Форма № Н-9.02

Вінницький національний технічний університет

Інститут електроенергетики та електромеханіки

Кафедра електричних станцій та систем

Пояснювальна запискадо бакалаврської дипломної роботи

на тему:

«ЗАСТОСУВАННЯ РЕЛЕЙНОГО ЗАХИСТУ ДЛЯ ЗАПОБІГАННЯ ПОШКОДЖЕНЬ СИЛОВОГО ОБЛАДНАННЯ»

08-15.БДР.015.00.080 ПЗ

Виконав: студент 4 курсу, групи 2Е-09б

напрямку підготовки 6.050701 – „Електротехніка та електротехнології”

Лялька О. Л.

Керівник: асистент каф. ЕСС

Вишневський С. Я.

«____» __________________ 20__ р.

Рецензент: ______________________

«____» __________________ 20__ р.

Вінниця – 2013 року

Форма № Н-9.01

Вінницький національний технічний університет

Інститут електроенергетики та електромеханіки

Кафедра електричних станцій та систем

Освітньо-кваліфікаційний рівень бакалавр

Напрям підготовки 6.050701 – «Електротехніка та електротехнології»

ЗАТВЕРДЖУЮ

завідувач кафедри ЕСС

д.т.н., професор Лежнюк П.Д.

_______________________

«___» ___________ 20__ р.

З А В Д А Н Н ЯНА БАКАЛАВРСЬКУ ДИПЛОМНУ РОБОТУ СТУДЕНТУ

Ляльці Олексію Леонідовичу

(прізвище, ім’я, по батькові)

1. Тема роботи: Застосування релейного захисту для запобігання пошкоджень силового обладнання

керівник роботи Вишневський Святослав Янович ,

( прізвище, ім’я, по батькові, науковий ступінь, вчене звання)

затверджені наказом ВНТУ від «_18_» лютого 2013 року № 51.

2. Строк подання студентом роботи: _10 червня 2013р

3. Вихідні дані до проекту роботи: _Турбогенератор ТГВ–500–2АУЗ

4. Зміст розрахунково-пояснювальної записки (перелік питань, які потрібно розробити): 1. РЕЛЕЙНИЙ ЗАХИСТ, ЯК ЗАСІБ ЗАПОБІГАННЯ ПОШКОДЖЕНЬ, 2. ВИДИ ЗАХИСТІВ ТА ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ, 3. АНАЛІЗ ПОШКОДЖЕНЬ СИЛОВОГО ОБЛАДНАННЯ, 4. РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КЗ ТУРБОГЕНЕРАТОРА ТГВ–500–2АУЗ , 5. ОХОРОНА ПРАЦІ

5. Перелік графічного матеріалу (з точним зазначенням обов’язкових креслень):

6. Консультанти розділів проекту (роботи)

РозділПрізвище, ініціали та посада

консультанта

Підпис, дата

завдання видав завдання прийняв

Основна частина

КЕРІВНИК РОБОТИ

Вишневський С. Я.,

асистент

Охорона праці Кобилянський О. В.,

професор кафедри ХБЖД

7. Дата видачі завдання « 20 » вересня 2012 р.

КАЛЕНДАРНИЙ ПЛАН

№

з/п

Назва етапів дипломного

проекту (роботи)

Строк виконання етапів проекту

( роботи )Примітка

1 Розроблення вступної частини роботи 17.10.12-31.10.12

2 Можливі пошкодження силового обладнання 2.11.12-3.12.12

3 Види захистів та їх застосування 10.12.12-21.12.12

4 Аналіз пошкоджень силового обладнання 16.01.13-10.02.13

5 Розрахунок струмів КЗ турбогенератора 21.02.13-30.03.13

6 Охорона праці 16.04.13-17.05.13

7 Оформлення пояснювальної записки 20.05.13-05.06.13

Студент Лялька О. Л.

(підпис)

Керівник роботи Вишневський С. Я.

(підпис)

ЗМІСТ

АНОТАЦІЯ……………………………………………………………………………5

ANNOTATION………………………………………………………………………...6

ВСТУП…………………………………………………………………………………7

1 РЕЛЕЙНИЙ ЗАХИСТ, ЯК ЗАСІБ ЗАПОБІГАННЯ ПОШКОДЖЕНЬ………....9

1.1. Призначення релейного захисту………………………………………………..10

1.2. Можливі пошкодження силового обладнання………………………………...13

1.3. Вимоги до релейного захисту…………………………………………………..16

1.4. Напрямки розвитку захистів……………………………………………………21

2 ВИДИ ЗАХИСТІВ ТА ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ………………………………….24

2.1 Види захистів…………………………………………………………………….25

2.2 Перелік захистів для типового силового обладнання………………………....25

2.2.1 Диференціальний захист ЛЕП…………………………………………….......25

2.2.2 Диференціальний захист силових трансформаторів…………………….......29

2.2.3 Струмова відсічка трансформатора…………………………………………..31

2.2.4 Газовий захист…………………………………………………………..……..32

2.2.5 Захист від перевантаження трансформаторів та автотрансформаторів……33

2.2.6 Максимальний струмовий захист…………………………………………….34

3 АНАЛІЗ ПОШКОДЖЕНЬ СИЛОВОГО ОБЛАДНАННЯ………………….…...37

3.1 Типові пошкодження………………………………………………………..…...37

3.2 Заміна електромеханічного реле на пристрій релейного захисту РЗЛ-03…...40

3.3 Сучасні мікропроцесорні комплекси, як засіб підвищення якості

функціонування…………………………………………………………………..….44

4 РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КЗ ТУРБОГЕНЕРАТОРА ТГВ–500–2АУЗ……......52

4.1 Розрахунок струмів КЗ на виводах генератора та за блочним

трансформатором………………………………………………………………………...53

4.2 Захист від багатофазних КЗ в обмотці статора і на виводах генератора…….54

4.3 3ахист від замикань між витками однієї фази обмотки статора……………...55

4.4 Захист від замикань на землю в обмотці статора……………………………...56

4.5 Захист обмотки статора від зовнішніх симетричних КЗ……………………...56

4.6 Захист обмотки статора від зовнішніх несиметричних КЗ та несиметричних

перевантажень……………………………………………………………………….…...57

4.7 3ахист ротора від перевантаження струмом збудження………………………58

4.8 Тимчасовий додатковий захист ротора від перевантаження струмом

збудження при його роботі з резервним збудником…………………………………..59

4.9 Захист від асинхронного режиму при втраті збудження……………………...59

4.10 Захист від перевищення напруги на виводах турбогенератора і

трансформатора………………………………………………………………….............60

4.11 Захист від замкнень на землю в одній точці кола ротора…………………...61

4.12 3ахист від всіх видів КЗ в обмотках трансформатора, на його виводах,

ошиновці ВН та від між фазних КЗ в обмотці статора турбогенератора…………….61

4.13 3ахист від замкнень всередині кожуха трансформатора…………………….61

4.14 Захист від зовнішніх КЗ на землю в колі із заземленими нейтралями при

роботі трансформатора із заземленою нейтраллю…………………………………….62

5 ОХОРОНА ПРАЦІ………………………………………………………………...64

5.1 Технічні рішення з безпечної експлуатації об'єкту…………………………...65

5.2 Технічне рішення з гігієни праці і виробничої санітарії…………………..….69

5.2.1 Мікроклімат……………………………………………………………………69

5.2.2 Склад повітря робочої зони...…………………………………………............70

5.2.3 Виробниче освітлення. Природне освітлення……………………………….71

5.2.4 Штучне освітлення……………………………………………………….......72

5.2.5 Виробничий шум………………………………………………………………72

5.2.6 Виробнича вібрація……………………………………………………………73

5.3 Пожежна безпека………………………………………………………………..75

ВИСНОВКИ………………………………………………………………………....78

СПИСОК ЛІТЕРАТУРИ…………………………………………………………....80

АНОТАЦІЯ

Ляльки О.Л.: «Застосування релейного захисту для запобігання пошкоджень

силового обладнання»

Бакалаврська дипломна робота – Вінниця.2013. 80 с., Табл.:11, Рис.: 13,

Бібліогр.12.

В даній бакалаврській дипломній роботі проаналізовано, що релейний захист

(РЗ) і автоматика є частиною комплексу електроустаткування, без якої неможливо

забезпечити електропостачання споживачів. За більш ніж столітню історію

експлуатації пристроїв РЗ визначені вимоги до її основних властивостей: швидкодія,

селективність, чутливість, надійність, дешевизна апаратури й економічність в

експлуатації, сумісність із пристроями автоматики. РЗ і автоматика здійснює

безперервний контроль за станом і режимом роботи всіх елементів енергосистеми і

реагує на виникнення пошкоджень і ненормальних режимів.

Ключові слова : Релейний захист і автоматика, параметри режимів роботи,

силове обладнання, пошкодження, реле, захист.

ANNOTATION

Lyalka O.L.: “The use of relay protection to prevent damage to power facilities”

Bachelor diploma work – Vinnytsya.2013. 80 p., Table: 11, picture: 12,

bibliography: 13.

In this bachelor diploma work analyzes that relay protection ( RP ) and the

automatics is part of the electrical equipment, without which it is impossible to provide

electricity consumers. For more than a century of operation devices RP defined

requirements for its basic properties : speed , selectivity , sensitivity , reliability, efficiency

and low cost hardware to use, compatible with automation devices . RP and automation

provides continuous monitoring of the condition and mode of operation of all elements of

power and responds to the occurrence of damage and abnormal modes.

Keywords: Relay protection and automation , parameters modes , power

equipment , damage, relay protection.

ВСТУП

Рівень технічного розвитку будь-якої країни в наш час визначається в

основному станом її енергетики, потужністю електростанцій і виробництвом

електроенергії.

Науково-технічний прогрес безперервно супроводжується кількісними і

якісними змінами в області електроенергетики і електротехніки, зростанням

потужності промислових і сільськогосподарських підприємств, що будуються,

вдосконаленням технологічних процесів і підвищенням енергозбереження

народного господарства.

Високий розвиток електроенергетики дає змогу переозброювати всі галузі

народного господарства, широко впроваджувати електричну енергію в такі її

провідні галузі, як промисловість, сільське господарство, будівництво і транспорт.

Зростання кількості і потужності електроустановок супроводжується

ускладненням і вдосконаленням їх конструкцій. Постійно розширюється

номенклатура обладнання, що випускається електротехнічною промисловістю,

апаратів, приладів, електромонтажних конструкцій і матеріалів. Застосовуються

нові методи індустріального будівництва і провадження електромонтажних робіт.

Відповідно переглядаються і вносяться корективи в діючі будівельні і

електротехнічні норми і правила.

У технічному перетворенні галузей народного господарства ведуча роль

належить електричним засобам автоматизації і механізації виробничих процесів.

Найважливішим засобом електрифікації, механізації і автоматизації, основою

збільшення продуктивності машини і масштабів виробництва є сучасний РЗА.

Електрифікація народного господарства України розвивається по шляху

розробки і впровадження електроустановок з використанням сучасних

високоефективних електричних машин і апаратів, ліній електропередачі,

різноманітного електротехнологічного обладнання, засобів автоматики і

телемеханіки.

Безпечна і безаварійна експлуатація систем електропостачання ставить перед

працівниками електрогосподарств різносторонні і складні задачі з охорони праці.

Здорові і безпечні умови праці електротехнічного персоналу й працівників, що

експлуатують електрифіковані виробничі установки, можуть бути забезпечені

виконанням науково обґрунтованих правил і норм як при проектуванні і монтажі,

так і при їх експлуатації.

Для цього розробляються різні пристрої, що захищають електричні станції й

підстанції, лінії електропередач і т.д. від дуже важких пошкоджень, стрибків

напруги тощо. Такі пристрої допомагають відновити частину енергосистеми без

втручання людини, якщо пошкодження невелике чи нестійке.

Релейний захист є основним пристроєм електричної автоматики, без якого

неможлива нормальна і надійна робота сучасних енергетичних систем. Він здійснює

безперервний контроль за станом і режимом роботи всіх елементів енергосистеми і

реагує на виникнення пошкоджень і ненормальних режимів.

1 РЕЛЕЙНИЙ ЗАХИСТ, ЯК ЗАСІБ ЗАПОБІГАННЯ ПОШКОДЖЕНЬ

При проектуванні та експлуатації будь-якої електричної системи доводиться

враховувати можливість виникнення в ній ушкоджень та неправильних режимів

роботи, які згодом можуть привести до виникнення аварій в системі, і, як наслідок -

нехватки електроенергії споживачам, погіршенням її якості або навіть руйнуванням

обладнання.

Ушкодження в більшості випадків супроводжуються значним збільшенням

сили струму й глибоким зниженням напруги в елементах енергосистеми.

Підвищений струм виділяє велику кількість тепла, що викликає руйнування в

місці ушкодження, й небезпечне нагрівання неушкоджених ліній, через котрий цей

струм проходить.

Зниження напруги порушує нормальну роботу споживачів електроенергії й

стійкість паралельної роботи генераторів і енергосистеми в цілому. Ненормальні

режими звичайно приводять до відхилення величин напруги, струму й частоти від

номінальних значень. При зниженні частоти й напруги створюється небезпека

порушення нормальної роботи споживачів і стійкості енергосистеми, а підвищення

напруги й струму загрожує ушкодженням обладнання та ліній електропередачі.

Таким чином, ушкодження порушують роботу енергосистеми й споживачів

електроенергії, а ненормальні режими створюють можливість виникнення

ушкоджень або розладу роботи енергосистеми.

Запобігання виникненню аварії або її розвитку може бути забезпечено

швидким відключенням пошкодженого елемента. При цьому, відповідно до умов

забезпечення безперебійної роботи непошкодженої частини системи, час

відключення пошкодженого елемента має бути невеликим і складає долі секунди.

Для забезпечення нормальної роботи енергетичної системи й споживачів

електроенергії необхідно якнайшвидше виявляти й відокремити місце ушкодження

від неушкодженої мережі, відновлюючи таким шляхом нормальні умови роботи

енергосистеми й споживачів. Небезпечні наслідки ненормальних режимів також

можна запобігти , якщо вчасно виявити відхилення від нормального режиму й

вжити потрібні заходи що до його усунення (наприклад: знизити струм при його

зростанні, підвищити напругу при її зниженні і т.д. ).

У зв'язку із цим і виникає необхідність у створенні й застосуванні

автоматичного обладнання, що виконують зазначені операції й для захисту системи

і її елементів від небезпечних наслідків ушкоджень і ненормальних режимів.

Спочатку в якості захисних обладнань застосовувалися плавкі запобіжники. Однак у

міру зросту потужності й напруги електричних установок і ускладнення їх схем

комутації, такий спосіб захисту став недостатнім, у силу чого були створені захисне

обладнання, за допомогою реле, що одержали назву релейного захисту. Релейний

захист - це комплекс автоматичног обладнання, призначених для швидкого

виявлення й відділення від електроенергетичної системи ушкоджених елементів цієї

системи.

Цілком природно, що людина, яка обслуговує електроустановку, не в змозі за

такий короткий час помітити виникнення пошкодження та усунути його. Для цього

електроустановки забезпечуються спеціальними електричними автоматами - реле

захисту.

1.1 Призначення релейного захисту

Електричні машини та апарати, лінії електропередачі та інші частини

електричних установок та електричних мереж постійно знаходяться під напругою і

протікає струм, що викликає їх нагрівання. Тому в процесі експлуатації можуть

виникати ушкодження, що призводять до коротких замикань (КЗ).

Короткі замикання виникають через пробій або перекриття ізоляції, обривів

проводів, помилкових дій персоналу (включення під напругу заземленого

обладнання, відключення роз'єднувачів під навантаженням) та інших причин.

У більшості випадків у місці КЗ виникає електрична дуга з високою

температурою, що призводить до руйнувань струмоведучих частин, ізоляторів та

електричних апаратів. При КЗ до місця пошкодження підходять великі струми

(струми КЗ), вимірювані тисячами ампер, які перегрівають неушкоджені

струмопровідні частини і можуть викликати додаткові ушкодження, тобто розвиток

аварії. Одночасно в мережі, електрично пов'язаної з місцем ушкодження,

відбувається зниження напруги, що може призвести до зупинки електродвигунів і

порушення паралельної роботи генераторів.

У більшості випадків розвиток аварій може бути попереджено швидким

відключенням пошкодженої ділянки електричної установки або мережі за

допомогою спеціальних автоматичних пристроїв, що одержали назву релейний

захист, які діють на відключення вимикачів.

При відключенні вимикачів пошкодженого елемента гасне електрична дуга в

місці КЗ, припиняється проходження струму КЗ і відновлюється нормальна напруга

непошкодженій частині електричної установки або мережі. Завдяки цьому

скорочуються розміри або навіть зовсім запобігають пошкодження обладнання, на

якому виникло КЗ, а також відновлюється нормальна робота неушкодженого

обладнання.

Таким чином, основним призначенням релейного захисту є швидке

відключення пошкодженого елемента або ділянки енергосистеми від її

непошкоджених частин. Якщо ж пошкодження не загрожує негайним руйнуванням

об'єкуту, який захищується, не становить загрози згідно умов техніки безпеки і не

порушує безперервності електропостачання, то пристрої релейного захисту можуть

не відключати установку, а лише дають застережливий про несправності сигнал.

Крім пошкоджень електричного обладнання можуть виникати такі порушення

нормальних режимів роботи, як перевантаження, замикання на землю однієї фази в

мережі з ізольованою нейтралями, виділення газу в результаті розкладання масла в

трансформатора або пониження рівня масла в його розширнику та ін.

У зазначених випадках немає необхідності негайного відключення

обладнання, так як ці явища не уявляють безпосередньої небезпеки для обладнання.

Тому при порушенні нормального режиму роботи на підстанціях з постійним

обслуговуючим персоналом, як правило, досить дати попереджувальний сигнал

персоналу підстанції. На підстанціях без постійного обслуговуючого персоналу і в

окремих випадках на підстанціях з постійним обслуговуючим персоналом

проводиться відключення обладнання, але обов'язково з витримкою часу.

Таким чином, другим призначенням релейного захисту є виявлення порушень

нормальних режимів роботи обладнання і подача попереджувальних сигналів

обслуговуючого персоналу або відключення устаткування з витримкою часу.

Якщо призначенням релейного захисту є в першу чергу відключення

обладнання, то і в функції електроавтоматики входить його включення.

Електроавтоматика відноситься до автоматичного повторного включення (АПВ) та

автоматичне включення резервного живлення або механізму (скорочено

автоматичне введення резерву - АВР).

Існують також деякі види технологічної електроавтоматики, що

обслуговуються персоналом служб РЗА.

До них відносять:

- автоматичне регулювання збудження генераторів і синхронних двигунів

(АРВ);

- автоматичне регулювання положення перемикача РПН силового

трансформатора (АРНТ);

- автоматичне налаштування дугогасящих котушок компенсації ємнісного

струму замикання на землю в мережі 6-35кВ (АРК);

- автоматичне регулювання батареї статичних конденсаторів;

- автоматику охолодження силових трансформаторів;

- автоматичну точну синхронізацію генераторів;

- автоматичну самосинхронізацію генераторів;

- автоматичний частотний пуск гідрогенераторів (АЧП);

- визначення місця пошкодження ліній електропередачі (ВМП).

Крім цього існує протиаварійне режимна автоматика.

До неї відносять:

- автоматичне частотне розвантаження (АЧР);

- автоматичне включення споживачів, відключених дією АЧР, після

відновлення частоти (ЧАПВ);

- автоматичне регулювання частоти і активної потужності (АРЧМ);

- додаткове автоматичне розвантаження по напрузі (Дарна);

- додаткове автоматичне розвантаження по струму (ДАРТ);

Є також протиаварійне системна автоматика: розвантаження електростанцій,

запобігання обертання і припинення асинхронного режиму, запобігання

неприпустимого підвищення напруги у вузлі, балансувальна автоматика.

1.2 Основні пошкодження силового обладнання

У процесі експлуатації можливі пошкодження в трансформаторах і на їхніх

з'єднаннях з комутаційними апаратами. Можуть бути також небезпечні ненормальні

режими роботи, незв'язані з пошкодженнями трансформатора чи його з'єднань.

Можливість пошкоджень і ненормальних режимів обумовлює необхідність

установки на трансформаторах захисних пристроїв [1].

Найбільш частим ненормальним режимом роботи трансформаторів є поява в

них надструмів, тобто струмів, що перевищують номінальний струм обмоток

трансформаторів. Надструми в трансформаторі виникають при зовнішніх КЗ,

коливаннях напруги і перевантаженнях. Останні виникають унаслідок самозапуску

електродвигунів, збільшення навантаження в результаті відключення паралельно

працюючого трансформатора, автоматичного підключення навантаження при дії

АВР і т.п.

При зовнішньому КЗ, викликаному ушкодженням на шинах трансформатора

або невідімкнувшимся ушкодженням на відходящем від шин приєднанням, по

трансформатору проходять струми КЗ Ікз > Іном, що нагрівають його обмотки понад

припустиме значення, що може привести до ушкодження трансформатора. Оскільки

зовнішнє КЗ супроводжується зниженням напруги в мережі, захист повинен діяти з

мінімальною витримкою часу, необхідної для селективності.

Перевантаження трансформаторів не впливає на роботу системи

електропостачання в цілому, тому що вона звичайно не супроводжується зниженням

напруги. Крім того, надструми перевантаження відносно не великі і їхнє

проходження припустиме протягом деякого часу, достатнього для того, щоб було

вжито заходів до розвантаження. Найбільш часто виникають короткочасні

самоліквідуючі перевантаження небезпечні для трансформатора через їхню

нетривалість. На підстанціях ліквідація тривалого перевантаження повинна

вироблятися автоматично від захисту, відключенням менш відповідальних

споживачів або трансформатора, що перевантажився.

Таким чином, захист трансформатора від перевантаження повинен діяти на

відключення тільки в тому випадку, коли перевантаження не може бути усунуте

автоматично. В усіх інших випадках захист повинен діяти на сигнал або

автоматично робити його розвантаження. Захист від перевантажень виконується, як

правило реагуючим на струм.

До ненормальних режимів роботи трансформаторів відноситься так само

неприпустиме зниження рівня олії, що може відбутися, наприклад, внаслідок

пошкодження бака.

Таблиця 1.1 – Характерні пошкодження трансформаторів

Елементи трансформатора

Пошкодження Можливі причини

Обмотки Міжвиткове замикання Природнє старіння і зношення ізоляції; систематичні перевантаження трансформатора; динамічні зусилля при наскрізних коротких замикань

Замикання на корпус (пробій); міжфазне замикання

Старіння ізоляції, зволоження оливи; внутрішні і зовнішні перенапруги; деформація обмоток внаслідок динамічних навантажень при коротких замиканнях

Продовження таблиці 1.1

Обрив провода Відгоряння відводів обмотки внаслідок низької якості сполуки чи електродинамічних навантажень при коротких замиканнях

Перемикачі напруги Відсутність контакту Порушення регулювання перемикаючого пристрою

Плавлення контактної поверхні

Термічний вплив надструмів на контакти

Перекриття на корпус Тріщини в ізоляторах; зниження рівня олії

Перекриття між вводами окремих фаз

Пошкодження ізоляції відводів

Магнітопровод Збільшення струму холостого ходу

Послаблення шихтованного пакета магнітопровода

«Пожежа стали» Порушення ізоляції між окремими пластинами сталі чи ізоляції стяжних болтів; слабка пресовка пластин; при пошкодженні ізоляційних прокладок між ярмом і магнітопроводом; під час заземлення магнітопровода із боку вводів обмоток

Бак і арматура Протікання олії з зварних швів, кранів і фланцевих сполук

Порушення зварнго шову від механічних та температурних впливів; погано притерта пробка крана; пошкоджена прокладка підфланцем.

Основні пошкодження :

- багатофазні КЗ в обмотках і на виводах трансформатора

- «пожежа стали» магнітопроводу

- однофазні ушкодження бувають двох видів: на землю і між витками обмотки

(виткові замикання). Найбільш ймовірні однофазні і багатофазні КЗ на виводах

трансформаторів і однофазні виткові замикання в обмотках. Захист на КЗ

виконується з дією на відключення ушкодженого трансформатора. Для обмеження

розмірів руйнувань її виконують швидкодіючої.

Замикання однієї фази на землю небезпечно для обмоток, приєднаних до

мереж із глухозаземленими нейтралями. У цьому випадку захист повинен

відключати трансформатор і при однофазних КЗ у його обмотках на землю. При

віткових замиканнях у замкнених витках виникає значний струм, що руйнує

ізоляцію і магнитопровід трансформатора, тому такі ушкодження повинні

відключатися швидкодіючим захистом.

Небезпечним внутрішнім ушкодженням є також «пожежа стали»

магнитопровода, що виникає при порушенні ізоляції між листами магнитопроводу,

що веде до збільшення втрат на перемагнічування і вихрові струми. Втрати

викликають місцеве нагрівання стали, що веде до подальшого руйнування ізоляції.

Захист, заснований на використанні електричних величин, на цей вид ушкодження

теж не реагує, тому виникає необхідність у застосуванні спеціального захисту від

віткових замикань і від «пожежи стали».

Для обмеження розміру руйнування захист від ушкоджень у трансформаторі

повинен діяти швидко. Ушкодження, що супроводжуються великими струмами КЗ,

повинні відключатися без витримки часу з t = 0,05 – 0,1 с.

1.3 Вимоги до релейного захисту та побудова захистів

До релейного захисту пред'являються вимоги по селективності, чутливості,

швидкодії та надійності:

Швидкодія – швидке відключення пошкодженого обладнання або ділянки

електричного установки запобігає або зменшує розміри пошкоджень, зберігає

нормальну роботу споживачів неушкодженої частини установки, запобігає

порушення паралельної роботи генераторів. Тривале протікання струму короткого

замикання може призвести до пошкодження непошкоджених ділянок обладнання

ліній, трансформаторів по яких протікає струм короткого замикання через

термічний перегрів обладнання. Допустимий час протікання струму через

обладнання, що не викликає його пошкодження вказуються в ГОСТах на

обладнання. Наприклад, допустимий час КЗ для трансформатора визначається за

формулою:

(1.1)

де К – відношення струму КЗ до номінального струму трансформатора. І в

цей час відключення струму КЗ згідно інструкції по експлуатації трансформатора не

повинні перевищувати 4 – 5 сек.

Приблизно мінімальний переріз проводів повітряних і кабельних ліній

повинен складати:

(1.2)

де Smin – мінімальний допустимий переріз провода;

Ik max – струм КЗ в максимальному режимі на початку лінії;

С – стала проводу, залежить від конструкції лінії, наявності оболонки,

натяжки провода, умови тепловіддачі. Для розрахунків приймемо С = 69,5;

- корінь квадратний із часу відключення КЗ при даному струмі.

(1.3)

де tвідк. – повний час відключення КЗ;

tсз1 – час спрацювання захисту до АПВ;

tсз2 – час спрацювання захисту після АПВ;

tвідк.вим. – час відключення вимикача.

При цьому вважається , що за час АПВ температура провідника істотно не

знизиться і час дії струму на нагрів провідник підсумовується . Для більш точних

розрахунків слід використовувати спеціальні методики. Для забезпечення стійкості

паралельної роботи генератори, трансформатори, лінії електропередачі, за якими

здійснюється паралельна робота і всі інші частини електроустановки або

електричної мережі повинні оснащуватися швидкодіючим релейним захистом.

Сучасні пристрої швидкодіючого релейного захисту мають час дії 0,02 – 0,1 с. Для

розподільних мереж така швидкодія необов'язкова. Воно визначається термічною

стійкістю, але і в цьому випадку слід прагнути до мінімально можливої витримці

часу. Час спрацювання швидкодіючого ступеня захисту повинно складати 0,05 – 0,1

с.

Селективність – здатність релейного захисту виявляти місце ушкодження і

відключати його тільки найближчими до нього вимикачами .

Рисунок – 1.1 Схема електроустановки до пояснення принципу селективності

релейного захисту

Так, при КЗ в точці К1 для правильної ліквідації аварії повинен спрацювати

захист тільки на вимикачі Q1 і відключити цей вимикач. При цьому інша

непошкоджена частина електричної установки залишиться в роботі. Така виборча

дія захисту називається селективнОЮ. Якщо ж при КЗ в точці К1 раніше захисту

вимикача Q1 або одночасно з нею спрацює захист вимикача Q4 і відключить цей

вимикач, то ліквідація аварії буде неправильноЮ, так як, окрім пошкодженого

електродвигуна М1, залишиться без напруги неушкоджений електродвигун М2.

Така дія захисту називається неселективною. З рисунка 1.1 видно, що якщо при КЗ в

точці К1 подіє неправильно захист вимикача Q5 і відключить цей вимикач, то

наслідки такої неселективної дії будуть ще важчими, оскільки без напруги

залишаться обидва непошкоджених електродвигуна М2 і МЗ. Розглянутий приклад

показує, яке важливе значення має виконання вимоги селективності для

забезпечення правильної ліквідації аварій. У ряді випадків одночасне виконання

вимог селективності і швидкодії викликають серйозні труднощі і вимагає істотного

ускладнення захисту.

Застосовується кілька способів забезпечення селективності.

Захист принципово не спрацьовує при короткому замиканні поза зоною дії,

наприклад зона дії дифирінціального захисту знаходиться між її трансформаторами

струму.

Селективність по чутливості. Струм, напруга або опір спрацьовування

вивибирається таким чином, щоб захист не діяв при короткому замиканні на

суміжній лінії, або за трансформатором - відсічка.

Селективність по часу: витримка часу кожної попередньої захисту

поглинається на щабель селективності більше ніж подальша. Тому вона не встигає

спрацювати, так як її випереджає захист подальшої лінії при короткому замиканні

на ній. Цей принцип найбільш простий, проте має істотний недолік полягає в тому,

що витримаюка часу зростає в міру наближення до джерела живлення, а значить

зростання струму. Це суперечить принципу швидкодії, тому доводиться визначати,

який принцип - швидкодії або селективність важливіше. Значно покращує

становище застосування ступінчастих захистів або захистів з залежною витримкою

часу. Використання східчастих захистів буде викладено при розгляді принципів

виконання захисту устаткування. Величину ступеня селективності визначається

точністю захисту, швидкодією застосуванням вимикача і для сучасних

мікроелектронних або мікропроцесорних захистів становить 0,2 - 0,3 сек.

Захист повинен володіти такою чутливістю до тих видів пошкоджень і

порушень нормального режиму роботи в даній електричної установці або

електричної мережі, на які вона розрахована, щоб було забезпечено її дію на

початку виникнення пошкоджень, ніж зменшуються пошкодження обладнання в

місці КЗ. Чутливість захисту повинна також забезпечувати її дію при пошкодженнях

на суміжних ділянках. Так, наприклад, якщо при пошкодженні в точці К1, як

показано на рисунку 1.1 з якої-небудь причини не відключиться вимикач Q1, то

повинен подіяти захист наступного до джерела живлення вимикача Q4 і відключити

цей вимикач. Така дія захисту називається дальнім резервуванням суміжного або

наступної ділянки.

Струм спрацьовування повинен бути менше струму короткого замикання на

величину звану коефіцієнтом чутливості (Кч), напруга та опір спрацьовування

більше напруги і опору спрацьовування на таку ж величину. Коефіцієнт

спрацювання враховує похибки реле, вплив перехідного опору та електричної дуги в

місці КЗ. Коефіцієнти чутливості нормуються в ПУЕ і величина їх становить для КЗ

в захищається зоні Кч = 1.5, в зоні резервування - Кч = 1.2, для швидкодіючих

диференціальних захистів Кч = 2.

Вимога надійності полягає в тому, що захист повинен правильно і безвідмовно

діяти на відключення вимикачів обладнання при всіх його пошкодженнях і

порушення нормального режиму роботи, для дії за яких вона призначена, і не діяти

в нормальних умовах, а також при таких пошкодженнях і порушеннях нормального

режиму роботи, при яких дія даного захисту не передбачена, і повинен діяти інший

захист. Вимога надійності забезпечується досконалістю принципів захисту і

конструкцій апаратури, добротністю деталей, простотою виконання, а також рівнем

експлуатації.

Необхідний стан пристроїв захисту підтримується плановими перевірками

релейного захисту, при яких необхідно виявити і усунути виниклі дефекти [2]. У

сучасних мікропроцесорних та мікроелектронних пристроїв захисту існують

вбудовані системи автоматичної і тестової перевірки, які дозволяють швидко

виявити з'явилися неполадки і тим самим запобігти відмову або неправильну роботу

захисту. Глибина таких перевірок може бути великий, але не 100%. тому наявність

тестових перевірок або автоматично контролю не виключає необхідності планових

перевірок, але істотно зменшують частоту і обсяг їх проведення.

Для подальшого підвищення надійності застосовують принципи ближнього чи

далекого резервування. Близьке резервування забезпечується установкою на даному

приєднанні другий, резервного захисту, а для резервування відмови вимикача -

спеціального пристрою резервування відмови вимикача (ПРВВ). При далекому

резервуванні відмова захисту і вимикача резервується резервної захистом на

вищестоящому елементі. Дальнє резервування забезпечити в ряді випадків

принципово складно, а то й неможливо. тому ПУЕ допускає відмову від далекого

резервування захистами ліній, що живлять відгалуження трансформатора, а також

захистом вводів живильних фідера, що відходять від шин НН, СН підстанцій. За

відсутності такого резервування, наслідки відмови нерезервовані захистів дуже

важкі: це вигоряння секцій шин і трансформаторів на живильних підстанціях,

вигоряння лінії, що відходить на великому протязі. Тому слід прагнути до

застосування додаткових засобів ближнього і далекого резервування, і відмовлятися

від нього тільки при повній технічної неможливості.

1.4 Напрямки розвитку захистів

Основна мережа надвисокої напруги об'єднаної енергетичної системи (ОЕС)

України оснащена силовим та комутаційним обладнанням виробництва СРСР , яке

на більшості об'єктів відпрацювало свій експлуатаційний ресурс. Такий стан

обладнання призводить до збільшення вірогідності його пошкодження внаслідок

зносу і старіння ізоляції. Крім того, негативно впливає на надійність основної

мережі ОЕС України її недостатня розгалуженість, зумовлена хронічним

відставанням будівництва повітряних ліній (ПЛ) від вводу нових генеруючих

потужностей на електростанціях у минулі роки.

Зазначені фактори накладають особливу відповідальність та вимоги до

функціонування релейного захисту і автоматики основної мережі ОЕС України,

оскільки відмова релейного захисту, або затримка з вимкненням к.з., або зайве

спрацювання пристроїв РЗА може призвести до значних системних збуджень і

навіть до порушення динамічної стійкості.

Релейний захист основної мережі ОЕС України, який був виконаний на основі

електромеханічних, або мікроелектронних пристроїв РЗА, що вже відпрацювали

свій ресурс на більшості об’єктів, терміново потребує заміни.

Мікропроцесорні захисти мають відомі переваги перед електромагнітними і

статичними на мікроелектронній базі, це насамперед:

- значно менші габарити;

- майже на порядок менше споживання по постійному струму, а також у колах

змінного струму і напруги;

- високу точність, яка мало залежить від температури та інших

дестабілізуючих факторів;

- зменшення трудовитрат при технічному обслуговуванні, або

перенастроюванні параметрів та уставок пристроїв РЗА;

- високу інформативність, завдяки наявності в них реєстрації аварійних

параметрів та дискретних сигналів; здатність легко інтегруватись в комплекси

автоматичного управління об’єктами, та за допомогою каналів обміну інформацією

в системи управління і контролю більш високого рівня;

- автоматичний контроль і самодіагностика дозволяють постійно

контролювати справність та працездатність таких пристроїв.

Зважаючи на це прийнята лінія на впровадження в основній мережі ОЕС

України мікропроцесорних пристроїв РЗА. Для забезпечення надійної роботи

релейних захистів було виконано великий обсяг робіт по проектуванню

налагодженню та вводу в експлуатацію комплексів мікропроцесорних пристроїв

РЗА фірм SIEMENS на всіх ПЛ 400,500,750 кВ, та на ряді ПЛ 330 кВ. В цьому році

введена в експлуатацію ПС Луцьк-Північна, де на ряду з захистами на

мікроелектронному принципі, встановлено більше десяти мікропроцесорних

пристроїв таких виробників як SIEMENS, ALSTOM, ABB, “Ураленергосервіс”.

Враховуючи відсутність керівних вказівок з вибору уставок і параметрів

настроювання мікропроцесорних дистанційних захистів від усіх видів к.з. під егідою

НЕК "Укренерго", за участі спеціалістів інституту "Укренергомережпроект" та

Інституту електродинаміки НАН України було розроблено методичні вказівки з

вибору уставок цих захистів, які в подальшому спеціалістами Інституту

електродинаміки НАН України були реалізовані у відповідному програмному

забезпеченні з питань вибору уставок. Тільки завдяки цьому, та відповідній

підготовці релейного персоналу, стало можливим впровадити мікропроцесорні

захисти в таких масштабах на об’єктах основної мережі ОЕС України.

Найближче завдання релейного персоналу всіх рівнів оперативного

управління - це успішне освоєння впроваджених мікропроцесорних комплексів РЗА,

з наступним поступовим виведенням з експлуатації застарілих пристроїв РЗА.

На даний час уже розробляються проекти нових ПЛ 330-750кВ та

реконструкції діючих, де передбачено використання в повному обсязі

мікропроцесорних пристроїв РЗА з наступним інтегруванням їх в автоматизовану

систему управління і контролю об’єктів, із забезпеченням передачі інформації на

верхні рівні оперативного управління.

2 ВИДИ ЗАХИСТІВ ТА ЇХ ЗАСТОСУВАННЯ

В обмотках трансформаторів і автотрансформаторів можуть виникати короткі

замикання між фазами, однієї або двох фаз на землю, між витками однієї фази й

замикання між обмотками різних напруг. На уведеннях трансформаторів і

автотрансформаторів, й у кабелях також можуть виникати короткі замикання між

фазами й на землю.

Крім зазначених ушкоджень, в умовах експлуатації можуть відбуватися

порушення нормальних режимів роботи трансформаторів і автотрансформаторів, до

яких відносять: проходження через трансформатор або автотрансформатор

надструмів при ушкодженні інших пов’язаних з ними елементів, перевантаження,

виділення з масла горючих газів, зниження рівня масла, підвищення його

температури.

Захист трансформаторів і автотрансформаторів повинен виконувати наступні

функції:

- відключати трансформатор (автотрансформатор) від всіх джерел живлення

при його ушкодженні;

- відключати трансформатор (автотрансформатор) від ушкодженої частини

установки при проходженні через нього надструму у випадках ушкодження шин або

іншого встаткування, пов’язаного із трансформатором (автотрансформатором), а

також при ушкодженнях суміжного встаткування й відмовах його захисту або

вимикачів;

- подавати попереджувальний сигнал черговому персоналу підстанції (або

електростанції) при перевантаженні трансформатора (автотрансформатора),

виділенні газу з масла, зниженні рівня масла, підвищенні його температури.

2.1 Види захистів

Відповідно до призначення для захисту трансформаторів

(автотрансформаторів) при їхніх ушкодженнях і сигналізації про порушення

нормальних режимів роботи застосовуються наступні типи захистів:

- Диференціальний захист для захисту при ушкодженнях обмоток, уведень і

ошиновки трансформаторів (автотрансформаторів).

- Струмове відсічення миттєвої дії для захисту трансформатора

(автотрансформатора) при ушкодженнях його ошиновки, уведень і частини обмотки

з боку джерела живлення.

- Газовий захист для захисту при ушкодженнях усередині бака

трансформатора (автотрансформатора), що супроводжуються виділенням газу, а

також при зниженнях рівня масла.

- Максимальний струмовий або максимальний спрямований захист або ці ж

захисти з пуском мінімальної напруги для захисту від надструмів, що проходять

через трансформатор (автотрансформатор), при ушкодженні як самого

трансформатора (автотрансформатора), так і інших елементів, пов’язаних з ним.

Захист від надструмів діють, як правило, з витримкою часу.

- Захист від замикань на корпус.

- Захист від перевантаження, що діє на сигнал, для оповіщення чергового

персоналу або з дією на відключення на підстанціях без постійного чергового

персоналу.

2.2 Перелік захистів для типового силового обладнання

2.2.1 Диференціальний захист ЛЕП

На лініях відходять від шин електростанцій або вузлових підстанцій , часто за

умовами стійкості потрібно забезпечити відключення КЗ в межах всієї захищається

лінії без витримки часу. Ця вимога не може виконати за допомогою миттєвих

струмових відсічок, що захищають тільки частину лінії. Крім того, відсічку

незастосовні за умовою селективності , на коротких ЛЕП, де струми КЗ на початку і

в кінці лінії приблизно однакові. У цих випадках використовуються диференціальні

захисти ( ДЗ ), що забезпечують миттєве відключення КЗ в будь-якій точці ділянки,

що захищається і не діють при КЗ за межами зони дії .

Диференціальні захисту поділяються на:

- поздовжні - для захистів як одинарних , так і паралельних ліній ;

- поперечні - для захисту тільки паралельних ліній.

Принцип дії поздовжніх диференціальних захистів заснований на порівнянні

величини і фази струмів на початку і наприкінці захищається лінії.

При КЗ захищаються лінії струми на початку і в кінці лінії спрямовані в один

бік і рівні за величиною (див. рис. 2.1 А ) . При КЗ в межах захищаються лінії,

струми спрямовані в різні сторони і не рівні за величиною (як правило) (див. рис. 2.1

. Б).

Рисунок 2.1 – Принцип дії поздовжніх диференціальних захистів

Принцип порівняння струмів зображений на рисунку 2.2 по кінцях лінії

встановлено трансформатори струму з однаковим коефіцієнтом трансформації . Їх

вторинні обмотки з'єднуються кабелем і підключаються до диференціального реле.

Рисунок 2.2 –Принцип порівняння струмів

Поздовжній диференціальний захист застосовується на коротких лініях 110 і

220 кВ - 10-15 км, де потрібно миттєве відключення ушкоджень в межах усієї лінії.

Переваги:

-захист не реагує на гойдання і перевантаження;

-діє без витримки часу при КЗ у будь-якій точці лінії.

Недоліки:

-висока вартість сполучного кабелю і його прокладення;

-можливість неправдивої роботи при ушкодженні сполучних дротів.

Поперечний диференціальний захист застосовується на паралельних лініях,

що мають однаковий опір. Грунтована на порівнянні величин і фаз струмів, що

протікають по обох лініях.

Рисунок 2.3 – Розподіл струмів в Рисунок 2.4 – КЗ на одній лінії

нормальному режимі і при зовнішніх КЗ

Розподіл струмів в нормальному режимі і при зовнішніх КЗ показаний на

рисунку 2.3. II = III, II = III. При КЗ на одній з ліній (див. рис. 2.4) : на живлячому кінці

- струми II і III співпадають по фазі, але розрізняються за величиною; на

приймальному кінці(на якому відсутнє джерело живлення, або його потужність

менша, ніж на живлячому кінці) II и III протилежні по фазі, хоча можуть і співпадати

величиною.

За цими ознаками можна судити про КЗ на одній з ліній.

Розрізняють два різновиди поперечних диференціальних защит: струмову і

спрямовану.

Струмова застосовується на паралельних лініях, включених під один

загальний вимикач.

Спрямована застосовується на паралельних лініях з самостійними

вимикачами.

Струмовий поперечний диференціальний захист призначений для паралельних

ліній із загальним вимикачем. При односторонньому живленні захист

встановлюється з боку джерела живлення, при 2х-стороннім, з обох сторін.

Принципова схема захисту для однієї фази представлена на рисунку 2.5

Коефіцієнти трансформації трансформаторів струму nT1 = nT2 = nT. Вторинні обмотки

трансформаторів струму з'єднуються різнойменними затисками за схемою з

циркуляцією струмів в сполучних дротах і паралельно до них включається обмотка

струмового реле.

В нормальному режимі и при зовнішньому КЗ (рисунок 2.5 а):

, II=III, тому за відсутності погрішностей у трансформаторів струму

IP=0. Захист не реагує на зовнішні КЗ, навантаження і гойдання. Її виконують без

витримок часу .

Рисунок 2.5 – Принципова схема захисту для однієї фази

З урахуванням похибок трансформаторів струму, в нормальному режимі через

реле протікає струм небаланса, його можна умовно розділити на дві складові:

Iнб=Iнб+ Iнб (2.1)

де Iнб – викликана погрішністю трансформаторів струму;

- викликана різними первинними струмами із – за неточності рівності

опорів ліній.

Струм спрацювання захисту повинен бути більше струму небаланса:

IC.P. > Iнб (2.2)

При КЗ на одній з паралельних ліній (рисунок 2.5 б) струм протікає по

пошкодженій лінії більше струму того, що протікає по неушкодженій: II > III якщо

при цьому IP > IC.P. - захист відключає лінії.

Переваги:

- проста і надійна;

-має високу швидкодію;

-не реагує на струми і гойдання.

Недоліки:

-наявність мертвої зони;

-необхідність відключення захисту при роботі однієї з паралельних ліній;

-необхідність додаткового захисту.

2.2.2 Диференціальний захист силових трансформаторів

Диференціальний захист (ДЗ) призначений для захисту від КЗ між фазами, на

землю і від виткових замикань. Принцип дії ДЗ такий же як у подовжнього

диференціального захисту ліній - грунтований на порівнянні величин і напрямі

струмів до і після елементу, що захищається. Розподіл струмів при КЗ в

трансформаторі і зовні його продемонстровано на рисунку 2.6

Завданням при проектуванні захисту є урівноваження вторинних струмів в

плечах захисту так, щоб струм в реле був відсутній і ДЗ не працювала при

навантаженні і зовнішніх КЗ (рисунок 2.6 а). При КЗ в трансформаторі (рисунок 2.6

б), якщо IP>IC.P. - реле спрацює і відключить трансформатор.

Рисунок 2.6 – Диференціальний захист трансформаторів

Диференціальний захист трансформаторів має ряд особливостей в порівнянні

з повздовжнім диференціальним захистом ліній.

1. Первинні струми обмоток трансформатора не рівні за величиною і в

загальному випадку не співпадають по фазі.

У режимі навантаження і зовнішнього КЗ : III > II, відношення струмів

- дорівнює коефіцієнту трансформації силового трансформатора.

2. У трансформаторі із з'єднанням обмоток Y/; - струми II і III розрізняються і

за величиною і по фазі: кут зрушення залежить від групи з'єднання обмоток

трансформатора. Найбільш поширене з'єднання обмоток Y/–11 гр.

У зв'язку з вищевикладеним потрібні спеціальні заходи по вирівнюванню

вторинних струмів за величиною:, а при різних схемах з'єднання обмоток і по фазі, з

тим, щоб струми, що поступають в реле, в нормальному режимі і при зовнішньому

КЗ були рівні.

Переваги:

Швидке і селективне відключення ушкоджень як самого трансформатора, так і

його виведень і ТВЧ.

Застосування:

Згідно ПУЭ, диференціальні захисту встановлюються :

- на поодиноких працюючих трансформаторах потужністю 6300 кВА і вище;

- на паралельно працюючих трансформаторах потужністю 4000 кВА і

вище, якщо струмове відсічення не забезпечує необхідної чутливості при КЗ на

виведеннях низької напруги(kЧ < 2), а МСЗ має витримку часу >1.

На малопотужних трансформаторах використовуються диференціальні

відсічення.

Якщо на трансформаторах з РПН і трьох обмоткових трансформаторах реле з

БНТ не задовольняє вимозі чутливості застосовують гальмівне реле типу ДЗТ.

2.2.3 Струмова відсічка трансформатора

Струмова відсічка найпростіший швидкодіючий захист від ушкоджень в

силових трансформаторах. Цей захист реагує тільки на великі за величиною струми

і охоплює своєю зоною дії лише

трансформатора.

На трансформаторах, що живляться від мережі з глухозаземленною

нейтраллю, відсічення встановлюється на трьох фазах.

Струм спрацьовування струмової відсічки відбудовується від максимального

струму КЗ при ушкодженні за трансформатором:

IС.З. = kН IКЗ.макс (2.3)

де: kН - коефіцієнт надійності, = 1,25-1,5 - залежно від точності струмових

реле.

1,25-1,3 - для реле РТ- 40;

1,4-1,5 - для реле РТ- 80,90.

2.2.4 Газовий захист

Утворення газів в кожусі трансформатора і рух олії у бік розширювача можуть

служити ознакою ушкодження усередині трансформатора.

Існує три різновиди газових реле, до застарілих конструкцій відносять

поплавцеві і лопатеві; сучасні газові реле - чашкового типу.

Конструкція чашкового газового реле представлена на рисунку 2.8

Реле має два елементи - сигнальний і відключаючий (чашки 1 і 2). Чашка може

обертатися навколо осі 3. 4-5 - рухливий контакт; 6-7 - нерухомий контакт; 8-9 -

протидіючі пружини; 12 - лопать на нижній чашці, що обертається на осі.

Якщо в кожусі реле і в чашках немає олії, то контакти розімкнені. Та ж, якщо

кожух реле заповнений олією [3]. При пониженні рівня олії в реле, під вагою олії в

чашці контакт замикається. При бурхливому газоутворенні, під дією потоку олії

лопать 12 обертається і замикає контакти.

При значному ушкодженні в трансформаторі, газоутворення протікає

бурхливо, під впливом тиску, олія приходить в рух, лопать 12 замикає контакти 5-7.

Реле здатне розрізняти міру ушкодження в трансформаторі. при малих -

сигнал, при великих - відключення.

Газовий захист реагує і на пониження рівня олії - спочатку на сигнал, потім на

відключення.

Рисунок 2.8 – Схема включения газового реле

Для попередження неправильного відключення трансформатора,

відключаючий ланцюг газового захисту після доливки олії або включення нового

трансформатора перекладається на сигнал (до 2-3 діб) до тих пір, поки не

припиниться виділення повітря, що відмі6чаються по роботі захисту на сигнал.

Переваги:

- простота;

- висока чутливість;

- малий час дії при значних ушкодженнях.

Газовий захист є найбільш чутливим захистом трансформаторів від

ушкоджень його обмоток і особливо витковых замикань, на які диференціальний

захист реагує тільки при замиканні великого числа витків, а МТЗ і відсічення не

реагують зовсім.

Недоліки:

- не діє при ушкодженнях на виведеннях трансформатора;

- повинна виводитися з роботи після доливки олії.

Застосування

Обов'язково встановлюється на трансформаторах потужністю 6300 кВА і

вище, а також на трансформаторах 1000-4000 кВА що не мають диференціального

захисту або відсічення і якщо МТЗ має витримку часу більше 1 секунди. При

наявність швидкодіючих защит, її застосування допускається. На

внутрішньоцехових трансформаторах потужністю 630 кВА і вище обов'язкова до

застосування, незалежно від наявності інших швидкодіючих захистів.

2.2.4 Захист від перевантаження трансформаторів та автотрансформаторів

Підстанція з персоналом

Захист діє на сигнал. Струмове реле включене на струм однієї фази.

(2.4)

де: kH - складає - 1,05

Час спрацьовування захисту відбудовується від витримок часу максимальних

защит приєднань, щоб уникнути зайвих сигналів при КЗ і короткочасних

перевантаженнях.

tПЕР = tМТЗ + t (2.5)

Підстанція без персоналу

Захист від перевантаження виконується триступінчатим.

Перший ступінь спрацьовує при малих перевантаженнях. Дія захисту на

сигнал, що передається за допомогою телемеханіки на черговий пункт.

t1 = tМТЗ + t (2.6)

Другий ступінь від великих перевантажень. Діє на відключення частини

маловідповідальних споживачів, розвантажуючи трансформатор до допустимого

значення.

t2 < tДОП (2.7)

де: tДОП - допустимий час перевантаження.

Третій ступінь діє на відключення, якщо другий ступінь не здійснить

розвантаження.

t3 = (t2 + t) < tДОП (2.8)

Захист від перевантаження встановлюється з боку низької і високої напруги, а

також з боку нейтралі для контролю за перевантаженням загальної частини обмотки.

Крім того, на автотрансформаторах, що підвищують, з трибічним живленням

встановлюється захист з боку середньої напруги в режимі, коли в обмотці низької

напруги немає струму (у такому режимі пропускна потужність автотрансформатора

знижується).

2.2.5 Максимальний струмовий захист

При короткому замиканні струм в лінії збільшується. Ця ознака

використовується для виконання струмових захистів. Максимальний струмовий

захист (МСЗ) приходить в дію при збільшенні струму у фазах лінії понад певне

значення.

Струмові захисти підрозділяються на МСЗ, в яких для забезпечення

селективності використовується витримка часу, і струмові відсічення, де

селективність досягається вибором струму спрацьовування. Таким чином, головна

відмінність між різними типами струмових захистів в способі забезпечення

селективності.

МСЗ - основний захист для повітряних ліній з одностороннім живленням.

МСЗ оснащуються не лише ЛЕП, але також і силові трансформатори, кабельні лінії,

потужні двигуни напругою 6, 10 кВ.

Рисунок 2.10 – Розташування захисту на початку кожної лінії з боку джерела

живлення.

На рисунку 2.10 зображена дія захистів при КЗ в точці К. Витримки часу

захисту підбираються за ступінчастим принципом і не залежать від величини

струму, що протікає по реле [4].

МСЗ застосовується в якості основного захисту для радіальних мереж до 10

кВ. Як резервна застосовується в мережах усієї напруги.

Переваги:

- простота

- надійність

- невелика вартість

- забезпечує селективність в радіальних мережах з одностороннім

живленням.

Недоліки:

- великі витримки часу, особливо поблизу джерел живлення, тоді як саме тут

треба швидко відключати КЗ.

- недостатня чутливість при КЗ в розгалужених мережах з великим числом

паралельних ланцюгів і значними струмами навантаження.

3 АНАЛІЗ ПОШКОДЖЕНЬ СИЛОВОГО ОБЛАДНАННЯ

3.1 Типові пошкодження

Більшість пошкоджень генератора викликаються порушенням ізоляції

обмоток статора і ротора. Ці порушення звичайно відбуваються внаслідок старіння

ізоляції, її зволоження, наявності в ній дефектів, а також в результаті підвищення

напруги, перенапружень, механічних пошкоджень, наприклад, із-за вібрації

стрижнів обмоток і сталі магнітопровода. Тому у принципі пошкодження можливі в

будь-якій частині обмоток.

Пошкодження в статорі. У статорі виникають міжфазні (двофазні і трифазні).

к.з., замикання однієї фази на корпус (на землю), замикання між витками обмотки

однієї фази. Найчастіше відбуваються міжфазні. к.з. і замикання на корпус.

Міжфазні к.з. супроводжуються проходженням в місці пошкодження дуже великих

струмів (десятки тисяч ампер) і утворенням електричної дуги, що викликає

вигорання ізоляції і струмоведучих частин обмоток, а іноді і сталі магнітопровода

статора. Замикання обмотки статора на корпус є замиканням на землю, оскільки

корпус статора пов'язаний із землею. При цьому струм пошкодження проходить в

землю завжди через сталь магнітопровода статора, випалюючи її. Пошкодження

сталі вимагає тривалого і складного ремонту. Замикання витків однієї фази

відбувається відносно рідко; воно переходить або в замикання на землю, або в

замикання між фазами.

Пошкодження в роторі. Обмотка ротора генератора знаходиться під

невисокою напругою (300-500 В), і тому її ізоляція має значно більший запас

міцності, чим ізоляція статорної обмотки. Проте із-за важких механічних умов

роботи обмотки ротора, що викликаються великою швидкістю обертання (1500-3000

об/хв), відносно часто спостерігаються випадки пошкодження ізоляції і замикання

обмотки ротора на корпус (тобто на землю) в одній або двох точках. Замикання на

корпус в одній точці обмотки ротора безпечно, оскільки струм в місці замикання

практично рівний нулю і нормальна робота генератора не порушується [5]. Але при

цьому підвищується вірогідність виникнення небезпечного для генератора

аварійного режиму у разі появи другого замикання на корпус в іншій точці ланцюга

збудження.

При подвійних замиканнях частина витків обмотки ротора виявляється

зашунтованою; опір кола ротора при цьому зменшується і в ній з'являється

підвищений струм. Цей струм перегріває обмотки ротора і живлячого її збудника,

викликає подальші руйнування в місці пошкодження і може викликати горіння

ізоляції ротора.

Крім того, із-за порушення симетрії магнітного потоку, обумовленого

замиканням частини витків обмотки ротора, виникає сильна механічна вібрація,

небезпечна для генератора. Особливо велика і небезпечна вібрація з'являється при

подвійному замиканні на землю на гідрогенераторах асинхронних компенсаторах

(СК), що мають явнополюсні ротори. Тому на гідрогенераторах і крупних СК

доцільно встановлювати захист, що сигналізує перше замикання на землю в роторі.

При спрацьовуванні цього захисту гідрогенератор зупиняють для усунення

пошкодження. Для турбогенераторів подвійне замикання менш небезпечне, і тому

турбогенератори допускається залишати в роботі при першому замиканні в роторі.

Спеціального захисту від цього виду пошкодження можна не ставити [6]. Замикання

на землю в роторі виявляється при вимірюванні його ізоляції, що проводиться

періодично на працюючому генераторі. На турбогенераторах при першому

замиканні обмотки ротора на корпус встановлюється захист від подвійного

замикання на землю.

До пошкоджень трансформаторів відносять:

- міжфазні КЗ на виводах і в обмотках (останні виникають набагато рідше,

ніж перші);

- однофазні КЗ (на землю і між витками обмотки, тобто виткові

замикання);

- «пожежа сталі» сердечника.

До ненормальних режимів відносяться:

- перевантаження, викликані відключенням, наприклад, одного з

паралельно працюючих трансформаторів.

- струми перевантаження відносно невеликі, і тому допускається

перевантаження протягом часу, визначуваного кратністю струму перевантаження

по відношенню до номінального;

- виникнення струмів при зовнішніх КЗ, що є небезпекою в основному

через їх теплову дію на обмотки трансформатора, оскільки ці струми можуть

істотно перевершувати номінальні.

- тривале проходження струму зовнішнього КЗ може виникнути при

пошкодженні, що не відключилося, на приєднанні, що відходить від

трансформатора;

- неприпустиме пониження рівня масла, що викликається значним

пониженням температури я іншими причинами.

Основними причинами пошкоджень ЛЕП:

- пошкодження проводів і опор ліній електропередач, викликана їхнім

незадовільним станом, ожеледдю, ураганною вітром, танцем проводів і інших

причин;

- помилки персоналу при операціях (відключення роз'єднувачів під

навантаженням, включення їх на помилково залишене заземлення і т.п.);

- порушення ізоляції струмоведучих частин, викликане її старінням,

незадовільним станом, перенапругами, механічними ушкодженнями.

КЗ є найбільш небезпечним і тяжким видом ушкодження. При КЗ ЕРС

джерела живлення (генератора) замикається «накоротко» через відносно малий опір

генераторів, трансформаторів і ліній. Тому в контурі замкнутої накоротко ЕРС

виникає великий струм називаний струмом короткого замикання.

Короткі замикання підрозділяються на трифазні, двофазні й однофазні в

залежності від числа фаз, що замкнулися; на замикання з землею і без землі;

замикання в одній і двох точках мережі.

При КЗ унаслідок збільшення струму зростає спадання напруги в елементах

системи, що приводить до зниження напруги у всіх точках мережі [7]. Найбільше

зниження напруги відбувається в місці КЗ і в безпосередній близькості від нього. У

точках мережі, вилучених від місця ушкодження, напруга знижується в меншому

ступені.

Збільшення струму може викликати ушкодження ізоляції і струмоведучих

частин, тому що проходячи по неушкодженому устаткуванню і лініям

електропередач струм КЗ нагріває їхній вище припустимої межі.

Зниження напруги при КЗ порушує роботу споживачів і порушує стійкість

рівнобіжної роботи генератора. Другий наслідок від зниження напруги може

привести до розпаду системи і припиненню живлення всіх її споживачів. Розглянуті

наслідки КЗ підтверджують, що вони є важким і небезпечним видом пошкодження,

що вимагає швидкого відключення.

3.2 Заміна електромеханічного реле на пристрій РЗ РЗЛ-03

Рисунок 3.1 – Пристрій релейного захисту РЗЛ-03

Мікропроцесорний пристрій релейного захисту РЗЛ-03 - гідна заміна

електромеханічних реле.

Закордонний досвід експлуатації мікропроцесорних (МП) пристроїв різного

призначення показав, що вони мають такі ж або кращі показники надійності й

значно менші затрати праці на технічне обслуговування порівняно із традиційними

системами. За останні десятиліття мікропроцесорні захисти замінили

електромеханічні реле на переважній більшості об'єктів енергетики й

промисловості, крім розподільних мереж напругою 10 (6) кВ.

Найчисленніший сектор ринку - фідери 10 (6) кВ – дотепер здебільшого

використовує реле з електромеханічним принципом роботи. Одним з

найважливіших факторів, що стримують широке застосування МП пристроїв у

цьому сегменті, є їхня ціна. Перевагами мікропроцесорних пристроїв нехтують,

вибираючи дешевші електромеханічних реле, які застаріли технічно й морально.

Крім цього, обслуговуючий персонал зазнає певних труднощів із МП-пристроями,

тому що для роботи з ними необхідні певні навички. Проміжним тимчасовим

рішенням стали мікроелектронні реле, які задовольняють необхідним умовам, але

мають істотні недоліки.

У результаті ситуація не влаштовує ні споживачів, що експлуатують і

впроваджують РЗА, ні виробників мікропроцесорної техніки.

Над створенням пристрою, що вирішує всі поставлені завдання й має

необхідні технічні й цінові показники працювало декілька виробників. Найкращого

результату досяг тільки «Електротехнічний завод» з м. Києва (ТМ «РЕЛСiС»),

розробивши мікропроцесорний пристрій релейного захисту для розподільних мереж

10 (6) кВ серії РЗЛ-03.

Пристрої серії РЗЛ-03 є функціональним аналогом існуючих

електромеханічних реле типу РТ-80 і мікроелектронних РС-80М2, що відпрацювали

свій термін і потребують заміни сучасними мікропроцесорними пристроями в

рамках модернізації РЗА локально й реконструкції підстанцій загалом.

Пристрої релейного захисту мікропроцесорні для розподільних мереж 10 (6)

кВ серії РЗЛ-03

Пристрої мікропроцесорні РЗЛ-03-100 (-03-200) призначені для релейного

захисту, автоматизації, керування й сигналізації про стан повітряних і кабельних

ліній електропередачі напругою 10(6) кВ, трансформаторів (наприклад, як

резервний захист) тощо.

Галузь застосування:

- призначені для встановлення в релейних шафах і відсіках КРП, шафах

релейних залів і щитах керування підстанцій 35-10(6);

- можна постачати самостійно для використання на діючих об'єктах при їхній

модернізації або реконструкції. Крім того, пристрої можуть входити в комплект

обладнання для капітального будівництва електроенергетичних об'єктів.

Пристрій забезпечує такі експлуатаційні можливості:

- виконання функцій захисту, автоматики й керування, визначених ПУЕ й

ПТЕ;

- задання внутрішньої конфігурації (ввід/вивід захисту і автоматики);

- відображення за допомогою світлодіодних індикаторів стану дискретних

входів, пусків/роботи МСЗ, невдалого АПВ, прискорення МСЗ тощо;

- вибір типу часострумової характеристики для другого щабля МСЗ;

- жорстке й вільне призначення дискретних виходів на функції пуску/роботи

МСЗ АПВ, ЛЗШ, ДВ;

- отримання дискретних сигналів керування й блокувань у т. ч. квітування

аварій;

- вимірювання і індикація діючих значень струмів основної частоти (50±5 Гц);

- реєстрація й зберігання параметрів (міжфазне КЗ і значення аварійного

струму) останньої аварійної події;

- індикацію до скидання (із запам'ятовуванням) спрацьовування МСЗ ТО,

АПВ і дискретного входу;

- індикацію наявності струму;

- можливість скидання індикації з передньої панелі або дистанційно;

- живлення схеми пристрою тільки від контрольованих струмових кіл;

- безперервний оперативний контроль працездатності (самодіагностика)

протягом усього часу роботи;

- блокування всіх виходів при несправності пристрою для уникнення

помилкових спрацьовувань;

- гальванічну розв'язку всіх входів і виходів, в т. ч. живлення, для

забезпечення високої завадостійкості.

Функції пристрою:

- контроль справності пристрою;

- струмове відсікання без витримки часу з можливістю блокування за входом;

- двоступінчастий максимальний струмовий захист із незалежними й

залежними часострумовими характеристиками (РТ-80, РТВ-1) з можливістю

блокування за входом;

- одно та дворазове автоматичне повторне вмикання вимикача;

- автоматичне частотне розвантаження й частотне АПВ із можливістю

заборони й зовнішнього пуску АПВ за входом;

- логічний захист шин;

- контроль справності кіл керування вимикачем;

- розширена можливість сигналізації за допомогою двопозиційного реле;

- індикація: 8 світлодіодів, світлодіодний буквено-цифровий дисплей.

Чотири основних переваги РЗЛ-03:

По-перше, пристрій є повною заміною реле РТ-80, РС-80М2, тобто має ту ж

форму корпуса і є аналогічним за умовами експлуатації (–40, +55 0С), має схеми

прив'язки під різні типи вимикачів, аналогічно існуючим, що спрощує проектні

роботи й монтаж на підстанції, має аналогічні функції, у тому числі живлення від

струмів КЗ за відсутності оперативної напруги на підстанції.

По-друге, як мікропроцесорний виріб, має додаткові незаперечні переваги

порівняно з мікроелектронними й електромагнітними реле:

- постійна самодіагностика - реле несправності вказує на працездатність

пристрою;

- додаткові функції захисту - прискорення МСЗ; оперативне прискорення;

блокування ТО; блокування МСЗ, АПВ, ЛЗШ, АЧР, ЧАПВ; захист двигуна від

асинхронного ходу;

- додаткові функції контролю - вимірювання і відображення фазних струмів;

контроль справності кіл керування вимикачем;

- додаткові функції індикації - відображення параметрів останньої аварії на

дисплеї (фазні струми) і світлодіодах (спрацьовувальні функції, робота входів

тощо).

По-третє, спрощене меню і його візуалізація полегшує роботу релейного й

оперативного персоналу із пристроєм РЗЛ-03. Меню містить всі необхідні уставки й

параметри для використання реле. Мікропроцесорний пристрій РЗЛ-03 знижує

трудомісткість робіт з технічного обслуговування; відображає параметри останньої

аварії; легко фіксується кнопкою керування або ключем керування за входом

пристрою.

По-четверте, має привабливу й конкурентоспроможну ціну порівняно з

мікроелектронними реле й аналогічним рішенням на електромеханічні реле.

У захистів серії РЗЛ-03 є всі перспективи стати найбільш застосовуваним

«народним» мікропроцесорним пристроєм РЗА.

Визначальними характеристиками при виборі захисту РЕЛСіС® є: надійність

роботи, високі експлуатаційні характеристики, широкі можливості, доступна ціна,

простота й зручність в обслуговуванні.

Для забезпечення високої якості й надійності виробів на ВАТ

«Електротехнічний завод» розроблена і з 10.10.2007р. впроваджена, а з 05.05.2008

р. сертифікована органом з сертифікації TUV NORD CERT Gmb система

менеджменту якості відповідно до вимог міжнародного стандарту ISO 9001:2000.

Підприємство прагне створювати партнерські й тривалі стосунки із

клієнтами, максимально задовольняти потреби кожного замовника. Тому кожна

нова розробка є відповіддю на запити, побажання й актуальні потреби споживачів

3.3 Сучасні мікропроцесорні комплекси, як засіб підвищення якості

функціонування

На ПЛ 750 кВ ЧАЕС та ПЛ 750кВ Вінницька, що відходять від ПС

Київська 750 кВ передбачено такий комплекс захистів і лінійної автоматики:

- як основний захист застосовується мікропроцесорний диференційно фазний

захист на струмовому принципі, з використанням компенсації ємнісного струму в

органі маніпуляції та пускових органах захисту, а також окремих вибіркових органів

ОАПВ на дистанційному принципі типу ШЕ – 2710.582 фірми ЕКРА (м. Чебоксари,

Росія);

- в якості резервних захистів застосовуються:

мікропроцесорний п’ятиступеневий дистанційний захист від усіх видів

к.з. та чотирьохступеневий струмовий захист від к.з. на землю типу REL670 фірми

АВВ;

мікропроцесорний п’ятиступеневий дистанційний захист від усіх видів

к.з., чотириступеневий струмовий захист від к.з. на землю типу 7SA522 фірми

Sіеmens.

Вказані захисти мають телеприскорення по дубльованих високочастотних

каналах апаратури «АКА» Кедр фірми «Ураленерго сервіс» (Росія) і діють на

вимкнення одної або трьох фаз лінії;

- мікропроцесорний пристрій автоматики (ПРВВ, АПВ) і керування основним

соленоїдом відключення та соленоїдом включення вимикача (дистанційне – від

системи АСКТП підстанції або місцеве – з ОПУ) з контролем синхронізму та

блокіровок роз'єднувачів та заземлюючих ножів при включенні вимикача, фірми

АВВ типу REC 670.

- мікропроцесорний пристрій автоматики (ПРВВ) і керування резервним

соленоїдом відключення вимикача, який забезпечує можливість (дистанційного –

від АСКТП, або місцевого – з ОПУ) відключення вимикача, типу 6МD66 фірми

Siemens.

Функція АПВ нормально використовується тільки в REC670.

Релейні захисти шунтуючих реакторів ПЛ 750 кВ, що встановлені на ПС

Київська, передбачені у складі:

• поздовжній і поперечний диференційний захисти у складі

мікропроцесорного термінала типу RET670 фірми АВВ;

• поперечний диференційний струмовий захист на електромеханічних реле;

• газовий захист;

• пристрій контролю ізоляції уводів 750 кВ реактора.

Функція ПРВВ вимикача шунтуючого реактора (ШР) реалізується в

мікропроцесорному пристрої автоматики керування вимикачем 750 кВ типу REC670

(фірми АВВ) і 6MD66 (фірми Siemens).

Рисинок 3.2 - Мікропроцесорний пристрій автоматики і керування типу

REC670 фірми АВВ

Релейні захисти компенсаційних реакторів (КР), що встановлюються в

нейтралях шунтуючих реакторів ПЛ 750 кВ ЧАЕС і ПЛ 750 кВ Вінницька,

передбачені у складі:

• основний захист – мікропроцесорний струмовий диференційний захист типу

7UT613 (фірми Siemens);

• газовий захист

• пристрій ПРВВ і автоматики КР виконується у складі мікропроцесорного

термінала типу 6MD66 (фірми Siemens).

Релейні захисти 2АТ750/330/15,75 кВ передбачені

у складі:

• основний захист – взаєморезервуючі

мікропроцесорні поздовжні струмові диференційні захисти типу RET670

фірми АВВ та типу 7UT613 фірми Siemens;

• резервні захисти по сторонах 750 кВ і 330кВ – мікропроцесорний

п’ятиступеневийтдистанційний захист від усіх видів к.з. та

чотирьохступеневий струмовий захист від к.з. на землю типу REL670 фірми АВВ;

• поздовжній струмовий диференційний захист регулювальної обмотки ТПР

на електромагнітних реле;

• максимальний струмовий захист (МСЗ) з гальмуванням компенсаційної

обмотки ТПР на базі мікропроцесорного захисту типу 7SJ641 фірми Siemens та МСЗ

з гальмуванням на базі електромеханічного реле типу ДЗТ_11;

• максимальний струмовий захист з гальмуванням компенсаційної і

регулювальної обмоток РПН АТ типу 7SJ611 фірми Siemens та ДЗТ_11;

• диференційні захисти ошиновок 750 кВ і 330 кВ мають по два комплекти:

а) основний комплект з використанням мікропроцесорного термінала типу

7UT613 фірми Siemens;

б) резервний комплект з використанням електромеханічних реле;

• взаєморезервуючі диференційні струмові захисти ошиновки 15,75 кВ 2АТ на

базі мікропроцесорних захистів типу 7UT613 фірми Siemens з формуванням

додаткових функцій резервних струмових захистів ошиновки 15,75 кВ і функції

перевантаження кіл НН 2АТ.

Релейні захисти шин 750 кВ передбачені у складі двох комплектів (на кожну

систему шин):

• мікропроцесорний диференційний струмовий захист шин типу REB 670

фірми АВВ.

• мікропроцесорний диференційний струмовий захист шин типу 7SS52 фірми

Siemens.

Для виконання схеми оперативного керування з блокуванням роз’єднувачів та

заземляючих ножів кожного поля «схеми 3/2» ПС Київська 750 кВ використовується

мікропроцесорний пристрій керування – типу REC670 фірми АВВ.

На ПЛ 330 кВ, що відходять від ПС Київської 750 кВ, передбачено такий

комплекс захистів:

• основний захист – мікропроцесорний диференційно_фазний

високочастотний захист типу L60 фірми General Electric Multilin з власними

вибірковими органа ми вибору пошкодженої фази та з функціями трьохступінчатих

резервних дистанційних і чотирьохступінчатих струмових захистів для забезпечення

дальнього резервування;

• дублюючий основний захист – поздовжній мікропроцесорний

диференційний струмовий захист типу 7SD522 з використанням волоконно-

оптичної лініі зв’язку та з функціями ступінчатих резервних дистанційних і

струмових захистів для забезпечення дальнього резервування;

• резервний захист – мікропроцесорний дистанційний захист від усіх видів к.з.

і струмовий захист від к.з. на землю типу REL670 фірми АВВ з телеприскоренням

по каналах ВОЛЗ;

• мікропроцесорний пристрій ПРВВ, АПВ, фіксації положення вимикача,

схеми автоматики і сигналізації вимикача (для основних електромагнітів

відключення) типу REC_670 фірми АВВ;

• дублюючий пристрій ПРВВ, АПВ, фіксації положення вимикача, схеми

автоматики і сигналізації вимикача (для дублюючих електромагнітів відключення)

типу 6MD66 фірми Siemens.

Для захисту шин 330 кВ передбачено:

• мікропроцесорний диференційний захист

шин типу REB670 фірми АВВ – I комплект;

• мікропроцесорний диференційний захист

шин 330 кВ типу 7UT635 фірми Siemens – II комплект.

Розділення по колах постійного струмузабезпечується підключенням

основного і резервного захисту та електромагнітів відключення елегазових

вимикачів до різних акумуляторних батарей (АБ) або шаф оперативного струму для

здійснення ближнього резервування.

Всі пристрої релейного захисту мають послідовний порт, що розташований на

передній панелі (інтерфейс RS 232) з відповідним протоколом обміну інформацією

та два системні порти з оптоволоконним Ethernet інтерфейсом, по яким виконується

обмін інформацією по протоколу зв’язку ІEC 61850 та IEC 60870_5_101/104 з

системою керування підстанцією та моніторингу обладнання ПС 750 кВ Київська.

Пристрої мають можливість передачі уставок, конфігурування, читання

осцилограм і подій, збережених у пристроях, як через передній послідовний порт

пристрою, так і через кожний системний портт одночасно.

Релейний захист обладнання 35; 15,75 і 10 кВ. Виконується на

мікропроцесорних терміналах фірми Siemens та АВВ

Всі цифрові мікропроцесорні пристрої РЗА ПС 750 кВ Київська мають

внутрішню реєстрацію подій. Крім того, передбачено використання реєстратора

подій типу «Реґіна», і виконано зв’язки кожного з пристроїв РЗА із зовнішнім

реєстратором подій. Для контролю і аналізу подій передбачені сигнали

спрацьовування і несправності кожного зпристроїв.

На ПЛ 750 кВ, що відходять від ПС 750 кВ Київська передбачені:

• мікропроцесорна АЛАР повнофазного режиму, що реагує на зміну опору та

знаку потужності, коливання струму та дозволяє діяти на першому, або після n

циклів – на базі мікропроцесорного пристрою «Діамант» (НВП Хартрон Інкор);

Рисунок 3.3 – Мікропроцесорний пристрій «Діамант»

• АЛАР неповнофазного режиму, що реагує на струм в нульовому проводі

трансформаторів струму приєднання, що контролюється, та факт неперемикання фаз

вимикача – на базі мікропроцесорного пристрою «Діамант» (НВП Хартрон Інкор);

• мікропроцесорна автоматика від підвищення напруги АПН 2-х ступенева, що

реагує на діючі та амплітудні значення напруги кожної фази – на базі

мікропроцесорного термінала ПМ «Діамант» (НВП Хартрон Інкор);

• автоматика шунтуючого реактора АШР –на базі термінала 6MD66 фірми

Siemens;

• пристрої фіксації відключення лінії (ФВЛ), що фіксують ПЛ за положенням

контактів вимикачів – дубльовані та виконані на базі мікропроцесорних терміналів

«Діамант» (НВП Хартрон_Інкор).

Кожен з пристроїв «Діамант» має послідовний порт на передній панелі

(інтерфейс RS 232), для видачі інформації на ПЕОМ, та системний порт на задній

панелі з оптичним перетворювачем для обміну інформацією по локальній мережі за

протоколом MODBUS. Збір інформації від пристроїв «Діамант» виконується у

внутрішніх реєстраторах подій та у реєстраторі «Регіна»;

• апаратура передачі_прийому команд РЗА і ПА по високочастотних каналах

зв’язку типу АКА «Кедр» (Ураленергосервіс, Росія);

• реєстратор аварійних подій типу «Регіна» (м. Київ).

На 2АТ 750/330/15,75 кВ ПС 750 кВ Київська передбачено:

• мікропроцесорна АЛАР зі сторони 330кВ, що реагує на зміну опору та знака

напрямку потужності, з лічильником циклів – на базі мікропроцесорного пристрою

«Діамант» (НВП Хартрон Інкор);

• дубльовані пристрої фіксації відключення автотрансформатора 2АТ (ФВТ),

зі сторони 750 і 330 кВ на базі мікропроцесорного термінала ПМ «Діамант» (НВП

Хартрон Інкор).

На ПЛ 330 кВ Північна та ПЛ 330 кВ Новокиївська:

• пристрої ФВЛ, що фіксують відключення вимикачів ПЛ – на базі

мікропроцесорного термінала ПМ «Діамант» (НВП Хартрон Інкор);

• апаратура передачі_прийому команд РЗА, ПА та інформації по ВОЛЗ в тросі

ПЛ – на базі мультиплексорної апаратури РСМ_30U (Марконі,Чехія);

• реєстратор аварійних подій – типу «Регіна».

4 РОЗРАХУНОК СТРУМІВ КЗ ТУРБОГЕНЕРАТОРА ТГВ–500– 2АУЗ

Номінальна потужність робочих ТВП вибирається у відповідності з їх

розрахунковим навантаженням. Так як дані для визначення розрахункового

навантаження на валу двигунів відсутні, то визначаємо потужність ТВП приблизно

за формулою.

(4.1)

де Р вп.розр – витрати потужності блока на власні потреби, %.

для генераторів з Р > 160 МВт вибираємо трансформатор з ТРДНС–25000.

В якості ПРТВП використовуємо обмотки НН автотрансформатора зв'язку до

якої приєднуємо трансформатор. При відсутності генераторного вимикача

приймаємо розрахункову потужність ПРТВП в 1,3 рази більше, ніж потужність

робочого ТВП;

(4.2)

Приймаємо трансформатор марки ТРДНС–25000/35

Таблиця 4.1 – Технічні характеристики трансформаторів В.П. та ПРТВП.

Позначення насхемі

Тип трансформатора

МВА

UНОМ, КВ UК,%

ВН СН НН ВН–НН

ВН–СН

СН–НН

ТВП ТРДНС–25000/35 25 20 — 6,3–6,3 10,5 —— 30

ПРТВП ТРДНС–25000/35 25 36,75 — 6,3–6,3 10,5 —— 30

4.1 Розрахунок струмів КЗ на виводах генератора та за блочним

трансформатором

Для визначення рівня струмів за анормальних режимів оперативним

персоналом використовуються спрощені схеми (рисунку 4.1 а, б) та приблизні

розрахунки.

Рисунок 4.1 – розрахункова схема : а – схема блоку; б – схема заміщення.

Таблиця 4.2 – Параметри генератора ТГВ–500–2АУЗ [4]:

Марка S, МВАР,

МВт Uн,кВ I кА cosφ x"d x2*

ТГВ–500– 2АУЗ 588 500 20 17 0.85 0.243 0.296

Задамося базисними величинами:

Розрахуємо опори схеми заміщення:

(4.3)

Опір нульової послідовності для блочного трансформатора

(4.4)

Рівень поперечної над перехідної ЕРС обмотки статора визначають за

формулою:

(4.5)

Розрахуємо струми КЗ на затискачах генератора (точка К3);

(4.6)

де х2 – опір зворотної послідовності генератора. Значення струмів в

іменованих одиницях:

(4.7)

4.2 Захист від багатофазних КЗ в обмотці статора і на виводах генератора

Використовуємо повздовжній диференційний захист з циркулюючими

струмами на реле ДЗТ–11/5.В даному випадку схема з'єднання обмоток статора –

"зірка–зірка", застосовуємо трансформатори струму на лінійних виводах з

коефіцієнтом трансформації 24000/5, а в нейтралі – 10000/5, для поперечного

диференційного захисту – 1500/5; тоді робоча кількість витків обмотки реле

W роб = 72 витка.

Максимальну розрахункову силу первинного струму небалансу при

зовнішньому КЗ визначимо:

Максимальне розрахункове значення первинного струму небалансу Iнб.роз.макс у

встановленому режимі протікання .через ТГ зовнішнього розрахункового

максимального струму;

(4.8)

де Кодн = 1, оскільки трансформатори струму однакові;

Iзовн.роз.макс – визначається максимальним струмом зовнішнього КЗ або

асинхронного режиму,

Визначаємо робочу МРС при протіканні по робочій обмотці струму

небалансу:

(4.9)

визначаємо гальмівну МРС за виразом:

(4.10)

Визначаємо значення вторинного гальмівного струму

(4.11)

Розрахункове число витків гальмівної обмотки складає

(4.12)

приймаємо найближче ціле значення –16 витків.

4.3 3ахист від замикань між витками однієї фази обмотки статора

Використовується одноступінчатий повздовжній диференційний струмовий

захист з реле струму типу РТ–40–Ф з фільтром першої гармоніки.

(4.13)

4.4 Захист від замикань на землю в обмотці статора

Використовуємо комплект захисту ЗЗГ–1 – захист напруги першої та третьої

гармонік без зони нечутливості [8]. Захист складається з двох органів :

1)максимального реле напруги першої гармошки – яке захищає 85–90% витків

обмотки статора зі сторони лінійних виводів;

2)реле напруги третьої гармоніки з гальмуванням – яке захищає до 35% витків

обмотки статора зі сторони нейтралі і саму нейтраль.

До цих реле підводять напругу зі сторони лінійних виводів від ТН типу

ЗНОМ з напругами , а для реле з гальмуванням додатково

підводиться напруга зі сторони нульових виводів від спеціально встановленого ТН

типу ЗНОЛ або ЗОМ з напругами .

Цей захист діє з незалежною витримкою часу до 0.5 с.

4.5 Захист обмотки статора від зовнішніх симетричних КЗ

Використовуємо одноступеневий дистанційний захист. Реле включається на

різницю фазних струмів від ТС, встановленого зі сторони нульових виводів, і на між

фазну напругу від ТН, який встановлений на лінійних виводах. Реле має кругову

характеристику, розташовану в першому квадранті зі зміщенням в третій квадрант і

охопленням початку координат. Захист виконується з двома ступенями витримки

часу.

Визначимо опір спрацювання захисту:

(4.14)

де Квідс=1.2, Кв=1.05, φмч=80°–кут максимальної чутливості, φнав=31.5°– кут

навантаження реле. Тоді Zсз= 1.2 Ом.

Коефіцієнт чутливості захисту повинен задовольняти умові:

(4.15)

тоді Кч= 2.1 > 1.2.

Витримка часу першого ступеню захисту узгоджується з найбільшою

витримкою часу резервних захистів від між фазних КЗ на елементах, приєднаних до

шин ВН:

tсз1 = tел.макс + t = 0.5 + 0.5 = 1 c;

tсз2= tcз1 + t= 1+0.5 = 1.5 с.

4.6 Захист обмотки статора від зовнішніх несиметричних КЗ та несиметричних

перевантажень

Застосовується струмовий захист зворотньої послідовності з інтегрально–

залежною витримкою часу. Він виконується одним реле струму зворотньої

послідовності з фільтром – РТФ–6М. Це реле складається з п'яти елементів :

1) пусковий орган без витримки часу, який забезпечує пуск та повернення

інтегрального органу та блокування органу "відсічка П"

2) інтегральний орган з інтегрально–залежною витримкою часу, який

забезпечує правильну роботу захисту при зміні струму зворотньої послідовності і

охолодженні ротора після усунення перевантаження

(4.16)

3) "Відсічка І" спрацьовує без витримки часу і передбачається для дії захисту з

незалежною витримкою часу в якості резервного захисту від зовнішніх

несиметричних КЗ

(4.17)

4) "Відсічка ІІ" спрацьовує без витримки часу і передбачається для

резервування швидкодіючих захистів ТГ з незалежною витримкою часу.

(4.18)

5) Сигнальний орган спрацьовує без витримки часу і передбачається для

фіксації з незалежною витримкою часу недопустимого несиметричного

навантаження генератора

(4.19)

4.7 3ахист ротора від перевантаження струмом збудження

Застосовується інтегральний захист з двома ступенями з залежною витримкою

часу — блок РЗР–1М, який містить наступні елементи:

1. Вхідний перетворюючий пристрій, який настроюється таким чином:

(4.20)

де Ірзрном = 2.5 (А),

2. Сигнальний орган спрацьовує без витримки часу при струмах збудження,

які перевищують довготривале допустиме значення:

. (4.21)

3. Пусковий орган спрацьовує без витрішки часу і контролює пуск та

спрацювання повертаючого органа

. (4.22)

4. Інтегральний орган працює з двома інтегрально–залежними витримками

часу в залежності від накопичення теплоти в обмотці збудження при перевантаженні

та охолодження після усунена перевантаження [9]. Зміна уставок інтегрального

органа не здійснюється. Для підключення реле РЗР–1М використовується пристрій

И – 528, з трансформатором постійного струму.

4.8 Тимчасовий додатковий захист ротора від перевантаження струмом

збудження при його роботі з резервним збудником

Застосовується максимальний захист напруги з незалежною витримкою часу.

Напруга спрацювання захисту

(4.23)

4.9 Захист від асинхронного режиму при втраті збудження

Застосовується одноступеневий дистанційний захист з незалежною

витримкою часу і використовується для захисту одне з трьох реле опору комплекту

КРС–2. Реле включають на різницю фазних струмів від ТС та на між фазну напругу

від ТН , щоб кругова характеристика розташовувалась в третьому та четвертому

квадрантах комплексної площини опорів і не охоплювала початок координат [10].

Лінія максимальної чутливості на комплексній площині при куті максимальної

чутливості 80° розташовується в третьому квадранті під кутом 260°.

Діаметр кола характеристики приймаємо рівним:

(4.24)

із зміщення . (4.25)

При цих параметрах забезпечується відстройка захисту від нормального

режиму, режиму недозбудження та від асинхронного режиму в енергосистемі. Час

спрацювання захисту tсз = 1– 2 с.

Захист приводиться в дію після появи струму в статорі генератора з

витримкою часу, яка забезпечує режим самосинхронізації.

4.10 Захист від перевищення напруги на виводах турбогенератора і

трансформатора

Застосовуємо максимальний захист напруги з незалежною витримкою часу,

призначену для попередження недопустимого перевищення напруги в режимі х.х.

або скидання навантаження. В якості пускового органа використовується реле

напруги типу РН–58/200 з високим коефіцієнтом повернення ( 0,9 ). Для виведення

захисту з дії в робочому режимі генератора застосовується реле струму РТ–40/Р.

На блоках без вимикача у генератора реле струму контролює струм в колі ВН

трансформатора. Реле напруги вмикається на між фазну напругу ТН на виводах

генератора. Реле часу повинно бути термічно стійким [11]. Напруга спрацювання

пускового органу приймається:

(4.26)

Струм спрацювання блокуючого реле:

(4.27)

витримка часу tс.з = 0,3с.

4.11 Захист від замкнень на землю в одній точці кола ротора

Використовуємо захист типу КЗР–3, що виконується з накладанням на коло

збудження змінного струму частотою 25 Гц.

4.12 3ахист від всіх видів КЗ в обмотках трансформатора, на його виводах,

ошиновці ВН та від між фазних КЗ в обмотці статора турбогенератора

Застосовуємо загальний повздовжній диференційний струмовий захист з реле

тішу ДЗТ–21, що виконується трифазною на всіх сторонах та трирелейною для

підвищення чутливості і надійності. Струм спрацювання захист

(4.28)

коефіцієнт чутливості

(4.29)

4.13 3ахист від замкнень всередині кожуха трансформатора

Використовується газове реле типу РЗТ–8О Газове реле складається з двох

елементів – сигнального і вимикаючого. Сигнальний елемент спрацьовує при

пошкодженнях, які супроводжуються слабким газоутворенням після накопичення

визначеного об'єму газу в реле. При значному пошкодженні, яке призводить до

бурного виділення газу, підвищується тиск всередині бака і утворюється потік масла

в сторону розширювача, який діє на вимикаючий елемент. Останній спрацьовує при

перевищенні заданої швидкості потоку масла [12]. При цьому газ з бака

трансформатора потрапляє в газове реле і призводить до спрацьовування

сигнального елемента пізніше дії вимикаючого елемента

4.14 Захист від зовнішніх КЗ на землю в колі із заземленими нейтралями при

роботі трансформатора із заземленою нейтраллю

Встановлюємо двохступеневий струмовий захист нулевої послідовності з

незалежною витримкою часу. Перша ступінь – з реле струму РТ–40 та реле часу.

Друга ступінь – з реле струму типу РТ–40 та реле часу. Реле струму вмикають на

струм нейтралі трансформатора блока. Уставка більш чутливого II комплекту

повинна задовольняти двом вимогам:

а) забезпеченню надійного спрацювання при самовільному неповнофазному

відключенні блока при мінімальному навантаженні:

(4.30)

Уставка І комплект:

(4.31)

при узгодженні із захистом І комплекта:

; (4.32)

приймаємо

б) Витримка часу на поділку приймається найбільшою із розрахованих за

умовами узгодження:

з резервними захистами елементів, що приєднані до шин ВН;

з витримкою часу із захистом, що діє на прискорення;

Витримка часу першого ступеню ІІ комплекту

Витримка часу другого ступеню II комплекту

Коефіцієнт чутливості

(4.33)

5 ОХОРОНА ПРАЦІ

Досліджуються питання застосування релейного захисту для запобігання

пошкоджень силового обладнання. На оперативний персонал щита управління за

ГОСТ 12.0.003-74 впливають наступні небезпечні та шкідливі виробничі фактори:

а) фізичні:

- підвищена температура повітря робочої зони;

- підвищена та знижена вологість повітря;

- підвищена та знижена рухомість повітря;

- підвищена запиленість і загазованість повітря робочої зони;

- недостатність природного освітлення;

- недостатня освітленість робочої зони;

- пряма та відбита блисткість;

- підвищений рівень шуму на робочому місці;

- небезпечний рівень напруги в електричному колі, замикання якого може

відбутись через тіло людини;

- підвищений рівень вібрації,

в) психофізіологічні:

- фізичні перевантаження (динамічні)

- нервово-психічні перевантаження (монотонність праці, перенапруга

аналізаторів).

До оперативного обслуговування електроустановок допускаються

працівники, які знають їхні схеми, інструкції з експлуатації, особливості

конструкції та роботи обладнання і пройшли навчання та перевірку знань.

Незалежно від рівня автоматизації людина залишається головною ланкою в

системі людина - машина (СЛМ). Саме вона ставить мету перед системою, планує,

направляє і контролює увесь процес. Тому діяльність оператора є вихідним пунктом

інженерно-психологічного аналізу і вивчення СЛМ. Діяльність оператора має ряд

особливостей, які визначаються різноманітними тенденціями розвитку сучасного

виробництва.

З розвитком техніки збільшується число об'єктів, якими необхідно керувати.

Це ускладнює і підвищує роль операцій планування і організації праці, контролю та

управління виробничими процесами.

5.1 Технічні рішення з безпечної експлуатації об'єкту

Відповідність конструкції виробничого обладнання і організації робочого

місця антропометричним, фізіологічним та психологічним даним людини сприяє

раціональній взаємодії між людиною і знаряддям праці й приводить до підвищення

працездатності та ефективності трудової діяльності.

Під робочим місцем оператора розуміється місце , оснащене засобами

відображення інформації, органами управління та допоміжним обладнанням, де

здійснюється його трудова діяльність.

Правильна організація робочого місця передбачає вирішення таких основних

задач:

- вибір доцільного робочого положення (сидячи, стоячи);

- раціональне розміщення індикаторів та органів управління у відповідності

з їх важливістю і частотою використання у межах зони зору і зон досяжності;

- забезпечення оптимального огляду елементів робочого місця;

- відповідність конструкції робочого місця антропометричним, фізіологічним

і психологічним характеристикам людини;

- відповідність інформативних потоків можливостям людини з прийому і

переробки інформації;

- забезпечення умов для короткочасного відпочинку операторів під час

роботи.

Основою робочого місця оператора є пульт управління, який повинен

задовольняти такі вимоги:

- поверхня пульта повинна забезпечувати дифузійне чи направлено розсіяне

відбиття світлового потоку, яке б виключало появу відблисків у полі зору

оператора;

- на пультах, призначених для управління однотипними об'єктами, повинно

дотримуватись одне й те ж розміщення найбільш важливих, часто

використовуваних і аварійних засобів відображення і введення інформації;

- пульти при необхідності повинні обладнуватися висувними ящиками для

збереження документації і висувними дошками для ведення записів та розміщення

додаткових переносних приладів;

- пульт для роботи оператора в положенні сидячи повинен мати простір

для ніг оператора з розмірами не менше: висота - 600 мм, глибина на рівні колін і

підлоги - відповідно 400 і 600 мм, ширина - 500 мм;

- панелі пультів не повинні мати сторонніх елементів, що утруднюють

роботу оператора чи відволікають його увагу, невиправдані призначенням пульта

виступи, заглиблення, різноплощинність тощо.

До основних інженерно-психологічних характеристик пульта управління

відносяться його форма і геометричні розміри. При проектуванні застосована

фронтальна форма пульта управління (рисунок 5.1). Вона застосовується при

можливості розміщення всіх органів управління у межах зон максимальної і

допустимої досяжності, а індикаторів - в межах зони центрального і периферійного

зору.

Рисунок 5.1 - Фронтальна форма пульта управління

Геометричні розміри пультів управління встановлюються виходячи Таблиця 5.1 - Розміри пультів управління фронтальної форми, мм

Параметри При роботі

сидячи

При роботі

стоячи

При роботі

сидячи і стоячи

Загальна висота пульта 700-1650 1100-1800 1100-1800

Максимальна ширина 1500 1500 1500

Висота установлення ЗВГ 850-1650 1100-1800 1400-1700

Висота установлення ОУ 600-1000 1000-1600 1000-1400

Висота стола 660-800

(730)

1000-1150 980-1050(1000)

Висота сидіння 380-500

(450)

- 760-840 (790)

Глибина пульта 320-550

(400)

320-550 320-550

з антропометричних характеристик того контингенту операторів, який має

працювати за даним пультом (таблиця 5.1).

Пункт управління - це комплекс приміщень для роботи оператора (групи

операторів) і розміщення обладнання, за допомогою якого він виконує свої функції.

Пункт управління складається звичайно з декількох зон, основними з яких є такі:

- зона безпосередньої роботи оператора з управління виробничим процесом

чи операторський зал (ОЗ);

- зона розміщення обладнання чи апаратний зал (АЗ);

- допоміжні приміщення (ДП).Пункти управління можуть бути розміщені в окремих приміщеннях, у

виробничому приміщенні цеху, у приміщенні, що безпосередньо примикає до

виробничих приміщень цеху.

В залежності від взаємного розміщення операторського і апаратного залів

застосовуються такі варіанти організації пунктів управління:

а) обидва зали об'єднані і розміщені на одному поверсі;

б) зали розміщені на одному поверсі ізольовано один від одного;

в) операторський зал розміщений над апаратним і утворює двоповерховий

пункт управління;

г) обидва зали об'єднані, але розміщені на різних поверхах.

Найбільш розповсюдженою є компоновка залів пункта управління групи "б".

Вона зручна для трудової діяльності не тільки оператора, але й іншого персоналу,

що обслуговує пункт управління. Цей варіант рекомендується застосовувати при

будь-якій кількості точок контролю і управління.

Взаємне розміщення робочих місць в ОЗ з колективними засобами

відображення інформації повинно забезпечувати:

- функціональні зв'язки між операторами;

- максимальний огляд інформаційного поля колективного ЗВІ;

- вільний простір для переміщення операторів і експлуатації обладнання.

Робочі місця в ОЗ слід розміщувати в зоні найкращого огляду інфо-

рмаційного поля. Розміщення операторів на робочих місцях повинно забезпечувати

відповідну їх трудовій діяльності фізіологічно раціональну робочу позу по

відношенню до колективних ЗВІ. При цьому допустимі повороти голови в

горизонтальній площині не більше 45°, а у вертикальній площині - не більше 30° від

горизонтальної лінії зору. При проектуванні інтер'єру пункта управління слід враховувати

психологічний вплив кольору на людину. Колір чинить тонізуючу, інформаційну і

регулювальну дію на оператора. Наприклад, фарбування дальньої стіни приміщення

в один з кольорів, що відступають (зелений, синій, голубий), створює відчуття його

подовження. Для створення ілюзії укорочення довгого приміщення дальню стіну

фарбують в один з кольорів, що виступають (червоний, жовтий, оранжевий).

Аналогічно може бути досягнутий психологічний ефект "зниження" чи, навпаки,

"піднімання" стелі пункта управління. Приміщення, призначені для інтенсивної,

напруженої роботи, слід фарбувати у заспокійливі кольори (зелений, голубий).

Теплі кольори (червоний, оранжевий, жовтий) доцільно використовувати для

фарбування приміщень в холодному кліматі: в цьому випадку людина отримує

суб'єктивне сприйняття додаткового тепла. Фарбування обладнання і приміщень у

теплі тони створює також відчуття легкості, в холодні - важкості. Велике значення

має правильний вибір коефіцієнта відбиття поверхонь інтер'єра. Рекомендується,

щоб стеля відбивала 60-90 % світла, стіни - 40-90 %, підлога - 20-40 %.

Для боротьби з монотонією роботи оператора в приміщенні пункту

управління бажано передбачити динамічне (змінюване з часом) освітлення. Для

цього світильники загального і місцевого освітлення повинні мати плавне (ручне чи

автоматичне) регулювання сили світла, яке забезпечує можливість зниження

освітленості робочих поверхонь до 30 лк.

Виконання розглянутих рекомендацій дозволить полегшити оператору

операції з прийому і переробки інформації, поліпшити концентрацію і

переключення уваги, підвищити швидкість сприйняття і економічність керувальних

дій, зняти монотонію і напруженість роботи.

5.2 Технічне рішення з гігієни праці і виробничої санітарії

5.2.1 Мікроклімат

Параметри мікроклімату, що нормуються: температура (1°С) і відносна

вологість повітря (XV, %), швидкість його переміщення (м/с), потужність теплових

випромінювань (Вт/м2).

Допустимі параметри мікроклімату для умов, що розглядаються (категорія

робіт 1б та період року) в таблиці 5.2

Таблиця 5.2- Допустимі норми параметрів мікроклімату

Період

року

Категорія

робіт

Температура, °С

Допустима

Відносна

вологість

Швидкість

руху, XВерхня

межа

Нижня

межа

Допустима Допустима

Холодний Іб 20-24 17-25 75 не більше 0,2Теплий 21-28 19-30 55 при 27 °С 0,1-0,3

5.2.2 Склад повітря робочої зони

Робочою зоною вважається простір, який обмежений огороджуючими

конструкціями виробничих приміщень, що мають висоту 2 м над рівнем підлоги

або площини, на яких знаходяться місця постійного або непостійного

перебування працюючих. Склад повітря робочої зони залежить від складу

атмосферного повітря і впливу на нього ряду шкідливих виробничих факторів,

утворених в процесі трудової діяльності людини. Склад повітря залишається

постійним. Забруднення повітря робочої зони регламентується

граничнодопустимими концентраціями (ГДК) в мг/мЗ.

Таблиця 5.3 - Можливі забруднювачі повітря можуть і їх ГДК

Найменування ГДК, мг/куб.м Клас

речовини Максимально Середньодобов

а

небезпечності

разова

Пил нетоксичний 0,5 0,15 4

Для нормалізації складу повітря робочої зони потрібно здійснювати щоденне

прибирання робочого місця. Нагромадження пилу глибиною в 1/8" у будь-якій

області вказує на необхідність у вживанні заходів по очищенню області. Необхідно

підкреслити, що будь-яке нагромадження пилу може привести до загоряння. Чим

дрібніше пил (зернистість), тим вище небезпека.

Тому необхідно здійснювати наступні заходи:

- очищувати металевий пил якнайчастіше.

- щодня протирати гарячі поверхні.

- принаймні, двічі в рік проводити генеральне прибирання всіх областей,

включаючи кроквяні ноги, з використанням продувки або пилососа.

- при високих концентраціях обробляти області по частинам.

Низька вологість збільшує потенційну небезпеку, це повинне прийматися в

увагу при продувках.

Планувати продувки або прибирання так щоб вони приходилось на час коли

устаткування виключене, як, наприклад, у другу половину дня п'ятниці або на

вихідні.

5.2.3 Виробниче освітлення. Природне освітлення

Природне освітлення - освітленість приміщень світлом неба (прямого або

відображеного), яке проникає через світлові пройоми в зовнішніх огороджених

конструкціях. По своєму спектральному складу воно є найбільш сприятливим.

Природне освітлення характеризується коефіцієнтом природної освітленості КПО.

КПО - відношення природнього освітлення, яке створюється в деякій точці заданої

площини всередині приміщення світлом неба, до значення зовнішньої

горизонтальної освітленості.

Відповідно до ДБН В.2.5-28-2006, нормоване значення коефіцієнта природного

освітлення слід визначати за формулою:

eN = eH · mN, (5.1)

де ен - табличне значення КПО (природне – 1,5; суміщене – 0,9);

mN - коефіцієнт світлового клімату (mN = 0,9 при орієнтації вікон на північ);

N - номер групи забезпеченості природним світлом.

Таким чином:

природне: en=1,5 ∙0,9=1,3 % ,

суміщене en=0,9 ∙ 0,9=0,9 % .

5.2.4 Штучне освітлення

Штучне освітлення використовується двох систем: загальне та комбіноване.

Загальне освітлення - освітлення, при якому світильники розміщуються у верхній

зоні приміщення рівномірно або пристосувальне до розташування обладнання.

Комбіноване освітлення - додаткове освітлення, при якому до загального освітлення

додається ще й місцеве. Місцеве освітлення - освітлення, яке створюється

світильниками, концентруючими світловий потік безпосередньо на робочих місцях.

Нормується величина освітленості Е в люксах. Для умов, що розглядаються

в проекті (розряд робіт IV, підрозряд робіт в, система освітлення - загальне) тип

джерела освітлення - люмінесцентні лампи, нормативне значення комбінованого

освітленості 400 лк, а загальне - 200 лк.

Для забезпечення нормативного значення емін передбачено: штучне

освітлення в приміщенні ДП забезпечується люмінесцентними лампами ЛБ-40.

Для забезпечення евакуації працюючих в темний час доби при аварійному

відключенні електроенергії в цеху передбачається аварійне освітлення, яке

забезпечує освітленість не менше 5% освітленості. Очищення вікон і світильників

має проводитись на менше 4 разів на рік.

5.2.5 Виробничий шум

Вплив шуму на людину може визвати різні подразнення, паталогічні

зміни, функціональні розлади і механічні пошкодження.

Шум порушує нормальну роботу шлунка, особливо впливає на центральну

нервову систему. А також погіршує точність виконання робочих операцій,

ускладнює сприйняття інформації, знижує продуктивність праці, збільшує брак в

роботі.

Рівень звука вимірюється в децибелах і визначається по формулі:

L=20lg(Р1/Р0), (5.2)

де L - рівень шуму,дБ;

Р1 - середньоквадратичне значення звукового тиску, Па

Р0 - значення звукового тиску на нижньому порозі чутності в октавній

смузі зі середньогеометричною частотою 1000 Гц.

Таблиця 5.4 - Допустимі рівні звукового тиску і рівні звуку для постійного

(непостійного) широкополосного (тонального) шумуВид трудової діяльності, робоче місце

Рівні звукового тиску, дБ в октавних полосах із середньогеометричними частотами, Гц

31,5

63 125

250

500

1000

2000 4000 8000

Праця з часто отримуваними вказівками та аку-стичними сигналами, робочі місця в приміще- нях диспетчерської слу-жби, з мовним зв'язком, машинописне бюро

96 83 74 68 63 60 57 55 54

5.2.6 Виробнича вібрація

Вібрацією називають будь-які механічні коливання пружинних тіл або систем,

коли відбувається переміщення центра їх ваги в просторі відносно статичного стану.

Коливання тіл з частотою, нижчою 16 Гц сприймається організмом, як вібрація, а

коливання з частотою 16... 20 Гц і більше - одночасно як вібрація і як звук.

У приміщенні пульта управління знаходиться обладнання, яке є джерелом

вібрації. Це в першу чергу пристрої релейного захисту та автоматики, вентиляційні

установки. В залежності від дії на людину вібрація ділиться на загальну і локальну.

Загальна вібрація передається через опорні поверхні на тіло сидячої або стоячої

людини і викликає струс всього організму, локальна (місцева) - коливальні рухи

лише окремих частин тіла (руки, ноги).

На пульті управління на людину діє загальна і локальна вібрація.

Наведемо в таблицю 5.5 допустимі рівні вібрації т постійних робочих місцях.

Таблиця 5.5 – Допустимі рівні вібрації т постійних робочих місцях.

Вид вібрації

Октавні смуги з середньо геометричними частотами,

Гц

2 4 8 16 31,5 63 125 250 500 1000

Загальна вібрація на

постійних робочих місцях в

виробничих приміщеннях

1,3

108

0 ,45

99

0,22

93

0,2

92

0,2

92

0,2

92- - - -

Локальна вібрація - -2,8

115

1,4

109

1,4

109

1,4

109

1,4

109

1,4

109

1,4

109

1,4

109

В чисельнику середньоквадратичне значення вібрації, м/с 10-2, в знаменнику

- логарифмічні рівні вібрації, дБ.

Основними методами боротьби з вібрацією устаткування є зниження вібрації

шляхом дії на джерело збудження: відхилення від режиму резонансу, динамічне

гасіння коливань, заміна конструктивних елементів уставок та будівельних

конструкцій. Засоби індивідуального захисту діляться на засоби для ніг, рук та тіла

працюючого.

Для зменшення вібрації обладнання встановлюється на гумові віброізолятори.

Існують наступні методи боротьби з вібрацією:

- віброізоляційний захист (зменшення передачі вібрації від джерела збудження

за допомогою віброізоляторів);

- віброгасіння (зменшення рівня вібрації від джерела збудження за допомогою

введення в систему додаткових реактивних опорів);

- вібропоглинання (застосовується для зменшення вібрації кожухів, коливання

яких виникає в резонансовому режимі).

Для зменшення дії вібрацій на працюючих проектом передбачено такі наступні

методи:

1. Обладнання встановлювати на гумові віброізолятори.

2. Створення амортизаторів в яких використовують пружини, резину та

інші пружні матеріали.

3. Розміщення двигунів та компресорів на масивних фундаментах.

4. Віброізоляційний захист (зменшення передачі вібрації від джерела

збудження за допомогою віброізоляторів).

5.3 Пожежна безпека

Приміщення щита управління відноситься до категорії Д – негорючі речовини у

холодному стані з зонами П-Іа, де є тверді горючі речовини чи матеріали.

Будівля, де розташований пульт управління, характеризується III ступенем

вогнестійкості.

До III ступенем вогнестійкості відносяться будівлі з штучними та захисними

конструкціями з природних та штучних кам'яних матеріалів, бетону, залізобетону.

Для перекриття допускається застосування дерев'яних інструкцій, захищених

штукатуркою або важкогорючими листовими, а також нитковими матеріалами. До

елементів покриття висуваються вимога по межах огнестійкості та межах

розповсюдження полум'я; при цьому елементи укриття з деревини піддаються

вогнезахисній обробці.

Межі вогнестійкості занесені у таблицю 5.6

У чисельнику вказуються межі вогнестійкості будівельних конструкцій; у

знаменнику - межі розповсюдження полум'я по них.

Таблиця 5.6 - Мінімальні межі вогнестійкості будівельних конструкцій і

максимальні межі розповсюдження полум'я по них.

Сту

п Стіни

Кол

они С

ход

ові

Пли

ти,

Елементи перекрить

інь

вог

нест

ійко

сті

буді

влі

площ

адки

,

балк

и,

косо

ури,

ма

рші

сход

ових

клі

ток

наст

или

(з

ут

еплю

ваче

м),

несу

чі к

онст

рукц

ії

Нес

учі

Сам

онес

учі

Зовн

ішні

нес

учі

Вну

тріш

ні

несу

чі

(пер

егор

одки

)

Пли

ти,

на

стил

и,

прог

они

Балк

и,

фер

ми,

арки

, рам

и

ІІІ 1/0 0,5/0

0,2/40 0,2/40 0,25/0 1/0 0,25/0 0,25/25 0,25/0

В таблиці 5.7 приведені протипожежні перешкоди і мінімальні межі їх

вогнестійкості.

Таблиця 5.7 - Протипожежні перешкоди і мінімальні межі їх вогнестійкості

Номер п/п Протипожежна перешкода

Типи протипожежних перешкод або їх елементів

Мінімальні межі вогнестійкості протипожежних перешкод або їх елементів, год

1 Протипожежні стіни 1 2.5

2 Протипожежні перегородки 1

2

0.75

0.253 Протипожежні перекриття 1

2

2.5

1 4 Протипожежні вікна і двері 1

2

1.2

0.6

В таблиці 5.8 приведена допустима кількість поверхів і площа поверху і межах

пожежного відсіку будівлі відповідно до ступеня вогнестійкості.

Таблиця 5.8 - Допустима кількість поверхів і площа поверху в межа: пожежного

відсіку будівлі.

Категорія будівлі (пожежних

Допустима Ступінь вог-

Площа поверху в межах пожежного відсіку, м2, будівель

багатоповерхових

відсіків) кількість

поверхів

нестійкості

будівлі

Одноповерхових

2 поверхи

3 поверхи і більше

Д 1 ІІІ не обмежується- -

Мінімальні відстані між будівлями і спорудами відповідно до III ступеня

вогнестійкості становлять 12 м.

У випадку виникнення пожежі робітники повинні: прийняти всі заходи по

ліквідації вогню; місце, яке загорілось слід гасити вогнегасником; при загоранні

електропроводів слід відключити лінію, а ізоляцію електропроводів необхідно

гасити тільки вуглекислотним вогнегасником або піском; зупинити обладнання.

Площа щита управління становить 287 м2, необхідно встановити біля входу 1

порошковий вогнегасник ВП-5. На території енергопідприємства розташований 1

пожежний щит (стенд), до комплексу засобів пожежогасіння, які розміщені на

ньому, включені: вогнегасники ВП-5 – 3 шт., ящик з піском – 1 шт., покривало з

негорючого теплоізоляційного матеріалу або повсті розміром 2м х 2м – 1 шт., гаки –

3 шт., лопати – 2 шт., ломи – 2 шт., сокири – 2 шт.

Ящик для піску має місткість 1,0 м3 та бути укомплектований совковою

лопатою. Конструкція ящика повинна забезпечувати зручність діставання піску та

виключати попадання опадів.

ВИСНОВКИ

Всі електроустановки обладнанні пристроями релейного захисту,

призначеного для відключення ділянки в колі, якщо пошкодження спричиняє за

собою вихід з ладу елементу або електроустановки в цілому. Релейний захист

спрацьовує і тоді, коли виникають умови, загрозливі порушенням нормального

режиму роботи електроустановки. У релейному захисті електроустановок захисні

функції покладені на реле, які служать для подачі імпульсу на автоматичне

відключення елементів електроустановки або сигналу про порушення нормального

режиму роботи устаткування, ділянки електроустановки, лінії і так далі.

Релейний захист та протиаварійна автоматика є основною складовою

частиною стабільної роботи ОЕС України. Одним із суттєвих недоліків є високий

рівень зношеності релейного обладнання. Частка пристроїв РЗ та ПА, яка

відпрацювала свій ресурс сягає 75%.

Існуюче фінансування пристроїв релейного захисту і протиаварійної

автоматики на даному етапі дозволяє підтримувати функціональну здатність

пристроїв РЗ за рахунок технічного обслуговування, але цього недостатньо для

потреб реконструкції і модернізації пристроїв РЗА, що відпрацювали свій

експлуатаційний ресурс. Особливо складне становище в цьому відношенні склалося

на теплових станціях. Там, до цього часу, знаходиться в експлуатації автоматика

виробництва 60-70 рр.

Відсоток правильної роботи пристроїв РЗА становить 98,7%, що вище

середньостатистичного за останні роки, але залишається високою доля випадків

неправильних спрацювань РЗ і ПА із вини персоналу.

Мають місце серйозні недоліки в професійній підготовці релейного персоналу

– недостатня матеріальна база. Відсутні галузеві органи, що визначають стратегію і

технічну політику в напрямках розвитку систем РЗ і ПА в енергетиці. Відчувається

відсутність розробок, рекомендацій по використанню нових пристроїв РЗА, їх

сертифікації та відповідності вимогам використання в ОЕС України.

Існуюча тенденція заміни РЗ, що відпрацювали свій ресурс, на сучасні

мікропроцесорні пристрої створює проблеми перепідготовки фахівців-релейщиків.

Впровадження на об’єктах енергетичних компаній сучасних мікропроцесорних

пристроїв РЗ, випробувально-повірочних комплексів, систем реєстрації аварійних

сигналів і параметрів, автоматизованих систем моніторингу і контролю потребує

значних коштів, а також відповідно підготовленого персоналу проектних,

монтажно-налагоджувальних та експлуатаційних організацій, наявності

нормативно-технічної документації та методологічного забезпечення для виконання

зазначених робіт.

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ

1. Атабеков В.Б. Монтаж електричних мереж і силового електроустаткування:

Підруч. / Пер. з рос. Т.А. Сиротинко. – Вища шк.; 1995.

2. Вернер В.В. Электромонтер-ремонтник: Учеб. для профессион. обучения

рабочих на производстве. – 7-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1987.

3. Корнилов Ю.В., Бредихин А.Н. Слесарь-электромонтажник: Учеб. пособ. для

СПТУ. 2-е изд., перераб. и доп. – М.: Высш. шк., 1988. – 256 с.: ил.

4. Принц М.В., Цимбалістий В.М. Освітлювальне і силове електроустаткування.

Монтаж і обслуговування. — Львів: Оріяна-Нова, 2005.

5. Электротехнический справочник. Т. І, "Энергия", 1971.

6. Электротехнический справочник. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – Т.3. – Кн. 1.

7. Шаббад М. А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных

сетей. – Л.: Энергоатомиздат, 1985.

8. Беркович М. А. и др. основы техники релейной защиты / М. А. Беркович, В. В.

Молчанов, В. А. Семенов. – М.: Энергоатомиздат, 1984.

9. Справочник по наладке вторичных цепей электростанций и подстанций / А. А.

Антюшин, А. Е. Гомберг, В. П. Караваев и др.; Под ред. Э. С. Мусаэляна. – М.:

Энергоатомиздат, 1989.

10. Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций. –

М.: Энергоатомиздат, 1987.

11. Андреев В. А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. – М.:

Высшая школа, 1991.

12. Чернобровов Н. В. Релейная защита. – М.: Энергия, 1974.