Реконструкция системы электроснабжения вспомогательных цехов АО «Агромашхолдинг»

По выражению (2.60) проверяем выбранный выключатель

 

1700/97,3=17,5 > 3, что удовлетворяет условию.

На 5 листе графической  части проекта представлены принципиальные схемы релейной защиты.

 

2.6.3 Защита оборудования системы электроснабжения

от перенапряжений

Различают два вида перенапряжений в электрических установках: внутренние и атмосферные. Внутренние перенапряжения возникают в результате коммутации, как нормальных (включение и отключение нагруженных линий, отключение ненагруженных трансформаторов и реакторов), так и послеаварийных (дуговые замыкания на землю в системах с изолированной нейтралью, отключения к.з., АПВ). Эти перенапряжения воздействуют на изоляцию сравнительно кратковременно, но значение их может превышать в несколько раз номинальное напряжение.

Атмосферные перенапряжения возникают в результате разрядов молнии в электроустановку или вблизи неё. Волны перенапряжения, возникающие токоведущих частях при ударах молнии, распространяются со скоростями, сравнимыми со скоростью света, проникая в обмотки трансформаторов, машин, воздействуя на изоляцию линии и аппаратов. Время воздействия атмосферных перенапряжений составляет от единиц до сотен миллионов долей секунды. Значение этих перенапряжений при отсутствии специальных мер защиты может достигать миллионов вольт.

Вентильные разрядники выбирают по напряжению и их назначению:

 

U_н.с. U_н.р,                                                  (2.61)

 

10 кВ

10 кВ.

 

Выбираем разрядник типа РВП-10.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 АВТОМАТИЧЕСКОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ  РЕЗЕРВА

     СЕКЦИОННОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ

 

К устройствам сетевой автоматики относятся устройства автоматического повторного включения (АПВ), автоматического включения резервного питания и оборудования (АВР), автоматической разгрузке по частоте и по току (АЧР и АРТ).

Учитывая, что устройства автоматики в системах электроснабжения работают сравнительно редко, основными требованиями, предъявляемыми к ним, являются простота и надежность.

Телемеханизация электроснабжения предприятий  ограничивается обычно применением телесигнализации.

Экономическая эффективность автоматизации  определяется главным образом сокращением  числа обслуживающего персонала  и уменьшением простоев производства.

Пуск в действие АВР может  осуществляться реле минимального напряжения, контролирующим напряжением на отдельных секциях шин, или совместным действием этого реле и реле понижения частоты, что обеспечивает действие АВР в пределах 0,2-1 секунды после прекращения питания. Время действия АВР должно уменьшаться в направлении от потребителей к источнику питания и согласовываться с временем действия защит линий, отходящих от сборных шин резервируемой установки.

Успешное и эффективное действие АВР обеспечивается при достаточной мощности резервного источника питания или (при необходимости) автоматической разгрузкой по току. Эта разгрузка применяется, когда при нарушении питания на одной линии или трансформаторе нагрузка переключается на другую линию или трансформатор, но их пропускная способность не покрывает всей нагрузки, даже с учетом допустимой перегрузки. В этом случае в схеме АРТ используют токовые реле типа РТ-80 или РТ-40 и реле времени типа ЭВ с отстройкой срабатывания указанных реле от кратковременных перегрузок и токов самозапуска электродвигателей.

Автоматическое повторное включение  позволяет повысить надежность электроснабжения потребителей лишь в случае неустойчивых коротких замыканий на линиях, выводах трансформаторов, шинах и т. п. В случае же устойчивых коротких замыканий на линиях и других элементах сети такой элемент отключается и для восстановления электроснабжения потребителей необходимо включить резервное питание – трансформатор или генератор, резервную питающую линию или какой-то другой резервный элемент. Такой резервный элемент подключается взамен поврежденного автоматическими устройствами, которые называются устройствами автоматического включения резерва (АВР).

Рассмотрим простейший пример повышения надежности электроснабжения при наличии АПВ на линии 10 кВ, изображенной на рисунке 3.1. Схема предусматривает сетевое резервирование по линии, питающейся от соседней подстанции (показано пунктиром). При устойчивом коротком замыкании на линии Л1 потребители, подключенные к Л2 и ЛЗ, теряют питание, потому что после АПВ линия отключается окончательно. Подключение Л2 к резервной линии устройством АВР восстанавливает электроснабжение потребителей, подсоединенных к этим линиям.

 

Рисунок 3.1 – Схема сетевого резервирования по линии с АПВ и АВР

 

Таким образом, АВР сохраняет  практически бесперебойное электроснабжение этих потребителей.

Виды устройств АВР  и требования, предъявляемые к  ним. Устройства АВР элементов электрических  сетей можно классифицировать по следующим признакам:

1) по назначению – АВР линий, трансформаторов, двигателей;

2) по контролю напряжения на резервном источнике – без контроля напряжения и с контролем напряжения;

3) по направлению действия – одностороннего и двухстороннего действия;

4) по характеру взаимодействия – местные и сетевые.

К местным АВР относятся  устройства, пусковой орган которых  действует на отключение рабочего ввода, а затем на включение резервного ввода. Эти действия не выходят за пределы подстанции или распределительного пункта. К сетевым относятся АВР, действующие на включение сетевого резервного выключателя, а другие устройства, обеспечивающие запрет подачи напряжения на поврежденное оборудование, расположены в другом месте.

В зависимости от конкретных условий выбирают наиболее целесообразную схему АВР. Например, схема с контролем напряжения сложна, но она необходима при АВР трансформаторов, питающих или резервных линий, если источник на более высоком напряжении общий и есть вероятность потери напряжения на резервном элементе.

На двухтрансформаторных подстанциях оба трансформатора, как правило, несут нагрузку, и в этом случае резерв называется неявным и устройством АВР оснащается секционный выключатель. Оба трансформатора взаимно резервируют друг друга в случае повреждения и отключения одного из них. Поэтому АВР должно быть двусторонним. По той же причине сетевые АВР также должны быть двусторонними.

К устройствам АВР  предъявляются следующие основные требования.

1) АВР должно действовать при исчезновении напряжения на шинах резервируемого элемента по любым причинам.

2) Резервное питание должно включаться только после отключения основного, рабочего. Это необходимо для того, чтобы резервный источник не был включен на короткое замыкание в основном источнике. При выполнении этого условия не снижается напряжение у потребителей, подключенных к резервному источнику, уменьшается вероятность развития аварии, повышается надежность АВР и электроснабжения потребителей.

Однако при сетевом  резервировании (как было показано на примере рисунка 3.1) окончательное отключение поврежденного элемента — питающей линии Л1 – происходит после подключения Л2 и ЛЗ к резервной линии. Линия Л1 отключается релейной защитой, установленной на выключателе В2.

3) При глубоком снижении напряжения на подстанции, пусковой орган АВР должен иметь выдержку времени.

4) Должна обеспечиваться однократность действия АВР при включении на к. з. Успешность двукратного АВР, как показывает опыт, близка к нулю.

5) Отключение резервного питания при включении на короткое замыкание должно быть быстрым, то есть должно обеспечиваться ускорение (до 0,5 с) действия защиты после АВР так же, как и в схемах АПВ.

6) На всех выключателях, находящихся в режиме АВР, должен быть постоянный контроль исправности цепи оперативного тока и цепи включения.

На двухтрансформаторных подстанциях 35…110/6…10 кВ мощностью 2×4000 и 2×6300 кВА предусматривается следующий объем автоматизации:

1) восстановление питания  на обесточенной секции шин:  при срабатывании МТЗ ввода  10 кВ трансформатора – путем  АПВ ввода, во всех других  случаях – путем АВР на секционном масляном выключателе;

2) АВР шин оперативного  тока от трансформатора собственных нужд  или от трансформатора напряжения 6...10кВ через разделительный трансформатор 100/230 В;

3) на узловых подстанциях  – АВР шин собственных нужд  СН 0,38 кВ от трансформатора собственных нужд;

4) автоматическая разгрузка  по частоте;

5) автоматическое включение  и отключение подогрева счетчиков,  шкафов КРН-Ш-10, шкафов релейной  защиты, приводов отделителей и  короткозамыкателей.

Рассмотрим схему автоматизации  секционного выключателя – АВР секционного выключателя, представленную на 5 листе графической части проекта. При повреждении одного из двух силовых трансформаторов на подстанции, например трансформатора TV1, он отключается защитой, а вместе с ним и соответствующая секция шин I. Для восстановления питания этой секции от второго трансформатора ТV2 устройством АВР включается секционный выключатель QW3. Рассмотрим работу устройства АВР по схеме, на которой привод показан в состоянии готовности к включению.

Для пуска схем АВР  трансформаторов, шин и линий  используют пусковой орган напряжения, состоящий обычно из двух или трех реле минимального напряжения, подключенных к разным линейным напряжениям трансформаторов собственных нужд или напряжения. При обесточивании секции шин I выключатель ввода QW1 остается включенным. Его контакты QW1.1 и QW1.2 замкнуты, а QW1 разомкнуты. Реле напряжения, подключенные к ТV3, теряют питание и замыкают контакты КV1.1 и КV2.1 в цепи реле времени КТ2, которое с выдержкой времени больше, чем цикл АПВ со стороны питания (10 кВ), временно замыкает проскальзывающие контакты КТ2 в цепи промежуточного реле KL1, расположенного в шкафу выключателя QW1. Контактами КL1.1 реле замыкает цепь электромагнита отключения выключателя YAТ1, и он отключается. Другими контактами KL1.2 замыкает цепь самоудержания через замкнутые контакты QW1.2, а контактами КL1.3 подготавливает цепь включения выключателя QW3. После отключения выключателя ввода QW1 размыкаются контакты QW1.2, реле KL1 теряет питание, но размыкает контакты КL1.1, КL1.2 и КL1.3 с выдержкой времени. За это время при замыкании контактов QW1 срабатывает электромагнит включения YАСЗ, и секционный выключатель включается.

Так же схема срабатывает  и при отключении секции шин II. Используются контакты КVЗ и КV4 и реле времени КТЗ, а пуск АВР — через контакты KL2.3 и QW2.

После ремонта выключателя  нормальная схема питания шин  восстанавливается оперативно-выездной бригадой. Но имеются схемы и автоматического восстановления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4 УСТРОЙСТВО ЗАЩИТЫ  ОТ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ

 

4.1 Однофазные замыкания на землю и способы защиты от них

Однофазные замыкания  на землю являются характерным видом  повреждений для сетей, работающих с нейтралями, как изолированными, так и заземленными. К ним относятся воздушные и кабельные сети напряжением 6-10 кВ и частично сети более высокого напряжения. Работа с изолированной нейтралью считается допустимой при емкостных токах замыкания на землю, примерно не превосходящих значений 30, 20 и 10 А при рабочих напряжениях соответственно 6, 10 и 35 кВ. В случаях использования дугогасящих реакторов предпочтительно работать с небольшой перекомпенсацией (а не недокомпенсацией) емкостного тока индуктивным током дугогасящих реакторов.

Учитывая возможное  отсутствие у потребителей постоянного  или быстро включаемого резерва, а также целесообразность уменьшения числа комплектов защит в сети, защиту от коротких замыканий обычно выполняют работающей только на сигнал. Наиболее просто она выполняется посредством устройств контроля изоляции, когда поврежденный участок выявляется только поочередным отключением элементов сети.

Селективная защита (устанавливающая  направление, в котором произошло повреждение) часто осуществляется с помощью специальных высокочувствительных устройств нулевой последовательности. В сетях, заземленных через дугогасящие реакторы, модуль и фаза основной гармоники тока замыкания на землю могут быть близкими как на поврежденной, так и на неповрежденной линии. Поэтому в настоящее время большое распространение получили селективные устройства сигнализации замыкания на землю, реагирующие на высшие гармоники установившихся токов замыкания, поскольку для высших гармоник практически отсутствует компенсация емкостного тока током дугогасящего реактора. Используются также устройства, реагирующие на слагающие переходного процесса замыкания на землю.

В сетях, работающих в  условиях повышенной опасности для  обслуживающего персонала, защита от коротких замыканий выполняет также функции защитного отключения и по условиям техники безопасности должна работать без выдержки времени на отключение.

Короткие замыкания на землю в распределительных сетях 6-35 кВ является 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 трехфазное, нарушая энергоснабжение потребителей. Кроме того, ток однофазного замыкания является причиной увеличения напряжения неповрежденных фаз относительно земли в 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, создают повышенную опасность для персонала.