Перегрузка по току, дифференциальное и пониженное напряжение
Когда мы рассматриваем схемы электрической защиты, лучше всего начать с защиты электрических шин, поскольку они легче всего защитить. Они используют основную концепцию реле максимального тока (рис. 1). Реле максимального тока представляет собой электромагнитное устройство, в котором ток в катушке, окружающей металлический сердечник, создает магнитный поток в сердечнике.
Основы защиты электрических шин (перегрузка по току, дифференциальное и пониженное напряжение) - на фото защитное реле MICOM, кредит E. Csanyi
Когда есть достаточный ток, поток будет привлекать якорь (металлический клапан), который будет двигаться, чтобы закрыть прикрепленные контакты.
Рисунок 1 - Реле максимального тока
На диаграмме указаны два других элемента. Одним из них является направление КТ. Если ток I 1P поступает в первичный сигнал в направлении первичной метки пятна, то одновременно выходной ток I1S будет вытекать из ТТ на вторичной метке пятна.
Это важное понятие для запоминания.
Трансформаторы тока (ТТ) преобразуют ток по величине, но сохраняют ту же форму волны и фазу.
Можно представить, как текущее происходит как I1Pand, так как I1Sinantly уменьшено в размере в 2000/5. Второй момент, который следует отметить, - отношение КТ (2000/5 А). Это стандартная нотация, что 2000 ампер в первичной части будет производить 5 ампер на вторичном.
Дифференциальная защита шины
Дифференциальная защита использует реле максимального тока, которое только что обсуждалось. Для удобства описания мы укажем только одну фазу трехфазной системы, так как другие фазы идентичны.
Дифференциальное реле питается трансформаторами тока на внешней стороне защищенной шины. Вспоминая соглашение о точечной трансформации ТТ, можно видеть на рисунке 2 ниже, что если ток I 1P втекает в шину, то эквивалентный ток I 1S будет протекать во вторичной обмотке CT1. Аналогично ток I 2P будет вытекать из шины с соответствующим I 2S, текущим во вторичном (направление примечания).
Если шина является здоровой, то ток равен току, и во вторичном контуре будет циркулирующий ток, как показано. В реле максимального тока не будет ток.
Обратите внимание, что ток в реле максимального тока равен разности (когда дифференциальное реле получает свое имя) во входных токах. В этом случае они равны, а дифференциальный ток равен нулю.
Рисунок 2 - Дифференциальная защита
Если шина на рисунке 2 имеет неисправность (либо фаза, либо фаза на замыкание на землю), текущий вход и выход из шины не будут одинаковыми. Следовательно, разница, наблюдаемая реле (I 1S - I 2S), не будет равна нулю.
Если неисправность имеет достаточно высокую величину для срабатывания реле максимального тока, дифференциальная защита будет работать с размыкателями X и Y, а также блокировать повторное включение этих выключателей, инициировать защиту от отказа выключателя и любые другие действия, требуемые этой конкретной защитной зоной.
На рисунке 3 показаны текущие направления для самой серьезной неисправности, внутренняя ошибка шины, подаваемая с обоих концов шины. Если внимательно рассмотреть фигуру, вы заметите, что к шине можно добавить любое количество выключателей или трансформаторов. Необходимо принять меры к тому, чтобы убедиться, что коэффициенты КТ и точечные метки правильные, и что вторичные цепи были добавлены параллельно.
На рисунке 4 приведен пример того, как он будет выглядеть, если бы трансформатор был подан с шины.
Рисунок 3 - Дифференциальная операция
Рисунок 4 - Завершена дифференциальная защита
Резервирование с максимальной нагрузкой
Обычно защита шины будет состоять из двух высокоскоростных дифференциальных реле, которые мы только что обсуждали. Это приведет к дублированию или защите шины А и В. Обратите внимание на предыдущий рисунок 2 для конфигурации.
Для низковольтных шин (13, 8 кВ и ниже) часто нет защиты от отказа выключателя, предусмотренного на выключателях (X и Y на рисунке выше). В таком случае нельзя использовать дубликаты (A и B).
Защита зоны с дублированием защиты и защита от отказа выключателя будут работать только в том случае, если выключатели не срабатывают. Таким образом, одна из двух защит должна быть сделана в резервную копию, чтобы покрыть случай, когда прерыватель не может открыть. Это создает большую перекрывающуюся зону, как показано на рисунке 5.
Рисунок 5 - Шинные зоны с резервным копированием
На рисунке 5 вы видите стандартную дифференциальную зону шины и резервную зону дополнительной шины, которая включает в себя нагрузки L1 и L2, подаваемые с шины.
Предположим, что на питателе L1 произошла электрическая неисправность (фаза или фаза на массу) или перегрузка. Защита L1 должна срабатывать для отключения выключателя X. Если прерыватель X не срабатывает в течение определенного времени, резервная защита шины будет работать, чтобы открыть выключатель питания S и удалить все питание от шины.
Крупный план защиты от резервного копирования шины показан на рисунке 6 ниже.
Рисунок 6 - Резервирование с максимальной токовой нагрузкой
Реле максимальной токовой защиты будет видеть общий ток, подаваемый на шину, тогда как дифференциальное реле видит только разницу между током питания и током нагрузки, как обсуждалось ранее. Настройки реле для защиты от перегрузки по току несколько сложны и обычно используют мгновенный и синхронизированный компонент.
В конце концов, цель состоит в том, что выключатели X и Y должны устранить неисправность до того, как резервная защита срабатывает, чтобы отключить главный выключатель питания S.
// Мгновенная максимальная токовая настройка должна быть выше ожидаемого ожидаемого тока или нагрузки, ожидаемого на шине, но ниже минимального уровня сбоя шины. Для координации настройка также должна быть выше, чем любая индивидуальная настройка нагрузки.
Если это невозможно получить, мгновенный элемент блокируется.
// Настройка времени по умолчанию должна согласоваться со всеми нагрузками, подаваемыми с шины, чтобы обеспечить первую работу отдельных защит (Zone L1, L2 на рисунке 9).
Ошибки заземления шины
Шинные фазные замыкания на землю являются гораздо более распространенными, чем фазовые или трехфазные. Как правило, они обусловлены разрушением изоляции каким-либо посторонним материалом или влажностью. Из-за сильного воздействия на подключенные нагрузки, а также повреждения конструкции, они должны быть немедленно очищены от электрической системы.
Ранее обсуждавшееся дифференциальное реле используется для защиты шины от этого типа неисправности.
Защита от пониженного напряжения шины
Защита от пониженного напряжения шины (иногда называемая отключением без напряжения) поставляется на многих шинах по двум причинам:
1 // Многие нагрузки, особенно двигатели, подвержены низкому напряжению. По мере того, как напряжение питания двигателя уменьшается, двигатель будет пытаться обеспечить такое же количество крутящего момента при заданной нагрузке и будет использовать более высокие токи для этого.
Это приведет к чрезмерному нагреву обмоток двигателя, что приведет к повреждению изоляции и сокращению срока службы
2 // Другим преимуществом такого типа защиты является предотвращение одновременного перезапуска всех нагрузок при восстановлении напряжения в системе. Обычно нагрузки вводятся медленно, чтобы генератор мог стабилизировать свое производство мощности до того, как на генератор будет установлено больше нагрузок (в любом случае существуют температурные ограничения на скорости загрузки / выгрузки турбогенераторов, которые помогают в этой ситуации).
Если все нагрузки автоматически подключаются сразу к перезаряжаемой шине, напряжение на этой шине, вероятно, снизится, и нагрузки, скорее всего, снова начнут снижаться при пониженном напряжении. Другая опасность автоматической перезагрузки при быстром восстановлении напряжения заключается в том, что напряжение питания и нагрузки будет не в фазе, что приведет к скачкам тока и механическим нагрузкам на машине.
Защита от понижения напряжения может быть достигнута с помощью электромагнитного реле (пример показан на рисунке 7). Это реле удерживает якорь на катушке, пока напряжение остается выше требуемого количества, поддерживая нормально разомкнутые контакты реле замкнутыми.
Рисунок 7 - Реле защиты от пониженного напряжения
Если напряжение падает, катушка больше не может удерживать якорь, и контакты реле будут открыты. В этом типе защиты также будет встроена временная задержка (обычно таймером), чтобы предотвратить работу во время переходных процессов напряжения (то есть, если напряжение будет быстро восстановлено, отключение не произойдет).
Падение напряжения и временная задержка выбираются таким образом, что повторное включение нагрузки не приведет к чрезмерным требованиям к системе.
Ссылка // Основы науки и реактора - Электрические | Техническая группа CNSC