Дуговая защита шин

Выполняется в камерах КРУ 6-10 кВ для защиты ошиновки и сборных шин. Предназначена для устройств с полностью закрытыми токоведущими частями. Работа осуществляется в двух направлениях:

Прибор Дуга-БЦ – защита от дуговых замыканий

Принципыпостроения дуговых опто-волоконных систем ЗДЗ:

Особенности построения схем:

Волоконно-оптическая ЗДЗ

Основана на фиксации световых вспышек электродуги. Устройства содержат волоконно-оптические датчики.

Читайте также:  Как заземлять полотенцесушитель если трубы пластиковые

Расположение защиты в КРУ:

Регистрация электродуги происходит во всех элементах системы одновременно. Отключение выключателей происходит при наличии двух факторов:

Датчики выделяют двух типов:

Опто-волоконная защита от дуговых замыканий

Преимущества защиты:

Фототиристорная ЗДЗ

В качестве фиксатора явления используют фототиристоры, которые реагируют на яркость света.

Для защиты от дуговых замыканий используют фототиристоры

Защита клапанного типа

Позволяет предохранять электрооборудование от дуговых КЗ. Основана на физических процессах, происходящих при дуговом КЗ: вспышки света, увеличение давления воздуха внутри камеры КРУ. В качестве датчиков, данная ЗДЗ использует разгрузочные клапаны с путевыми выключателями. ЗДЗ устанавливается в отсеках камер.

Чем опасны электродуговые КЗ? Электродуга в течение 1 секунды способна привести к выгоранию оборудования. Зафиксированы случаи, когда КЗ приводили к выгоранию секции камер.

Дуговая защита мембранная

Действие основано на способности мембранного выключателя фиксировать изменения величины давления электродуги.

Состав:

Принцип действия заключается в том, что к ячейкам КРУ подводится трубка. Все трубки объединяют между собой и совмещают с выключателем.

Разумный подход – в сочетании защит

Таким образом, отмечается тенденция готовности производителей КРУ и эксплуатирующих организаций к использованию оптико-электрических дуговых защит, обеспечивающих контроль тока и светового потока. Ранее специалисты более осторожно относились к применению подобных защит. Вместе с тем можно отметить, что возможности защит с контролем токов и напряжений не в полной мере использованы из-за ограниченного набора информационных признаков в защитах на электромеханической и микроэлектронной элементной базе.
Применение микропроцессорной техники снимает проблему сложности алгоритмов и объемов обрабатываемой информации, что позволяет вернуться к вопросам построения быстродействующих и селективных защит с традиционными датчиками информации (трансформаторами тока и напряжения).

При этом некоторые недостатки, отмеченные выше, могут быть превращены в достоинства, например, в сокращение времени их монтажа и наладки, т.к. в отличие от монтажа оптико-электрических защит не требуется отключение всей секции. Выполнение более совершенной защиты от замыканий на землю, обеспечивающей выявление повреждений не только на кабельных или воздушных линиях, но и внутри КРУ, позволит не допустить развития в междуфазные дуговые КЗ.

Предлагаемая концепция построения защит КРУ и отходящих от них линий может явиться предметом дополнительного обсуждения. Разумное сочетание ОЭДЗ и защит с контролем токов и напряжений позволит повысить надежность защит и обеспечить резервирование.

Владимир Нагай, д. т. н., профессор каф. «Электрические станции», зам. директора НИИ Энергетики Южно-Российского государственного технического университета, г. Новочеркасск

ЛИТЕРАТУРА 

1. Нагай В.И. Релейная защита ответвительных подстанций электрических сетей. – Энергоатомиздат, 2002. – 312 с.
2. Зотов А.Я. О дуговой защите шкафов КРУ(Н) 6–10 кВ на датчиках «Краб» и «Антенный» // Энергетик. – 1997. – № 3. – С. 17–18.
3. Нагай В.И., Сарры С.В. Определение чувствительности оптико-электрических защит от дуговых коротких замыканий в комплектных распределительных устройствах напряжением 6–10 кВ // Изв. вузов. Электромеханика. – 1999. – № 1. – С. 48–51.
4. Нагай В.И. Выбор и техническая реализация быстродействующих защит КРУ от дуговых коротких замыканий// Электро. – 2002.– № 1. – С. 35–39.
5. Середа Н.Н., Харитонов В.В. Применение фототиристоров для защиты сетей при дуговых коротких замыканиях // Материалы семинара «Новые комплектные электротехнические устройства». – М.: Московский Дом науч.-техн. пропаганды, 1990. – С. 53–57. 
6. В.И. Нагай, С.В. Сарры, М.М. Котлов и др. Оптико-электрическая дуговая защита КРУН 6–10 кВ // Энергетик. – 2000. – № 8. – С. 38–39.
7. Нагай В.И. Сарры С.В., Войтенко А.С. Релейная защита КРУ с контролем светового потока // Промышленная энергетика. – 2001. – № 11. – С. 32–36. 
8. Нагай В.И., Сарры С.В., Войтенко А.С. Быстродействующие релейные защиты КРУ от дуговых коротких замыканий с оптико-электрическими датчиками // Электрические станции. – 2002. – № 3. – С. 55–59.
9. Вайнштейн В.Л., Сурвилло Б.А. Фотореле защиты от дуговых КЗ // Энергетик. – 1989. – № 11. – С. 27–31.
10. 10. Сухоручкин И.В., Бочаров Н.В. Реле защиты от дуговых замыканий // Электрические станции. – 1990. – № 5. – С. 89–91.
11. Коротков Л.В., Погодин Н.В. Быстродействующая оптическая система дуговой защиты ЗРУ 6–10 кВ // Релейная защита и автоматика энергосистем 2000: Тез. докл. XIV научно-технической конференции. – М.: ЦДУ ЕЭС России, 2000. – С. 48–49.
12. Крылов И.П. Устройство быстродействующей селективной световой дуговой защиты БССДЗ-01/02 // Сборник тез. докл. семинара-совещания начальников служб РЗА АО-энерго, начальников электролабораторий электрических станций, ведущих специалистов РЗА ОЭС Северного Кавказа, РАО «ЕЭС России», РП «Южэнерготехнадзор». – Пятигорск, 2001. – С. 112–114.
13. Калачев Ю.Н., Шевелев В.С. Устройство дуговой защиты для ячеек КРУ 6–10 кВ // Энергетик. – 2001. – № 1. – С. 25–26.
14. Демьянович М.В., Евреев А.И., Пименов А.В. и др. Новая дуговая защита для комплектных распределительных устройств // Энергетик. – 2001. – № 5 – С. 24.
15. Григорьев В.А., Милохин В.Е., Палей Э.Л. Волоконно-оптическая дуговая защита ячеек КРУ 6-10 кВ // Энергетик. – 2002. – № 2. – С. 23–24.

Статья опубликована в журнале
«Новости Электротехники» №5(23) 2003

Установка системы защиты от дуги

Модуль контроля дуги может устанавливаться на любом участке системы распределения электрической энергии: например, в главных распределительных щитах или шкафах.

Основной принцип расположения оптических датчиков системы активной защиты – обеспечить контроль за всеми частями НКУ, где может возникнуть дуговое короткое замыкание. Потенциально опасными являются места расположения главных и распределительных сборных шин, а также части НКУ или секции с силовыми автоматическими выключателями. Датчик способен обнаружить электрическую дугу с расстояния 3-х метров, но для повышения уровня защиты оборудования оптические устройства монтируют с интервалами в 1,5 метра, что повышает надёжность системы.

Принцип действия дуговой защиты

6.1.1 Принцип работы дуговой защиты основан на откидывании крышек клапанов дуговой защиты от избыточного давления возникающего при коротком замыкании в ограниченном пространстве отсеков ячеек КРУ 10кВ и срабатывании концевых выключателей, установленных на них.

Читайте также:  РД 34.21.121 «Инструкция по устройству молниезащиты зданий, сооружений и промышленных коммуникаций».

6.1.2 На ячейках КРУ 10кВ отходящих линий: ввода №1 и №2, ТС, и ДГ клапаны дуговой защиты установлены над кабельным отсеком и над отсеком выключателя.

На торцах секций КРУ 10кВ смонтированы дугоуловители, оборудованные клапанами дуговой защиты, которые служат для защиты сборных шин от повреждения при возникновении электрической дуги, которая перемещается по шинам дугоулавителя.

6.1.3 На передней панели приборного отсека всех ячеек КРУ 10кВ установлены: переключатель дуговой защиты и светодиод, указывающий о срабатывании дуговой защиты.

На передней панели приборного отсека секционного выключателя установлено: два переключателя дуговой защиты /I и II секций КРУ 10кВ/, светодиод, указывающий о срабатывании дуговой защиты, и кнопка деблокировки дуговой защиты.

Переключатель дуговой имеет два положения “включено” и “отключено” и служит для отключения оперативных цепей дуговой защиты ячейки от дуговой защиты секции шин КРУ 10кВ.

В положении переключено “Включено” при срабатывании дуговой защиты на каком-либо присоединении, которое сопровождается посадкой напряжения, происходит отключение выключателей всех присоединений в том числе и секционного выключателя №1, если он был включен.

Если переключатель дуговой защиты какой-либо ячейки установлен в положение “Отключено”, то при срабатывании дуговой защиты на данной ячейке произойдет отключение выключателя только данной ячейки, а при срабатывании дуговой защиты секции КРУ 10кВ на отключение всех присоединений, выключатель данной ячейки не отключится.

6.1.4 При срабатывании концевого выключателя клапана дуговой защиты выкатного элемента любой ячейки КРУ 10кВ, которое сопровождается посадкой напряжения на секции КРУ 10кВ, через переключатель дуговой защиты подается команда на отключение всех выключателей КРУ 10кВ и секционного выключателя №1, если он включен. При этом высвечивается указательный светодиод “Дуговая защита” установленное на передней панели приборного отсека данной ячейки и загорается табло “Дуговая защита” соответствующей секции шин КРУ 10кВ на пульте управления электростанцией.

6.1.5 При срабатывании концевого выключателя клапана дуговой защиты установленном на дугоуловителе I или II секции шин КРУ 10кВ, которое сопровождается посадкой напряжения, происходит отключение всех выключателей соответствующей секции шин 10кВ и отключение секционного выключателя №1, если он был включен. При этом загорится табло “Дуговая защита”соответствующей секции на пульте управления подстанцией.

Типовые решения подключения системы защиты от дуги на примере TVOC-2

Пример 1 Одним из требований к работе активных систем защиты от дуги является возможность обесточивания только того участка цепи, который подвергся опасности, а не всех потребителей. В системе TVOC-2 это реализовано за счёт независимой работы высокоскоростных IGBT-выходов модуля контроля дуги – сигнал на отключение подаётся разным автоматическим выключателям, в зависимости от того, какой датчик определил наличие светового излучения.

Пример 2 Существует и более простая схема подключения системы активной защиты, но она менее удобна, т.к. в случае аварии питания лишаются все потребители и происходит простой работоспособных технологических линий предприятия. Такую схему можно использовать в электрических шкафах, от которых не зависит работа важных технологических линий предприятия.

Мгновенное срабатывание активных систем защиты от дуги позволяет обеспечить полную безопасность персонала, сохранность оборудования и надёжную и бесперебойную работу электрической сети предприятия.

Но для последующего снижения риска возникновения аварий специалистам важно проводить анализ каждого случая возникновения дугового короткого замыкания, устанавливать причины появления ЭД и делать выводы о работе силовых автоматических выключателей в критической ситуации. «Для этого современные устройства защиты от дуги оснащены системами мониторинга, – поясняет Сергей Батурлин. – К модулю TVOC-2 можно подключать два ЖК-дисплея, один из которых устанавливается на двери НКУ, а второй – непосредственно на самом устройстве. Экраны служат для ввода настроек в систему, модуль контроля дуги ведёт в режиме реального времени журнал регистрации ошибок, сохраняет информацию о срабатывании автоматических выключателей. Наличие двух дисплеев позволяет осуществлять постоянный контроль работы системы, понять причины возникновения неполадок».

Читайте также:  Функциональное заземление ПУЭ

Нельзя недооценивать роль систем защиты от дуги, особенно на крупных промышленных и гражданских объектах, где трудится большое число людей и установлено дорогостоящее оборудование. Одной из мер обеспечения безаварийного электроснабжения, а соответственно, и бесперебойной работы является использование надёжных систем защиты, обладающих высоким быстродействием. На сегодняшний момент эти устройства являются важным элементом комплексной системы, обеспечивающей безопасность работы электрооборудования.

Основные параметры фототиристора

К основным параметрам фототиристора относятся следующие физические величины:

1. U вкл. (напряжение при включении фототиристора);
2. U выкл. (напряжение при выключении фототиристора);
3. I вкл. (сила тока при включении ФТР);
4. I выкл. (сила тока при выключении ФТР);
5. Ф пуск. (величина пускового потока);
6. t выкл. (временной отрезок отключения от работы ФТР);
7. I ном. (величина номинального тока);
8. I Т. (величина темнового тока)
9. U макс. (максимальное напряжение анода ФТР).

Требования нормативных документов

Необходимо отметить, что требования и методы испытаний дугостойкости элементов оборудования КРУ, требования к быстродействию и типу дуговой защиты, сегодня не регламентированы. В существующих директивных (Приказы РАО «ЕЭС России» от 01.07.98 N 120 «О мерах по повышению взрывопожаробезопасности энергетических объектов» и от 29.03.2001 N 142 «О первоочередных мерах по повышению надежности работы РАО «ЕЭС России») и нормативных («Правила технической эксплуатации электрических станций и сетей», 15-я редакция, п. 5.4.19) документах существуют лишь требования о необходимости наличия быстродействующей защиты от дуговых коротких замыканий внутри шкафов КРУ.

В итоге можно сформулировать следующее основное требование к защите ячеек КРУ от дуговых замыканий:

Полное время ликвидации КЗ не должно привышать 60 мс.

Необходимость дуговой защиты вызвана несовершенством токовой

Несмотря на требования пунктов ПУЭ п.3.3.31, п.3.3.42 о применении АПВ шин и АВР после ликвидации КЗ внутри отсеков КРУ, сегодня проектные организации и эксплуатирующие предприятия обоснованно сомневаются в необходимости выполнения этих требований и предпочитают блокирование АПВ шин и АВР при срабатывании дуговой защиты КРУ. Такое решение обосновано отрицательным опытом применения АПВ шин среднего напряжения у эксплуатирующих организаций. Обоснован ли этот подход? Обеспечивают ли существующие решения защит отключение дугового КЗ за время, в течение которого не возникает критичных повреждений внутри КРУ? Токовые ступенчатые защиты не могут быть использованы в качестве быстродействующей защиты от дуговых замыканий вследствие больших значений выдержек времени на питающих присоединениях (обычно более 0,5 с). С целью сокращения времени действия токовых защит на питающих присоединениях применяют логическую защиту шин (ЛЗШ), принцип действия которой основан на передаче блокирующих сигналов от устройств защиты отходящих присоединений. Однако, и в этом случае время срабатывания защиты превышает допустимое значение. Выдержка времени ЛЗШ обычно составляет не менее 100мс.

ЛЗШ обладает рядом недостатков:

Таким образом, ЛЗШ также не может быть использована в качестве быстродействующей защиты КРУ от дуговых замыканий.

Оптический датчик электрической дуги

В современных системах ЗДЗ используются оптические датчики двух видов, различающиеся по способу установки [1, 8].

В первом случае полупроводниковый фотодатчик

(фотодиод, фоторезистор, фототранзистор, фототиристор) устанавливается непосредственно в отсек КРУ. Недостаток такой конструкции заключается в том, что электронные компоненты и линии связи располагаются в рабочей зоне, а значит, подвержены воздействиям сильных электромагнитных помех.

Для устранения этих нежелательных воздействий существует другой способ реализации оптического датчика, при котором в отсек КРУ устанавливается некий пассивный элемент, осуществляющий захват оптического излучения, а вся оптоэлектронная часть выводится за пределы шкафа РУ (рис. 3). Передача сигнала от собирающего элемента к фотоприемнику происходит по оптическому волокну, которое не подвержено влиянию электромагнитных помех. Такие устройства получили название волоконно-оптических датчиков

(ВОД). Захват оптического излучения выполняется при помощи устройства на основе линзы или же отрезка оптического волокна в прозрачной оболочке.

Фотодатчики и линзовые ВОД называют также точечными датчиками

, поскольку они регистрируют оптическое излучение в ограниченном телесном угле. ВОД на основе собирающего волокна реализуют захват излучения поверхностью волокна по всей его длине, поэтому называются
линейными датчиками
[1, 12]. Один линейный датчик может быть установлен сразу в нескольких отсеках или шкафах КРУ. Как точечный, так и линейный датчики имеют свои преимущества и недостатки (табл. 3).

Таблица 3. Сравнение точечного и линейного датчиков.

Сравниваемый параметр	Линейный датчик	Точечный датчик
Риск затенения	нет	есть
Чувствительность	ниже, чем у точечного	высокая
Возможность работы с несколькими отсеками	есть	нет
Точность определения места возникновения электрической дуги	низкая	высокая

Точечные фотодатчики нашли свое применение в ряде систем ЗДЗ, таких как ЗДЗ-01 (ИЦ «Бреслер»), «Фотон» (НПЦ «Мирономика»), БССДЗ-01 и БССДЗ-03 (ЗАО «Промэлектроника»). Большинство же отечественных и иностранных предприятий, разрабатывающих оптические системы ЗДЗ, используют точечные и линейные ВОД, в некоторых случаях сочетая оба подхода. Среди оптических систем ЗДЗ иностранного производства можно выделить следующие: REA (ABB, Германия), DEHNShort (Dehn, Германия), ARCON (Eaton, Ирландия), PGR-8800 (Littelfuse, США), VAMP (Schneider Electric, Франция). В России ассортимент оптических ЗДЗ представлен следующими устройствами: «ОВОД» (ООО НПП «ПРОЭЛ»), ФВИП-С (ФГУП ВНИИА им. Н. Л. Духова), «Орион-ДЗ» (ЗАО «РАДИУС Автоматика»), ДУГА-МТ (ООО «НТЦ «Механотроника»), «ЭТЮД» (ООО «МПП «Энерготехника»), РС40-АРК, ПД-01, ПД-02 (ООО «РЗА СИСТЕМЗ»), УДЗ 00 «Радуга-ПС» (ООО «ТЕРМА-ЭНЕРГО») и др.

При разработке ВОД необходимо учитывать несколько моментов.

• Выбор типа ВОД
  . Как точечный, так и линейный датчик имеют свои преимущества и недостатки и могут быть использованы в системах дуговой защиты. Зачастую целесообразно использование обоих типов датчиков.
• Выбор собирающего элемента
  . Линзовый ВОД должен захватывать излучение в достаточно широком телесном угле. Эффективность линейного ВОД во многом определяется свойствами собирающего волокна. Обычно используется волокно с большим диаметром сердцевины, например пластиковое (POF) или HCS-волокно.
• Расположение собирающих элементов
  . Необходимо обеспечить контроль всех частей КРУ, в которых возможно возникновение дугового КЗ.
• Выбор фотоприемника
  . Спектральная характеристика используемого фотоприемника должна перекрывать спектр излучения вспышки. Фотоприемник также должен иметь достаточную пороговую чувствительность.
• Диагностика работоспособности
  . Постоянная проверка работоспособности позволяет вовремя обнаружить неработающие датчики. Это можно сделать при помощи тестового сигнала, периодически посылаемого к фотоприемнику от передатчика, специально устанавливаемого в датчик для этой цели [1].
• Настройка пороговых значений
  . Устройство должно уметь отличать сигнал, вызываемый электрической дугой, от тестового сигнала и излучения других источников света.
• Быстродействие
  . Время срабатывания ЗДЗ складывается из времени срабатывания устройств обнаружения (МТЗ и оптического датчика) и времени срабатывания выключателя. Важную роль играет собственное время срабатывания оптического датчика.

Механизм и последствия короткого замыкания

Логическая защита шин

При возникновении короткого замыкания, сопровождающегося электродугой, в считанные доли секунды резко возрастает температура (до 120000С), повреждая стенки ячейки и переходя в соседние.

Обратите внимание! Буквально за мгновения ячейка, в которой создалось короткое замыкание с электродугой, выгорает дотла и не подлежит ремонту.

Если вовремя не принимаются меры, то необратимо выходят из строя целые секции распредустройства с глубокими повреждениями механического и термического характера. В электроустановках возникают очаги возгорания. Падение напряжения с возрастанием тока приводит к торможению и снижению производительности электродвигателей, остановке частей электрической системы, что приводит к локальным и системным (наиболее значительным) авариям.

При этом предприятие несет большие убытки в виде повреждений дорогостоящего оборудования, возможных травм персонала, незапланированных простоев  в работе. Уровень причиненного ущерба зависит от качества и типа изоляционных материалов, величины тока короткого замыкания  и длительности его воздействия.

Обычные защиты от дуговых замыканий

Одним из наиболее часто применяемых в настоящее время видов быстродействующей защиты от дуговых замыкания является оптическая дуговая защита, принцип действия которой основан на регистрации вспышки света внутри отсеков КРУ при возникновении электрической дуги. Находящиеся в эксплуатации в настоящий момент времени устройства подобного класса обладают временами срабатывания от 6 до 25 мс. С учетом времени действия промежуточных реле 12 – 30мс и собственного времени отключения высоковольтного выключателя 10 – 90мс. Время ликвидации дугового КЗ обычными дуговыми защитами зачастую превышает безопасный порог в 50-60мс. При этом конструктивные и аппаратные характеристики этих изделий подлежат дальнейшему совершенствованию. Например, общим недостатком является ломкость оптического волокна в связи с несовершенством конструкции датчика и методов его крепления.

Электрическая дуга: Причины и следствия

Электрическая дуга представляет собой электрический разряд в виде ярко светящегося плазменного шнура. «Причин возникновения дугового короткого замыкания и, как следствие, ЭД много – это и ошибка персонала при обслуживании установки, и наличие загрязнения в электрическом шкафу, и износ электротехнического оборудования, – объясняет Людмила Павлова, главный энергетик ОАО «Краснодарский завод ЖБИиК». – Сегодня на некоторых предприятиях замена кабельных линий и электрических щитов не проводилась десятилетиями.

В результате многие распределительные устройства устарели или вообще вышли из строя, что привело к участившимся авариям». Поэтому на производствах особое внимание должно уделяться мерам по обеспечению защиты персонала и оборудования от последствий возникновения ЭД.

Электрическая дуга создаёт повышенное давление (до 225 кг/см) и оказывает сильное термическое воздействие (7000-80000С) как на отдельные части оборудования, так и в целом на электроустановку. В результате дуга приводит к выходу из строя электротехнического оборудования, расположенного внутри шкафов управления и распределения, а значит, к внеплановым простоям технологических линий и, как следствие, снижению прибыли предприятия. Ремонт и устранение неисправностей требуют немалых временных и материальных затрат. Однако все вышеперечисленные сложности не идут ни в какое сравнение с травмами, которые может получить обслуживающий персонал при эксплуатации незащищённых установок.

По словам Юрия Резниченко, главного энергетика , однажды он подвергся мощному ультрафиолетовому излучению, которое свойственно дуге, и как итог – на целую неделю был ослеплён. Помимо ослепления, ЭД, возникающая в низковольтных установках, грозит участнику происшествия сильнейшими ожогами.

Чем больше время горения дуги, тем более серьёзные травмы рискует получить человек, подвергшийся её воздействию, и тем более глобальные разрушения грозят электрооборудованию. Именно поэтому необходимо, чтобы ЭД была погашена в кратчайшие сроки. В частности, требования безопасности, изложенные в ГОСТ 14693-90 «Устройства комплектные распределительные негерметизированные в металлической оболочке на напряжение до 10кВ», определяют, что локализация воздействия дуги при возникновении короткого замыкания внутри КРУ должна быть обеспечена в течение 0,2 с (200 мс).

Схема клапанной дуговой защиты в КРУ 6(10) кВ

В данной статье я буду рассматривать схему клапанной дуговой защиты в КРУ 6(10) кВ. В данном рассматриваем случае, дуговая защита реализуется на концевых выключателях срывных клапанов сброса давления, установленных в отсеках: присоединений, выкатного элемента (В.Э.) и сборных шин.

На вводном выключателе и на вышестоящей релейной защите выполняется контроль фазных токов. Это необходимо из-за того, что при возникновении КЗ в ячейке вводного выключателя, трансформаторы тока могут быть шунтированы дугой, либо повреждены их вторичные цепи.

Контакты S7S, S7W, S7P показаны в положении закрытых выхлопных клапанов.

Читайте также:  Рабочее заземление

Рис.1 – Дуговая защита клапанная 1 секции

Рис.2 – Дуговая защита клапанная 2 секции

Логика работы дуговой защиты заключается в следующем:

В шкафах отходящих линий 1(2) секций:

При возникновении дугового замыкания в от отсеках сборных шин или в отсеке выкатного элемента, срабатывают соответствующие концевые выключатели S7S, S7W и выдается команда через шинку ED1 на отключение вводного выключателя своей секции и секционного выключателя независимо включен он или нет.

При возникновении дугового замыкания в отсеке присоединений срабатывает концевой выключатель S7P и срабатывает реле KL1, которое дает команду на отключение только выключателя данного присоединения.

В шкафах ТН1(2):

При возникновении дугового замыкания в отсеках: присоединений, выкатного элемента или сборных шинах срабатывают соответствующие концевые выключатели и через шинку ED1 поступает команда на отключение вводного выключателя данной секции и секционного выключателя.

В шкафах ВВ1(2):

При возникновении дугового замыкания в отсеках сборных шин или в отсеке выкатного элемента срабатывают концевые выключатели соответственно S7S и S7W, срабатывает реле KL1, которое отключает выключатель данной секции и дается команда на отключение СВ.

При возникновении дугового замыкания в отсеке присоединений, срабатывает концевой выключатель S7P, данный сигнал выведен на клеммник внешних цепей для отключение выше стоящего выключателя, например выключателя 110 кВ.

В шкафу СВ:

При возникновении дугового замыкания в отсеке сборных шин, срабатывает концевой выключатель S7S, и через шинку ED1 поступает команда на отключение вводного выключателя данной секции, реле KL1 отключает СВ.

Читайте также:  Провод заземления для частного дома какое сечение

При возникновении дугового замыкания в отсеке выкатного элемента, срабатывают концевые выключатели S7W и через шинку ED1(2) поступают команды на отключение вводных выключатель 1 и 2 секции, реле KL1 отключает СВ.

При возникновении дугового замыкания в отсеке присоединений, срабатывает концевой выключатель S7Р и через шинку ED2 поступает команда на отключение вводного выключателя 2 секции, реле KL2 отключает СВ.

В шкафу СР:

При возникновении дугового замыкания в отсеках сборных шин, выкатного элемента и присоединений срабатывают соответствующие концевые выключатели и через шинку ED2 поступает сигнал на отключение вводного выключателя 2 секции и СВ.

Также вы можете увидеть схемы клапанной дуговой защиты совместно с волоконно-оптическими датчиками или с фототиристорными датчиками, такое совместное использование клапанов и датчиков повышает надежность срабатывания ЗДЗ. Данные датчики устанавливаются в каждом отсеке, параллельно с концевыми выключателями клапанной дуговой защиты.

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.

Логическая защита шин (ЛЗШ): принцип действия, схема, реализация, видео

Логическая защита шин в настоящее время входит в состав практически любого микропроцессорного терминала РЗА. Ее задача – отключить короткое замыкание на шинах РУ за минимально возможное время, ограничивающееся только собственным временем срабатывания электронной части терминала. Обычно это от 0,1 до 0,15 с.

Почему именно ЛЗШ является наиболее эффективной защитой для этой части РУ?

Первый вариант – применение дифференциальной защиты. Для ее реализации потребуются дополнительные обмотки трансформаторов тока на всех присоединениях секции. Их нужно соединить с дифференциальным реле, задача которого – в момент КЗ сложить токи, входящие на шины от фидеров питания и токи на отходящих присоединениях. В случае превышение током небаланса величины уставки реле дает команду на отключение.

Читайте также:  Как устройство защиты проводки от искрения может спасти квартиру от пожара

Система получается очень сложной, но со сложностью падает ее надежность.

К тому же трансформаторы тока с дополнительными обмотками дороже. Накладываются ограничения по проверкам РЗА присоединений: при случайной подаче тестового тока на него защита сработает ложно.

Вариант с использованием неполной дифференциальной защитой шин тоже не является достаточно эффективным.

Он отличается от предыдущего тем, что используются трансформаторы тока только питающих линий и мощных потребителей. Но его применение, ко всему прочему, сильно ограничено.

Следующая возможность защитить шины – МТЗ питающих линий. В принципе, его и выполняют в подавляющем большинстве случаев. Но у этого вида защиты есть существенный недостаток. Для отстройки МТЗ от коротких замыканий на отходящих присоединениях ее выдержка времени должна быть больше, чем у МТЗ потребителей. На практике это 1 – 3 секунды.

С увеличением тока КЗ каждая секунда его действия становится фатальной для электрооборудования. Чем дольше горит дуга, тем больше разрушений она приносит.

Применение

Устройства применяют на электроподстанциях энергокомпаний, предприятий газовой, нефтяной и других видов промышленности. Кроме того, ЗДЗ используют для защиты тяговых подстанций на железной дороге, в электрооборудовании метрополитена. Идеальными условиями для срабатывания дуговой защиты являются неотапливаемые помещения.

Дуговую защиту устанавливают в комплектных распредустройствах (КРУ), которые в связи с компактными габаритами могут быть отключены на время, не превышающее 1 секунды. Монтаж защитного реле выполняют:

• в ячейках КРУ внутренней и наружной установки;
• шинах (проводниках электрического тока с низким сопротивлением);
• камерах сборных одностороннего обслуживания (КСО);
• комплектных трансформаторных подстанциях (КТП) промышленных и собственных нужд.

Практическая реализация

В настоящее время, для обеспечения селективности и отсутствия ложных отключений, УДЗ логически объединяются с электрическими защитами присоединений. Так, при возникновении в цепи тока повреждения, вызванного дуговым пробоем, запускаются самые чувствительные защиты питающих (или других) присоединений, но его (тока) как правило недостаточно для срабатывания быстродействующей ступени, в чей зоне работы находится место короткого замыкания, так как переходное сопротивление дуги больше, чем металлическое короткое замыкание. В этом случае для электрической защиты короткое замыкание находится как бы вне зоны самой быстродействующей ступени, электрическая защита присоединения работает с выдержкой времени. В этом случае участок электрической цепи отключается дуговой защитой без выдержки времени по факту пуска электрической защиты (любой из ступеней защиты) и факту наличия дуговой вспышки (высокому давлению). Такая логика работы УДЗ называется «Работа дуговой защиты с блокировкой по току».

В настоящее время УДЗ без блокировки по току на объектах электроэнергетики не используются, поскольку зафиксировано множество случаев ложного отключения присоединений. Особенно часты ложные отключения без блокировки по току у устройств с опто-электрической реализацией, так как фотодатчики могут ложно зафиксировать факт наличия дуги при изменении интенсивности освещения или при проведении сварочных работ в помещении распределительного устройства.

Из чего состоит ЛЗШ

Элементы логической защиты шин не сосредоточены в одном месте. Это система, объединяющая терминалы защит питающих и отходящих линий.

Отходящие линии при запуске собственных защит (обычно – МТЗ), формируют сигнал блокировки ЛЗШ. Для этого на каждом из них выделяется по одному дискретному выходу. Сигналы от всех отходящих линий секции поступают на дискретные входы терминалов фидеров питания. Для передачи используется система шин питания и управления, входящая в состав любого современного распределительного устройства. На этом, собственно, вся конструктивная часть и заканчивается. Остается выставить правильные настройки ЛЗШ на всех терминалах, задать назначение дискретных входов и выходов.

Терминалы секционных выключателей получают сигнал блокировки ЛЗШ от присоединений обоих секций, которые они соединяют. Для этого используются разные дискретные входы.

Самая быстрая дуговая защита

Особняком в данном ряду стоит дуговая защита «Лайм», выпускаемая НПП «Микропроцессорные технологии». Собственное время срабатывания данного устройства не превышает 0,9 мс (с учетом времени действия выходных реле), что позволяет организовать действительно быстродействующую дуговую защиту энергообъекта. 0,9мс – лучший показатель в мире по сравнению с обычными дуговыми защитами.

Рекомендации по повышению комплексного быстродействия ДЗ

Уникальная технология Optoflex

Построение ОЭДЗ

Дуговая защита КРУ должна строиться с учетом его конструктивных особенностей и типов коммутационных аппаратов. Для этого необходимо выделить как особые элементы распредустройства, к которым относятся ячейки вводного выключателя, ячейка секционного выключателя, особые зоны (отсеки) ячеек КРУ: отсек шинного моста, отсеки высоковольтных выключателей, трансформатора напряжения и т.д. Такое деление КРУ на зоны позволит наиболее оптимально выполнять воздействия на коммутационные аппараты с минимизацией объемов повреждений. При КЗ в особых элементах требуется отключение секции без выдержки времени, а при КЗ в особых зонах, например, в отсеках измерительных трансформаторов тока, кабельной разделки и проходных изоляторов возможно отключение только поврежденной ячейки, например, при использовании вакуумных выключателей.

Горение дуги в ячейке вводного выключателя требует воздействия на отключение не только секционного выключателя, но и выключателя со стороны высшего напряжения силового трансформатора. Повреждение же секционного выключателя требует отключения вводных выключателей. С учетом вышеизложенного защита должна обеспечивать селективное выявление дуговых коротких замыканий в ячейках и их отсеках.

Существует также и другой подход в построении дуговой защиты КРУ, согласно которому любое КЗ в КРУ должно отключаться вводным выключателем, что приводит к «погашению» секции. Такой подход упрощает реализацию защиты и допускает объединение датчиков, например, позволяет выполнять оптико-электрический датчик единым, что имеет место при использовании ВОЛС, соединенной в «петлю». При реализации защиты по первому варианту возможно объединение ОЭДЗ и устройств, воздействующих на одни и те же выключатели.

Поведение ЛЗШ при внешнем КЗ

При внешнем коротком замыкании запускается МТЗ присоединения, на котором оно произошло. Естественно, отключение произойдет по истечении выдержки по времени, предусмотренной для данного тока замыкания. Сигнал блокировки поступит на терминалы фидеров, питающих секцию.

На этих терминалах запустится ЛЗШ. Появление сигнала блокировки приведет к тому, что ЛЗШ на терминалах питающих линий остановится, и отключения не произойдет.

В случае отказа МТЗ отходящей линии короткое замыкание будет устранено МТЗ питающего фидера или УРОВ. За отказ ЛЗШ не отвечает.

Работа ЛЗШ при КЗ на шинах

Если короткое замыкание произошло на шинах РУ, сигнала блокировки от отходящих линий не поступит, так как ток КЗ через них не проходит. Запуск МТЗ питающих шины линий при отсутствии сигнала блокировки приведет к мгновенному действию ЛЗШ на отключение присоединений. Причем отключатся независимо друг от друга все выключатели, через которые в данный момент осуществляется питание. Если помимо ввода включен секционный выключатель, то ЛЗШ сработает и на нем.

Защита носит название логической именно потому, что ее работа связано с анализом места КЗ в системе: если ни один терминал отходящей линии не видит замыкание, значит – оно на шинах.

Зона, охваченная защитой, ограничивается местами установки трансформаторов тока всех присоединений секции. В этом она похожа на дифференциальную защиту шин, реализованную классическим образом. При срабатывании ЛЗШ формируется сигнал запрета АВР на поврежденную секцию.