Принципы релейной защиты и противоаварийной автоматики

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Принципы релейной защиты и противоаварийной автоматики

1. Выбор и расчёт релейной защиты

Релейной защитой называют специальные устройства, состоящие из реле, автоматов и других аппаратов, обеспечивающих автоматическое отключение повреждённого участка электрической сети или приводящие в действие только сигнальные устройства. Основными требованиями, предъявляемыми к релейной защите являются:

1. Быстродействие

2. Селективность

3. Чувствительность

4. Надёжность

Элементы городской сети оборудуют устройствами релейной защиты в объеме, регламентированном ПУЭ. Устройства защиты обеспечивают автоматическое отключение защищаемого элемента при повреждениях, представляющих непосредственную опасность для этого элемента или в случае возникновения ситуаций, угрожающих жизни людей.

Наиболее простым и дешёвым видом релейной защиты кабельных сетей от всех видов коротких замыканий и перегрузок являются максимальные токовые защиты (МТЗ). Принцип действия такой защиты основан на том, что при возникновении КЗ или перегрузки, ток на защищаемом участке становится больше, величины тока имевшегося при нормальном режиме.

Под действием увеличившегося тока, защита срабатывает и отключает повреждённый участок сети.

Основным видом защиты сетей напряжением 6-10 кВ от многофазных замыкания является максимально-токовая защита с выдержкой времени. Время действия защиты предельно сокращается при соблюдении условий ее селективности. Наибольшее распространение получила максимально-токовая защита без выдержки времени - токовая отсечка со временем срабатывания 0,2-0,3 с. Для исключения неселективности работы отсечки на выключателях линий 6-10 кВ предусматривают устройство АПВ однократного действия.

2. Релейная защита кабельных линий 10 кВ микрорайона «Стеклянный»

релейный кабельный защита автомат

Максимальная токовая защита линии

Одним из признаков возникновения К.З. является увеличение тока в линии. Этот признак используется для выполнения защит, называемых токовыми. Токовые защиты приходят в действие при увеличении тока в фазах линии сверх определенного значения. В качестве реле, реагирующих на возрастание тока, служат максимальные токовые реле.

Все питающие линии микрорайона выполнены реактированными кабельными линиями.

Релейную защиту кабельных линий 10кВ со стороны источников питания осуществляется как от многофазных коротких замыканий, так и от однофазных замыканий на землю. Последняя, как правило, выполняется групповой, с действием на сигнал и показывает оперативному дежурному персоналу направление для дальнейших поисков поврежденного элемента, а за тем и места однофазного замыкания на землю. Защиту от многофазных коротких замыканий.

Со стороны источника питания предусмотрена максимальная токовая защита в двух фазном исполнении по схеме не полной звезды. С применением реле РТ-40 и реле времени РВ. Выберем уставки МТЗ для кабельной линии питающей микрорайон.

Рис. 1. Схема исходных данных. Одним из признаков возникновения КЗ является увеличение тока в линии. Этот признак используется для выполнения защит, называемых токовыми

Токовые защиты приходят в действие при увеличении тока в фазах линии сверх определенного значения. В качестве реле, реагирующих на возрастание тока, служат максимальные токовые реле.

Токовые защиты подразделяются на максимальные токовые защиты (МТЗ) и токовые отсечки. Главное различие между этими защитами заключается в способе обеспечения селективности. Селективность действия МТЗ достигается с помощью выдержки времени. Селективность действия токовых отсечек обеспечивается соответствующим выбором тока срабатывания. Защиту кабельных линий выполним на МТЗ и токовой отсечкой на реле прямого действия встроенного в привод выключателя.

Токовые реле защиты не должны приходить в действие при максимальном рабочем токе нагрузки I_макс, для чего ток срабатывания защиты I_с.з. должен быть больше максимального рабочего тока нагрузки:

(1)

, А, (2)

где к_зап. - коэффициент запаса учитывает возможную погрешность, принимается равным 1,2 для реле РТ - 40;

к_з. - коэффициент запуска для бытовой нагрузки равный 1.3;

к_воз. - коэффициент возврата равный 0.85.

I_p.max. = 221 А. (см. табл. 2.6).

Чувствительность защиты оценивается коэффициентом чувствительности:

, (3)

где ,

где = 3,4 кА. (см. табл. 2,12).

Рис. 2. Зона действия МТЗ

Рис. 3. Принципиальная схема двухфазной двухрелейной защиты линии от междуфазных КЗ (МТЗ)

КА1, КА2 - реле тока;

КТ - реле времени;

КL - промежуточное реле;

КН - указательное реле;

YAT - устройство отключения;

SQ - указатель положения выключателя.

2. Токовая отсечка

Ток срабатывания токовой отсечки вычисляется:

, кА (4)

где - максимальный ток к.з. в конце линии и равняется 3,4 кА.

Принципиальная схема токовой отсечки отличается от схемы максимальной токовой защиты тем, что реле времени КТ заменено на промежуточное реле срабатывающее без выдержки времени.

Покажем графически зону действия токовой отсечки (Рис. 4).

Рис. 4. Зона действия ТО.

3. Защита кабеля 10 кВ от однофазных замыканий на землю

Замыкания на землю в сетях 10кВ являются довольно частым явлением и составляют не менее 75% общего числа повреждений. В сети с изолированной нейтралью замыкание одной фазы на землю само по себе не является аварией. Однако с увеличением протяженности электросетей увеличивается их емкость и возрастают токи замыкания на землю. Проходя через место повреждения, ток выделяет много тепла, разрушая при этом токоведущие части и изоляцию. Однофазное замыкание переходит в аварийное трех или двухфазное, нарушая при этом энергоснабжение потребителей. Кроме того, ток однофазного замыкания является причиной увеличения напряжения неповрежденных фаз относительно земли на раз. Длительный режим способствует возникновению двойных замыканий на землю, которые даже при хорошем состоянии заземляющих устройств приводят к появлению опасных потенциалов на металлических корпусах оборудования. Создавая при этом повышенную опасность для персонала. Защита от однофазных замыканий на землю в распределительных сетях 10 кВ имеет большое значение для безопасности обслуживающего персонала и надежности энергоснабжения.

Известно, что прикосновение к фазе сети 10кВ всегда представляет собой исключительную опасность для жизни человека. Однако можно с уверенностью сказать, что путем быстрого отключения можно во многих случаях избежать смертельного исхода, особенно если пострадавшему будет оказана своевременно доврачебная помощь.

В настоящее время применяются следующие виды защиты: реагирующие на напряжение нулевой последовательности и токи нулевой последовательности, рассмотрим их.

В качестве групповой защиты реагирующей на напряжение нулевой последовательности применен трансформатор типа НТМИ 10. Сигнал о замыкании снимается с вторичных обмоток трансформатора напряжения соединенных в открытый треугольник. Определение, на какой именно фазе произошло повреждение, осуществляется путем поочередного измерения напряжения вольтметром вторичных обмоток трансформатора соединенных звездой. Фаза, на которой напряжение отсутствует и является поврежденной.

Принципиальная схема защиты, реагирующая на напряжение нулевой последовательности (Рис. 6).

Рис. 6. НТМИ-10

При замыкании допустим фазы С на землю происходит следующее: замыкание на линии шунтирует обмотку UCo следовательно исчезает вектор UCo (рис. 6 помечен красным) следовательно исчезнут вектора Uсo, Uс1o на вторичных обмотках трансформатора. Из (рис. 6) видно, что вольтметр включенный на разность потенциалов вектора Uс1o (на рисунке помечен синим) покажет ноль. На обмотках трансформатора соединенных в треугольник напряжение нулевой последовательности на вторичной обмотке трансформатора возрастет от нуля до для трансформаторов типа НТМИ-10 составляет примерно 100 В. Данное напряжение заставляет сработать реле напряжения которое своими контактами может включить звуковой сигнал либо запустить схему выключения линии.

Основным недостатком данной схемы является то, что она не может работать селективно при разветвленной сети.

Напряжение срабатывания реле определяется исходя из условия:

,

где =1,3 коэффициент надёжности.

Для селективного отключения применим простую токовую защиту, в которой в качестве датчиков сигнала используются трансформаторы тока нулевой последовательности (ТНП). При замыкании в сети на землю токи повреждения могут замыкаться как через землю, так и по проводящей оболочке кабеля, в том числе и не поврежденного, что может вызвать неправильное действие защиты. Чтобы избавится от этого эффекта воронку и кабель на участке от ТНП до воронки изолируют от земли.

Чувствительность защиты характеризуется минимальным первичным током замыкания на землю.

Размещено на Allbest.ru