1490

двигателя и от нагревательного элемента, расположенного в корпусе реле и питаемого током, пропорциональным току двигателя. При малых перегрузках срабатывание происходит в основном под действием тепла, непосредственно поступающего из обмоток двигателя, а при пусковых токах - под действием тепла, выделяющегося в нагревательном элементе.

В чатите от понижения напряжения электроустановок следует различать защиту минимального напряжения и нулевую защиту. Защита минимального напряжения срабатывает при снижении напряжения сети до

непосредственное присоединение к сети, применение нулевой защиты считается достаточным. В магнитных пускателях нулевая защита осуществляется катушкой контактора и соответствующей схемой управления.

Для двигателей с фазным ротором, не допускающих толчков тока, возникающих при восстановлении напряжения более чем на 6 0 - 7 0 % при выведенном реостате, необходима минимальная защита. В ответственных установках во избежание частых отключений из-за кратковременных снижений напряжения может быть применена минимальная защита с выдержкой времени на отключение.

Защита от понижения напряжения может быть выполнена одним реле, включенным на линейное напряжение. Такая однорелейная защита рекомендуется при использовании реле прямого действия для автоматических выключателей и магнитных пускателей. Для ответственных двигателей, для которых необходим самозапуск, в цепи управления пускателем должны применяться электрические или механические устройства выдержки времени, которые при восстановлении напряжения в течение заданного времени обеспечивают повторное включение пускателя.

Защита от однофазного режима (обрыва линейного провода) не относится к числу строго обязательных. ПУЭ допускается установка защиты только на основании технико-экономического обоснования. При защите двигателей от перегрузки встроенными температурными реле необходимость защиты от однофазного режима отпадает. При отсутствии встроенной температурной защиты специальная защита от обрыва линейного провода может быть осуществлена с помощью температурнотоковых реле, встроенными в магнитный пускатель тепловыми реле, а также фильтровой защитой, в частности фильтровыми защитами токов обратной последовательности [1,14,15].

9.1.2. Электроустановки напряжением выше 1000 В

Зашита электроустановок поверхности напряжением выше 1000 В от токов к.з.. как правило, осуществляется максимальными токовыми

электроустановки, режима ее работы, величины токов к.з., а также от рода оперативного тока.

Схемы защиты основаны на применении токовых реле прямого и косвенного действия и имеют двухфазное одноили двухрелейное исполнение. Однорелейная схема проще и экономичнее, однако имеет неодинаковую чувствительность к разным видам к.з. Схемы токовой отсечки приведены в [16].

В последние годы для защиты мощных и ответственных электроустановок начали применяться модульно-кассетные устройства защиты на полупроводниковых элементах. Под модулем понимается нормализованная блочная конструкция, в которой с помощью типовых функциональных и логических элементов определенной серии и релейной аппаратуры реализуются схемы отдельных, выполняющих определённые функции, законченных узлов устройств защиты. Отдельные модули объединяются в кассеты, имеющие двух-, четырёх- и шестимодульные исполнения.

Защита электродвигателей

Для мощных и ответственных двигателей (Р^5000 кВт) и трансформаторов (S-гр^бЗОО кВА) ПУЭ рекомендуют защиту от к.з. осуществлять дифференциальной токовой защитой, особенность которой заключается в том, что по реле в нормальном режиме или в режиме внешних к.з. протекает разность рабочих (или аварийных) токов начала и конца защищаемой электроустановки, а при повреждениях в зоне - сумма аварийных токов (или один из них). Преимуществами этой защиты являются высокая чувствительность, селективность, т.е. свойство срабатывать только при повреждениях на защищаемом элементе, быстродействие. Принципиальные схемы дифференциальных защит описаны в [16].

На рис. 9.2 приведена схема защиты электродвигателя напряжением 3-10 кВ мощностью не менее 2 Мвт на оперативном переменном токе. Схема предусматривает применение для управления двигателем привода ППМ-10, имеющего четыре отключающие катушки: реле мгновенного действия РТМ1, РТМ2, реле напряжения РНВ с выдержкой времени и электромагнит дистанционного отключения ЭО. В качестве источников

снижением напряжения, схема может отказать в действии из-за малого оперативного тока (напряжения). В этом случае отключение двигателя происходит от защиты минимального напряжения, которая осуществляется с помощью реле РНВ, подключенного к трансформатору напряжения. Чтобы предотвратить ложные действия реле при повреждениях цепи трансформатора напряжения, защита выполняется групповой, охватывающей до четырех двигателей, питающихся от шин данной секции распределительного устройства.

Когда двухрелейная отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности, применяется двухфазная двухрелейная дифференциальная отсечка, показанная на рис. 9.3 штриховой линией. При таком выполнении защиты реле перегрузки 7 включается в рассечку нулевого провода второго комплекта трансформатора тока ТА2, питающего измерительные приборы (на схеме не показано). Это делается для повышения чувствительности дифференциальной отсечки за счет снижения токов небаланса в нормальном режиме [13,16].

Защита садовых трансформаторов

На рис. 9.3 приведена схема защиты трансформатора мощностью до 40 MBA на оперативном переменном токе [13,15,16].

В качестве зашиты от междуфазных к.з. принята схема дифференциальной защиты в трехфазном двухрелейном исполнении с применением реле РТМ1, РТМ2 (при коэффициенте чувствительности менее двух применяют реле РНТ). При срабатывании защиты подается импульс на включение короткозамыкателя КЗ, создающего на стороне высшего напряжения (ВН) трансформатора искусственное короткое замыкание, под действием которого защиты, установленные на питающей подстанции, срабатывают и отключают линию. После отключения линии отделитель ОД поврежденного трансформатора отключается, отсоединяя его от линии. Вслед за этим линия может быть включена вновь устройством АПВ. Следует указать, что ПУЭ рекомендует установку дифференциальной защиты для трансформаторов мощностью 6,3 MBA и выше.

Зашита от внутренних повреждений в трансформаторе (вигковых и междуфазных замыканий) осуществляется газовым реле Г Газовая защита, действующая на сигнал и на отключение, обязательна для трансформаторов мощностью 6,3 MBA и выше, а также для внутрицеховых понижающих трансформаторов мощностью 630 кВА и выше. Для трансформаторов мощностью 1 - 4 MBA газовая защита устанавливается только при отсутствии дифференциальной или максимальной токовой защиты с выдержкой времени 0,5 -1,0 с.

Зашита от токов в обмотках, обусловленных внешним к ч осуществлена реле РТВ1 и РТВ2. Ток срабатывания защиты отстраивается от максимального тока нагрузки в наиболее тяжелом режиме работы трансформатора (самозапуск двигателей, аварийная перегрузка и др.)

Зашита от перегрузки осуществлена токовым реле с ограниченно зависимой характеристикой. Защита действует на сигнал или на отключение с выдержкой времени, которая на ступень больше выдержки времени максимальной токовой защиты от сверхтоков при внешних к.з.

Для трансформаторов меньшей мощности последние две защиты обычно объединяются. Для трансформаторов мощностью менее 6,3 MBA защиты выполняются в зависимости от установки на стороне ВН высоковольтных выключателей нагрузки или предохранителей. Схемы защит для трансформаторов с выключателями и без них приведены в [16].

Защита кабельных линий

Согласно ПУЭ, для линий напряжением 3-10 кВ с малым током замыкания на землю должны предусматриваться защиты от многофазных к.з. и однофазных замыканий на землю.

Для кабельных линий, подверженных систематическим перегрузкам, допускается выполнение защиты от перегрузки, действующей в зависимости от вероятности и величины перегрузки, периодичности осмотра и ответственности электроустановки на сигнал или отключение. Защита от многофазных замыканий на одиночных линиях в радиальных сетях с односторонним питанием должна предусматриваться только с питающей стороны и выполняться в виде максимальной токовой защиты со ступенчатой настройкой выдержек времени в сочетании с токовыми отсечками.

Зашита от однофазных замыканий на землю должна устанавливаться с действием:

на сигнал, когда при помощи устройств контроля изоляции и поочередного отключения присоединений может быть обеспечено достаточно быстрое отключение места повреждения; на отключение (по всей электрически связанной сети), когда это необходимо по условиям техники безопасности.

Допускается также выполнение защиты от замыканий на землю с действием на отключение на тех линиях, отключение которых не прекращает питание электроустановок и потребителей, и м е ю щ и х двухстороннее питание или автоматическое включение резерва (АВР).

Защита от однофазных замыканий на землю, как выполняется с использованием трансформаторов тока

а) трансформаторов и каждого отходящего от них присоединения от токов к.з. - автоматическими выключателями с максимальной токовой защитой;

б) электродвигателей и питающих их кабелей от токов к.з. (мгновенная и селективная); токов перегрузки; минимального напряжения; включения напряжения при сниженном сопротивлении изоляции относительно земли;

в) искроопасных цепей, отходящих от вторичных обмоток понижающего трансформатора, от токов к.з. плавкими предохранителями;

г) электрической сети от опасных токов утечки на землю.

Во всех случаях защитного отключения. согласно ПБ допускается однократное АПВ при условии применения аппаратуры, имеющей блокировки против подачи напряжения на линии и электроустановки с пониженным сопротивлением изоляции относительно земли, и после срабатывания защиты максимального тока.

Для питающих кабельных линий напряжением до 1000 В, по которым проходит суммарный ток нагрузки потребителей, применяют, как правило, кабели одного сечения. Допускается использование кабелей с различными сечениями жил, но при условии обеспечения всех участков линии защитой от токов к.з. В местах ответвления от магистральной питающей линии, где сечение жил кабеля уменьшается, должен быть установлен аппарат защиты от токов к.з. От питающей линии допускается иметь ответвления длиной до 10 м, если обеспечивается их защита от токов к.з. аппаратом магистральной линии.

Применение распределительных коробок без установки на ответвлениях к электродвигателям аппаратов защиты допускается только для многодвигательных приводов при условии, что кабель каждого ответвления защищен от токов к.з. групповым защитным аппаратом.

Выбор устройств релейной защиты, АПВ и АВР, а также расчёт и проверка параметров срабатывания этих устройств при напряжении выШ 1000 В следует выполнять согласно Инструкции по выбору и проверке электрических аппаратов напряжением 3 и 6 кВ. Величину уставки тока срабатывания реле максимального тока автоматических выключателей магнитных пускателей и станций управления, а также номинальный Ток плавкой вставки предохранителей при напряжении до 1000 В выбирают на основании Инструкции по определению токов короткого замыкащц выбору и проверке уставок максимальной токовой защиты в Сетях напряжением до 1,2 кВ (Приложение к ПБ). Правилами безопасиоСТ1{ запрещается применять предохранители без патронов и некалиброваннЫ плавкие вставки [20].

При напряжении выше 1000 В для защиты от токов к.з. применяют аппараты защиты, которые устанавливают на всех вводных, секционных, резервных и отходящих присоединениях ЦПП и РПП, ответвлениях от магистрали, а также в конце линий, питающих силовые трансформаторы или другие электроприёмники, не имеющие встроенных разъединителей. В существующих сетях допускается не устанавливать такие аппараты на вводах РПП.

Защита от токов к.з., установленная на головном участке или элементе сети, должна резервировать действие защит смежных с ним участков. Например, защита вводной ячейки распредустройства должна резервировать действие защиты каждого из отходящих присоединений.

На питающих линиях ЦПП и РПП рекомендуется устанавливать максимальную токовую защиту с ограниченно зависимой выдержкой времени и отсечкой мгновенного действия. Зона действия отсечки должна охватывать сборные шины соответственно ЦПП и РПП.

Защиту минимального напряжения на питающих линиях ЦПП следует выполнять с выдержкой времени 10 с.

Для электродвигателей напряжением выше 1000 В необходима фильтровая защита, обеспечивающая отключение с выдержкой времени при симметричных и несимметричных перегрузках и мгновенную отсечку при токах к.з. Для электродвигателей допускается также применение токовой защиты с автоматическим частичным шунтированием токовых реле на период пуска [16,20].

9.2.1. Аппаратура защиты подземных электроустановок

Требуемая Правилами безопасности нулевая защита в шахтных электроустановках осуществляется с помощью аппаратов управления, схема которых построена таким образом, что при исчезновении напряжения со ввода аппарата управления отпадает контактор (или другой исполнительный элемент управления), а после возобновления напряжения самопроизвольного включения аппарата и подачи напряжения на электроприемник не происходит.

Для защиты участков сети напряжением до 1000 В от включения напряжения при сниженном сопротивлении изоляции относительно земли применяют встраиваемые в коммутационные аппараты блоки блокировочных реле утечки (БРУ).

В целях защиты от токов к.з. в коммутационные аппараты встраивают первичные, и вторичные максимальные реле и расцепители прямого н косвенного действия.

В комплектных распределительных устройствах РВД-6 применяют вторичные токовые реле косвенного действия, в ячейках КРУВ-6 и КРУРН-

6 - вторичные токовые реле прямого действия. Для рудничных магнитных пускателей и станций управления разработана максимальная токовая защита типа УМЗ, ПМЗ и фильтровая защита АФЗ в блочном исполнении. В целом ряде магнитных пускателей старых образцов (ПМВИ, ПМВИР и др.) и ручных пускателях в качестве средств защиты применяются плавкие предохранители. Плавкие предохранители применяются также в некоторых станциях управления, в пусковых агрегатах типов АП, АК, АБК, в осветительных трансформаторах передвижных подстанций, в ячейках ВН, в цепях управления устройств автоматики, сигнализации и т.д. в подземных сетях защита плавкими предохранителями имеет двухфазное исполнение.

Защита от перегруза шахтных электроприёмников реализуется с помощью дифференциально-теплового термореле ДТР-ЗМ и аппаратов контроля и защиты типов “ЗОНД” и “КОРД” [13,14,15].

Максимальная токовая защита УМЗ

Схема защиты (рис. 9.5) состоит из двух одинаковых цепей, каждая из которых содержит трансформатор тока ТА, шунтирующие резисторы рщ и Rn, регулировочный резистор Rp, выпрямительный мост V и исполнительное электромагнитное реле К. Резистор Rn присоединен через переключатель S, который в рабочем положении замкнут.

При возникновении в защищаемой сети тока к.з. ток во вторичной обмотке трансформатора ТА увеличивается и выпрямленный мостом у поступает в обмотку реле К, которое срабатывая, своими контактами производит отключение коммутационного аппарата. Особенность защиты УМЗ состоит в том, что благодаря подбору параметров резисторов Яш, Ru и

Рис. 9 .5 . Принципиальная схем а максимальной токовой защ иту

типа УМ З

обмотки реле К магнитный поток в магнитопроводе реле при переходных процессах в сети, обусловленных пусковыми токами электродвигателей, не достигает потока трогания реле. Это дает возможность отстраивать защиту УМЗ по фактическому пусковому току электродвигателя (1ц=1>Нпуск.ф). Требуемые уставки устанавливают с помощью регулировочных резисторов Rp. Действие защиты УМЗ проверяют поочередно для каждой цепи защиты. Для этого, не изменяя уставок защиты, при которых она отстроена от пусковых токов, резистор Rn отключают переключателем S от проверяемой цепи защиты. В этом случае при пуске электродвигателя защита УМЗ должна сработать, поскольку напряжение на зажимах реле К повысится.

Техническая характеристика блока защиты УМЗ

Максимальная токовая защита ПМЗ

Блоки максимальной токовой защиты ПМЗ устанавливают в новой рудничной аппаратуре. Защита ПМЗ (рис. 9.6) состоит из установленных в трех фазах трансформаторов тока ТА1, ТА2, ТАЗ и блока, в котором размешены остальные элементы схемы. Трансформаторы тока являются не только датчиком тока, но и источником питания цепи исполнительного органа защиты, состоящей из последовательно включенных выпрямительного моста (VI, V3, V5), диода V18, обмотки независимого расцепителя QF1 автоматического выключателя, тиристора V14 и диода V10. Параллельно обмотке независимого расцепителя присоединена одна из обмоток двухобмоточного электромагнитного реле К с магнитной защелкой. Измерительная часть схемы содержит трехфазный выпрямительный мост на диодах V7, V8, V9, делитель напряжения R4-R7 и полупроводниковое реле короткого замыкания, вход которого