Принцип действия дифференциальной защиты

Действие данной защиты базируется на сравнивании токов, которые приходят в участок нуждающийся в защите, и выходят из него. Для такого сравнения величины силы тока применяются трансформаторы тока, так как только за счёт них есть возможность измерять большие его величины. Лучше всего это видно на примере простейшей схемы, приведённой ниже.

В схеме трансформаторы тока обозначены ТА1 и ТА2. Вторичные цепи их соединяются с реле тока КА. Таким образом, получается, что обмотка главного реле защиты получает разницу токовых значений от двух трансформаторов, и при нормальном рабочем процессе она будет равна нулевому значению, а значит реле КА останется не втянутым. Однако если в цепи, которая защищается, происходит межфазное короткое замыкание (к. з.), то на обмотку реле поступит уже значение равное сумме нескольких токов, это и приведёт в движение подвижную часть электромеханического реле, которая, в свою очередь, замкнёт контакты и подаст сигнал на отключение оборудования от источника электрической энергии. Однако это всё в теории, а в практике всегда через катушку реле будет протекать некий небольшой ток небаланса, который при расчёте катушки необходимо учесть.

Вот несколько причин возникновения этого отрицательного явления:

• ТТ (трансформаторы тока) могут иметь характеристики значительно отличающие их друг от друга. Чтобы снизить эти показатели применяются более точные трансформаторы, изготовленные попарно специально для этого вида защиты;
• За счёт тока намагничивания, возникающего в обмотке защищаемого трансформатора в момент его включения из режима холостого хода, в рабочий режим с наличием нагрузки. Для того чтоб избежать ложного срабатывания реле КА нужно подобрать ток срабатывания реле побольше чем, самое большое значение тока намагничивания, которые может произвести защищаемый объект, в данном случае трансформатор;
• За счёт различного соединения обмоток (звезда-треугольник и наоборот). Для этого нужно выбрать число витков трансформаторов тока, участвующих в дифзащите, таким образом, чтобы они компенсировали эти неблагоприятные величины.

Ток небаланса в дифференциальной защите, возникающий при эксплуатации — это отрицательное явление, с которым нужно бороться и которое нужно обязательно учесть при расчёте данного защитного электрооборудования.

Дифзащита в сетях 0,23-0,4 кВ

Для повышения эффективности работы ЛЭП применяются устройства, принцип действия которых основан на магнитно-электрических реле.

Принцип работы

Дифаппараты (дифференциальные автоматы и устройства защитного отключения), установленные на вводах в жилые и административные здания, при прохождении электротока через них, сравнивают значения входящего и выходящего тока. Если величины, не совпадают, то происходит автоматическое разъединение цепи.

Причины возникновения тока утечки:

• прикосновение живых организмов к оголенным токопроводам;
• пробои в изоляции электропроводки, кабелей бытовых электроприборов.

Если автоматика срабатывает без нагрузки, то такой прибор нельзя считать исправным, или в самом распределительном щите протекают токи утечки. Если заведомо известно, что аппарат исправен, необходимо отключить все автоматы после УЗО. Принцип последовательного их переподключения определяет аварийный участок электроцепи.

При первом срабатывании отключения УЗО, необходимо запустить его снова, т.к. возможны ложные срабатывания устройства. Если отключение повторяется, то в сети присутствует неисправность.

Величины отсечки дифзащиты выбирают из стандартного ряда в зависимости от назначения: пожаробезопасность, вводные дифавтоматы, квартирные и фидерные УЗО, УЗО для влажных и детских комнат. УЗО на 10 и 30 мА защищают человека от фибрилляции желудочков.

Реализуется путем установки дифференциальных автоматов и УЗО на вводах в коттеджи, групповых щитках. Принято считать, что наиболее эффективная безопасность – трехуровневая, когда действуют несколько устройств: 100-300, 30 и 10 мА одновременно.

Дифференциальная токовая защита может быть эффективна в квартирах с проводкой без заземления. Она чувствительна к токам утечки, поэтому обеспечивает полную безопасность от поражения электротоком.

Устройство защитного отключения

Необходимо регулярно проверять работоспособность устройств защитного отключения (не реже 1 раза в 3 месяца). Для чего на корпусе устройства предусмотрена кнопка «ТЕСТ».

Дифференциальные автоматы совмещают в себе функции выключателя и УЗО:

• защищают линии от перегрузки;
• расцепление контактов при наличии токов утечки.

Современная дифференциальная токовая защита способна обеспечить полную безопасность от поражения электричеством.

Моделирование в электроэнергетике — Дифференциальная защита шин или ошиновки

Дифференциальная защита шин или ошиновки

Дифференциальная защита шин (далее — ДЗШ) или ошиновки (далее — ДЗО) являются быстродействующими защитами с абсолютной селективностью. Зона действия защиты ДЗШ (или ДЗО) ограничивается трансформаторами тока, к которым подключена защита. Токовые цепи ДЗШ (или ДЗО) всегда выполняются в трехфазном исполнении, а трансформаторы тока присоединений собираются по схеме полной звезды. Защита подключается к обмоткам трансформаторов тока таким образом, что бы ее зона действия максимально перекрывалась с зонами действия защит присоединений.

Каждое присоединение формирует так называемое «плечо» дифференциальной защиты. Для всех «плеч» дифференциальной защиты необходимо либо применять трансформаторы тока с одинаковыми коэффициентами трансформации, либо применять меры по выравниванию токов в «плечах» дифференциальной защиты: использовать промежуточные трансформаторы тока для выравнивания токов в «плечах» защиты. В современных микропроцессорных устройствах предусматривается программное выравнивание коэффициентов трансформации трансформаторов тока в «плечах» защиты.

Рис.1. Схема подключения

При подключении устройства защиты к ТТ присоединений за положительное направление токов принимают их направление в сторону защищаемого объекта («в шины»).

Принцип действия защиты ДЗШ (или ДЗО)

Принцип действия защиты ДЗШ (или ДЗО) основан на измерении дифференциального тока, который представляет собой геометрическую (векторную) сумму токов от трансформаторов тока всех присоединений, зафиксированных на данной системе шин (ошиновки). Дифференциальный ток в любой момент времени определяется по следующему выражению (данное соотношение справедливо как для мгновенных значений токов, так и для векторных величин):

— величина дифференциального тока защиты;

— значение тока присоединения, приведенное к вторичным величинам.

При коротком замыкании в зоне действия защиты шин (или ошиновки) по всем присоединениям ток короткого замыкания подтекает к месту короткого замыкания, в результате появляется дифференциальный ток, который вызывает срабатывание защиты (достижение дифференциального тока уставки срабатывания).

В нормальном режиме работы и при внешних коротких замыканиях величина дифференциального тока близка к нулю, но не равна нулю из-за погрешностей трансформаторов тока, различием характеристик намагничивания трансформаторов тока различных производителей и другими причинами. Величина небаланса дифференциального тока минимальна в нормальном режиме работы и увеличивается при увеличении значения внешнего тока короткого замыкания. Ток небаланса может вызвать неправильную работу защиты ДЗШ (или ДЗО), поэтому принимаются меры к ограничению его значения или загрубение уставки срабатывания. С целью ограничения тока небаланса необходимо:

Читайте также:  Единица измерения циклической частоты в международной системе

а) применять однотипные трансформаторы тока с высокими характеристиками намагничивания, у которых насыщение сердечника трансформатора тока происходит при больших токах короткого замыкания;

б) уменьшать вторичные токи за счет увеличения коэффициента трансформации трансформаторов тока;

в) уменьшать нагрузку на трансформаторы тока путем увеличения сечения и сокращения длины соединительных проводов токовых цепей.

Все представленные выше мероприятия позволяют уменьшить погрешность трансформаторов тока при преобразовании величины первичного тока присоединений во вторичные значения.

В настоящее время разработаны более совершенные схемы дифференциальных защит шин (или ошиновки) с применением торможения, которые имеют более улучшенные характеристики отстройки от тока небаланса при внешнем коротком замыкании.

Защиты ДЗШ (или ДЗО) с торможением

Для повышения чувствительности защиты в минимальных режимах работы и отстройки от токов небаланса при внешнем коротком замыкании используют схемы дифференциальных защит шин (или ошиновки) с применением торможения, в которых уставка срабатывания дифференциального тока изменяется в зависимости от тока торможения (сквозного тока, проходящего через защищаемый объект).

Тормозной ток (ток стабилизации) представляет собой арифметическую сумму модулей токов от трансформаторов тока всех присоединений, зафиксированных на данной системе шин (ошиновки).

— ток торможения (ток стабилизации).

Основной принцип действия защиты ДЗШ (или ДЗО) с торможением базируется на сравнении величины дифференциального тока с уставкой срабатывания, которая в свою очередь изменяется в зависимости от величины рассчитанного тока торможения

. Общий вид характеристики срабатывания защиты ДЗШ (или ДЗО) с торможением представлен на рисунке.

Рис.2. Характеристики ДЗШ и ДЗО

Представленная характеристика предотвращает ложное срабатывание защиты, которое может быть вызвано наличием дифференциального тока при внешнем коротком замыкании из-за различных характеристик и погрешностей трансформаторов тока.

Выбор уставки минимального тока срабатывания защиты (I-DIFF>) производится по условию предотвращения ложного действия защиты при возможном обрыве фазного провода вторичных токовых цепей защиты любого присоединения шин (отстройка от дифференциального тока при обрыве вторичных токовых цепей защиты в нагрузочном режиме):

— ток срабатывания защиты;

Читайте также:  Самодельные генераторы НЧ для настройки усилителей НЧ и приемников

— коэффициент отстройки, который принимается равным «1,2»;

— максимальный длительно допустимый ток нагрузки самого нагруженного присоединения шин (или ошиновки). При затруднении в определении действительных токов нагрузки, следует принять максимальный номинальный первичный ток ТТ присоединений шин.

Дифференциальная токовая отсечка при реализации защиты ДЗШ и ДЗО (I-DIFF>>) как правило не используется.

Защита ДЗШ (или ДЗО) действует без выдержки времени при всех видах коротких замыканий на отключение защищаемого элемента с помощью выключателей с пуском УРОВ. После отключения от защиты выключателей присоединений систем шин, происходит их автоматическое повторное включение, для чего используются имеющиеся на указанных присоединениях устройства АПВ. АПВ шин осуществляется в порядке, определяемом временем АПВ присоединений.

Контроль вторичных токовых цепей

В защите реализован контроль неисправностей вторичных токовых цепей ДЗШ (или ДЗО), который контролирует ток небаланса в дифференциальной цепи защиты каждой отдельной фазы и нулевом проводе. Данная блокировка выявляет обрыв или шунтирование фазы вторичной цепи трансформатора тока для своевременного выявления неисправности оперативным персоналом объекта. В случае выявления защита действует на сигнал или блокирование (по выбору) соответствующей селективной зоны ДЗШ, или полное блокирование ДЗШ.

Оперативное обслуживание

Защита шин (или ошиновки) должна быть постоянно введена в работу. При невозможности обеспечить наличие защиты ДЗШ (или ДЗО) при работающем элементе необходимо:

1. Ввести оперативное ускорение резервных защит противоположных сторон линий, которые примыкают к системе шин (ошиновки) с выведенной ДЗШ (ДЗО).

2. Ввести оперативное ускорение ступеней резервных защит автотрансформаторов, направленных в сторону системы шин (ошиновки) с выведенной ДЗШ (ДЗО).

3. При наличии опережающего отключения ШСВ от резервных защит автотрансформаторов ввести оперативное ускорение опережающего отключения ШСВ (для сети 6-220 кВ).

Однако следует отметить, что при коротком замыкании на системе шин (ошиновки) локализация короткого замыкания будет выполняться путем отключения линий электропередачи, которые примыкают к системе шин (ошиновки), что может привести к развитию аварийной ситуации в энергосистеме (системной аварии), поэтому необходимо не допускать отсутствие защит ДЗШ (или ДЗО) по любой причине.

Для того, чтобы добавить Ваш комментарий к статье, пожалуйста, зарегистрируйтесь на сайте.

simenergy.ru

Дифференциальная защита шин

ДЗШ является быстродействующей защитой с абсолютной селективностью, которая охватывает все элементы РУ, присоединенные к секции шин, и действует без замедления при всех видах коротких замыканий (КЗ) на отключение выключателей этих элементов с пуском их УРОВ и запретом их АПВ при неуспешном АПВ шин. По своему принципу действия ДЗШ не срабатывает ложно при внешних КЗ и качаниях.

Современные ДЗШ предусматриваются с дополнительным торможением для отстройки от токов небаланса установившегося и переходного режимов при длительном внешнем КЗ с большой апериодической составляющей.

ДЗШ подключается к отдельным вторичным обмоткам трансформаторов тока (ТТ) таким образом, что бы ее зона действия максимально перекрывалась с зонами действия защит присоединений:

• защиты присоединений подключаются к вторичным обмоткам ТТ, расположенными максимально близко к шинам;
• ДЗШ подключается к вторичным обмоткам ТТ, расположенными максимально удаленно от шин в сторону присоединений.

В ДЗШ предусмотрен контроль исправности токовых цепей с действием на сигнализацию и автоматическую блокировку защиты при неисправности. Предусматривается возможность:

• оперативной деблокировки защиты;
• оперативного вывода блокировки защиты при неисправности токовых цепей.

В современных терминалах ДЗШ предусматривается программное выравнивание токов плеч и установка промежуточных ТТ не требуется.

ДЗШ имеет в своем составе:

• пусковой токовый орган;
• чувствительный токовый орган (ЧТО).

Пусковой орган имеет большую (относительно ЧТО) по величине уставку тока срабатывания и предназначен для отключения секции шин при КЗ на шинах.

ЧТО нормально из работы выведен и вводится в работу в следующих режимах:

• при оперативное опробовании секции шин напряжением от одного из присоединений в случае неуспешного АПВ шин – вводится оперативно;
• при автоопробовании секции шин напряжением действием АПВ шин – вводится автоматически;
• в случае отказа выключателя одного из присоединений при действии ДЗШ — вводится автоматически на время, достаточное для нормального срабатывания УРОВ.

В этих режимах к месту КЗ на шинах протекает ток только одного присоединения, и его величина может быть недостаточна для срабатывания пускового органа, а в случае отказа выключателя одного из присоединений – для удерживания пускового органа в сработанном положении для действия УРОВ.

После работы ДЗШ может применятся АПВ шин.

Читайте также:  Методология проектирования линии электропередач

Здесь хотелось бы видеть: Добавить раздел с выбором параметров

ТОКИ НЕБАЛАНСА В ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЕ

ТРАНСФОРМАТОРОВ И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ

А) Составляющие тока небаланса

При внешних к. з. и нагрузке обеспечить полный баланс вто­ричных токов, поступающих в реле, не удается. Вследствие не­равенства вторичных токов в реле в указанных режимах появля­ется ток небаланса , который может вызвать неправильную работу защиты.

Неравенство вторичных токов обусловливается: погрешностью трансформаторов тока; изменением коэффициента трансформации силового трансформатора при регулировании напряжения; непол­ной компенсацией неравенства вторичных токов в плечах защиты; наличием намагничивающих токов силового трансформатора, вно­сящих искажение в его коэффициент трансформации.

Каждая из этих причин порождает свою составляющую I

нб. Рассмотрим эти составляющие и способы оценки их величины.

1) Составляющая I

нб.т.т вызывается наличием по­грешностей (токов намагничивания) трансформаторов тока, пи­тающих защиту (рис. 16-19). С учетом токов намагничивания разность вторичных токов, проходящих в реле при внешнем к. з.,

Считая, что неравенство первичных токов по величине и фазе полностью скомпенсировано, получим, что I 1 / nI = I

II/
n
II
.
С уче­том этого из (16-17а) следует, что в реле появляется ток:

Выражение (16-176) показывает, что, как и в дифференциаль­ных защитах линий игенераторов, ток небаланса, обусловленный погрешностью трансформаторов тока, равен геометрической раз­ ности намагничивающих токов трансформаторов тока защиты.

Читайте также:  Телекоммуникационные кабели. Какие лучше выбрать в свой дом? на сайте Недвио

Эта составляющая тока небаланса имеет наибольшую величину и является основной.

2) Составляющая I

нб.рег появляется при изменении (регулировании) коэффициента трансформации
N
силового транс­ форматора или автотрансформатора.

Компенсация неравенства первичных токов, осуществляемая с помощью компенсирующего трансформатора или вспомогатель­ного автотрансформатора, обеспечивается при определен­ных соотношениях токов обмоток силовых трансформаторов, определяемых их коэффициентом трансформации N.

При измене­нии
N
компенсация токов нарушается и в дифференциальном реле появляется ток небаланса
I
нб.рег. Обычно параметры компенси­рующих устройств
( w
yили
па)
подбираются для среднего значе­ния
N.
При отклонении от него на ± ∆
N
% появляется ток не­баланса

где I

скв — сквозной ток к. з., протекающий через трансформатор. Обычно на силовых трансформаторах и автотрансформаторах предусматриваются ответвления, позволяющие изменять
N
в пре­делах ±5% номинального (среднего) значения. У трансформато­ров
с регулировкой N
под нагрузкой ∆
N
= ±10 ÷ 15%.

3) Составляющая небаланса, возникающая при неточной компенсации неравенства токов плеч I

нб.комп, появляется в тех случаях, когда регулирующие возможности компенсирую­ щих устройств не позволяют подобрать расчетные значения (
w
y или
па),
необходимые для полной компенсации.

4) Составляющая, обусловленная наличием тока на­магничивания I

нам у силового трансформатора. Ток намагничивания нарушает расчетное соотношение между первичным и вторичным токами силового трансформатора, что вытекает из схемы на рис. 16-23, и вызывает ток
I
нб.нам =
I
нам трансформатора.

В нормальном режиме I

нам силового трансформатора не пре­вышает 1—5% номинального тока; при к. з. ток намагничивания уменьшается; при неустановившемся режиме, связанном с вне­запным увеличением напряжения на трансформаторе, ток намаг­ничивания силового трансформатора резко возрастает. В режиме нагрузки и к. з.
I
нб.нам обычно не учитывается из-за малой вели­чины его.

5) Компенсирующие трансформаторы и автотрансформаторы вносят погрешность при трансформации токов плеч, что вызывает появление небаланса. Однако этот небаланс очень мал и поэтому не учитывается.

Из сказанного вытекает, что полный ток небаланса в дифферен­циальной защите трансформаторов при внешних к. з. определя­ ется в основном I

нб.т.т и
I
нб.рег.

В некоторых случаях к ним добавляется ток I

нб.комп,
вызван­ ный неточностью компенсации неравенства топов в плечах защиты.
Таким образом,
в общем случае полный ток небаланса
б) Причины повышенного I

нб в дифференциальной защите трансформаторов и автотрансформаторов

Величина тока небаланса в дифференциальных защитах транс­форматоров оказывается обычно большей, чем в дифференциаль­ных защитах генераторов, что объясняется наличием дополнитель­ных составляющих в токе небаланса (I

нб.реги
I
нб.комп) и большим абсолютным значением составляющей
I
нб.т.т, обусловленной по­грешностями трансформаторов тока. Последнее вызывается тремя особенностями, характерными для дифференциальных защит трансформаторов.

Первая из них состоит в конструктивной разнотипности трансформаторов тока, применяемых на стороне высшего, среднего и низшего напряжения силовых трансформаторов.

Эти конструктивные различия порождают различие магнитных характеристик трансформаторов тока и их токов намагничивания, что приводит к увеличению разности I

IIнам —
I 1
нам, определяющей величину
I
нб.т.т .

Особенно резко отличаются характеристики трансформаторов тока, встраиваемых в вводы масляных выключателей (напряже­нием 35 кВ и выше), от характеристик выносных трансформато­ров тока, применяемых на напряжения 10 и 6 кВ.

Второй особенностью дифференциальной защиты трансформаторов является большое сопротивление нагрузки, при­соединенной ко вторичным обмоткам трансформаторов тока,

и значительное различие сопротивлений плеч.

Сопротивление нагрузки состоит из сопротивлении соединительных проводов между трансформатором тока и реле и определяется расстоянием от щита уп­равления, где устанавливаются реле, до распределительных устройств, в которых размещаются трансформаторы тока за­щиты силовых трансформаторов. Очень часто эти расстояния бывают значитель­ными и неодинаковыми по величине.

Кроме того, нужно учитывать, что сопротивление линейных проводов ло­жится утроенной нагрузкой на транс­форматоры тока, соединенные в треуголь­ник, благодаря чему даже при равенстве длин плеч трансформаторы тока, соединенные в треугольник, оказываются бо­лее-загруженными, чем вторая группа трансформаторов тока, соединяемая в звезду (см. § 3-7).

Третья особенность имеет место у трехобмоточных транс­форматоров, а также у двухобмоточных с двумя выключателями на стороне какой-либо обмотки.

В этих случаях кратности токов при внешних к. з. для раз­личных групп трансформаторов тока дифференциальной защиты получаются неодинаковыми. Через одну группу (Т III )

протекает суммарный ток к. з., в то время как через две группы
(Т1
и
Т II )
— лишь часть этого тока (рис. 16-24).

В результате первая группа трансформаторов тока Т III

на­магничивается сильнее, что вызывает резкое увеличение их намаг­ничивающих токов по сравнению с намагничивающими токами двух остальных групп.

в) РасчетI

нб

Расчетным путем ток небаланса I

нб.т.т оценивается, так же как и в дифференциальной защите генераторов, по приближенной формуле, из предположения, что при максимальном значении тока внешнего к. з.
I
к.макс погрешность трансформаторов тока ε не превышает 10% (0,1). В соответствии с этим

где k

одн учитывает различие в погрешности трансформаторов тока, образующих дифференциальную схему,
k
одн= 0,5 ÷ 1; при суще­ственном различии условий работы и конструкций трансформато­ров тока различие их погрешностей достигает максимального зна­чения и тогда
k
одн принимается равным 1.

Читайте также:  Напряженность электрического поля конденсатора формула

С учетом выражений (16-18) и (16-20) расчетное значение пол­ного тока небаланса по выражению (16-19) примет вид:

г) Меры для предупреждения действия защиты от токов не­ баланса

Предотвращение работы защиты от токов небаланса достига­ется выбором тока срабатывания защиты I

ср >
I
нб.

Очевидно, что данное условие ограничивает чувствительность защиты.

Для обеспечения достаточной чувствительности защиты при­нимаются меры к понижению величины I

нб.
Уменьшение токов небаланса,
обусловленных погрешностью трансформаторов тока
I
нб.т.т,
обеспечивается подбором трансформаторов тока и их вто­ ричной нагрузки таким образом, чтобы они не насыщались при максимальном значении тока сквозного к. з.
Для обеспечения этого условия трансформаторы тока и их вторичная нагрузка выбираются по кривым предельной кратности или по характеристикам намагничивания трансформаторов тока так, чтобы погрешность трансформаторов тока не превы­шала 10%.

Хотя указанные меры и позволяют уменьшить ток небаланса (за счет снижения I

нб.т.т ), его значение остается все же большим. В связи с этим для повышения чувствительности дифференциаль­ной защиты и вместе с тем для более надежной отстройки от токов небаланса применяются реле, включенные через быстронасыщающиеся вспомогательные трансформаторы, и реле с торможением.

Выбор типа защиты

Трансформаторы и автотрансформаторы, в частности, как относящиеся к одному из подвидов, надежны и конструктивно правильны с точки зрения того, что в них не присутствуют вращающиеся и движущиеся части. Это позволяет избежать внешних ударов и сколов, которые привели бы к повреждению внутренней части.

Также использование блока в качестве основного элемента конструкции позволяет избежать перемещений деталей внутри во время смены положения или передвижения. Но несмотря на это во время эксплуатации нельзя полностью защитить тс от нарушения стабильных режимов работы и внутренних повреждений. Для избежания этой проблемы оборудованию придается специальная релейная защита.

Также в конструкции устройства могут возникать короткие фазовые замыкания. При этом может быть действия между одними фазами, расположенными по соседству, или же между одной или двумя на землю. Также распространены проблемы, касающиеся возникновения коротких замыканий между обмотками с разными напряжениями и между витками одной фазы. Возникают кз и на поверхности шин, на вводах и кабелях.

Безусловно, избавление от замыканий и защита от них потенциально убережет специалистов от получения травм, связанных с токовым импульсом. Но и, кроме этого, по технике безопасности говорится, что защита трансформаторов необходима со стороны оберегания самих механизмов от повреждений, загорания, а окружающих предметов от пожаробезопасной ситуации, которая может возникнуть при поломке.

Выбор средств защиты происходит в зависимости от имеющихся проблем. Но в любом случае трансформатор оснащается определенными кожухами, носящими первичный характер. Остальные средства защиты подбирают, судя по мощности, конструкции и типологии возникающих проблем в устройствах данного типа.

Дифференциальная защита шин (ДЗШ)

Особенности применения и срабатывания разных защит трансформатора

Шины и шинные сборки являются ключевым надёжным токоведущим элементом электроустановки, соединяющим источник напряжения с распределительным устройством или же самим действующим агрегатом. Он отличается высокой нагрузочной способностью и возможностью визуального контроля за состоянием изоляторов. При этом многие знают что нужно выполнять схемы, защищающие электрооборудование, а шины при этом очень часто остаются не защищёнными.

Основные виды повреждений шин:

1. Неправильные или ошибочные манипуляции обслуживающего персонала с переключениями шинных разъединителей;
2. Фазное перекрытие или же короткое замыкание на землю из-за ухудшения изоляции посредством загрязнения изоляторов;
3. Пробой при атмосферных агрессивных явлениях (гроза, молния);
4. Неполадки изоляторов разъединителей с обеих сторон.

Для защиты шин используется в основном дифференциальная токовая защита. Принцип её действия аналогичен, и основан на сопоставлении токов в присоединениях защищаемых шин. Когда шины находятся в нормальном рабочем состоянии в катушке реле дифференциальной защиты протекает только лишь ток небаланса, который не приводит в действие подвижный механизм реле. Во время фазного замыкания о реле защиты получит ток, величина которого будет равна сумме всех токов, питающих присоединение, где произошел пробой.

Основные преимущества такой защиты это:

1. Высокая скорость срабатывания;
2. Отличная селективность;
3. Сравнительно несложная реализация.

Недостаток здесь один — это ложное срабатывание, возможное чаще всего, при обрыве монтажных (соединительных) проводов, который может возникнуть вследствие различных причин как электрических, так и механических. Для того чтобы максимально уменьшить вероятность ложного срабатывания необходимо ток срабатывания ДЗШ подбирать немного больше, чем рабочий ток самого мощного присоединения. Зона действия данной защиты ограничивается непосредственно промежутком где установлены ТТ, её срабатывание направлено на отключение от напряжения всех питающих присоединений. Для ручного контроля за током небаланса, на панели управления, устанавливается миллиамперметр и обслуживающий персонал обязан проверять его, нажав на соответствующую кнопку. Это действие персонал обязан производить один раз в смену, с записью в оперативный журнал.

Дифференциальная защита ошиновки выводится с работы в следующих случаях:

1. Появление звукового или светового сигнала о неисправности токовых цепей или увеличение тока небаланса;
2. Если произошло новое подключение, токовые цепи которого не присоединены к системе защиты, а также не были правильно сфазированы;
3. При плановой проверке данной защиты.

Защита бытовых сетей (УЗО)

Работа устройств с дифзащитой, устанавливаемых на вводах в административные и жилые здания, ничем существенно не отличается от уже рассмотренного ранее принципа действия для трансформаторов и двигателей. В них также имеется чувствительный элемент, реагирующий на дисбаланс втекающего и вытекающего тока и реагирующий при его появлении отключением потребителя от питающей линии.

Устройства этого класса, используемые в обозначенных выше целях, получили название УЗО (смотрите рисунок ниже).

Защита линии с УЗО

Причиной возникновения дисбаланса токов в бытовых условиях могут быть следующие факторы:

• Прикосновение человека или животного к оголенным токовым носителям (проводам) или к оказавшемуся под опасным потенциалом корпусу оборудования;
• Разрушение изоляции электропроводки с угрозой КЗ;
• Повышенная влажность в обслуживаемом помещении (в ванной, например);
• Повреждение кабелей бытовых электроприборов с образованием утечки на землю.

Обратите внимание! В тех случаях, когда система узо срабатывает без наличия нарушений в работе потребителя (без нагрузки токами утечки), следует считать, что этот прибор неисправен и подлежит ремонту. Особенностью функционирования систем УЗО является реагирование на микроскопические токи утечки (мкА), фиксируемые при появлении малейшей «подозрительной» пассивной или емкостной связи с землёй

При этом такая система срабатывает практически мгновенно, обеспечивая стопроцентную защиту человека от поражения электричеством

Особенностью функционирования систем УЗО является реагирование на микроскопические токи утечки (мкА), фиксируемые при появлении малейшей «подозрительной» пассивной или емкостной связи с землёй. При этом такая система срабатывает практически мгновенно, обеспечивая стопроцентную защиту человека от поражения электричеством.

В электротехнике принимается за правило, что обеспечить эффективную дифференциальную защиту с помощью УЗО удаётся лишь при использовании трехуровневой схемы. Это означает, что в защищаемую линию последовательно включается несколько устройств, рассчитанных на три уровня значений токов утечки: 100-300, 30 и 10 мА, соответственно.

Важно! Такая токовая защита, работающая по дифференциальному принципу, может быть эффективной даже на объектах, где в составе проводки шина заземления отсутствует. Ещё одной особенностью этого устройства является необходимость периодически (не реже раза в месяц) проверять его работоспособность, для чего на нём имеется специальная кнопка под названиями «Тест» или «Проверка»

В проверочную схему, помимо контрольной кнопки, входит ограничительный резистор, через который во время тестирования пропускается определённый ток, соответствующий аварийной ситуации

Ещё одной особенностью этого устройства является необходимость периодически (не реже раза в месяц) проверять его работоспособность, для чего на нём имеется специальная кнопка под названиями «Тест» или «Проверка». В проверочную схему, помимо контрольной кнопки, входит ограничительный резистор, через который во время тестирования пропускается определённый ток, соответствующий аварийной ситуации.

Назначение и принцип действия ДЗШ–110 (220) кВ.

Дифференциальная токовая защита шин 110 (220) кВ (далее ДЗШ) предназначена для отключения без выдержки времени всех видов повреждений, возникающих на системах шин 110 (220) кВ. Защита выполнена на дифференциальных реле, включенных на геометрическую сумму токов трансформаторов тока присоединений 110 (220) кВ.

Принцип действия дифференциальной токовой защиты основан на сравнении величины и фазы токов от ТТ всех присоединений, зафиксированных на данной системе шин. В нормальном режиме и при токах внешних КЗ, геометрическая сумма токов, протекающих через ТТ, близка к нулю (имеется ток небаланса

). При КЗ в защищаемой зоне направление и величина токов изменяются, и в дифференциальном реле возникает ток, достаточный для срабатывания защиты.

В зону действия защиты входят шины 110 (220) кВ и оборудование присоединений 110 (220) кВ, ограниченное ТТ. Для нормальной схемы ОРУ-110 (220) кВ (схема ОВ-110 (220) кВ разобрана разъединителями) ТТ ОВ-110 (220) кВ исключены из схемы ДЗШ, отключение ОВ-110 (220) кВ от ДЗШ выведено накладкой.

Защита состоит из общего пускового и двух избирательных органов. При повреждении в защищаемой зоне любой системы шин срабатывают пусковой орган ДЗШ, а срабатыванием избирательного органа определяется поврежденная СШ-110 (220) кВ, в результате чего защита действует на отключение всех присоединений поврежденной системы шин.

При нарушении фиксации присоединений токи в плечах ДЗШ не балансируются и в избирательных органах протекает повышенный ток небаланса, вследствие чего защита может неправильно выбрать систему шин или отказать в действии. Для обеспечения правильной работы ДЗШ кВ при нарушении фиксации присоединений 110 (220) кВ необходимо избирательные органы выводить из действия. Защита шин в этом случае осуществляется только пусковым органом, который при возникновении повреждения подает импульс на отключение присоединений обеих систем шин. Вывод избирателей при нарушении фиксации производится рубильником Р2 — «ДЗШ без фиксации по оперативным цепям» на панели ДЗШ, рубильником или блоком БИ в шкафу ДЗШ на ОРУ-110 (220) кВ.

Нормально ДЗШ должна быть включена действием на отключение выключателей всех присоединений, по которым на шины может быть подано напряжение. С присоединений, постоянно работающих в тупиковом режиме (за исключением линий с двигательной нагрузкой), действие ДЗШ должно быть снято.

Читайте также:  Практический ремонт блока питания D Link, замена пускового конденсатора.

Для обеспечения чувствительности в режиме автоматического опробования системы шин после отключения короткого замыкания на шинах, ДЗШ дополнена чувствительным комплектом дифференциальной защиты шин 110 (220) кВ.

После отключения от ДЗШ выключателей присоединений систем шин, происходит их автоматическое повторное включение, для чего используются имеющиеся на указанных присоединениях устройства АПВ.

АПВ шин осуществляется в порядке, определяемом временем АПВ присоединений.

В ДЗШ имеется чувствительный комплект, нормально выведенный из работы. Чувствительный комплект вводится кратковременно, автоматически при срабатывании ДЗШ для надёжного отключения от ДЗШ первого опробующего шины присоединения при неуспешном АПВ СШ-110 (220) кВ, с запретом АПВ остальных присоединений данной СШ.

В нормальном режиме в токовых цепях реле ДЗШ протекает ток небаланса, который должен контролироваться с помощью миллиамперметра, установленного на панели ДЗШ. Величина тока небаланса не должна превышать 30-50 мА (в зависимости от местных условий может быть снижена до 20 мА).

В ДЗШ имеется устройство автоматического контроля целостности токовых цепей. При неисправностях токовых цепей, вызванных обрывом провода или ошибочном исключении трансформатора тока присоединения из схемы ДЗШ, автоматически с выдержкой времени 10÷20 секунд снимается “плюс” оперативного тока со схемы ДЗШ и выпадает блинкер РУ– «Неисправность токовых цепей ДЗШ», РУ – «Отсутствие оперативного тока ДЗШ» и загорается лампа ЛС – «Блинкер не поднят» на панели ДЗШ, а также загорается сигнальное табло «Неисправность ДЗШ» на панели ЦС.

Для возврата схемы в рабочее состояние после устранения неисправности необходимо нажать кнопку К2 – «Возврат схемы» на панели ДЗШ.

В режиме опробования обходной СШ от ОВ или 1 (2) СШ от ШСВ на ДЗШ должна быть введены накладка «Замедление ДЗШ при включении ОВ» или накладка «Замедление ДЗШ при включении ШСВ» соответственно. Введением этих накладок достигается следующее: при включении ключом управления выключателя (команда «включить») происходит кратковременная (до 1 сек) Замедление действия ДЗШ на отключение выключателей всех присоединений, кроме включаемого ОВ или ШСВ, чем предотвращается обесточение СШ в случае включения на КЗ.

Продольная дифференциальная защита генератора

Особенности монтажа электрического оборудования

Для защиты различных генераторов от многофазных к. з. продольная дифференциальная защита получила наиболее широкое использование. Она подключается так же как и предыдущая к ТТ, только вот устанавливаются они со стороны нулевой точки генератора, а также со стороны выводов. Зона её действия это:

• обмотки электрической машины;
• вывода статора;
• шины или кабеля, которые проложены до распределительного устройства.

Ток срабатывания такой защиты устанавливается по условию настройки тока небаланса, проходящего в реле дифференциальной защиты при внешних к. з. Приведена схема защиты генератора повышенной чувствительности, с применением самых надёжных для этого случая реле РНТ.

Ток срабатывания такой схемы выставляется по двум условиям:

1. Настройка реально существующего тока небаланса;
2. Настройка тока, который будет проходить при обрыве монтажных проводов.