытками производства, вызываемыми перерывами в электроснабжении. Применение устройства АПВ различных элементов системы электроснабжения значительно повышает надежность электроснабжения даже при одном источнике питания. В системах электроснабжения промышленных предприятий в основном применяются устройства АПВ однократного действия, как наиболее простые и дешевые. С увеличением кратности действия АПВ их эффективность уменьшается.

Так эффективность применения однократного АПВ для воздушных линий в энергосистемах России составляет 50 – 75%, двухкратного – 56,2 – 80%. Многократность действия однократного АПВ исключается благодаря применению специальных механических или электромагнитных реле с ручным возвратом или конденсатором со значительным временем заряда.

К устройствам АПВ предъявляют следующие требования:

1. Устройство не должно включать элемент системы, если он отключается дежурным персоналом.

2. Схема АПВ не должна допускать многократного действия при коротком замыкании на элементе, если в цепях реле или других элементах устройства АПВ имеются неисправности.

3. Запуск АПВ должен осуществляться от соответствующего положения ключа управления или импульса релейной защиты.

4. Схема АПВ должна предусматривать возможность ускорения действия защиты до или после АПВ.

 

Особенности выполнения АПВ. Наибольшее распространение получили специальные устройства АПВ – комплектные реле типа РПВ-01 - современный аналог давно снятого с производства реле РПВ 58. Применяется в схемах трехфазного автоматического повторного включения однократного действия.

В состав типового реле РПВ входят основные элементы:

– реле времени (КТ), формирующее выдержку времени (от момента пуска АПВ до момента замыкания контакта в устройстве включения выключателя);

– промежуточное реле (KL1) с двумя обмотками (последовательной и параллельной), управляющее цепью включения выключателя.

Кроме основных в реле РПВ входят следующие дополнительные элементы:

– ограничивающий резистор (R1), обеспечивающий термическую стойкость реле времени;

– конденсатор С (20 мкФ), который разряжается на параллельную обмотку реле (KL1) и приводит к срабатыванию этого реле, а также обеспечивает однократность действия УАПВ;

– зарядный резистор (R2), формирующий постоянную времени заряда конденсатора С и определяющий скорость его заряда;

– разрядный резистор R3, формирующий постоянную времени разряда конденсатора С и определяющий скорость его разряда.

 

В схеме управления АПВ имеются также следующие элементы:

– пусковое промежуточное реле (KL2), обеспечивающее ускорение защиты;

– указательное реле КН и накладка SX для включения и отключения АПВ;

– ключ SA для управления состоянием выключателя (с фиксацией положения последней операции);

– промежуточное реле KQC положения выключателя «Включено» для фиксации положения выключателя;

– промежуточное реле KQТ положения выключателя «Отключено» для фиксации положения выключателя;

– промежуточное двухобмоточное реле блокировки KBS, предназначенное для предотвращения многократных включений выключателя при неисправностях в оперативных цепях (например, при сваривании контактов промежуточного реле).

 

Рассмотрим принципиальную схему устройства электрического однократного АПВ, приведенную на рис. 6.

В нормальном состоянии линии выключатель Q включен, ключ SA после операции включения находится в положении «Включено» В2 (после операции отключения он будет находиться в положении «Отключено» О2). К конденсатору С через контакты ключа SA подводится «плюс» оперативного напряжения, а «минус» – через замкнутые контакты KQС.1 промежуточного реле KQC положения выключателя «Включено» и резистор R2. При этом конденсатор С заряжен, и схема АПВ находится в состоянии готовности к действию.

 

Рисунок 6 - Схема электрического АПВ однократного действия для линии с выключателем

 

 

Промежуточное реле KQТ положения выключателя «Отключено», осуществляющее контроль исправности цепей включения, обесточено (так как контакты SQ.1 включенного выключателя Q разомкнуты) и его контакты KQТ.1 в цепи пуска АПВ (реле KТ) разомкнуты. Заметим, что контакты SQ.2 выключателя в цепи питания электромагнита отключения выключателя замкнуты.

При срабатывании релейной защиты «плюс» оперативного напряжения через замкнутые контакты SQ.2 выключателя подводится к электромагниту отключения выключателя YAT, который срабатывает и выключает выключатель Q. В результате размыкаются контакты SQ.2, замыкаются контакты SQ.1. и возникает несоответствие между положением ключа (которое не изменилось) и положением выключателя (который теперь отключен).

Несоответствие положений ключа управления и выключателя проявляется в том, что через контакты ключа управления на схему АПВ по-прежнему подается «плюс» оперативного напряжения, а ранее разомкнутые вспомогательные контакты выключателя SQ.1 переключились и замкнули цепь обмотки реле KQT, которое, срабатывая, подает «минус» на обмотку реле времени КТ. Вследствие этого несоответствия происходит пуск схемы АПВ (реле времени). Заметим, что цепь питания реле KQT замыкается через достаточно большое сопротивление R4, и величина протекающего в этой цепи тока в данном случае недостаточна для срабатывания контактора КМ.

Реле времени срабатывает, размыкаются его мгновенные контакты КТ.1. При этом в цепь питания обмотки этого реле включается дополнительное сопротивление (резистор R1). Это приводит к уменьшению тока в обмотке реле, и тем самым обеспечивается его термическая стойкость при длительном прохождении тока.

По истечении установленной на реле КТ выдержки времени замыкаются (с задержкой на срабатывание) контакты КТ.2, которые подключают параллельную обмотку реле КL1 к предварительно заряженному конденсатору С.

В результате это реле срабатывает (от тока разряда конденсатора), замыкает свои контакты КL1.1 и, тем самым, замыкает цепь питания контактора КМ, формирующего команду на включение выключателя на реле КТ.

Наличие у реле КL1 второй обмотки, последовательно включенной с обмоткой контактора КМ электромагнита включения выключателя YAC, обеспечивает самоудержание этого реле и формирование импульса достаточной длительности для надежного включение выключателя Q, так как параллельная обмотка этого реле обтекается током кратковременно при разряде конденсатора.

При успешном действии АПВ (если повреждение на линии было неустойчивым) выключатель включается и линия остается в работе. При этом размыкаются его вспомогательные контакты SQ.1 и в исходное положение (состояние) возвращаются реле KQT, КL1 и КТ.

После размыкания контактов реле времени КТ.2 конденсатор С начнет заряжаться через зарядный резистор R2. Сопротивление этого резистора выбирается таким, чтобы время заряда составляло 20…25 с. Таким образом, спустя указанное время схема АПВ будет автоматически подготовлена к новому действию.

При неуспешном действии АПВ (если повреждение было устойчивым) выключатель Q, включившись, вновь отключится релейной защитой и вновь сработают реле KQT и КТ. Однако, реле КL1 при этом второй раз не сможет сработать, так как конденсатор С разряжается при первом действии АПВ и повторно зарядиться не успевает. Таким образом, рассмотренная схема обеспечивает однократное действие при устойчивом КЗ на линии.

 

Рисунок 7 - Схема электрическая подключения реле типа РПВ – 01

Выбор уставки. Для сокращения времени перебоев в электроснабжении выбираем время срабатывания устройства АПВ 0.5 с. На реле повторного включения типа РПВ-01 выставляем t_уст=0.5 с.

3.1.2 Автоматический ввод резерва (АВР)

 

Общие сведения. Устройства АВР устанавливаются на подстанциях и распределительных пунктах, для которых предусмотрены два или более источника питания, работающих раздельно в нормальном режиме.

Автоматическое включение резервного питания или оборудования должно предусматриваться во всех случаях, когда перерыв в электроснабжении вызывает убытки, значительно превышающие стоимость установки устройства АВР. Автоматический ввод резерва должен предусматриваться для всех ответственных потребителей, поэтому на подстанциях, питающих потребителей I категории, АВР является обязательным. Устройства АВР выполняются как на оперативном переменном токе так и на оперативном постоянном токе. Источником питания оперативного переменного тока служат трансформаторы напряжения, установленные на рабочем или резервном вводе или на шинах подстанции в зависимости от схемы устройства АВР.

Эффективность действия АВР в системах электроснабжения составляет 90-95%. Простота схем и высокая эффективность обусловили широкое применение АВР в электрических сетях и энергосистемах.

Назначением устройства АВР является осуществление возможно быстрого автоматического переключения на резервное питание потребителей, обесточенных в результате повреждения или самопроизвольного отключения рабочего источника электроснабжения, что обеспечивает минимальные нарушения и потери в технологическом процессе.

Включение резервного источника питания на поврежденную секцию сборных шин КРУ, как правило, не допускается во избежание увеличения объема разрушений, вызванных КЗ, и аварийного снижения напряжения потребителей, электрически связанных с резервным источником питания. Действие АВР не должно приводить к недопустимой перегрузке резервного источника как в последующем установившемся режиме, так и в процессе самозапуска потерявших питание электродвигателей потребителя.

Требования к устройству АВР.

· УАВР должны действовать при потере питания от рабочего источника по любой причине, включая к.з. на шинах потребителей, кроме случаев запрета АВР;

· запрет АВР выполняется при действии АЧР рабочего источника;

· действие АВР всегда однократно;

· при АВР необходимо предусматривать ускорение защиты резервного источника при его включении на неустранившееся к.з.;

· УАВР должны обеспечивать условия самозапуска двигателей и быть максимально быстродействующими;

· резервный источник должен включаться только после отключения выключателя на вводе от рабочего источника питания.

Состоит АВР из пускового органа и автоматики включения.

В качестве пускового органа можно использовать:

· блок-контакты выключателя рабочей цепи;

· контакты реле положения «отключено»;

· устройства защиты минимального напряжения;

· комбинированные пусковые органы на базе защиты минимального напряжения и минимального тока.

Пусковой орган подает импульс на срабатывание автоматики включения. Напряжение срабатывания Uср реле минимального напряжения обычно принимают равным 0,4 Uн с тем, чтобы защита минимального напряжения действовала при практически полном исчезновении напряжения на рабочем элементе системы.

Особенности исполнения АВР.

Устройство АВР состоит из двух измерительных органов (ИО) - по одному на каждый источник питания, логической части, содержащей органы выдержки времени (ОВ), цепи однократности и запрета действия АВР и сигнальных реле.

Для удобства обслуживания, наладки и опробования АВР его ИО и та логическая часть, которая вырабатывает сигналы на отключение выключателя ввода отказавшего источника питания и на подготовку обесточенных электроприемников к подаче напряжения от резервного источника, подключаются к цепям оперативного тока указанного выключателя.

Другая аппаратура устройств АВР, составляющая логическую часть и предназначенная для формирования команды на включение резервного источника, питается оперативным током секционного выключателя.

Измерительный орган осуществляет постоянный контроль за состоянием источника питания на основе информации, поступающей от измерительных трансформаторов напряжения и тока.

На подстанциях и РП напряжением 6-35кВ, где отсутствуют присоединения синхронных электродвигателей, в качестве измерительных органов используются два реле напряжения, включенных на вторичные линейные напряжения (обычно АВ и ВС) шинных трансформаторов напряжения. Первое из двух реле типа РН-54/160 фиксирует состояние, при котором данный источник питания может выполнять функцию резервного. Напряжение срабатывания этого реле принимается равным 80-90 В.

Уставка второго реле типа РН-53-60Д выбирается из условия надежного несрабатывания при перегорании одного предохранителя на стороне ВН трансформатора напряжения и отстройки от наименьшего напряжения при самозапуске электродвигателей на РП, электрически связанных с ПС или РП, для которых выбирается уставка ИО. Как правило, принимается U_ср= 25-40 В.

Во избежание ложного пуска АВР при срабатывании ИО из-за повреждений на вторичной стороне трансформатора напряжения или при выкатывании тележки с выключателем из шкафа КРУ запуск ОВ логической части АВР блокируется размыканием вспомогательного контакта автоматического выключателя, защищающего вторичные цепи трансформатора напряжения, и конечного выключателя положения тележки.

Второй контакт реле типа РН-54/160 используется в части АВР, относящейся к резервному по отношению к рассматриваемому источнику питания. Размыкание этого контакта при напряжении 80-90% U_н предотвращает переключение обесточенных потребителей на резервный источник с пониженным уровнем напряжения. Применение в качестве ИО реле времени переменного тока допускается только в исключительных случаях в целях экономии аппаратуры, например в АВР комплектных трансформаторных подстанций на напряжении 0.4-0.69 кВ.

Рисунок 9 - Схема АВР секционного выключателя с приводами ППМ с автомати­ческим восстановлением схемы ­электроснабжения.

При исчезновении напряжения на 1 секции шин обесточивается реле KT.1, с выдержкой времени замыкает свой контакт в цепи электромагнита отключения YAT1 и выключатель Q1 отключается. При отклю­чении Q1 размыкающий контакт Q1 в цепи YAC3 замыкается, подается напряжение на электромагнит YAC3. Выключатель 3В включается. На шины I секции шин подается напряжение со 11 секции.

Однократность действия АВР обеспечи­вается реле KL1, которое при включении Q3 обесточивается, так как размыкающий контакт Q1 в цепи KL1 размыкается. При обесто­чивании KL1 его замыкающий контакт в цепи YAC3 размыкается и повторного действия АВР при отключении Q3 релейной защиты не происходит. Для восстановления первона­чальной схемы электроснабжения при появлении питания со стороны ввода 1 в схеме предусмотрено реле KT.3, подключенное к трансформатору TV3, присоединенному непосредственно к вводу 1 до выключателя Q1 (рисунок 9, а). При восстановлении напря­жения на вводе 1 срабатывает реле KT.3 и с выдержкой времени замыкает свой контакт в цепи электромагнита отключения YAC3. Выключатель Q3, отключившись, замыкает свой размыкающий контакт в цепи KL1, и схема АВР секционного выключателя подготавли­вается к работе.

При включении Q1 реле KL3 обесточи­вается и своим размыкающим контактом снимает напряжение с реле KT.3. Это необхо­димо для того, чтобы не держать реле Q3 все время под напряжением и обеспечить надежный разрыв в цепи YAT3 в случае замы­кания контакта Q3. Аналогично работает схема при исчезновении напряжения на II секции шин.

Выбор уставки. Принимаем время уставки АВР на ступень =0.5 с больше времени полного цикла АПВ, т.е 1 с.