Проектирование схем релейной защиты: Учебно-методическое пособие

Министерство образования науки Российской Федерации

Новосибирский государственный технический университет

А.И.Щеглов

ПРОЕКТИРОВАНИЕ СХЕМ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

Утверждено Редакционно-издательским Советом

Университета в качестве учебного пособия

Новосибирск 2008 г.

ВВЕДЕНИЕ

     Курс «Проектирование схем релейной защиты» является  дополняющим к курсу «Релейная защита электроэнергетических систем». Если последний рассматривает принципы действия устройств релейной защиты и расчет параметров срабатывания реагирующих органов, то первый решает задачу технической реализации этих принципов с учетом требований ПУЭ [1] различных указаний и инструкции, ставшими результатом накопленного опыта эксплуатации. Иногда этот курс называют устройствами «Сопряжения релейной защиты с объектом». Периодически меняется элементная база устройств релейной защиты и автоматики – меняются и средства сопряжения. Однако целый ряд принципов выполнения схем остаются неизменным.

     Большинство устройств релейной защиты и автоматики (РЗА) в настоящее время выполняются в виде готовых панелей (шкафов) или комплектов. Поэтому одной из основных задач курса является знакомство с устройством типовых панелей РЗА и способам их подключения к объекту. Основным средством связи устройства РЗА с объектом являются цепи тока, напряжения и оперативного тока. Знакомство с особенностями выполнения этих цепей также входит в задачу данного курса.

     В учебниках по курсу «Релейная защита электроэнергетических систем» основное внимание уделяется физическим процессам в электроэнергетических системах, влияющим на поведения РВА, обоснованию условий выбора уставок защит, но практически не уделено внимание построению схем защит и автоматизации. Поэтому у студентов появляются трудности в чтении схем даже типовых схем устройств РЗА. Дать студенту некоторый опыт в чтении схем устройств РЗА тоже входит в задачу рассматриваемого курса.

     Отсутствие специального учебника по курсу требует обращаться к специальным учебникам и учебным пособиям, монографиям, руководящим указаниям по релейной защите, а также к схемам типовых панелей РЗ. Некоторые из схем взятые из перечисленных источников приведены в настоящем пособии. Это облегчает студенту выполнять контрольные и расчетно-графические работы. Они могут быть использованы преподавателем как раздаточный материал при чтении лекций и проведении практических заданий по курсу.

     Приведенные в данном пособии схемы ограничены схемами РЗА объектов 110÷220 кВ. Однако рассмотренные принципы могут быть распространены на схемы РЗА и установок сверхвысокого напряжения.

глава 1. СХЕМЫ ВТОРИЧНЫХ ЦЕПЕЙ

1.1. Назначение вторичных цепей [1]

     Ко вторичным цепям относятся устройства и соединяющие их цепи предназначенные для:

- управления коммутационной аппаратурой,

- измерения электрических параметров,

- контроля за режимом работы электроустановки,

- выполнения релейной защиты, автоматики и сигнализации.

     Все вторичные цепи в соответствии с их назначением делятся на три основных вида: токовые, напряжения и оперативные.

     Выполнения вторичных цепей и их подключение к электроустановкам осуществляется по чертежам-схемам электрических соединений вторичных цепей. По назначению схемы вторичных цепей делятся на принципиальные (полные) и схемы соединений (монтажные). Принципиальная схема определяет полный состав элементов и связей между ними и дает представление о принципах работы установки. Монтажная схема показывает соединения частей установки с помощью проводов, кабелей, а также места их присоединения (клеммы). Все схемы изображаются для электроустановок, находящихся в отключенном состоянии. Схемы изображают двумя способами – совмещенными и разнесенными. В совмещенных схемах все аппараты изображаются в собранном виде со всеми относящимися к ним обмотками и контактами. В разнесенных схемах цепи тока, напряжения и оперативные цепи изображаются в виде отдельных чертежей. Сопоставление совмещенного разделенного способов изображения схем можно проследить на примере схем максимальной направленной токовой защиты на рис.1. Далее рассматриваются особенности выполнения цепей тока, напряжения и оперативных цепей.

Рисунок 1. Схема максимальной направленной защиты:

а – совмещенная схема; б – развернутая схема.

1.2. Токовые цепи

     Токовые цепи (идущие от трансформаторов  тока Т.Т..) предназначены для питания токовых обмоток измерительных приборов (амперметров, ваттметров, счетчиков и др.), токовых обмоток устройств РЗА, автоматических устройств, обеспечивающих регулирование или контроль в функции тока (АРВ, АРАМ, ПРА и др.), устройств преобразования переменного тока в постоянный в устройствах выпрямленного оперативного тока.

     При построении токовых цепей руководствуются следующими положениями.

а)                                                        б)

Рисунок 2. Пример подключения релейной защиты на ток одной фазы:

а – при наличии одного выключателя на цепь;

б – при наличии двух выключателей на цепь.

     Все устройства, получающие информацию о токе одной фазы подключаются ко вторичной обмотке одного трансформатора тока (ТТ) или ко вторичным обмоткам нескольких трансформаторов тока (рис.2). При э том все устройства, подключенные ко вторичной обмотке ТТ, должны с ней составлять замкнутый контур. Число ТТ подключенных к реле может быть сколько угодно большим (например, в диф.защите сборных шин). Размыкание цепи вторичной обмотки ТТ при наличии тока в его первичной обмотке недопустимо т.к. оно будет сопровождаться значительным повышением напряжения на выводах вторичной обмотки (до нескольких киловат), что опасно для персонала и изоляции вторичной обмотки ТТ и всей цепи. В связи с этим в токовых цепях нельзя ставить автоматические выключатели, рубильники и предохранители.

      В цепях вторичных обмоток ТТ предусматривается защитное заземление для обеспечения безопасности персонала в случае перекрытия изоляции между первичной и вторичной обмотками. Заземление во вторичных цепях ТТ должно осуществляться в одной точке на ближайшей от ТТ сборке зажимов, либо на зажимах ТТ.

Рисунок 3. Измерительный разъемный зажим

Рисунок 4. Испытательный блок типа БИ-4.

а – рабочая крышка; б – основание (разрез и план) испытательного блока;

в – испытательная крышка; г – схема испытательного блока с вставленной испытательной крышкой и подключенным амперметром.

1 – пластмассовый корпус; 2 – пластмассовая вставка; 3 – контактная пластина; 4 – корпус блока; 5 – сдвоенные главные контактные пластины; 6 – закорачивающая пластинка; 7 – зажимы для подключения вторичных цепей от ТТ или ТН или питающих цепей оперативного тока; 8 – зажимы для подключения устройств защиты и приборов; 9 – пружина; 10 – пластмассовый корпус крышки; 11 – контактные пластины; 12 – зажимы для подключения испытательных схем или измерительных приборов; 13 – захват крышки.