КОММЕРЦИЯЛЫҚ ЕМЕС АКЦИОНЕРЛІК ҚОҒАМ

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

 «Өндірістік кәсіпорынды электрмен жабдықтау» кафедрасы

                                                            

 

 

Электрмен жабдықтау  жүйелерінің релелік қорғанысы жӘне автоматикасы

 

5В071800 – Электр энергетикасы мамандығының барлық оқу түрінің студенттері үшін дәрістер жинағы

  

 

 

Алматы 2010

                                

 ҚҰРАСТЫРУШЫЛАР: М.В. Башкиров. К.М. Асанова «Электрмен жабдықтау  жүйелерінің релелік қорғанысы және автоматикасы», 5В071800 – Электр энергетикасы мамандығының барлық оқу түрінің студенттері үшін дәрістер жинағы, Алматы: АЭжБУ, 2010. – 36 с.

 

«Электрмен жабдықтау  жүйелерінің релелік қорғанысы және автоматикасы» пәні бойынша дәрістер жинағында қозғалтқыштар мен трансформаторлардың қорғанысы, 10-35 кВ желісіндегі жерге тұйықталудың қорғанысының негізгі түрлері көрсетілген.

 

Мазмұны 

1 Дәріс. Ток трансформаторлары орамаларының қосылуының типтік сұлбалары

 

4

2 Дәріс. Бағытталмаған ток қорғаныстары

8

3 Дәріс. Бағытталған ток қорғаныстары

11

4 Дәріс. Тұйықталу токтары жоғары тораптардағы жерге қысқа тұйықталудан токтық қорғаныстар

 

15

5 Дәріс. 10-35 кВ тораптардағы жерге тұйықталудан қорғаныс

18

6 Дәріс. Трансформаторлардың резервтік қорғанысы

23

7 Дәріс. Трансформаторлардың және автотрансформаторлардың негізгі ток қорғанысы

 

27

7.1 Трансформаторлардың токтық қорғанысы

27

7.2 Трансформаторлардың газдық қорғанысы

29

8 Дәріс. Электр қозғалтқыштарын қорғау

31

8.1 Электр қозғалтқыштарын фаза арасындағы ҚТ және асқын жүктелуден қорғау

 

31

8.2 Электр қозғалтқыштарын жерге тұйықталудан қорғау

35

Әдебиеттер тізімі

37

 

1 Дәріс. Ток трансформаторлары орамаларының қосылуының типтік сұлбалары

 

Дәрістің мазмұны: ток трансформаторларының негізгі қосылу сұлбалары, әртүрлі ҚТ арналған векторлық диаграммалар келтірілген.

Дәрістің мақсаты: ток трансформтаорларының негізгі қосылу сұлбаларымен танысу және әртүрлі ҚТ түрлеріндегі екіншілік токтардың таралуын анықтау, сұлба коэффициенті туралы түсінік алу.

 

1 Ток трансформаторлары орамаларының қосылуының типтік сұлбалары

1.1 ТТ және реле орамаларының толық жұлдызшаға қосылу сұлбалары

Ток трансформаторлары барлық фазаларда орналастырылады. ТТ екіншілік орамалары мен реле орамалары жұлдызша болып қосылады және де олардың нөлдік нүктелері нөлдік деп аталатын бір сыммен қосылады (1.1 суретке қара). Нөлдік нүктеге ТТ орамаларының бір аттас қыстырғыштары қосылады. Жебемен ТТ орамаларының полярлығы ескеріліп, біріншілік және екінішілік токтарының оң бағыттары шартты түрде көрсетіліп, нүктемен белгіленген.

1.1 сурет - ТТ және реле орамаларының жұлдызшаға қосылу сұлбасы

 

1.1 суретте көрсетілгендей үш фазалы ҚТ және қалыпты режімде, I, II және III релелерде Iа = IA / KI; Ib = IB /KI; Ic = IC / KI, фазаларының тогы өтеді; ал нөлдік сымда олардың геометриялық суммасы:

 Iн.п = (Iа + Ib + Iс),                                                     (1.1)

Олар симметриялық режімде нөлге тең (1.2, а суретке қара). Екі фазалық ҚТ кезінде ток зақымдалған екі фазада ғана және сәйкесінше зақымдалған фазаға қосылған ТТ релесінде өтеді (1.2, б суретке қара), зақымдалмаған фазада ток болмайды:

IC = -IB.

Нөлдік сымдағы ток жүктелген (симметриялық) режімде және де екі және үш фазалық ҚТ да болмайды. Бірақ ТТ қателіктері мен сипаттамаларының бірдей болмау себебінен нөлдік сымда баланс емес тогы өтеді Iн.п = Iнб: қалыпты режімде оның шамасы 0,01- 0,2 А, ал ҚТ кезінде өседі.

Бір фазалық ҚТ кезінде біріншілік ток тек зақымдалған фазада өтеді (1.2, в суретке қара). Оған сәйкестендірілген екіншілік ток бір реле арқылы өтеді де нөлдік сымға тұйықталады. Жұлдызшаға қосылу сұлбасының нөлдік сымы НТ (НП) токтың сүзгіші болып табылады. 

 

1.2 сурет - Токтардың векторлық диаграммалары

 

Тік және кері тізбектегі токтар 1.3 а, суретте көрсетілгендей, нөлдік сымда өтпейді, себебі осы тораптағы векторлардың қосындысы нөлге тең (1.3, б, в суретке қара). НТ тогы фаза бойынша сәйкес келгендіктен, нөлдік сымда осы ток шамасы үш еселенеді: Iн.п = 3I0.

 

1.3 сурет – симметриялық құраушы токтардың өтуі

 

Бір ТТ екіншілік тізбегінің зақымдалуы (үзілу) кезінде нөлдік сымда фаза тогымен бірдей ток өтеді, ол нөлдік сымдағы орналастырылған реленің қарастырылмаған жұмысына алып келеді.

Қарастырылған сұлбадағы фазаларда орналасқан реле ҚТ барлық түріне, ал нөлдік реледегі реле тек қана жерге ҚТ әсер етеді. ТТ және реле орамдарының жұлдызшаға қосылу сұлбасы ҚТ барлық түріне қолданылатын РҚ қолданылады. ТТ және реленің қосылу сұлбалары қарастырылған және де басқа да сұлбаларда реленің тогы Iр фазаның тогының Iф қатынасымен сипатталады, ол сұлбаның коэффициенті деп аталады:

kсх = Ip / Iф.                                             (1.2)  

Жұлдызшаға қосылу сұлбасы үшін kсх = 1.

 

1.2 ТТ және реле орамаларының толық емес жұлдызшаға қосылу сұлбасы

Ток трансформаторлары екі фазада орналасады және жұлдызшаға қосылу сұлбасындағыдай қосылады (1.4 а суретке қара). I және III релелерде сәйкес фазалардың тогы өтеді

Ia =IA/KI   и Ic = Ic/KI,

ал кері (ортақ) сымда (реле IV) ток олардың геометриялық суммасына тең:

                                               Iо.п = IIV = -(Iа +Iс).                                 (1.3) 

Векторлық диаграмманы есепке алғанда Iа + Ic = -Ib, яғни, Io.п екіншілік тізбекте жоқ фазаның тогына тең (1.4, б суретке қара).

1.4 сурет- ТТ және реле орамаларының толық емес жұлдызшаға қосылу сұлбасы

 

Үш фазалы ҚТ және қалыпты режімде токтар I және III екі реледен және кері сымда өтеді. Екі фазалы ҚТ кезінде токтар қай фаза зақымдалғанына байланысты бір немесе екі реледе (I и III) пайда болады. 1.2, б  суретке сай ТТ орналасқан екі фазалы А және С фазалары арасындағы ҚТ кезінде  кері сымдағы ток Ic = -Iа, болған жағдайда нөлге тең, ал АВ және ВС фазалары арасында тұйықталу болғанда ол сәйкесінше: Io.п = -Iа и Io.п = -Ic тең.

ТТ орнатылған фазадағы (А немесе С) бір фазалық ҚТ жағдайында, ТТ екіншілік орамында және кері сымда ҚТ тогы өтеді. ТТ орнатылмаған В фазасы жерге тұйықталғанда,  РҚ токтар пайда болмайды. Сұлбаның коэффициенті  kcx= 1.

 

1.3 Екі фаза тогының айырмасына қосылған, екі ТТ және бір реленің қосылу сұлбасы

Ток трансформаторлары екі фазада орналасады (мысалы, А және С, 1.5 суретте); олардың екіншілік орамдары әртүрлі аталатын қысқыштар арқылы қосылады, оларға реленің орамы қосылады. 1.5  суретте көрсетілгендей токтың таралуы біріншілік тізбекте IА, IВ, IС, токтары өткен жағдайда, реледегі Ip ток Iа және Ic,фазаларының геометриялық айырымындағы токқа тең, яғни

Ip  =   Ia – Ic,                                                         (1.4)           

мұнда Ia= IA / KI;  Ic = IC / KI.

Симметриялық жүктемеде және үш фазалы ҚТ Ia – Ic  токтардың айырымы есе (Ia и Ic) фазадағы токтан көп  және сәйкесінше

                                      I(3)p = Iф.                                                     (1.5)         

Екі фазалы АС ҚТ кезінде (ТТ қосылған фазалар):

                                               I(2)p = Ia – (-Ic) = 2Iф                                            (1.6)         


мұнда Iф =               .

АВ және ВС екі фазалы ҚТ кезінде релеге бір фазаның Iа немесе Iс ғана тогы түседі:

                                                I(2)p = Iф,                                                (1.7)

мұнда Iф = Ia или Iф = Ic.

1.5а, 1.7в суретте келтіріліген сұлба, толық және екі фазалы жұлдызша сұлбасына қарағанда АВ и ВС арасындағы ҚТ сезімталдығы  төмен екендігін байқаймыз.

 

1.5 сурет - Екі фаза тогының айырмасына қосылған ТТ           

 

1.6 сурет - ТТ нөлдік тізбек тогының сүзгішіне қосылу сұлбасы

 

1.4 ТТ нөлдік тізбек тогының сүзгішіне қосылу сұлбасы

Ток трансформаторлары үш фазада орналасады, екіншілік орамның бірдей аталатын қысқыштары паралллель қосылады және оларға КА релесінің орамы қосылады (1.6 суретке қара).

Реледегі ток үш фазаның екіншілік токтарының геометриялық суммасына тең:

  Ip = Iа + Ib + Ic = 3I0.                                          (1.8)

Қарастырылған сұлба НТ токтардың сүзгіші болып табылады. Реледегі ток тек бір және екі фазалық жерге ҚТ пайда болады. Сондықтан да сұлба жерге ҚТ РҚ қолданылады. Релені 1.6 суреттегідей қосылуы оның 1.1 суреттегідей жұлдызшаның нөлдік сымына қосылғанымен тең.

2 Дәріс.  Бағытталмаған ток қорғаныстары

 

Дәрістің мазмұны: 10-35кВ тораптардағы фаза аралық ҚТ ток қорғанысының негізгі түрлері келтірілген.

Дәрістің мақсаты: максималды ток қорғанысының әсер етуін, ток үзіндісін, селективтілікке жетудің әдісі мен сезімталдық коэффициентін жоғарылатуды үйрену.

 

2.1 Максималды ток қорғанысы. Ток қорғанысының әсер ету принципі

ҚТ пайда болуының белгілерінің бірі ЭЖЖ токтың жоғарылауы болып табылады. Бұл белгі токтық деп аталатын РҚ орындауда қолданылады. Токтық РҚ ЭЖЖ фазаларындағы ток белгілі бір мәннен асқан кезде іске қосылады. Токтың жоғарылауына әсер ететін реле ретінде максималды ток релесі қызмет етеді.

Токтық реле максималды ток релесі және ток үзіндісі болып бөлінеді. Бұл РҚ  басты айырмашылығы селективтілікті қамтамасыз етуде болып табылады. Максималды токтық РҚ селективтілігінің әсері уақыт ұстанымы арқылы жасалады. Ток үзіндісінің селективтілігі сәйкес іске қосылатын токты таңдау арқылы қатамасыз етіледі.

Қорғаныстың селективтілігі және әсер ету принципі. Максималды ток қорғанысы (МТҚ) бір жақтан қоректендірілетін тораптағы РҚ негізгі түрі болып табылады. Олар әр ЭЖЖ басының қоректендіру жағында орналасады (2.1, а суретке қара). Әр ЭЖЖ өзіндік РҚ болады, ол одан қоректенетін ҚС шинасында, және көршілес ЭЖЖ резервінде тұрған РҚ, ЭЖЖ өзінде зақымдалу болған жағдайда ажыратады.

Тораптың қандай да бір нүктесінде, мысалы К1 нүктесінде ҚТ болса, қоректендіру көзі мен зақымдалған жердің арасындағы ҚТ тогы тораптың барлық учаскелерінен өтеді, нәтижесінде барлық РҚ іске қосылады (1, 2, 3, 4). Селективтілік шарты бойынша зақымдалған ЭЖЖ орналасқан 4 РҚ өшірілуі қажет. Көрсетілген селективтілікті қамтамасыз ету үшін МТҚ уақыт ұстанымымен жұмыс жасайды, ол 2.1, б суретте көрсетілгендей тұтынушыдан қоректендіру көзіне қарай өседі. Осы принципті ұстанған жағдайда К1 нүктесіндегі ҚТ кезінде МТЗ 4 іске қосылып басқалардан бұрын зақымдалған ЭЖЖ өшіреді. Уақыт ұстанымы жоғары 1, 2 және 3 қорғаныстары өшірілмей тұрып өз қалпына келеді. Сәйкесінше К2 нүктесіндегі ҚТ кезінде бәрінен бұрын МТЗ 3 іске қосылады, ал уақыты көп МТЗ 1 және 2 іске қосылып үлгермейді.

 

Подпись:

 

 

 

 

 

 

а) МТҚ орналасуы б) сатылық принципімен таңдалған МТҚ уақыт ұстанымы;

                      2.1 сурет – Радиалды тораптағы максималды токтың  РҚ

 

Тұрақты оперативті токтағы МТҚ принципиалды сұлбасы. Электр механикалық реледегі сұлбалар.

2.2 суретте еліміздің электр тораптарында көп қолданылатын, электр механикалық реледе жасалған үш фазалы МТҚ сұлбасы келтірілген. Үш өлшем органы (2.2, а суретке қара) РТ-40 релесінің көмегімен, уақыт мүшесі - РВ-100 релесінің көмегімен, орныдаушы элемент - РП-20, РП-16 түріндегі аралық релелер немесе ажыратқыштың өшіру электрмагнитінің тогына арналып есептелген басқа аралық релелер арқылы жасалады. Сұлба бойынша қарастырсақ бұл қорғаныс ҚТ барлық түрінде жұмыс жасайды.

 
 

а) – токтізбектері; б)- қорғаныстың оперативті тізбегі

2.2 сурет – үш фазалы МТҚ принципиалды сұлбасы

 

КА релесінің контактілері ИЛИ сұлбасымен қосылады. Қорғаныстың оперативті тізбегі қоректенуі басқару шинасының тұрақты тогымен өзінің сақтандырғышы арқылы, ал ажырату электрмагниті басқа сақтандырғыштардан жасалады. Үш фазалы сұлбалар әдетте терең жерлендірілген бейтарабы бар тораптарда қолданылады.  

 

2.2 Қосылу тогын таңдау

МТҚ қосылу тогын таңдау кезінде қойылатын шарт оның қорғалатын бөліктің зақымдалуы кезінде берік жұмыс жасауы, сонымен бірге ол жүктеменің жұмыстық максималды тогы кезінде және электр қозғалтқыштардың қосылуы мен өзіндік іске қосылуы кезіндегі қысқа уақыттағы асқын жүктемеде, сонымен бірге электр торабының қалыпты жұмысы бұзылған кезде қосылмауы тиіс.

Электр қозғалтқыштардың өзіндік іске қосылу кезіндегі жүктеменің тогының көбеюі өзіндік қосылу коэффициенті деп аталады kсэп, ол Iр тах тогының қаншалықты өскенін көрсетеді.

МТҚ Iн max реттеу үшін екі шартты орындау қажет. Бірінші шарт бойынша тораптағы ҚТ кезінде іске қосылған МТҚ (қорғалатын ЭЖЖ басқа), қорғалған ЭЖЖ жүктеме тогы Iн тах болған жағдайда, ҚТ ажыратылған кезде өз орнына түсуі қажет.

Бірінші шарт бойынша:

Iс.з = (koтc / kв) kсэпIp                                                    (2.1)

Екінші шарт бойынша:      

                                               Iс.з > Iн max.                                               (2.2)     

   

2.3  Ток үзінділері. Ток үзінділерінің әсер ету принципі

Үзінді МТҚ бір түрі болып табылады, ол ҚТ тез өшірілуін қамтамасыз етуге мүмкіндік береді. Ток үзінділері бірден әсер ететін үзінді және уақыт ұстанымы бар үзінді болып бөлінеді.     

Ток үзіндісінің селективтілігі белгілі бір ауданда ғана жұмыс жасайды, ол үзінді бұл ауданнан бөлек, көршілес жерде уақыт ұстанымы үзіндінің уақытымен бірдей немесе жоғары ҚТ болғанда іске қосылмауы тиіс. Ол үшін үзіндінің іске қосылу тогы ҚТ максималды тогынан (мысалы, AM 2.3 суретке қара) көп болуы тиіс.

Селективтілік шарты бойынша шапшаң үзіндінің әсер ету аумағы қорғалып тұрған ЭЖЖ аспауы қажет. Уақыт ұстанымымен жұмыс жасайтын үзіндінің аумағы қорғалып тұрған ЭЖЖ асады және селективтілік шарты бойынша көршілес жатқан РҚ аумағынан ток және кернеу бойынша соңынан бастап қосылуы тиіс. Ток үзіндісі бір жақты және де екі жақты қоректенетін радиалды тораптарда қолданылады.

 

 

 

 

 

 

                   2.3 сурет - Ток үзінділерінің әсер ету принципі

             

Үзінділердің тұрақты токтағы тізбегінің сұлбасы 2.4, а, б. Суреттерде келтірілген. Электр механикалық релелерде және тұрақты оперативті токта орындалған үзінді сұлбасы МТҚ сұлбасымен бірдей.

Уақыт ұстанымы бар үзіндінің сұлбасы уақыт ұстанымы тәуелсіз МТҚ сұлбасымен толығымен бірдей болып келеді. Олардың МТҚ сұлбасынан бір айырмашылығы уақыт релесінің жоқтығында.

Подпись:

 

 

 

 

 

2.4 сурет – Электр механикалық релелердегі ток үзіндісінің тұрақты ток тізбегіндегі сұлбалары

 

3 Дәріс.  Бағытталған ток қорғаныстары

 

Дәрістің мазмұны: екі релелік орындаудағы бағытталған қорғаныстың сұлбасы және оның желідегі ҚТ кезіндегі жұмысы келтірілген.

Дәрістің мақсаты: екі қоректендіру көзі бар тораптардағы бағытталған қорғаныстың  қажеттілігін анықтау және бағытталған қорғаныстың қызмет жасау принципін қарастыру.

 

3.1 Екі жақты қоректендірілген тораптардағы бағытталған ток қорғанысы

Бағытталған РҚ ҚТ қуатының белгілі бір бағытында қызмет жасайды. Бағытталған РҚ қолдану екі жақты қоректендірілетін (3.1, а суретке қара) тораптарда және бір жақты қоректендіруі бар (3.1, б суретке қара ) сақиналық тораптарда қажет.

Екі жақты қоректендіру кезінде ҚТ орындары РҚ зақымдалуын жою үшін қорғалатын ЭЖЖ екі жағында да (3.1 суретке қара ) орналасуы қажет.

ҚТ РҚ ең оңай әдісі бір жақты қоректендірілетін тораптардағыдай, ҚТ тогының пайда болуына әсер ететін қорғаныс бола алады. Бірақ токтың ғана шамасына қарайтын жоғарыда қарастырылған қарапайым МТҚ,  мұндай тораптарда зақымдалудың селективті түрде ажырауын қамтамасыз ете алмайды.

Подпись:

 

 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                           а) радиалды торап;     б) сақиналық тізбек

 
 
3.1 сурет – Екі жақты қоректендірілген тораптың сұлбасы және осы тораптарға РҚ орналастыру

 

Оның селективті қызметі үшін қорғалатын қосылу жерінен өтетін қуат белгісін сезетін бағыт релесімен толықтыру қажет. 3.1 суретте берілген тораптағы барлық ЭЖЖ МТҚ орнатылған деп олардың біреуінің жұмысын қарастырып көрсек - мысалы 5'. К1 нүктесіндегі ҚТ кезінде 5' қорғанысының уақыт ұстанымы 6', 7' және 8' РҚ яғни, t5' < t6', t7' және t8'.қызмет ету уақытынан аз болуы қажет. К2 нүктесіндегі ҚТ болған жағдайда, МТҚ 5' РҚ 6' (t5' > t6') жәй болуы керек. Екі шарттың да бірдей орындалуы тиіс. Бірінші шарт (яғни t5' < t6') орындалған жағдайда МТҚ 5' W3 ҚТ болғанда селективті қызмет етпейді.

Бұл селективтілік еместікті МТЗ 5' шинадан ЭЖЖ ҚТ қуаты бағытталған кезде ғана іске қосылатын 5 бағытталған қорғаныспен ауыстырып жоюға болады. Бұл кезде 5 РҚ ҚТ кезінде W3 әсер етпейді, себебі бұл кезде қуаттың ҚТ желіден шинаға бағытталады да екінші шарт (t5 > t6) қажет болмайды. Сатылы принциппен бір бағытта жұмыс жасайтын РҚ уақыт ұстанымын таңдағанда, тораптың басқа МТҚ бірдей орындалуы кезінде зақымдалудың селективті ажыратылуы мүмкін болмайды.

Жоғарыда аталғандардың нәтижесі бойынша екі жақты қоректендірілген тораптағы РҚ селективтілігінің орындалуының принциптерін жасауға болады:

1) қорғаныс ЭЖЖ екі жағынан да орнатылуы тиіс және ҚТ пайда болған кезде өшіруге қызмет жасауы қажет, егер қуат шинадан желіге бағытталған болса (3.1 суретке қара);

2) қуаты бір бағытта жұмыс жасайтын РҚ уақыт ұстанымы сатылық принцип бойынша қоректендіру көзіне қарай жоғарылауы тиіс: А қорек көзінен әсер ететін РҚ уақыт ұстанымы t6 < t4 < t2; В қорек көзінен әсер ететін РҚ уақыт ұстанымы t3<t5<t7.

3.2 сурет -  Бағытталған ток қорғанысының әсер етуі және

функционалдық сұлбасы

 

Бағытталған ток қорғанысы ҚТ кезінде қорғалатын ЭЖЖ зақымдалған фазаларының тогы мен кернеуінің шамасына әсер етуі тиіс. Көп қолданылатын және 3.2 суретте көрсетілген БТҚ (НТЗ) структуралық (функционалдық) сұлба негізгі үш элементтен (органнан) тұрады: ҚТ тогы пайда болған кезде қосылатын және РҚ іске қосылуына рұқсат беріп белгі беретін екі қосқыш ток релесі КА (ток органдары); қуат шинадан ЭЖЖ қарай бағыт алған кезде РҚ іске қосылуына рұқсат беріп белгі беретін екі қуат бағытының релесі КW (қуат бағытының органдары – ҚБО (OHM). Егер қуат шинаға бағытталған болса, онда KW релесі РҚ қызметін, белгілі бағдарлама бойынша қызмет ететін логикалық сұлбаны (логика органдары) блоктайтын белгі береді: ток органының іске қосылғандығы жайлы белгіні қабылдап ҚБО (ОНМ) РҚ іске қосылуы жайлы белгіні жинақтайды, ол өз кезегінде берілген уақыт ұстанымымен ажыратқыштың ЭА жетіп оны өшіреді.

Подпись:

 

 

 

 

 

а) айнымалы ток тізбегі; б) кернеу тізбегі

3.3 сурет – Электр механикалық релелі бағытталған МТҚ екі фазалық сұлбасы

 

3.4 сурет - екі релелік бағытталған МТҚ оперативті тізбегі

 

КА Қосқыш ток релесі ЭЖЖ фазаларына токты қосады, ал қуат бағытының релесі (ҚБР (РНМ) – сол фазаның тогына және сәйкес фаза аралық кернеуге қосады (3.3 суретке қара). ҚБР (РНМ) жұмысы оның қысқыштарына берліген қуат белгісімен анықталады:

                                      Sp = UрIр5sin(-р),                                                 (3.1)

мұнда   - кернеу релесінің  тізбегіндегі кернеу мен токтың арасындағы жылжу бұрышы (ішкі жылжу бұрышы); р - Up және Ip.арасындағы жылжу бұрышы.

Қорғалып тұрған ЭЖЖ ҚТ кезінде Sp оң (+ Sp), және ҚБР (РНМ) БТҚға (НТЗ) өшіруге қызмет жасауға рұқсат береді. Қорғалатын W1 ЭЖЖ (7.1 суретке қара) немесе одан кейінгі W2 бөлігінде ҚТ болған жағдайда КА және KW релесі іске қосылып, И кірмесіне сигнал береді (3.1 суретке қара). И элементінің кірмесінде сигнал пайда болып, ол ҚТ іске қосады (3.1 және 3.4 суретке қара). Берілген уақыт бойынша КТ кірмесінде сигнал пайда болып, KL элементіне әсер етеді, ол өз кезегінде ажыратқыштың ажыратылуына белгі береді. Осы қосалқы стансаның (W2  3.1 суретке қара) басқа қосылымдарында ҚТ болған жағдайда КА іске қосылады, егер Iк > Iс.з, бірақ KW жұмыс жасамайтындықтан И элементі сәйкесінше НТТ (НТЗ) жалпы іске қосылмайды. Қарастырылған сұлба контактілері бар және де контактілері жоқ релелер арқылы іске асырыла алады.

Қалыпты жағдайда, егер жүктеме қуаты шинадан ЭЖЖ бағытталған болса РНМ іске қосылуы мүмкін. Бұл жағдайда НТТ қосылуын жою үшін оның қосқыш органы КА жүктеме тогынан жылжытып алу қажет (Iс.з > Iн max). Энерг жүйеде НТТ тербеліс кезінде қате жұмыс жасауы мүмкін, егер тербеліс тогы Iс.з жоғары болса, KW қысқыштарындағы Sp қуат шинадан ЭЖЖ қарай бағытталады, тербеліс периоды НТТ уақыт ұстанымынан көп болады. Сақинада орналасқан НТТ ісін талдаған кезде, оның қызметінің каскадты түрде болуы мүмкін екендігін ескеру қажет, яғни РҚ тізбекті қызмет жасауы мен қорғалатын ЭЖЖ соңындағы ажыратқыштың ажыратылуы. К1 нүктесінде ҚТ болған жағдайда қоректендіру көзінен қашық орналасқан III ҚСТ 6 РҚ өлшеу органдары, зақымдалу кезінде сезімталдығының төмендігінен іске қосылмай қалуы мүмкін. I ҚСТ жағындағы зақымдалудан кейін ЭЖЖ өшіріліп, III ҚСТнан өтетін ток жоғарылайды және 6 РҚ каскадты түрде жұмыс жасап, К1 нүктесіндегі ҚТ жояды.

 

4 Дәріс. Тұйықталу токтары жоғары тораптардағы жерге қысқа тұйықталудан токтық қорғаныстар

 

Дәрістің мазмұны: бейтарабы терең жерлендірілген тораптардағы жерге тұйықталудан жерліні қорғаудың сұлбасы келтіріліген, оның қызмет жасау принципі қарастырылған.

Дәрістің мақсаты: бейтарабы терең жерлендірілген тораптардағы нөлдік тізбектегі токтың таралуын және жерге ҚТ бағытталмаған сонымен қатар бағытталған қорғаныстың сұлбасының түрлерін қарастыру.

 

4.1 Бейтарабы жерге қысқа тұйықталуған тораптардағы жерге қысқа тұйықталудан қорғаныс

ЭЖЖ жерге (бір және екі фазалы) ҚТ қорғау үшін нөлдік тізбектегі ток пен қуатты сезінетін РҚ қолданылады. Бұл РҚ әлдеқайда қарапайым және жоғарыда қарастырылған фазаның толық тогына әсер ететін МТҚ қарағанда бірнеше артықшылықтары бар. Нөлдік тізбектегі қорғаныс МТҚ нөлдік тізбегі түрінде және қарапайым сонымен бірге бағытталған үзінді ретінде жасалады.

4.1 сурет – Тораптағы бір фазалы ҚТ (а) және I0  тогының U0  (б) әсері арқылы өтуі

 

Бір фазалы ҚТ кезінде зақымдалған жердегі НТ тогы IОК зақымдалған фазадағы ҚТ тогының 1/3 тең және фаза бойынша онымен бірдей болады, ал ҚТ нүктесіндегі кернеу зақымдалмаған фазалардың кернеуінің геометриялық суммасының 1/3 тең.


Қорғалатын W1 ЭЖЖ (4.1 суретке қара) немесе одан кейін орналасқан W2 бөлігінде ҚТ болған кезде КА және KW релелері іске қосылып И кірмесіне (3.1 суретке қара) сигнал береді. Сонымен жерге ҚТ кезінде I0 токтарының пайда болуы, тек бейтарабы жерлендірілген трансформаторлар бар торапта ғана болады. Бірнеше жерлендірілген бейтарабы болса зақымдалу орнында НТ тогы оның тарамдарының кедергісіне пропорционал кері таралып кетеді.

 

а) бейтараптың ЭЖЖ бір жағынан жерлендірілген кезде

б) бейтараптың ЭЖЖ екі жағынан да жерлендірілген кезде

4.2 сурет - Бір фазалы ҚТ кезіндегі нөлдік тізбектегі токтың таралуы

 

4.2 суретте торап сұлбасындағы НТ тогының таралуының біршама жағдайлары көрсетілген. ҚТ орнына өтетін токтың бағыты оң деп қабылданған. Егер трансформатордың нөлдік нүктесі ЭЖЖ бір жағынан ғана жерлендірілген болса, онда жерге ҚТ кезінде НТ токтар зақымдалған орындар мен жерлендірілген бейтарап арасындағы бөлікте ғана өтеді (4.2, а суретке қара). Егер трансформатордың бейтараптары қарастырылып жатқан бөліктің екі жағынан да жерлендірілген болса (4.2, б суретке қара), НТ токтары ҚТ орынының екі жағынан да өте алады. Яғни тораптағы НТ токтың таралуы генератордың орналасу орнымен емес, ал жерлендірілген бейтараптың орналысынан анықталады деп тұжырым жасаймыз. Егер трансформатордың орамдары жұлдызша-үшбұрыш болып жалғанса, онда үшбұрыш жағындағы тұйықталу жұлдызша жағында НТ токтары болмайды. Жұлдызша тораптағы орнатылған РҚ, үшбұрыш торабында жерге тұйықталуда жұмыс жасамайды.

Қорғаныстың әсер етуі және сұлбасы

КАО ток релесі НТ токтың сүзгішіне қосылған, ол үшін толық жұлдызша сұлбасымен қосылған ТТ нөлдік сымы қолданылады. КАО-дағы ток үш фазаның екіншілік токтарының геометриялық соммасына тең:

                            Iр = Iа + Ib + Ic = 3I0 / КI.                                               (4.1)

КАО релесі 3I0 тогы пайда болғанда жұмыс жасайды да КТ уақыт релесін іске қосады; ол t уақыттан кейін KL аралық релесіне белгі береді, ал ол өз кезегінде ажыратқыштың ажыратылуына команда береді.

4.1 суретке сәйкес қосылу релесінде I0 тогы болса ғана РҚ пайда болады, сондықтан 4.1- суретте көрсетілген НТ МТҚ жерге бір және екі фазалық ҚТ кезінде ғана жұмыс жасайды.

Фаза аралық ҚТ-да, сонымен қатар жүктеме және тербелу кезінде НТ МТҚ жұмыс жасамайды, себебі бұл режімдерде IА + IB + IC = 0 токтарының соммасы және 3I0 тогы жоқ.  НТ МТҚ басты артықшылығы ол жүктемеге әсер етпейді. Соның арқасында оны қалыпты режімдегі және асқын жүктемедегі токтардан реттеудің қажеті болмайды, ол фазалық токтарға әсер ететін МТҚ қарағанда РҚ біршама жоғары сезімталдығын қамтамасыз етеді. Бірақ НТ МТҚ жұмысы ТТ магниттелу тогынан пайда болатын қателіктен қиындай түседі. Сондықтан біріншілік токтарының балансы бар болған режімдерде (IA + IB + IC = 0)>  екіншілік токтардың соммасы Iа + Ib + Ic  0. НТ МТҚ нөлдік сымында және қосылу релесінде баланс емес (Iнб) деп аталатын қалдық ток пайда болады, ол I0  біріншілік тогы болмаған кезде РҚ қажетсіз іске қосылуына алып келеді. Iнб  шамасын ТТ магниттелу тогын ескеріп табуға болады:

    (4.2)

 
 
 

 

 

 

Байқағанымыздай, 4.2-дегі екінші мүше баланс емес тогы болып табылады. Оны Iнб деп белгілеп алып және бірінші мүшені I0 деп алып:

                                       Ip = (3I0)/KI - Iнб.                                                      (4.3)

аламыз.

4.3-теңдеу НТ МТҚ қосылу тогында,ы ток екі құраушыдан тұрады: оның бірі I0 біріншілік тогы және екіншісі ТТ қателігі. Соңғысы НТ МТҚ әсер ететін 3I0 тогының шамасын өзгертеді.

 

    

а) структуралық сұлба; б) ток тізбектері цепи;

в) электр механикалық РҚ бар оперативті РҚ тізбектерінің сұлбасы.

4.3 сурет - Нөлдік тізбектегі токтың қорғаныс сұлбасы

 

5 Дәріс. 10-35 кВ тораптардағы жерге тұйықталудан қорғаныс

 

Дәрістің мазмұны: бейтарабы оқшауланған тораптардағы жерге тұйықталудан желіні қорғаудың әдістері, кәбілді желілерді қорғаудың ерекшеліктері оқытылады.

Дәрістің мақсаты: бейтарабы оқшауланған тораптардағы жерге тұйықталу кезінде нөлдік тізбектегі токтың таралуын анықтау, сәйкес қорғаныстардың спецификалық ерекшеліктерін қарастыру.

  

5.1 Бейтарабы оқшауланған тораптардағы бір фазалы жерге тұйықталудан қорғаныс, бір фазалы жерге тұйықталу кезіндегі токтар және кернеу

Отандық энерго жүйелерде кернеуі 6-35 кВ электр тораптары, әдетте оқшауланған бейтарап немесе доға өшіргіш реактордың үлкен индуктивті кедергісімен жерлендірілген, сонымен қатар үлкен активті кедергі арқылы жерлендірілген бейтараппен жұмыс жасайды.

Бейтарабы терең жерлендірілген торапқа қарағанда, бейтарабы оқшауланған тораптағы бір фазалы тұйықталуда үлкен ҚТ тогы пайда болмайды, себебі зақымдалу тогы тораптағы фаза сыйымдылығының үлкен кедергілері арқылы жерге тұйықталады.

Тораптағы ток пен кернеудің өзгеру сипаттамасын және олардың векторлық диаграммасын қарастырайық, егер олар қалыпты жағдайда болғанда және доға өшіргіш реактор немесе активті резистор арқылы тұйықталып тораптың бейтарабы оқшауланған кездегі режімде.

 

 

5.1 сурет – Бейтарабы оқшауланған тораптағы жерге тұйықталу кезіндегі фазалық токтардың өтуі

 

Жеңілдету үшін тораптағы жүктемені жоқ деп аламыз. 5.1 суретте қоректену көзі бар бейтарабы оқшауланған радиалды торап (генератор немесе төмендеткіш трансформтаор) және шартты түрде барлық торапты көрсететін бір эквивалентті ЭЖЖ келтірілген. Жерге қатысты фазалардың таратылған сыйымдылығы келтірілген эквивалентті сыйымдылықпен С0 ауыстырылған. ЭЖЖ R және X кедергілері есепке алынбайды. Қоректену көзінің сыйымдылығы оның шамасы аз болғандықтан есепке кірмейді.

 

 

а) қалыпты симметриялық режімде; б) бір фаза жерге тұйықталған кезде

5.2 сурет Фазалық токтар мен кернеудің векторлық диаграммасы

 

Қалыпты режімде жерге қатысты А, В және С сымдарының кернеуі сәйкес фазалық UA, UB, UC кернеулерге тең, олар жүктеме болмаған жағдайда қоректендіру көзінің ЭҚҚ тең ЕА, ЕB, ЕC. Бұл фазалық кернеулердің векторлары симметриялық жұлдызшаны құрайды (5.2, а суретке қара), ал олардың суммасы нөлге тең, соның нәтижесінде N бейтарбындағы кернеу болмайды: UN = 0. Фазалық кернеудің әсерінен фазаның сыйымдылықтарынан жерге қатысты фазалық кернеуді 90° басып өтетін СА,СB,CC  токтары өтеді.

IA = UA / -jXC;     IВ = UB /-jXC;    IC = UC /-jXC,

мұнда

                 XC = 1 /                                                      (5.1)

Қалыпты режімде фазалардан өтетін сыйымдылық токтарының суммасы нөлге тең, сондықтан да 3I0 болмайды (5.2, а суретке қара).

Бейтарабы оқшауланған тораптағы бір фазаның жерге металдық тұйықталуы. А фазасы зақымдалды (5.1 суретке қара) деп алсақ, онда оның жерге қатысты фазалық кернеуі нөлге дейін төмендейді (UA = 0). Жерге қатысты U(1)N  бейтараптың кернеуі UN = UKN тең болады (5.1 және 5.2, б суретке қара), яғни шамасы мен кері жерлендірілген фазаның белгісімен сәйкес:

UN = UKN = -EA.                                               (5.2)

Зақымдалған фазаның жерге қатысты кернеуі фаза аралық шамаға дейін жоғарылайды U(1)B=UBA және U(1)C=UCA. Фаза аралық кернеу 5.1 және 5.2 суретте көрсетілгендей өзгермеген күйінде қалады. 5.2, б суретте жерге қатысты (U(1)B, U(1)C, UN)тораптың бейтарабы мен сымдардың кернеуінің векторлық диаграммасы құрылған:  А,В,С нүктелері сымдардың потенциалын көрсетеді, N нүктесі қоректендіру көзінің бейтарабына сәйкес, А нүктесі жермен байланысқан және нөлдік потенциалға ие.

Жерге тұйықталу асқын токтың пайда болуына әкелмейтіндіктен және фаза аралық кернеудің шамасын өзгертпейтін болғандықтан, олар тұтынушылардың қоректенуі әсер етпейді және қатерлі токтармен жабдықтардың асқын жүктелуі болмайды. Сондықтан да бейтарабы оқшауланған торапта жерге ҚТ қарағанда тез арада жоюдың қажеті жоқ.

Бірақ жерге тұйықталудың ажыратылуы қажет, себебі тұйықталу тогының жылуының жерге әсерінінен және зақымдалу орынындағы электрлік доғаның әсерінен кәбілдік ЭЖЖ фазалары арасындағы оқшауламаның зақымдалуы және бір фазалық тұйықталу фаза аралық тұйықталуға айналуы мүмкін. Одан басқа, жерге тұйықталудан пайда болатын асқын кернеу әсерінен зақымдалмаған фазаларда оқшауламаның жабылып қалуы немесе тесілуі мүмкін болғандықтан, тораптың әртүрлі нүктелерінде жерге екі тұйықталудың пайда болуына алып келуі мүмкін.

 

5.2. Жерге бір фазалық қысқа тұйықталудағы қорғаныстың орындалу принципі

Бір фазалы жерге тұйықталудан РҚ барлық түрлері I0 тогының және U0 кернеуінің нөлдік тізбектерінің құраушыларына әсер етеді. Қарапайым құрылғының бірі жерге тұйықталуда 3U0 әсер ететін селективті емес сигнал беруші болып табылады. Мұндай құрылғы тұйықталмаған жұлдызша сұлбасымен қосылған КТ орамдарынан 3U0 кернеуінен қорек алатын KV0 кернеу жоғарылатқыш релесінен тұрады (5.3 суретке қара). Мұндай селективті емес сигнал бергіш 6-35 кВ тарату қондырғыларының шиналарында орнатылады. Оның орындалуы сол суретте көрсетілген басқа да нұсқасы болуы мүмкін.  Бұл сұлбада жердің пайда болуы туралы, көрсеткіші зақымдалған фазаны көрсететін тораптағы фазаның оқшауламасын бақылайтын вольтметрдің нөлдік сымына қосылған релесі белгі береді.

Селективті сигнал беру тораптың қай жерінде жерге тұйықталу болғанын анықтай алатын РҚ толықтырылуы қажет. Селективтілік ретінде НТ құраушыларын әсер ететін бағытталмаған және бағытталған РҚ қолданылады.

Барлық қолданылатын РҚ қорғаныстың төрт түріне бөлуге болады, олар әсер етеді:

5.3 сурет – Жерге тұйықталу кезіндегі селективті емес

сигнализацияның сұлбасы

 

1) тораптың табиғи сыйымдылығына (РҚ мұндай әдісі компенсация болмаған жағдайда немесе тораптың сыйымдылық тогының асқын компенсациялануы бар кезінде ғана мүмкін);

2) қолдан жасалған НТ токтарына;

3) орнықталған режімдегі сыйымдылық токтарының резонанстық компенсациялануы кезінде зақымдалуған ЭЖЖ пайда болатын жоғары гармоника токтарына;

4) бірінші рет тұйықталу кезінде пайда болған өтпелі режімнің тогына;

 

5.3 Нөлдік тізбектегі токтардың сүзгіштері

I0 токтарының құраушыларын алу үшін бейтарабы терең жерлендірілген тораптарда қолданылатын үш трансформаторлы сүзгіштерді немесе нөлдік тізбектегі арнайы ток трансформаторларын қолдануға болады  (5.4 суретке қара). Айтылып кеткендегідей I(1)3 токтары өте аз, сондықтан үш трансформаторлы сүзгіштер пайдаланыла алмайды. Шындығында қарапайым ТТ мен электр механикалық релені пайдаланып сезімтал селективті сигналды орындауда біршама қиындықтар кездеседі:

1) қарапайым ТТ номиналды тогы желінің жүктеме тогы арқылы таңдалады, сондықтан да олардағы трансформация коэффициенті салыстырмалы түрде жоғары болады. Соның әсерінен жерге тұйықталудың екіншілік тогының шамасы өте аз болады. Мысалы жерге тұйықталу тогы 18 А, ал ТТ трансформация коэффициенті 600/5 болса, онда екіншілік тогы 0,15 А тең;

2) мұндай токқа қосу үшін ең сезімтал орамдарының кедергісі 80 Ом РТ-40/0,2 ток релесін таңдау керек. Мұндай кедергілері жоғары релені қосудың нәтижесінде токтың жартысы ғана релеге түсіп, сору тогы деп аталатын қалған бөлігі пайдасыз түрде ТТ екіншілік орамдары арқылы зақымдалмаған фазаға тұйықталады. Сору тогының шамасы 40-50% дейін жетеді.

Жерге бір фазалы тұйықталу кезінде жоғары сезімталдықты, арнайы НТ ТТ (ТНП) орындалған, шығысында балан емес тогы аз және соған байланысты сезімтал РҚ қамтамасыз ететін сигнал бергіш жасайды. НТ ТТ (ТНП) құрылғысы  5.4, а.  суретте көрсетілген. Тарнсформатор болатынан жиналған 1 магнит сымы қорғалатын кәбілді ЭЖЖ барлық үш фазасын орайтын дөңгңлңк немесе тік бұрыш көлемінде жасалған. НТ ТТ (ТНП) тесігінен өтетін А, В, С фазаларының сымы, трансформатордың біріншілік орамы болып табылады, екіншілік орамы ораушының саны w = 20÷30 магнит сымында орналасады. IА, IВ және IС токтарының фазалары магнит сымында сәйкесінше ФА, ФB, ФC магнит ағынын жасайды, олар жиналып нәтижелік ағынды құрайды:

                                          Фрез   =  ФА + ФВ + ФC.                                             (5.3)

Токтардың суммасы IА  + IВ + IС = 3I0 болғандықтан,  НТТ бірінішілк тогынан пайда болатын нәтижелік ток, НТ токтарының құраушыларына пропорционал болады:

Фрез =k3I0                                                                    (5.4)

 

 

5.4 сурет – Нөлдік тізбектегі ток трансформаторы:

а) қондырғы; б) орынбасу сұлбасы; в) НТТ кәбілде орналастыру

 

Фрез ағыны, сәйкесінше екіншілік ЭҚҚ Е2 және екіншілік тогының I2 пайда болу шарты бойынша, фаза токтарының суммасы нөлге тең емес немесе басқаша айтқанда НТТ өтетін фазалық токтарда I0 құраушысы болуы керек. Сондықтан да НТТ екіншілік тізбегіндегі ток жерге тұйықталу болғанда пайда болады. Жүктеме режімінде, үш фазалы және екі фазалы ҚТ-да фазалар тогының суммасы IА + IВ + IС = 0, сондықтан реледе ток болмайды (Фрез = 0).

Бірақ, НТТ екіншілік орамына қатысты А, В, және С фазаларының бірдей орналаспағандығынан екіншілік орамадр мен осы фазалардың өзара индукциялық коэффициенттері әртүрлі, біріншілік токтардың симметриялығына қарамастан қалыпты режімде олардың магнит ағындарының суммасы нөлге тең емес. Екіншілік орамда ЭҚҚ және Iн6 тогын шығаратын баланс емес магнит ағыны (Фрез = Фнб) пайда болады. НТТ балан емес тогы үш трансформаторлы сүзгішке қарағанда біршама аз. Оның себебі, әсіресе ҚТ токтары кезінде өзекшенің болаты қаныққан кезде пайда болатын, трансформация қателігімен (Iнам) өзгертілетін екіншілік токтардың қосындысымен түсіндіріледі, ал НТТ ток трансформациясы баланс емес тогы болмайды. НТТ бір орамды бірінішілік орауыштардың магнит қозғалтқыш күштері қосылады, олардың қосындысы фаза аралық ҚТ-да нөлге тең. НТТ екінші орауышындағы Iнб ток біріншілік токтар фазасының симметриялық еместігіне байланысты болады. Желіні қорғау үшін НТТ кәбілді типте жасалады (ТЗ, ТЗЛ, ТФ). Әуелік ЭЖЖ РҚ жасау қажет болғанда кәбілді қойылым жасалып оған НТТ орнатылады. Әуелік ЭЖЖ кәбілдік түтік жасау кезінде кигізілетін, алынбайтын магнит сымы бар ТЗ түріндегі, және де кәбілдік түтікті алудың қажеті жоқ іске қосылып тұрған кәбілдерде орналастырылатын, магнит сымы алынатын ТЗР және ТФ түріндегі НТТ жасалады. НТТ оралған зақымдалмаған кәбілдің қабығынан Iбр тогы өткенде РҚ релесінде РҚ дұрыс жұмыс жасамайтын ток пайда болады. Бұл токтар жерге тұйықталу болғанда немесе балқыту құрылғыларының жұмыс жасауы кезінде пайда болады. РҚ дұрыс емес жұмысын жою үшін, қорғасын қабығына және кәбілдің қаптамасына тұйықталатын адасу токтарының әсерін өтемелеу қажет. Бұл мақсатта түтік НТТ дейінгі бөлікте кәбілдік түтік пен қабығы жерден оқшауланады (5.4, в суретке қара), ал жерлендіргіш сымға кәбілдік түтік қосылып НТТ терезесі арқылы жүргізіледі.

Мұндай жасалуда кәбілдің қаптамасынан өтетін ток жерлендірілген сым арқылы қайтады, сондықтан НТТ магнит сымындағы магнит ағыны қаптамадағы және сымдағы токтан өзара жойылады. НТТ магнит сымы кәбіл қаптамасынан берік оқшаулануы қажет.

 

6 Дәріс. Трансформаторлардың және автотрансформаторлардың резервтік қорғанысы

 

Дәрістің мазмұны: трансформаторлардың және автотрансформаторлар--дың резервтік қорғанысы қарастырылады.

Дәрістің мақсаты: трансформаторлардың қалыпты емес режімдері мен зақымдалудың негізгі түрлерін және оларды қорғаудың әдістерін оқыту.

 

ақымдалудың түрлері. Трансформаторлар мен автотрансформаторлар-

-дың зақымдалуының негізгі түрлері: трансформатор (үш фазалы) ішіндегі фазалардың және орауыштардың сыртқы кірмелеріндегі орауыштардың тұйықталуы; бір фазаның орамдарының орауыштары арасындағы тұйықталу (орамдық тұйықталу); орауыштардың жерге немесе олардың сыртқы кірмелерінің тұйықталуы; жылынуға және «болаттың өртенуінің» пайда болуына алып келетін трансформатордың магнит сымының зақымдалуы. Тәжірибеден байқағандай, кірмедегі ҚТ мен орауыштардағы орамдық тұйықталу көп болады. Трансформатор ішіндегі фаза аралық зақымдалу оған қарағанда аз болады. Үш фазалы трансформаторларда да болуы мүмкін, бірақ фаза аралық оқшауламаның жақсы беріктігіне байланысты мүмкіндігінше аз. Бір фазалы үш трансформатордан құралған трансформатор тобында, фазалар орауыштарының өзара тұйықталуының пайда болуы мүмкін емес десе де болады. Орам зақымдалуы кезінде зақымдалу орнына қорек көзінен баратын токтар үлкен болмайды. Тұйықталған орамның саны wa аз болған сайын, тораптан келетін Iк токтың шамасы да аз болады. Трансформатор зақымдалуынан РҚ бұзылу көлемін шектеу үші ол тез жұмыс жасауы керек (t = 0,05÷0,1 с).

Зақымдалудан қорғаныс. Мұндай РҚ ретінде ток үзіндісі, дифференциалды және газдық қорғаныс қолданылады. Қуаты 200 MBА және жоғары трансформаторларда автоматты түрде сумен өртті сөндіру қарастырылады. Ары қарай айтылғандардың барлығы да трансформаторлар мен автотрансформаторларға да қатысты

Қалыпты емес режімдердің түрлері. Трансформаторлардың жұмыс режімінің қалыпты еместігі көбінесе ондағы асқын токтардың пайда болуында, яғни, трансформатордың номиналды тогынан асатын. Трансформаторлардағы асқын ток сыртқы ҚТ, тербелу және асқын жүктелу кезінде пайда болады. Асқын жүктелу электр қозғалтқыштардың өзіндік іске қосылуы әсерінен, параллельді жұмыс жасайтын трансформатордың ажыратылуы әсерінен жүктеменің жоғарылауынан, АВР қызметі кезінде жүктеменің автоматты түрде қосылуынан және т.б. пайда болады.

Сыртқы ҚТ. Трансформатор шинасындағы зақымдалудан болған немесе кететін шинадан қосылған ажыратылмаған зақымдалудан болған сыртқы ҚТ-да, трансформаторда, олар трансформатордың зақымдалуына алып келетін оның орауыштарын рұқсат етілген шамадан тыс қыздыратын ҚТ Iк > Iном токтары өтеді. Соған байланысты трансформаторда сыртқы ҚТ РҚ болуы қажет, ол трансформаторды өшіреді.

Сыртқы ҚТ қорғаныс МТҚ, минималды кернеуді блоктаушы МТҚ, дистанционды РҚ, нөлдік және кері тізбектегі токтық РҚ арқылы іске асырылады. Сыртқы ҚТ қызмет зонасына қосалқы стансаның шинасы (I бөлік) мен осы шиналардан кететін қосылулар (II бөлік) кіруі қажет. Бұл РҚ сонымен бірге трансформатордағы зақымдалудың резерві болып табылады.

Асқын жүктелу. Асқын жүктелудің РҚ әсер уақыты орауыштардың оқшауламасының қызуымен анықталады. Май трансформаторлары асқын жүктелудің 5% жібереді. Апатттық режімде қысқа уақыттағы асқын жүктелу келесі аралықта рұқсат етіледі:

Асқын жүктелудің қайталануы.................      1,3     1,6      1,75        2        3

Асқын жүктелудің рұқсат етілген уақыты, мин 120     45     20        10   1,5

Бұл мәліметтерден байқағанымыздай, ондаған минутпен өлшенетін, біршама уақыт аралығында (1,5-2) Iном асқын жүктемені жіберуге болады. Әсіресе ұзақ болмағандығы үшін трансформаторға зақым келтірмейтін, мысалы электр қозғалтқыштарының өзіндік іске қосылуынан немесе итеріп жіберетін түрдегі (электропоезд, көтергіштер және т.б.) жүктемеден пайда болатын қысқа аралық, өзі жойылатын асқын жүктелу жиі болады. Мұндай асқын жүктелуде трансформаторды ажыратудың қажеті болмайды. АВР арқылы автоматты түрде қосылатын жүктемеден, параллельді жұмыс жасайтын трансформатордың ажыратылуымен және т.б. жасалынған ұзақ асқын жүктемелерде уақыты жеткілікті қызметкерлердің өшіруіне болады. Кезекші қызметкерлері жоқ қосалқы стансаларда ұзақ асқын жүктемені жою жауапкершілігі аз тұтынушылар немесе асқын жүктелген трансформаторды ажырату арқылы автоматты түрде РҚ-тан жасалуы қажет. Сонымен асқын жүктелу кезіндегі трансформатордың РҚ іске қосылуы қажет, егер асқын жүктелу автоматты түрде немесе қызметкерлер жоя алмаған жағдайда.

Толық емес фазалық режім.  Автотрансформаторларда (AT) жоғары (ВН) немесе орта кернеу (СН) жақтарын ажыратқанда (немесе қосқанда) пайда болатын толық фазалық емес режімнен РҚ қарастырылады. Бұл РҚ АТ ажыратылуына қызмет етуі тиіс. Мұндай РҚ орнату осы қосалқы стансадағы  аталған режімде параллель жұмыс жасайтын екінші АТ ажыратылу мүмкіндігімен шартталған.

Трансформатор багындағы майдың деңгейінің төмендеуі бактың ағуынан немесе сыртқы ауаның температурасының бірден төмендеуі салдарынан орауыштардың деңгейінен төмендеуі орауыштардың зақымдалуына алып келеді. Сыртқы қысқа тұйықталу кезіндегі асқын токтан қорғаныс. Сыртқы ҚТ қорғаныс трансформаторды жинақтау шинасында немесе олардан жіберілетін қосылуларда ҚТ болғанда қызмет етеді (6.1 суретке қара), егер РҚ немесе осы элементтердің ажыратқышы істен шықса. Сонымен қатар сыртқы ҚТ РҚ трансформатордағы зақымдалудан қорғаныс ретінде де қолданылады. Бірақ селективтілік шарты бойынша сыртқы РҚ-тың уақыт ұстанымы болуы керек, сондықтан да тез іске қосылмайды. Сол себептен трансформатордағы зақымдалудың негізгі РҚ ретінде тек аз қуатты трансформаторларда ғана қолданылады. Ішкі ҚТ-дан арнайы РҚ бар трансформаторларда, сыртқы РҚ осы қорғаныстың резерві болып табылады, егер ол іске қосылмаған жағдайда. Сыртқы ҚТ-дан РҚ ең қарапайым түрі МТҚ болып табылады.

Трансформаторлардың максималды ток қорғанысы. Екі орамды төмендеткіш трансформаторлардың қорғанысы.  

Бір жақтан қоректенетін трансформатордың МТҚ сұлбасы 6.1 суретте келтірілген. Трансформатордың өзі қызмет ету зонасына қосылу үшін, РҚ қоректену көзі жағынан қойылады және ол Q1 ажыратқышының ажыратылуына қызмет етуі керек. МТҚ токтық релесі Q2 ажыратқышына қойылған ТТ қосылады.

 

 

а)  үш ТТ бар ток тізбектерінің сұлбасы; б) оперативті тізбектердің принципиалды сұлбасы; в) структуралық сұлба; г) екі ТТ бар ток тізбектерінің сұлбасы

6.1 сурет- Екі орамды трансформатордың максималды ток қорғанысы

 

6.1, а суретте трансформатордың РҚ-ның сұлбасы келтірілген, ол уақыт ұстанымымен іске қосылып Q1 және Q2 ажыратқыштарының ажыратылуына жұмыс жасайтын екі КА1 және КА2 ток релесімен жасалған. Бұл кезде трансформатордың төменгі кернеу жағында (НН) сыртқы ҚТ жағдайында Q2 ажыратқышының ажыратылуы Q1 ажыратқышының қызметін резервте ұстайды. Көбінесе РҚ екі уақыт ұстанымен орындалады: бірі t1 төменгі кернеу жағындағы Q1 ажыратқышының ажыратылуына, ал екіншісі t2 = t1 + t  жоғары жақтағы Q2 ажыратылуына. МТҚ бұлай орындалуының құрылымдық сұлбасы  6.1,  в суретте келтірілген. Сыртқы ҚТ-дан ажырамаған жағдайда төменгі жақтағы МТҚ t1 уақыт ұстанымымен Q1 ажыратқышы ажыратады, бұл кезде трансформатордың жоғары жағында кернеу болады. Ал трансформаторда зақымдалу болған жағдайда және оның негізгі тез әсер ететін РҚ қосылмағанда МТҚ уақыт ұстанымымен Q2 ажыратқышын ажыратады.

Жоғары кернеуі 110-220 кВ трансформаторларының сұлбасындағы КА1 және КА2 ток релелері үшбұрыш жалғанған ТТ-на қосылған (6.1, а суретке қара). МТҚ ток тізбектерінің осылай жасалуы 110-220 кВ тораптағы жерге ҚТ кезіндегі оның селективті емес қызметінің алдын алады (трансформатрдың бейтарабы жерлендірілген жағдайда). Қорғаныс фаза аралық барлық ҚТ түрлерінде орауыштары y/ қосылған жоғары және төменгі кернеу жағында да қызмет жасайды. Бірақ та, толық жұлдызшамен жиналған ТТ қосылған үш ток релесі бар МТҚ-мен салыстырғанда, төменгі кернеу 6-10 кВ жағында екі фазалық ҚТ кезінде сезімталдық 15% төмендейді. Орауыштары y/y немесе / жалғанған және бейтарабы жерлендірілген тораппен байланысы жоқ сұлбадағы трансформаторлар үшін МТҚ екі КА1 және КА2 токтық релемен орындалады (6.1, г сурет суретке қара), бұл кезде трансформтаорлар толық емес жұлдызшаға жалғанады. МТҚ мұндай сұлбасы Y/ орауыштары жалғанған сұлбадағы трансформаторларда да қолданылуы мүмкін. Осы кезде орауыштары Y/ жалғанған сұлбадағы трансформатордан кейінгі екі фазалы ҚТ-ға МТҚ сезімталдығын жоғарылату үшін, КA3 ток тізбегінің кері сымында қосымша реле орнатылады (6.1, в-г суреттерде үзік сызықпен көрсетілген). Мұндай трансформаторлар орауыштарының қосылу сұлбасы үшбұрыш-жұлдызшаға жалғанған нөлдік нүктесі жерледірілген трансформаторларда да қолданылады (әдетте 0,4 кВ торабын қоректендіретін).

АТ сыртқы фаза аралық ҚТ резервтік қорғанысы.

Үш орауышты төмендеткіш АТ-да сыртқы фаза аралық ҚТ-дан резервтік қорғаныс ретінде қолданылады: МТҚ төменгі кернеу жағында қосылу кернеуі аралас; AT 220/110/6-10-35 кВ жоғары кернеу жағында – БТҚ және МТЗ ОП, және де кернеуі бойынша қосылатын МТҚ үш фазалы ҚТ-дан; Жоғары және төмен кернеу жағында  AT 220/110/6-10-35 кВ және 500/220/10 кВ - ДҚ.

АТ төменгі жағындағы қосылу кернеуі аралас максималды токтық РҚ, оның шықпаларына енгізілген ТТ қосылады. РҚ бірінші уақыт ұстанымы ТК ажыратқышының ажыартылуына, ал екіншісі- барлық АТ ажыратылуына жұмыс жасауы қажет.

ЖК және төменгі кернеу жағында орнатылатын бағытталған РҚ ЖК және ТК ЭЖЖ қорғайтындай етіліп қосылады. МТҚ қарағанда күрделірек ДҚ қолдану, ЭЖЖ қарама-қарсы жақтарында орналасқан, және де алыстағы резервтегі ЖК және ТК тораптарын селективті РҚ-пен қамтамасыз етуді келістірумен түсіндіріледі.

Нөлдік тізбектегі ток қорғанысы сыртқы ҚТ-да (жерге бір және екі фазалы) және трансформатордағы ҚТ-да трансформаторда пайда болатын 3I0 тогына әсер етеді. Олар жоғарылатқыш трансформаторларда (сонымен бірге АТ-да) және жоғары және төмен кернеудегі орауыштар жағына орнатылады, егер соңғылар жұлдызша сұлбасымен жалғанып, терең жерлендірілген нөлдік нүктеде жұмыс жасаса.

Оперативті қызметкерлер бақылауындағы трансформаторларда трансформаторды асқын жүктемеден қорғау үшін – асқын жүктемеден РҚ бір ток релесінің сигналы арқылы орындалады.

 

7 Дәріс. Трансформаторлардың және автотрансформаторлардың негізгі ток қорғанысы

 

Дәрістің мазмұны: трансформаторларды ҚТ барлық түрінен негізгі қорғаулар қарастырылады.

Дәрістің мақсаты: трансформаторларды ҚТ барлық түрінен дифференциалды қорғаудың және ток үзіндісінің қызмет жасау принципі оқытылады.

 

7.1 Трансформаторлардың токтық қорғанысы

Ток үзіндісі – трансформатордағы зақымдалудан тез әсер ететін РҚ. Үзіндінің қызмет ету аумағы шектелген, жерге тұйықталу тогы аз торапқа жұмыс жасайтын орамдары тұйықталған және орауыштары жерге тұйықталуларда жұмыс жасамайды.Үзінді қоректену жағынан қолданады.

Үзіндінің қызмет ету аймағына ошиновка, трансформатордың қоректену көзі жағындағы орамның жартысы және шықпалар кіреді. Ішкі зақымдалудың РҚ болып табылатын үзінді трансформаторларды барлық қоректену көзі бар жағынан ажыратуы қажет. Үзіндінің артықшылығы оның қарапайымдылығы және тез әсер етуінде. Үзінді МТҚ мен газдық қорғаныспен бірге (төменде қарастырылған) төмен қуатты трансформатордың жақсы қорғанысын қамтамасыз етеді. Дифференциалды қорғаныс. Трансформаторлардың дифференциалды қорғанысының тағайындалуы және әсер ету принципі.

Трансформаторларды фаза аралық ҚТ-дан, жерге бір фазалы ҚТ-дан және бір фазаның орамының тұйықталуынан негізгі тез әсер ететін РҚ ретінде дифференциалды РҚ қолдану кең тараған (7.1 суретке қара). Сыртқы ҚТ және жүктемесі кезінде токтары бір жаққа бағытталған (7.1, а суретке қара) және қорғалатын трансформатордың трансформация коэффициентіне тең белгілі-бір қатынаста болады:

III / II = Кт                                             (7.1)

а) сыртқы ҚТ;  б) трансформатордағы ҚТ

7.1 сурет- Трансформаторлардың дифференциалды қорғанысының әсер етуі

 

Сыртқы ҚТ кезінде қорғаныс жұмыс жасамауы, трансформатордағы ҚТ кезінде жұмыс істеуі қажет. Қорғаныс осыны есепке алып жұмыс жасайды. Сұлбаны қоректендіретін ТАI және ТАII ток трансформаторлары қорғалатын трансформаторлардың екі жағынан қойылады. Олардың екіншілік орауыштары сыртқы ҚТ және жүктеме кезінде IIb және IIIв екіншілік токтары қосқыш сымдар контурында тізбек түрінде бағытталуы үшін әртүрлі аталатын полярлықпен қосылады.

Дифференциалды реле КА ТТ екіншілік орауыштарына параллель қосылады. Мұндай қосылу кезінде сыртқы ҚТ жағдайында және жүктеменің тогы кезінде екіншілік токтары КА релесінің орауыштарына тұйықталады және онда қарсы бағытталған, сондықтан да реледегі токтар IIb және IIIв екіншілік токтардың айрымына тең:

                                                   Iр = IIв - IIIв                                                          (7.2)

Қорғалатын трансформатордағы ҚТ кезінде IIв және IIIв екіншілік токтары реле орауыштарынан бір бағытта өтеді (11.1, б сурет),соның нәтижесінде реледегі ток оның қосындысына тең:

                                                  Iр = IIв + IIIв                                                             (7.3)

   Егер Ip> Iс.р онда реле іске қоылып, трансформаторды ажыратады.

Дифференциалды РҚ жүктеме және сыртқы ҚТ кезінде жұмыс жасамау үшін, олардың айырымына тең реледегі ток болмау үшін, РҚ-тағы екіншілік токтарды теңестіру қажет:

                                               Iр = IIв - IIIв = 0.                                                   (7.4)

Ол үшін токтар модульі және фазасы бойынша бірдей болуы керек, яғни  IIв = IIiв.

Трансформаторлардың және АТ дифференциалды қорғанысының ерекшелігі. ЭЖЖ және генераторлардың дифференциалды РҚ-да қорғалатын бөліктің басы мен аяғындағы біріншілік токтар бірдей, сондықтан селективтілік (7.4) шартын орындау үшін ТТ-ның трансформация коэффициентінің теңдігі болуы қажет. Трансформаторлардың дифференциалды РҚ оның жағдайы басқа. Трансформатордың біріншілік токтары шамасы бойынша тең емес және жалпы жағдайда фаза бойынша сәйкес болмайды.

Трансформатордың төменгі кернеу жағындағы ток III жүктеме және сыртқы ҚТ кезінде жоғары кернеу жағындағы токтан II әрдайым көп болады. Олардың қатынасы күштік трансформатордың трансформация коэффициенті бойынша анықталады (7.1).

Орауыштары жұлдызша-үшбұрыш және үшбұрыш-жұлдызша болып жалғанған трансформаторларда II және III токтары шамасымен ғана емес, сонымен бірге фаза бойынша айырмашылығы болады. Фазаның жылжу бұрышы трансформатордың орауыштарының жалғану тобына байланысты. Кең тараған он бірінші топта үшбұрыш жағындағы сызықтық ток жұлдызша жағындағы сызықтық топты 30° басып озады. Орауыштары жұлдызша-жұлдызша жалғанған трансформаторларда II және III токтары фаза бойынша сәйкес келеді. Сонымен селективтілік шартын (7.4) орындау үшін екіншілік токтарды теңестіретін шамасы бойынша IIb = II/КII және IIIв = III / KIII; ал орауыштарының әртүрлі жалғануында  (y/ және /Y) – және релеге түсетін токтар тең болуы үшін фаза бойынша арнайы шаралар жасалады. Фазадағы токтардың компенсациясы күштік трансформатордың жұлдызша жағында орналасқан ТТ екіншілік токтарын IIb және IIIв үшбұрыш етіп жалғау арқылы жасалады.ТТ орауыштарын үшбұрыш етіп жалғау күштік трансформатор орауыштарының үшбұрыш жалғанғанына сәйкес болуы керек.

 

7.2 Трансформаторлардың газдық қорғанысы

 

Дәрістің мазмұны: трансформатор багының ішіндегі зақымдалу туралы мәліметтер; газдық реленің құрылысы мен қызмет ету принципі келтірілген.

Дәрістің мақсаты: трансформаторды ішкі зақымдалудан қорғауды қарастыру.

 

Газдық қорғаныс трансформатордың ішкі зақымдалуларынан өте сезімтал қорғанысы ретінде кең тараған. Кожух ішінде пайда болатын, трансформатордың зақымдалуы детальдардың қызуы және электрлік доғамен қатар жүреді, ол өз кезегінде майдың және оқшауланған материалдардың бұзылуына және ұшқын газдардың түзілуіне алып келеді. Майдан жеңіл болғандықтан газ трансформатордың жоғары бөлігі (7.1 суретке қара) және атмосферамен қатыста болатын 2 кеңейткішке көтеріледі. Біршама зақымдалу кезінде газдың интенсивті түзілуінен, кеңейген газ күшті қысым жасап, оның әсерінен трансформатордағы май қозғалысқа түсіп кеңейткішке қарай жылжиды. Яғни, трансформаторда пайда болған газдар және майдың кеңейткішке қарай жылжуын трансформатордың зақымдалуған белгісін білдіреді. Бұл белгілер газдың пайда болуы мен майдың қозғалуына әсер ететін арнайы қорғанысты орындауда қолданылады. Газдық реле 1, ол өз кезегінде трансформаторда зақымдалу болған кезде кеңейткішке қарай жылжитын газ бен май ағыны өтетіндей жасалған трансформатор мен кеңейткішті қосып тұратын трубада орналастырылады. Трубада кеңейткіштегі майдың зақымдалған трансформатор багына түсуіне кедергі болатын (бактағы өртті шектеу үшін) газдық қорғаныс іске қосылғанда автоматты түрде жабатын жапқыш қарастырылған.

7.1 сурет- Трансформаторда газдық релені орналастыру:

1- газдық реле; 2- кеңейткіш

 

Газдық реленің құрылымының үш түрі бар, олар әсер еткіш элементтерінің орындалу принципі бойынша бөлінеді: қалтқы, лопасттер, чашкалар.

Қалтқы газдық реленің құрылғысы 7.2 суретте көрсетілген. Реле шойын қабықтан тұратын

Реле қабығының ішінде екі қозғалғаш қалтқы орналасқан, олар қабырғасы жұқа цилиндр түрінде жасалып,

Қалтқылардың белгілі-бір жағдайында сынап контактілерді тұйықтайды. Қабықтың сырт жағына шығатын контактілері майысқақ және оқшауланған өткізгіштер арқылы жасалған

Жоғары қалтқының контактілері сигалға әсер етеді, ал төменгісі-трансформаторлардың ажыратылуына. Реленің қабығы кеңейткіштегі майдың деңгейінен төмен орналасады, сол себепті ол әрдайым маймен толтырылған. Қалтқы жүзіп шығуға тырысып, жоғарыға барады, олардың контактілері ажыратылған.

7.2 сурет – Қалтқылы газдық реленің құрылғысы; газдық қорғаныс тізбегінің шықпалық сұлбасы.

 

Кішкене зақымдалуда газдың түзілуі жай жүреді, және ол азғантай көпіршіктеніп кеңейткішке көтеріледі.Реледен өтіп газ көпіршіктері оның жоғары жағын толтырып майды итеріп шығарады. Май деңгейінің төмендеуіне қарай жоғары контакт төмендейді және бірнеше уақыттан кейін тұйықталады.

Егер трансформатордың зақымдалуы біршама болса, онда тез арада түзілген газдың қысымымен, май төменгі қалтқыны итеріп қозғалысқа кіріседі. Оның әсерінен қалтқы бірден өзінің контактілерін тұйықтап ажыратуға белгі жасайды. Ажыратқышпен басқару сұлбаларында ажыратқыш сигналдарды ұстап тұру қарастырылғандықтан, газдық реленің контактілерінің қысқа уақытта тұйықталуы кезінде де ажыратқыш берік түрде ажыратылады. Кішкене зақымдалуда ажыратудың орнына сигалының берудің өзі кезекші қызметкерлерге жүктемені басқа қорек көзіне қосып және содан кейін трансформаторды ажыратуға мүмкіндік береді.

Газдық қорғаныс сонымен қатар трансформатордағы май деңгейінің төмендеуіне де әсер етеді. Бұл кезде бірінші кезекте сигналды контакт іске қосылады да, содан кейін май деңгейі ары қарай тағы да төмендеп жатса ажыратқыш контакт іске қосылып трансформаторды өшіреді.

Газдық қорғанысты бағалау. Газдық қорғаныстың негізгі артықшылықтары: оның құрылғысының қарапайымдылығы, біршама зақымдалуларда қыөметінің уақыты азаяды, зақымдалудың көлеміне байланысты ажырату немесе сигналға әсер ету. Газдық қорғаныс трансформатордың орауыштарының зақымдалуында және әсіресе орамдық тұйықталуда өте сезімтал қорғаныс болып табылады. Қуаты 1000 кВА және одан жоғары барлық май трансформаторлар газдық қорғаныспен жеткізіледі. Газдық қорғаныс трансформатордың шықпаларындағы зақымдалуда іске қосылмайтындықтан, ішкі зақымдалудан екінші қорғаныспен толықтырылуы қажет. Қуаты аз трансформаторларда мұндай қорғаныс ретінде МТҚ мен токтық үзінді қызмет етеді. қуаты жоғары трансформаторларда жаңаланған дифференциалды РҚ қолданылады.

 

8 Дәріс. Электр қозғалтқыштарын қорғау

 

Дәрістің мазмұны: Электр қозғалтқыштарды ҚТ барлық түрінен қорғау қарастырылады.

Дәрістің мақсаты: қозғалтқыштарды ҚТ барлық түрінен және асқын жүктелуден қорғаудың қызмет ету принципі мен қорғаныс сұлбалары қарастырылады

 

8.1 Электр қозғалтқыштарын фаза арасындағы ҚТ және асқын жүктелуден қорғау

Статор орауыштарындағы фаза аралық ҚТ-да үлкен ҚТ токтары жүреді де олар зақымдалған электр қозғалтқыштарының біршама бұзылуына алып келеді. Сондықтан да электр қозғалтқыштарының фаза аралық РҚ міндетті түрде болуы қажет. Асқын жүктелуі жиі болатын электр қозғалтқыштарында асқын жүктелуден РҚ орнатылады, олар жұмыс жасау жағдайына және электр қозғалтқыштарының қызметіне байланысты сигналға әсер ететіндей, жетек механизмін жеңілдететін немесе электр қозғалтқышының ажырауына жұмыс жасайды.

Фазалар арасындағы ҚТ-дан қорғаныс электр қозғалтқыштарының негізгі РҚ, және де оны орнату міндетті болып табылады. Қуаты 5000 кВт дейінгі электр қозғалтқыштарының РҚ ретінде ҚТ-дан ПУЭ-ға сай МТҚ (ток үзіндісі) қолданылады. Қарапайым ток үзіндісі, ажыратқыштың жетегіне ендіріп жасалған тіке қызметтегі релемен жасалады. Қосымша қызметтегі реле үзіндісі тәуелсіз ток релесімен жасалады, оның сұлбасы 8.1 және 8.2 суреттерде келтірілген. Әсер ету тогы электр қозғалтқышының қосылу тогынан реттелуі қажет.

                                Iс.р = kотс kсх Iпуск / KI                                                 (8.1)

мұнда kcx – сұлба коэффициенті, ол 8.1 және 8.2 суреттегі сұлба үшін  тең; Iпуск – электр қозғалтқышының қосылу тогы; kотс – реттелу коэффициенті, оның шамасы: аралық реле арқылы жұмыс жасайтын іске қосылу уақыты 0,04-0,06 с, РТ-40 түріндегі реледе - 1,8; тікелей қызметтегі және индукционды РТ-82 және РТ-84 түріндегі реледе – 2 тең деп алынады. Егер ток үзіндісінің іске қосылу тогы электр қозғалтқышының қосылу тогынан реттелсе, онда ол ішкі ҚТ кезінде электр қозғалтқышы торапқа жіберетін токтан да берік реттеледі.

Қуаты 2000 кВт дейінгі электр қозғалтқыштарының токтық РҚ-ын, әдетте ең қарапайым және арзан бір релелі сұлба (8.1 суретке қара) бойынша жасайды.

Сондықтан да қуаты 2000-5000  кВт электр қозғалтқышында ток үзіндісі екі релелі болып жасалады. Үзіндінің екі релелік сұлбасын қуаты 2000 кВт дейінгі электр қозғалтқыштарында да қолданады, егер электр қозғалтқышының шықпаларындағы екі фазалы ҚТ кезіндегі бір релелі сұлбаның сезімталдығы екеуден аз болса (kч < 2).

 

       


а) оқ тізбегі; б) тұрақты оперативті ток тізбегі.

8.1сурет-Электр қозғалтқышының бір релелі ток үзіндісінің сұлбасы

 

а) ток тізбегі; б) тұрақты оперативті ток тізбегі.

8.2сурет- Электр қозғалтқышының екі релелі ток үзіндісінің сұлбасы

Қуаты 5000 кВт және одан жоғары электр қозғалтқыштарында бойлық дифференциалды РҚ орнатылады. Олар электр қозғалтқыштарының орауыштарындағы және шықпаларындағы ҚТ-ға сезімталдығы ток үзіндісі мен МТҚ қарағанда өте жоғары. Дифференциалды РҚ қуаты 5000 кВт дейінгі электр қозғалтқыштарында, егер ток үзіндісі сезімталдық шартын қанағаттандырмаса ғана қарастырылады. Дифференциалды РҚ әдетте РНТ-565 түріндегі реле арқылы екі фазалы болып жасалады. РҚ іске қосылу тогы электр қозғалтқышының Iнб қосылуынан реттелуі қажет деп кеңес етіледі:

                                            Iс.з = 2Iном.                                                              (8.2)

Электр қозғалтқыштарының шықпаларындағы екі фазалы ҚТ кезінде РҚ-тың сезімталдық коэффициенті екіден аз болуы керек. Егер балан емес тогынан РНТ-565 релемен реттелген РҚ қажетті сезімталдықты қамтамасыз ете алмаған жағдайда, тежегіші бар ДЗТ-11 түріндегі дифференциалды реле қолданылады. Мұндай РҚ-тар АТД 5000-8000 кВт түріндегі асинхронды қозғалтқыштарда, сонымен бірге қуаты 5000 кВт жоғары синхронды қозғалтқыштарда қолданылады.

 

Электр қозғалтқыштарын асқын жүктелуден қорғау

Электр қозғалтқыштарының асқын жүктелуі қосылуы созылып кеткенде және өзіндік қосылуда; келтірілген механизмдердің асқын жүктелуі кезінде пайда болады. Электр қозғалтқышының қосылуы мен өзіндік қосылуымен шартталатын асқын токтар қысқа уақыт аралығында болады және қалыпты айналу жиілігіне жеткенде өзі жойылады. Электр қозғалтқышының тогы біршама жоғарылауы фаза үзілуі кезінде де болады, мысалы электр қозғалтқыштарын қорғайтын сақтандырғыштардың бірі күйіп кетсе. Номиналды жүктелуген электр қозғалтқышының сипаттамасына байланысты фаза үзілуі кезіндегі статор тогының жоғарылауы жобамен (1,6 - 2,5) Iном құрайды. Бұл асқын жүктелу тұрақты сипаттамада болады. Және де электр қозғалтқышының механикалық бұзылуымен немесе оны айналдыратын механизмдермен және механизмнің асқын жүктелуімен шартталған асқын токтар да тұрақты сипаттамада болады. Асқын токтардың негізгі қаупі жекелеген бөліктердің, бірінші кезекте орауыштардың температурасының жоғарылауы болып табылады. Температураның жоғарылауы орауыштардың ескіруін жылдамдатады және қозғалтқыштың қызмет ету мерзімін азайтады.

Асқын жүктелуден РҚ орнатудың мәселесін шешу кезінде және оның қызметінің сипатында электр қозғалтқышының жұмыс шартымен нұсқау алынады, ол жетек механизмінің тұрақты асқын жүктелу мүмкіндігімен есепке алынады:

а) технологиялық асқын жүктелуге ұшырамаған (мысалы, циркуляциялық, қоректендіретін насостар және т.б.) және қосылу мен өзіндік қосылудың шарты ауыр емес механизмдердің электр қозғалтқыштарында, асқын жүктелуден РҚ орнатылмайды;

б) технологиялық асқын жүктелуге ұшыраған (мысалы, диірменнің, уатқыштың, багерлік насостардың электр қозғалтқыштарында және т.б.) электр қозғалтқыштарында, және де өзіндік қосылуы қамтамасыз етілмеген электр қозғалтқыштарында, асқын жүктелуден РҚ орнатылуы тиіс;

в) асқын жүктелуден қорғаныс ажыратылу қызметіне жұмыс жасайды, егер электр қозғалтқышының өзіндік қосылуы қамтамасыз етілмесе немесе механизмнен электр қозғалтқышын өшірмей технологиялық асқын жүктелу алынбайтын болса;

г) асқын жүктелуден қорғаныс механизмнің немесе сигналдың жүктелуден алынуына жұмыс жасайды, егер механизмнен технологиялық асқын жүктелу автоматты түрде немесе қызметкерлер механизмді токтатпай қолдан алынса және электр қозғалтқыштары қызметкерлердің бақылауында болса;

Токтық реле арқылы асқын жүктелуден қорғаныс. Электр қозғалтқыштарын асқын жүктелуден қорғау үшін әдетте тәуелділігі шектелген сипаттағы РТ-80 түріндегі реленің МТҚ немесе МТҚ тәуелсіз ток релесі және уақыт релесі қолданылады (8.3 суретке қара).

а, в) айнымалы ток тізбегі; б, г) уақыт ұстанымы тәуелді және тәуелсіз қорғаныс үшін айнымалы оперативті ток тізбегі

8.2 сурет - Электр қозғалтқыштарын асқын жүктелуден қорғаудың сұлбасы

Бір релелік орындалған (8.2, а, б суретке қара) уақыт ұстанымы тәуелсіз максималды токтық РҚ жылу және атомдық электр стансаларының өзіндік қажеттілігіндегі барлық асинхронды электр қозғалтқыштарында, ал өндірістік орындарда – жауапкершілігі бар механизмдер жетегі болып табылатын барлық синхронды және асинхронды электр қозғалтқыштарында, және де қосылу уақыты 12-13 с жоғары жауапкершілігі жоқ асинхронды электр қозғалтқыштарында қолданылады.

Фаза аралық ҚТ-дан РҚ кезіндегі қолданылатын РТ-80 түріндегі токтық реле асқын жүктелуден де қорғаныста қолданылады. Асқын токтан РҚ ажыратуға емес сигналға қызмет етсе РТ-84 түріндегі реле қолданылады, олардағы үзінді мен индукциялық элементтердің бөлек контактілері бар (8.2, в, г суретке қара).

Асқын жүктелуден МТҚ-ның іске қосылу тогы электр қозғалтқыштың Iном–нан реттелу шартынан орнатылады:

                                     Iс.з=kотсIном/kв                                                                                   (8.3)

Асқын жүктелуден МТҚ-ның қызмет ету уақыты tэ.п электр қозғалтқышының қосылу уақытынан tnycк жоғары болу керек, ал өзіндік қосылуға қатысы бар электр қозғалтқыштарда өзіндік қосылудың уақытынан көп болуы қажет.

Асинхронды электр қозғалтқыштың қосылу уақыты әдетте 10-15 с құрайды. Сондықтан да РТ-80 түріндегі реленің сипаттамасы тәуелсіз бөлікте  12-15 с аз болмауы тиіс. Тәуелсіз сипаттамадағы асқын жүктелуден РҚ-та уақыт ұстанымы 12-20 с болып қабылданады.

 

8.2  Электр қозғалтқыштарын жерге тұйықталудан қорғау

Ажыратуға қызмет ететін статор орауышындағы жерге тұйықталудан РҚ ПУЭ-ға сай қуаты 2000 кВт және одан жоғары электр қозғалтқыштарында  жерге тұйықталу тогы 5 А жоғары болған жағдайда, ал қуаты төмен электр қозғалтқыштарында - жерге тұйықталу тогы  10 А жоғары болса орнатылады. Бірақ та қолданыста, жерге тұйықталу тогы 5 А жоғары болғанда, жерге тұйықталудан РҚ көбінесе кез-келген қуаттағы элетр қозғалтқыштарында орнатылады, себебі жерге тұйықталу кезіндегі зақымдалуды шектеуге мүмкіндік береді. Жерге тұйықталудан қорғаныс тораптың сыйымдылық тогына әсер етеді және РТЗ-51 (бұрын қолданылатын, РТЗ-50) түріндегі бір ток релесінің көмегімен жасалады, ал ол өз кезегінде қозғалтқышты қоректендіріп тұрған, кәбілде орнатылған нөлдік тізбектегі ТТ-на (ТТНП) қосылады. ТЗ, ТЗЛ, ТЗЛМ және т.б. түріндегі ТТНП қолданылады (8.3, а суретке қара). Егер электр қозғалтқыштың қоректендірілуі бірнеше параллель кәбіл (екі-төрт) арқылы орындалған жағдайда, әрқайсысына жеке киілген ТТНП екіншілік орауыштары тізбектей немесе параллель жалғанады.

        

а) қозғалтқышты жерге тұйықталудан қорғау; б) резисторы жерлендірілетін қосымша трансформатордың қосылу сұлбасы.

8.3 сурет - Жерге тұйықталудан қорғаудың структуралық сұлбасы

  

РҚ-тың іске қосылу тогы, сыйымдылық тогына (50 Гц) әсер ететін кәбілдік желілердің РҚ-на таңдалғандай етіп алынады

                                                                                      (8.3)

мұнда IС – электр қозғалтқыштың өзіндік сыйымдылық тогы; kOTC –реттелу коэффициенті, 1,2-1,3 тең деп алынады; kб – сыртқы орын алмастыратын жерге тұйықталу кезіндегі электр қозғалтқышының лақтырылатын сыйымдылық тогын ескеретін коэффициент. Уақыт ұстанымынсыз қызмет жасайтын РҚ-та, бұл коэффициент 3-4 тең деп алынады. РҚ-тың сезімталдығын жоғарылату үшін kб=1,52 азайтылған шамасын алуға рұқсат етіледі. Бұл кездегі қорғаныстың уақыт ұстанымы 1-2 с.

Асқын кернеуді азайту мақсатында, жерге тұйықталу кезінде жоғары қуаттағы АЭС және ТЭС энерго блоктарының өзіндік қажеттілігі тораптарында, және де 6 кВ электр қозғалтқыштары мен СН 6,3/0,1 кВ трансформаторларындағы сезімталдық пен РҚ-тың селективтілік қызметін жоғарылату үшін, бұл тораптар резистор арқылы жерлендірілген бейтараппен жұмыс жасайды. Ол үшін СН 6,3 кВ блоктық әр секциясында, орауыштарының қосылу сұлбасы жұлдызша, бейтарабы –үшбұрыш жерлендірілген мысалы, ТСЗК-63 түріндегі қосымша жерлендірілетін трансформатор (ДТ) орнатылады. ДТ-ның бейтарабына, арнайы электр техникалық бетоннан (бетела) жасалған, әр қайсысы 200 Ом екі жоғары вольтті жерлендіретін резистор параллель қосылады (8.3, б суретке қара). 

 

Әдебиеттер тізімі 

1. Басс Э.И., Дорогунцев В.Г. Релейная защита электроэнергетических систем./ Под ред. А.Ф. Дьякова.- М.: Изд. МЭИ, 2002.- 295 с.

2. Чернобровов Н.В., Семенов В.А. "Релейная защита энергетических систем: Учебное пособие для техникумов".- М.: Энергоатомиздат, 1998.

4. Шабад М.А. Расчеты РЗ и А распределительных сетей: Монография.- СПб.: ПЭИПК,2003.- 350 с.

5. Овчинников В.В. Защита электрических сетей 0,4-35кВ. ч.1,ч.2. –М.: Издательство редакции журнала “Энергетик” , 2002.

6. Шабад М.А. Защита генераторов малой и средней мощности. -М.: НТФ « Энергопрогресс». 2001.-96 с.

7. Авербух А.М. Релейная защита в задачах с решениями и примерами. - М.: Энергия, 1975. - 416 с.

8. Правила устройства электроустановок Минэнерго СССР. 6-е издание.- М.: Энергоатомиздат, 1986.

9. Справочник по наладке вторичных цепей электростанций и подстанций / Под ред. Э.С. Мусаэляна. - М.: Энергоатомиздат, 1989.

10.  Руководящие указания по релейной защите. Вып. 13А. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110-500 кВ: Схемы. - М.: Энергоатомиздат,1985.- 112 с.

11. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 13Б. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110-500 кВ: Расчеты.- М.: Энергоатомиздат, 1985.- 96 с.