Защиты минимального и максимального напряжения

При эксплуатации электрооборудования возможно его повреждение не только от коротких замыканий, но и от попадания в его схемы разрядов молний, проникновения более высоковольтного напряжения из другого оборудования или значительного снижения уровня питающей схемы.

По величине действующего напряжения защиты делят на два вида:

Защиты минимального напряжения

При возникновении аварийных ситуаций, связанных с короткими замыканиями, происходят большие потери энергии, когда приложенная мощность расходуется на развитие повреждений. При этом возникают огромные токи, а уровень напряжения резко снижается.

Такая же картина, но менее ярко проявляется при перегрузке схемы, когда мощностей источников напряжения начинает явно не хватать.

Этот принцип используется в работе защит, которые контролируют величину напряжения в сети и отключают силовой выключатель при снижении напряжения до минимально возможной величины — уставки.

Подобные схемы называют защитами минимального напряжения. Они могут настраиваться для работы на отключение или выдачу сигнала оперативному персоналу.

Их измерительный орган похож по структуре на тот, который используется в токовых защитах. Но он имеет собственные конструктивные особенности.

измерительный трансформатор напряжения (ТН), преобразующий первичное напряжение сети в пропорциональное значение вторичного с высокой точностью, ограниченной допустимыми метрологическими характеристиками;

реле минимального напряжения (РН), настроенное на срабатывание при снижении контролируемого им уровня до величины уставки;

электрическая схема цепей напряжения, по которой передается вторичный вектор от трансформатора напряжения к реле напряжения с минимальными потерями и погрешностями.

Защиты минимального напряжения работают автономно и могут настраиваться для совместного, комплексного использования с другими устройствами, например, токовыми защитами или контролем мощности.

Защиты максимального напряжения

Существует два типа устройств, предохраняющих электрооборудование от появления завышенного напряжения.

Защиты, работающие по принципу отвода разряда молнии по молниеотводу на потенциал контура земли и гасящие ее энергию за счет рассеивания теплом в окружающую атмосферу, как определенная часть ограничителей напряжения. Они не используют релейную базу, а работают непосредственно в силовой схеме.

Релейные защиты максимального напряжения создаются по принципу минимальных с теми же измерительными органами, но само реле реле напряжения настраивается на срабатывание по уставке увеличения, превышающей определенный, допустимый уровень напряжения для работающей схемы.

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Подписывайтесь на наш канал в Telegram!

Просто пройдите по ссылке и подключитесь к каналу.

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Источник

Принцип работы защиты минимального напряжения

Защита минимального напряжения обеспечивает безопасную работу важных узлов, наиболее ответственных механизмов в электрических сетях, на производствах, когда происходит кратковременное исчезновение напряжения в сети. Подает сигнал, отключает группу или секции присоединений схем, электроприборов, двигателей, трансформаторов при понижении напряжения ниже допустимого значения (уставки).

Назначение

ЗМН (защита минимального напряжения) используется совместно с защитами, которые осуществляют контроль сети. Эксплуатируется вкупе с устройством автоматического включения резерва (АВР). ЗМН выполняет отключение или подает соответствующий сигнал пользователю (системе) при возникновении аварий в сети потребителей, в следствии:

• Короткого замыкания, когда происходят значительные потери электроэнергии. Возникают большие токи, напряжение резко падает.
• Перегрузки сети. (Мощности источников электропитания не хватает или один из них вышел из строя).

Такое действие обеспечивает безопасность важных механизмов во время самозапуска, когда пусковые токи вызывают снижение напряжения. Автоматика отключает работу менее важных механизмов.

Схема ЗМН

Система ЗМН, как правило, выполняется при помощи электромагнитных или электронных реле напряжения. Это своеобразный реагирующий орган в цепи.

Релейные контакты соединяют последовательно, чтобы предотвратить сбой при перегорании предохранителей в электрических цепях. На контакты реле подается фаза через вспомогательный контакт от секционного трансформатора или электрической сети.

Дополнительно в состав змн входят реле:

• Времени, обеспечивающее последовательность работы в электрической схеме.
• Промежуточное, коммутирующее управляющие сигналы.
• Указательное, которое сигнализирует о срабатывании защиты.
• Минимального напряжения.

Также система защиты на производстве включает линейные контакторы или электромагнитные пускатели.

При понижении показателей до значения 50 процентов от номинального, замыкатель отключается, размыкает, шунтирующий кнопку пуск, контакт, предотвращает самозапуск двигателя, машины.

При такой системе запуск механизмов происходит после нажатия на кнопку, которая замкнет схему.

ЗМН могут работать автономно или совместно с токовыми защитами.

Принцип работы ЗМН

Защита от минимального напряжения (ЗМН) имеет идентичный принцип работы во всех сферах защиты по напряжению. Для понимания, функциональность ЗМН можно объяснить на примере электрических двигателей.

Механизмы останавливаются при возникновении КЗ (короткое замыкание). После его ликвидации происходит самозапуск двигателей, подключенных к секциям или шинам. У каждой группы свое входное питание от трансформатора, либо иного источника. Пусковые токи в несколько раз превышают номинальные значения, во время запуска происходит «просадка» напряжения на секциях.

Защита ЗМН отключает незначительных потребителей участка сети — это электродвигатели не влияющие на процесс, их простой не вызовет сбой в производстве. Следовательно, уменьшается суммарный пусковой ток, напряжение в сети не имеет критичной просадки, его хватает на самозапуск главных двигателей или узлов.

Секционный (групповой) самозапуск электрических двигателей начинается после возобновления подачи питания.

Система АВР

При длительном отсутствии электрического питания срабатывает отключение и на главные электродвигатели. Это необходимо для запуска АВР (автоматика включения резерва), также этого требует технология производства.

При прекращении подачи электропитания на секционный ввод, срабатывает автоматика, включающая резерв, включается секционный выключатель, обеспечивающий подачу питания от резервного источника.

Минимальное время работы АВР зависит от задержки в системе, контролирующей ввод рабочего напряжения, времени срабатывания промежуточных реле, временных интервалов отключения и включения выключателей рабочего, резервного ввода.

Ступени срабатывания ЗМН

1-ая ступень

Система срабатывает при снижении напряжения до 70 % от номинального значения и с временной выдержкой полсекунды.

При включении первой ступени защиты, отключаются менее важные для производства электродвигатели. Предотвращается дальнейшее снижение одного из главных параметров, обеспечивающего возможность самозапуска главных механизмов.

2-ая ступень

Следующая ступень срабатывает после работы первой ступени. Уставка второй имеет 50 % от номинального значения разности потенциалов, время срабатывания девять секунд.

Самозапуск главных электродвигателей не происходит, отключаются оставшиеся механизмы, подключенные к цепи защиты, но поддерживается работа агрегатов, отключение которых приведет к аварийной ситуации. Вторая ступень обеспечивает режим безопасного торможения и остановки.

Защита от напряжения

Реле напряжения, на котором основана ЗМН, постоянно контролирует величину значения сети, отключает потребителей, если они выходят за рамки установленных пределов. Возобновляет работу механизмов при возобновлении требуемых параметров.

Защита минимального напряжения может быть выполнена и автоматическими выключателями с расцепителем малого напряжения, который включает автомат при 80 % от номинального значения, а отключает его, если оно становится ниже 50 %.

Расцепитель низкого напряжения подходит для дистанционного отключения автоматики.

Достоинства

• Устройства змн (реле, автоматические выключатели) имеют небольшие габариты, подходят для установки на стальную, алюминиевую или гальваническую рейку (DIN-рейку).
• Некоторые модели подходят для включения в розетку. Пользователь может обеспечить защиту группе бытовых электроприборов, не изменяя конфигурацию проводки.
• Доступность. Низкая стоимость позволяет использовать реле или группу реле простому обывателю, а не только на производстве.
• Автоматика практически мгновенно реагирует на понижение напряжения в сети, отключая и обеспечивая бесперебойную работу механизмам.

Недостатки

• При защите с помощью одного реле возможна неправильная работа, если произошел обрыв в цепи. Такая релейная защита подходит только для неответственных механизмов.
• Не устраняет колебания напряжения в сети.
• После включения выключателя ввода, может произойти его несанкционированное отключение. Происходит такое от задержки срабатывания реле. Сигнал на отключение выключателя ввода приходит раньше, чем срабатывает реле напряжения, а временное и выходное (змн) реле возвращаются в исходное состояние.

Применение

Несмотря на некоторые недостатки, защита минимального напряжения тесно связана с производственными процессами, обеспечивает надежное функционирование техническому оборудованию.

Применяется для обеспечения защиты на электростанциях, обеспечивает работу важных механизмов при кратковременном исчезновении собственного питания. Устанавливается на проблемных участках электросети и подстанциях, отключая в первую очередь потребителей третьей категории. Обеспечивает сохранение напряжения на жизненно-важных объектах (больницы, железная дорога, связь, водопровод, канализация).

Видео по теме

Источник

Проект РЗА

Сайт о релейной защите и цифровых технологиях в энергетике

Защита и автоматика трансформатора напряжения 6(10) кВ

В этой статье мы будем говорить про шинный трансформатор напряжения (ТН). Данный раздел РЗА интересен тем, что никакой релейной защиты и автоматики ТН как таковой нет. Сам ТН 6(10) кВ защищает предохранитель, а его защита и автоматика относятся к общеподстанционным.

Сигнализация об ОЗЗ по напряжению 3Uo

Обязательная и очень важная функция в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью.

3Uo очень надежный и стабильный признак наличия ОЗЗ, в отличии от тока 3Io.

Емкостной ток сдвинут относительно напряжения до 90 гр. включительно, поэтому когда он максимальный, то напряжение имеет минимальное значение. Все это способствует появлению неустойчивых замыканий, которые токовая селективная защита от ОЗЗ не всегда может зафиксировать.

Напряжение 3Uо при ОЗЗ всегда появляется мгновенно, а при исчезновении тока замыкания, снижается медленно. Это свойство 3Uo позволяет легко фиксировать это напряжение и строить на базе данного эффекта надежную сигнализацию.

Недостатком сигнализации ОЗЗ по 3Uо является то, что напряжение повышается на всей секции, и при этом невозможно выявить поврежденный фидер.

Защита минимального напряжения (ЗМН)

Используется в комплектах РЗА ТН 6(10) кВ как групповая защита при потере питания своей секцией. Обычно имеет две ступени, отключающие свой объем нагрузки. Чаще всего применяется на подстанциях с двигателями, например, для обеспечения самозапуска ответственных потребителей путем отключения менее ответственных.

Групповая ЗМН может не использоваться, если в терминалах защиты двигателей есть индивидуальные ЗМН, поэтому защита в терминале ТН 6(10) кВ необязательна, хотя почти всегда там реализована.

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР/ЧАПВ)

Широко применяется в современных проектах в целях экономии средств на отдельный терминал АЧР (это допускается не всегда). Имеет несколько уставок АЧР и несколько очередей отключения нагрузки, чем достигается гибкое дозированное отключение потребителей для восстановления баланса активной мощности в энергосистеме.

АЧР — это противоаварийная автоматика последнего рубежа, когда все остальные меры воздействия (АЛАР, форсировка возбуждения генераторов и т,д.) не принесли нужного результата. В общем, это даже не релейная защита, а гораздо круче и важнее.

Почему эту функцию интегрируют в терминал защиты и автоматики ТН? Просто удобно измерять частоту напряжения, а не тока, причем делать это нужно в месте подключения нагрузки. Вот и получается «напряжение шин», а его измеряет именно блок ТН.

При восстановлении частоты обычно запускается алгоритм частотного АПВ, когда потребители очередями вводятся в работу.

Вот такие они, одновременно простые и сложные, защиты и автоматика трансформатора напряжения 6(10) кВ.

Разработчик ООО «НПП Микропроцессорные технологии», www.i-mt.net

Алтей-БЗП содержит все перечисленные в статье защиты

Для совсем «зеленых» добавлю, что 3U0 в цепях ТН появляется на концах разомкнутого треугольника, при КЗ на землю. В нормальном режиме работы, на концах разомкнутого треугольника 3U0 нет, есть небольшое напряжение небаланса. Так же 3U0 не будет, если у вас вдруг появился неполнофазный режим (обрыв фазы), но бывают случаи (как у нас на работе) в МП терминал заводиться цепи звезды, а 3U0 он уже вычисляет сам, и при обрыве фазы в звезде, он может выдать 3U0, хотя по факту 1ф КЗ нет. В этом вижу недостаток нашего данного проекта, лучше бы непосредственно был заведен аналоговый сигнал с разомкнутого треугольника.

При обрыве фазы ТН (например, перегорании предохранителя) в «разомкнутом треугольнике» также появится напряжение порядка 15..25 Вольт в зависимости от типа ТН (проверено экспериментами).

Возможно, на советском ТН тоже проводили эксперимент, намеренно делали неполнофазный режим, ничего не показывало в треугольнике.

3I0 это емкостной ток ?скажите а можно по нему судить необходимость включения ДГК на секции ?

Да, это емкостной ток. ДГР с системой управления измеряет емкость сети и настраивается так, чтобы компенсировать ее при ОЗЗ

Имейте ввиду, что предлагаемый терминал Алтей-БЗП не удовлетворяет по АЧР требованиям Системного Оператора (а кроме него АЧР и нафиг никому не нужен) в части df/dt = 10-30 Гц/сек и возврата АЧР-2 совмещенной +0,1- +0,4 Гц.

Почему-то в статье нет в перечне защит функции «Контроль цепей напряжения», которая всегда присутствует в электромеханике и сигнализирует о потере цепей напряжения, например при выбитом АВ 100В и заблокированном АВР и ЗМН, а также упоминания, про то, на ТН может выполняться куча пусковых функций по напряжению (для ДЗШ, ЗДЗ, АВР, форсировки СД и т.д.)

Это не предлагаемый терминал, а просто пример. Если он не удовлетворяет требованиям СО, то об этом нужно писать разработчику. Возможно это так.
КЦН в принципе нужно добавить, здесь согласен. Хотя он может быть в составе той же ЗМН. По остальным защитам вопрос спорный. Зачем пуск ДЗШ по напряжению? ЗДЗ делают с пуском по току, а не по напряжения (хотя такая функция номинально присутствует в терминала ни разу не видел ее реальное применение). АВР имеет свой пусковой орган по напряжению, ему блок ТН не требуется. На серьезных двигателях есть своя станция управления, не думаю, что терминал ТН должен управлять форсировкой СД.
Также в начале серии я писал, что буду рассматривать только стандартные функции РЗА. Всего разнообразия не счесть, да и это только путает начинающих специалистов.

1) КЦН и ЗМН имеют логику наоборот, т.е. с разными уставками по напряжению и по времени (ведь у вас не может же быть Кв=1?). Можно использовать общие ИО напряжения, но ЗМН — это КОНШ, а КЦН — это КННШ и уставки будут разные.
2) Пуск неполной ДЗШ и ЗДЗ по напряжению — это типовое решение всех советских схем на электромеханике, а их еще в эксплуатации «вагон и маленькая тележка», а весь новодел на микропроцессорах — это самопальная сборная солянка. Почему:
— блокировка ДЗШ по напряжению выполняется по двум причинам: а) при недостаточной чувствительности защиты — это позволит уменьшить уставку по току, б) это защита от «дурака» и ошибки, когда при проверке ввода или СВ можно запросто отключить свою или чужую секцию
— Блокировка ЗДЗ по току не всегда закрывает всю зону присоединения, а закрывает только часть ниже ТТ, т.е. при КЗ выше ТТ дуговая будет неработоспособна (особенно актуально для вводных ячеек, где весь кабельный отсек оказывается незащищенным). Блокировка ЗДЗ по напряжению позволяет правильно работать защите на всех участках ПС от ввода до отходящего кабеля. Для правильного и безаварийного функционирования этой логики необходимо добавить узел автоматического перевода ЗДЗ на сигнал при срабатывании ЗДЗ и отсутствии пуска по напряжению.
3) В схеме пуска АВР обязательно участвует контроль состояния АВ 100 Вольт и положение выкатного элемента ТН — а это непосредственно элементы автоматики ТН

1) “КЦН и ЗМН имеют логику наоборот” – это как? То, что вы описываете относится к логике контроля напряжения на линии/шинах при направленном АПВ. КЦН – это контроль исправности цепей напряжения (на обрывы и КЗ вторичных цепей ТН). Эти алгоритмы никак не связаны.

2) Если речь о неполной ДЗШ, то там действительно применяется пуск отсечки по напряжению, но эта защита устанавливается на шины генераторного напряжения станций. Мы рассматриваем только подстанции. Я писал об этом в первой статье.

Да и при использовании МП РЗА пуск неполной ДЗШ по напряжению будет в терминале ДЗШ, а не ТН. Использование внешних дискретов для передачи блокирующего сигнала увеличивает время срабатывания, что для ДЗШ шин станций критично. Тогда уж можно применять направленную ЛЗШ, вместо неполной ДЗШ. На ГТЭС/ГПЭС сейчас так и делают.

3) Блокировка ЗДЗ по току всегда закрывает всю зону защиты (ячейки КРУ). Просто ток нужно измерять на вводе и СВ, а не на отдельном фидере. Это стандартное решение.

При дуге в ячейке подключения ввода (ваш пример) напряжение действительно даст правильный пуск для дуговой защиты, в отличии от тока. Вот только на РТП – это бесполезно. Отключить КЗ в этом случае можно только сверху, дуговая здесь бессильна. Сегодня для этой цели стали использовать ДЗЛ 6(10) кВ, если объект ответственный.

Для ПС пуск МТЗ нужно брать от МТЗ силового трансформатора. Поэтому пуск по напряжению не имеет преимуществ перед пуском по току и его обычно не используют.

И вообще, “типовое советское решение по ЗДЗ” – звучит странно потому, что дуговую защиту стали внедрять относительно недавно. Большинство “советских” подстанций вообще не имеет дуговой защиты, кроме, может клапанной. Но ей пуск не требуется.

4) Контроль состояния АВ и тележки ТН – это элементы алгоритма КЦН. Их нужно реализовывать в ТН, с этим согласен.

— Логика наоборот: ЗМН это реле минимального напряжения, а КЦН — это реле максимального напряжения. КОНШ и КННШ — это действительно термины из АПВ, но я хотел вам показать, что это контроль наличия и контроль отсутствия напряжения на шинах — это разная логика и их не может выполнять общий ИО.
— насчет неполной двухступенчатой ДЗШ (см. рисунок) у вас неверная информация, КРУ подстанций выпуска 80-90-х годов выпуска активно оснащались ей. Ее ставили в ячейках ТН. Наличие ДЗШ позволяло не ставить защиты на вводах и понижать ступени селективности в голове питающих подстанций. Вы ее видимо путаете с ускоряемой ЛЗШ на электромеханике, которую действительно иногда ставили на объектах генерации.
— также КРУ подстанций 80-90-х кодов выпуска активно оснащались клапанной ЗДЗ с пуском по напряжению (защита от пинка/ сотрясения).

Я и не говорил, что у ЗМН и КЦН один пусковой орган. КЦН может быть составной частью алгоритма ЗМН, как, например, блокировка от качаний может быть составной частью ДЗ. Хотя может быть и отдельным алгоритмом, это да.

Насчет неполной ДЗШ я ничего не путаю. Она стандартно идет на шины генераторного напряжения, где несколько питающих присоединений и много отходящих с реакторами. То, что вы прислали — такое вижу действительно впервые. Если не ставить МТЗ ввода, то как вы будете обеспечивать дальнее резервирование защит линий? И как эту ДЗШ отстроить от КЗ на линиях, если нет реакторов? Что это за книга, интересно почитать?
Также интересно, сколько реальных объектов по такой схеме вы знаете? Очень сомневаюсь, что это типовое решение, которое стоит упоминать в материалах для начинающих релейщиков.

По пуску ЗДЗ по напряжению спорить не вижу смысла, но и записывать его в функции ТН тоже не буду) Есть пуск по току, надо использовать его. Ток есть всегда, а ТН на упрощенных ТП может и не ставиться. Что вы тогда будете делать, отказываться от ЗДЗ? Также это дополнительная уставка, которую нужно считать, а МТЗ ввода уже есть. Минусов куча, а плюсы я не вижу

Дмитрий, у меня сейчас на техобслуживании больше 50 подстанций 6-10 кВ со схемой неполной ДЗШ. Это типовая схема КРУ для промышленных предприятий. Дальнее резервирование осуществляется 2 ступенью ДЗШ.
1 ступень — это скоростная защита шин с выдержкой 0,2-0,3 секунды, ступень блокируется при пуске защит отходящих линий.
2 ступень — это МТЗ шин, отстроенная от МТЗ присоединений.
Защита действует на отключение ввода, СВ, всех двигателей и запрет АВР.

«ступень блокируется при пуске защит отходящих линий» — а если КЗ на двигателе, то не блокируется? На всех двигателях стоит дифференциалка?

Дмитрий, разве линия к двигателю не является отходящей линией? Разумеется блокируется от отсечки или ДЗД. Смотрите схему вверху для выключателя Q4. Любой сигнал блокировки выкидывается на шинку ЗШ. Наличие сигнала на этой шинке переключает действие ДЗШ с 1 на 2 ступень. Суть такая — если сработала защита присоединения, но отказал выключатель, то ДЗШ 2 ступенью добьет секцию.

Понятно, но это по-сути та же ЛЗШ. Пусковой орган и куча контактов снизу. Только пусковой орган дифференциальный. Почему в новом проекте нельзя использовать простую ЛЗШ? СВ ведь отключен в норм. режиме. Всегда одно питающее присоединение
Если хотите, напишите про эту защиту статью, я ее размещу под вашим авторством. В типовые функции защит ввода/ТН я это вписывать не хочу

Дмитрий, кстати о высоких технологиях. ДЗШ БЭхххх х6х фирмы ЭКРА, позиционирующей себя оцифровщицей алгоритмов отечественной электромеханики, опционально предусмотрен пуск ПО ДЗШ по ЗМН U1 и наличию U2 по схеме И/ИЛИ.

Производители РЗА всегда старается реализовать в терминале максимум функций. Так проще производить и продавать. Не факт, что все они используются. Да и при чем здесь функции терминала ТН? В БЭ это ведь свои органы напряжения

Граждане, а тут что, уже реклама пошла? Все статьи были по технике дела, в худшем случае с упоминанием БМРЗ (что вполне понятно). Тут вон Алтей отсвечивает. Не хотелось бы, чтобы сайт превратился в рекламный, весь смысл его пропадет.

Рекламы здесь никакой нет потому, что мне за эти статьи никто не платит. Хотя, судя по вашей реакции, могли бы) Это интересно.
Если почитаете всю серию, то увидите и БМРЗ, и БЭ, и Сириус, и другие терминалы. Делаю я это намеренно, чтобы картинки максимально отличались друг от друга, иначе они сольются в однообразную ленту (кроме этого стараюсь периодически вставлять статьи на другие темы). Также должна быть связь с реальным миром и считаю полезным делать привязку того, что описано в статье с конкретным железом.

Дмитрий, добрый день! Пример: ПС с одиночной секционированной системой шин. Два независимых ввода — каждый на свою секцию. Оперативный ток — выпрямленный. Как корректно определить, сколько ТН нужно устанавливать в этой схеме, да и вообще? Два на секциях, или два на вводах, или четыре (по два на секциях и на вводах)? Тут мне одни «проектанты» предложили третий вариант… Кстати, Дмитрий, не планируешь ли ты посвятить хотя бы пару публикаций вопросам противоаварийной автоматики?

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.

Источник