Українська   English
 

Реферат по теме выпускной работы

Содержание

Введение

Уровень развития энергетики и электрификация отражают состояние технико-экономического потенциала страны. Энергетика обеспечивает электроэнергией и теплом промышленные предприятия, коммунальных потребителей, сельское хозяйство, транспорт и т.д.

Развитие энергетики неотрывно связано с развитием тяжелой промышленности. Если растет мощность потребителей электроэнергии (а тяжелая промышленность является основным потребителем энергии), то есть смысл развивать мощность электрических станций.

Устаревшее оборудование должно быть заменено на новое современное, экономичное, в соответствии с европейскими стандартами. Увеличение потребления электроэнергии и усложнение систем электроснабжения требуют постоянного совершенствования электрических станций. Наблюдается тенденция создания автоматизированных систем управления на основе использования цифровых универсальных и специализированных вычислительных машин.

Ввиду важности правильной и быстрой работы релейной защиты основным является верный и оптимальный выбор параметров срабатывания защиты и ее правильная настройка.

1. Актуальность темы

В трёхфазных электрических сетях при работе систем электроснабжения возможны повреждения электрооборудования и сложные режимы работы. Повреждения, связанные с нарушением изоляции, разрывом проводов и кабелей линий электропередачи, ошибками персонала при переключениях, приводят к короткому замыканию фаз между собой или на «землю». При коротком замыкании в замкнутом контуре появляется большой ток, увеличивается падение напряжения на элементах оборудования, что ведёт к общему понижению напряжения во всех точках сети и нарушению работы потребителей.

Сложные режимы работы электрических сетей возникают, как правило, в результате аварий или после аварийных отключений оборудования, при последующих перегрузках и отклонениях напряжения от номинальных значений. И хотя эти режимы в течение некоторого времени считаются допустимыми, они создают предпосылки для различного рода повреждений и расстройств в работе электросетей.

Для обеспечения нормальных условий работы электрических сетей и предупреждения развития аварий необходимо быстро реагировать на изменение режима работы электрической сети, незамедлительно отделить повреждённое оборудование от исправного и при необходимости включить резервный источник питания потребителей. Эти функции и выполняют устройства релейной защиты и автоматики.

2. Цель и задачи исследования

Задачи исследования: дальнейшее совершенствование цифровых систем релейной защиты и диагностики основных элементов собственных нужд электрических станций.

Объект исследования: элементы системы собственных нужд (трансформаторы собственных нужд, асинхронные двигатели, синхронные двигатели и т.д.).

Предмет исследования: параметры, определяющие критерии срабатывания, селективность, а также характер и тип выбранного оборудования.

3. Современное состояние исследования и методы реализации устройств релейной защиты элементов с.н. напряжением 6 кВ

3.1 Краткие сведения о системе собственных нужд тепловой электрической станции

Классическая тепловая электрическая станция (ТЭС) представляет собой крупное промышленное предприятие, предназначенное для выработки тепловой и электрической энергии [1-4]. Схема главных электрических соединенийэнергоблока№ 12 ОП «Старобешевская ТЭС» изображена на (рисунке 3.1).

Рисунок 3.1 – Упрощённая схема главных электрических энергоблока № 12 ОП «Старобешевская ТЭС»

Открытое распределительное устройство 220 кВ (ОРУ – 220 кВ) Старобешевской ТЭС выполнено двумя секционированными рабочими и обходной системами шин. Первая и вторая рабочие системы шин 220 кВ секционированы воздушными выключателями, а обходная система шин 220 кВ – разъединителем.

На секции «А» ОРУ-220 кВ установлен обходной выключатель «А». На секции «Б» установлен совмещённый выключатель «Б», который может быть использован и в качестве обходного, и в качестве шиносоединительного. На обходную систему шин заведены все присоединения 220 кВ (блоки и линии), что позволяет вывести в ремонт выключатель любого присоединения 220 кВ без отключения самого присоединения.

На каждой рабочей системе шин 220 кВ установлены трансформаторы напряжения типа НКФ-220 и НОГ-220 на номинальное напряжение 220000/100 В для питания цепей напряжения релейной защиты, измерительных приборов, устройств синхронизации и сигнализации. Для защиты оборудования ОРУ-220 кВ от атмосферных и коммутационных перенапряжений на каждой рабочей системе шин установлены разрядники типа РВС-220, а на выводах 220 кВ силовых трансформаторов блоков – разрядники типа РВМГ-220.

Управление секционными, обходным, совмещенным, шиносоединительным выключателями 220 кВ, линиями 220 кВ, выключателями 220 кВ и 110 кВ автотрансформаторов 5ТА-5ТБ осуществляется с пультов и панелей главного щита управления (ГЩУ). На этих же панелях расположены измерительные приборы, устройства синхронизации и сигнализации указанных выключателей. Управление выключателями 220 кВ энергоблоков осуществляется с соответствующих блочных щитов (БЩУ), с БЩУ управляется и ЭВ-20 кВ энергоблока № 5 и ЭВ-110 кВ энергоблока № 6.

Генератор энергоблока № 5 включен в сеть через два трехфазных автотрансформатора мощностю по 250 МВА. Регулирование напряжения под нагрузкой автотрансформаторов 5ТА-5ТБ осуществляется устройством переключения ответвлений обмоток автотрансформатора при помощи изменения количества включенных витков регулировочной обмотки (РПН).

Все три стороны обеих автотрансформаторов соответственно запараллелены и имеют выключатели на напряжение 220 кВ, 110 кВ и 20 кВ.

Генератор энергоблока № 6 работает на шины 110 кВ, остальные генераторы работают на шины 220 кВ через трехфазные трансформаторы мощностью 250 МВА.

Связь генераторов энергоблоков №№ 4-13 с повышающими трансформаторами осуществляется закрытыми экранированными токопроводами типа КЭТ-200, которые представляют собой алюминиевый трубчатый или коробчатый токопровод, помещенный на изоляторах в алюминиевый кожух. К закрытым экранированным токопроводам без коммутационной аппаратуры на стороне 15,75 кВ подключены:

Главные силовые трансформаторы энергоблоков №№ 6-13 расположены в световом дворе, трансформатор 4Т и автотрансформаторная группа 5ТА – 5ТБ установлены на ОРУ-220 кВ.

Главные силовые трансформаторы 4Т, 6Т, 8Т-13Т не имеют своих контрольно-измерительных приборов. Контроль за их нагрузкой ведется по приборам статора генератора.

Рабочие трансформаторы собственных нужд 15,75-6-6 кВ установлены в световом дворе у ряда «А». На стороне 15,75 кВ рабочих трансформаторов 15,75-6-6 кВ установлены амперметр и ваттметр активной мощности. На вводах 6 кВ этих трансформаторов на секции 6 кВ установлены амперметры.

Резервный трансформатор 301Т 110-6-6 кВ установлен на ОРУ-110 кВ. Резервный трансформатор 302Т 220-6-6 кВ установлен у ряда «А» в световом дворе у энергоблока № 13.

Выпрямительные трансформаторы основного возбуждения энергоблоков установлены в световом дворе и собственных контрольно-измерительных приборов не имеют. Контроль за их нагрузкой ведется по току ротора генератора на БЩУ и по токам рабочей и форсировочной групп в помещении электрощитов 0,4 кВ.

На каждом энергоблоке установлены две секции 6 кВ для питания механизмов собственных нужд. Секции питаются через выключатели от рабочего трансформатора собственных нужд 15,75/6/6 кВ.

Для резервирования секций 6 кВ энергоблоков выполнены две системы шин 6 кВ резервного питания, питающиеся от трансформатора 110/6/6 кВ 301Т и 220/6/ 6кВ 302Т. Шины резервного питания 6 кВ энергоблоков секционированы выключателями через каждую пару энергоблоков.

Резервный трансформатор 301Т нормально включен на ICШ – 110кВ. Резервный трансформатор 302Т нормально включен на IIСШ «Б» – 220кВ.

В нормальном состоянии разрыв по шинам резервного питания 6 кВ энергоблоков выполнен на секционных выключателях 9-10А и 9-10Б, или 7-8А и 7-8Б. На этих выключателях выполнено АВР, что обеспечивает автоматическую подачу напряжения на шины резервного питания энергоблоков при отключении одного из двух резервных трансформаторов.

Шины 6 кВ резервного питания энергоблоков имеют связь с выключателями и с шинами 6 кВ первой очереди электростанции.

На каждом энергоблоке установлен свой электрощит 0,4 кВ, от которого непосредственно питаются крупные электродвигатели 380 В и сборки 380 В котлоагрегатов и турбоагрегатов. Сборки 380 В задвижек котлоагрегатов и турбоагрегатов имеют резервное питание со смежных энергоблоков с устройством АВР. Со сборок 380 В котлоагрегатов и турбоагрегатов питаются электродвигатели малой мощности энергоблока. Электрощит 0,4 кВ каждого энергоблока питается от одной из секций 6 кВ через понижающий трансформатор 6-0,4 кВ.

Рисунок 3.2 – Схема электрических соединений системы собственных нужд энергоблока № 12 ОП «Старобешевская ТЭС»

На энергоблоках, кроме «собственных электрощитов» 0,4 кВ, установлены щиты 0,4 кВ общестанционных нагрузок 1НО, 2НО, 3НО, 4НО 5НО. Электрощиты 1НО, 2НО, 3НО резервируются трансформатором 70Т. Кроме указанных электрощитов 0,4 кВ с секций 6 кВ энергоблоков через трансформаторы 6-0,4 кВ питается ряд электрощитов 0,4 кВ отдельных объектов ТЭС.

Управление всеми резервными трансформаторами и автоматами связи шин резервного питания 0,4 кВ энергоблоков осуществляется с главного щита управления.

В нормальном состоянии электрощиты резервного питания 6 кВ и 0,4 кВ энергоблоков находятся под напряжением.

3.2. Режимы работы элементов собственных нужд ТЭС

Для привода механизмов собственных нужд на станции применяются трехфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым и фазным ротором, трехфазные синхронные электродвигатели и двигатели постоянного тока.

Асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором наиболее широко применяются для привода механизмов собственных нужд благодаря надежности, простоте пуска и эксплуатации. Их недостатками являются: большой пусковой ток (в 5-9 превышающий номинальный), небольшой пусковой момент и невозможность плавной регулировки оборотов. Для привода дымососов и дутьевых вентиляторов применяются двухскоростные трехфазные асинхронные электродвигатели с короткозамкнутым ротором.

Асинхронные двигатели с фазным ротором более сложны: наличие щеточного аппарата, обмотки ротора, регулировочного реостата. Их преимущество – возможность регулирования оборотов. На станции применяются только на грузоподъемных механизмах (Вагоноопрокидыватель).

Синхронные электродвигатели 6 кВ применяются для привода мельниц. Они сложнее асинхронных, требуют источника постоянного тока для возбуждения. Их преимущества: более высокий КПД и возможность выработки реактивной мощности.

Электродвигатели постоянного тока значительно дороже и сложнее двигателей переменного тока. Преимущества: возможность плавной регулировки оборотов в большом диапазоне и возможность их работы от аккумуляторной батареи при потере переменного напряжения (для аварийных маслонасосов). Применяются для привода аварийных маслонасосов турбин и аварийных маслонасосов уплотнений генераторов.

Параметры электродвигателей даны в соответствующих инструкциях по эксплуатации механизмов собственных нужд энергоблоков.

В зависимости от условий окружающей среды электродвигатели делятся на защищенные, закрытые и взрывозащищенные.

Защищенные электродвигатели забирают воздух для охлаждения из окружающей среды и выбрасывают в нее же. Они устанавливаются в сухих помещениях, где отсутствует возможность попадания на обмотки электродвигателя воды, пара и пыли. В помещениях, где возможно интенсивное загрязнение обмоток электродвигателей пылью, воздух для их охлаждения может подводиться по каналам из соседних, сухих, чистых помещений.

Если подвод воздуха из соседних помещений не обеспечивает нормального охлаждения двигателей, то для более интенсивного охлаждения электродвигателей устанавливаются дополнительные вентиляторы обдувки (у мельничных вентиляторов, ВГД, мельниц).

Закрытые электродвигатели имеют замкнутый цикл вентиляции. Активная часть этих электродвигателей охлаждается циркулирующим внутри двигателя воздухом, не соприкасающимся с внешней средой. Охлаждение воздуха, циркулирующего внутри корпуса, осуществляется одним из следующих способов:

  1. обдувкой корпуса воздухом из помещения, в котором установлен двигатель при помощи установленного на валу двигателя вентилятора (большинство двигателей 380 В);
  2. трубчатым охладителем, через который внешний воздух продувается вентилятором, насаженным на вал двигателя или специальными вентиляторами с электроприводом (дутьевые вентиляторы, дымососы);
  3. циркуляцией воды через специально установленные воздухоохладители (электродвигатели питательных насосов, резервных возбудителей). Для увеличения скорости циркуляции воздуха внутри тихоходных двигателей мельниц установлены дополнительные вентиляторы с электроприводом.

Взрывозащищенные электродвигатели применяются в помещениях, где возможно образование взрывоопасных смесей.

У крупных электродвигателей устанавливаются амперметры, на шкале которых красной чертой должна быть сделана отметка, соответствующая номинальному току двигателя.

Для обеспечения нормальной работы электродвигателей напряжение на шинах собственных нужд необходимо поддерживать в пределах 0,38-0,4 кВ и 6-6,3 кВ. При необходимости допускается работа электродвигателей с номинальной нагрузкой при отклонении напряжения на шинах собственных нужд в пределах 0,36-0,42 кВ и 5,7-6,6 кВ.

Изменение частоты не оказывает вредного влияния на работу электродвигателей, однако с понижением частоты снижаются обороты электродвигателя, что ведет к понижению производительности механизмов. При изменении частоты в пределах 48,75-51,25 Гц допускается работа электродвигателей с номинальной нагрузкой.

3.3 Виды повреждений и ненормальные режимы электродвигателей

Благодаря простоте конструкции, высокой надежности и невысокой стоимости асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором, является наиболее распространенным электродвигателем. Свыше 85% всех электрических машин – это трехфазные асинхронные электродвигатели. Аварии АД подразделяются на два основных типа: механические и электрические. Механические аварии это: деформация или поломка вала ротора, ослабление крепление сердечника статора к станине, ослабление опрессовки сердечника ротора, выплавление баббита в подшипниках скольжения, разрушение сепаратора, кольца или шарика в подшипниках качения, поломка крыльчатки, отложение пыли и грязи в подвижных элементах, пр. Причиной большинства механических аварий являются радиальные вибрации из-за асимметрии питающей сети (т. н. перекос фаз), механические перегрузки на валу электродвигателя, брак комплектующих элементов или допущенный при сборке.

Согласно СОУ-Н МПЕ 40.1.08.551:2009 Инструкции о расследовании и учете технологических нарушений на объектах электроэнергетики и в объединенной энергетической системе причины нарушений в работе двигателей делятся на две классификации:

1. Классификационные признаки технических причин нарушений: несоответствие материалов узлов и деталей оборудования необходимыми нормативными документами; дефект сварки, пайки; дефект механического соединения; механический износ; шлаковый износ;коррозионные повреждения; эрозия; нарушение плотности; отклонение вибрационного состояния от нормативного; взрыв; термическое повреждение; электродуговое повреждение; дефект электрической изоляции; нарушение электрического контакта; механическое повреждение, разрушение; пожар; утрата стойкости электрической сети; исчерпание ресурса; неклассифицированные причины.

2. Классификационные признаки организационных причин нарушений: ошибочные действия оперативного персонала; ошибочные действия руководящего персонала; ошибочные действия персонала служб, лабораторий цехов, отделов; ошибочные действия ремонтного персонала; неудовлетворительное техническое обслуживание; неудовлетворительное качество нормативной документации; дефекты проекта; дефекты конструкции; дефекты изготовления; дефекты монтажа и отстройки; дефект ремонта; дефект строительства; стихийные явления; действия посторонних лиц и организаций.

Проведя исследование технологических нарушений в электрическом цехе в период с 2015 по 2019 гг. в процентном соотношении нарушения в работе электродвигателей 6 кВ распределяются следующим образом (рисунок 3.3.):

Рисунок 3.3 – Диаграмма аварийности электродвигателей 6 кВ

В зависимости от характера изменения нагрузки различают четыре основных номинальных режима работы АД: продолжительный, кратковременный, повторно-кратковременный и смешанный. Не будем подробно останавливаться на описании этих режимов, заметим только, что основной характеристикой нагрузочных режимов является тепловая характеристика электродвигателя [3]. Работа АД всегда сопровождается его нагревом, что обусловлено происходящими в нем процессами и потерями энергии. Нормативный срок службы электродвигателя определяется, в конечном счете, допустимой температурой нагрева его изоляции. В современных двигателях применяется несколько классов изоляции, допустимая температура нагрева которых составляет для класса А – 105 °С, Е – 120 °С, В – 130 °С, F – 155 °C, H – 180 °C, С – свыше 180 °С. Превышение допустимой температуры ведет к преждевременному разрушению изоляции и существенному сокращению срока его службы.

В эксплуатации, в основном, приходится сталкиваться с режимами, ненормированными ГОСТами. Наиболее характерным является режим с быстроизменяющейся нагрузкой, когда двигатель периодически входит в режим перегрузки, возвращаясь затем на номинальный режим или опускаясь в режим работы с нагрузкой меньше номинальной. Для эффективного контроля количества тепла, накопленного двигателем в процессе работы, необходимо выяснить законы нагрева и охлаждения асинхронного электродвигателя.

3.4. Анализ решений в области систем релейной защиты и диагностики основных элементов собственных нужд электростанций

При значительном повреждении в трансформаторе масло и газы с большой скоростью вытесняются в расширитель, что приводит к провороту на своей оси нижнего поплавка и замыканию его контактов.

При замыкании отключающего элемента и газовой защиты происходит отключение энергоблока без выдержки времени. На БЩУ при этом загорается табло «Блинкер не поднят 1-й участок» (на энергоблоке № 13 табло «Вызов на щит 13Н»).

При производстве работ в схеме охлаждения трансформатора, связанных с возможностью попадания в бак трансформатора воздуха (замена селикагеля, доливка масла, заполнение группы охлаждения маслом и т.п.) газовая защита может временно переводиться на сигнал.

Переключатель защиты (на отключение блока или на сигнал), блинкер ее срабатывания находятся на панели релейной защиты в помещении электрощита 0,4 кВ энергоблока.

Защита от замыканий на землю в сети генераторного напряжения предназначена для защиты генератора и всего оборудования энергоблока от повреждений при замыкании на землю в сети 15,75 кВ (повышающего трансформатора, рабочего трансформатора 15,75-6-6 кВ и выпрямительного трансформатора основного возбуждения). Защита действует на отключение энергоблока с выдержкой времени. При ее срабатывании на БЩУ загорается табло «Блинкер не поднят 1-й участок» (на энергоблоке № 13-табло «Вызов на щит 13Н»).

Накладка ввода защиты, блинкер ее срабатывания и релейная аппаратура защиты расположены на панели релейной защиты в помещении электрощита 0,4 кВ энергоблока.

Накладки ввода защиты и ускорения, блинкера их срабатывания и релейная аппаратура защиты смонтированы на панели релейной защиты в помещении электрощита 0,4 кВ энергоблока.

При обрыве одной или двух фаз токовых цепей защиты на БЩУ выходит сигнал «Обрыв токовых цепей продольной дифзащиты генератора». Накладка ввода защиты, блинкер её срабатывания и релейная аппаратура защиты расположены на панели релейной защиты генератора в помещении электрощита 0,4 кВ 5Н.

Накладки, блинкера и релейная аппаратура защиты смонтированы на ГЩУ и на панели релейной защиты генератора в помещении электрощита 0,4 кВ 5Н.

Защита действует с выдержкой времени на отключение ЭВ-20 кВ, АГП, выключателей рабочего питания секций и на развозбуждение. При ее срабатывании на БЩУ выходит сигнал «Блинкер не поднят 1-й участок».

Накладка ввода защиты, ее блинкер и релейная аппаратура смонтированы на панели релейной защиты генератора в помещении электрощита 0,4 кВ 5Н.

Для защиты рабочего трансформатора собственных нужд 15,75-6-6 кВ от внутренних повреждений и от сверхтоков внешних коротких замыканий установлены следующие защиты:

Дифференциальная защита предназначена для защиты от междуфазных коротких замыканий в самом трансформаторе и на ошиновке 6 кВ до трансформаторов тока, установленных в ячейках рабочего питания секций 6 кВ. Защита действует без выдержки времени на отключение энергоблока. При ее срабатывании на БЩУ выходит сигнал «Блинкер не поднят 1-й участок» (на энергоблоке № 13 – «Вызов на щит 13Н»). Накладка ввода защиты, ее блинкер и релейная аппаратура расположены на панели защит трансформатора в помещении электрощита 0,4 кВ энергоблока.

Газовая защита аналогична по принципу газовой защите силового трансформатора и действует без выдержки времени на отключение энергоблока. При этом на БЩУ выходит сигнал «Блинкер не поднят 1-й участок» (на БЩУ 13 – «Вызов на щит 13Н»). При срабатывании защиты на сигнал на БЩУ выходит сигнал «Газовая защита трансформатора 24Т (25Т-213Т)». Переключатель защиты, блинкер ее срабатывания и релейная аппаратура расположены на панели защиты трансформатора в помещении электрощита 0,4кВ энергоблока.

Максимальная токовая защита стороны 15,75 кВ предназначена для защиты трансформатора от внешних и внутренних междуфазных коротких замыканий. Она резервирует основные защиты трансформатора и отказ защиты или выключателей рабочего питания секций 6 кВ А и Б. Защита действует с выдержкой времени на отключение энергоблока. При ее срабатывании на БЩУ выходит сигнал «Блинкер не поднят 1-й участок» (на БЩУ 13- «Вызов на щит 13Н»). Накладка ввода защиты, блинкер и релейная аппаратура защиты расположены на панели защит трансформатора в помещении электрощита 0,4 кВ энергоблока.

Максимальная токовая защита обмотки А и Б 6 кВ является основной защитой при повреждении на шинах секции 6 кВ или на отходящих присоединениях до их трансформаторов тока и резервирует отказ защиты или выключателя отходящих присоединений 6 кВ. Защита действует с выдержкой времени на отключение выключателя рабочего питания секции А (Б) 6 кВ энергоблока. Блинкер и релейная аппаратура защиты расположены в релейном отсеке выключателя рабочего питания соответствующей секции 6 кВ.

Защита от перегруза обмоток А и Б 6 кВ, предназначена для защиты от перегруза соответствующих обмоток трансформатора и действует с выдержкой времени на сигнал. При ее срабатывании на БЩУ выходит сигнал «Перегруз обмоток А и Б». Релейная аппаратура защиты смонтирована в релейном отсеке выключателя рабочего питания соответствующей секции 6 кВ.

Для защиты выпрямительного трансформатора от внутренних повреждений и от сверхтоков внешних коротких замыканий установлены следующие защиты:

Газовая защита по принципу аналогична газовой защите силового трансформатора и действует без выдержки времени на отключение энергоблока. При этом на БЩУ выходит сигнал «Блинкер не поднят 1-й участок» (на БЩУ 13 – «Вызов на щит 13Н»). При срабатывании защиты на сигнал на БЩУ выходит сигнал «Газовая защита выпрямительного трансформатора».

Токовая отсечка служит для защиты трансформатора от междуфазных коротких замыканий в первичной обмотке трансформатора. Она отстроена от коротких замыканий на низкой стороне трансформатора. Действует на отключение энергоблока без выдержки времени. При ее срабатывании на БЩУ выходит сигнал «Блинкер не поднят 1-й участок» (на БЩУ-13 «Вызов на щит 13Н»).

Максимальная токовая защита предназначена для защиты трансформатора от междуфазных коротких замыканий на низкой стороне или в схеме возбуждения генератора. Действует с выдержкой времени на отключение энергоблока. При ее срабатывании на БЩУ выходит сигнал «Блинкер не поднят 1-й участок» (на БЩУ-13 – «Вызов на щит 13Н»).

Накладка ввода защиты, блинкера и релейная аппаратура всех защит расположены на панели защиты выпрямительного трансформатора в помещении электрощита 0,4 кВ энергоблока.

Для защиты трансформатора 6-0,4 кВ от внутренних повреждений и от сверхтоков внешних коротких замыканий на нем установлены следующие релейные защиты:

Токовая отсечка предназначена для защиты кабеля 6 кВ и обмотки 6 кВ от междуфазных коротких замыканий. Она отстроена от коротких замыканий на стороне 0,4 кВ трансформатора.

Защита действует на отключение выключателя 6 кВ и автомата 0,4 кВ трансформатора без выдержки времени. При ее срабатывании на БЩУ выходит сигнал «Блинкер не поднят 1-й участок» (на БЩУ-13 – «Вызов на щит 13Н»).

Максимальная токовая защита предназначена для защиты трансформатора от междуфазных повреждений в обмотке 0,4 кВ и от сверхтоков внешних межфазных коротких замыканий на шинах электрощита 0,4 кВ или на отходящих присоединениях (при отказе их собственных защит). Действует с выдержкой времени на отключение выключателя 6 кВ и автомата 0,4 кВ трансформатора. При ее срабатывании на БЩУ выходит сигнал «Блинкер не поднят 1-й участок» (на БЩУ-13 – «Вызов на щит 13Н»).

Защита от замыканий на землю на стороне 0,4 кВ предназначена для защиты трансформатора от коротких замыканий на землю в обмотке 0,4 кВ и от сверхтоков короткого замыкания на землю на шинах электрощита 0,4 кВ или на отходящих присоединениях (при отказе их собственных защит) и действует на отключение выключателя 6 кВ и автомата 0,4 кВ трансформатора. При ее срабатывании на БЩУ выходит сигнал «Блинкер не поднят 1-й участок» (на БЩУ-13 – «Вызов на щит 13Н»). Накладки ввода защиты, блинкера и релейная аппаратура всех защит расположены на панели защит трансформатора 6-0,4 кВ помещении электрощита 0,4 кВ энергоблока.

Для защиты резервных трансформаторов от сверхтоков при междуфазных коротких замыканиях на секциях 6 кВ или на отходящих от них присоединений до трансформаторов тока, а также для резервирования отказа или выключателей отходящих присоединений на выключателях резервного питания каждой секции установлена максимальная токовая защита. Она действует на отключение своего выключателя. Блинкер защиты и ее релейная аппаратура смонтированы в релейном отсеке выключателя резервного питания соответствующей секции 6 кВ. При ее срабатывании на БЩУ выходит сигнал «Работа МТЗ резервного питания секции А (Б)».

Для защиты резервных трансформаторов 6-0,4 кВ от внутренних повреждений и от сверхтоков внешних коротких замыканий на шинах резервного питания, щитах 0,4 кВ и отходящих от них шин присоединениях (при отказе их собственных защит) установлены такие же защиты, как и на рабочих трансформаторах 6-0,4 кВ. Эти защиты действуют на отключение выключателя 6 кВ резервного трансформатора 6-0,4 кВ и автоматов резервного питания резервируемых электрощитов 0,4 кВ.

На секциях 6 кВ энергоблоков выполнены следующие защиты:

Защита от замыканий на землю срабатывает при появлении замыкания на землю на шинах секции 6 кВ или на отходящих присоединениях 6 кВ. Действует на сигнал «Земля на секции 6 кВ» на БЩУ.

Защита минимального напряжения предназначена для разгрузки секции 6 кВ при глубокой посадке напряжения и для обеспечения самозапуска ответственных механизмов энергоблока.

Защита действует на отключение выключателя рабочего питания секции (при включенном переключателе АВР секции) и двигателей мельниц и мельничных вентиляторов с выдержкой времени 0,5 с. и с выдержкой времени 9 с. – на отключение дутьевых вентиляторов и ВГД.

Защита минимального напряжения щитов 0,4 кВ энергоблоков предназначена для обеспечения АВР электрощита 0,4 кВ при исчезновении на нем напряжения и действует на отключение рабочего трансформатора 6-0,4 кВ при включенном переключателе АВР электрощита 0,4 кВ и наличии питания на шинах резервного питания.

Для защиты электродвигателей и их кабелей 6 кВ от коротких замыканий установлены следующие защиты:

Дымососы. Каждая скорость имеет следующие защиты: токовая отсечка; максимальная токовая защита; защита от перегруза.

Дутьевые вентиляторы: токовая отсечка; максимальная токовая защита; защита от перегруза; защита минимального напряжения (9 с.).

ВГД: токовая отсечка; защита от перегруза; защита минимального напряжения (9 с).

Мельницы: дифференциальная защита; токовая отсечка; МТЗ с зависимой выдержкой времени; защита от перегруза; защита минимального напряжения (0,5 с.); токовая отсечка трансформатора возбуждения.

Мельничные вентиляторы: токовая отсечка; максимальная токовая защита; защита от перегруза; защита минимального напряжения (0,5 с).

Питательные насосы: дифференциальная защита; токовая отсечка; защита от перегруза.

Конденсатные насосы: токовая отсечка; защита от перегруза.

Пусковой маслонасос: токовая отсечка; защита от перегруза.

Для защиты электродвигателей 0,4 кВ от коротких замыканий и от сверхтоков перегрузки установлены автоматы с расцепителями прямого действия или предохранители.

Автоматическое включение резервного питания электрощита 0,4 кВ происходит при любом отключении автомата рабочего питания электрощита 0,4 кВ при положении выключателя АВР «Сблокировано» (от релейной защиты, от ключа управления, от защиты минимального напряжения).

Для ускорения АВР электрощита 0,4 кВ при отключении МВ-6 кВ рабочего трансформатора при положении переключателя АВР «Сблокировано» автоматически отключается автомат 0,4 кВ рабочего питания электрощита 0,4 кВ.

АВР электрощитов 0,4 кВ энергоблоков должно быть всегда введено в работу и выводится из работы только при выводе в ремонт рабочего трансформатора, его автомата, автомата или шин резервного питания электрощита 0,4 кВ.

4. Пути совершенствования систем релейной защиты и диагностики основных элементов собственных нужд электростанций и задачи исследования

Наиболее распространённой защитой от перегрузки АЭД в большинстве современных микропроцессорных защитных устройствах или терминалах Siprotec 7SK81 (Siemens, Германия); УЗБ-301 (ООО «Novatek-Electro», Российская Федерация) РДЦ-06 (ОАО «Електротехнічний завод РелСіС», Украина) используется интегральная зависимость тока статора в функции времени [3-5]. Однако данная защитная логика не позволяет контролировать температуру нагрева обмоток статора и ротора АЭД.

Представлен потребителям в трех модификациях, классификация которых будет обусловлена диапазоном номинального тока – 50-50 А, 10-100 А, 63-630 А. Каждое из этих устройств выполняет защиту трехфазного двигателя от пропадания фазы; при недостаточном напряжении в сети и при других механических отклонениях. Работает прибор с высокой точностью и степенью надежности. Прибор является микропроцессорным автоматическим устройством, не требующим оперативного питания. При аварийных ситуациях, возникших в сетевом напряжении, прибор, после восстановления всех параметров, автоматически выполняет повторное включение. Если же проблема возникла в самом двигателе, то устройство блокирует его повторный пуск.

Электронные реле модификаций РДЦ-02, РДЦ-03, РДЦ-04, РДЦ-05, РДЦ-06 являются микропроцессорными устройствами, предназначенными для управления и комплексной защиты промышленных электродвигателей различного назначения.

Модификации реле РДЦ-04 и РДЦ-06 оснащаются новейшим авторским программным обеспечением "Relsismotorconfig", обеспечивающим максимально полный контроль состояния электрических машин. Цена изделий устанавливается производителем и зависит от встроенного функционала и наличия авторского ПО.

Рассмотрим различия модификаций более подробно. Реле защиты РДЦ-06 представляет собой устройство, обеспечивающее максимальную комплексную защиту электродвигателей, установленных в насосном оборудовании. Набор функций подобран для работы с насосными станциями и промышленными насосами (в том числе глубинными).

Предложенные реле линейки РДЦ обеспечивают широкий спектр защиты и мониторинга электродвигателей. В зависимости от исполнения, реле обеспечивают безопасность электродвигателей при перегрузках по мощности; при чередовании фаз с характеристиками, не предусмотренными производителями электродвигателя; при обрыве или внезапном отключении фазовых проводников, а также при «пробое» изоляции корпуса электрической машины. При подключении температурных датчиков, РДЦ способно отключать питание при наборе двигателем недопустимой температуры при работе.

Дополнительно, устройства данной серии осуществляют контроль за различными параметрами. В зависимости от модели, реле отслеживают потребление тока по каждой из подключенных фаз; частоту питающей сети; параметры асимметрии сети; активную и реактивную мощности и напряжение питания. Потребитель имеет возможность мониторинга времени работы каждой электрической машины, показателей тока утечки при нарушении изоляции. Также изделие может в реальном времени показывать состояние сопротивления изоляции электромашин.

В качестве контроля изменения температуры нагрева статора в терминалах используются датчики температуры (термосопротивления, термостаты), встраиваемые в обмотку [4]. Такой способ позволяет контролировать только температуру нагрева обмотки статора, дополняя тем самым стандартную защиту от перегрузки по току статора. Измерение температуры нагрева ротора таким способом является достаточно сложной технической задачей в виду трудностей, связанных с установкой в короткозамкнутую обмотку термодатчиков.

К альтернативным подходам реализации тепловой защиты следует отнести защиту от теплового перегрева статора и ротора АЭД, основанную на косвенном определении температуры нагрева короткозамкнутого ротора [6]. Защита базируется на непрерывном измерении мгновенных значений фазных токов и напряжений, последующих вычислениях потокосцеплений и их производных, угловой частоты вращения ротора (скорости) и температуры нагрева обмоток статора и ротора, при превышении допустимых значений производится отключение двигателя от питающей сети. Недостатками такого подхода является большая погрешность в определении температуры нагрева ротора в виду косвенного вычисления скольжения.

Вывод

Исходя из изложенного материала выделяем следующие задачи исследования:

Список источников

  1. Кацман М.М. Электрические машины. – М.: Высш. шк., 2000. – 324 с.
  2. Брускин А.Э. и др. Электрические машины и микромашины. – М.: Высш. шк., 2001. – 426 с.
  3. Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электрони-ки. – М.: Высш. шк., 2000. – 402 с.
  4. С.В. Усов. – Л.: Энергоатомиздат, Электрическая часть электростанций. 1987. – 616 с.
  5. Васильев А.А. Электрическая часть станций и подстанций 2-е издание, переработанное и дополненное. — Москва: Энергоатомиздат, 1990. — 551 с.
  6. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций 3-е изд., перераб. и доп. Учебник для техникумов. М.: Энергоатомиздат, 1987. – 648 с.
  7. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения Учебник для вузов. 4-е изд. перераб. и доп. — М.: Высшая школа, 2006. — 639 с.: ил.
  8. Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций Учебник для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1986. — 640 с.: ил.
  9. Соркинд М.А. Асинхронные электродвигатели 0,4 кВ. Способы защиты от аварийных режимов. Новости электротехники, 2005, №4(34).
  10. Сивокобыленко В.Ф., Лебедев В.К. Переходные процессы в системах электроснабжения собственных нужд электростанций. Уч. пособие, Донецк, ДонНТУ, 2002. – 136 с.
  11. Гашимов М.А. Диагностирование эксцентриситета и обрыва стержней ротора в асинхронных электродвигателях без их отключения / М.А. Гашимов, Г.А. Гаджиев // Электротехника. – 1998. – №10. – С. 46-51.