ОТЧЁТ по производственной практике на Смоленской ТЭЦ-2

     Наиболее тяжелыми с точки зрения сохранения устойчивости генераторов и бесперебойности работы потребителей являются трехфазное короткое замыкание, при котором напряжение между всеми тремя фазами может снижаться до нуля. Однофазное короткое замыкание является наиболее легким видом повреждения, поскольку при их возникновении, даже непосредственно у шин станции, ни одно из трех линейных напряжений не падает ниже 58% нормального. Поэтому допустимое время отключения однофазного короткого замыкания как по условиям работы потребителей, так и по условиям устойчивости всегда оказывается значительно большим, чем в случае трехфазного короткого замыкания.

     В некоторых случаях требование быстроты действия противоречит требованию селективности. При отсутствии возможности одновременного удовлетворения обоих требований допускается выполнение только одного из них, руководствуясь соображениями наименьшего ущерба для потребителей. В большинстве случаев, особенно когда требование быстродействия диктуется соображениями сохранения устойчивости генераторов системы, отдается предпочтение требованию быстродействия, используя при этом возможность при помощи АПВ исправить неселективную работу защиты, включив обратно неселективно отключившуюся линию.

     Время отключения повреждения складывается из времени работы защиты tз и времени действия выключателя tв, разрывающего ток короткого замыкания. Наиболее распространенные выключатели действуют со временем 0,15—0,1 сек. Создание быстродействующих защит является важной и трудной задачей техники релейной защиты.

     Современные быстродействующие защиты могут действовать со временем 0,02—0,04 сек. Требование ко времени действия защиты от ненормальных режимов зависит от их последствий. Часто ненормальные режимы носят кратковременный характер и ликвидируются сами, не угрожая повреждением оборудованию, как, например, кратковременная перегрузка током, вызванная пуском асинхронного двигателя. В подобных случаях быстрое отключение не является необходимым и может лишь причинить ущерб потребителям. Поэтому отключение оборудования при ненормальном режиме должно производиться только тогда, когда наступает действительная опасность для защищаемого оборудования.

 

3. Чувствительность

     Для того чтобы защита действовала при повреждениях, т. е. реагировала на те отклонения от нормального режима, которые возникают в результате повреждения (увеличение тока, уменьшение напряжения при коротком замыкании и т. п.), она должна обладать определенной чувствительностью. Для определения необходимой чувствительности защиты надо прежде всего установить зону, в пределах которой она должна действовать. Каждая защита (например, на рис. 2) должна отключать повреждения на том участке (АБ), для защиты которого она установлена (первый участок защиты I). Кроме того, защита каждого участка должна действовать при коротких замыканиях на следующем, втором, участке (БВ), защищаемом другой защитой (II). Действие защиты на втором участке необходимо для отключения коротких замыканий в том случае, если защита II или выключатель участка БВ не сработают из-за какой-либо неисправности. Резервирование следующего второго участка является важным требованием. Если оно не будет выполняться, то при коротком замыкании на втором участке БВ и отказе его защиты или выключателя повреждение останется не отключенным, что приведет к нарушению работы потребителей всей сети.

     

Рис. 2. Зоны действия защиты.

     Действие защиты I при коротком замыкании на третьем участке не требуется, так как при отказе защиты третьего участка или его выключателя должна подействовать зашита II второго участка. Одновременный отказ защиты на двух участках (третьем и втором) мало вероятен, и поэтому с таким случаем не считаются.

     Исходя из сказанного, чувствительность защиты должна быть достаточной для действия при повреждении в конце второго участка.

     Некоторые типы защит по принципу своего действия не работают за пределами первого участка. Чувствительность таких защит должна обеспечить их надежную работу в конце первого участка. Для обеспечения резервирования второго участка в этом случае устанавливается дополнительная защита.

     Каждая защита должна действовать не только при металлическом коротком замыкании, но и при замыканиях через переходное сопротивление, обусловливаемое электрической дугой. Переходное сопротивление в месте повреждения ухудшает условия работы защиты, так как из-за него уменьшается величина тока короткого замыкания.

     Чувствительность защиты должна быть такой, чтобы она могла подействовать при коротких замыканиях в минимальных режимах системы, т. е. в таких режимах, когда изменение величины, на которую реагирует защита (ток, напряжение и т. п.), будет наименьшей.

    Таким образом, чувствительность защиты должна быть такой, чтобы она действовали при коротком замыкании в конце установленной для нее зоны в минимальном режиме и при замыканиях, через электрическую дугу.

    Выполнение этих требований является весьма сложной технической задачей.

    Особенные затруднения встречаются в обеспечении резервирования следующего участка, что поэтому на практике обеспечивается не всегда. Однако во всех случаях защита должна быть настолько чувствительна, чтобы она могла действовать при тех повреждениях, которые опасны с точки зрения устойчивости, работы потребителей и разрушения оборудования.

 

4. Надежность

     Требование надежности состоит в том, что защита должна безотказно работать при коротких замыканиях в пределах установленной для нее зоны и не должна работать неправильно в режимах, при которых ее работа не предусматривается.

    Требование надежности является весьма важным. Отказ в работе какой-либо зашиты всегда сопряжен с дополнительным отключением одной или большего числа подстанций, как это, например, видно из рис. 3.

                                

Рис. 3. Схема участка сети с односторонним питанием.

     При коротком замыкании в точке К и отказе из-за ненадежности защиты ВI работает защита ВIII в результате чего дополнительно отключаются подстанции II и III.

В случае, если по причине ненадежности неправильно сработает в нормальном режиме зашита BIV, то в результате отключения линии ЛIV потеряют питание потребители четырех подстанций: I, II, III и IV. Таким образом, ненадежная защита сама становится источником аварий.

     Причины ненадежности защиты лежат или в некачественном исполнении ее, или в несовершенстве самого принципа действия защиты.

     Для обеспечения надежности защиты необходимо обращать внимание на следующее:

1. Защита должна выполняться при помощи качественных и надежно работающих реле.
2. Схема защиты должна быть возможно проще и одновременно иметь как можно меньше реле и контактов.
3. Монтаж защиты должен  быть надежным, т. е.   таким, при котором исключаются обрыв проводов схемы защиты, замыкание между ними и на землю, работа реле механических сотрясений, нарушение контактных соединений в схеме и т. п.

4. Все вспомогательные  элементы, соединительные зажимы, провода и т. п., применяемые в защите, должны быть надежными.

Важную роль в обеспечении надежной работы защиты играет качественный уход за ней. Состояние всех защитных устройств периодически проверяется, а там, где это возможно, за исправностью отдельных элементов осуществляется непрерывный контроль при помощи специального устройства, дающего сигнал при повреждении контролируемого элемента. Такой контроль устанавливается, например, за предохранителями, от которых питается защита, и другими аналогичными элементами.

     Простая схема защиты, основанная на простых принципах, является лучшей гарантией ее надежной и безотказной работы. Поэтому при разработке и проектировании защиты не следует предъявлять чрезмерных требований к ее чувствительности и селективности при маловероятных повреждениях и редких режимах.

 

Основные виды защит на ТЭЦ

Количество видов защит на ТЭЦ ─  130. В качестве примера релейной защиты приведём релейную защиту электродвигателей питательных насосов

Релейная защита.

1.Дифференциальная защита (ПЭН-1-3-ДЗТ-11,ПЭН-4 РНТ-565)

2.Защита от перегрузки (3РТ)

3.Защита от двойных  замыканий на землю (5РТ)

4.Защита минимального  напряжения (РП)

5.Технологические защиты 

Перечень и сведения о релейных защитах сведены в таблицу:

	Наименование защит	Зона действия	Сигнал защит	На что действует	Место установки
1	Диф. защита	ТТ яч.КРУ ТТ камера нулевых выводов	1РУ	Откл. МВ T=0 сек (ВВ ПЭН-4)	Релейный отсек яч. КРУ
2	Защита от перегрузки	ТТ яч.КРУ обмотка эл. двигателя	2РУ	Откл. МВ t=20 сек (ВВ ПЭН-4)	Релейный отсек яч. КРУ
3	Защита от двойных замыканий на «землю»	ТТ яч.КРУ обмотка эл. двигателя	3РУ	Откл. МВ t=0 сек (ВВ ПЭН-4)	Релейный отсек яч. КРУ
4	Защита минимального напряжения	0,5Uн на шинах КРУ-6кВ	2РУ	Откл. МВ t=9 сек (ВВ ПЭН-4)	Релейный отсек яч. КРУ

 

8. ХОЛОСТОЙ ХОД ТРАНСФОРМАТОРА.

     Холостым ходом трансформатора называют такой режим его работы, при котором первичная обмотка включена в сеть переменного тока с частотой  f1, а вторичная разомкнута. Протекающий в этом случае по первичной обмотке ток i0 называют током холостого хода. При холостом ходе через трансформатор электрическая энергия не передается, он только возбужден и подобен катушке со стальным сердечником, включенной в сеть переменного тока. Однако наличие у трансформатора двух (или более) обмоток приводит к тому, что линии магнитного поля, созданного током io, не одинаково сцеплены с витками первичной и вторичной обмоток. В связи с этим для более наглядного представления рабочего процесса трансформатора целесообразно представить его магнитное поле в виде наложения двух полей: основного поля, поток Ф которого замыкается по магнитопроводу и сцеплен со всеми витками первичной и вторичной обмоток, и поля рассеяния, поток Фδо которого замыкается частично или полностью вне магнитопровода и сцеплен только с витками первичной обмотки. .

     Основной поток Ф замыкается на всем своем пути по магнитопроводу из ферромагнитного материала, магнитное сопротивление которого зависит от напряженности магнитного поля. При малых значениях напряженности магнитного поля зависимость Ф=f(io) имеет линейный характер, а при больших значениях напряженности магнитного поля, когда начинает проявляться магнитное насыщение, эта зависимость имеет нелинейный характер. Примерный вид зависимости Ф=f(io), получившей название кривой намагничивания трансформатора.

     Кроме магнитного насыщения переменный магнитный поток Ф в магнитопроводе трансформатора вызовет появление вихревых токов и явление гистерезиса, которые в основном и определяют потребление электрической энергии трансформатором на холостом ходу.

     Магнитное сопротивление для потока рассеяния Фδо определяется главным образом немагнитными (воздушными или масляными, изоляционными) участками, которые поток на своем пути встречает и у которых магнитная проницаемость постоянна, благодаря чему поток Фδо остается пропорциональным МДС, его вызывающей.

Магнитные потоки Ф и  Фδо создаются одной и той же МДС, но из-за большой разницы магнитных сопротивлений участков, по, которым они проходят, эти потоки, согласно закону Ома для магнитных цепей будут существенно различны по значениям. Так, в современных трансформаторах при работе на холостом ходу Фδо=0,1-0,25% от Ф.

     Основной поток трансформатора Ф наведет в первичной и вторичной обмотках ЭДС, а поток  Фδо  наведет в первичной обмотке ЭДС рассеяния.

     Наведенные в первичной обмотке ЭДС совместно с падением напряжения на ее активном сопротивлении уравновешиваются подводимым к ней напряжением сети, а напряжение вторичной обмотки при холостом ходе не отличается от наведенной в ней ЭДС, т. е. u2=е2.

     При холостом ходе трансформатора падение напряжения на активном сопротивлении первичной обмотки не превосходит 0,1-0,3% от ЭДС е1, в связи, с чем им, как и ЭДС рассеяние еδо, можно пренебречь из-за незначительности потока рассеяния Фδо по сравнению с основным Ф.

     Здесь отсутствуют потери энергии, т. е. сопротивления обмоток и потери в стали магнитопровода равны нулю, а также отсутствуют потоки рассеяния, т. е. магнитный поток, созданный МДС первичной обмотки трансформатора, полностью замыкается по магнитопроводу и сцеплен  с обеими обмотками.

     Если первичная обмотка трансформатора подключается к напряжению сети, изменяющемуся синусоидально, что характерно для современных электрических сетей, то индуцированная в этой обмотке ЭДС е1 также будет изменяться синусоидально.

     Если первичное напряжение трансформатора синусоидально, то магнитный поток идеального однофазного трансформатора также синусоидален. При этом поток Ф отстает от напряжения сети u1 на угол П/2 и опережает наведенную им ЭДС е1 на угол П/2. Так как вторичная обмотка трансформатора пронизывается тем же потоком Ф, то ЭДС е2 совпадает по фазе с ЭДС е1. Она синусоидальна и отстает от потока Ф на угол П/2.

     Согласно ГОСТ 16110-62, коэффициент трансформации k  определяется как отношение ЭДС, обмотки высшего напряжения к ЭДС обмотки низшего напряжения (или отношение чисел их витков).

При эксплуатации трансформатора коэффициент трансформации определяют как отношение номинальных напряжений. При этом следует иметь в виду, что номинальное первичное напряжение - это напряжение, подводимое к первичной обмотке трансформатора и удовлетворяющее ГОСТ 13109-67, а номинальное вторичное напряжение - это напряжение вторичной обмотки при холостом ходе трансформатора и номинальном первичном напряжении. В каждом витке каждой  обмотки трансформатора наводятся ЭДС одинаковые по значению.

     Ток, необходимый для создания потока Ф, называют намагничивающим или реактивной составляющей тока холостого хода.

 Намагничивающий ток трансформатора призаданных частоте сети f1 и числе витков первичной обмотки W1 определяется не только напряжением сети, но и значением магнитного сопротивления магнитопровода, которое, в свою очередь, в основном определяется степенью насыщения последнего.

Если магнитопровод трансформатора ненасыщен, то намагничивающий ток - синусоидальный, если насыщен, то он -несинусоидальный. Однако в обоих случаях он совпадает по фазе с потоком Ф.