Дуговая защита шин где ставится (5 видео)

Дуговая защита. Виды и работа. Применение и особенности

Комплектные распредустройства (КРУ) до 35 кВ являются наиболее распространенными элементами электрических подстанций, преимуществом которых стали компактные размеры, удобный монтаж и настройка. При возникновении короткого замыкания внутри этих устройств, время отключения электричества не должно быть более 1 секунды. Это связано с их небольшими размерами. Эта проблема усложняется тем, что распределительные устройства, изготовленные в прошлом веке, чаще всего не устанавливалась дуговая защита.

Содержание

Дуговая защита
Наиболее распространенными стали междуфазные замыкания, а также замыкания на землю.
Эти опасные явления обычно сопровождаются:
Дуговая защита шин где ставится
13-1. Назначение защиты шин
13-2. Дифференциальная защита шин
13-3. Защита шин генераторного напряжения
Дуговая и логическая защита шин
Дуговая и логическая защита шин
Дуговая защита
Применение
Механизм и последствия короткого замыкания
Причины дуговых замыканий
Принцип действия дуговой защиты
Разновидности дуговой защиты
Клапанная ЗДЗ
Мембранная защита от дуги
Фототиристорный тип дуговой защиты
Волоконно-оптическая ЗДЗ
Видео
Видео

Видео:Дуговая защитаСкачать

Дуговая защита

Дуговую защиту называют по-другому защитой от дуговых замыканий (ЗДЗ). В последнее время больше используется оптическая дуговая защита, сокращенно (ОДЗ). Она является видом защиты от коротких замыканий, принцип действия которой основан на срабатывании от возникновения вспышки дуги.

Наиболее распространенными стали междуфазные замыкания, а также замыкания на землю.

Эти опасные явления обычно сопровождаются:

Выделением значительного количества тепла.
Скачками тока.
Импульсами напряжения.
Процессами перехода.

Условия срабатывания:

Увеличение тока . В момент возникновения дуги, как правило, происходит короткое замыкание. Этот условие называют токовым контролем.
Срабатывание датчика . В настоящее время часто используется клапанная защита от электрической дуги. В момент замыкания происходит нарастание избыточного давления, в результате металлическая крышка, которой закрыта высоковольтная ячейка, вылетает и замыкает контакт клапана. Замыкание этого контакта и наличие токового контроля создает условия для срабатывания защиты.
В последнее время на многих подстанциях используется современная оптическая защита от электрической дуги. Здесь датчиками служат уже не клапаны, а волоконно-оптические датчики, которые реагируют на вспышку света .

Причины дуговых замыканий:

Старение или повреждение изоляции.
Нарушение схемы соединения кабелей и шин.
Неисправность электрооборудования.
Повышенная влажность.
Загрязнения.
Коррозия.
Повышенное напряжение.
Ошибки обслуживающего персонала.

Возникновение этих причин можно предотвратить качественным техническим обслуживанием. При выявлении и уменьшении последствий от дуговых замыканий большое значение имеет время. Дуга длительностью 0,5 секунды может серьезно повредить изоляцию, в результате ячейка распредустройства может полностью сгореть.

Процессы во время замыкания

Эти процессы зависят от времени воздействия тока и его величины. Ток при коротком замыкании характерен значительным повышением температуры. Степень повреждений зависит от коэффициента износа оборудования и качества изоляции.

При появлении дугового замыкания металлические стенки ячейки прожигаются, и замыкание может перейти на соседние ячейки. Также, при хорошей герметичности современного оборудования и отсутствии предохранительных клапанов большое давление при замыкании разрушает оборудование и корпус ячейки, что способствует полному разрушения всех элементов ячейки.

Последствия дугового замыкания в распредустройствах могут быть очень серьезными. При этом выводится из строя дорогостоящее оборудование, вследствие чего возникают простои в работе и предприятие несет экономические убытки. Также, последствиями могут стать травмы обслуживающего персонала.

Как работает дуговая защита

Датчиком этой защиты является устройство, реагирующее на вспышку электрической дуги и передающее информацию на исполнительные механизмы, отключающие электроэнергию для предотвращения отрицательных последствий.

Способы обнаружения дуги:

Определение изменения яркости света, вызванного электрической дугой.
Сравнение характеристик электрической цепи до замыкания и после него.
Сравнение значения давления и температуры в камере распределительного устройства до и после замыкания.

Защита от замыканий шин

Организуется в распредустройствах от 6 до 10 киловольт для защиты сборных шин, для устройств с закрытыми токоведущими элементами.

Защита срабатывает двумя методами:

Волоконно-оптическая защита

Ее работа заключается на принципе обнаружения вспышки электрической дуги с помощью специальных оптических датчиков. Такие защиты размещают в отсеках ввода, на выкатном элементе ячеек, в кабельных отсеках. Обнаружение электрической дуги осуществляется сразу во всех элементах защиты.

Обесточивание ячеек выполняется при условиях:

Типы датчиков

Распределительные, охватывают одним кабелем сразу несколько мест выявления вспышек.
С креплением торцевой частью, дают возможность точно выявить наличие дуги.

Достоинства

Невосприимчивость к помехам электромагнитного действия.
Использование изоляционных материалов в устройстве датчиков.
Высокое быстродействие.
Небольшая стоимость оборудования, установки и настройки.

Фототиристорная дуговая защита

В качестве чувствительного элемента применяют фототиристоры, реагирующие на изменение яркости света.

Клапанная защита

Работа этой системы заключается в использовании процессов, возникающих при дуговом замыкании: повышение давления в камере. В качестве чувствительного элемента эта дуговая защита включает в себя специальные клапаны с выключателями, которые устанавливаются в камерах распредустройств.

Мембранная защита

Принцип работы заключается в способности выключателя мембранного типа реагировать на изменение давления воздуха от электрической дуги. Составными элементами этой защиты являются мембранные датчики, клапаны обратного давления, гибкие трубопроводы.

Читайте также: Шины мишлен энерджи летние 185 65 r15

Ко всем ячейкам распределительного устройства подводятся трубки, которые затем объединяются в общую сеть и подключаются к мембранному датчику. При повышении давления в какой-либо ячейке датчик срабатывает и обесточивает оборудование.

Видео:Базовая логика дуговой защитыСкачать

Дуговая защита шин где ставится

Видео:Зачем нужна дуговая защита?Скачать

13-1. Назначение защиты шин

Специальные защиты шин предназначены для отключения без выдержки времени повреждении, возникающих на сборных шинах. На шинах могут возникать такие же повреждения, как и на линиях: однофазные и многофазные в сетях с заземленной нейтралью, многофазные в сетях с изолированной нейтралью.

В Советском Союзе имеется большой опыт эксплуатации защит шин, которые устанавливаются практически на всех станциях и подстанциях напряжением 110 кВ и выше, работающих в режиме многостороннего питания. Защиты шин используются также и в сетях менее высокого напряжения.

Видео:ЛОГИЧЕСКАЯ ЗАЩИТА ШИН: ЧТО ЗАЩИЩАЕТ, КАК РАБОТАЕТ, КАК РЕАЛИЗОВАНА, КАК ПРОВЕРИТЬ В РЕАЛЬНОМ ЗРУ!!Скачать

13-2. Дифференциальная защита шин

а) Принцип действия

Дифференциальная защита шин выполняется на тех же . принципах, что и рассмотренные выше дифференциальные защиты трансформаторов и генераторов. Токовые реле (рис. 13-2) подключаются к соединенным параллельно вторичным обмоткам трансформаторов тока, установленных на каждом присоединении. Коэффициенты трансформации всех трансформаторов тока равны.

Видео:ЗА 45 МИНУТ ОБЪЯСНЯЮ НА ПАЛЬЦАХ РАБОТУ СХЕМЫ И ЛОГИКУ ДУГОВОЙ ЗАЩИТЫ НА ФОТОТИРИСТОРАХ И БМРЗ-100!Скачать

13-3. Защита шин генераторного напряжения

На электростанциях и подстанциях с реактированными линиями на шинах 6—10 кВ применяются специальные защиты шин, обеспечивающие быстрое отключение коротких замыканий, возникающих на шинах

Наиболее просто защита шин осуществляется с помощью неполной дифференциальной защиты, выполненной токовыми реле, включенными на сумму токов всех источников питания. На схеме рис. 13-8 токовые реле — пусковые органы защиты включены на токи генератора, трансформатора связи с системой и секционного выключателя.

Видео:Курс по РЗиА. Часть 1. Логическая защита шин.Скачать

Дуговая и логическая защита шин

Дуговая защита — особый вид быстродействующей защиты от коротких замыканий, основанный на регистрации спектра света открытой электрической дуги.

Значительную опасность для комплектных распределительных устройств (КРУ) напряжением 6-10 кВ представляют внутренние короткие замыкания (КЗ), сопровождаемые электрической дугой (ЭД). Температура электрической дуги может достигать значений порядка 7000 … 12000 °C за время менее одного периода промышленной частоты.

Видео:Логическая защита шин. Принцип действия и особенностиСкачать

Дуговая и логическая защита шин

Электрическая дуга воздействует на элементы конструкции КРУ, вызывая повреждения различной степени тяжести, а в случае отсутствия адекватных и своевременных мер по её ликвидации неминуемо приводит к их разрушению. Опыты, проведенные в научно-исследовательском центре испытаний высоковольтной аппаратуры (НИЦ ВВА), показывают, что открытая электрическая дуга в изолированных отсеках КРУ приводит к повреждению изоляции (как правило, это проходные изоляторы). Степень ущерба зависит от типа изоляционного материала, величины тока КЗ и времени его протекания.

Дуговая защита шин (ДуЗШ) или защита от дуговых замыканий (ЗДЗ) применяется для защиты сборных шин и элементов ошиновки распределительных устройств 6-10 кВ, размещенных в закрытых отсеках (КРУ или КРУН). Работа защиты основана, в основном, на физическом принципе. Может реагировать на два фактора: вспышка света в отсеках распредустройства и на механическое воздействие дуги. В связи с этим может применяться только в КРУ, где все токоведущие части размещены в закрытых отсеках.

ЗДЗ клапанного типа

На повышение давления воздуха в ограниченном отсеке ячейки КРУ реагирует ЗДЗ клапанного типа. В ЗДЗ этого типа в качестве датчика, реагирующего на повышение давления воздуха, используются специальные разгрузочные клапаны с путевыми выключателями, смонтированные в КРУ.

ЗДЗ с мембранным выключателем

Представляет из себя систему из шлангов, вентилей обратного давления и мембранного выключателя. В каждый защищаемый отсек ячейки подводится шланг, объединение шлангов производится через вентили обратного давления, объединённый участок подключается к мембранному выключателю, реагирующему на волны давления, создаваемые электрической дугой.

ЗДЗ фототиристорного типа

На световую вспышку от электрической дуги реагируют ЗДЗ фототиристороного типа. В качестве датчика, реагирующего на световую вспышку от электрической дуги используется фототиристор.

Читайте также: Ремонт колеса прокол шины

ЗДЗ волоконно-оптического типа

Как и ЗДЗ фототиристорного типа, данный тип ЗДЗ реагирует на световую вспышку от электрической дуги. В качестве датчика, реагирующего на световую вспышку от электрической дуги используется волоконно-оптический датчик (ВОД).

Логическая защита шин ЛЗШ

Логическая защита шин (ЛЗШ) может использоваться как в открытых, так и в комплектных распредустройствах. На первом рисунке приведена простейшая схема логической защиты шин в комплексе с МТЗ на вводе 10 кВ. При КЗ на шинах или на отходящей линии пускается защита на вводе от питающего трансформатора (срабатывает реле KA). МТЗ на вводе отстроена по времени от защит отходящих линий и действует на отключение выключателя в двух случаях:

— отказе защит или выключателя отходящей линии;

— коротком замыкании на сборных шинах.

Но отстройка по времени от защит отходящих линий затягивает отключение повреждения и приводит к излишнему повреждению оборудования. Для обеспечения достаточно быстрого и селективного отключения можно выполнить дополнительную цепочку из последовательно включенных контактов токовых реле отходящих линий.

При коротком замыкании на любой отходящей линии (КЛ1 – КЛn) срабатывает токовое реле KA1 в ее схеме и токовое реле KA в схеме ввода. Контактами KA1 блокируется действие защиты на реле KL.

При КЗ на шинах срабатывает реле KA в схеме ввода и нет срабатывания ни одного из реле KA1 в схемах отходящих линий. Реле KL срабатывает и действует на отключение выключателя ввода с запретом АПВ.

Схема достаточно простая, но имеет ряд недостатков:

При выводе в проверку защиты любого присоединения разрывается вся цепь, защита выводится из работы.
Большое количество последовательно соединенных элементов снижает надежность схемы в целом. Нарушение контакта в любом токовом реле или в соединительных проводах приводит к отказу защиты.

Более удобна и надежна схема, приведенная на следующем рисунке. Токовые реле всех отходящих линий соединены параллельно. Для исключения случайного срабатывания защиты при проверках РЗА присоединений включается последовательно с контактами собственных выключателей. В данном случае реле KL выступает в роли блокирующего.

Видео:Защита от дуговых замыканий: принципы работы, монтаж, проверкаСкачать

Дуговая защита

Опасность возникновения электрической дуги в энергоустановках заключается в том, что это явление способно в течение нескольких секунд нанести непоправимый вред оборудованию. Чтобы не допустить аварийных ситуаций, на установках применяется защита от дуговых замыканий (ЗДЗ) – специальное реле, которое в нужное время срабатывает и отключает оборудование.

Видео:Логическая защита шин (ЛЗШ)Скачать

Применение

Устройства применяют на электроподстанциях энергокомпаний, предприятий газовой, нефтяной и других видов промышленности. Кроме того, ЗДЗ используют для защиты тяговых подстанций на железной дороге, в электрооборудовании метрополитена. Идеальными условиями для срабатывания дуговой защиты являются неотапливаемые помещения.

Дуговую защиту устанавливают в комплектных распредустройствах (КРУ), которые в связи с компактными габаритами могут быть отключены на время, не превышающее 1 секунды. Монтаж защитного реле выполняют:

в ячейках КРУ внутренней и наружной установки;
шинах (проводниках электрического тока с низким сопротивлением);
камерах сборных одностороннего обслуживания (КСО);
комплектных трансформаторных подстанциях (КТП) промышленных и собственных нужд.

Видео:2.4 Защита 6 10 кв 2 1Скачать

Механизм и последствия короткого замыкания

При возникновении короткого замыкания, сопровождающегося электродугой, в считанные доли секунды резко возрастает температура (до 120000С), повреждая стенки ячейки и переходя в соседние.

Обратите внимание! Буквально за мгновения ячейка, в которой создалось короткое замыкание с электродугой, выгорает дотла и не подлежит ремонту.

Если вовремя не принимаются меры, то необратимо выходят из строя целые секции распредустройства с глубокими повреждениями механического и термического характера. В электроустановках возникают очаги возгорания. Падение напряжения с возрастанием тока приводит к торможению и снижению производительности электродвигателей, остановке частей электрической системы, что приводит к локальным и системным (наиболее значительным) авариям.

При этом предприятие несет большие убытки в виде повреждений дорогостоящего оборудования, возможных травм персонала, незапланированных простоев в работе. Уровень причиненного ущерба зависит от качества и типа изоляционных материалов, величины тока короткого замыкания и длительности его воздействия.

Видео:РЗ #51 Дифференциальная защита шин (часть 1)Скачать

Причины дуговых замыканий

Электрическая дуга может появиться в результате:

изношенной, поврежденной или загрязненной изоляции;
нарушения схемы соединения (например, обрыв проводов на линии электропередачи, перекрытие токоведущих элементов животными, птицами);
неисправности оборудования;
повышенного уровня влажности;
коррозии;
повышения напряжения;
ошибочных действий обслуживающего персонала во время оперативных переключений в электроустановках.

Читайте также: Шины зимние р18 215 55

При квалифицированном и ответственном техническом обслуживании распределительных устройств перечисленные причины устраняются сразу же при обнаружении, что является профилактической мерой возникновения электрической дуги.

Видео:Типовые зоны КРУ для дуговой защитыСкачать

Принцип действия дуговой защиты

Для предотвращения выгорания ячеек комплектных распределительных устройств в современных схемах предусмотрены электродуговые защитные реле, которые выводят выключатели из рабочего положения при обнаружении повреждения в ячейке. Дуговая защита КРУ срабатывает гораздо быстрее и эффективнее традиционной максимальной токовой защиты (МТЗ), предохраняющей энергооборудование увеличением тока в цепи при выявлении КЗ.

Принцип защитного действия реле основан на распознавании датчиком вспышки электрической дуги и передаче информации исполнительным элементам, которые срабатывают отключением электроэнергии в КРУ для предупреждения негативных ситуаций. Появление дуги вызывает изменение параметров: яркости света, характеристик в цепи, давления и температуры.

Чтобы замыкания не перешли на другие ячейки КРУ, предусмотрено полное отключение оборудования, в том числе и дуговая защита шин (проводников электрического тока с низким сопротивлением).

Видео:УЗДП (УЗИс) Электрическая дуга побеждена или нет? Защита от дугового пробоя тест. ИЕК VS Меандр.Скачать

Разновидности дуговой защиты

Существуют два типа защиты от дуговых замыканий: механическая (клапанная и мембранная) и электронная (фототиристорная и волоконно-оптическая).

Клапанная ЗДЗ

В защитном устройстве данного типа находится датчик в виде клапанов с выключателями, срабатывающий на повышение давления воздуха в результате появления дуги. Нарастание давления в ячейке способствует выбиванию крышки, которая замыкает контакт датчика (клапана), и происходит защитное отключение оборудования от сети.

Клапанная ЗДЗ проста в исполнении и обслуживании, отличается доступной ценой, надежностью при токах КЗ свыше 3кА. Но в связи с тем, что реле реагирует не на саму дугу, а на ее последствия (повышение давления), то при небольших токах КЗ имеет не вполне высокую чувствительность и несколько длительное время срабатывания.

Мембранная защита от дуги

ЗДЗ мембранного типа наделена шлангами, которые подведены к отсекам ячеек распредустройства. Система шлангов объединена через вентили обратного давления и подключена к мембранному выключателю, который срабатывает при повышении давления воздуха, создаваемого дугой.

Фототиристорный тип дуговой защиты

Относится к электронному виду защиты от дуговых замыканий, реагирует на вспышку от электрической дуги с помощью датчика, в качестве которого применяется полупроводниковый прибор – фототиристор.

Дуговая защита на основе фототиристорных датчиков обладает относительно высокой чувствительностью и быстротой реагирования. Однако их невозможно установить для полного обзора, трудно учесть организационные нюансы при контроле исправности. Также фототиристоры могут ложно срабатывать из-за токов утечки, прямых солнечных лучей или включенных ламп освещения.

Дополнительная информация. Датчиком светового срабатывания может быть фототранзистор, -диод, -резистор.

Волоконно-оптическая ЗДЗ

Следующим представителем электронной защиты от дуговых замыканий является волоконно-оптический вид ЗДЗ – наиболее современный и качественный. Датчики размещают в отсеках ввода, выкатного элемента, в кабельном отсеке. Волоконно-оптическая линия связи служит передающим звеном при срабатывании датчика на вспышку дуги. Микропроцессорный терминал, получив сигнал от датчика, подает команду на отключение выключателей для устранения короткого замыкания.

Важно! Данные устройства релейной защиты наделены достоинствами фототиристорных ЗДЗ и не имеют их уязвимых характеристик. Высокая стоимость волоконно-оптических приборов оправдана эффективностью, надежностью и качеством.

Лучшим представителем представленной защиты является прибор «Лайм», имеющий самые эффективные технические характеристики:

реагирование (быстродействие) – 0,7-0,9 мс, то есть выше в 10 раз, чем в обычных устройствах;
время начала срабатывания – 40 мс;
длительность работы после отключения (инерция) – 3 с;
благодаря возможности подключения трех датчиков, достигается угол обзора более 1800С.

С целью экономии средств на монтаж оптической ЗДЗ выбирают рациональный вариант построения защиты, объединяя одноименные зоны: отсеки шинного моста, выключателей, трансформаторов тока. В зависимости от особенностей схемы, также применяют объединение разноименных зон.

Дуговая защита является необходимостью при эксплуатации энергооборудования. Особенно это требуется на предприятиях, в учреждениях и организациях, от бесперебойного электроснабжения которых зависят важные человеческие и технические факторы. Применение надежной и качественной системы защиты от электрической дуги избавит от рисков работу оборудования стратегической важности, а также жизнь и здоровье большого количества людей.

Видео:Курс по РЗиА. Часть 1. ЗДЗ.Скачать