Эксплуатация электрических подстанций и распределительных устройств

В качестве защиты сборных шин электростанций и ПС напряжением 35 кВ и выше предусматривается дифференциальная токовая защита, охватывающая все элементы, которые присоединены к системе или секции шин.

Защита осуществляется с применением специальных органов тока, отстроенных от переходных и установившихся токов небаланса (например, органов, включенных через насыщающиеся ТТ, органов с торможением и др.).

При присоединении трансформатора (автотрансформатора) напряжением 220 кВ и выше более чем через один выключатель рекомендуется предусматривать для защиты ошиновки отдельную дифференциальную токовую защиту, а при присоединении к сборным шинам (например, при схеме «шины — трансформатор») использовать дифференциальную защиту шин.

Для электроустановок напряжением 500–750 кВ предусматриваются две дифференциальные токовые защиты шин (ошиновки).

В отдельных случаях допускается установка двух защит шин (ошиновок) напряжением 35-330 кВ по условию сохранения устойчивости нагрузки, обеспечения надежной работы атомных станций, а также предотвращения нарушения технологии особо ответственных производств и обеспечения требований экологии.

Дифференциальная токовая защита предназначена для быстрого отключения цепей, включенных на сборные шины, при КЗ на сборных шинах или на другом оборудовании. Зона ее действия ограничивается ТТ, к которым подключены реле защиты.

Принцип действия защиты основан на сравнении токов цепей при КЗ и других режимах работы.

Для выполнения защиты дифференциальное реле КА подключают к ТТ так, как это показано на рис. 8.9. При таком включении ток в реле будет равен геометрической сумме вторичных токов присоединений.

На рисунке также показаны токи в реле дифференциальной токовой защиты цепи при КЗ на шинах (рис. 8.9, а) и внешнем КЗ (рис. 8.9, б).

При КЗ на шинах (рис. 8.9, а) токи присоединений будут иметь одно направление и через реле будет проходить сумма этих токов I_р = I₁ + I₂ + I₃. Если I_р > I_{с. з}, то реле сработает. При внешнем КЗ (рис. 8.9, б) ток в обмотке реле I_p = I₁ + I₂ + (-I₃) = 0, и реле работать не будет, если оно отстроено от токов небаланса.

На практике эксплуатируются дифференциальные защиты шин для ПС с одной и двумя системами шин, а также для ПС с реактированными линиями и несколькими источниками питания.

Широко применяются также дифференциально-фазные защиты шин и дифференциальные защиты с торможением.

По сравнению с дифференциальной токовой защитой обе эти защиты имеют бол ьшую чувствительность и менее требовательны к классу точности ТТ.

Принцип действия дифференциально-фазной ВЧ защиты рассмотрен выше в п. 8.8.

Дифференциальная защита с торможением предназначена для использования в качестве основной защиты трех фаз силовых трансформаторов и автотрансформаторов при всех видах КЗ. Она позволяет обеспечить торможение от двух групп ТТ. Данная защита использует принцип автоматического увеличения тока срабатывания при возрастании тока КЗ и отстроена от токов небаланса при мощных внешних КЗ, что обеспечивает ее высокую чувствительность при минимальных режимах.

Защита имеет две схемы формирования тока: схема формирования тормозного тока и схема формирования рабочего тока. Оба тока подаются на вход органа сравнения. Если рабочий ток больше тормозного, срабатывает выходной орган защиты с действием на отключение выключателей присоединений поврежденной системы шин, и наоборот, — если тормозной ток больше рабочего, то защита не сработает. В качестве рабочего тока используется дифференциальный ток, то есть геометрическая сумма токов, получаемых от ТТ всех присоединений. Для торможения используют арифметическую сумму токов присоединений. До поступления на вход органа сравнения рабочий и тормозной ток выпрямляются.

Защита предназначена для работы в комплекте с приставкой дополнительного торможения (например, типа ПТ-1), обеспечивающей торможение от трех или четырех групп ТТ, и автотрансформаторами токов (типа АТ-31, АТ-32), предназначенными для расширения диапазона выравнивания токов плеч одной фазы защиты и для ее подключения к ТТ с номинальным вторичным током 1 А.

8.10. Газовая защита трансформаторов

Газовая защита применяется для защиты от повреждений, возникающих внутри масляного бака трансформатора, сопровождающихся выделением газов и интенсивным перемещением масла из бака в расширитель.

Газовая защита — одна из немногих защит, после которых не допускается действие АПВ, поскольку в большинстве случаев отключаемые ею повреждения оказываются устойчивыми.

Газы выделяются при разложении масла и твердых изоляционных материалов под действием электрической дуги, а также при повреждении и перегреве стали магнитопровода.

Кроме того, защита действует и при недопустимом понижении уровня масла в расширителе.

Отключающий элемент газовой защиты переводится действием на сигнал в следующих случаях:

при очистке и регенерации масла и при всех работах в масляной системе трансформатора (например, при замене силикагеля в фильтре работающего трансформатора);

при проверке газовой защиты;

при неисправности газовой защиты;

при неисправности масляной системы или других элементов трансформатора, которые могут вызвать ложную работу газовой защиты;

при доливке масла, если его уровень оказывается ниже газового реле;

при временных взрывных работах вблизи места установки трансформатора.

Газовое реле устанавливается в трубопроводе, соединяющем расширитель с баком трансформатора. Поэтому образующиеся в баке трансформатора газы на своем пути к расширителю проходят через газовое реле.

Реагирующими элементами газового реле могут быть полые геометрические цилиндры, лопасти и открытые алюминиевые чашки.

Газовое реле имеет два (иногда три) реагирующих элемента: верхний, контакты которого действуют на сигнал, и нижний, контакты которого действуют на отключение трансформатора.

Газовое реле имеет смотровое окно для контроля за накоплением в реле масла и кран для отбора пробы газа при срабатывании реле.

При контроле в процессе внешнего осмотра трансформатора и газового реле персонал проверяет уровень масла в расширителе трансформатора, целостность мембраны выхлопной трубы, наличие течи масла из бака. Для химического или хроматографического анализа отбирается проба газа из реле.

Предварительное заключение о состоянии отключившегося трансформатора производится на основе определения объема скопившегося в реле газа, проверки его цвета и горючести. Бело-серый цвет газа свидетельствует о повреждении бумаги и картона, желтый — дерева, темно-синий или черный — масла.