Книга
← К списку книгЗагрузка разделов…
активнаАктивные записи участвуют в каталоге и синках. Неактивная книга скрыта, но не удалена из базы.
Книга
БИБЛИОТЕКА ЭЛЕКТРОМОНТЕРА
Выпуск 642
Основана в 7959 году
В. А. ЗИЛЬБЕРМАН
РЕЛЕЙНАЯ
ЗАЩИТА СЕТИ СОБСТВЕННЫХ НУЖД АТОМНЫХ ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ
МОСКВА
ЭН ЕР ГО АТОМ ИЗ ДАТ 1992
ББК(31.27-05
3-61
УДК*[621.311.25:621.039]：621.316.925
Рецензент В. А. Семенов
Зильберман В.А.
3-61 Релейная защита сети собственных нужд атомных электростанций. — М.: Энергоатомиздат, 1992. — 128 с.: ил. — (Б-ка электромонтера, Вып. 642).
ISBN 5-283-01145-3
Рассматриваются принципы выполнения устройств релейной защиты сети собственных нужд АЭС и методика выбора уставок этих защит. Особое внимание уделено описанию и методике расчета уставок новых устройств релейной защиты на АЭС. Описаны новые сейсмостойкие реле, используемые в схемах релейной защиты собственных нужд АЭС. Приводятся примеры по расчету уставок защиты, токов короткого замыкания и самозапуска в сети собственных нужд АЭС.
Для электро монтеров и мастеров, занимающихся наладкой и эксплуатацией релейной защиты на АЭС.
ББК 31.27-05ББК 31.27-05© Автор, 1992© Автор, 19922205000000"88 lgJ *
ББК 31.27-05
ББК 31.27-05
© Автор, 1992
© Автор, 1992
051(01)-92
1SBJN 533-01145-3
ПРЕДИСЛОВИЕ
Создание на атомных электро станциях (АЭС) принципиально новых схем электрических соединений собственных нужд с секциями надежного электроснабжения, рост единичной мощности электро двигателей и трансформаторов собственных нужд обусловили существенные изменения в релейной защите элементов этой сети.
Модернизация схем релейной защиты сети собственных нувд АЭС связана также с освоением промышленностью новых реле и блоков реле в сейсмостойком исполнении. Это позволило по-новому подойти к ряду проблем релейной защиты элементов сети собственных нужд АЭС, в частности, к совершенствованию дальнего резервирования в этой сети с целью предотвращения возгорания кабелей при коротких замыканиях (КЗ) в сети собственных нужд.
В предлагаемой взиманию читателя книге приведены систематизированные сведения о принципах выполнения устройств релейной защиты, а также методика выбора уставок различных видов защит элементов сети собственных нувд АЭС. В книге даны также принципиальные схемы ряда современных устройств релейной защиты элементов собственных нужд АЭС и новых реле, используемых в этих схемах.
Автор выражает надежду, что знакомство с настоящей книгой окажет практическую помощь электромонтерам и мастерам электро цехов АЭС в освоении и эксплуатации внедряемых в сети собственных нужд АЭС новых устройств релейной защиты.
Автор выражает благодарность рецензенту книги В.А. Семенову и редактору В.В. Овчинникову за ценные замечания, спо со бствующие улучшению книги.
Замечания и предложения по книге просьба направлять по адресу: 113114, Москва, М.114, Шлюзовая наб., 10, Энерго- атомиздат.
1・ СХЕМЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СОЕДИНЕНИЙ СОБСТВЕННЫХ НУЖД АЭС
В отличие от тепловых электро станций, технологическая схема которых основана на использовании химической энергии сгорания органических топлив, атомные электро станции используют для производства электроэнергии тепловую энергию, выделяющуюся в процессе деления ядер тяжелых элементов периодической системы элементов Менделеева под воздействием свободных нейтронов [1]. Наиболее широко для этой цели используется процесс деления ядер изотопа урана с атомной массой 235. Реакция деления происходит в специальных устройствах — ядерных реакторах. В результате процессов, протекающих в реакторах (выгорания ядеряого топлива), происходит образование новых элементов с меньшей атомной массой выделения дополнительных свободных нейтронов, поддерживающих реакцию деления ядер урана, и выделение большого количества тепла. Это тепло и используется для образования из теплоносителя водяного пара, приводящего во вращение турбины энергоблоков.
На атомных электро станциях СССР применяются урановые реакторы двух типов: водо-водяные энергетические (теплоноситель — вода, замедлитель-вода) мощностью 440 МВт (ВВЭР-440) и 1000 МВт (ВВЭР1000) и канальные водографитовые (теплоноситель — вода, замедлитель-графит) мощностью 1000 МВт (РБМК-1000) и 1500 МВт (РБМК- 1500). В настоящее время используются главным образом реакторы ВВЭР-1000.
На каждом ядерном реакторе в зависимости от его мощности устанавливается один или два блока турбина — генератор — трансформатор.
При разработке технологических схем АЭС учитываются следующие специфические свойства ядерного топлива и особенности управления процессами, происходящими в реакторе:
Высокое тепловыделение, отнесенное к единице массы разделившегося вещества.
Непрерывность процесса деления ядерного топлива (цепная реакция) ;указанный процесс сопровождается образованием дополнительных свободных нейтронов, под действием которых многие химически стабильные нерадаоактивные элементы во внутриреак торных устройствах становятся радиоактивными (наведенная радасактизность),
что усложняет эксплуатацию и требует применения дорогостоящих защитных устройств и соответствующж надежных средств дистанционного обслуживания.
Использование для регулирования тепловой мощности реактора специальных замедлителей, влияющих на количесво свободных нейтронов, которые образуются при делении ядер урана.
При этом, если число нейтронов в предыдущем поколении пх равно числу нейтронов в настоящем поколении л2? в реакторе происходит стационарная цепная реакция; если п^ > щ^ ядерная реакция развивается, а поток нейтронов и мощность реактора растут; если «2 < к】, ядерная цепная реакция затухает, а поток нейтронов и мощность реактора уменьшаются. Замедлители подразделяются на стационарные, постоянно находящиеся в активной зоне реактора (вода или графит в зависимости от типа ректора), и вводимые в активную зону реактора по мере необходимости с помощью специальной системы управления и защиты (СУЗ).
Накопление радиоактивных короткоживущих н долгоживущих продуктов деления, а также продуктов их распада, длительное время сохраняющих высокий уровень радиоактивности, что приводит к весьма долговременному остаточному тепловыделению в активной зоне реактора даже после его остановки. Указанная особенность требует специальных высоконадежных систем расхолаживания реактора после его остановки, в том числе и аварийной.
При проектировании и эксплуатации АЭС перечисленные особенности необходимо учитывать таким образом, чтобы в любых режимах, в том числе и аварийных, обеспечивался высокий уровень ядерной и радиационной безопасности. Удовлетворение этих требований приводит к появлению на АЭС ряда специфических устройств и сооружений: аварийной защиты реактора, системы спецвентиляции, системы перегрузки активной зоны, системы биологической защиты, системы дозиметрического контроля, системы управления и защиты реактора и др. Требования исключительно надежного электро снабжения потребителей этих систем в различных, и прежде всего в аварийных, режимах и определяет специфику построения схем собственных нужд и выбор источников питания различных потребителей собственных нужд на АЭС.
Группы потребителей собственных нужд (СН) АЭС. Состав злектро- приемников СН и потребляемая ими мощность зависят от типа реактора, применяемого на АЭС, и параметров основного оборудования. Однако вне зависимости от типа реактора все потребители в системе СН АЭС по степени надежности и допустимому времени перерыва питания в режиме полного исчезновения напряжения от рабочих и резервных трансформаторов (обесточивания) в системе СН разделены на следующие основные группы:
потребители, не предъявляющие повышенных требований к надежности электро снабжения, допускающие перерывы питания на время
АВР и не требующие обязательного наличия напряжения питания после срабатывания аварийной защиты (АЗ) реактора;
потребители, предъявляющие повышенные требования к надежности электро снабжения, требующие обязательного наличия питания после срабатывания АЗ реактора во всех режимах, включая режим обесточивания, при этом одна часть таких потребителей не допускает перерывов питания более чем на доли секунды, другая часть таких потребителей по условиям безопасности и по условиям сохранности основного оборудования допускает перерыв питания до десятков секунд.
Источники и организация питания потребителей СН АЭС. Схема сетей СН унифицированного энергоблока с водо-водяным энергетическим реактором ВВЭР-1 ООО приведена на рмс.1. Сеть имеет четыре секции 6,3 кВ — ВА, В В, ВС и BD, которые в нормальном режиме, как и на тепловых электростанциях, питаются от рабочих трансформаторов собственных нужд (ТСН) Т1 и 72 или через магистрали резервного питания от резервных ТСН ТЗ и Т4.
Рабочие трансформаторы 77 H 72, питающие сеть СН 6,3 кВ、подключаются ответвлением к блоку между генераторным выключателем (выключателем нагрузки) QW и трансформатором блока Г. Схема с выключателем в цепи генератора позволяет осуществлять пуск и останов блоков от рабочих ТСН, при этом резервный ТСН с низшим напряжением 6,3 кВ должен обеспечивать замену рабочего ТСН одного блока генератор — трансформатор. На АЭС с блоками без выключателя нагрузки (генераторного выключателя) резервный ТСН с низшим напряжением 6,3 кВ должен обеспечивать замену рабочего ТСН одного блока генератор — трансформатор и одновременно пуск или останов реакторного блока. Резервные ТСН с низшим напряжением 6,3 кВ присоединяются либо к шинам ПО — 330 кВ АЭС, которые имеют связь с энергосистемой, либо к третичной обмотке автотрансформатора связи 750/330 кВ АЗС, либо к ВЛ ПО — 330 кВ, питающихся от других электростанций или подстанций энерго системы.
Магистраль резервного питания СН 6,3 кВ секционируется выключателями при одном резервном ТСН черз три-четыре блока, а при двух резервных ТСН — через каждые два-три блока (см. рис. 9 ).
Секции 6,3 кВ, питающиеся нормально от рабочих ТСН, а при ремонте или повреждении рабочего ТСН — через магистраль резервного питания от резервного ТСН, Получили название с е к ц и й 6,3 кВ нормальной эк сплуатации. Количество этих секций выбирается в зависимости от числа главных циркуляционных насосов (ГЦН) реактора, допускаемого количества одновременно отключаемых ГЦН без срабатывания АЗ, а также по условиям самозапуска механизмов СН. Количество и мощность рабочих ТСН выбираются по условиям пуска ГЦН в соответствии с требованиями заводов-изготовителей. Здесь и далее под пуском электродаигателей механизмов СН понимается режим, когда полностью остановленные электродвигатели при подаче на них
廿廿D七§2h、6tw*0备3惠0D七§2h、6tw*0备3惠0в，、Ениа筝gaHEQU Xв，、Ениа筝gaHEQU X口 D口 D2waE?3aSLaH6 吉2waE?3aSLaH6 吉己 EDAycrJXE M0工言XL己 EDAycrJXE M0工言XL弘d弘dioFioF7}mhciEcs?u - c n&ntalL1- !f>^^^^^ 工tKytussadEQU у7}mhciEcs?u - c n&ntalL1- !f>^^^^^ 工tKytussadEQU уZW Nt噂wgHMLZW Nt噂wgHMLWBdaEtddaxaT 97*3 芸•工 >0备 3mo、WBdaEtddaxaT 97*3 芸•工 >0备 3mo、gaggag_ш_ш^^^^^^^^T»lk J SOEaa n，QUaierg、T»lk J SOEaa n，QUaierg、rutwHEQ'ag _WWSEJJJ wrutwHEQ'ag _WWSEJJJ wbMcfHe I §x ^ %+ ^B^§bMcfHe I §x ^ %+ ^B^§史艺0史艺0• ЗЕЗОНЗиосзуs工ЗЕЗНЗ• ЗЕЗОНЗиосзуs工ЗЕЗНЗ
廿
廿
D七§2h、6tw*0备3惠0
D七§2h、6tw*0备3惠0
в，、Ениа筝gaHEQU X
в，、Ениа筝gaHEQU X
口 D
口 D
2waE?3aSLaH6 吉
2waE?3aSLaH6 吉
己 EDAycrJXE M0工言XL
己 EDAycrJXE M0工言XL
弘d
弘d
ioF
ioF
7}mhciEcs?u - c n&ntalL1- !f>^^^^^ 工tKytussadEQU у
7}mhciEcs?u - c n&ntalL1- !f>^^^^^ 工tKytussadEQU у
ZW Nt噂wgHML
ZW Nt噂wgHML
WBdaEtddaxaT 97*3 芸•工 >0备 3mo、
WBdaEtddaxaT 97*3 芸•工 >0备 3mo、
gag
gag
_ш
_ш
^^
^^
^^
^^
T»lk J SOEaa n，QUaierg、
T»lk J SOEaa n，QUaierg、
rutwHEQ'ag _WWSEJJJ w
rutwHEQ'ag _WWSEJJJ w
bMcfHe I §x ^ %+ ^B^§
bMcfHe I §x ^ %+ ^B^§
史艺0
史艺0
• ЗЕЗОНЗиосзуs工ЗЕЗНЗ
• ЗЕЗОНЗиосзуs工ЗЕЗНЗ
Рис. 1. Схема сети собственных нужд 6?3 и 0,4 кВ энергоблока ВВЭР-1000:
BA, ВВ, ВС, BD — секции нормальной эксплуатации 6,3 кВ; СА, СВ, CM, CN — секции нормальной эксплуатации 0,4 кВ машзала, включенные по схеме явного резерва; CPI, СР2 — секции нормальной эксплуатации 0,4 кВ реакторного отделения, включенные по схеме неявного резерва; CF1, CF2 - секции 0,4 кВ питания СУЗ; BE — секция 6,3 кВ потребителей ОВК; СЕ — секция 0,4 кВ потребителей ОВК; BJ, ВК — секции надежного электроснабжения обще блочной нагрузки 6,3 кВ; BVt 3印 ВХ - секции надежного электроснабжения 6,3 кВ I, П и Ш каналов системы безопасности; CV01, CV02 (CW01, CW02; СХ01, СХ02)…секции надежного электроснабжения 0,4 кВ I (П, III соответственно) канала системы безопасности
номинального напряжения разворачиваются до номинальной частоты вращения, а под самозапуиком — режим, когда вследствие кратковременного понижения или исчезновения питающего напряжения электродвигатели частично затормаживаются, а после восстановления питающего напряжения вновь разворачиваются до номинальной частоты вращения.
От каждой секции 6,3 кВ нормальной эксплуатации (Я4, ВВ, ВС, 亜)при помощи трансформаторов 6,3/0,4 кВ 乃一 Т8 организовано рабочее и резервное питание необходимого количества секций 0,4 кВ нормальной эксплуатации (секции Ф1 - Ф2, С4, СВ, CM, CN).
К секциям ВА и ВВ первого блока АЭС подключаются также секции удаленных нагрузок, от которых питаются потребители химводоочистки, мастерской и др.5 расположенные в объединенном вспомогательном корпусе (ОВК). Секции 6,3 кВ ОВК (секция BE на рис. 1) нормально питаются от секции нормальной эксплуатации с помощью кабельной линии, подключенной к секциям через два выключателя (Q3 и Q4 на рис. 1), а при исчезновении питания от рабочих ТСН подключаются к магистрали резервного питания через один выключатель (Q5 на рис.1). При помощи трансформатора 6,3/0,4 кВ T9 организуется питание секции 0,4 кВ ОВК (секция СЕ на рис.1) •
Помимо потребителей, не предъявляющих повышенных требований к надежности электро снабжения, к секциям 6,3 кВ нормальной эксплуатации подключаются специально образованные секции удаленных нагрузок (ВК на рис.1), от которых в нормальном режиме питаются потребители, требующее повышенной надежности электроснабжения. Секции удаленных нагрузок, к которым подключены потребители, обеспечивающие расхолаживание реактора после срабатывания АЗ и требующие повьпненной надежности электроснабжения, получили название секций 6,3 к В надежного электроснабжения каналов системы безопасности, а секции удаленных нагрузок, к которым подключаются потребители, обеспечивающие сохранность основного оборудования в режиме обесточивания и также требующие повышенной надежности электро снабжения, получили название секций 6,3 к В надежного электроснабжения общеблочной нагрузки (BJf ВК на рис.1). Все секции 6,3 кВ надежного электроснабжения присоединяются к секциям 6,3 кВ нормальной эксплуатации с помощью двух последовательно включенных выключателей, причем к каждой секции 6,3 кВ нормальной эксплуатации по условиям выполнения релейной защиты подключается не более двух секций 6,3 кВ удаленных нагрузок (BV и BE на рис. 1).
Количество секций 6,3 кВ надежного энергоснабжения каналов системы безопасности принимается равным количеству каналов системы безопасности реактора, принятому в технологической части АЭС, и эти секции питаются от разных секций нормальной эксплуатации. Количество секций 6,3 кВ надежного электроснабжения общеблочной нагрузки принимается по две секции на блок. Секции надежного электро-
снабжения каналов системы безопасности не имеют резервного питания, а секции надежного электро снабжения общеблочяой нагрузки дополнительно связаны между собой с помощью двух последовательно включенных секционных выключателей (СВ) Q8 и Q9. От каждой секции 6,3 кВ надежного электроснабжения при помощи трансформаторов 6,3/0,4 кВ организовано питание необходимого количества секций 0,4 кВ надежного электро снабжения.
Повышенная надежность питания нагрузки 6,3 и 0,4 кВ； подключенной к секциям надежного электроснабжения, в режиме обесточивания в системе СН блока (исчезновения напряжения от рабочих ТСН Т1 и Т2 и резервных ТСН ТЗ ,и Т4) обеспечивается на каждой секции 6,3 кВ надежного электроснабжения нормально отключенным независимым источником переменного тока, в качестве которого на АЭС используются дазель-генераторы. Эти дизель-генераторы, как правило, устанавливаются в отдельных помещениях, и их особенностью является то, что они не могут обеспечивать запуск нагруженной секции надежного электроснабжения. Поэтому дазель-генераторы автоматически запускаются для питания нагрузки секции надежного энергоснабжения 6,3 кВ только при полном отсутствии напряжения на секции 6,3 кВ надежного электроснабжения, что предъявляет повышенные требования к отключению секции 6,3 кВ надежного электроснабжения при обесточивании в сети 6,3 кВ нормальной эксплуатации. Этими требованиями объясняется установка двух последовательно соединенных выключателей в цепи питания секций 6,3 кВ надежного электроснабжения от секций 6,3 кВ нормальной эксплуатации, например, выключателей Q1 и Q2 для секции BV.
Набор нагрузки каждым запущенным дизель-генератором осуществляется ступенями, поэтому длительность перерыва питания различных потребителей секций надежного электроснабжения 6,3 кВ в режиме обесточивания составляет от 20 с (для "нулевой", наиболее ответственной ступени нагрузки) до 50—80 с (для последней, наименее ответственной ступени нагрузки).
Поскольку каждый канал системы безопасности реактора обеспечивает полное расхолаживание реактора при срабатывании АЗ [1], взаимное резервирование между дизель-генераторами, питающими секции 6,3 кВ надежного электроснабжения каналов системы безопасности, не предусматривается. Мощность каждого дизель-генератора рассчитывается на работу 100 % номинальной нагрузки одного канала системы безопасности, т.е. расхолаживание реактора при срабатывании АЗ и обесточивании сети 6,3 кВ СН обеспечивается при пуске хотя бы одного дизель-генератора. Мощность обще блочных дазель-генераторов, подключаемых к секциям надежного электро снабжения общеблочной нагрузки (два дизель-генератора на два реакторных блока), выбирается из расчета обеспечения работы каждого дизель-генератора на нагрузку двух энергоблоков в случае отказа одного из дазель-генераторов.
Питание потребителей СН, не допускающих перерывов питания в любых режимах более чем на доли секунды, осуществляется от двух секций шин напряжением 0,4 кВ, организованных в каждом канале системы безопасности. Эти секции получают питание от специальных агрегатов бесперебойного питания (АБП). КаждыйАБП (рис. 2) состоит из выпрямителя и статических преобразователей постоянного тока в переменный (инверторов) напряжением 0,22/0,4 кВ с тиристорными ключами на выходе. Ключ ТКЕП осуществляет быстродействующее —с перерывом на доли секунд — бесконтактное переключение нагрузки 0,4 кВ при неисправности одного из инверторов, а ключ ТКЕО — быстродействующее отключение с последующим автоматическим повторным включением при КЗ в сети 0,4 кВ, питаемой от АБП. Входы инверторов подключены к щиту постоянного тока 220 В, который в свою очередь получает питание от выпрямителя, подключенного через разделительный трансформатор 6,3/0,23 кВ к секции 6,3 кВ надежного электроснабжения соответствующего канала системы безопасности, а на время исчезновения напряжения на этой секции — от отдельной аккумуляторной батареи (АБ), работающей в режиме постоянного подзаряда. Разделительные трансформаторы АБП подключаются к соответствующей секции 6,3 кВ через выключатель 0, а к сети 0,23 кВ — через рубильник S. Особенностью разделительного трансформатора АБП является то, что ввиду специфики питаемой им нагрузки (аккумуляторная батарея с заземленной через устройство контроля изоляции средней точкой) он работает с изолированной нейтралью 0,23 кВ. Защита и автоматика секций 0,4 кВ, питающихся от АБП, в том числе тиристорные ключи ТКЕО и ТКЕП, входят в комплект схем управления АБП, разработанных заводами-изготовителями АБП, и к релейной защите элементов сети СН АЭС не относятся.
Рис. 2. Структурная схема агрегата бесперебойного питания
Кроме АБП, питающих потребителей каналов системы безопасности, на каждый реакторный блок предусматривается один АБП для питания обще блочной нагрузки и один АБП для питания нагрузки управляющей вычислительной системы (УВС), с помощью которой ведете/ технологический режим реактора.
Разделительные трансформаторы 6,3/0,23 кВ, питающие эти АБП, подключаются к соответствующим секциям 6,3 кВ надежного электроснабжения общеблочной нагрузки, а входы инверторов каждого АБП питаются от щита постоянного тока общеблочной АБ и АБ УВС соответственно.
Для питания потребителей системы управления и защиты реактора (СУЗ) (секции CF1 и CF2 на рис. 1) предусмотрены два отдельных трансформатора 6,3/0,4 кВ Т10 и 771, включенные на стороне 0,4 кВ по схеме неявного резерва. Кроме того, питание потребителей СУЗ резервируется от специальной аккумуляторной батареи напряжением НО В.
Источники оптативного тока устройств релейной защиты и автоматики СН АЭС. Необходимая надежность работы сети СН АЭС определяется также наличием на всех элементах сети СН устройств релейной защиты (РЗ), отключающих по возможности с минимальным временем защищаемый элемент при возникновении в нем КЗ и анормальных режимов. Правильная работа устройств РЗ СН во многом зависит от организации на АЭС цепей оперативного тока, обеспечивающих работу устройств РЗ, схем управления коммутирующими аппаратами элементов СН, а также различных цепей сигнализации.
Устройства РЗ, автоматики, управления и сигнализации всех элементов сети 6,3 кВ нормальной эксплуатации и сети 6,3 кВ надежного электроснабжения АЭС работают на постоянном оперативном токе напряжением 220 В. Поэтому все эти устройства питаются от специально организованной на каждом энергоблоке АЭС сети постоянного оперативного тока 220 В. От этой сети питаются также устройства РЗ, автоматики, управления и сигнализации питающих вводов всех секций 0,4 кВ нормальной эксплуатации и надежного электроснабжения АЭС (за исключением секций 0,4 кВ, подключенных к АБП) и секционных автоматических выключателей 0,4 кВ. Устройства РЗ, управления, автоматики и сигнализации присоединений, отходящих от секций 0,4 кВ (кроме секций, подключенных к АБП), работают на переменном оперативном токе 220 В.
В качестве источников переменного оперативного тока для присоединение отходящих от секций 0,4 кВ, используется фазное напряжение 4—0 других секций 0,4 кВ, причем для повышения надежности предусматривается автоматическое включение резервного питания (АВР) от разных секций 0,4 кВ. В качестве источников постоянного оперативного тока для цепей РЗ, управления и сигнализации всех элементов сети 6,3 кВ СН, а также для цепей РЗ, управления и сигнализации питающих вводов 0,4 кВ и секционных автоматических выключателей 0,4 кВ
используется напряжение ±220 В, получаемое от аккумуляторных ба- $ тарей. Эти батареи являются независимыми источниками питания, работающими в режиме постоянного подзаряда от сети СН 0,4 кВ АЭС и способными при полном исчезновении переменного тока на АЭС обеспечивать как работу РЗ, так и управление коммутационными аппаратами элементов СН в течение 1 ч. Для обеспечения необходимой надежности на каждом реакторном блоке, кроме АБ СУЗ, предусматривается по одной АБ напряжением 220 В на каждый канал системы безопасности, причем каждая из этих батарей рассчитана на обеспечение 100 % нагрузки потребителей данного канала. Для питания блочных потребителей, I не связанных с технологическими системами безопасности, предусмотрены две обще блочные АБ напряжением 220 В. Отдельная АБ напряжением 220 В предусматривается для питания УВС реакторного блока.
ПРИНЦИПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ И ТИПЫ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ, УСТАНАВЛИВАЕМОЙ НА ЭЛЕМЕНТАХ СЕТИ 6,3 кВ СОБСТВЕННЫХ НУЖД АЭС
В элементах сети 6,3 кВ СН АЭС возможны повреждения различных видов, вызванные старением изоляции обмоток электродвигателей и трансформаторов, невыявленными дефектами заводского изготовления, попаданием на оборудование влаги и масла, коммутационными перенапряжениями и др. Эти повреждения разделяются на однофазные замьткания на землю, при которых значение тока замыкания не превышает десятков ампер, и на многофазные КЗ, которые сопровождаются большими токами — порядка десятков килоампер, вызывающими большие разрушения, повреждения или отказ оборудования. Кроме того, многофазные КЗ сопро вождаются значительным понижением напряжения на шинах СН, а длительное снижение напряжения в сети СН уменьшает производительность неповрежденных электро двигателей, питающихся от этих пшн и обеспечивающих поддержание нормального технологического процесса в ядерном реакторе. Однофазные замыкания на землю в сети 6,3 кВ СН сами по себе менее опаснн, так как не приводят к изменению междуфазных напряжений и, следовательно, к изменению производительности электродвигателей СН, питающихся от данной секции, однако длительное наличие такого замыкания в одной точке сети и возникающие при этом перенапряжения на неповрежденных фазах могут вызвать пробой ослабленной изоляции на одной из этих фаз в другой точке сети СН и однофазное замыкание на землю с малыми токами переходит в двухфазное КЗ или двойное замыкание на землю с большими токами. Поэтому к устройствам РЗ элементов сети 6,3 кВ СН АЭС предъявляются требования селективного отключения любых замыканий в защищаемых элементах с минимально возможным временем. Так как все электроприемники сети 6,3 кВ СН АЭС присоединяются к соответствующим секциям 6,3 кВ СН с помощью трехфазных 12
кабелей, то дополнительно предъявляются высокие требования к обеспечению дальнего резервирования в сети СН АЭС, поскольку неотклю- чение КЗ в кабеле любого присоединения СН в течение 0,4 — 0,7 с, например, при отказе РЗ или выключателя этого присоединения, помимо нарушения технологического процесса в ядерном реакторе из-за длительного снижения напряжения в сети СН, приводит в возгоранию в кабельной сети СН. Это возгорание особенно опасно для кабелей, проходящих под оболочкой реактора и питающих потребителей： каналов системы безопасности. К факторам, снижающим надежность РЗ элементов сети 6,3 кВ СН АЭС, относится также то, что конструктивно все устройства релёйной защиты, за исключением РЗ трансформаторов СН с низшим напряжением 6,3 кВ, выполнены в специальных релейных отсеках серийно выпускаемых электропромышленностью шкафов комплектных распределительных устройств (КРУ). Шкафы КРУ образуют соответствующие секции 6,3 кВ собственных нужд, что значительно упрощает и удешевляет монтаж и наладку устройств СН 6,3 кВ. В то же время установка в разных отсеках одного шкафа КРУ выключателя 6,3 кВ, к которому подключаются кабели от соответствующего электроприемника СН,.я низковольтных устройств РЗ этого присоединения СН может приводить к выгоранию вторичных цепей при дуговых КЗ в отсеке выключателя 6,3 кВ КРУ. Указанная конструктивная особенность также должна учитываться при построении схем релейной защиты в сети 6,3 кВ СН АЭС, особенно при обеспечении дальнего резервирования в этой сети.
Релейная защита элементов сети 6,3 кВ СН АЭС должна соответствовать требованиям Правил устройств электроустановок (ПУЭ).
Запзрта рабочих ТСН с низшим напряжением 6,3 кВ. В качестве основных защит рабочих ТСН, отключающих КЗ без дополнительной выдержки времени, предусматриваются дифференциальная и газовая защиты, в качестве резервной защиты от КЗ в ТСН и на подключенных к ним секциях нормальной эксплуатации 6,3 кВ предусматривается дистанционная защита с выдержкой времени, устанавливаемая на стороне ВН трансформатора. Так как рабочие ТСН мощностью 25 — 63 МВ • А, устанавливаемые на АЭС, подключаются к блоку ответвлением без выключателя, то все защиты этих ТСН действуют на отключение блока со всех сторон, а также на отключение выключателей 6,3 кВ поврежденного ТСН без запрета АВР подключенных к этому ТСН секций 6,3 кВ нормальной эксплуатации. Такое решение ускоряет АВР и уменьшает время перерыва питания потребителей СН. В случае подключения к блоку двух рабочих ТСН, как это, например, выполнено на блоке с реактором ВВЭР-1 ООО (см. рис. 1), при повреждении одного рабочего ТСН секций 6,3 кВ нормальной эксплуатации от выходных реле отключения энергоблока отключаются также без запрета АВР и выключатели 6,3 кВ неповрежденного трансформатора СН. Структурная однолинейная схема включения защит рабочих ТСН приведена на рис. 3.
К 8ь!ходнымреле РЗ 龙。“а генератор - три.нс^орматорК 8ь!ходнымреле РЗ 龙。“а генератор - три.нс^орматорk "оку генератор - трансформаторk "оку генератор - трансформаторРис, 3. Структурная схема защит, устанавливаемых на рабочих ТСН мощностью63 МВ « А，Рис, 3. Структурная схема защит, устанавливаемых на рабочих ТСН мощностью63 МВ « А，
К 8ь!ходнымреле РЗ 龙。“а генератор - три.нс^орматор
К 8ь!ходнымреле РЗ 龙。“а генератор - три.нс^орматор
k "оку генератор - трансформатор
k "оку генератор - трансформатор
Рис, 3. Структурная схема защит, устанавливаемых на рабочих ТСН мощностью
63 МВ « А，
Рис, 3. Структурная схема защит, устанавливаемых на рабочих ТСН мощностью
63 МВ « А，
Дифференциальная защита рабочих ТСН используется в качестве основной быстродействующей защиты от всех видов КЗ в обмотках ТСН и на его выводах в зоне, ограниченной трансформаторами тока (ТТ) i цепи выключателей 6,3 кВ ТСН и трансформаторами тока, встроенным; в ТСН со стороны обмотки ВН, к которым подключена защита (рис. 3) Дифференциальная защита рабочих ТСН выполняется в трехфазном трехрелейном исполнении, что обеспечивает ее надежное действие npi двойных замыканиях на землю [3]. Поскольку все обмотки ТСН имею! схему соединения Д/ДЩ, ТТ, к которым подключены реле дифферен циальной зашиты, соединяются в звезду.
Для обеспечения высокой чувствительности и быстродействия в защите, как правило, используются реле типа ДЗТ-21. На ряде старых АЭС дифференциальная защита ТСН выполнена на реле типа РНТ-565 и ДЗТ- 11. Работа таких защит и выбор их уставок подробно описаны в [3, 4].
Реле ДЗТ-21 представляют собой полупроводниковое устройство, в котором для отстройки от режима включения трансформатора при сохранении высокой чувствительности защиты 及 3 = (0,3-0,7) /ном * где /с 3 — ток срабатывания защиты; /ном — номинальный ток трансформатора] применен времяимпульсный принцип в сочетании с торможением током второй гармоники и торможением от фазных токов от ТТ стороны ВН и ТТ стороны НН защищаемого трансформатора СН.
Времяимпульсный принцип реализуется в реагирующем органе защиты РО (рис. 4, а) в виде схемы сравнения длительности пауз на заданном уровне замера с заданным временем. Реагирующий орган содержит релейный формирователь прямоугольных импульсов РФ, элемент времени с задержкой на возврат Въ и элемент времени В.
При однополярных бросках тока намагничивания защищаемого трансформатора, возникающих при его включении под напряжение, паузы между импульсами на выходе релейного формирователя составляют не менее 6,6 мс (рис. 4, б). Эти паузы превышают уставку элемента Вв (4,5 — 5 мс), и на выходе последнего имеются паузы с периодичностью
Рис. 4. Структурная схема реагирующего органа реле ДЗТ-21 Q) и временные диаграммы работы реагирующего органа при включении трансформатора (6) и при КЗ в зоне (в)
промьппленной частоты. Так как уставка элемента В больше периода промышленной частоты и равна 21 — 23,5 мс, то элемент В не срабатывает (рис. 4,6)・
При синусоидальном токе, большем уставки реле (рис. 4, в), паузы на выходе РФ меньше уставки 8^, на . /ходе элемента 5в появляется сплошной сигнал 〃вв и через 21 — 23,5 мс злементЗ срабатывает (сигнал Uq)・
Для улучшения отстройки от разнополярных бросков тока намагничивания при включении защищаемого трансформатора, времяимпуль- сный привдип дополнен торможением от тока второй гармоники, причем параметры этой цепи торможения выбраны такими, чтобы время сраба тывания реле в условиях переходного процесса при постоянной времеш первичной цепи Т < 0,1 с составляло не более 0,08 с.
Для отстройки от токов небаланса при внешних КЗ в реле ДЗТ-21 имеется торможение от фазных токов, причем в конструкции реле пре дусмотрен垃 две цепи торможения, которые подключаются к дву» группам ТТ,
На рис. 5 приведены тормозные характеристики реле (зависимост дифферевдиального тока реле от арифметической полусуммы фазньи токов двух групп ТТ) у а на рис. 6 — однолинейная структурная схем реле ДЗТ-21. Реле представляет собой четырехмодульную кассету; кз ждый из трех модулей (по одному на фазу) содержит элементы рабочее и тормозных цепей и реагирующий орган (РО), а четвертый модуль - общие элементы для всех трех фаз [схему ИЛИ, усилитель У, выходам реле KL.1 и KL.2 и блок питания (БП), который подключается к исто чнику постоянного оперативного тока 220 В]. Вторичные цепи ТТ, onpt деляющих зону действия дифференциальной защиты, подключаются 】 трансформатору ТА К, имеющему ответвления для выравнивания вторЕ чных токов в плечах защиты, подключенных с разных сторон силовог
Рис. 5. Тормозные харак】 ристики реле ДЗТ-21
R11
動 VD7 VDB
п
R6
R12
口 借VD9 =
Т сз
-73В
+ SB
KL1.1 R5
Л22
.7I~~I/UN
о
22〃 В
宀 m.2
VD4
*
ИЛ5
仟
育
К Выходным реле заилит ТСН
От РО дзазыА
От контактов реле Моте 尹аз Л, 8, С
РО *
KL1
113^
Рис. 6. Структурная схема реле ДЗТ-21
“饼 w Iccc^^д<357г
1~~\
Н I I
V3
百
飾7 РОсразы Г
трансформатора и для дискретного регулирования минимального тока ^абатывания реле (в диапазоне 2,5 — 5 А при отсутствии торможения). Для дополнительного выравнивания вторичных токов ТСН установлены автотрансформаторы тока АТ-32, поскольку при включении дифференциальной защиты на сумму токов выключателей 6,3 кВ ТСН значение вторичного номинального тока реле превышает 5 А. Трансформатор ТА V имеет две вторичные обмотки, одна из которых служит для образования рабочей цепи (выпрямителя VI, выпрямленное напряжение с выхода которого, пропорциональное току на входе ТА Р, подается через резисторы R8 и R9 на вход РО), а вторая — для образования цепи торможения от токов второй гармоники (резистор R3, пассивный фильтр второй гармоники на дросселе L и конденсаторе С2, стабилитроны VD15 и VD16, ограничивающие тормозной сигнал при больших токах КЗ в зоне защиты, выпрямитель V2 и резистор Riff). Диод VD14 предназначен для развязки встречно включенных рабочей цепи и цепи торможения током второй гармоники. Торможение током второй гармоники позволяет отстроить реле от разнополярного тока включения с длительностью пауз не менее 4,5 мс, при этом обеспечивается надежное несрабатывание реле с уставкой IC 3 g 0,3 /НОм, при разнополярном токе включения с амплитудой (8 一 9УНОМ.
Для выполнения торможения от фазных токов в реле предусмотрены трансформаторы ТА1 и 7342, на которые подаются фазные токи плеч защиты (для дифференциальной защиты ТСН с расщепленными обмотками —ток стороны ВН ТСН и сумма токов полуобмоток НН ТСН). Ответвления первичных обмоток ТА1 и ТА2 соответствуют номинальному току плеча защиты /отв.ном в диапазоне (2,5 — 5) А. Вторичные токи ТА1 и ТА2 выпрямляются вьШрямителями V3 и У^ и суммируются на резисторе R1, причем параметры цепи торможения выбраны таким образом, что напряжение на резисторе R1 пропорционально полусумме фазных токов на входе 7И7 и 7И2. Это напряжение проходит через стабилитроны VD8 и VD9^ которые обеспечивают в начальной части тормозных характеристик (рис. 6) горизонтальный участок длиной 0,6/отв ном или 1,0/отв ном (для дифференциальной защиты ТСН накладкой SX1 всегда устанавливается участок 0,6 /отв.НОм)- При этом тормозное напряжение на резисторе R6 и сглаживающем конденсаторе СЗ появляется только после превышения напряжением на 7?7 напряжения пробоя стабилитронов VD8, VD9, и через резисторы R11 и А72 это напряжение подается на вход РО встречно напряжению рабочей цепи. Коэффициент торможения: &орм (рис. 5) регулируется от 0,3 ДО 0,9 изменением сопротивления резистора R12, выведенного на лицевую плату модуля.
Сигнал, пропорциональный разности напряжений рабочей и тормозной цепей, подается на вход РО, который, как было показано выше, обеспечивает надежную отстройку реле от бросков тока намагничивания ТСН и четкую работу при повреждениях в защищаемом ТСН с током /к & 10 Тном- Регулировка тока срабатывания релейного формирователя
РО, а следовательно, и минимального тока срабатывания реле в пределах (0,3 — 0,7) 7НОМ производится с помощью переменного резистора R13.
Сигнал с выхода РО (элемента 8) любой фазы через схему ИЛИ и .усилитель У вызывает срабатывание промежуточного реле KL.1. К катушке реле KL.1 также подключаются контакты реле дифференциальных отсечек КАОТС всех трех фаз. Дифференциальная отсечка каждой фазы включается в соответствующую рабочую цепь и предназначена для работы при больших кратностях токов КЗ в зоне действия защиты (при /к > 10 1нОМ), когда наступает насыщение ТТ дифференциальной защиты и в их вторичном токе появляются паузы, длительность которых превышает уставку элемента ®r. Дифференциальная отсечка имеет две уставки по току (6 /ном и 9 7Ном), которые устанавливаются накладкой SX2. Диод VD5 не допускает разряда накопительного конденсатора С1 во время пауз во вторичном дифференциальном токе. Параметры даф- ференциальной отсечки (резисторы R2, R5 и герконовое реле КАОТС) выбраны такими, чтобы цепь отсечки не влияла на токи в рабочей цепи реле.
Контакт KL.1.1 на рис. 6 включен в цепь выходного реле KL.2, контакты которого действуют на группу выходных реле основных защит ТСН. Стабилитроны VD4 и VD5 и резисторы R1-R4 блока питания реле предназначены для организации напряжений (+6 В; 0 В; — 13 В), необходимых для питания усилителя У, релейного формирователя (РФ) и элементов времени Вв н В. Диод VD6.2 предназначен для защиты VD4 и VD5 при ошибочной подаче на реле напряжения оперативного тока обратной полярности.
Время действия реле ДЗТ-21 при синусоидальном токе не превышает 0,04 с; в условиях переходного процесса при постоянной времени первичной цепи Г< 0,1 с время действия реле может возрастать, до 0,08 с.
Газовая защита рабочих ТСН АЭС применяется как основная защита от витковых замыканий в обмотках ТСН, а также от других повреждений внутри кожуха трансформатора, солровождающихся выделением газа, и выполняется, как правило, с помощью газового реле Бухгольца с герконовыми контактами типа BF80/Q. На ряде старых ТСН установлены чашечковые реле типа РГЧЗ-66. Газовые реле имеют сигнальный и отключающий элементы, причем последний может переводиться при необходимости, например при доливке масла в трансформатор или после капитального ремонта ТСН, также на сигнал. Эти реле поставляются заводом-изго товителем вместе с ТСН и устанавливаются в трубопроводе между баком трансформатора и его маслорасширителем.
Дистанционная защита стороны ВН ТСН используется для ближнего резервирования [2] при многофазных КЗ в ТСНЭ а также для дальнего резервирования при многофазных КЗ на секциях нормальной эксплуатации 6,3 кВ, которые подключены к рассматриваемому ТСН. На ряде АЭС, находящихся в эксплуатации, хртя этой цели используются отстроенные от режима пуска электродвигателей СН максимальные токовые
защиты с пуском минимального напряжения (МТЗН) со стороны НН ТСН. Однаго такие МТЗН отстроены от тока самозапуска, посылаемого этими же электродвигателями СН при несимметричных КЗ на стороне ВН электро станции только по времени. Поскол ьку в настоящее время выдержки времени резервных защит ТСН снижены до (0,6 — 0,7) с, то в случае отказа быстро действ ующих защит ВЛ 220 — 750 кВ, отходящих от шин АЭС, или выключателя этой линии возможна излишняя работа МТЗН, приводящая к останову энергоблока. Для предотвращения такой излишней работы необходимо загрубление МТЗН по току [4]. Дистанционные защиты, уставки которых отстроены от режима пуска электродвигателей СН, отстроены также от режима самозапуска этих электродвигателей при несимметричных КЗ на стороне ВН АЭС [4]. Это позволяет без загрубления защиты снижать выдержки времени резервных защит, что уменьшает размеры повреждения оборудования и повышает пожарную безопасность АЭС при отказе основных защит ТСН. Параметры ТСН с расщепленными обмотками стороны НН выбираются такими, чтобы при КЗ на одной полуобмотке 6,3 кВ напряжение на другой изменялось незначительно, поэтому дистанционная защита стороны ВН этих ТСН выполняется с помощью двух комплектов реле сопротивления, на каждый из которых подаются цепи напряжения от трансформатора напряжения, установленного до соответствующего ввода 6,3 кВ (TV1, TV2) на рис. 3. По токовым цепям каждый комплект реле сопротивления включен на фазные токи ТТ, встроенных в ТСН со стороны высшего напряжения, а по оперативным цепям каждый комплект реле сопротивления действует на общее реле времени.
Каждый комплект реле сопротивления представляет собой блок реле типа КРС-2 или БРЭ-2801 и содержит три дистанционных реле минимального сопротивления. На каждое дистанционное реле подается разность двух вторичных токов стороны ВН ТСН и соответствующее вторичное междуфазное напряжение одной из сторон низшего напряжения этого ТСН. Каждое реле имеет характеристику срабатывания в виде окружности на комплексной плоскости сопротивлений с центром в начале координат. Такая характеристика является оптимальной с точки зрения селективности и чувствительности [4].
Для предотвращения ложной работы дистанционной защиты при неисправности цепей напряжения она дополняется токовой блокировкой, выполненной с помощью двух токовых реле 7G46nj включенных на вторичные токи фаз Л и С стороны ВН ТСН (см. рис. 3).
Для повышения надежности оперативные цепи основных и резервной защит рабочих ТСН подключены к разным автоматическим выключателям и имеют разные выходные реле, что обеспечивает сохранение в работе части защит при неисправностях в сети постоянного оперативного тока.
Защита от перегрузки предназначена для сигнализации о симметричных перегрузках ТСН. Так йак на ТСН с расщепленными обмотками
возможен режим неравномерной загрузки секции 6,3 кВ, то защита от перегрузки выполняется для каждой полуобмотки Iffl и содержит реле 2пер, включенное на ток одной фазы (см. рис. 3). Защита реагирует на симметричные перегрузки, которые одинаковы во всех фазах, и действует с выдержкой времени на сигнал. Это позволяет оперативному персоналу принять меры для ликвидации перегрузки.
Защиты резервных ТСН с низшим напряжением 6,3 кВ. На резервных ТСН АЭС для защиты от КЗ устанавливаются, как и на рабочих ТСН, дифференциальная, газовая и дистанционная на стороне ВН ТСН защиты, а также действующие на сигнал защиты от перегрузки полуобмоток ТСН напряжением 6,3 кВ. Дополнительно на всех резервных ТСН, за исключе- ]нием ТСН, подключенных к линиям электропередачи 110 - 330 кВ, выполняются защиты ошиновки стороны ВН этих ТСН, а на ТСН, подключенных к таким линиям, — защита, реагирующая на исчезновение тока и напряжения в резервных ТСН. Выполнение ряда защит резервных ТСН имеет некоторые особенности по сравнению с выполнением таких защит ца рабочих ТСН. Зти особенности рассмотрены ниже.
； Дифференциальная защита резервных ГОТ отличается от дифференциальной защиты рабочих ТСН тем, что во избежание ложного срабатывания при переходных процессах в режиме несинхронного АВР (включение вводов резервного пмтания в момент, когда ЭДС выбегающих электродвигателей СН находится в противофазе с ЭДС питающей системы), которое отмечалось на ряде, АЭС, в выходные цепи дифференциальной защиты для отстройки от этого переходного процесса вводится задержка ка срабатывание порядка 0,08—0,1 с. Эта задержка выполняется с помощью реле типа РП-251 или РП-18-1, включаемого в выходные цепи РЗ, <ак показано на рис. 7.
Кроме того, резерввде ТСН, за исключением резервных ТСН, которые юдключены к обмотке НН автотрансформаторов связи, имеют схему ^единения обмоток Уq/Д/Д-11-11, и между первичными токами сторо-
!：.；■：• . + Г Выходное реме ] ：—
КН2аКН2аMe. 7； Схема выходных цепей (сновных защит резервных ГСН мощностью 63 МВ е АMe. 7； Схема выходных цепей (сновных защит резервных ГСН мощностью 63 МВ е АОт газоВой защит^г резервного ТСНОт газоВой защит^г резервного ТСНЛ-FEЛ-FE
КН2
а
КН2
а
Me. 7； Схема выходных цепей (сновных защит резервных ГСН мощностью 63 МВ е А
Me. 7； Схема выходных цепей (сновных защит резервных ГСН мощностью 63 МВ е А
От газоВой защит^г резервного ТСН
От газоВой защит^г резервного ТСН
Л-FE
Л-FE
ны ВН ТСН и сторон НН ТСН существует сдвиг по фазе на 30° [2]. Такой； же сдвиг существует и между вторичными фазными токами, поэтому! при включении дифференциальной защиты резервных ТСН на разность^ этих токов ее пришлось бы дополнительно отстраивать от тока небаланса, обусловленного геометрической разностью между векторами токов, подводимых к защите. Дополнительно необходимо отметить, что в ряде случаев нейтраль обмотки ВН резервного ТСН по условиям ее изоляции： глухо заземляют. Тогда при внешних однофазных или двухфазных КЗ на землю в сети ПО — 330 кВ, к которой подключен резервный ТСН, токи нулевой последовательности 3/0 из нейтрали трансформатора попадают в обмотку ВН, соединенную по схеме звезды, и распределяются в пределе равномерно по каждой фазе этой обмотки [2, 3]. Эти токе также трансформируются в обмотки НН трансформатора, однако по скольку эти обмотки соединены по схеме треугольника, то трансформи рованные токи КЗ циркулируют в обмотках НН, не выходя на их пре делы. Следовательно, в дифференциальной защите, подключенной со всех сторон к соединенным в звезду трансформаторам тока, протекали1 бы токи только со стороны ВН ТСН и защиту пришлось бы отстраиваи по значению тока срабатывания от этих токов. Для предотвращение такого загрубления дифференциальной защиты резервных ТСН со сх© мой соединения обмоток Уо/Д/Д-Ц-Ц и обеспечения правильной ра боты защиты при внешних КЗ трансформаторы тока на стороне BE таких ТСН соединяют в треугольник [2,3]. Такое соединение позволяв замкнуть внутри треугольника вторичные токи нулевой последовате льности стороны ВН ТСН и компенсирует угловой сдвиг между вторичными токами, подводимыми к дифзащите резервных ТСН. Это позво ляет выставлять на дифференциальных защитах резервных ТСН такие 痴 уставки, как и на дифференциальных защитах рабочих ТСН.
Газовая защита резервных ТО/выполняется так же, как и на рабочи ТСН, однако. в следствие того, что резервные ТСН имеют специально) устройство регулирования напряжения под нагрузкой РПН, для за щиты отсека РПН предусматривается дополнительное газовое реле, дек ствующее только на отключение. Как правило, для газовой защип отсека РПН заводо^изготовителем поставляются реле Бухгольца | герконовыми контактами типа URF-25/10.
Дистанционная защита стороны ВН резервных ТСН выполняется та) же, как и дистанционная защита стороны ВН рабочих ТСН, с использов; нием двух комплектов реле сопротивления. Особенностью включен^ защиты по цепям переменного тока является то, что на защиту подают^ не фазные токи стороны ВН ТСН, а линейные, поскольку ТТ стороны Bj резервного ТСН, к которым подключена дистанционная защита, так* соединены в треугольник. Такое включение позволяет предотврати] искажение измерения сопротивления при внешних КЗ на землю в cei ПО — 330 кВ токами нулевой последовательности при заземлен# нейтрали обмотки ВН резервного ТСН и обеспечить правильное нзм^
рение сопротивления при многофазных КЗ в ТСН с учетом того, что трансформаторы напряжения (TH) на стороне 6,3 кВ, к которым подключены реле сопротивления, присоединяются после обмотки ТСН, соединенной в треугольник. Это позволяет выставлять на дистанционной защите стороны ВН резервных ТСН такие же уставки, как и на дистанционной защите стороны ВН рабочих ТСН.
Защита ошиновки стороны ВН резервных ТСН предназначена для быстродействующего отключения всех видов КЗ на ошиновке ^тороны ВН резервных ТСН. Применение такой отдельной защиты позволяет включать в зону дифзащиты только резервный ТСН и, следовательно, в случае подключения этого ТСН через два выключателя к ОРУ, выполненному по схеме ”3/2" (так называемой полуторной схеме), не отстраивать дифзащиту резервного ТСН от тока небаланса при внешнем КЗ. Этот небаланс вызывается значительными токами внешних КЗ, й при стандартных погрешностях ТТ, установленных в цепи выключателей стороны ВН резервного ТСН, отстройка от этого небаланса значительно загрубляла бы дифференциальную защиту по отношению к КЗ на стороне НН резервного ТСН. В случае подключения резервного ТСН к ОРУ ПО — 220 кВ одним выключателем выполнение отдельной защиты ошиновки стороны ВН позволяет в режиме замены выключателя резервного ТСН обходным выключателем исключить сложные операции по переводу дифзащиты резервного ТСН на ТТ обходного выключателя, так как в этом режиме участок от обходного выключателя до ТСН защищается защитами обходного выключателя.
Защита ошиновки резервных ТСН, подключенных к ОРУ через два выключателя, выполняется в трехфазном трехрелейном исполнении по схеме дифференциальной отсечки, т.е. каждое реле включено на разность токов выключателей стороны ВН резервного ТСН. Такое включение допустимо в связи с отсутствием питания со стороны НН резервного ТСН и возможностью отстройки защиты от КЗ на стороне НН ТСН. Защита ошиновки резервных ТСН, подключенных к ОРУ через один выключатель, выполняется по схеме токовой отсечки, отстроенной от КЗ на стороне НН резервного ТСН, причем отсечка выполняется в трехфазном трехрелейном исполнении. Такая же отсечка, но в двухфазном двухрелейном исполнении устанавливается на стороне ВН резервных ТСН, подключенных к обмотке НН автотрансформатора связи АЭС. Во всех случаях для защиты ошиновки стороны ВН резервных ТСН используются реле с насыщающимися ТТ, что улучшает отстройку защит от переходных процессов и токов включения резервного ТСН.
На резервных ТСН, подключенных к ОРХ ПО — 330 кВ АЭС, для предотвращения обесточивания этого ОРУ действием дальнего резервирования при отказе защиты ошиновки выполняется дублирующий комплект защиты ошиновки стороны ВН резервного ТСН. На резервных ТСН, как и на рабочих, оперативные цепи основных и резервных защит для повышения надежности подключены к разным автоматическим выключателям и имеют разные выходные реле.
Все защиты резервных ТСН действуют на полное отключение трансформатора, т.е. на все выключатели ТСН, в том числе и на выключатели .6,3 кВ. Такое выполнение защит предотвращает подачу напряжения на поврежденный резервный ТСН через питаемую от этого ТСН секцию 6/ кВ нормальной эксплуатации в случае ошибочного включения оперативным персоналом энергоблока ввода рабочего питания на эту секцию без отключения ввода резервного питания. На резервных ТСН, подключенных к линиям 110 — 330 кВ ответвлением, для этой же цели выполни； ется специальная защита, действующая при исчезновении тока и напря жения в ТСН. Схема такой защиты приведена на рис. 8. Токовое реле типа РТ-40/Р подключается к ТТ стороны ВН резервного ТСН, а рел( напряжения типа РН-54/160 — к TH, установленным на стороне НН ТСЙ до выключателей вводов на магистрали резервного питания 6,3 кВ; На защите устанавливается выдержка времени £ = 1,5 с (реле времен}- ЛТ типа РВ-01)・ Защита действует на отключение вводов на магистрали резервного питания 6,3 кВ в случае перерыва питания со стороны В] ТСН на время 1,5 с, т.е. превышающее допустимое время перерыв; питания по условиям успешного самозапуска электродвигателей механизмов СН. Такая защита позволяет предотвратить длительный nyci! ответственных электродвигателей СН при напряжении, ниже предусмо
Рис. 8. Схема защиты, реагирующей на одновременное исчезновение тока и нап[. жения в резервном ТСН：!：〃 一поясняющая схема; б — цепи переменного тока; в — цепи постоянного тс 24Рис. 8. Схема защиты, реагирующей на одновременное исчезновение тока и нап[. жения в резервном ТСН：!：〃 一поясняющая схема; б — цепи переменного тока; в — цепи постоянного тс 24тренного заводом-изготовителем,
Рис. 8. Схема защиты, реагирующей на одновременное исчезновение тока и нап[. жения в резервном ТСН：!：
〃 一поясняющая схема; б — цепи переменного тока; в — цепи постоянного тс 24
Рис. 8. Схема защиты, реагирующей на одновременное исчезновение тока и нап[. жения в резервном ТСН：!：
〃 一поясняющая схема; б — цепи переменного тока; в — цепи постоянного тс 24
перегрев и преждевременный выход из строя этих электродвигателей. 1Для резервных ТСН, подключенных к ОРУ ПО — 330кВ АЭС, с этой же делью предусмотрено отключение всех выключателей ТСН при срабаты- [вании дифференциальной защиты шин или устройства резервирования ^отказов выключателей ПО — 330 кВ.
Защита секции 6,3 кВ нормальной эксплуатации и магистрали резервного питания 6,3 кВ. В качестве этих защит используются дистанционные защиты, установленные на вводах рабочего и резервного питания ；секций 6,3 кВ нормальной эксплуатации (см. рис. 3), а также на вводах на магистрали резервного литания 6,3 кВ. причем для питающих вводов секций нормальной эксплуатации эти защиты являются основными,, а для вводов на магистраль — резрвными. На ряде АЭС, находящихся в эксплуатации, в качестве таких защит используются максимальные токовые защиты с пуском минимального напряжения (МТЗН). Замена этих защит на дистанционные вызвана тем, что в отличие от МТЗН дистанционные защиты, уставки которых отстроены от режима пуска электродвигателей СН защищаемой секции, отстроены также от режима самозапуска этих электродвигателей при несимметричных КЗ на стороне ВН АЭС. Это позволяет обеспечить селективную работу РЗ секций 6,3 кВ при сохранении максимальных времен отключения КЗ в кабельной сети 6,3 кВ СН 0,4-0,45 с, которые меньше времени ликвидации КЗ на стороне высшего напряжения АЭС с учетом ра&эты УРОВ.
Каждая дистанционная защита питающих вводов 6,3 кВ по токовым цепям подключена к ТТ защищаемого ввода, а по цепям напряжения — к TH, установленному на защищаемых шинах 6,3 кВ (секции нормальной эксплуатации или магистрали резервного питания). Подключение дистанционных защит питающих вводов 6,3 кВ и дистанционных защит стороны ВН ТСН к разным TH, как это показано, например, на рис. 3, позволяет сохранить дальнее резервирование при КЗ на защищаемых шинах 6,3 кВ и неисправности TH. .
Рассматриваемые дистанционные защиты содержат один комплект реле сопротивления типа КРС-2 или БРЭ-2801, который включает в себя три дистанционных реле. На каждое такое реле подается разность двух вторичных фазных токов ввода 6,3 кВ, к которому подключена защита, и соответствующее вторичное междуфазное напряжение защищаемых шин 6,3 кВ. Каждое реле имеет характеристику срабатывания в виде окружности в комплексной плоскости сопротивлений и центром в начале координат. Как и для дистанционной защиты стороны ВН ТСН, такая характеристика является оптимальной с точки зрения отстройки от режимов пуска и самозапуска электродвигателей, питающихся от защищаемых шин 6,3 кВ, и обеспечения необходимой чувствительности при дальнем резервировании [4].
Как и в схеме дистанционной защиты стороны ВН ТСН, дистанционные защиты питающих вводов 6,3 кВ дополняются токовой блокировкой, выполненной с помощью двух токовых реле КАбп на рис. 3, что
J предотвращает ложную работу защиты ；при неисправностях цепей напряжения. Реле блокировки включены на вторичные токи фаз Л и С ввода 6,3 кВ, к которому подключена защита, и используются также для контроля работы дуговой защиты, действующей без выдержки времени на отключение Q2 (03) при дуговом КЗ в КРУ и установленной в ячейках выключателей, присоединенных к защищаемым шинам 6,3 кВ. Дополнительно реле КА бл используются для осуществления ограниченно селективной, т.ё. могущей излишне сработать при КЗ на стороне ВН АЭС, защиты во время проверки реле сопротивления под нагрузкой после первого включения. Дистанционные защиты с выдержкой времени действуют на отключение вводов 6,3 кВ защищаемых шин 6,3 кВ, причем при отключении от дистанционной защиты ввода рабочего питания секции 6,3 кВ нормальной эксплуатации производится блокировка АВР питания этой секции.
Дифференциалъная защита магистрали резервного питания 6,3 кВ. На АЭС с энергоблоками ВВЭР-1000 указанная защита устанавливается как основная на каждой секции магистрали резервного питания (МРП) 6,3 кВ. Ее применение вызвано тем, что на таких станциях длина МРП 6,3 кВ может достигать длины (0,8 — 1,2) км и дистанционная защита ввода может не обеспечить в этих условиях требуемый коэффициент чувствительности. Структурная схема дифференциальной защиты одной секции LO1 МРП приведена на рис. 9. Защита включается на соединенные по схеме неполной звезды ТТ, установленные в цепи фаз Л и С выключателей, прилегающих к секции LO1. Защита имеет двухфазное двухрелейное исполнение с использованием дифференциальных репе типа РСТ-15. Эти реле построены на времяимпульсном принципе дей-
Рис, 9. Структурная схема дифференциальной защиты магистрали резервного пи тания 6,3 кВ
ствия (см. гл. 4) и обеспечивают как необходимую отстройку от вне- .шних КЗ, бросков токов намагничивания и пусковых токов, так и ! необходимый коэффициент чувствительности при всех видах многофа- знргх КЗ на защищаемой секции.「
Вследствие больших длин вторичных кабелей, используемых для , ;выполнения дифференциальной защиты МРП 6,3 кВ, а также ввиду 'больших значений токов внешних КЗ, для обеспечения допустимых j погрешностей трансформаторов тока при сечениях вторичных кабелей, не превышающих 10 мм2, для дифференциальной защиты в цепи каждого при соединения используются по два ТТ, соединенных последо- вательно.
i Защита без выдержки времени действует на отключение выключи-
:телей элементов, питающих данную секцию МРП 6,3 кВ.
Защита кабельных лииий? питающих секции 6,3 кВ удаленных нагрузок. В качестве основной защиты от многофазных КЗ таких линий применяется дифференциальная защита, в качестве резервной защиты от многофазных КЗ 亠 максимальная токовая защита. Структурная одао- I линейная схема защиты таких линий приведена на рис. 10.
•;Рис. 10. Структурная схема защит кабельных линий, питающих секции 6,3 кВ
[Удаленных нагрузок
Дифференциальная защита таких линий выполняется с помощьк реле РСТ-15 в двухфазном двухрелейном исполнении. Защита включа! ется на соединенные по схеме неполной звезды ТТ в цепи секционньп выключателей 07 и 02
Максимальная токовая защита включается на ТТ в цепи выключателе Q1, установленного со стороны секции нормальной эксплуатации 6,3 кВ и резервирует как дифференциальную защиту линии, так и защить; присоединений, подключенных к данной секции удаленных на грузов 6,3 кВ. Защита выполнена двухфазной двухрелейной и имеет на элементе В выдержку времени, одинаковую с защитами, установленными н: вводах рабочего и резервного питания секции нормальной эксплуатацш 6,3 кВ.
Селективность отключения повреждений на секции 6,3 кВ удаленные нагрузок без повышения выдер^жи времени защит питающих вводо! 6,3 кВ на секцию нормальной эксплуатации обеспечивается с помощьк блокировки, запрещающей действие защит вводов на секцию нормаль' ной эксплуатахщи 6,3 кВ при срабатывании максимальной токово( защиты, установленной на линии питания секции удаленных нагрузок
Указанная блокирэпхеа, выполненная с помощью релейно-контактнь^ логических схем И и НЕ, снимается при действии дифференциально! защиты линии, связывающей секцию 6,3 кВ нормальной эксплуатации секцию 6,3 кВ удаленных нагрузок. Такое решение предотвращав срабатывание защиты со стороны ВН ТСН в случае отказа одного 皿 секционных выключателей при КЗ на участке между ними.
Для предотвращения отключения блока или ввода на МРП 6,3 kJ при КЗ на секции 6,3 кВ удаленных нагрузок и отказе одного из секцв онных выключателей в схеме защиты предусматривается дополнителв ный элемент времени 当。口，имеющий выдержку времени на (0,15 — 0,2! с больше элемента времени максимальной токовой защиты В. Эт0 элемент времени включается параллельно элементу времени максимал] ной токовой защиты и при срабатывании, так же как и дифференциал! ная защита, снимает блокировку с защит вводов рабочего и резервном питания секции 6,3 кВ нормальной эксплуатации.
Для предотвращения возможного исчезновения оперативного ток вводов рабочего и резервного питания секции 6,3 кВ нормальной экспл) атации при дуговых замыканиях в ячейке секционного выключател| Q1, сопровождающихея выгоранием вторичных цепей ячейки, реле блокировки, реализующие логические функции И и НЕ, устанавлива ются в релейных шкафах вводных выключателей.
Все защиты кабельных линий, питающих секции 6,3 кВ удаленных нагрузок, действуют на отключение обоих секционных выключателей Q1 и Q2. Это ускоряет пуск дизель-генераторов на секциях 6,3 кВ на дежного электроснабжения и АВР питания на секциях 6,3 кВ ОВК.
Защита электродвигателей 6 кВ СН от многофазных КЗ. Для умень шения размеров повреждений при КЗ и сохранения нормально!
работы неповрежденных электродвигателей, обеспечивающих технологический процесс в ядерном реакторе, в качестве РЗ электродвигателей и кабелей, соединяющих их с выключателями, применяется быстродействующая защита без дополнительной выдержки времени. При мощности электродвигателя менее 4000 кВт в качестве такой РЗ устанавливается токовая отсечка в двухфазном, двухрелейном исполнений. Все отсечки отстраиваются от пусковых токов защищаемых электродвигателей. Отсечка включается на вторичные токи ТТ, фаз Л и С, соединенных по схеме неполной звезды.
На электродвигателях мощностью 4000 кВт и более, имеющих ТТ, установленные со стороны нулевых выводов, в качестве РЗ от многофазных КЗ устанавливается дафференциальная токовая защита в трехфазном исполнении.
Дифференциалъная защита электродвигателей по сравнению с токовой отсечкой обладает значительно большей чувствительностью к повреждениям в электродвигателе, так как по принципу своего действия она не реагирует на токи, протекающие в защищаемом электродвигателе как в нормальном режиме, так и в режиме пуска и самозапуска. Поэтому ток срабатывания защиты отстраивается не от пускового тока электродвигателя, а от тока небаланса, возникающего в этом режиме. Принципиальная схема дифференциальной защиты электродвигателя для одной фазы приведена на рис. 11. С обеих сторон электродвигателя установлены трансформаторы тока: ТА1 — в шкафу КРУ и ТА2 一 в нулевых выводах электродвигателя. Эти трансформаторы тока, как правило, выбираются однотипными, с одинаковыми коэффициентами трансформации. Так как вторичные обмотки этих ТТ
Рис. 1L Распределение токов в дифференциальной защите одной фазы электродвигателя：а - внешнее КЗ; б - КЗ в зонеРис. 1L Распределение токов в дифференциальной защите одной фазы электродвигателя：а - внешнее КЗ; б - КЗ в зоне
Рис. 1L Распределение токов в дифференциальной защите одной фазы электродвигателя：
а - внешнее КЗ; б - КЗ в зоне
Рис. 1L Распределение токов в дифференциальной защите одной фазы электродвигателя：
а - внешнее КЗ; б - КЗ в зоне
соединены между собой последовательно встречно, то в нормальном; режиме, а также в режиме пуска и самозапуска через оба ТТ про-： ходят одинаковые вторичные токи и в реле КАТ, включенном на раз-! ность этих токов, будет протекать только ток небаланса, обусловлен-： ный погрешностями трансформаторов тока (рис. И, а)\ Реле КАТ отстраивается от токЬв небаланса, и защита не действует в этих режимах. При многофазном КЗ в питающем кабеле или в обмотке статора электродвигателя ток от системы проходит только через транс-： форматоры тока ТА1 и полностью попадает в реле КАТ, что приводит к его срабатыванию (рис. 11, б). 一 ：
Ряд исследований, проведенных в последнее время [5], показалj наличие в режиме пуска и самозапуска электродвигателей повышенных^ токов небаланса, обусловленных как присутствием в этих режимах' апериодической составляющей в свободном токе статора электродвигателя, так и различием длин контрольных кабелей, соединяющих ТТ в нулевых выводах электродвигателя и в шкафу КРУ с реле R4T, Для отстройки защиты от. этих токов и сохранения необходимой чувствительности при КЗ в защищаемой зоне в качестве лреле КАТ используется либо дифференциальное реле с торможением типа ДЗТ-11, тормозная обмотка которого подключена к установленным в нуле электродвигателя трансформаторам тока ТА2, либо реле типа РСТ-15, которое отстроено от этих режимов по принципу своего действия. Дополнительно на всех электродвигателях СН 6 кВ, установленных на АЭС, кроме электродвигателей ГЦН и электродвигателей, подключенных к секциям 6,3 кВ надежного энергоснабжения, устанавливается защита от перегрузки. ；
Защита от перегрузки электродеигателей СН 6 кВ выполняется в однорелейном исполнении с включением реле на фазный ток, так как перегрузка является симметричным режимом и, следовательно, имее， место во всех фазах. Помимо своего прямого назначения, защита о: перегрузки предотвращает возгорание кабелей при заклинивании эле ктродвигателей. Это объясняется тем, что в режиме заклинивани] через кабель протекает пусковой ток электродвигателя, от которой отсечка и дифзащита отстроены по принципу действия, в то время ка! кабели по своей термической стойкости не рассчитаны на протекани такого тока в течение времени, превышающего (1 — 1,5) мин. Защит от перегрузки имеет выдержку времени, отстроенную от длительност: пуска электродвигателя порядка (20 — 30) с, и действует на отключи ние защищаемого электродвигателя.
Защита трансформаторов собственных нркд 6,3/0,4 кВ, являющихс питающими элементами сети СН 0,4 кВ, рассмотрена в гл. 3.
Резервная защита от многофазных КЗ в присоединениях, отходящи от секции 6,3 кВ нормальной эксплуатации. Для предотвращения во гораний в кабельной сети 6,3 кВ СН АЭС при КЗ к защитам элементе этой сети предъявляется требование отключения только трехфазног
КЗ [в трехфазных кабелях и в коробках выводов электродвигателей 6 кВ все двухфазные КЗ за (0』一0,15) с переходят в трехфазные] в любой точке кабельной сети с максимально допустимым временем f откл шах & 0,5 с, в том числе и при отказе защиты или выключателя присоединения, на котором возникло многофазное КЗ. Поэтому защиты от многофазных КЗ питающих вводов СН 6,3 кВ должны обеспечивать резервирование отключения трехфазных КЗ в любой точке кабельной сетиСН. . . •'
В связи с тем, что дистанционная защита вводов рабочего и резервного питания секций 6,3 кВ нормальной эксплуатации, отстроенная от режимов пуска и самозапуска электродвигателей этих секций, не реагирует на многофазные КЗ в конце протяженных кабелей, дополнитель- ■ но к дистанционным защитам вводов предусматривается установка на ；каждой секции 6,3 кВ нормальной эксплуатации комплекта специаль- j ной резервной защиты этой секции [6]. Резервная защита при отказе ! защит от многофазных КЗ или выключателей протяженных кабелей, ! когда КЗ произошло в конце этих кабелей, действует на отключение ；питающих вводов на секцию 6,3 кВ нормальной эксплуатации; одновременно производится блокировка АВР защищаемой секции 6,3 кВ I нормальной эксплуатации (см. рис. 3).
I Структурная схема резервной защиты приведена на рис. 12. Защита ；включает в себя общую часть и две идентичные логические схемы, ：устанавливаемые на вводах рабочего и резервного питания на секцию.
°^исФ 12, Структурная схема резервной защиты сети собственных нужд 6,3 кВ
■ Общая часть резервной защиты содержит токовый орган ТО (два токовых реле КА1 иКА2), блокирующий орган Б О (два реле направления мощности KW1 и KW2, имеющих угол максимальной чувстви-
тельности ^м.чтельности ^м.ч=0°), элемент времени В1, а также логические элеме-
тельности ^м.ч
тельности ^м.ч
нты HEI, НЕ2 и задержки на возврат Вв7. Реле КА1 и КА2 и токовые обмотки реле мощности KWI и KW2, как это показано на рис. 3, включены на сумму токов рабочего и резервного вводов, фаз Л и С соответственно. В зависимости от режима питания секции нормальной эксплуатации через эти реле протекает либо ток рабочего, либо ток резервного вводов. •
Реле мощности направлены от шин 6,3 кВ в сторону сети ВН АЭС, реле KW1 включено на ток фазы А и напряжение 仆。四也 KW2 на ток фазы С и напряжение UAB. Таким образом, максимальная мощность на； реле будет в случае, когда ток направлен от электродвигателей в си-5 стему и совпадает по фазе с напряжением на реле.
Повышенная чувствительность резервной защиты к удаленным мн。-； гофазным КЗ в сети 6,3 кВ СН обеспечивается благодаря тому, что реле КА1 и КА2 не отстраиваются по току от режима группового пуска н самозапуска секции 6,3 кВ. Правильная работа защиты в режиме пуска； обеспечивается логическими схемами на вводах рабочего и резервного! питания, каждая из которых содержит логические элементы И, элементы задержки на срабатывание В2 (гср = 0,25 с) и задержки на возврат Вв2(£в =0,8 с). Используя тот факт, что перед групповым пуском выключатель ввода Q был отключен, логическая схема выводит из дей-! ствия защиту на вводе на все время, пока срабатывают реле КА1 и KA2j т.е. на все время группового пуска электродвигателей защищаемой сек-' ции, поскольку при включении выключателя Q и пуске электродвига-^ телей сигнал на выходе элемента И1 будет присутствовать только в： течение времени срабатывания реле КА1 и КА2 (примерно 50 мс) и не' пройдет на выход элемента В2. После окончания процесса групповогб пуска реле КА1 и КА2 возвращаются, на выходе элемента НЕ1 появля-： ется сигнал, и через 0,25 с разрешающий сигнал возникает на входе зле； мента И2. В случае возникновения многофазного КЗ в сети СН 6,3 кЕ й отказе защиты или выключателя отходящего присоединения, несмо' тря на то, что с выхода элемента НЕ1 и, следовательно, с выхода эле мента И1 сразу исчезает сигнал , резервная защита надежно срабатываем так как уставка элемента времени В1 (гср < 0,5 с) меньше времени воз： врата элемента В» 2 (% = 0,8 с). !
Так как в сети СН 6,3 кВ АЭС отсутствует режим исчезновения и по| вторной подачи напряжения от одного и того же питающего ввода бе; КЗ в системе (при исчезновении напряжения от рабочего ТСН нроисхо] дит АВР, при исчезновении напряжения со стороны ВН резервного ТСН подключенного ответвлением к ВЛ ПО — 330 кВ, в случае односторон( него отключения этой ВЛ происходит отключение вводов на МРП 6,! кВ от защиты, действующей при исчезновении тока и напряжения ；
ТСН), то достаточно обеспечить несрабатывание резервной защиты только при самозапуске, вызванном многофазным КЗ в сети ВН АЭС. При этом резервная защита не отстраивается от токов, посылаемых электродвигателями 6 кВ к месту КЗ при повреждениях в сети 15,75 — 750 кВ электростанции, и токов самозапуска этих электродвигателей после ликвидации КЗ в указанной сети и восстановления нормального напряжения на защищаемой секции СН 6,3 кВ. Несрабатывание защиты в этих режимах обеспечивается с помощью блокирующего органа. Этот орган содержит реле направления мощности KW1 и KW2, из которых хотя бы одно реле срабатывает при любых видах многофазных КЗ в сети 15,75 — 750 кВ АЭС и с помощью элемента Вв2 (% = 1,2 с) и элемента НЕ2 блокирует защиту на все время самозапуска электродвигателей, снимая разрешающий сигнал со входа элемента Ж.
Токовый орган резервной защиты (реле КА1 и КА2 на рис. 12) отстраивается только от тока полностью загруженной секции 6,3 кВ нормальной эксплуатации при пуске на этой секции самого крупного электродвигателя, что обеспечивает необходимые коэффициенты чувствительности при трехфазных КЗ в сети СН 6,3 кВ.
Ввиду того что резервная защита от многофазных КЗ не резервирует отказы выключателей 6,3 кВ при повреждениях на стороне 0,4 кВ трансформаторов собственных нужд 6,3/0,4 кВ, для этих трансформаторов предусматривается отдельное устройство резервирования отказов выключателей 6,3 кВ ТСН 6,3/0,4 кВ (УРОВ 6,3 кВ) *
Защита от однофазных замыканий на землю в сети 6,3 кВ СН АЭС выполняется в виде токовой защиты, срабатывающей при замыканиях на землю от токов нулевой последовательности. Пусковым органом защиты является токовое реле, включенное на кабельный трансформатор тока нулевой последовательности типа ТЗЛМ. Трансформатор ТЗЛМ представляет собой ТТ с кольцевым магнитопроводом. Он надевается непосредственно на трехфазный кабель защищаемого присоединения 6,3 кВ и устанавливается в шкафу КРУ. Поэтому в зону действия защиты нулевой последовательности присоединения 6,3 кВ входит и питающий силовой кабель данного присоединения.
В нормальном режиме работы присоединений 6,3 кВ СН, а также при междуфазных КЗ, не связанных с землей, в магнитопроводе ТТ нулевой последовательности магнитный поток отсутствует, так как вне зависимости от расположения силового кабеля в окне ТЗЛМ сумма токов, проходящих через сердечник ТЗЛМ, равна нулю. Таким образом, ЭДС во вторичной обмотке ТЗЛМ не индуктируется, ток в реле отсутствует,. и защита не действует. При замыкании на землю ток замыкания на землю проходит только по поврежденной фазе и не уравновешивается токами двух других фаз. В результате в сердечнике ТТ пожляет- ся магнитный поток, который индуктирует во вторичной обмотке ТЗЛМ ЭДС, создающую ток в реле защиты. Если этот ток превышает уставку реле, что бывает при повреждении в защищаемом присоединении, то
защита срабатывает на отключение этого присоединения. Для предотвращения неправильной работы защиты от токов, проходящих по броне кабеля при замыкании на землю в другом присоединении 6,3 кВ, отходящем от этой же секции СН, воронка кабеля изолируется от земли, а заземленный провод, соединенный с броней кабеля, пропускается через окно ТЗЛМ. При этом токи в броне кабеля й заземляющем проводе равны по значению и противоположно направлены, поэтому магнитный поток в ТТ неповрежденных присоединений отсутствует и защита не действует.
В качестве реле защиты от замыканий на землю используется реле РТЗ-51, подключаемые к трансформаторам тока типа ТЗЛМ. Допускается выполнение защиты с помощью реле РТЗ-5О и РТ-40/0,2. Если кабельная линия, связывающая электродвигатель с питающей секцией СН, состоит из нескольких кабелей (от двух до пяти), то трансформаторы тока ТЗЛМ устанавливаются на каждом кабеле и их вторичные обмотки, соединенные по условию согласования нагрузок параллельно, подключаются к одному реле РТЗ-51. При использовании для защиты реле РТЗ-50 или РТ40/0,2 вторичные обмотки ТЗЛМ соединяются последовательно, так как сопротивления этих реле намного больше сопротивления реле РТЗ-51.
На АЭС, у которых сети СН 6,3 кВ работают с изолированной нейтралью, защита от однофазных замыканий на землю устанавливается на всех ТСН 6,3/0,4 кВ, на электродвигателях 6,3 кВ мощностью более 2000 кВт при токах замыкания на землю 5 А и более, а также на электродвигателях 6 кВ мощностью до 2000 кВт, если ток замыкания на землю превышает 10 А.
На АЭС, у которых сеть СН 6,3 кВ работает с нейтралью, заземленной через резистор [7], защита устанавливается на всех присоединениях, имеющих кабельные связи (рис. 13).
Для заземления нейтрали сети СН 6,3 кВ через резистор на каждой секции 6,3 кВ нормальной эксплуатации устанавливается трансформатор Yq/Д. Между нейтралью обмотки ВН этого трансформатора и "земле京” включаются два соединенных параллельно высоковольтных резистора сопротивлением 200 Ом каждый, изготовленные из специального электротехнического бетона (бетэла). При принятых параметрах трансформатора TC3K-63/10 и бетэловых резисторов обеспечивается протекание к месту однофазного замыкания на землю тока 3/° = =(35—40) А. Как показали проведенные исследования [7], при таком значении тока и времени отключения повреждения, не превышающем 0,5 с, обеспечивается устойчивое (без погасаний) горение дуги при однофазных замыканиях на землю и в то же время не происходит выплавления стали сердечников электродвигателей 6 кВ и ТСН 6,3/ 0,4 кВ. Ток.(35 — 40) А протекает только в поврежденном присоединении 6,3 кВ, а в неповрежденных присоединениях протекают только емкостные токи нулевой последовательности, не превышающие (3 —
Qt
КАН KT
ГАН
ТСЗК-65欲*kв I
*6
&рез
Секция 63кВ ВА
ai
\ 缈 КТ—、\ КАН ЛТ
/=“万с
2*PWM (2000м)
&ТСН Гу}^
Секция ©4 кВ
КАН КГ
£ =43с
Ц-]^ Секция 6,3 кВ BV
7,
眦”趾眦
4
^) К дизель-генератору
Секция 44 KB С^01
Рис, 13, Структурная схема защит от замыканий на землю в сети собственных нужд 6,3 кВ
4)А.Это позволяет легко обеспечить необходимую чувствительность и селективность защит нулевой последовательности присоединений 6,3 кВ, уставки которых достаточно отстроить от емкостных токов нулевой последовательности защищаемого присоединения. Кроме того, заземление нейтрали сети СН 6,3 кВ АЭС через трансформатор TC3K-63/10 и резистор 100 Ом резко уменьшает вероятность перехода однофазных замыканий на землю в двухфазные и двойные короткие замыкания, так как при таком режиме нейтрали перенапряжения на неповрежденных фазах, вызывающие в основном переход однофазных замыканий в многофазные КЗ, не превышают значения Ц^р =八8 %. В то же время при работе сети СН 6,3 кВ с изолированной нейтралью и однофазных замыканиях на землю через периодически зажигающуюся и погасающую дугу перенапряжения на неповрежденных фазах достигают величины Unep 二 3%.
В случае возникновения однофазного замыкания на отходящем присоединении 6,3 кВ и отказе его защиты нулевой последовательности или выключателя, а также при возникновении однофазного замыкания на секции 6,3 кВ СН эти замыкания ликвидируются защитой нулевой последовательности, установленной на трансформаторе TC3K-63/10 и действующей с выдержкой времени на отключение питающего ввода 6,3 кВ, от которого в рассматриваемый момент времени получает питание секция 6,3 кВ СН. При этом вследствие того, что максимальный ток замыкания на землю 40 А не вызывает нагрева кабеля и не может привести к возгоранию, этого кабеля, запрет АВР при отключении ввода рабочего питания 6,3 кВ от защиты нулевой последовательности, установленной на ТСЗЮ63/10, не производится.
ПРИНЦИПЫ ВЫПОЛНЕНИЯ И ТИПЫ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ, УСТАНАВЛИВАЕМОЙ НА ЭЛЕМЕНТАХ СЕТИ 0,4 кВ СОБСТВЕННЫХ НУЖД АЭС
В отличие от сети 6,3 кВ СН, сеть 0,4 кВ СН АЗС, кроме сети 0.4 кВ ответственных потребителей, питающихся от АБП, работает с тлухоза- земленной нейтралью, и так как трансформаторы собственных нужд 6,3/0,4 кВ, устанавливаемые на АЭС, имеют схему соединения обмоток Д/ У。，то ток однофазного КЗ на выводах 0,4 кВ ТСН равен току трехфазного КЗ в этой же точке [2]. В зависимости от мощности ТСН действующее значение тока однофазного КЗ на выводах 0,4 кВ ТСН изменяется от 8 до 18 кА, в связи с чем все элементы сети 0,4 кВ СН АЭС, кроме потребителей, питающихся от АБП, оборудуются как защитой от многофазных КЗ, так и селективной защитой от отнофазных КЗ, действующей с возможно меньшей выдержкой времени на отключение защищаемого элемента. Как и в сети 6,3 кВ СН АЗС, в сети 0,4 кВ, отходящей от секций РУСН 0,4 кВ, для предотвращения возгорания кабе- 36
?й присоединений защита от многофазных КЗ должна обеспечивать тключение таких КЗ в любой точке этой сети. Для кабелей, отходящих т секций РУСН 0,4 кВ, максимальное время отключения многофазных ：3 защитами питающих вводов 0,4 кВ, определенное по пожарной стой- :ости кабелей 0,4 кВ, не должно превышать Готкл тах & 0,6 с. К спе- ифике выполнения релейной защиты сети 0,4 кВ СН АЭС относится ккже то, что с целью удешевления защиты всех присоединений 0,4 кВ, * исключением защиты от однофазных КЗ удаленных электродаигате- !ей, осуществляется с помощью токовых реле прямого действия — кк называемых максимальных расцепителей, которые встроены в Стоматические выключатели этих присоединений. Кроме максимальных 1асцепителей, в автоматические выключатели встроены независимые рас- [епители, обеспечивающие дистанционное ручное включение и отклю- ение, а также включение автоматических выключателей от устройств втоматики и отключение его от выносных устройств РЗ, устанавливае- [ых, например, на питающих вводах 0,4 кВ.
Релейная защита элементов сети 0,4 кВ СН АЭС, за исключением за- 1нт элементов, питающихся от АВП, должна соответствовать требо- аниям Правил устройств электроустановок (ПУЭ).
Защита рабочих ТСН 6,3/0,4 кВ и ТСН 6,3/0,4 кВ, включенных по схе- 【е неявного резерва. Структурная однолинейная схема включения защит 1ких ТСН приведена на рис. 14, причем пунктиром показаны цепи, вы- элняемые для ТСН, включенных по схеме неявного резерва. Питание вух секций 0,4 кВ от одного ТСН 6,3/0,4 кВ, как это принято на ряде ;пловых электростанций [3?, на АЭС не применяется. Все защиты СН 6,3/0,4 кВ действуют на пуск У РОВ 6,3 кВ этих ТСН (см. гл. 2).
В качестве основных защит от КЗ в обмотках и на выводах 6,3 кВ СН, отключающих без выдержки времени выключатель стороны 6,3 кВ автоматический выключатель стороны 0,4 кВ рабочих ТСН, питающих 5кции нормальной эксплуатации 0,4 кВ, предусматривается токо- [я отсечка и защита от замыканий на землю стороны 6,3 кВ, а в ка- ^стве резервных защит — максимальная токовая защита, устанавливае- 卜я на стороне 6,3 кВ ТСН, и токовая защита нулевой последовательное- 卜 0,4 кВ, устанавливаемая в заземленной нейтрали обмотки 0,4 кВ ТСН. рервные защиты с выдержкой времени действуют на отключение включателя 6,3 кВ и автоматического выключателя 0,4 кВ рабочего pH и, с учетом того, что эти защиты являются одновременно основны- и защитами секций нормальной эксплуатации 0,4 кВ, — на блокировку RP питания этих секций. На ТСН, включенных по схеме неявного резер- i, резервные защиты действуют с двумя выдержками времени： с мень- *й — на отключение секционного авто магического выключателя 0,4 кВ, jc большей — на отключение вводного автоматического выключателя * кВ с блокировкой АВР секционного авто магического выключателя 卜 кВ, если он был ранее отключен. Принятое построение защит будет изывать ложную блокировку АВР при междуфазных и однофазных ! 37
8 схему "ZZfi ТСН 6,3〕口六 кВ
Рис. 14, Структурная схема защит, устанавливаемых на рабочем ТСН 6,3/0,4 и на отходящих элементах сети собственных нужд 0,4 кВ
КЗ в обмотке 0,4 кВ рабочих ТСН, что с учетом малой вероятно, таких повреждений является допустимым.
На ТСН, питающих секции надежного энергоснабжения 0,4 кВ. предус- атриваются аналогичные защиты, однако вследствие того, что такие СН подключаются к секции 0,4 кВ без автоматических выключателей см. рис. 1), защиты действуют только на отключение выключателей ,3 кВ ТСН и на пуск УРОВ 6,3 кВ этих ТСН.
На вводах 0,4 кВ всех ТСН мощностью 630—1000 кВ • А уста^авли- ается резервная защита от трехфазных КЗ в кабелях, действующая на гключение ТСН и при наличии на питаемой от этого ТСН секции 0,4 кВ гзервного питания — на блокировку АВР.
Междуфазная токовая отсечка устанавливается на стороне 6,3 кВ СН и выполняется с двумя реле тока, включенными на вторичные доки аз / и С. В качестве пусковых используются реле типа РСТ-13, а на ста- ых АЭС — реле типа РТ-40. Отсечка без выдержки времени действует а выходное реле ВР1、от которого производится отключение рабочего СН без блокировки АВР питания защищаемой секции 0,4 кВ.
Защита от однофазных замыканий на землю стороны 6,3 кВ выпол- яется с помощью трансформатора тока нулевой последовательности ЗЛМ, устанавливаемого на кабеле, между ТСН и выключателем 6,3 кВ. усковой орган — реле РТЗ-51, допускается применение реле РТЗ-50 ；РТ-40/0,2. Защита действует так же, как и междуфазная токовая от- жа.
:Максимальная токовая защита (МТЗ) устанавливается на стороне }3 кВ ТСН и является одновременно защитой ввода рабочего питания Н кВ. Защита выполняется с тремя реле тока, два из которых вклю- ^ны на вторичные токи фаз Л и С, а третье — на сумму вторичных то- рв фаз Л и С. При такой схеме включения повышается чувствитель- эсть защиты к двухфазным КЗ на стороне 0,4 кВ трансформатора с Уединением обмоток по схеме Д/У。［2］. В качестве МТЗ используются Ue типа РСТ-13 с повышенным коэффициентом возврата. Такое вы- элнение защиты позволяет обеспечить необходимые коэффициенты рствительности при КЗ через переходные сопротивления на открытых Дорках 0,4 кВ. Значение переходных сопротивлений может достигать { мОм и существенно уменьшать токи КЗ. Максимальные токовые за- иты с выдержкой времени действуют на выходное реле ВР2、отключаю- ее рабочий ТСН и блокирующее АВР питания защищаемой секции *кВ.
Токовая защита нулевой последовательности 0,4 к8 выполняется на ле РСТ-13 или РТ-40/6; включаемых на трансформаторах тока ТАН2 ］紡.рис. 14), установленных в цепи заземления нейтрали обмотки !■ кВ трансформатора. При использовании в качестве ТАН2 трансфор- тора типа ТК-20 устанавливается реле РСТ-13; если применен транс- )рмзтор тока нулевой последовательности ТЗЛМ, надеваемый на шин- 扌 заземления нейтрали обмотки 0,4 кВ, в защите используется реле 3-51. Токовая защита нулевой последовательности 0,4 кВ подклю- :тся к тем же элементам выдержки времени, что и МТЗ ТСН.
Защита от перегрузки предназначена для сигнализации симметричн! одинаковых во всех фазах перегрузок ТСН. Защита выполняется одним реле тока 7С4пер, включенным на ток одной фазы стороны 6,3 к и действует с выдержкой времени на сигнал.
Резервная защита от трехфазных КЗ предназначена для резервиро] яия отказов автоматических выключателей при удаленных трехфаз hi КЗ на присоединениях, отходящих от секций РУСН 0,4 кВ, посколь в кабелях 0,4 кВ и коробках зажимов электродвигателей 0,38 кВ』 бые двухфазные КЗ в течение 0,08~0Д2с переходят в трехфазш Защита обеспечивает отключение трехфазных КЗ в любой токе кабе」 ной сети 0,4 кВ с временем ?откл тах《0,6 с. Установка такой защи обязательна на вводах ТСН 6,3/0,4 кВ мощностью 630 и 1000 кВ • так как МТЗ вводов 0,4 кВ ТСН, отстроенная от режимов группово пуска и самозапуска электродвигателей секций 0,4 кВ, не реагирует КЗ в конце кабелей, длина которых превышает 20 м для кабеля се нием 35 мм2 и 60 м для кабеля сечением 120 мм2. Токовые цепи вкл чены со стороны 0,4 кВ ТСН. Схема логической части резервной щиты сети СН 0,4 кВ аналогична схеме логической части резервной зап ты сети СН 6,3 кВ (см. рис, 12). Токовый и блокирующий органы i полнены с учетом специфики сети СН 0,4 кВ. Так как при успешном А секции нормальной эксплуатации 6,3 кВ, от которой питаются Т( 6,3/0,4 кВ, возможен режим, когда на одном и том же питающем вв( 0,4 кВ произойдет исчезновение и повторная подача напряжения, защ) необходимо блокировать не только при КЗ, но и при снижении нал жения в сети 6,3—750 кВ АЭС. Поэтому в качестве блокирующего орг! защиты используются реле напряжения обратной последовательности па РНФ-1М и реле напряжения типа РН-54 с уставкой & = 0,7Q из схемы групповой защиты минимального напряжения (ЗМН), у( новленной на секции нормальной эксплуатации 6,3 кВ, от которой тается защищаемый ТСН 6,3/0,4 кВ. В [6J показано, что такой бло, рующий орган четко реагирует на любые КЗ и снижение напряжение сети 6,3—750 кВ АЗС、при которых происходит самозапуск электрод гателей 0,38 кВ, и при этом отстроен от любых КЗ в защищаемой с СН 0,4 кВ.
В отличие от резервной защиты сети СН 6,3 кВ токовый орган резе ной защиты 0,4 кВ содержит два токовых реле, включенных на ток j зы В (см. рис. 14). Уставка более грубого реле КА гр, как и в резерв! защите 6,3 кВ, отстраивается только от тока полностью загружен секции 0,4 кВ при пуске на этой секции самого крупного электрод； гателя. При этом обеспечивается дальнее резервирование при трехфазн； КЗ в кабеле 0,4 кВ сопротивлением до 55 мОм.
Если в защищаемой сети СН 0,4 кВ эксплуатируются кабели с 6( шим сопротивлением (дайной свыше 200—250 м), то дальнее резе] рование при трехфазных КЗ в конце этих кабелей обеспечивается при 40
；мощи чувствительного токового реле КАЧ, уставка которого отстраи- ；вается только от номинального тока защищаемой секции СН 0,4 кВ. 匕 Такая уставка обеспечивает необходимые коэффициенты чувствительности при трехфазных КЗ в конце самых длинных существующих в настоящее время кабелей 0,4 кВ.
Чтобы защита не срабатывала от чувствительного реле Ю1Ч при пуске одиночных электродвигателей, это реле блокируется реле реактивной мощности КМ При трехфазных КЗ в конце длинных кабелей, когда ток КЗ имеет в основном активный характер, реле KW разрешает действие рассматриваемой резервной защиты. *
На ТСН 6,3/0,4 кВ мощностью 250 и 400 кВ • А, питающих кабельную сеть небольшой протяженности, резервная защита не устанавливает- ；ся, так как МТЗ этих трансформаторов обеспечивает необходимое Даль- S' нее резервирование при трехфазных КЗ в защищаемой сети СН 0；4 кВ. i Защита резервных ТСН 6,3/0,4 кВ и вводов резервного пита&я на ! секции нормальной эксплуатации 0,4 кВ. Мощность резервных ТСН 扌 6,3/0,4 кВ, устанавливаемых на АЭС, принимается равной 1000 и $ 630 кВ • А, поэтому на этих ТСН используются те же защиты, что и на ! рабочих ТСН такой же мощности. Так как резервный шинопровод 0,4 кВ подключен к резервным ТСН не с помощью автоматического выключателя, а через рубильник S (см. рис. 1), защиты резервных ГСН 寺 6,3/0,4 кВ действуют на отключение своего выключателя 6,3 кВ и ав- тематических выключателей 0,4 кВ всех вводов резервного питания, отходящих от резервного шинопровода. Такое решение предотвращает ошибочную подачу напряжения на поврежденный резервный ТСН через ранее отключенный ввод рабочего питания 0,4 кВ одной из секций 0,4 кВ, получающих резервное питание от этого ТСН. Кроме того, защиты резервных ТСН действуют на пуск УРОВ 6,3 кВ этих ТСН (рис. 15), Максимальная токовая защита и токовая защита нулевой последовательности 0,4 кВ резервного ТСН являются основными защитами резервного шинопровода 0,4 кВ и резервными защитами для секций нормальной эксплуатации 0,4 кВ, получающих резервное питание от этого ТСН. В свою очередь, на каждом вводе резервного питания 0,4 кВ выполняются действующие с выдержкой времени на отключение этого ввода МТЗ и токовая защита нулевой последовательности. Реагирующий орган токовой защиты нулевой последовательности включается в нулевой провод ТТ, установленных в трех фазах для трехфазной трехрелейной МТЗ ввода резервного питания 0,4 кВ.
Некоторые особенности на резервных ТСН 6,3/0,4 кВ имеет резервная защита от удаленных трехфазных КЗ в кабельной сети 0,4 кВ СН. С целью экономии аппаратуры и сокращения трудозатрат на проверки резервная защита выполняется в виде одного общего комплекта в шкафу рубильника S и при срабатывании действует на отключение того ввода резервного питания, через который протекает ток КЗ. Д“兄 вы-
Рис. 15. Структурная схема защит, устанавливаемых на резервных ТСН 6,3/0,4 к и на вводах резервного питания на секции 0,4 кВ
бора поврежденного ввода в одной из фаз каждого ввода резервно! питания устанавливается токовое реле, которое и осуществляет выбо отключаемого ввода. С целью обеспечения необходимой чувствительно ти резервной защиты необходимо при замере мощности исключить п； дение напряжения на индуктивном сопротивлении резервного ШП. Дл этого TH, от которого питается реле мощности защиты, устанавливав ся перед наиболее удаленным от резервного ТСН вводом резервно! питания.
Защита присоединений 0,4 кВ, отходящих от секций РУСН 0,4 к] К таким присоединениям относятся электродвигатели мощность 55—200 кВт и групповые линии питания реактированных и нереактир
ванных вторичных сборок 0,4 кВ. Защита этих присоединений от всех видов КЗ, как правило, выполняется с помощью отсечек, встроенных в автоматические выключатели присоединений (SF1SF4 на рнс.14). Эти отсечки должны обеспечивать необходимую чувствительность при зсех видах КЗ в конце кабеля защищаемого присоединения. У группо- зых линий отсечки должны также обеспечивать необходимую чувстви- гельность при всех видах КЗ на защищаемых вторичньхх сборках, а для селективности с защитами присоединений, отходящих от вторичных^сборок, эти отсечки выполняются с выдержкой времени. Элемент выдержек времени с уставками 0,1 и 0,25 с также встроен в автоматический зыключатель, который при этом называется селективным (SF2cf SF3© за рис. 14). Если отсечка автоматического выключателя, питающего удаленный электродвигатель, не обеспечивает необходимой чувствитель- юсти к однофазным КЗ, то в ячейке КТП СН этого электродвигателя останавливается выносная защита нулевой последовательности и ре- ie РТ-40/6. Следует отметить не допуети мость применения в выносной гоковой защите нулевой последовательности ранее устанавливавшегося реле типа РТ-40/0,2. Это связано с тем, что вследствие больших значений Сопротивлений реле РТ-40/0,2 эти реле недостаточно нагружают транс- |)ррматоры тока ТЗЛМ. Это при близких однофазных КЗ вызывает ^асыщение ТЗЛМ большими токами и, как следствие, отказ защиты ну- 【евой последовательности. Выносная защита нулевой последователь- юсти без выдержки времени действует на независимый расцепитель втоматического выключателя.
Защита реактированных вторичных сборок 0,4 кВ РТЗО. Реактиро- ^аниые вторичные сборки 0,4 кВ РТЗО применяю中я для организации :итания электродвигателей СН 0,38 кВ мощностью 0,1—28 кВт, а также дя организации питания приводов запорной и регулирующей арматуры. ■ целью удешевления для коммутации электродвигателей и приводов спользуются маломощные автоматические выключатели типа АП-50, ткснмалвКые расцепители которых осуществляют защиту от всех идов КЗ по всей длине кабелей 0,4 кВ присоединений. Для ограничения оков КЗ нд сборке (допустимый для А ГТ-50 уровень ^ тах составляет 卜5 кА) на питающих вводах сборок устанавливаются реакторы, входя- [ие в зону защиты селективного авто магического выключателя группо- Ьй линии, которая питает сборку. В качестве основной защиты сборки ЙГЗО и для резервирования отказов автоматических выключателей, от- рдящих присоединений на питающем вводе сборки после реактора ус- анавливается автоматический выключатель SF5. оборудованный только Исцелителями с зависимыми от тока временными характеристиками, [ри этом обеспечивается необходимая чувствительность дальнего резер- йрования и селективность по отношению к автоматическому выклю- |телю отходящих от сборки РТЗО'присоединений.
СХЕМЫ ЗАЩИТ ЭЛЕМЕНТОВ СЕТИ 6,3 кВ
СОБСТВЕННЫХ НУЖД АЭС
Высокие требования к правильной работе элементов сети .собственных нужд 6,3 кВ АЭС в условиях ударных и вибрационных нагрузок (землетрясения, падение самолета и др.) обусловили разработку и выпуск промышленностью специальной серии так называемых сейсмостойких реле. Эти реле не изменяют положения своих выходных контактов, о бу ел овле нно го требованиями к срабатыванию (несрабатыванию) реле, при вибрационных нагрузках с максимальным ускорением 3g в диапазоне частот от 5 до 15 Гц и 1^ в диапазоне частот от 16 до 100 Гц, а также при многократных ударах длительностью от 2 до 200 мс и ускорением до 3g. Кроме того, сейсмостойкие реле обладают рядом улучшенных характеристик по сравнению с обыкновенными электромеханическими реле: уменьшенным временем срабатывания реле, повышенным коэффициентом возврата, повышенной чувствительностью и др.
В настоящее время устройства релейной защиты всех элементов сети СН АЭС 6,3 кВ выполняются только на сейсмостойких реле： тока типа РТС-13, времени типа РВ-01, направления активной мощности типа РСМ-13, промежуточных реле типа РП-16, РП-17 и РП-1& дифференциальных реле типа PCT-15 и〕р.
Ниже рассмотрены разработанные в институте 5,Атомэнергопроектг в соответствии с принципами, описанными в гл. 2, схемы устройств РЗ элементов сети 6,3 кВ СН современных АЭС и схемы сейсмостойкие реле, применяемых в этих защитах. Защиты устанавливаются в релейны? шкафах КРУ 6,3 кВ и требуют для работы наличия оперативного пос тоянного тока напряжением 220 В.
Защиты питающих вводов 6,3 кВ секций нормальной эксплуатации Схема цепей переменного тока этих защит приведена на рис. 16, 〃. г схема цепей оперативного тока — на рис. 16,5н & Защиты монтируются в отдельном шкафу КРУ 6,3 кВ, куда подводятся токовые цепи вводо! рабочего и резервного питания и цепи напряжения от TH, установленно го на секции 6,3 кВ нормальной эксплуатации, В этом шкафу устанавли ваются дистанционные защиты вводов рабочего и резервного питаню секции 6,3 кВ нормальной эксплуатации, а также общая часть резервно! защиты этой секции. В релейных шкафах ячеек КРУ вводов рабочег< и резервного питания секции 6,3 кВ нормальной эксплуатации устанав пиваются выходные реле защит, реле автоматики и управления выклю чателей вводов, а также логические схемы резервной защиты. Для вы полнения дистанционных защит питающих вводов KZ^ и 7^Zpe3 испол! зуются блок-реле Б РЭ 2801 27Е с номинальным током 5 А и номинал ь ным напряжением 100 В.
Блок-реле БРЭ 2801 27Е содержит три реле минимального сопротив ления PCI, РС2 и РСЗ типа С108 и блок выходных реле Р1110. Эт) реле сопротивления включены на разность токов и междуфазное на
лу
тхь
\^ ^^
ass-之
5
\r^
Z77*一
*s&/?9
、E 0鼻
llF
eadn 7yo
、日3号7х
О.ВУ A--.- 二-^g£ 一
Ngcw
&УЮ ч<
П z 』377ljJlgdd&\
丈 s mys
ACIAKO
喜+
II眉 Lr^s
и
J wss-lsl.
ПУ5鳶 3
NJ」38、王^
9dd三子
』Dd冬
』6
о
2tt?
1
工QMS-
§ хзннаисгк、生叱g xxdxau XMHzbEHtz W^HMlf-iw、一*£J 8
g匚□!「
kDq用
3§u
J^^rs^A 7.遂迂二9
Ms
Z9S
zs>0 ^ N'lmlw — I WHcaJM、
MUI
0l.g0z、x ZYS 1Й-1
LJ ^^.^ — ^
A5i
史 C.9 WK2UBaaHaDs-g8yddE33~gsMD&3
02ah0gcfQHD& x^£E邑X
:.16. Схема релейных защит питающих вводов на секцию 6,3 кВ нормальной ,-сплуатации：
4 а — цепи переменного тока; б — цепи постоянного тока; в — цепи постоянного ■ :а, выполняемые в шкафу ввода рабочего питания на секцию; г — цепи постоян-
'о тока, выполняемые в шкафу ввода резервного питания на секцию
пряжение фаз Аи В, Ви СгСиА соответственно» и на них выставляется круговая характеристика с центром в начале координат, что обеспечивает оптимальные соотношения между требуемыми отстройкой реле от режимов самозапуска двигательной нагрузки защищаемой секции и чу в ств ител ьно ст ью реле при КЗ в кабельных линиях СН 6,3 кВ. Упрощенная схема блок-реле Б РЭ 2801 приведена на рис. 17. Каждое реле сопротивления преобразует разность фазных токов_Z и соответствующее междуфазное напряжение Xi поступающие на его входы, в синусоидальные величины Fi и Е2. которые для характеристик реле, не проходящих через начало координат, описываются выражениями [2]
E^K^U+K^K^KZ-Z^, Z1=-K12/K11；)
(1)
Ег =^11_t/+X22/ = ^117(Z-Z2), Za—TK、、.)
Сигналы £i н 区2 в каждом реле сопротивления сравниваются между собой по фазе, причем условие срабатывания схемы сравнения по фазе для реле с характеристикой в виде окружности запишется как
а= arg/i/g2)= arg(Z-Zi/Z-Z2),⑵
где а — угол, на который Ег (вектор Z - Z2) отстает от £i (вектор Z — Zi); при этом 90° < а < 270°.
В реле также предусмотрена возможность смещения характеристики? в / или в III квадрант комплексной плоскости сопротивлений в преде
лах от 2смещ^ -100% до ZCMeu; = +50 % уставки на реле и регулировка соотношения осей эллипса е в пределах от 0,5 до 1. Для реле с характе ристикой в виде окружности с центром в начале координат е = 1 Р 2cMem =-1°° %・ тя вьшолнения при необходимости характеристики проходящей через начало координат, в реле предусмотрен специальны!
блок поляризации, однако в реле сопротивления, используемом дл『 защиты Читающих вводов 6,3 кВ собственных нужд АЗС, этот блок • отключен. f
Формирование сигналов, пропорциональных соответствующим тока" и напряжениям защищаемой секции СН, обеспечивается промежуточны! ми трансформаторами тока ТА и напряжения TV, установленными в； каждом блоке С108. В частности, для реле РС1 напряжение на выход! ТА пропорционально разности токов厶—厶，а напряжение на выходе
TV пропорционально напряжению J/^^- Изменением при помощи пере
ключателей SB1 и SB2 значения нагрузки на вторичную обмотку 7И) производится регулирование уставок РС1 по сопротивлению срабатывав ния в цепях тока. При отключенных SB1 и SB2 (шлицы обоих переклю! чателей на лицевой панели реле находятся в вертикальном положении)
@ирм.1
R18
--r ,,-72
股“
^смец. %
^Смещение
"7"
XS8
/S72
блок реле сопротивления РС1(С1О8)
+50“
「“ SB 3 ^ у м!ч
К бмоку поляризации реле РС2(РСЗ)
一一 < "25“ 一吗, U " 6
“I S84,,9；.“
R15
S85力 у%
К ” + 15 8
大 *
Е45 2】
5乙
4d--
R38
" I
^^-»~
XS7
Г1 j%I
亜
VU5
блокполяризации
VJD*
R52
“
"6
К,Т5В
◎арм.2 —
VT1
斯 /7?“ "77
Um viz w // □ I (Срабатыва,-^ ние PC2 и ^~° 'KL3
сигнализации
^
以77
ПаллризацияЛГ
КД&八
-^^-CZ3~bi
S&8 „Полярина- !
励〃 Зыха'дных реле (РИО) 587,,"疝而"
К обмоткам ' KL2 rKL3 —、 реле РС2 и.^^>-
От Wреле РС2(РСЗ)
КП8
R12
П-~1 一日，0:丄u>
科
-22/7 В . >+加/в +220 В
22
2
2
Рис. 17. Структурная схема реле БРЭ2801 (обозначения элементов соответствуют заводской маркировке)
на реле выставляется максимальное значение Zy ном. предусмотренн! исполнением реле (2Q=1); при включенном SB1 (шлиц переклю» теля на лицевой панели реле при помощи отвертки поворачивается 90° против часовой стрелки) Zy ном уменьшается в 2 раза (К/= 0,5 при включенных обоих переключателях SB1 и SB2 (шлицы обоих пе【: ключателей на лицевой панели поворачиваются на 90c ПрОТИВ Часов( стрелки) Zy ном уменьшается в 4 раза (К/= 0,25). Переключателе ? ХВ2 (ступенчатая регулировка '冗 ％") и потенциометром R11 (пла ная регулировка "К'), обеспечивается регулирование уставок РС1 цепи напряжения; пределы регулирования、、№1不—от 3 до 100 %; П| делы регулирования К — от 0,4 до 1.
Таким образом, уставка РС1 по сопротивлению срабатывания опреу ляется из выражения；
JК, ТОО
где = 1 или 4 Ом на фазу в зависимости от исполнения реп
Переключатель ХВ1 обеспечивает ступенчатое, а потенциометр R5 плавное регулирование значения смещения характеристики р《 "ZcMem”，переключатель ХВЗ — ступенчатое регулирование соотношен осей эллипса "е", переключатели SB3—SB5 — регулирование угла м; симальной чу в ст вител ьности, а переключатели SB6, SB7 и SB8 "Сме】： нне" и ^Поляризация*7 — включение смещения и блока поляризащ( Положение переключателей ХВ1, ХВЗ, SB3-SB8 на рис. 17 соответств) Г круговой характеристике реле сопротивления с центром в начале ко/ данат.■
Формирование величин £j и £2 из токов и напряжений на входе р； производится в формирователях '‘①орм. Г9 и '‘①орм. 2” соответствен: Эти формирователи выпопнены на основе операционных усилится i При этом коэффициент К—、являющийся действительным числ(； реализуется с помощью резисторов R15, R18, R19 и трансформак напряжения ТР, а коэффициент Ki2^ являющийся комплексным「 лом, — с помощью резисторов R13, RJ6, конденсатора С2 и трансфор тора тока ТА. Коэффициент 耳22,также являющийся комплексными лом, реализуется с помощью резисторов R14t R17, - конденсатора и трансформатора тока ТА. Прямоугольные импульсы с выходов 0： мирователей "Форм. 1" н ”①орм. 2”，передние фронты которых сов£ дают по времени с нулевой фазой сигналов Ei и Я2 соответствен г поступают на двухполупериодный формирователь импульсов нес, падения по знаку величин J и £2 (ФИН), содержащий диодный м( 方§ диоды VD3 и VD4、резисторы R44—R47 и компаратор KI.Bepx；
диоды моста V3 образуют селектор отрицательных имЬульсов, а нижние -селектор положительных импульсов. При несовпадении знаков мгновенных значений сравниваемых величин открыты один из диодов селектора отрицательных импульсов и один из диодов селектора положительных импульсов. При этом через резистор R45 н диод MD4、а также через резистор R44 и диод VD3 протекают токи, следовательно, потенциал неинвертирующего входа компаратора К1 превьштает потенциал
■ его инвертирующего входа и на выходе компаратора К1 появляется положительный импульс напряжения, длительность которого равна времени несовпадения по знаку сравниваемых, величин. При совпадении знаков положительных значений сравниваемых величин открыты нижние диоды моста V3 и диод VD4. а при совпадении знаков отрицательных значений сравниваемых величин - верхние диоды моста V3 и диод VD3, В обоих случаях потенциал соответствующего входа компаратора приблизительно равен нулю и ограничивается на уровне падения напряжения на одном открытом диоде VD3 или VD4, при этом потенциал инвертирующего входа компаратора К1 превышает потенциал неинвертирующего входа этого компаратора, так как при открытом диоде VD4 инвертирующий вход компаратора К1 через делитель R44— R46 приобретает потенциал ”+15 В”，а при открытом диоде VD3 неинвертирующий вход К1 через делитель R47—R45 приобретает потенциал "—15 В". При этом на выходе компаратора К1 появляется отрицательный импульс напряжения, длительность которого равна времени совпадения по знаку сравниваемых величин. Положительные н отрицательные импульсы с выхода компаратора К1 стабилизируются по амплитуде с помощью балластного резистора R48y диодного моста V4 и стабилитрона VD5^ а затем поступают на вход интегратора, собранного на резисто- pax R49 и R52, диодах VD6~ VD8. конденсаторе С16 и компараторе К2.
В нормальном режиме значения £х и £2 практически совпадают по фазе, на выходе К1 присутствует отрицательное напряжение, которое стабилизируется по амплитуде и через диод VD6 и резистор R49 поступает на инвертирующий вход компаратора К2. Так как неинвертирующий вход этого компаратора жестко присоединен к "нулевому" потенциалу, то напряжение на выходе компаратора К2 относительно "нулевого" потенциала примерно равно нулю, диод VD8 открыт и шунтирует конденсатор С16. При возникновении КЗ в зоне действия реле сопротивления значения Ei и_F2 не совпадают по фазе, на выходе компаратора K1 и диода VD7 появляются стабилизированные по амплитуде положительные импульсы напряжения, длительность которых равна времени несовпадения £i и £2. При этом диод VD8 запирается, конденсатор С16 начинает заряжаться через резистор R52 и потенциал на выходе компаратора К2 изменяется относительно "нулевого'' потенциала практически по линейному закону, становясь отрицательным. В момент достижения этим потенциалом значения "-7,5 В" логический элемент D1.1 (ИЛИ—НЕ) переключается и через транзистор VT1 обеспе-
чивает срабатывание выходного реле KL1. Аналогично работают реле j сопротивления РС2 и РСЗ, имеющие выход на реле KL2 н KL3 соответственно. При срабатывании любого реле сопротивления обеспечи-； вается сигнализация с помощью светодиода, установленного в специаль- J ном блоке сигнализации, причем предусмотрена возможность подхвата ： световой сигнализации с помощью переключателя SB1、выведенного на ； лицевую панель блока выходных реле Pl 110. Для лучшего использова-: ния напряжения питания реле KL1-KL3 подключены к напряжению： 110 В. Стабилитроны VD8 и VD9. также установленные в блоке выход- J ных реле, обеспечивают организацию напряжения питания ±15 В для элементов блоков С108 и Pl 110. Кроме того, в блок-реле БРЭ 2801 установлен ряд не показанных на схеме диодов, резисторов и конденсаторов, предназначенных для защиты элементов схемы от перенапряжений, импульсных помех и др.
Для токовой блокировки дистанционных защит питающих вводов используются реле КАЗ-КАб типа РСТ-13, имеющие повышенный по сравнению с реле РТ-40 коэффициент возврата (Кв》0,9). Одновре- меняо эти же реле используются для блокировки специальной техноло. гической защиты ячеек КРУ защищаемой секции 6,3 кВ нормальной; эксплуатации (дуговой защиты). Дуговая защита предназначена для； отключения без выдержки времени питающих вводов защищаемой секции СН 6,3 кВ при возникновении дугового КЗ в любой ячейке КРУ.нз： которых смонтирована эта секция. Токовая блокировка дуговой защиты- предотвращает ложную работу этой защиты при коммутации большие токов, возникающих вне ячейки КРУ、сотрясениях ячейки КРУ и др, Структурная схема реле PC Г-13 приведена на рис. 18.《
Рис. 18. Структурная схема реле РСТ-13 (обозначения элементов соответствую заводской маркировке)
Реле PCT-13 состоит из промежуточного трансформатора тока ТА. двухполупериодного выпрямителя К7, схемы сравнения (компаратора К, резисторной цепи R3—R13、предназначенной для регулировки уставок реле в заданном диапазоне), интегрирующей ЛС-цепи на резисторах А 7, R8 и конденсаторе С2, триггера Шмитта ТШ и исполнительного органа — выходного реле KL1, включенного в коллекторную цепь транзистора 7Т7. При отсутствии тока на входе реле напряжение на выходе компаратора К максимальное положительное +15 В, и до этого значения напряжения заряжен конденсатор С'2. При наличии входного тока он проходит через промежуточный трансформатор тока ТА и выпрямитель К7, и в те моменты времени, когда мгновенное значение выпрямленного тока на инвертирующем входе компаратора К превышает напряжение порога, определяемого напряжением на резисторах R6—R13、на выходе компаратора появляется максимальное отрицательное значение —15 В. Это отрицательное напряжение быстро перезаряжает конденсатор С2 через параллельно включенные резисторы R7 и R8. Резистор R8 включается в цепь перезаряда через диод VD2. В те промежутки времени, когда мгновенное значение выпрямленного сигнала ниже напряжения порога, на выходе компаратора К вновь появляется положительное напряжение, диод VD2 запирается и конденсатор С2 медленно заряжается через резистор R7, так как сопротивление резистора R7 выбрано в 3 раза большим сопротивления резистора R8.
При увеличении амплитуды входного тока время перезаряда конденсатора С2 отрицательным напряжением увеличивается, а время заряда положительным напряжением уменьшается, следовательно, амплитуда отрицательного напряжения на С2 увеличивается, а положительного — снижается. При токе срабатывания реле амплитуда напряжения на С2 достигает отрицательного порога срабатывания ТШЛ который после этого переключается, т.е. напряжение на его выходе скачком становится положительным. Это положительное напряжение через резистор R17 открывает до насыщения транзистор VT1, что приводит к срабатыванию выходного реле 应J, а также через делитель на резисторахR15-R16 делает положительным напряжение порога ТШ. Так как амплитуда положительного напряжения на конденсаторе С2 при этом ниже вновь установившегося порога ТШ、то выходное реле KL1 остается в сработанном состоянии. Возврат реле происходит при уменьшении амплитуды входного тока, что приводит к увеличению положительного напряжения на конденсаторе С2 выше вновь установившегося порога ТШ и переключению этого триггера.
Для обеспечения высокого коэффициента возврата реле, а также для уменьшения времени его срабатывания и возврата параллельно инвертирующему входу триггера включен стабилитрон VD3, имеющий уровень стабилизации, несколько превышающий порог триггера, причем сам этот уровень выбран таким, чтобы во времени перезаряд конденсатора С2 интегрирующей КСцегш происходил на относительно малом на чал ь-
ном (практически линейном) участке экспоненты. Стабилитроны VD4 и KD5, резисторы R20 и R21 предусмотрены для стабилизации параметров реле и организации напряжений ±15 В, необходимых для питания ком паратора К и триггера ТШ. диод VD7 и резистор R18 служат для обеспе чения режима отсечки транзистора VT1 в несработанном состоянии а диод VD8 — для защиты схемы от ошибки в полярности при подклю чении реле к питающему напряжению. Кроме того, реле имеет ряд не н。 казанных на схеме диодов, резисторов и конденсаторов, предназначен ных для защиты элементов схемы от перенапряжений, импульсный помех и др.
Регулирование уставок реле производится дискретно ступенями п( 0,1 от минимальной уставки диапазона, указанного в табл. 1, с помощьк переключателей SB1-SB5. Значение тока срабатывания на соответствую щей вторичной уставке определяется по формуле
/= Z^„(1+S7V), (4)
где Imin — минимальная уставка по току диапазона уставок, выбранног в соответствии с табл.. 1; S7V — сумма чисел на шкале уставок (0,1； 0,2; 0,4; 0,8; 1,6), около которых шлицы переключателей уставок SB1— SB5 установлены горизонтально (при этом переключатель разомк нут и соответствующий резистор включен в работу, повышая nopoi срабатывания компаратора К).
Положение переключателей на рис. 18 соответствует минимально! уставке по току срабатывания. Головки переключателей уставок SB1- SB5 выведены на лицевую плату реле и переключаются при помощ] отвертки поворотом головки на 90° против часовой стрелки. Для точно! подстройки уставок служит переменный резистор R3、также выведенны! на лицевую плату реле.
Реле РВ-01 используются в качестве элементов выдержки времен: (КТраб иКТ^ез)(см・ рис. 16) дистанционных защит питающих вводо! Реле РВ-01 обладают высокой точностью — погрешность не превышае 6,5 % уставки.
Таблица 1
Реле
Диапазон уставок, А
Номинальный ток,
А
РСТ-13-04
0,05-0,2
0,4
РСТ4 3-09
0,15-0,6
1,6
РСТ-13-14
0,5-2
2,5
РСТ-134 9
1,5-6
10
РСТ-13-24
5-20
16
РСТ-13-29
15-60
16
Реле РВ-01 (рис. 19) управляются с зажимов 1 н 9 подачей и снятием напряжения питания 220 В. При подаче напряжения на реле происходит быстрый заряд конденсатора С1 через резистор R1 и диод FD5, а также дерез диод VD12 и резисторы R15—R33 до начального напряжения, равного падению напряжения на стабилитроне VD1. После превышения этого значения напряжение на аноде диода VD4 становится больше напряжения на его катоде, диод VD4 открывается, и так как при этом по- генциал анода диода VD5 становится меньше потенциала его катода, Определяемого падением напряжения на резисторах R15—R33、диод pD5 запирается. Ток резистора R1 идет через диод VD4, и дальнейший Ьряд конденсатора С1 происходит по цепи резисторов R15-K33, причем йапряжение на этой цепи стабилизировано стабилитронами VD1— YD3, а параметры цепи заряда выбраны таким образом, чтобы заряд происходил на начальном практически линейном участке экспоненты. В тот момент, когда напряжение на конденсаторе С1 и соответственно на эмит- дгере транзистора VT7 превысит напряжение на его базе, задаваемое потен-
双山7双山7冲冲565600R15R15R32R32/23/23R24R24以774田以774田W79W79VU12VU125757VJJ11 、[=VJJ11 、[=R1UR1UR14CU-JR14CU-J口 2口 2切5切5‘ 4ZD—♦Н—JH• -си~^1—CZH"人人 人人 人人 书‘ 4ZD—♦Н—JH• -си~^1—CZH"人人 人人 人人 书]/6 R4,R5]/6 R4,R5НФНФ% С5Il и%5% С5Il и%51 га1 га/62"学"，必(--北9 /"3 "纷-一"4""，,4妙/62"学"，必(--北9 /"3 "纷-一"4""，,4妙KL1.1KL1.1KL1.2KL1.2勿32勿32234234"一川В"一川В斤35斤35R36R36^О 7^О 7-О-О尸 220 В9尸 220 В9
双山7
双山7
冲
冲
56
56
0
0
R15
R15
R32
R32
/23
/23
R24
R24
以774
田
以774
田
W79
W79
VU12
VU12
57
57
VJJ11 、[=
VJJ11 、[=
R1U
R1U
R14
CU-J
R14
CU-J
口 2
口 2
切5
切5
‘ 4ZD—♦Н—JH• -си~^1—CZH
"人人 人人 人人 书
‘ 4ZD—♦Н—JH• -си~^1—CZH
"人人 人人 人人 书
]/6 R4
,R5
]/6 R4
,R5
НФ
НФ
% С5
Il и%5
% С5
Il и%5
1 га
1 га
/62
"学"，必(--北9 /"3 "纷-一"4""，,4妙
/62
"学"，必(--北9 /"3 "纷-一"4""，,4妙
KL1.1
KL1.1
KL1.2
KL1.2
勿32
勿32
234
234
"一川В
"一川В
斤35
斤35
R36
R36
^О 7
^О 7
-О
-О
尸 220 В
9
尸 220 В
9
7ис. 19. Схема реле РВ-01 (обозначения элементов соответствуют заводской мар- сироке)
циалом на движке потенциометра R5、переход эмиттер-база транзисто| VT7 открывается. Это приводит к ответвлению зарядного тока как эту цепь, так и в цепь коллектора И77, и как только значение зта тока превысит ток запирающего смешения транзистора VT8. опрев ляемый резистором R3 транзистор VT8 открывается и в цепи его ко. лектора начинает протекать ток. Появление шунтирующего тока пр водит к снижению напряжения на R4. Так как напряжение на конце саторе С1 не может изменяться скачком, разность потенциалов эм» тера и базы транзистора VT8 возрастает, что в свою очередь привод к увеличению тока в цепи эмиттера транзистора VT7 и к дальнейшей снижению напряжения на R4, Этот процесс развивается лавинообраз! и завершается насыщением транзисторов VT7t VT8 и VTIO и срабатьп нием реле KL1 от предварительно заряженного через резистор R конденсатора СЗ.
Удерживание реле KL1 в сработанном состоянии обеспечивается р рядом конденсатора С1 на резистор R2 через открытые переходы эм1 тер-база транзисторов VT7t VT8 и VT10. После разряда С1 и уменьшен напряжения на нем ниже порога стабилизации VD1 открывается дй PD5, затем ток резистора R1 проходит через этот диод и цепь эм тера транзистора РТ7, благодаря чему обеспечивается лоддержа! насыщенного состояния транзисторов VT7f VI8, а, следовательно, VTIO.
Возврат схемы в исходное состояние происходит после снятия нап жения 220 В с зажимов 2 и 9 реле, причем для быстрого разряда к денсаторов в схему реле введен специальный каскад на транзист! VT13, что позволяет существенно сократить время подготовки реш последующему срабатыванию и сделать это время меньшим миннм: ной уставки реле.
При наличии питающего напряжения транзистор VT13 заперт за( падения напряжения на диоде VD14 от тока потребления схемы. I снятии напряжения питания транзистор VT13 переходит в режим на щения за счеъ тока разряда конденсатора СЗ через резистор R12. | этом конденсатор СЗ разряжается также на сопротивление резне# R11、значение которого в 4 раза меньше сопротивления резистора Л
Одновременно через диод VD6 и открытый транзистор VT13 прои| дит разряд конденсатора С1 на резистор R2, падение напряжения на 非 резисторе обеспечивает запирание транзисторов VT7 и VT8 порого| схемы. Это исключает возможность краткое ременно го "клевка" g KL1 при снятии напряжения питания с реле. Шунтирование диода 耳 конденсаторами С4 и С5 предназначено для обеспечения некою］； замедления "срабатывания" разрядного каскада, что позволяет строиться от кратковременных помех на .постоянном оператив ； токе.
Для того чтобы заряд конденсатора СЗ、обеспечивающий надо ? срабатывание реле KL1、не вызывал дополнительной погрешности вь! ■ 54
|кек времени, питание цепи заряда СЗ и стабилитронов VD1-VD3 производится через отдельные резисторы R13 и R14y связанные между собой Диодом VD12. При этом сразу после подачи напряжения на реле ток че- Вез стабилитроны VD1— VD3 появляется скачком, а параметры цепи за- |яда C3—R13 выбираются такими, чтобы время заряда конденсатора
было меньше минимальной уставки реле. Диод VD12 открывается жолько после заряда конденсатора СЗ до напряжения, определяемого Втабилитронами VD1— VD34 следовательно, к моменту срабатывания пороговой схемы питание всей схемы реле происходит через параллельно Соединенные диодом VD12 резисторы R13 и R14.
1
- Цепочка VD11-R10 предназначена для ограничения перенапряжений а коллекторе транзистора VT10, вызываемых прекращением тока через ндуктивность реле KL1 при его возврате.
Регулирование выдержки времени осуществляется изменением заряд- ого сопротивления путем дискретного переключения резисторов tl5-R32 на двух колодках. Переключатель ХВ1 (переключатель старшего разряда уставки) обеспечивает переключение через 10 % максн- |альной уставки, а переключатель ХВ2 - через 1 % максимальной устав- |й выбранного диапазона реле. Потенциометр R5 обеспечивает калибров- 發 шкалы реле. Реле РВ-01 выпускается на четыре диапазона уставок ： 卜 1—1; 0,3-3; 1—10 и 3—30 с, причем в схемах РЗ питающих вводов собаченных нужд АЭС используются реле с первым диапазоном выдержек |)емени.
I Токовый орган суммарной резервной защиты секции 6、2 кВ нормаль- рй эксплуатации (см. рис, 16) содержит два реле КА1 мКА2 типа g*F13, в качестве элемента времени В1 этой защиты используется реле ремени КТ1 типа РВ-01 на первый диапазон уставок, в качестве элемен- I времени В2 — промежуточное реле КТ2 типа PIL18-1 (сейсмостойкий залог реле РП-251), в качестве элементов задержки на возврат 冃в】 |^в2 — промежуточные реле КТ31 и КТЪ2 типа Р11-18-7 (сейсмостойкий залог реле РИ-252) . В качестве элемента НЕ1 и выходного реле в схеме езервной защиты, а также выходных и промежуточных реле в схемах астанционных защит вводов используются реле типа РП-16-1, являю- реся сейсмостойким аналогом реле РП-23, причем в отличие от реле R-23 конструкция различных модификаций реле РП-16, отличающихся ежду собой сочетанием замыкающих и размыкающих контактов, не шускает изменения сочетаний заданной контактной системы. Время забатывания реле РП-16 не превышает 50 мс.-
£痴е серии РП-18 на номинальное напряжение 220 В дополнительно деют блоки с полупроводниковой схемой замедления при включении |П-18-1 ^-РП-18-3) и отключении (РП-18-4—РП-18-9). Принципиальные ;емы этих реле приведены на рис. 2U. Реле РП-18 с замедлением при глючении (рис. 20, а) работает следующим образом. При подаче на ле напряжения питания начинается заряд конденсатора С1 через резис-
Рис. 20. Схемы реле РП/8 с замедлением при включении (а) и отключении (обозначения элементов соответствуют заводской маркировке, не задейство】 ные в схеме контакты реле не показаны)
торы R1 и R2, а на базе транзистора VT2 устанавливается напряжен определяемое положением движка резистора R3. Это напряжение ре лируется на заводе i-ким образом, чтобы непосредственно после в к； чения напряжения питания оно превышало напряжение на эмип КТ2; при этом транзистор VT2 н, следовательно, транзистор VT3 оста ся закрытыми. Запертым остается и выходной транзистор VT4. После: го как напряжение на конденсаторе С7 достигнет значения, незн ? тельно превышающего напряжение на базе транзистора VT2y транзис VT2 отпирается. Это вызывает открьпие транзистора Р乃,и к базе “ зистора VT4 через резистор R5 прикладывается напряжение конде! тора С1, Транзистор VT4 отпирается, что приводит к срабатыванию f KL1, Путем изменения сопротивления резистора R2 замедление на батывание реле регулируется в пределах 0,05—0,25 с.
Резисторы R4 H R7, конденсатор C2 и диод VD2 служат для защиты элементов схемы от перенапряжений и для повышения помехостойкости реле, причем ток, протекающий в период отсчета схемой выдержки времени по резистору R7 и обмотке KL1, мал и недостаточен для срабатывания реле.
После срабатывания реле KL1 его замыкающий контакт КЫ,1% задействованный в собственной схеме реле, шунтирует транзистор K7W, и обмотка реле получает питание через свой контакт. Такое включение обеспечивает также надежный возврат реле после снятия напряжения за ；время, не превышающее 0,05 с.
Реле РП-18 с замедлением на возврат (рис. 20, б) при подаче на него Напряжения питания срабатывает за время, не превышающее 0,05 с. Срабатывание обеспечивается током, протекающим по цепи выпрямительный мост V9 — размыкающий контакт реле KL1 — обмотка 2KL1 — диод VD8 - транзистор VT6 一 диод VD7. Открытое состояние транзистора VT7 при этом обеспечивается током заряда конденсатора СЗ, Одновременно происходит заряд конденсатора С2 до напряжения стабилизации стабилитрона VD1 и заряд конденсатора С1 до напряжения, определяемого положением движка резистора R2. При этом напряжение на базе транзистора VT3 непосредственно после включения реле превышает напряжение на его эмиттере и транзистор VT3、и следовательно, транзистор ；VT4 заперты.
После заряда конденсатора СЗ транзистор VT6 запирается, и так как контакт KL1 после срабатывания реле размыкается, то происходит заряд накопительного конденсатора С4 по цепи Р9-А10 - обмотка 2KL1 - диод VD8 — обмотка 1KL1 — резистор R8 — конденсатор С4. При этом ■якорь реле остается в притянутом состоянии за счет остаточной намагниченности сердечника и тока заряда конденсатора С4. При снятии напря- | жения с зажимов 19 и 20 реле конденсатор С2 начинает разряжаться на Iрезистор R4, а напряжения на конденсаторах С1 и С4 не изменяются, по! скольку все пути разряда отделены запертыми р-п переходами транзисторов и диодов. Реле KL1 остается при этом в сработанном состоянии за 'счет остаточной намагниченности сердечника. По мере разряда кон- 8денсатора С2 значение запирающего напряжения на базе транзистора lVT3 уменьшается, и в момент времени, когда это напряжение становится меньше напряжения на эмиттере VT3, определяемого потенциалом, [снимаемым с движка R2, транзистор VT3, а значит, и транзистор VT4 отпираются. При этом конденсатор С7 разряжается через транзисторы VT3 и VT4、резисторы R5 н R6, и током этого разряда обеспечивается открытие транзистора VT6. Конденсатор С4 начинает разряжаться на обмотку 1KL1 электро магнитного реле, создавая магнитодвижущую силу (МДС), противоположную МД|С. вызвавшей его срабатывание. Сердечник реле размагничивается, и его якорь отпадает. Резисторы R10, R11 и конденсатор С5 служат для защиты элементов схемы от перенапряжений и для повышения помехостойкости реле.
Параметры конденсатора С2 и резистора R4 выбраны такими, чтобы в течение 1—1,5 с разряд конденсатора происходил на практически линейном начальном участке экспоненты, при этом время отпадания якоря реле определяется только напряжением, снимаемым с даижка потенциометра R2. Благодаря такому выполнению схемы время отпадания реле плавно регулируется в пределах 0,4— 1,2 с изменением положения движка потенциометра R2. Для гарантированного возврата реле напр貝женне питания на него должно подаваться в течение времени, превышающего 0,05 с.
Реле РСМ-13-18 в блокирующем органе резервной защиты используются в качестве реле направления мощности KW1 н AW2 (см. рис. 16), В схеме защиты реле KWjI и KW2 реагируют на значение мощности, превышающее настроенную уставку, т.е. являются реле максимальной мощности. Принципиальная схема реле приведена на рис. 21, а временная диаграмма напряжения на выходе ряда элементов реле — на рис. 22.
Реле РСМ-13-18 максимальное состоит из промежуточного трансформатора тока 7Z, промежуточного трансформатора напряжения Т0, гене ратора пилообразного напряжения (ГПН), широтно-импульсного моду лятора (ШИМ), амплитудно»импульсного модулятора (АИМ), фильтр? низких частот (ФНЧ), измерительной части, содержащей компаратор К резисторную цепь регулировки уставок реле, интегратор Янх пороговъп элемент на транзисторе VT3, и исполнительного органа (выходное рел! KL1, включенное в коллекторную цепь транзистора VT3). Трансформа
Рис. 21. Структурная схема реле РСМ-13 максимального (обозначения соответствуют заводской маркировке)
5
9
лении мощности в зону срабатывания реле 3) и в зону ^заклинивания5, реле (б)
тор тока ТА преобразует входной ток реле в пропорциональное напряжение, которое в ШИМ сравнивается по значению с напряжением на выходе ГПН. Если разность выходных напряжений 4nH 11 %/ (см. рис. 22, а) меньше нуля, то на выходе ШИМ присутствует максимальное положитель ное напряжение (+15 В). Так как частота《пн значительно превышает частоту Uta，т° на выходе ШИМ образуются прямоугольные импульсы %мм амплитудой ±15 В, при этом длительность импульсов, совпадающих по знаку с Uy пропорциональна мгновенному значению входного тока реле. Импульсы с выхода ШИМ поступают на вход АИМ, на другой вход которого поступает напряжение с выхода трансформатора напряжения ГК пропорциональное напряжению на входе реле. На выходе АИМ формируется импульсное напряжение ^/дИМ, причем амплитуда всех импульсов пропорциональна мгновенному значению входного на пряжения реле. При этом длительность импульсов положительной поляр ности на выходе реле в течение времени, когда полярности входных ток! и напряжения совпадают, прямо пропорциональна мгновенному значе нию тока на входе реле и обратно пропорциональна мгновенному значе нию тока на входе реле в течение времени, когда полярности входные токов и напряжений находятся в противофазе. Следовательно, постоян ная составляющая выходного напряжения АИМ пропорциональна зна чению и знаку (направлению) мощности на входе реле, и наибольше( положительное значение этой постоянной составляющей при заданны] значениях тока и напряжения будет, когда эти ток и напряжение совпз дают по фазе, т.е. по принципу действия угол максимальной чувствитель ности реле(/?м>ч = 0. Когда ток и напряжение на входе реле находята в противофазе, напряжение на выходе Инт. отрицательно (рис. 22,。 н сигнал не проходит через FD7., Дия выделения постоянной составлю щей из выходного напряжения АИМ сигнал с выхода АИМ проходит q рез ФНЧ, резисторную цепь для регулирования уставок по значени мощности и сравнивается по амплитуде с напряжением на делител R35-R36 при помощи компаратора К. Так как неинвертирующий вхо| компаратора К имеет нулевой потенциал, то в те моменты, когда мгно венное положительное значение напряжения на выходе резисторной це пи больше напряжения на делителе 公35—灭36； на выходе компаратора J присутствует максимальное положительное напряжение (+15 В). В о( тальные моменты времени напряжение на выходе компаратора К — мак симальное отрицательное (—15 В). Двуполярные импульсы с выход компаратора К проходят через интегратор Инт. и, если напряжение н выходе интегратора Инт, положительное, а его значение превышает по рог стабилитрона VD7 UnopVD7^ то через резистор R39 открывается д насыщения транзистор VT3. При этом срабатывает реле KL1, а также помощью цепи диод VD12 — резистор R42 уменьшается напряжени на делителе R35—R36, что обеспечивает необходимый коэффициен возврата и тем самым устойчивую работу реле РСМ-13 при его срабаты
вании. Диод VD10 и резистор R41 служат для обеспечения режима отсечки транзистора VT3 в несработанном состоянии, а диод VD13 - для защиты схемы реле от ошибки в полярности при подключении реле к питающему напряжению. Стабилитроны VD8f VD9 и резисторы R40, R43 предназначены для организации напряжений ±15 В, необходимых ;для питания ГПН, модуляторов 1ПИМ и АИМ, активного фильтра ФНЧ, компаратора К и интегратора Инт. Кроме того, реле РСМ-13 имеет ряд не показанных на схеме диодов, резисторов и конденсаторов, предназначенных для защиты элементов схемы от перенапряжений, импульс- j нмх помех нт.д.
Параметры реле выбраны таким образом, что минимальная уставка S по мощности срабатывания (вторичной) при угле максимальной чу в ст- ；вительности Pmjn = 10 Вт. Регулирование уставок реле в диапазоне 10-500 Вт производится дискретно с помощью переключателей SB1- I SB6, каждый из которых шунтирует один из резисторов R21f R25f R30,
R31, R33 и R37 резисторной цепи регулирования уставок. Мощность сра- L батывания реле при угле максимальной чувствительности на соответствующей вторичной уставке определяется по формуле
Р= PmiNM(5)
■где IN — сумма чисел на шкале уставок, около которых шлицы на го- f ловках переключателей уставок SB1 —SB6 установлены горизонтально > (при этом переключатель разомкнут и соответствующий резистор вклю- • чен в работу, что повышает сопротивление в рабочей цепи срабатывания [компаратора К).
『 Положение переключателей на рис. 21 соответствует минимальной уставке по мощности срабатывания. Головки переключателей SB1 —SB6 Ьыведены на лицевую плату реле и переключаются при помощи отвертки доворотом головки на 90° против часовой стрелки.
В шкафу защит питающих вводов 6,3 кВ секции нормальной эксплуатации устанавливаются также реле 长及口 и 网々^ типа РП-16, которые при ^срабатывании максимальных токовых защит линий, отходящих от сек- рш 6,3 кВ нормальной эксплуатации и питающих секции 6,3 кВ удален- 証IX нагрузок, блокируют на время примерно 0,45 с основную и резервную защиту каждого питающего ввода, как это описано в гл. 2.
Указательные реле цепи отключения этих вводов от дуговой защиты ^екцищ от устройства резервирования отказов выключателей ТСН 6,3/0,4 кВ, подключенных к защищаемой секции, а также от защиты от замыканий на землю секции (реле КНЗ, КН4 и КН5 соответственно на рис. 16, £ и г) смонтированы в релейных шкафах ячеек рабочего и резервного питания на секцию 6,3 кВ нормальной эксплуатации.
: Защиты кабельных линий, питающих секции 6,3 кВ удаленных нагрузок. В качестве основной защиты таких линий используется дифферен-
циальная защита (см. гл. 2 и рис. 10). Эта защита устанавливается в релейном шкафу выключателя^ приключенного к секции 6,3 кВ удаленных нагрузок, и выполняется на реле РСТ-15. Структурная схема таких реле показана на рис. 23, а временные диаграммы работы реле — на рис. 24.
Реле РСТ-15 содержит дифференцирующее звено、выполненное на трансреакторе TAV. Обмотки w?, w2 н w3 с ответвлениями этого трансреактора служат для выравнивания вторичных токов по концам защищаемого объекта при установке на нем ТТ с разными коэффициентами трансформации. Обмотка wl с числом витков 30 является основной, обмотки w2 и w3 с числом витков 3 — уравнительными; вторичная обмотка w4 нагружена на выпрямитель V. Нагрузка трансреактора ТА V и выпрямителя / рассчитана таким образом, что ток iy на выходе выпрямителя V представляет собой абсолютное значение производной дифференциального тока i牙 При включении, когда этот ток состоит из однополярных импульсов, ток iy содержит постоянную составляющую и, главным образом, первую гармонику промышленной частоты (рис. 24, а), при повреждении в зоне защиты, когда ток ^практически синусоидален, — постоянную составляющую и вторую гармонику про мышленной частоты (рис. 24, б), а первая гармоника практическ! отсутствует. Сигнал с нагрузки выпрямителя V (резисторы R5 нК6) по ступает на вход активного фильтра Ф. Коэффициент усиления этой фильтра для постоянной слагающей равен 1, для первой гармоники 2,2, а для второй — примерно 0,3. В связи с этим ток на выходе фильтр /ф в режиме включения имеет резко пульсирующий характер с частоте пульсаций, равной промышленной (рис. 24, а), а в режиме КЗ в зоне з； щиты представляет собой постоянный ток с незначительной пульсацие на частоте второй гармоники (рис.24, 6). Ток с выхода фильтра сравн вается с током смещения Zpo, который в исходном состоянии, протеки через делитель, состоящий из резисторов R13—R17, служащих для дис: ретного регулирования уставок реле, и резистора R11 и выхода фильт Ф, создает ^положительное напряжение на инвертирующем входе ко паратора К1. При этом на выходе этого компаратора напряжение рав! примерно —13.—14 В. Когда мгновенное значение тока /ф превысит: значению ток Хро, напряжение на выходе компаратора К1 мгновен становится положительным и равным 13—14В.Следовательно,в режи включения на выходе компаратора К1 формируются импульсы и nay с частотой, равной промышленной (рис. 24,〃)，а в режиме КЗ в зс напряжение на выходе компаратора К1 устойчиво равно +14 В (рис. 24, Сигнал с выхода компаратора К1 поступает на неиявертирующий в〉 компаратора К2. В исходном состоянии этот вход компаратора К2、а т же конденсатор С5 зашуятированы диодом VD4 и выходом компа тора ^i.
Рис. 23. Структурная схема реле РСТ-15Рис. 23. Структурная схема реле РСТ-15(обозначения элементов соответствуют(обозначения элементов соответствуют
Рис. 23. Структурная схема реле РСТ-15
Рис. 23. Структурная схема реле РСТ-15
(обозначения элементов соответствуют
(обозначения элементов соответствуют
заводской маркировке)
一3 -Л м А м А • Ir 一3 -Л м А м А • Ir
一3 -
Л м А м А • Ir
一3 -
Л м А м А • Ir
ic. 24. Временные диаграммы работы реле РСТ・15 при броске тока намагничи- шия 3) и при КЗ в зоне (б)
После превышения током /ф значения /ро (срабатывания компаратора К1) диод VD4 запирается положительным потенциалом на выходе К1 и конденсатор С5 начинает заряжаться через резистор R19. Параметры цепи заряда выбраны таким образом, что через 23—25 мс после срабатывания компаратора КЦ что достаточно для отстройки от импульсов на выходе К1 в режиме включения, напряжение на неинвертирующем входе К2 превышает нулевой потенциал, с которым соединен инвертирующий вход К2, Компаратор К2 срабатывает, и напряжение на его выходе скачком изменяет полярность, достигая +14 В, Этот положительный потенциал на выходе К2 через резистор R20 открывает до насыщения транзистор 077, что приводит к срабатыванию выходного релеКЕ], и через делитель на резисторах RI8-R12 уменьшает порог компаратора К1. Зто исключает пульсацию выходного напряжения и вибрацию контактов KL1 на грани срабатывания реле. Диод VD8 и резистор R22 служат для обеспечения режима отсечки транзистора VT1 в несработанном состоянии, а диод VD9 — для защиты схемы от ошибки в поляр ности при подключении реле к питающему напряжению. Стабилитроны VD5 и VD6 и резисторы R21 и R23 предусмотрены для стабилизации параметров реле и организации напряжения ±15 В, предназначеиного для питания компараторов и активного фильтра. Кроме того, реле имеет ряд не показанных на схеме диодов, резисторов н конденсаторов, пред назначенных для защиты элементов схемы от перенапряжений, импульс ных помех и др.
Регулирование уставок реле производится дискретно изменением ток /ро (кратности тока срабатывания реле к номинальному току при чиа витков основной обмотки wl трансреактора ТА К, выбранном делением номинальной МДС реле, равной 100 А на расчетное значение тока плеч с максимальным номинальным током). Кратность тока срабатывани изменяется в долях номинального тока реле 5 А (при w х\ г ОСН
=20 витков) в пределах от 0,4 до 1,2 установкой перемычки ХВ1 в соси ветствующее гнездо переключателей XS1—XS5 при коэффициенте кра, ности шкалы "К"== 1, что соответствует вертикальному расположена шлица головки переключателя SB1、при котором контакт переключат ля разомкнут.
При необходимости расширения диапазона регулирования уставе реле в 2 раза ("К”=> головку переключателя SB] необходимо повернут при помощи отвертки на 90° против часовой стрелки, при этом контак переключателя замыкается.
Таким образом, вторичный ток срабатывания реле РСТ-15 опред ляется по формуле
100
%сн
KI
* ср
КА1КА1КА2КА2ООктзктз门必，门必，\ия 6,^ нор-\ия 6,^ нор-□□КНКНТАНТАНКАПКАПН1Н1KL1KL1R1R1&2&2* % отключение 42* % отключение 42印印ати 屮шати 屮шмильной эксплу-мильной эксплу-КАН 而 КА2КАН 而 КА2КПСКПКПСКПОт УРОВ ТСН £3/0 кВ ^ии надеж ектросн женияОт УРОВ ТСН £3/0 кВ ^ии надеж ектросн женияКН6КН6KL3KL3KL1KL1% отключение% отключение47叩ЛИГ747叩ЛИГ7Сек1над 一 энергоснабжения°丿Сек1над 一 энергоснабжения°丿miI На блокироЗку за-1miI На блокироЗку за-1Виска 映加8Виска 映加8КН4КН4КТ2 КНЗКТ2 КНЗКТЗКТЗKL1KL1КН2КН244
КА1
КА1
КА2
КА2
О
О
ктз
ктз
门必，
门必，
\ия 6,^ нор-
\ия 6,^ нор-
□
□
КН
КН
ТАН
ТАН
КАП
КАП
Н1
Н1
KL1
KL1
R1
R1
&2
&2
* % отключение 42
* % отключение 42
印
印
ати 屮ш
ати 屮ш
мильной эксплу-
мильной эксплу-
КАН 而 КА2
КАН 而 КА2
КП
СКП
КП
СКП
От УРОВ ТСН £3/0 кВ ^ии надеж ектросн жения
От УРОВ ТСН £3/0 кВ ^ии надеж ектросн жения
КН6
КН6
KL3
KL3
KL1
KL1
% отключение
% отключение
47
叩
ЛИГ7
47
叩
ЛИГ7
Сек1
над 一 энергоснабжения
°丿
Сек1
над 一 энергоснабжения
°丿
mi
I На блокироЗку за-1
mi
I На блокироЗку за-1
Виска 映加8
Виска 映加8
КН4
КН4
КТ2 КНЗ
КТ2 КНЗ
КТЗ
КТЗ
KL1
KL1
КН2
КН2
4
4
Дпя точной подстройки уставки служит переменный резистор R4、 |ак же как перемычка ХВ1 и переключатель SB1、выведенный на лицевую плату реле.
Схема РЗ кабельной линии, питающей секцию 6,3 кВ надежного энергоснабжения, приведена на рис. 25. Дифференциальная защита этих ли-
-Q1-Q1十47
-Q1
-Q1
Рис. 25. Схема защиты кабельной линии, питающей секцию 6,3 кВ надежного энергоснабжения：
о - цепи переменного тока; б - цепи оперативного тока, выполняемые в шкафу ключателя 07; в — цепи оперативного тока, выполняемые в шкафу выключа-
ний на реле КАТ1 и КАТ2 типа PC 1-15 через выходное реле KL1 типа РП-16-1 действует на отключение обоих выключателей кабельной линии Q1 и Q2.
Для отключения междуфазных КЗ на секции 6,3 кВ надежйого энергоснабжения, а также для ближнего и дальнего резервирования в релейном шкафу ячейки выключателя Q1、приключенного к секции 6,3 кВ нормальной эксплуатации, устанавливается максимальная токовая защита, состоящая из реле КА1 и КА2 типа РСТ-13, КТ1 типа РВ-01 и KL3 типа РП-16-1, также действующая на отключение обоих выключателей Q1 и Q2. Выдержка времени максимальной токовой защиты, устанавливаемая на реле К77, принимается порядка 0,3 с. Так как эта выдержка времени равна времени срабатывания защит питающих вводов 6,3 кВ секции нормальной эксплуатации, то действие последних блокируется при срабатывании реле KAI, КА2 с помощью реле К[л типа РП-16-2, установленного в шкафу защит питающих вводов, как это описано выше. При срабатывании дифференциальной защиты эта блокирс вка снимается размыкающим контактом реле KL1、что необходимо для обеспечения отключения ввода питания своей защитой при отказе выключателя Q1. В случае отказа выключателя Q1 при КЗ между ТТ и выключателем Q2 блокировка действия защит вводов снимается с помощью реле КТ2 типа РВ-01, имеющего выдержку времени на 0,1—0,15 с больше, чем реле КТ1, Это обеспечивает ликвидацию многофазных КЗ в сети СН за время, не превышающее 0,4—0,45 с.
В релейном шкафу выключателя Q1 выполняются также выходные цепи и устанавливаются указательные реле от УРОВ ТСН 6,3/0,4 кВ, подключенных к секции надежного энергоснабжения, и от дуговой защиты этой секции (реле КН7 и КН8 соответственно).
Кроме того, в релейном шкафу выключателя Q1 устанавливается защита от замыканий на землю с действием на отключение выключателей 07 и 02, выполненная на токовом реле нулевой последовательности КАН типа РТЗ-51 и реле КТЗ типа РВ-01 порядка 0,5 с. Для этой защиты устанавливается отдельное реле времени , так как замыкания на землю в. сети собственных нужд 6,3 кВ. сопровождающиеся токами I…< «40 А (см.гл. 2), не требуют ускоренного отключения и блокировка защит питающих вводов на секцию 6,3 кВ нормальной эксплуатации может не выполняться. Структурная схема реле РТЗ-51, используемого' для выполнения защиты от замыкания на землю, приведена на рис. 26,
Реле РТЗ-51 содержит промежуточный трансформатор тока /И, нагруженный на резисторы R2-R7. которые служат для дискретной регули- ровки уставки срабатьшания по току. Резистор R1 ограничивает вторичный ток трансформатора тока нулевой последовательности, к которому подключается реле, при больших токах КЗ, когда этот ТТ сильно насыщен, а диоды VD1-VD4 ограничивают напряжение на воспринимающей части реле в этом режиме. Сигнал с нагрузки ТА проходит через активный фильтр © осуществляющий требуемую отстройку реле от высших
Рис. 26. Структурная схема реле РТЗ-51 (обозначения *элементов соответствуют заводской маркировке)Рис. 26. Структурная схема реле РТЗ-51 (обозначения *элементов соответствуют заводской маркировке)
Рис. 26. Структурная схема реле РТЗ-51 (обозначения *элементов соответствуют заводской маркировке)
Рис. 26. Структурная схема реле РТЗ-51 (обозначения *элементов соответствуют заводской маркировке)
гармонических составляющих во входном токе, и поступает на неинвертирующий вход компаратора К В режиме, когда этот сигнал отсутствует или его значение меньше порога срабатывания компаратора К、который задается делителем, состоящим из резисторов R14—R13 и выходного сопротивления фильтра О, напряжение на выходе компаратора К максимальное положительное +15 В. Конденсатор С8 интегрирующей цепи заряжен до этого напряжения, и ТШ находится при этом в несработанном состоянии. Когда мгновенное отрицательное значение напряжения на неинвертирующем входе компаратора К превышает по модулю порог срабатывания компаратора, на его выходе появляется максимальное отрицательное напряжение —15 В. Это отрицательное напряжение быстро перезаряжает конденсатор С8 через параллельно включенные резистор R15 и резистор R16、подключаемый в цепь перезаряда через диод VD5. Когда мгновенное отрицательное значение сигнала на входе компаратора по модулю становится меньше порога срабатывания, на выходе компаратора вновь появляется положительное напряжение, диод VD5 запирает-
ся, и конденсатор С8 медленно заряжается через резисторR15. Постоян ные времени заряда и разряда выбираются таким образом, чтобы при входном токе нулевой последовательности, равном току срабатывания реле, конденсатор С8 заряжался до уровня, достаточного для срабатывания ТШ. При этом напряжение на выходе триггера скачком становится положительным, и это напряжение через резистор R24 открывает до насыщения транзистор VT1、что приводит к срабатыванию выходного реле KL1.
Для ускорения срабатывания и уменьшения времени возврата реле предусмотрено ограничение уровня напряжения любого знака на конденсаторе 2, которое выполнено на делителе R18—R23 и диодах VD6- VD9. При этом резисторы R17, R20f R21 и диоды VD7 и VD8 изменяют порог триггера после его срабатывания и возврата, обеспечивая тем самым устойчивую работу реле KU. Диод VD10 обеспечивает режим отсечки транзистора VT1 в несработанном состоянии. Для стабилизации параметров реле и организации напряжения ±15 В, предназначенного для питания компаратора К и ТШ, в реле предусмотрены стабилитроны VD11, VD12 и резисторы Л2^, R27. При необходимости питания реле от переменного оперативного тока предусмотрен выпрямительный мост VI и сглаживающий конденсатор С14. Этот же мост служит для защиты схемы от ошибки в полярности при подключении реле к питающему напряжению постоянного оперативного тока. Кроме того, реле имеет ряд не показанных на схеме диодов, резисторов и конденсаторов, предназначенных для защиты элементов схемы от перенапряжений, импульс» ных помех и др.
Регулирование уставок реле производится дискретно ступенями по 0,1 минимальной уставки с помощью переключателей SB1-SB5. Значение тока срабатывания реле на соответствующей вторичной уставке
4р= 0,02(1 + 20, ⑺
где NN — сумма чисел на шкале уставок, около которых шлицы на головках переключателей уставок SB1—SB5 установлены горизон тально.
Переключение головок SB1-SB5、выведенных на лицевую панель ре ле, производится с помощью отвертки аналогично тому, как это делается в реле РСТ-13.
Защиты питающих вводов 6,3 кВ на магистраль резервного питания выполняются аналогично защитам питающих вводов 6,3 кВ секции нормальной эксплуатации (см. рис. 16), за исключением того, что в релейных шкафах вводных ячеек отсутствуют цепи отключения от УРОВ TCF 6,3/0,4 кВ, а в отдельном шкафу КРУ 6,3 кВ, используемом для защит вводов, устанавливаются только дистанционные защиты, а резервная защита отсутствует. Это объясняется тем, что необходимое дальнее ре・
：зервирование обеспечивают дистанционные защиты вводов на магжт- :раль.
В качестве основной защиты магистрали резервного питания 6,3 кВ ；АЭС установлена дифференциальная защита магистрали резервного пи- :тания (см. гл. 2 и рис. 9). Защита выполняется для каждой секции f магистрали резервного питания 6、3 кВ и действует на отключение выключателей элементов, питающих данную секцию. Аппаратура задиты: два реле типа РСТ-15, указательные и выходные промежуточные реле ；устанавливаются в релейном шкафу выключателя ввода на магистраль ■ или в релейном шкафу секционного выключателя.
Защиты электродвигателей 6 кВ, подключенных к секции нормальной эксплуатации. Все защиты каждого электродвигателя устанавли- :ваются в релейном шкафу выключателя, с помощью которого электродвигатель подключается к секции СН. На рис. 27 приведена принципиаль-
Рис. 27. Схема защит электродвигателя ГЦН：
а — цепи переменного тока; б - цепи оперативного тока
ная схема защит электродвигателя ГЦН мощностью 8000 кВт、а на рис. 28 — принципиальная схема зашит электродвигателя конденсатного насоса мощностью 1000 кВт.
Дифференциальная защита эле ктрод в иг ат ел ей выполняется в трехфазном трехрелейном исполнении на реле КАТ1—КАТ2 типа РСТ-15, что обеспечивает быстрое отключение дорогостоящего электродвигателя ГЦН при двойном замыкании на землю, возникшем при отказе защиты от замыканий на землю какого-либо присоединения сети 6,3 кВ нормальной эксплуатации. Ввиду значительного удаления элект родвигател я от ячейки для обеспечения допустимой погрешности ТТ при внешних КЗ、а также в режиме включения электродвигателя ГЦН в токовых цепях дифференциальной защиты используются по два соединенных последовательно трансформатора тока ТА2Ч установленных в нулевых выводах электродвигателя. Так как электродвигатель ГЦН подсоединяется к ячейке тремя силовыми кабелями, то для защиты от замыканий на землю используются три трансформатора тока нулевой последовательности ТАН1-ТАНЗ типа ТЗЛМ, вторичные обмотки которых соединяют- ся параллельно и подключаются к реле КАН типа РТЗ、51. В качестве выходного реле защит используется реле типа РП-17 (сейсмостойкий аналог реле типа РП-220) с временем срабатывания ?ср <10 мс. Это значительно уменьшает вероятность перехода однофазных замыканий в
KL2KL20m групповой защиты “比- нормального напряжения0m групповой защиты “比- нормального напряжения
KL2
KL2
0m групповой защиты “比- нормального напряжения
0m групповой защиты “比- нормального напряжения
Рис。28. Схема защит электродвигателя конденсатного насоса：а — цепи переменного тока； б — цепи оперативного тока
коробке выводов электродвигателя в многофазные КЗ [7]. Особенностью электродвигателя 6 кВ ГЦН является наличие на нем специальной технологической автоматики, пускающей АЗ реактора, а также отключающей электродвигатель ГЦН при уменьшении активной мощности этого двигателя, например, при обрыве торсиона между электродвигателем и насосом. Поэтому отдельная защита от перегрузки на электродвигателях ГЦН не устанавливается. Для питания цепей напряжения этой технологической автоматики с учетом того, что при выбеге электродвигателя ГЦН, обладающего болыпой дополнительной инерционной массой, на выводах электродвигателя длительно поддерживается напряжение, используется специальный трансформатор напряжения ГК, устанавливаемый на отдельной сборке между выключателем 6,3 кВ и кабелями. С помощью реле KL2 типа РП-16-1 предусматривается также отключение электродвигателя ГЦН от II ступени групповой защиты минимального напряжения с временем действия 3—9 с. Это предотвращает опасный для реактора заброс холодной воды при потере питания СН АЭС от энергосистемы и последующей внезапной подаче напряжения через рабочий или резервный ТСН.
Схема защит электродвигателя конденсатного насоса (рис. 28) отличается от схемы защит электродвигателя ГЦН тем, что в качестве защиты от многофазных КЗ используется многофазная отсечка в двухфазном двухрелейном исполнении на реле КА1 и КА2. типа РСТ-13, а также наличием защиты от перегрузки (реле КАЗ типа РСТ-13 и реле КТ типа РВ-О1), отстроенной от длительности пуска электродвигателя и действующей на его отключение (см. гл. 2). Защита от замыканий на землю выполняется с использованием одного трансформатора тока нулевой последовательности ТАН1.
Защиты электродвигателей 6 кВ, подключенных к секциям надежного энергоснабжения. Схемы защит таких электродвигателей выполняются аналогично схеме защит конденсатного насоса (рис. 28) за исключением того, что, как указано в гл. 2? нгстаких электродвигателях отсутствует защита от перегрузки (реле КАЗ и КТ), а. так же цепи отключения от групповой защиты минимального напряжения (реле KL2). Отсутствие этих защит определяется спецификой работы систем безопасности реактора, где чрезвычайно высоки требования к надежности включения и последующей работы электродвигателей при питании систем безопасности от дизель-генераторов. Отключение этих электродвигателей производится только при междуфазных КЗ в них、когда снижение напряжения на секции 6,3 кВ надежного энергоснабжения вызывает уменьшение производительности остальных электродвигателей 6 кВ, подключенных к этой секции, н расстройство технологических процессов расхолаживания реактора.
СХЕМА ЗАЩИТ ЭЛЕМЕНТОВ СЕТИ 0— (0,23) кВ СОБСТВЕННЫХ НУЖД АЭС
К оборудованию сети СН 0,4 кВ АЭС предъявляются такие же требования по сейсмостойкости (обеспечению правильной работы этого оборудования в условиях ударных и вибрационных нагрузок), как и к оборудованию сети СН 6,3 кВ АЭС. Поэтому устройства РЗ ТСН 6,3/0,4 (0,23) кВ, вводов резервного питания 0,4 кВ и выносных защит электродвигателей 380 В и линий питания вторичных сборок 0,4 кВ (в случае установки на этих присоединениях выносных защит), как и защиты элементов сети СН 6,3 кВ АЭС, выполняются с использованием сейсмостойких реле, работа которых описана в гл. 4. Сейсмостойкими выполняются также автоматические выключатели 0,4 кВ с встроенными в них реле прямого действия.
В настоящей главе рассмотрены разработанные в институте "Атом- знергопроект" в соответствии с принципами, описанными в гл. 3, схемы устройств релейной защиты элементов сети 0,4 (0,23) кВ СН современных АЗС, которые выполняются на сейсмостойких реле косвенного действия. Все эти защиты устанавливаются в релейных шкафах КРУ 6,3 кВ и КТПСН 0,4 кВ и требуют для работы наличия постоянного оперативного тока напряжением 220 В для питающих элементов 0,4 (0,23) кВ и переменного для выносных защит отходящих элементов 0,4 кВ.
Защиты рабочих ТСН 6,3/0,4 кВ мощностью 630—1000 кВ • А. Схема цепей переменного тока этих защит приведена на рис. 29, 〃，схема цепей оперативного тока защит, устанавливаемых со стороны 6,3 кВ ТСН,— на рис. 29, 6, а схема цепей оперативного тока защит, устанавливаемых со стороны 0,4 ТСН — на рис. 29, в.
Токовая отсечка стороны 6,3 кВ таких ТСН выполняется на реле КА1 и КА2 типа РСТ-13 и вместе с защитой от замыканий на землю стороны 6,3 кВ, выполненной на кабельном трансформаторе тока нулевой последовательности ТАШ типа ТЗЛМ и реле КАН типа РТЗ-51, действует без выдержки времени на выходное реле KL1 типа РП-17. Это реле отключает ТСН как выключателем 6,3 кВ 0, так и автоматическим выключателем 0,4 кВ SF без запрета АВР секции 0,4 кВ.
Максимальная токовая защита таких ТСН состоит из реле КАЗ~ КА5 типа РСТ-13, включенных на трансформаторы тока стороны 6,3 кВ ТСН, и реле времени КТ1 типа РВ-01. Эти реле устанавливаются в релейном шкафу КРУ 6,3 кВ. Защита с выдержкой времени на контакте КТ1.1 действует на выходное реле KL5 типа РП-16, установленное в релейном шкафу КТПСН 0,4 кВ. На это же выходное реле действует и токовая защита нулевой последовательности стороны 0,4 кВ.
Токовая защита нулевой последовательности стороны 0,4 кВ выполняется на реле КЛо типа РСТ-13 и реле времени КТЗ типа РВ-01. Реле KAq устанавливается в релейном шкафу КТПСН 0,4 кВ и через трансформатор тока ТАН2 типа ТК-20 включается в нейтраль обмотки 0,4 кВ ТСН.
£3 кВ
я
ТАН
ТА1 и
口 КАН
У
КАО
以"2 尸、
—4Z>
23
гр
Цепи измерений 4 учета
|"~| 雨 пер
「 Резервная защита
KW
出W
Рис, 29. Схема защит рабочих ТСН 6,3/0,4 кВ：
"1
Резервная защита
а — цепи переменного тока; б — цепи оперативного тока, выполняемые в шкафу ввода 6,3 кВ; в — цепи оперативного тока, выполняемые в шкафу ввода 0,4 кВ
Выходное реле KL5、на которое действуют защиты с выдержкой времени, так же как и реле KL1、отключает выключатель Q и автоматический выключатель SF、однако при срабатывании реле KL5 дополнительно производится автоматическая блокировка АВР защищаемой секции 0,4 кВ. Следовательно, в отличие от сети СН 6,3 кВ АЭС блокировка АВР в сети СН 0,4 кВ АЭС производится как при многофазных КЗ, так и при однофазных КЗ в этой сети, что вызвано большим значением токов однофазного КЗ в сети СН 0,4 кВ.
Дополнительно в схеме защит ТСН предусмотрено действие вторых контактов реле времени КТ1.2 и КТ3.2 на установленное в релейном шкафу КРУ 6,3 кВ реле KL6 типа РП-18-1, имеющее выдержку на срабатывание примерно 6,25 с. В случае отказа реле К£5или исчезновения one- ративного тока в цепях управления автоматического выключателя SF реле KL6 действует на отключение выключателя Q и автоматически | блокирует АВР защищаемой секции 0,4 кВ, осуществляя тем самым пол- ! неценное ближнее резервирование таких отказов.
Резервная защита сети 0,4 кВ служит для дальнего резервирования при отказах автоматических выключателей отходящих присоединений 0,4 кВ и выполняется индивидуально для вводов рабочего и резервного питания 0,4 кВ. Для питания токового органа защиты, состоящего из реле КАЧ и КАтр типа РСТ-13 и реле KW типа РСМ-13-18, на вводе 0,4 кВ рабочих ТСН устанавливаются трансформатор тока ТАЗ в фазе В и однофазный трансформатор напряжения TV, подключаемый к фазам В и С (рис. zy,a). '一
Схема оперативных цепей резервной защиты ввода рабочего питания 0,4 кВ приведена на рис. 30, а и б. Для выполнения блокировки резервной защиты с помощью реле напряжения обратной последовательности KVZ типа РНФ-1М и реле минимального напряжения KV1 типа РН-54 стороны 6,3 кВ, как это описано в гл. 3, в схеме групповой защиты минимального напряжения секции СН 6,3 кВ, от которой питается ТСН 6,3/0,4 кВ, устанавливаются дополнительное реле KL типа РЛ-18-7 и диод VD (рис. 30,6). Диод VD предотвращает срабатывание групповой защиты минимального напряжения и отключение от этой защиты двигателей СН 6 кВ при несимметричных режимах в питающей сети СН 6,3 кВ и срабатывании реле KVZ.
Реле КЛгр токового органа защиты отстраивается от тока полностью загруженной секции 0,4 кВ при пуске на этой секции самого мощного электродвигателя, а реле КАЧ ——от номинального тока защищаемой секции СН 0、4 кВ.
Так как при этом реле КАЧ не отстроено от тока защищаемой секции СН 0,4 кВ при пуске на ней одиночных электродвигателей, то последовательно с замыкающим контактом этого реле включен размыкающий контакт реле направления мощности KW типа РСМ-13-18. В отличие от схем резервной защиты сети СН 6,3 кВ、где эти реле включены как реле активной мощности, направлены в сеть ВН АЭС и используются для бло- 74
Рис. 30. Схема резервной защиты 0,4 кВ：
@ — оперативных цепей защиты; 6 - схема выполнения блокирующего органа защиты
кировки защиты при КЗ в этой сети, реле KW включено, как реле реактивной мощности на ток фазы В и напряжение — % с （Рис- 29, а）, и срабатывает при направлении реактивной мощности от шин в сеть СН 0,4 кВ. Работа этого реле основана на том, что при трехфазном КЗ в протяженных кабельных линиях 0,4 кВ, индуктивнее сопротивление которых мало по сравнению с их активным сопротивлением, ток КЗ носит преимущественно активный характер и в соответствии с векторной диаграммой по рис. 31 9长 < ^ном <（рпуск. Реле KW, уставка которого отстроена от мощности
Рном = 4。血 4 С 4ом 8S（90° -④。）СО
тем более отстроено от мощности
4 = 4°“c/k8s（90。-%），（9）
так как при удаленных КЗ значение 4ом/С практически не изменяется. Следовательно, при удаленных КЗ реле KW не срабатывает, разрешая работать чувствительной ступени резервной защиты. Реле KW также не работает при токе КЗ、равном току срабатывания реле ХХгр, так как
Рис. 31. Векторная диаграмма, поясняющая работу блокирующего реле мощности резервной защиты 0,4 кВРис. 31. Векторная диаграмма, поясняющая работу блокирующего реле мощности резервной защиты 0,4 кВпуск, двпуск, дв(10)(10)
Рис. 31. Векторная диаграмма, поясняющая работу блокирующего реле мощности резервной защиты 0,4 кВ
Рис. 31. Векторная диаграмма, поясняющая работу блокирующего реле мощности резервной защиты 0,4 кВ
пуск, дв
пуск, дв
(10)
(10)
при этом угол %.гр < 9Hoм，а напряжение на секции в этом режиме уменьшается по сравнению с номинальным примерно на 6—8 % [6].
При пуске одиночных электродвигателей, когда ток секции СН 0,4 кВ равен току срабатывания реле чувствительной ступени защиты КА”, ток секции в соответствии с [6] можно принять равным
пуск, секцпуск, секц° v^^hom. секц C°S /ом) + ('ко", секц ‘in %ом 十
пуск, секц
пуск, секц
Принимая /Пуск. секц = ^КА ч* полУчаем из Р^С. 31：
(И)(И)'ном. секц cos SPHOM
(И)
(И)
%уск = arccos -；
JKA4
□pH ЭТОМ %уск > ^ном'
Так как в этом режиме напряжение на секции СН 0,4 кВ практически равно номинальному, то реле KW измеряет мощность
尸пуск 一 410M 】KAq COS (90° - ^пуск) ； Рцуск > Prom •(二)
При этом реле KW срабатывает и блокирует чувствительную ступень защиты на все время пуска одиночных электродвигателей.
В остальном логическая часть резервной защиты сети СН 0,4 кВ (см. рис. 30, а) идентична логической части резервной защиты сети СН 6,3 кВ АЭС. .
Цепи пуска УРОВ ТСН. Поскольку защиты питающих вводов СН 6,3 кВ нечувствительны к КЗ на стороне 0,4 кВ ТСН 6,3/0,4 кВ из-за большого сопротивления этих ТСН, для уменьшения размеров повреждений ТСН при отказе выключателя Q дополнительно выполняются цепи пуска УРОВ ТСН на реле КА6 и КА7 (см. рис. 29,6). .
Если при КЗ в ТСН отказал выключатель 0、то реле КА6 или КА 7, а также реле KL1 или KL5 остаются в сработанном состоянии. При этом запускается реле времени УРОВ, общее на всю секцию СН 6,3 кВ, которое через 0,5 с производит отключение питающих вводов СН 6,3 кВ с автоматической блокировкой АВР СН 6,3 кВ (см. гл. 4 и рис. 16, е и г). Для обеспечения работы реле КА6 и КА7 схемы.УРОВ ТСН при исчезновении оперативного тока на выключателе Q эти реле принимаются типа РТ-140, не требующими в отличие от РСТ-13 наличия оперативного тока для их работы.
Защита от перегрузки ТСН выполняется на реле К4пер типа РСТ-13 и КТ2 типа РВ-01 и с выдержкой времени действует на сигнал.
Защита ТСН 6,3/0,4 кВ мощностью 630—1000 кВ • А, питающих секции надежного энергоснабжения. Схемы защит отличаются от схем на рис. 29 только отсутствием цепей отключения автоматического выключателя SF и блокировки АВР СН 0,4 кВ, так как секция надежного энергоснабжения подключается к ТСН через рубильник и не имеет источника резервного питания.
Защиты ТСН 6,3/0,4 кВ мощностью 250—400 кВ • А. Схемы защит отличаются от схем на рис. 29 отсутствием цепей резервной защиты 0,4 кВ.
Защиты ТСН 6,3/0,23 кВ мощностью 250 KB А, питающих АБП. Схемы защит отличаются от схем на рис. 29 отсутствием резервной защиты, токовой защиты нулевой последовательности стороны 0,4 кВ, так как сторона НН этого ТСН соединена с аккумуляторной батареей, а также отсутствием цепей отключения SF и блокировки АВР. в
Защиты ТСН 6,3/0,4 кВ мощностью 630—1000 кВ • А, питающих две секции СН 0,4 кВ по схеме "неявного резерва95. Схемы защит отличаются от схем на рис. 29 тем, что в схеме максимальной токовой защиты, токовой защиты нулевой последовательности стороны 0,4 кВ и резервной защиты 0,4 кВ устанавливаются дополнительные реле времени типа РВ-01, обмотки которых включаются параллельно обмоткам реле KTlf КТЗ и КТ на рис. 29 ^ и рис. 30 соответственно. При этом максимальная токовая защита, токовая защита нулевой последовательности стороны 0,4 кВ й резервная защита 0,4 кВ действуют с двумя выдержками времени: с первой (меньшей) — на отключение секционного автоматического выключателя, а со второй (большей) — на отключение автоматического выключателя ввода 0,4 кВ.
Защиты стороны 0,4 кВ резервных ТСН 6,3/0,4 кВ мощностью 630— 1000 кВ • А・ и вводов резервного питания на секции 0,4 кВ. Схемы этих защит приведены на рис. 32. Схемы защит стороны 6,3 кВ резервных ТСН мощностью 630—1000 кВ • А полностью идентичны аналогичным схемам защит рабочих ТСН (см. рис. 29, б). Дополнительно при срабатывании выходных реле KL1 и KL6 защит стороны 6,3 кВ резервного ТСН производится отключение всех вводов резервного питания 0,4 кВ, получающих питание от этого ТСН через резервный шинопровод 0,4 кВ.
На выключателе ввода резервного питания SF6 выполняются максимальная токовая защита на реле КА1 и КА2 типа РСТ-13, а также защита нулевой последовательности на реле КАЗ типа РСТ-13, которое включено в нулевой провод устанавливавмых на вводе резервного питания трех трансформаторов тока ТА типа ТК-120. Обе защиты действуют через общее реле времени КТ6 типа РВ-01 и выходное реле KL5 типа РП-16 на отключение автоматического выключателя SF6. Аналогичные защиты, выполняющие функции основных защит секций СН 0,4 кВ при питании этих секций от резервного ТСН, устанавливаются также на всех выключателях вводов резервного питания 57*7—57^5.
Некоторые особенности имеет выполнение резервной защиты на вводах резервного питания 0,4 кВ. С целью экономии релейной аппаратуры токовый и блокирующий органы защиты выполняются общим для всех вводов резервного питания 0,4 кВ. Реле КАЧ. ЛЛгр и KW, а также реле времени защиты КТ устанавливаются в релейном шкафу КТПСН-0,4 кВ ячейки рубильника S. В этот же шкаф приведен контакт реле KL из схемы защиты минимального напряжения (ЗМН) секции СН 6,3 кВ, от которой питается резервный ТСН (рис. 32,6).Нз этого шкафа контакты реле-повторителей KL1 и KL2 типа РП-16-1 используются в цепях отключения вводов резервного питания SF1—SF6 (рис. 32, в), причем выбор поврежденной секции 0,4 кВ выполняется с помощью реле КА4 типа РСТ-13. По одному такому реле включается в токовые цепи каждого ввода резервного питания 0,4 кВ.
Защиты линий питания вторичных сборок РТЗО 0,4 кВ. При недостаточной чувствительности отсечек селективных автоматических выключателей, которыми, как правило, осуществляется защита от КЗ на сбор-
+ S+ SФон；…s 一 IФон；…s 一 IРезервнаяРезервнаязай^ита.зай^ита.в；в；оош Пш Пт/"17т/"17Резервный шинопровод 44 KBРезервный шинопровод 44 KBК резервируемь!^ секциямК резервируемь!^ секциямТА«||-ТА«||-SF6SF6EhEh玖*KW 7txt玖*KW 7txt「〃з схемы Т 」3帆£ЗкЗ !1Юг「〃з схемы Т 」3帆£ЗкЗ !1Юг睜睜+ SF «)—X依7+ SF «)—X依7J^Turw—Efe—Секция 少44KBJ^Turw—Efe—Секция 少44KBKL1 / SF6 KL3KL1 / SF6 KL3卫4 Kh1卫4 Kh1*кВ ТСН*кВ ТСНРис. 32. Схема защит вводов 0,4 кВ резервных ТСН 6,3/0,4 кВ и вводов резервного питания 0,4 кВ：Рис. 32. Схема защит вводов 0,4 кВ резервных ТСН 6,3/0,4 кВ и вводов резервного питания 0,4 кВ：'KL5 丿"Li~
+ S
+ S
Фон；…s 一 I
Фон；…s 一 I
Резервная
Резервная
зай^ита.
зай^ита.
в；
в；
о
о
ш П
ш П
т/
"17
т/
"17
Резервный шинопровод 44 KB
Резервный шинопровод 44 KB
К резервируемь!^ секциям
К резервируемь!^ секциям
ТА
«||-
ТА
«||-
SF6
SF6
Eh
Eh
玖*KW 7txt
玖*KW 7txt
「〃з схемы Т 」3帆£ЗкЗ !
1Юг
「〃з схемы Т 」3帆£ЗкЗ !
1Юг
睜
睜
+ SF «)
—X依7
+ SF «)
—X依7
J^Turw—Efe—
Секция 少44KB
J^Turw—Efe—
Секция 少44KB
KL1 / SF6 KL3
KL1 / SF6 KL3
卫4 Kh1
卫4 Kh1
*кВ ТСН
*кВ ТСН
Рис. 32. Схема защит вводов 0,4 кВ резервных ТСН 6,3/0,4 кВ и вводов резервного питания 0,4 кВ：
Рис. 32. Схема защит вводов 0,4 кВ резервных ТСН 6,3/0,4 кВ и вводов резервного питания 0,4 кВ：
，勿 a»' % отключение SF
歹歹а — цепи переменного тока; б — цепи оперативного тока, выполняемые в шкафу рубильника S; 8 — цепи оперативного тока ввода резервного питания 0,4 кВ
歹
歹
ках РТЗО, на таких линиях выполняются специальные выносные защиты, схема которых показана на рис. 33. В этом случае в ячейке групповой линии устанавливаются три трансформатора тока ТА типа ТК-120 (рис. 33, 〃)，а в качестве SF используется неселективный автоматический
на независи-на независи-выключатель. К этим трансформаторам тока подключаются реле максимальной токовой защиты КА1 и КА2 типа РТ-140 и реле токовой защиты нулевой последовательности КАЗ также типа РТ-140. Указанные реле через реле времени КТ типа ЭВ-235 и выходное релеЛХ типа РП-25 (рис. 33$ 6) с необходимой выдержкой времени действуют
на независи-
на независи-
Рис. 33. Схема защит групповых линий питания вторичных сборок 0,4 кВ РТЗО： а 一 цепи переменного тока; 6 — цепи оперативного токаРис. 33. Схема защит групповых линий питания вторичных сборок 0,4 кВ РТЗО： а 一 цепи переменного тока; 6 — цепи оперативного тока
Рис. 33. Схема защит групповых линий питания вторичных сборок 0,4 кВ РТЗО： а 一 цепи переменного тока; 6 — цепи оперативного тока
Рис. 33. Схема защит групповых линий питания вторичных сборок 0,4 кВ РТЗО： а 一 цепи переменного тока; 6 — цепи оперативного тока
мый расцепитель SF. Следует отметить недопустимость выполнения выносной защиты нулевой последовательности на реле РТ-40 с использованием кабельного трансформатора тока нулевой последовательности ТЗЛМ, так как из-за насыщения этого трансформатора тока на защите нельзя выставить уставку, превышающую 200 А первичного тока. Такая уставка может вызвать неселективное отключение сборок РТЗО при КЗ в цепях управления присоединений 0,4 кВ, отходящих от сборок, когда уставка отсечки, защищающей эти присоединения, превышает 200 А, так как часть этих протяженных цепей защищается только тепловыми расцепителями автоматических выключателей этих присоединений.
РАСЧЕТ УСТАВОК ЗАЩИТ ЭЛЕМЕНТОВ
СОБСТВЕННЫХ НУЖД АЭС
Для выбора уставок и проверки чувствительности защит элементов СН должны быть известны токи и напряжения, подающиеся на защиты как при КЗ, так и в \режимах пуска и самозапуска электро двигательной нагрузки собственных нужд.
Расчет токов КЗ в сети СН 6,3 кВ АЭС. Для расчета токов и напряжений при КЗ в этой сети составляются расчетные схемы, на которых указываются все элементы, включенные от источника напряжения до места повреждения.. На основании расчетных схем составляются схемы замещения, в которых все элементы расчетных схем заменяются соответствующими индуктивными и активными сопротивлениями, которыми эти 80
элементы обладают. Для расчета токов многофазных КЗ в сети СН 6,3 кВ АЭС допустимо без большой погрешности расчета пренебречь сопротивлением генераторов и системы на стороне высшего напряжения ТСН и считать, что эти ТСН подключены к системе бесконечной мощности. При этом в схемах замещения учитываются сопротивления ТСН, электродвигателей СН 6 кВ и кабелей 6,3 кВ. Сопротивление ТСН определяется по формуле, Ом,
(13)(13)='вн-нн "ном тсн
(13)
(13)
где % вн-нн — напряжение КЗ, %; 厶削=6,3 кВ — номинальное напряжение сети СН; 5Н0М - номинальная мощность ТСН, МВ • А.
Для трансформаторов с расщепленными обмотками НН (ТСН мощностью 25—63 МВ • А) значения( вн — нн、пРивеДенные в каталогах, относятся к мощности расщепленной обмотки НН. Для трансформаторов с РПН значение е^вн—нн в (13) в зависимости от требований расчета принимается из приведенных в каталогах для реально возможных минимального или максимального ответвления стороны ВН ТСН.
Сопротивления кабелей (шинопроводов) определяются по формулам
(14)(14)^каб (шп) —'ка6(п!п)，уд，
(14)
(14)
^каб (шп) ~'ка6(шп) "уд •
где / каб (шп) 一 длина кабеля (шинопровода), м; гуд и худ - удельные активное и индуктивное сопротивления кабеля (шинопровода), Ом/м. Значения гуд и худ приводятся в каталогах на кабели и шинопроводы. Частично эти значения приведены в [3].
Асинхронные электродвигатели в схеме замещения КЗ учитываются своим номинальным напряжением и результирующим пусковым сопротивлением, которое определяется по выражению. Ом,
/в/впуск ‘HQM. дв)пуск ‘HQM. дв)^ом.дв * 1°^ом.дв * 1°(15)(15)
/в
/в
пуск ‘HQM. дв)
пуск ‘HQM. дв)
^ом.дв * 1°
^ом.дв * 1°
(15)
(15)
где Ц1ОМ дв = 6 кВ - номинальное напряжение электродвигателей; /уск — кратность пускового тока электро двигателя; /ном дв — номинальный ток электродвигателя, А. Значения К^уск и 7HoM дв приво-
дятся в каталогах на электродвигатели.
По схеме замещения определяется результирующее сопротивление - до точки КЗ, Ом,
у у ТСН Дву у ТСН Дву + YТСН ДВу + YТСН ДВ+ 4+/П+ 4+/П2+ (&+，＞)?2+ (&+，＞)?(16)(16)
у у ТСН Дв
у у ТСН Дв
у + Y
ТСН ДВ
у + Y
ТСН ДВ
+ 4+/П
+ 4+/П
2
+ (&+，＞)?
2
+ (&+，＞)?
(16)
(16)
и результирующее напряжение сети СН, кВ,
U7)U7)^ном.дв Лтсн "ном^дв
U7)
U7)
%3 =一
“ТСН + /в
Максимальный ток трехфазного КЗ в расчетной точке с учетом подпитки от электродвигателей определяется как, кА,
U —рез
к max _ l .
V 3 Zpe3
Минимальный ток трехфазного КЗ в расчетной точке без учета подпитки от электродвигателей определяется, кА,
U
(19)(19)/(3) 二 ном
(19)
(19)
к min_ /■；К
^^ "(*ТСН + *ка6 + £шп)+("ка6 + ^шп^
По значению тока трехфазного КЗ определяется ток двухфазного КЗ, кА、
(20)(20)г⑵=• ® /⑶=0,87/(з)・
(20)
(20)
к 2 кк
Пример 1. Определить токи КЗ на шинах секции 6,3 кВ нормальной эксплуатации и токи КЗ в конце алюминиевого кабеля 3 х 185 длиной 300 м при питании секции от рабочего ТСН. Двигательная нагрузка учтена эквивалентным двигателем.
Расчетная схема приведена на рис. 34.
Определяем сопротивление ТСН Т2 согласно (13) (сопротивление генератора G и блочного трансформатора 77 принимаем равным нулю)：
=0,138 Ом.=0,138 Ом.“=и • 6,3?
=0,138 Ом.
=0,138 Ом.
八 ТСНюо-31,5
330 к В330 к В竹竹瓦ЗкВ瓦ЗкВSf=63 МВ，А ё山Г小" АSf=63 МВ，А ё山Г小" А$зк=2〃М6・А$зк=2〃М6・А〃m =部30 a〃m =部30 aК2К2^пуск s ^> ^^пуск s ^> ^Система.Система.бVбVААШ^Зу 185) 300м г у ^-0,206 мОм/м x弘.=4056 мом/mААШ^Зу 185) 300м г у ^-0,206 мОм/м x弘.=4056 мом/m^W^WС)С)
330 к В
330 к В
竹
竹
瓦ЗкВ
瓦ЗкВ
Sf=63 МВ，А ё山Г小" А
Sf=63 МВ，А ё山Г小" А
$зк=2〃М6・А
$зк=2〃М6・А
〃m =部30 a
〃m =部30 a
К2
К2
^пуск s ^> ^
^пуск s ^> ^
Система.
Система.
б
V
б
V
ААШ^Зу 185) 300м г у ^-0,206 мОм/м x弘.=4056 мом/m
ААШ^Зу 185) 300м г у ^-0,206 мОм/м x弘.=4056 мом/m
^W
^W
С)
С)
Рис. 34. К расчету токов КЗ в сети собственных нужд 6,3 кВ： а — поясняющая схема; б — схема замещения
Определяем пусковое сопротивление эквивалентного электродвигателя согласно (15):
/b =二^一= 0а оm.
”\Л^ 4,5 «1930
Определяем активное и индуктивное сопротивления кабеля согласно (14) (сопротивлением секции нормальной эксплуатации ввиду небольшой длины шинопровода допустимо пренебречь)：
&каб = 300 • 0,206 ■ 10"3 = 0,0618 Ом;
Хкаб = 300 • 0,056 • 10-3 = 0,0168 Ом.
Составляем схему замещения и находим согласно (16) при КЗ в точке К】
2рез к 12рез к 1空丝丝-=0,103Ом 0,138 + 0,4空丝丝-=0,103Ом 0,138 + 0,4
2рез к 1
2рез к 1
空丝丝-=0,103Ом 0,138 + 0,4
空丝丝-=0,103Ом 0,138 + 0,4
и согласно (17) /ез ПРИ КЗ в точке К1
и к 产-238 + 6,3кВ.
Ре'® 0,138 + 0,4
Определяем согласно (18) максимальный ток трехфазного КЗ на шинах 6,3 кВ：
Ki maxKi max6,236,23л/Г' 0,103л/Г' 0,10335 кА.35 кА.
Ki max
Ki max
6,23
6,23
л/Г' 0,103
л/Г' 0,103
35 кА.
35 кА.
Определяем в соответствии с (19) минимальный ток трехфазного КЗ на шинах 6,3 кВ:
=27 KA.=27 KA.г(3) 一 6,3
=27 KA.
=27 KA.
KI min~ V?. 0,138
Определяем согласно (20) минимальный ток двухфазного КЗ на шинах 6,3 кВ：
(2)
U 0,87.27 =23,5 кА.
7рез К27рез К2+ 0,01680,138 + 0,4+ 0,01680,138 + 0,4Определяем согласно (16) Zpe3 при КЗ в точке К2
7
рез К2
7
рез К2
+ 0,0168
0,138 + 0,4
+ 0,0168
0,138 + 0,4
2
+ 0,06182 =0,135 Ом
и согласно (17) и”з при КЗ в точке К2
%езК1=%езК2 = 6,23 KB.
Определяем в соответствии с (18) максимальный ток трехфазного КЗ в точке К2:
——=26,7 кА. • 0,135——=26,7 кА. • 0,135
——=26,7 кА. • 0,135
——=26,7 кА. • 0,135
Определяем согласно (19) минимальный ток трехфазного КЗ в точке К2:
/(3)K2 min/(3)K2 min=22 кА.=22 кА.6,3
/(3)
K2 min
/(3)
K2 min
=22 кА.
=22 кА.
V?，(0,138 + 0,0168)2 + 0,06182
И. Определяем согласно (20) минимальный ток двухфазного КЗ в точке Л2：
Е；二加=°，87・22 = 19,15 KA.
宀宀Расчет токов КЗ в сети СН 0,4 кВ АЭС. В отличие от расчетов токов КЗ в сети СН 6,3 кВ АЭС при расчете токов КЗ в сети 0,4 кВ АЭС для выбора уставок релейной защиты подпитка от электродвигателей 380 В не учитывается. Сопротивление системы на шинах ВН ТСН 6,3/0,4 кВ, как и в сети СН 6,3 кВ АЭС, не учитывается. Дополнительно в расчетах токов КЗ принимаются во внимание активные сопротивления ТСН 6,3/0,4 KB &тсн，которне приводятся в каталогах, а при КЗ на открытых сборках 0,4 кВ дополнительно учитываются активные переходные сопротивления дуги в месте КЗ, которые с некоторым запасом принимаются равными 4gp = 15 • 10""3 Ом. В общем виде ток трехфазного КЗ в месте повреждения в сети СН 0,4 кВ определяется по выражению, А,
宀
宀
%M * 1。3、
(21)(21)ТСН + 灭皿口 + &ка6 +『пер)十(*ТСН 十'皿口 十 4а6)
(21)
(21)
夕如亚耳
где 4°. = 400 В 亠 номинальное напряжение сети СН.
Ток двухфазного КЗ определяется по выражению (20).
Для сети СН 0,4 кВ, работающей с заземленной нейтралью 0,4 кВ ТСН, дополнительно выполняется расчет тока однофазного КЗ. Этот расчет производится с учетом активных и индуктивных сопротивлений прямой и обратной последовательностей, равных друг другу, и нулевой последовательности ТСН； шинопровода и кабелей, которые также приводятся в каталогах. В общем случае в прямую, обратную и нулевую последовательности входит также переходное сопротивление гпер = = 15- 10~3 Ом. Ток однофазного КЗ в месте повреждения определяется по выражению
(1)(1)• 10• 10
(1)
(1)
• 10
• 10
(22)(22)，(2&х + Котсн+%пш+К0каб +，пер)2
(22)
(22)
+ (2Х 2 +/тсн * Х()пш * *0ка6)
В приложении приведены графики токов однофазных, двухфазных и трехфазных КЗ в различных точках сети СН 0,4 кВ как при КЗ через 'пер = 15 • 10~з Ом (повреждения в РУСН и на вторичных сборках), так и при металлических КЗ (повреждения в коробках выводов электродвигателей 380 В и кабелях) в зависимости от длины и сечения кабеля 0,4 кВ. Графики рассчитаны для сети, питающейся от рабочего ТСН 6,3/0,4 кВ мощностью 1000 кВ ■ А с е н„ = 8 % (ZTTTn = 0 и /巾口= =60 м).
Расчет токов самозапуска электродвигателей производится для наиболее тяжелого режима, когда все электродвигатели, присоединенные к питающему элементу СН, полностью заторможены, их сопротивление минимально, и равно пусковому. Это сопротивление определяется в соответствии с (15), причем для электродвигателей сети СН 0,4кВ значение 4ом.дв принимается равным 0,38 кВ.
Сопротивление цепи пуска (самозапуска) определяется без учета сопротивлений кабелей по выражению. Ом,
%м=ХтСН +%□+&， (23)
а ток пуска (самозапуска), А,
сам •сам •4ом；103、/3 ХсаМ4ом；103、/3 ХсаМ(24)(24)
сам •
сам •
4ом；103、/3 ХсаМ
4ом；103、/3 ХсаМ
(24)
(24)
где 40M — номинальное напряжение сети СН, от которой питаются электродвигатели (принимается равным 6,3 или 0,4 кВ соответсвенно). При необходимости определяется остаточное напряжение на шинах секций СН, к которым присоединены электродвигатели, кВ,
ГТ у НОМ двГТ у НОМ дв(25)(25)амам
ГТ у НОМ дв
ГТ у НОМ дв
(25)
(25)
ам
ам
(26)(26)При несинхронном включении двигательной нагрузки, например при АВР секции СН, принимают с запасом, что в момент включения остаточное напряжение выбегающих электродвигателей равно напряжению питающей сети и находится с ним в противофазе. При этом ток несинхронного включения определяется по выражению, А
(26)
(26)
2 t7• Ю3
— -^ном и
/НАВР=
V3 %м
Пример 2. Определить токи и напряжения при пуске электродвигателей секций СН 6,3 кВ нормальной эксплуатации в режиме питания этих секций от резервного ТСН и ток несинхронного включения этих двигателей.
Расчетная схема, схема замещения и данные резервного ТСН, ГЦН и эквивалентных двигателей, которыми учтена остальная двигательная нагрузка секций СН, приведены на рис. 35.
Определяем в соответствии с (15) пусковое сопротивление двигательной нагрузки секции I：
X т= —^-= 0,289 Ом.
ДВ I
Х/Г(7 х 900 +5 х 1150)
⑵⑵Рис. 35. К расчету пусковых токов и токов несинхронного включения при АВР： а 一 расчетная схема; б - схема замещенияРис. 35. К расчету пусковых токов и токов несинхронного включения при АВР： а 一 расчетная схема; б - схема замещения
⑵
⑵
Рис. 35. К расчету пусковых токов и токов несинхронного включения при АВР： а 一 расчетная схема; б - схема замещения
Рис. 35. К расчету пусковых токов и токов несинхронного включения при АВР： а 一 расчетная схема; б - схема замещения
Определяем в соответствии с (15) пусковое сопротивление двигательной нагрузки секции И:
6 x 1036 x 103右(7 x 900 + 4,9 x 1230)右(7 x 900 + 4,9 x 1230)=0,282 Ом.=0,282 Ом.
6 x 103
6 x 103
右(7 x 900 + 4,9 x 1230)
右(7 x 900 + 4,9 x 1230)
=0,282 Ом.
=0,282 Ом.
Определяем в соответствии с (13) сопротивление резервного ТСН. Так как этот ТСН выполняется с регулированием под нагрузкой, а защиты должны отстраиваться от максимального тока пуска (самозапуска) ,то в (13) подставляем минимальное значение ек вн-НН
"тент/ 就託—"б"。”.
Определяем по (23) сопротивление цепи пуска для секций I и II:
4aM I = °，11 + 0,289 = 0,399 Ом;
冗ам и = °」1 十 0,282 = 0,392 Ом.
Определяем в соответствии с (24) максимальные пусковые токи секций I и II：
6,3 x 1036,3 x 103сам I ~~~ VTx 0,399сам I ~~~ VTx 0,399= 9130 А;= 9130 А;
6,3 x 103
6,3 x 103
сам I ~~~ VTx 0,399
сам I ~~~ VTx 0,399
= 9130 А;
= 9130 А;
；амП= -1^_ = 9300А ―х 0,392
В соответствии с (25) определяем остаточное напряжение на секциях I и II в режиме пуска：
н ° 0,289 л4"1一 6,3 —- -4、57 кВ;
0,399
0e6.3统_ = 453KB.
В соответствии с (26) определяем токи несинхронного включения. Так как несинхронно включаются одновременно обе секции СН 6,3 кВ, то ток несинхронного включения стороны ВН ТСН равен сумме токов несинхронного включения секций：
habpL -2 X 6d u：三 18 260 A;
V? x 0,399
2 х 6,3 х 103, „.
方~— = 18 600 А;
HABRU V?x 0,392
= 18 260 + 18 600= 36 860 А. г! А о г о Н
Отметим, что при несинхронном включении электродвигателей ток, проходящий через обмотку ВН ТСН、превышает ток, проходящий через эту обмотку при трехфазном КЗ на стороне 6、3 кВ этого ТСН (см. пример!).
МЕТОДИКА ВЫБОРА УСТАВОК РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕМЕНТОВ СЕТИ СН 6,3 кВ
Дифференциальная защита ТСН, вьтолненная на реле ДЗТ-21 (см. гл. 2) •
Расчет защиты производится в следующем порядке.
Определяются первичные токи для всех сторон ТСН, соответствующие номинальной мощности обмотки ВН：
r — ^HOM.T
HOM ~ c '： s
Для стороны ВН 40M т — номинальное напряжение среднего ответвления устройства РПН.
Рассчитываются вторичные токи в плечах зашиты：
иом.виом.в—JHOMKI—JHOMKI
иом.в
иом.в
—JHOM
KI
—JHOM
KI
где К,х — коэффициент схемы, равный 1 при соединении вторичных обмоток ТТ в звезду и у/? при соединении в треугольник; Kj — коэффициент трансформации трансформаторов тока.
Если значения ZHOM в для какого-либо плеча выходят за пределы диапазона номинальных токов трансреактора реле ДЗТ-21 (2,5—5 А) более чем на 0,5 А, то в этом плече необходима установка выравкивающих автотрансформаторов тока (АТ-31 для стороны с /ном тт 千 1 А и АТ-32 для стороны с/ном тт = 5. А).
Для расчета защиты одна из сторон трансформатора принимается в качестве основной (обычно сторона ВН) и выбирается ответвление трансреактора реле или автотрансформатора тока с номинальным током, равным номинальному вторичному току или ближайшим меньшим к нему в этом плече защиты： .
4tb.HOM.QCH〈/ном.в.осн •
Дня другой, неосновной, стороны ответвление трансреактора или автотрансформаторов тока выбирается из условий создания в режиме номинальной нагрузки минимальной (близкой к нулю) МДС трансреактора, обусловленной суммой токов плеч дифференциальной защиты.
Определяется расчетное значение тока ответвления на неосновной стороне 1ОТВ расч неосн, исходя из номинального вторичного тока 7НОМ в неосн и выбранного ответвления на основной стороне：
Т_ Г^отв. ном. осн
2отв. расч. неосн ~~2ном. в. неосн.(27)
'ном. в. осн
Выбирается ответвление с номинальным током, равным расчетному или ближайшим меньшим к нему：
/《/
отв. ном. неосн 、 отв. расч. неосн '
В защите всегда используются две цепи торможения, включаемые со сторон ВН и НН трансформатора.
Выбираются ответвления промежуточных трансформаторов тока TAI, ТА2 цепи торможения реле с номинальным током/отв т н^м, равным или ближайшим меньшим к расчетному 701rB т расч выравнивающих автотрансформаторов тока：
отв. т. ном отв. т. расчотв. т. ном отв. т. расч"ат"ат
отв. т. ном отв. т. расч
отв. т. ном отв. т. расч
"ат
"ат
где 0т = 吟 吧吧上立 二 коэффициент трансформации авто- ^отв. ном. АТ в %
трансформаторов тока; /отв ном. АТп — номинальный ток используемого ответвления автотрансформатора тока, к которому подводятся вторичные токи в плече защиты; /отв ном АТв — номинальный ток ответвления автотрансформатора тока, к которому подключается реле; wB, wn — число витков вторичной и первичной обмоток автотрансформатора тока.
В тех случаях, когда разница между расчетным током и ближайшим меньшим номинальным током ответвления значительно больше, чем между расчетным током и ближайшим большим номинальным током ответвления, целесообразно принимать к использованию ближайшее большее значение; связанное с этим уменьшение торможения компенсируется выбором увеличенного значения коэффициента торможения (ем. ниже).
Определяется первичный ток стороны ВН, соответствующий ^началу тopмoжef^ия^^ 4 нач. п С учетом принятых ответвлений промежуточных транформаторов тока Ж7 и ТА2 цепи торможения реле. При этом принимается относительный вторичный ток ^начала торможения*5 /т. naqi°，6：
/т ном ВН
2т. нач. п ~ и^7ном ВН 4 Т. нач I ~+
\ 'отв. т. расч ВН
I\J
+ 0TB・ т. ном НН \(28)
'отв. т. расч НН /
где7ном вн — номинальньш первичный ток стороны ВН.
Определяется ток небаланса в режиме, соответствующем 5Началу торможения?,：
4б. т. нач — 'нб. т. нач +'н6. т. иач 十'нб. т. нач •(29)
Составляющие тока небаланса определяются по выражениям
= к К.
“нб. т. нач лпер ^одн нач. п，
нб. т. нач ^шах 'т. нач, п，
///^отв. расч. неосн 一 ^отв. ном. неосн、(30)
/ 次，= —■—- — X
но. т. нач了
'отв. расч, неосн
х Г т. нач, п ‘
где К^ер — коэффициент, учитывающий переходный режим; принимается равным 1; Крдн — коэффициент однотипности условий работы трансформаторов тока (принимается равным 1); € — относительная полная погрешность трансформаторов тока (учитывая дополнительную погрешность используемых в защите автотрансформаторов тока, принимается равной 0,05; при отсутствии автотрансформаторов тока погрешность можно принять равной 0,03); ^Umax — относительная погрешность, обусловленная регулированием напряжения на стороне ВН трансформатора (принимается равной половине диапазона регулирования).
Первичный минимальный ток срабатывания защиты при отсутствии торможения принимается равным 0,3 номинального тока трансформатора и проверяется отстройка от тока небаланса 7нб т Haq в режиме, сооветствующем "началу торможений5*：
?с.з min》Q3/hom вн ；
4.3 min》"отс ^нб. т. нач'
где Котс — коэффициент отстройки, принимаемый равным 1,5.
Рассчитывается относительное значение тока срабатывания реле при отсутствии торможения：
7. К
/= ^.зтщ Лсх
•*е.p沢加—，
勺кат I。ТВ. ном
где ZOTB ном — номинальный ток выбранного ответвления трансреактора.
Значение J& р min определяется для основной и неосновной сторон защиты. Полученные значения должны удовлетворять условию
°‘3 & /с.р min & °J・
Коэффициент торможения &, равный тангенсу угла наклона тормозной характеристики реле, всегда принимается 0,9.
Первичный расчетный ток срабатывания дифференциальной отсечки /& з, рас— отс определяется отстройкой от максимального первичного расчетного тока небаланса 7нб расч отс при расчетном внешнем КЗ или несинхронном АВР и отстройкой от броска тока намагничивания трансформатора.:
Отстройка от максимального первичного тока небаланса
3« расч, отс *о / нб. рас/отс ♦(32)
Коэффициент отстройки К^ принимается равным 1,5, 7нб} расч> отс определяется по (29) и (30) с учетом того, что погрешность е = 0,1, коэффициент К»。》= 3, а вместо 厶 ияч __ подставляется ток /切八 „ в режиме внешнего КЗ или несинхронного АВР (выбирается большее из двух значений).
Отстройка от броска тока намагничивания трансформатора, как правило, надежно обеспечивается при минимальной уставке на реле по току срабатывания отсечки (6/отв ном), если ответвления рабочей цепи выбраны примерно равными вторичным токам в соответствующих плечах защиты.
Первичный ток срабатывания отсечки на основной стороне, соответствующий минимальной уставке на реле 6/отв ном, определяется по выражению
с. з. отс~ отв. ном. осн —
Если 1С 3 расч отс, определенный по (32), превышает принятый по условию (33), следует выставлять на реле уставку срабатывания отсечки 9ZOTB ном，
Выполняется графическая проверка отстройки от тока небаланса как в максимальном режиме КЗ вне зоны, так и при несинхронном АВР и проверка чувствительности защиты с использованием тормозной характеристики репе, построенной в осях： относительный дифференциальный ток и полусумма относительных тормозных токов 0,5 S7T (рис. 36).
Значения координат точек расчетных режимов определяются по отношению к номинальным токам используемых ответвлений трансреактора и трансформаторов тока цепи торможения реле：
,д схд “ ном.в
/ = - = — *
鑫 ^/^отв. ном 'ном 'отв. ном
Рис. 36„ Графическое определение отстройки от НАВР и чувствительности дифференциальной защиты резервного ТСН мощностью 63 МВ • А
0,5 £% =0,5 £% =
0,5 £% =
0,5 £% =
%.и 及сх
К/К АТ ^отв. т. ном
т・п /отв.т.расч
где 7T п — первичный тормозной ток в расчетном режиме.
Для режима внешнего КЗ н несинхронного АВР (точки Е и М)
(34)
/厶_ 'нб. расч 'ном. в. осн 'нем ВН 'отв. ном. осн
+ 'отв. т. расч НН
(35)
отв. т. ном НН
где /нб расч определяется по (29) и (30) с заменой ZT нач п на ток 1тах 口 для режимов внешнего КЗ и несинхронного АВР.
Для режима двухфазного КЗ на выводах обмотки НН1 (НН2) 6,3 кВ (точка Л)
(36)(36)0,52/= 0,50,52/= 0,5/С)/С)отв. т. расч ВНотв. т. расч ВНном ВНном ВН^отв. т. ном ВН^отв. т. ном ВН(37)(37)
(36)
(36)
0,52/= 0,5
0,52/= 0,5
/С)
/С)
отв. т. расч ВН
отв. т. расч ВН
ном ВН
ном ВН
^отв. т. ном ВН
^отв. т. ном ВН
(37)
(37)
ном. в. осн
'ном ВН 'отв. ном. осн
Коэффициент отстройки защиты в режиме внешнего КЗ и несинхронного АВР
/=Кр 心 15
где /с р — относительный ток срабатывания реле в режиме внешнего КЗ (точка Д) и несинхронного АВР (точка К) с учетом тормозной характеристики реле; определяется по характеристике реле при соответствующих значениях 0,52/丁
Коэффициент чувствительности защиты в режиме двухфазного КЗ на выводах обмотки НН1 (или НН2) 6,3 кВ
где Ц- относительный ток срабатывания реле (точка В) с учетом тор
мозной характеристики реле; определяется по характеристике реле при соответствующем значении 0,5 2/т.
Пример 3. Выполнить расчет дифференциальной защиты резервного ТСН на реле ДЗТ-21. Параметры трансформатора и электродвигатель- ной нагрузки приведены на рис. 35. Защита включена на трансформаторы тока стороны ВН ТСН с коэффициентом трансформации К【= =400/1, соединенные в треугольник, и на сумму вторичных токов обмоток НН (трансформаторы тока сторон НН с Ху = 3000/5 соединены в звезду).
Определяются первичные номинальные токи ТСН:
ном ВНном ВН63 х ]°3ч/Гх 33063 х ]°3ч/Гх 330二 110А;二 110А;г=ном ННг=ном НН石又6,3石又6,3二 5780 А.二 5780 А.
ном ВН
ном ВН
63 х ]°3ч/Гх 330
63 х ]°3ч/Гх 330
二 110А;
二 110А;
г=
ном НН
г=
ном НН
石又6,3
石又6,3
二 5780 А.
二 5780 А.
Определяются вторичные токи в плечах защиты:
ном.в ННном.в НН5780 с — =9,63 А. 3000/5
ном.в НН
ном.в НН
Так как значения 4ом.в выходят за пределы номинальных токов реле ДЗТ-21, на стороне ВН устанавливается выравнивающий автотрансформатор тока АТ-31 с коэффициентом трансформации 底丁 = =1/5,16, а на стороне НН — выравнивающий автотрансформатор тока АТ-32 сКат = 10/5.
Тогда расчетный ток ответвления АТ-31, к которому подключено реле на основной стороне (стороне ВН),
/= О' -5,16= 25A 二/
*ОТВ. НОМ. ОСН]'НОМ. В. ОСН'
а в соответствии с (27)
/= _2,塞 x_%8——=9 63 a.
отв. расч. не(>сн 门
Принимаем/отв>неосн = 9,6 А.
Определяются расчетные токи ответвлений промежуточных трансформаторов тока цепи торможения：
=0,48x5,16 'отв. т ВН —«"
отв. т ННотв. т НН箒* a.箒* a.
отв. т НН
отв. т НН
箒* a.
箒* a.
Принимаются： ^ОТВш т. ном вн ~ 2‘5 А; /0TB. т. ном нн 一 5 А,
Определяется первичный ток стороны ВН、соответствующий "началу торможенн*” в соответствии с (28)：
= 0”u0(訂+ 土一)0,6=65,8a.
В соответствии с (29) определяется первичный ток небаланса в режи
ме, соответствующем 5,началу торможения”：
《5. т. нач《5. т. нач1Х1Х 0,05 + 0,12 + 2呼二竺］65,8 = 11,4 А.
《5. т. нач
《5. т. нач
9,63/
Определяем первичный минимальный ток срабатывания защиты из двух условий：:
厶3根加 >0,3x110 =33 А;
厶зт〃>1，5х11,4=17』А・
Принимаем /с 3 min = 33 А и из (31) определяем для основной сторо
ны
A.Р- оси =存偿当=。，3
и для неосновной стороны
,с.р min неосн,с.р min неосн0：3 х 5780 х 103000/5 х 50：3 х 5780 х 103000/5 х 5= 0,301.= 0,301.
,с.р min неосн
,с.р min неосн
0：3 х 5780 х 10
3000/5 х 5
0：3 х 5780 х 10
3000/5 х 5
= 0,301.
= 0,301.
Устанавливаем Кт = 0,9.
В соответствии с (29) и (30) определяется максимальный первичный ток небаланса при несинхронном АВР, Принимается из примера 2 /НАВР = 36 860 А. Тогда
нб. расч. отс =(з X °,1 + 0,12 +нб. расч. отс =(з X °,1 + 0,12 +36 860 丄丄=300 А.
нб. расч. отс =(з X °,1 + 0,12 +
нб. расч. отс =(з X °,1 + 0,12 +
330
Из (32) определяем ток срабатывания дифференциальной отсечки:
%2cqe 3 отс= 1，5х 300 = 450 А・
При токе отсечки 6/ном в соответствии с (33) определяем
/с з отс = 6 X 2,5/с з отс = 6 X 2,5色竺一=670〉450 A.色竺一=670〉450 A.5,16 х 35,16 х 3
/с з отс = 6 X 2,5
/с з отс = 6 X 2,5
色竺一=670〉450 A.
色竺一=670〉450 A.
5,16 х 3
5,16 х 3
Принимая из примера 1 значение тока двухфазного КЗ на выводах (2)
обмотки НН I =23,5 кА и значение тока внешнего трехфазного КЗ в этой же точке I* = 27 кА, определяем в соответствии с (34) —(39) координаты точек Ef М и А н& рис. 36 для проверки отстройки реле и определения коэффициента чувства才ельности.
Определяем ток 7H& расч при внешнем трехфазном КЗ:
/нб „асч к = ( 2 X 1 X од + 0,12 + 坐2二М ) 27 000 士- = 178 А.
• Р С • I9,63/330
Определяем координаты точки Е (внешнее трехфазное КЗ):
г1780,481 Q
/д(внешН кз)= х = 1,62 отн. ед.;
°'5 "в S3 КЗ) = 0,5 х 27 000 謁匸(訂 + *)=
=5,02 отн. ед.
Определяем ток ^g расч при несинхронном АВР：
4б. расч НАВР = ( 2 X 1 X о,1 + 0,12 + -^~ ^ 36 860 翁=
二 228 А.
Определяем координаты точки М (несинхронное АВР)：
г2280,48 с
/д(навр)= R 百=2,08 отн. ед.;
。，5 2/т(навр)二 °,5 х 36 860。，5 2/т(навр)二 °,5 х 36 8606,3330 х ио6,3330 х ио
。，5 2/т(навр)二 °,5 х 36 860
。，5 2/т(навр)二 °,5 х 36 860
6,3
330 х ио
6,3
330 х ио
=6,45 отн. ед.
Определяем координаты точки 4 (двухфазное КЗ в минимальном режиме на выводах обмотки НН в зоне защиты):
^)= 23 5ОО-Б?ЬоХ^)= 23 5ОО-Б?ЬоХ°，48。с--■•■二 3,9 отн. ед.;°，48。с--■•■二 3,9 отн. ед.;0,480,480,5 S/T(K3) = 0,5 x 23 5000,5 S/T(K3) = 0,5 x 23 5006,3330 X 1006,3330 X 100X — =1,6 отн. ед.3X — =1,6 отн. ед.3
^)= 23 5ОО-Б?ЬоХ
^)= 23 5ОО-Б?ЬоХ
°，48。с
--■•■二 3,9 отн. ед.;
°，48。с
--■•■二 3,9 отн. ед.;
0,48
0,48
0,5 S/T(K3) = 0,5 x 23 500
0,5 S/T(K3) = 0,5 x 23 500
6,3
330 X 100
6,3
330 X 100
X — =1,6 отн. ед.
3
X — =1,6 отн. ед.
3
Из рис. 36 следует, что реле обладает необходимыми чувствительностью и отстройкой от внешних КЗ и несинхронных АВР.
7с.з. раб7с.з. рабДистанционная защита питающих вводов на секции 6,3 кВ нормальной эксплуатации и на магистрали резервного питания 6,3 кВ. Уставка сопротивления срабатывания защиты определяется для вводов рабочего питания на секцию нормальной эксплуатации 6,3 кВ по следующему выражению:
7
с.з. раб
7
с.з. раб
(38)
где К°тс ~ коэффициент остройки, равный 0,85; ^в - коэффициент возврата (не превышает 1,1); Хдв — индуктивное сопротивление полностью остановленных двигателей (при этом мощность двигателей принимается 5 = 1,28妙 где 5牙 一 номинальная мощность полуобмотки НН ТСН).
Этим условием автоматически обеспечивается согласование с защитами отходящих присоединений. При этом для вводов рабочего и резервного питания секции РУСН 6,3 кВ допускается определять по сумме фактических значений пусковых токов электродвигателей секции уг
пуск*
Для выводов от резервного трансформатора к магистрали резервного питания при определении Х^ принимается 5ДВ = 1,55тр.
Уставка защиты, установленной на вводе резервного питания на сек- шло, принимается равной Zc#3. рез = ZC 3. раб.
Чувствительность дистанционной защиты в зоне основного действия при КЗ на секции СН всегда обеспечивается, так как хотя бы на одном реле сопротивления при междуфазном КЗ на секции напряжение и, соответственно, сопротивление равны нулю. Зона резервьрования защи- Ibl ZRSIcT 一 Zc.3^4. рез»『股 Kq. рез = 12 ЕСЛИ ^ист < ^Kag 机〃％, 丁。 на питающих вводах 6,3 кВ устанавливается резервная защита.
Уставка на реле сопротивления определяется на основании первичного сопротивления срабатывания защиты Zc 3 ：
z&p — Z&3 K]KcxlKu、(39)
где К】,Ки — коэффициенты трансформации трансформаторов тока и напряжения; Ксх — коэффициент схемы соединения ТТ.
Чувствительность защиты по току точной работы проверяется при минимальном значении тока двухфазного КЗ в конце зоны действия защиты.
Ток в конце зоны действия защиты при КЗ в кабеле — для： вводов рабочего и резервного питания
Т(2)"ном、
《=一厂一——三，(4°a)
2,片 CH”#+Z±3
для вводов на магистраль резервного питания
炉=,(砲
^Хтсп max ^ХшУ^1з
где《ом - номинальное напряжение ТСН, равное 6,3 кВ; /сн max - сопротивление ТСН при таком положении РПН, когда Хтсн наибольшее; Zc.3 — сопротивление срабатывания защиты; Хшп - сопротивление шинопровода магистрали резервного питания.
Ток в реле равен /р = 1^ jKjt
Коэффициент чувствительности по току точной работы
GW 13(41).
где 7T.p — минимальный ток 10 %-ной точности реле сопротивления.
Уставка токовых блокирующих реле да станционной защитм отстраивается от суммарного тока секции в режиме пуска самого мощного электродвигателя и определяется по выражению
4.3 一 ~~^" “('лом. секи — 'ном. дв 相〃X) Cos ^ном +
Кв
■ —y ■.—，"一一 "' IE -1' L -»■- 一■ - ■-- 一「；—" 一' —-- -^
+【&IOM. секц ~~4ом* дв m〃x)sin % ом 十 40MA/^(/в + 苓 СН +
"+ 冗П)］已(42)
где Кот/ 1」—коэФфициент отстройки; Хв — коэффициент возврата реле тока (для РСТ-13 принимается равным 0,9); 9HoM — угол номи-
нальной нагрузки секции (принимается cos %。乂 '= 0,85); 1ЯОМ^ дв тах - номинальный ток самого крупного двигателя, подключенного к секции (или ток группового кабеля, питающего вторичную сборку); Хдъ, У с ^Гшп — пусковое сопротивление этого двигателя, сопротивление ТСН й сопротивление шинопровода;厶0M. секц — номинальный ток секции, принимаемый равным номинальному току обмотки 6,3 кВ трансформатора собственных нужд.'
Выбранная уставка обеспечивает также селективность блокирующих токовых реле по отношению к токовым защитам электродвигателей 6 кВ и ТСН 6,3/0,4 кВ в режиме неисправности реле сопротивления. Коэффициент ir/вствительности блокирующих токовых реле
£.6“ "У"/, У
где С определяется по (40).
Выдержка времени дистанционной защиты, установленной на вводах рабочего и резервного питания к секциям РУСН 6,3 кВ, согласуется с быстродействующими защитами отходящих присоединений; выдержка времени защиты, установленной на вводах от резервного ТСН к магистрали резервного питания, согласуется с временем защиты на вводе резервного питания. Ступень селективности принимается △才=0,3 с.
Пример 4. Расчет дистанционной защиты, установленной на вводах на секцию I нормальной эксплуатации.
Исходные данные и схема замещения приведены на рис. 35.
Определяется первичное сопротивление срабатывания защиты по (38)：
Zc з = -2^А2лН£ = 0,221 Ом.
с- 1,1
Определяется зона резервирования защиты:
Zдиет ],2Zдиет ],2=0,184 Ом.=0,184 Ом.
Z
диет ],2
Z
диет ],2
=0,184 Ом.
=0,184 Ом.
Определяется в соответствии с (42) уставка токовых блокирующих реле：
厶.3= 貶 /2880- 900)2 .о. + [(2880—900)0,525 +
今-■ - " t
+ ]2=8,2kA.
/Г{0,55 + 0,11)
Проверяется в соответствии с (40), (41) и (43) чувствительность защиты при двухфазном КЗ в конце зоны действия защиты:
2(0,182 + 0,2212)2(0,182 + 0,2212)=11,25 кА;=11,25 кА;
2(0,182 + 0,2212)
2(0,182 + 0,2212)
=11,25 кА;
=11,25 кА;
飞=11,25/8,2= 1,38〉1；3・
Ток в реле сопротивления
Ток точной работы для реле БРЭ-2801
4.р>1,6А.
Коэффициент чувствительности защиты по току точной работы
%』р =18,1/1,6〉1,3.
Чувствительность защиты обеспечивается.
Дистанционная защита, установленная на ТСН со стороны ВН. Так как в качестве резервных защит на стороне ВН ТСН мощностью 25— 63 МВ • А с расщепленными обмотками НН (см. тл. 2) предусматриваются два комплекта дистанционных защит, то сопротивление срабатывания каждого из этих комплектов, приведенное к напряжению 6,3 кВ, принимается в 2 раза меньшим сопротивления срабатывания дистанционных защит стороны НН ТСН, выбранного по (38).
Уставки блокирующих токовых реле определяются по (42), их чувствительность при КЗ на защищаемой секции всегда обеспечивается. Чувствительность защиты по току точной работы определяется при минимальном токе двухфазного КЗ на шинах РУСН 6,3 кВ или на магистрали：
4 = "ном/⑵^ТСН 1ЯЗХ)，(43)
где ЛГТСН тах — сопротивление трансформатора, соответствующее максимальному значению ., %・
Сопротивление срабатывания реле определяется по выражению
?с.р - 区 Z&3 вн，(44)
где J — коэффициент трансформации рассматриваемого ТСН (принимается при среднем положении РПН); Kj — коэффициент трансформации трансформаторов тока стороны ВН ТСН, к которым подключается защита; К。— коэффициент трансформации трансформаторов напряжения, установленных со стороны обмотки НН ТСН; К。— коэффициент схемы соединения ТТ.
Выдержка времени на защите выбирается по условию отстройки от времени действия дистанционной защиты, установленной • со стороны обмотки НН трансформатора.
Пример 5. Расчет дистанционной защиты, установленной со стороны питания резервного ТСН 330/6,3—6,3 кВ мощностью 63 МВ • А; К?= = 200/1.
Исходные данные и схема замещения приведены на рис. 35.
Определяется первичное сопротивление срабатывания защиты:
Zc з вн = 0,5 х 0,221 = 0,11 Ом (см. пример 4).
1^и этом уставка на реле составляет:
1 х 200 х 0,11 х 52,5
с = = 19,08 Ом.
•Р ^60
Определяется чувствительность защиты по току точной работы при двухфазном КЗ на выводах 6,3 кВ ТСН (42):
6,35 х 0,116,35 х 0,11=17,5 KA.=17,5 KA.
6,3
5 х 0,11
6,3
5 х 0,11
=17,5 KA.
=17,5 KA.
Ток в реле
17,5 x 10总200/117,5 x 10总200/1=87,5 А,=87,5 А,
17,5 x 10总200/1
17,5 x 10总200/1
=87,5 А,
=87,5 А,
Ток точной работы для реле БРЭ-2801
4 р = 1,6 и Кч> 2.
Защита от однофазных замыканий на землю в сети СН 6,3 кВ. Первичный расчетный ток срабатывания защиты определяется из условия надежного несрабатывания защиты от броска собственного емкостного тока при внешнем замыкании на землю:
】с з оасч = Котс *8 'е，(45)
где Кот。= 1，2 — коэффициент отстройки; К^ — коэффициент, учитывающий бросок тока (勺=2 + 3 для реле РТЗ-51 иК$ = 3 + 4 для реле РТЗ-50 для сети с изолированной нейтралью; К^ = 1,2 + 1,3 для всех реле, работающих в сети с нейтралью, заземленной через резистор); 1е- собственный емкостный ток присоединения.
Первичный ток срабатывания защиты принимается равным расчет- Н°му： /&3 - 'с.з・ расч*
При выполнении защиты на реле РТЗ-51 и получении расчетной уставки более 5 А в ячейке следует установить два трансформатора тока нулевой последовательности и соединить их вторичные обмотки последовательно. При этом максимальный первичный ток на реле РТЗ-51 равен 7,8 А.
Значение собственного емкостного тока определяется следующим образом:
/е=/е ппис+/ел'(46)
где/е прис — собственный емкостный ток самого присоединения (электродвигателя или трансформатора собственных нужд 6,3/0,4 кВ); /е л — собственный емкостный ток кабельной линии, входящей в зону защиты.
Значение емкости фазы статора электродвигателя или емкости обмотки 6,3 кВ трансформатора относительно земли принимается по данным завода-изготовителя в соответствии с табл, 2.
Собственный емкостный ток кабельной линии, входящей в зону защиты, определяется по выражению
Лу№(47)
где / — длина линии; т — число кабелей в линии; 7е уд — собственный емкостный ток единицы длины кабельной линии 6,3 кВ, принимаемый в зависимости от сечения кабеля 6,3 по табл. 3.
При нейтрали, заземленной через резистор, определяется защищаемая защитой от однофазных замыканий на землю часть обмотки статора электродвигателя от вьшодов к нейтрали：
р = 1 - £ 厶.3・ прнс /З'оа，(48)
где & = 1、2 — коэффициент чувствительности; /с.3<прис — ток срабатывания защиты присоединения, отстроенный от емкостного тока присоединения; /Оа — активная составляющая тока нулевой последовательности;
3% .
3R '
Таблица 2
Мощность электродвигателя, кВт
Полная мощность электродвигателя, МВ • А
Емкость фазы статора двигателя, 10 Ф
Емкостга»1й ток элек тродвигателя, А
200-500
0,263-0,657
0,0137-0,00344
0,00467-0,0118
500-2000
0,657-2,63
0,00344-0,0137
0,0118-0,0467
2000-3000
2,63-3,95
0,0137-0,0206
0,0467-0,0705
3000-5000
3,95-6,57
0,0206-0,0344
0,0705-0,118
5000-8000
6,57-10,5
0,0344-0,05 5
0,118-0,188
Таблица 3
Сечение кабеля 6,3 кВ, мм2. .70
95
120
150
185
240
Емкостный ток линии при но-
минальном напряжении,
А/км. 0,8
0,9
1,0
1,18
1,25
1,45
R — сопротивление резистора, причем сопротивлением дополнительного трансформатора (ТСЗК) допустимо пренебречь; р должно быть больше 0,5.
Защита отходящих присоединений выполняется без выдержки времени.
При наличии в сети СН 6,3 кВ секций 6,3 кВ удаленной нагрузки дополнительно выбирается уставка защиты линии 6,3 кВ, связывающей блочные секции СН и секции удаленной нагрузки (секции надежного питания на АЭС, секции ОВК и др.):
/с・з.св = КоКб/е£，(49)
где К。=1,2 — коэффициент отстройки; К^ = 1,2;，^ — суммарный емкостный ток секции удаленной нагрузки.
Время срабатывания защиты принимается равным fc 3 = 0,5 с.
(50)(50)Уставка на защите от замыканий на землю в цепи дополнительного трансформатора с нейтралью, заземленной через резистор, выбирается по формуле
(50)
(50)
'с・з — К° 'с.з. прис max
где К。= 1,2 - коэффициент отстройки; Л ,- максимальный
ток срабатывания защиты присоединений.
Время срабатывания защиты при установке ее на секциях собственных нужд 6,3 кВ АЭС, не имеющих секций удаленной негрузки, при-
яимается равным fC 3 二 0,5 с, при установке защиты на секциях собственных нужд, 6,3 кВ нормальной эксплуатации АЭС, питающих секции удаленной нагрузки, выдержка времени защиты принимается равной %з=1С.
Пример 6. Расчет защиты от однофазных замыканий на землю в обмотке статора электродвигателя 6 кВ питательного насоса мощностью 4 МВт, выполненной с реле типа РТЗ-51. Двигатель присоединен к секции СН двумя кабелями сечением 240 мм2, длиной 450 м.
- Емкостный ток двигателя определяем из табл. 2 и принимаем равным /= 0,118А..
Емкостный ток кабельной линии по (47)
/е л =1,45 х 0,45 х 2= 1,305 А,
где《.уд = 1,45 А/км определяется из табл. 3.
Первичный ток срабатывания защиты по (45)
厶з. расч= LN х 2(0,118 + 1,305) = 3,45 А < 5 А.
Принимаем 1С-3 =/с>3> р8СЧ = 3,45 А..
Резервная защита от многофазных КЗ вводов секций собственных нужд 6,3 кВ. Расчет защиты сводится к определению тока срабатывания реле КАЗ и КА4 и мощности срабатывания реле мощности KW1 и KW2, Реле КАЗ и КА4 не должны срабатывать при пуске самого мощного электродвигателя на секции, поэтому их уставка принимается в соответствии с (42).
Коэффициент чувствительности защиты определяется при трехфазном КЗ в конце самого длинного кабеля, отходящего от секции GH：
4 = /；)//с.з〉1，2・(51)
На блокирующих реле сопротивления KW1 и KW2 всегда выставляется уставка [6]〔
尸с.з =10 Вт.(52)
Дифференциальная защита электродвигателей 6 кВ на реле РСТ-15. Определяем вторичный ток небаланса реле при пуске защищаемого электродвигателя：..
_ JnycK. дв 一^пуск 7ном. дв
7нб - /нб —： — "/нб-，(53)
причем，нб = 0,3 ДДя схем соединения трансформаторов тока защиты "звез 口а—звезда".
(54)(54)Определяется относительный ток срабатывания реле：
(54)
(54)
/с・р・ расч~'нб/'ном.р.
Выбирается уставка реле /уст, ближайшая большая к расчетной по шкале уставок： 0,4, 0,5, 0,65, 0»9,1,2.-:
При необходимости можно использовать предусмотренную в реле возможность дискретного увеличения уставок по току срабатывания в 2 раза ('W 二 2) (см. гл. 4) /
Затем рассчитывается число витков обмотки трансреактора реле, соответствующее расчетной уставке:
(55)(55)/уст • 20 w =—
(55)
(55)
"pacq [
*С.р. р8СЧ
По результатам расчета выбирается число витков трансформатора реле WycT ближайщее к расчетному, чувствительность защиты проверяется при двухфазном КЗ на выводах электродвигателя：
К = 芸 к С
/уст ' 2。
/2) те，к/2) те，к々Люм^р々Люм^ротносительный ток двухфазного КЗ.относительный ток двухфазного КЗ.
/2) те，к
/2) те，к
々Люм^р
々Люм^р
относительный ток двухфазного КЗ.
относительный ток двухфазного КЗ.
Пример 7. Расчет дифференциальной защиты двигателя мощностью 5000 кВт, выполненной на реле типа РСТ-15 (J= 600/5, ^пуск = 6,5).
Вторичный ток небаланса в реле
г с с 6,5 X 538 с
/ = 0,3 —— = 8,75 А.
Ток срабатывания реле по (54)
А.р・ раз = 8,75/5 = 1,75，
Уставка на реле, ближайшая большая к расчетной с учетом ее увели
чения в 2 раза
4ct=2x0,9=1,8>/c=1，75.
Число витков охотки трансреактора реле, соответствующее расчетной уставке：
1,8 х 20_
%cq =Y^~ 20,5 витков.
Принимаем 叫《т = 20 витков.
Чувствительность защиты при двухфазном КЗ на выводах электродвигателя (значения тока КЗ взяты из примера 1)
120x5120x5К/ К/ 1,8x201,8x20——=12,8 > 2.1,8 .——=12,8 > 2.1,8 .
120x5
120x5
К/
К/
1,8x20
1,8x20
——=12,8 > 2.
1,8 .
——=12,8 > 2.
1,8 .
Токовая отсечка электродвигателя. Первичный ток срабатывания тб- ковой отсечки 7c 3 выбирается по условию отстройки от максимального тока, протекающего в реле при пуске электродвигателя:
(56)
где /пуск — пусковой ток электродвигателя при номинальном напряжении питающей сети, определенный с запасом, без учета сопротивления системы; К。= 1,4 子 1,5 — коэффициент отстройки, учитывающий погрешность реле и наличие апериодической составляющей в пусковом токе электродвигателя.
Пусковой ток электродвигателя определяется по выражению
Лхуск ~ -^пуск Атом. ДВ'(57)
где Аду ©к - кратность пускового тока; 7HoM. Дв —номинальный ток двигателя.
На основании (57) можно представить выражение (56) в следующем виде:
厶з = К^Кпуск/ном. дв，(58)
Ток срабатывания реле отсечки определяется по выражению
灯灯(59)
灯
灯
где Ксх — коэффициент, учитывающий схему соединения трансформаторов тока и равный единице при включении реле на фазные токи; Kj — коэффициент трансформации трансформаторов тока защиты.
Чувствительность токовой отсечки проверяется при двухфазном КЗ на выводах электродвигателя в минимальном режиме питающей сети и оценивается коэффициентом чувствительности： 、
к = 一旦—., (60)
(2)
где q min — минимальный ток двухфазного КЗ в защите при повреждениях на выводах электродвигателя.
Коэффициент чувствительности защиты должен быть не менее 2,0.
Токовая защита кабельных линий секций 6,3 кВ удаленных нагрузок. Ток срабатывания максимальной токовой защиты и линий удаленных нагрузок отстраивается от тока самозапуска полностью заторможенных электродвигателей защищаемой секции по выражению
с.зс.з^о ^самКв^о ^самКв(61)(61)
с.з
с.з
^о ^самКв
^о ^самКв
(61)
(61)
где Kq = 1,2 ~ коэффициент отстройки; % — коэффициент возврата реле, равный 0,8 для реле типа РТ「40 и 0,9 для реле типа РСТ-13; ^ам - ток самозапуска электродвигателей, присоединенных к защищаемой секции РУСН 6,3 кВ, определяемый по (24) и (15).
Ток срабатывания реле максимальной токовой защиты
*сх 'с.зК/*сх 'с.зК/(62)(62)
*сх 'с.з
К/
*сх 'с.з
К/
(62)
(62)
где 凡乂 — коэффициент, учитывающий схему соединения трансформаторов тока; Ксх = 1 при включении реле на фазные токи; К【-коэффициент трансформации трансформаторов тока защиты.
Выдержка времени защиты принимается равной 0,3 с.
• Чувствительность защиты определяется при двухфазном КЗ на секции КЗ удаленных нагрузок：
(63)(63)& = 4)/&№/)〉1、5.
(63)
(63)
Методика выбора уставок релейной защитьз элементов сети СН 0,4 кВ
Токовая отсечка ТСН 6,3/0,4 кВ. Ток срабатывания защиты определяется по условию отстройки от максимального тока в месте ее установки при КЗ на стороне 0,4 кВ трансформатора ：
К /⑶
&= -^JS-^_ ,(64)
ТСН
г(3)у丄
где ( EQ% — первичный ток в месте установки защиты при трехфазном металлическом КЗ на стороне 0,4 кВ трансформатора (приведен к U = 0,4 кВ); К。= 1,4 - коэффициент отстройки; %сн = 4H ср/ °нн ср 一 коэффициент трансформации ТСН при положении РПН, соответствующем среднему значению %.
Чувствительность защиты определяется по току в месте ее установки при металлическом двухфазном КЗ на выводах 6,3 кВ ТСН:
(65)(65)% =/f)/&〉2,
(65)
(65)
где 7K — первичней ток двухфазного КЗ в месте установки защиты (приведен к U = 6,3 кВ).
Максимальная токовая защита ТСН 6,3/0,4 кВ. Первичный ток срабатывания максимальной токовой защиты выбирается по двум условиям:
по условию отстройки от тока само запуска двигателей
(66)(66)о сам
(66)
(66)
&в «ТСН
где Ко = 1,15 — коэффициент отстройки; ^в - коэффициент возврата реле тока, равный 0,9 для реле РСТ-13 и 0,8 一 для PT-40; /сам - ток само запуска электро двигателей, п рисоединяе мых к одной или двум секциям РУСН [определяется в соответствии с (15) и (23), причем при определении тока самозапуска учитывается только пусковое сопротивление двигательной нагрузки секции 0、4 кВ. подключенной через автоматические выключатели без пускателей； при определении хдв по (15) допускается принимать суммарный номинальный ток электродвигателей 0,38 кВ, участвующих в самозапуске, равным 2/„пм= 0、7/
НОМ 1 Г1 а среднюю кратность пускового тока этих электродвигателей равной 110
6,5]; Ктсн —『° же‘ 文° в(64) (ПРИ установке защит на стороне 0,4 кВ ТСН принимается ^тсн = 1)；
по условию согласования с отсечками электромагнитных расцепителей, установленных на отходящих от защищаемой секции 0,4 кВ присоединениях (проверяется только для ТСН 6,3/0.4 кВ мощностью 250 кВ . А).
〈67)〈67)Чувствительность защит, установленных в сети 0,4 кВ^ определяется по выражению
〈67)
〈67)
Kq - 'к.расн"с.з~
Для защит, установленных на вводах рабочего или резервного питания к секциям шин 0,4 кВ, в качестве расчетного тока 1К расч принимается значение тока двухфазного короткого замыкания на защищаемой секции 0,4 кВ.
Для защит, установленных на стороне 6,3 кВ резервных трансформаторов собственных нужд со схемой соединения обмоток Д/Y^ и имеющих вследствие этого одинаковую чувствительность к трех- и двухфазным КЗ на стороне 0,4 кВ, расчетным является трехфазное КЗ на секции шин 0,4 кВ, наиболее удаленной от данного трансформатора.
Чувствительность защит, установленных на вводах резервного питания к секциям шин 0,4 кВ, следует проверять отдельно для защит каждого из вводов; при этом в качестве расчетного принимается двух- ф&ное КЗ на секции шин 0,4 кВ, питаемой от рассматриваемого ввсша резервного питания.
Минимальный коэффициент чув ствительности рассматриваемых защит должен быть не менее 1,5 при металлических двухфазных КЗ и равным 1,2 при переходном сопротивлении в месте КЗ гпер = 10^-15 мОм.
Выдержки времени максимальных токовых защит, установленных со стороны питания на ТСН и на вводах от этих трансформаторов к секции шин 0,4 кВ, согласуются между собой и со временем действия быстродействующих защит смежных элементов. Ступень селективности принимается △「= 0,3 + 0,5 с в зависимости от типа реле времени. При этом уставки выдержек времени защит от между- и однофазных КЗ на рабочих и резервных вводах к секциям шин 04 кВ принимаются одинаковыми, поскольку используется общее реле времени.
Пример 7. Рассчитать защиты от междуфазных КЗ резервного трансформатора собственных нужд 6,3/0.4 кВ мощностью Ю00 кВ • А с группой соединения обмоток Д/Ун -11 при вьшолнении магистрали резервного питания шинопроводом типа K3lU-0,4.
Исходные данные для расчета защит приведены на рис. 37.
Ток срабатывания отсечки Ъьтбирается по выражению (64):
4.3 7 1,4 х 16,35 '= 1,48 кА,
6,3
£ЗкВ£ЗкВРезервный ТСНРезервный ТСНРезервный ш,инопровод *3〃-44KB (】皿产60何)Резервный ш,инопровод *3〃-44KB (】皿产60何)SFрез ISFрез IСекция / 4«кВСекция / 4«кВСекция 〃 4 " кВСекция 〃 4 " кВ
£ЗкВ
£ЗкВ
Резервный ТСН
Резервный ТСН
Резервный ш,инопровод *3〃-44KB (】皿产60何)
Резервный ш,инопровод *3〃-44KB (】皿产60何)
SFрез I
SFрез I
Секция / 4«кВ
Секция / 4«кВ
Секция 〃 4 " кВ
Секция 〃 4 " кВ
SFрз「
f %ЮкВтК району ТСН 仆=6,5f %ЮкВтК району ТСН 仆=6,5S=63「kB・AS=63「kB・AК рабочемуТГ〃К рабочемуТГ〃ЗГ20м№ЗГ20м№P*-50。кВтP*-50。кВт5 = 1000кй-А @5 = 1000кй-А @I 卜 faJ^MI 卜 faJ^M3“У5 MM2С=60 幫3“У5 MM2С=60 幫P^55^,K^6tS尸=732k8t/q7P^55^,K^6tS尸=732k8t/q7
f %ЮкВт
К району ТСН 仆=6,5
f %ЮкВт
К району ТСН 仆=6,5
S=63「kB・A
S=63「kB・A
К рабочемуТГ〃
К рабочемуТГ〃
ЗГ20м№
ЗГ20м№
P*-50。кВт
P*-50。кВт
5 = 1000кй-А @
5 = 1000кй-А @
I 卜 faJ^M
I 卜 faJ^M
3“У5 MM2
С=60 幫
3“У5 MM2
С=60 幫
P^55^,K^6tS尸=732k8t/q7
P^55^,K^6tS尸=732k8t/q7
Рис. 37. Поясняющая схема к расчету защит элементов сети собственных нужд 0,4 кВ
(3)
где 1Km仪天=16*35 кА — ток металлического трехфазного КЗ на секции Сшп = 6)，приведенный к напряжению 0,4 кВ (см. приложение).
Чувствительность защиты при двухфазном КЗ в месте установки защиты определяется по (65):
К=心史2*1_ =7、5>2,
闘1,48
где，min = 12,8 кА — ток трехфазного КЗ на стороне 6,3 кВ ТСН、 приведенный к напряжению 6,3 кВ.
Выполняется расчет максимальной токовой защиты резервного ввода наиболее удаленной секции 0,4 кВ.
Длина магистрали до защищаемого ввода принимается 7= 60 м, защита выполнена на реле РСТ-13,
Определяется пусковое сопротивление двигателей, подключенных к секции 0,4 кВ, в соответствии с (15) считая в первом приближении
максимальную мощность двигательной нагрузки секции равной 0,7 номинальной мощности ТСН (Z 廿口 = 1、45 кА):
' ном 1 с н/
/в = — = 33,3 мОм.
х/Г X о,7 X ю3 х 6,5 X 1,45
Ток самозапуска ввода определяется по выражению (24):
г400
Gm 二=4,846 кА.
\/Т(12,65 + 0,7 + 33,3 + 0,0176 х 60)
Очевидно, что условие отстройки от тока самозапуска является расчетным по отношению к условию согласования с отсечками расцепителей отходящих линий.
Определяется ток срабатывания защиты по (66) (А^тсн = 1):
I ,= X 4,846 = 6,192 кА.
20,9
Принимаем 7С 3 = 6,2 кА.
Ток металлического двухфазного КЗ
/2) = /『)(73^2) = 10,6 х 依2 = 9,25 кА,
где /，)= 10,6 кА — ток металлического трехфазного КЗ при /шп = =60 м, найденный по расчетным кривым (см. приложение).
Ток двухфазного КЗ через переходное сопротивление гпер = 15 мОм в той же точке (см. приложение) : 〃? = 8,1 кА.
Коэффициент чувствительности* ^^ учета переходного сопротивления
Kq = ~—= 1,49 七 1,5. 6,2
Коэффициент нияКоэффициент ниячувствительности с учетомчувствительности с учетомпереходного сопротивле-переходного сопротивле-
Коэффициент ния
Коэффициент ния
чувствительности с учетом
чувствительности с учетом
переходного сопротивле-
переходного сопротивле-
РасчетРасчет8,16,28,16,2=1,31 > 12=1,31 > 12показывает, что защита обладаетпоказывает, что защита обладаетдостаточной чувствитель-достаточной чувствитель-
Расчет
Расчет
8,1
6,2
8,1
6,2
=1,31 > 12
=1,31 > 12
показывает, что защита обладает
показывает, что защита обладает
достаточной чувствитель-
достаточной чувствитель-
ностью.
Резервная защита сети 0,4 кВ. Расчет резервной защиты сети 0,4 кВ производится в следующем порядке.
Определяется ток срабатывания грубой ступени защиты по условию отстройки от тока защищаемой секции при пуске самого мощного электродвигателя:
广一-~-
'carp = l，22\/(7HoM - /ном.пвУ COS? 9HoM + {Hhom - ^ном.дв) ‘巾9HoM +
-^ 一一」' _'"'一 .. -^ - - '" - - '一-一， -- - - -
+ 122：/(68)
л/3[380“Кпуск 石7HoM. НВ)+ ^ТСН + ^шп 3*
где /дом — номинальный ток ТСН 6,3/0,4 кВ, кВ, кА; 厶。〜.дв — номинальный ток самого мощного двигателя, кА; Л^пуск — пусковой коэффициент этого двигателя; 9HoM — Угол номинальной нагрузки защищаемой секции 0,4 кВ (cos ^ном =0,85); &сн — сопротивление ТСН 6,3/0,4 кВ, мОм; ХШ11 — сопротивление шинопровода 0,4 кВ, мОм.
Определяется ток срабатывания чувствительной ступени защиты по условию отстройки от номинального тока защищаемой секции:
'с.з.ч = 1’357HoM •(69)
Определяется в соответствии с векторной диаграммой (см. рис. 31) вторичная уставка на блокирующем реле мощностью по условию ее согласования с грубой ступенью защиты (уставка реле должна превышать мощность, соответствующую току /с.з.тр):
400 7СЗс
Рс.з》1,1 ——上卫 COS 屮к.гр COS (90° -屮к.гр)，(70)
KUKI
V^@TCH + "mQ'c・3.rp/》、
где 9K rP 二 arcsm =^ ；(71)
'400
Ku = 4 — коэффициент трансформации трансформатора напряжения защищаемой .секции; Kj — коэффициент трансформации трансформаторов тока питающего ввода 0,4 кВ.
Проверяется в соответствии с векторной диаграммой (см. рис. 31), что вторичная мощность на реле при пуске одиночного двигателя и токе, равном /с 3 ч, превышает уставку на реле KW:
(72)(72)Рцуск.ч 400/c.3.qC°£(9°° -屮пуск)k =. = ：- 》］,2,
(72)
(72)
?c.3K{J KJc.3
причем
%уск = arccos%уск = arccos^ном cos ^ном'с.з.ч^ном cos ^ном'с.з.ч(73)(73)
%уск = arccos
%уск = arccos
^ном cos ^ном'с.з.ч
^ном cos ^ном'с.з.ч
(73)
(73)
Проверяется чувствительность защиты:
%= _™_》1,2,(74)
с.з.ч
Где *” —минимальный ток трехфазного КЗ в конце самого длинного кабеля.
Токовая защита нулевой последовательности. 1. Первичный ток срабатывания защиты, устанавливаемой в нейтрали рабочих ТСН 6,3/0,4 кВ, а также на вводах резервного питания 0,4 кВ, выбирается по согласованию с наибольшим током срабатывания токовой отсечки автоматического выключателя отходящего присоединения 0,4 кВ:
/е.31 一1，21 оте, отх max -05)
Первичный ток срабать^вания защиты, установленной в нейтрали резервных ТСН, выбирается по согласованию с уставками защит вводов резервного питания, рассчитанных по (75):
q3 2 = 1，1厶3「0)
Коэффициент чувствительности защит определяется по минимальному току однофазного КЗ на секции 0,4 кВ, причем для резервного ТСН в качестве расчетного принимается однофазное КЗ на наиболее удаленной секции 0,4 кВ:
(77)(77)К — к> 1,5.
(77)
(77)
八.3
Выбор уставок расцепителей автоматических выключателей в цепях электродвигателей 0,4 кВ. Номинальный ток катушки расцепителя автоматического выключателя /ном р выбирается в соответствии с номинальным током электродвигателя:
‘HOM,p》4ом. ДВ.*(78)
Ток срабатывания отсечки автоматического 厶,、…_ выключателя выбирается по условию оТстройки от апериодической составляющей пускового тока электродвигателя:
для автоматического выключателя с электромагнитным расцепителем
(79)(79)Гс.з.оТс.Р》2/пуск дв；
(79)
(79)
для автоматического выключателя с полупроводниковым расцепителем
(80)(80)'с.З.ОТС.р》1,3/нуск.ДВ，
(80)
(80)
Чувствительность отсечки проверяется при металлическом однофазном КЗ на выводах электродвигателя:
》1,5.》1,5.(81)(81)
》1,5.
》1,5.
(81)
(81)
с.з.отс.р
где Z_ „ п — действительное значение тока отсечки; 布—ток однофазного КЗ на выводах электродвигателя; 1,5 — коэффициент запаса, учитывающий коэффициент разброса уставок отсечки автоматического выключателя и ко эффициент надежно сти 1.1.
Если чувствительность отсечки оказывается недостаточной, то следует увеличить сечение питающего кабеля либо установить вьшосную релейную защиту от однофазных КЗ.
Чувствительность отсечки к междуфазным КЗ обеспечивается, если
二一-> 1,5,(82)
с.з. отс.р
где /к min — минимальный ток шталлического двухфазного КЗ на выводах электродвигателя..
Пример 8. Рассчитать уставки защит электродвигателя, подключенного к секции II 0,4 кВ (рис. 37), а также уставки защит нулевой последовательности и резервной защиты 0,4 кВ резервного ТСН. Параметры защищаемой сети приведены на рис. 37.
Выбираем в соответствии с (7.8) номинальный ток расцепителя автоматиче ского выключателя SF^ типа А3794:
4°м.р》238 A =32°А・
Выбираем в соответствии с (79) ток срабатывания отсечки этого автоматического выключателя：
°тс.р》2 X 7 х 238 - 10 X Оом.р = 3200 А.
Определяем чувствительность этой отсечки по (81):
К - 4800
Kq 3200—
г(1)
где q mj〃 二 4800 А — минимальный ток металлического однофазного КЗ на выводах электродвигателя, определен из графиков приложения.
Определяем в соответствии с (75) и (76) уставки защиты нулевой последовательности на выключателе резервного ввода 5Fpe3 п и защиты нулевой последовательности на вводе 0,4 кВ резервного ТСН:
с.31 = 1,2 х 3200 = 3900 А;
La 二 1，1 х 3900 = 4300 А.
Проверяем в соответствии с (77) чувствительность защиты резервного ТСН：
叱 6120 Л
/= =1,42、1,5,
4300
(1)
где 7K “ер = 6120 А — минимальный ток однофазного КЗ через переходное сопротивление на секции И, определен из графиков приложения. Обе защиты обладают необходимой чувствительностью.
Определяем в соответствии с (69) ток срабатывания чувствительной ступени резервной защиты:
1.3.U = 1,35 х 1,45 = 1,95 кА.
Определяем в соответствии с (68) ток срабатывания грубой ступени резервной защиты：
/сз.гр = 1,22 >/0,45-0,238)2 х 0,852+ [(1,45-0,238)х 0,525 +^
++231 х ю~3231 х ю~32 '
+
+
231 х ю~3
231 х ю~3
=3 кА.
380
—+ 0,013 + 0,007
V?X 7 X 238
Определяем в соответствии с (71) угол между током и напряжением секции в режиме пуска самого мощного двигателя на секции
%“р = arcsin%“р = arcsin15°15°х/Тх 20 X 10~3 X 3 X 10：
%“р = arcsin
%“р = arcsin
15°
15°
400
и в соответствии с (70) вторичную уставку реле
»400 х 3 х Ю3'с з / ] ~1■4 X 1500/5»400 х 3 х Ю3'с з / ] ~1■4 X 1500/5cos 15° cos 75° = 275 Вт.cos 15° cos 75° = 275 Вт.
»400 х 3 х Ю3
'с з / ] ~1
■4 X 1500/5
»400 х 3 х Ю3
'с з / ] ~1
■4 X 1500/5
cos 15° cos 75° = 275 Вт.
cos 15° cos 75° = 275 Вт.
Проверяем в соответствии с (72) надежность срабатывания реле мощности при пуске одиночного электродвигателя и токе, равном току срабатывания чувствительной ступени защиты:
о — 400 х 1950 х cos [90° - arccos (1,45 х 0,85/1,95)) _〔 &)
кh — ：=],3J；
4 x 1500 x /5'Х 275
% > 1,2.
Проверяется чувствительность резервной защиты по (74):
储=当-=1,48〉1,2,
1,95
где 1(з)= 2,9 кА = ток металлического трехфазного КЗ в конце самого длинного кабеля 3 х 120 мм2 / = 300 м, отходящего от защищаемой секции (см. приложение).
Приложение
Графики токов КЗ в сети собственных нужд 0*4 кВ, отходящей от ТСН 6,3/0,4кВ мощностью 1000 кВ х А, е* = 8 % при резервном шинопроводе типа КЗШ-0,4
3
3^150(М50)
/SfCCL&= 3丝"0
Зк50(^50У
3x95(4x95)
SkM=3«35(“x35)
基Z" 4内20二=3X785
120 180 2"0 300 360 420 4距沙〃 600 5万〃 厶а心 m
Рис. П1. Зависимость тока металлического трехфазного КЗ от длины и сечения кабелей 0,4 кВ (/щп = 0)
Рис. П2. Зависимость тока металлического трехфазного КЗ от длины и сечения кабелей 0,4 кВ (Z = 60 м)
^ EL-一 кг.«伸〃加4^ EL-一 кг.«伸〃加43x7Q (经7亦3x7Q (经7亦77史产管3?--:—— 卜/.卜 77史产管3?--:—— 卜/.卜
^ EL-一 кг.«伸〃加
4
^ EL-一 кг.«伸〃加
4
3x7Q (经7亦
3x7Q (经7亦
77史产管3?--:—— 卜/.卜
77史产管3?--:—— 卜/.卜
060120 180 2〃，300 3夕〃 420 480540 600 660 厶破仲
Рис. ПЗ. Зависимость тока трехфазного КЗ через переходное сопротивление гпер = =15 мОм от длины и сечения кабелей 0,4 кВ 0nm = 60 м)
060 12018024〃 300 360 “2Z7 48054060О 660 ^г^060 12018024〃 300 360 “2Z7 48054060О 660 ^г^
060 12018024〃 300 360 “2Z7 48054060О 660 ^г^
060 12018024〃 300 360 “2Z7 48054060О 660 ^г^
Рис. П4. Зависимость тока двухфазного КЗ через переходное сопротивление гпер =. =15 мОм от длины и сечения кабелей 0,4 кВ (/= 60 м)
q wg
"尸3玲
060120 180 240 300 3创夕20 "初 54口600 660 厶/尸
Рис. П5. Зависимость тока однофазного металлического КЗ от длины и сечения трехжильных кабелей 0,4 кВ (?шп = 60 м)
0,5 06072 0 1802“" 300 360 4 20 480 24Z7 300 360 £皿6”0,5 06072 0 1802“" 300 360 4 20 480 24Z7 300 360 £皿6”
0,5 06072 0 1802“" 300 360 4 20 480 24Z7 300 360 £皿6”
0,5 06072 0 1802“" 300 360 4 20 480 24Z7 300 360 £皿6”
Рис. П6. Зависимость тока однофазного металлического КЗ от длины и сечения четырехжилъных кабелей 0,4 кВ (/шп = 60 м)
Рис. П7.. Зависимость тока однофазного КЗ через переходное сопротивление г^ер =15 мОм от длины и сечения трехжильных кабелей 0,4 кВ (/шп= 60 м)
Рис. П8. Зависимость тока однофазного КЗ через переходное сопротивление ?пер =15 мОм от длины и сечения четырехжильных кабелей 0,4 кВ «шп = 60 м) '
Список принятых сокращений
ВВЭР — ядерный водо^водяной энергетический реактор; РВМК — ядерный реактор большой мощности канальный; СУЗ - система управления м защиты реактора;
АЗ - аварийная защита реактора；
ГЦН — главный циркуляционный насос;
АБП — агрегат бесперебойного питания;
ТКЕО - тиристорный ключ с естественной коммутацией отключающий;
ТКЕП г тиристорный ключ с естественной коммутацией переключающий;
ОВК — объединенный вспомогательный корпус;
УВС - управляющая вычислительная система;
МРП - магистраль резервного питания;
КЗШ 一 комплектный закрытый шинопровод;
РТЗО - сборка распределительная, трехфазная, для задвижек, одностороннего обслуживания
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
Воронин ЯМ. Особенности проектирования и сооружения АЭС. М.： Ато миз- дат, 1980.
Федосеев АМ. Релейная защита электроэнергетических систем： Релейная защита сетей. М.: Энергоатомиздат, 1984.
Байтер ЛИ. Релейная защита и автоматика питающих элементов собственных нужд тепловых электростанций. М.： Энергия, 1975；
Зильберман В.А. О селективности и чувствительности релейной защиты питающих вводов собственных нужд блочных электро станций// Электрические стан- ции.1987・,№4・С.61-66・
5. Корогодскии В.И., Кужеков С.Л., Паперно Л.Б. Релейная защита электродвигателей напряжением выше 1 кВ. М.： Энергоатомиздат, 19§7.
Зильберман В.А. Дальнее резервирование в сети собственных нужд блочных электростанций// Электрические станции. 1988. № 9. С. 76-82.
Влияние способа заземления нейтрали сети собственных нужд блока 500 МВт на перенапряжения н работу релейной защиты// В.А. Зильберман, Н.М・ Эпштейн, Л.С. Петрищев, Г.Г, Рождественский57/Электричество. 1987. № 12. С 52-56.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Предасловие 3
Схемы электрических соединений собственных нужд АЭС 4
Принципы выполнения и типы релейной защиты, устанавливаемой на элементах сети 6.3 кВ собственных нувд АЭС 12
Принципы выполнения и типы релейной защиты, устанавли- ■ ваемой на элементах сети 0,4 кВ собственных нужд АЭС ....
Схемы защит элементов сети 6,3 кВ собственных нужд 36 АЭС
Схемы защит элементов сети 0,4 кВ (0,23) кВ собствен- 44 ных нужд АЭС
Расчет уставок защит элементов собственных нуад ‘?
АЭС
*80
Приложение Ц8
Список принятых сокращений 123
Список литературы 124