Как работает защита минимального напряжения?

Как происходит работа защиты минимального напряжения?

Защита минимального напряжения (далее по тексту ЗМН) используется совместно с другими системами, контролирующими состояние электросети. Основная задача такой защиты – обеспечить работу ответственного оборудования при кратковременных понижениях напряжения. Узнать, как осуществляется этот процесс, можно прочитав о принципе работы ЗМН, ее устройстве и сфере применения. Всю эту информацию Вы найдете в нашей статье.

Кратко о назначении

Как известно, при снижении напряжения питания асинхронных двигателей уменьшается уровень магнитного потока, а, следовательно, и крутящего момента. При этом увеличивается потребление тока, ведущее к снижению уровня напряжения в электросети, что отражается на работе других устройств, подключенных к ней.

Помимо этого не следует забывать о стартовых токах, образующихся при запуске двигателей. ЗМН производит отключение менее важного оборудования, чтобы обеспечить процесс самозапуска ответственных двигателей, при восстановлении параметров электросети. Если автозапуск ответственных электродвигателей не отвечает нормам ТБ или не предполагается условиями техпроцесса, то реле минимального напряжения устанавливается и на это оборудование.

Когда параметры сети не соответствуют минимальному напряжению, то ЗМН производит отключение оборудования и/или подает соответствующий сигнал системе управления или оператору, это может происходить в следующих случаях:

• При фазном или межфазном коротком замыкании. В этом случае происходит резкое превышение номинального тока, что провоцирует падение напряжения ниже допустимого уровня. Если срабатывают при этом токовые реле, то произойдет полное исчезновение напряжения.
• Существенное превышение номинальной мощности, что также приводит к падению в питающих цепях напряжения.

Защита производит отключение питания оборудования, не относящегося к категории высокой важности. Это позволяет произвести нормальный автозапуск ответственных электромашин при высоких пусковых токах, в противном случае может произойти ложное срабатывание релейных защит.

Принцип работы защиты минимального напряжения

Вне зависимости от сферы применения ЗМН, ее принцип действия остается неизменным. Объясним алгоритм работы защиты на примере произвольного объекта, где для производственного процесса используется несколько электродвигателей и подключено оборудование собственных нужд. Допустим, на линии питающей объект произошло КЗ, вызвавшее срабатывание выключателя ввода (токовая защита). После завершения ремонтных работ и восстановления питания происходят следующие действия:

1. Автозапуск двигателей, что приводит к появлению высоких пусковых токов, и, соответственно, к снижению напряжения в сети.
2. Контакты реле защиты производят отключение неответственных механизмов, то есть оборудования, не принимающего участие в производственном процессе или простой которого не критичен для технологического цикла. Это приводит к нормализации тока и повышению напряжения до номинального уровня, что позволяет произвести штатный автозапуск основных узлов.

Устройство и схема ЗМН

Самый простой вариант при организации ЗМН можно сделать на одном реле, катушка которого запитана от междуфазного напряжения. Пример такой схемы приводится ниже.

Схема ЗМН на одном реле напряжения

К сожалению, такой вариант исполнения не отличатся высокой надежностью. Если произойдет обрыв цепи напряжения, то последует ложное отключение оборудования системой ЗМН. В связи с этим данная схема защиты применяется для отключения неответственных электродвигателей и оборудования собственных нужд.

Чтобы исключить ложное срабатывание системы ЗМН практикуется применение более сложных схем защиты. В качестве примера приведем одну из них, устанавливаемую на четыре асинхронных двигателя.

Схема ЗМН для четырех электродвигателей

Как видно из приведенной схемы включения ЗМН обмотки реле KVT1-4 подключаются к междуфазным напряжениям (АВ и ВС). Для повышения надежности защиты и исключения КЗ на землю одна из фаз (в нашем случае В) подключается посредством пробивного предохранителя к заземляющей шине. На фазы А и С устанавливаются однофазные АВ (автоматические выключатели). Причем один из них оборудован электромагнитной защитой, а второй – тепловой.

Рассмотрим, как будет вести себя данное устройство релейной защиты в случаях различных повреждений цепи питания:

• Фазное КЗ. В данном случае не последует отключение выключателей SF2 и SF3, поскольку цепь питания не обустроена глухим заземлением.
• Междуфазное КЗ. Если замыкание происходит между фазами В и С, то это вызывает отключение выключателя SF3 по току срабатывания. Цепи обмоток KVT1-2 продолжают быть запитаны от номинального напряжения, поэтому данные реле не срабатывают. Что касается KVT3-4, то они включаются, когда произойдет КЗ. Но, как только сработает SF3, на катушки реле подается фаза А (через емкость С1).

Если произойдет замыкание между другими фазами (АС или АВ), произойдет срабатывание SF2, соответственно, напряжение на обмотки KVT1-2 будет подано через емкость C1 от фазы С, а KVT3-4 не сработают.

Как видим, в данной схеме ложное срабатывание маловероятно, для этого должно произойти замыкание всех трех фаз, что вызовет одновременное срабатывание SF2 и SF3.

Ступени срабатывания ЗМН

На практике применяются двухступенчатые системы защиты. Такой алгоритм работы позволяет разграничить реакцию ЗМН в зависимости от напряжения. Рассмотрим работу степеней срабатывания.

1-ая ступень.

Данная ступень защиты активируется при напряжении 70% от номинальной величины (U_ном), временная задержка срабатывания устанавливается в диапазоне 0,5-1,5 сек, что соответствует параметрам токовых отсечек АВ. При срабатывании 1-й ступени защиты производится отключение неответсвенного оборудования.

2-ая ступень.

Ее срабатывание происходит при падении напряжения до 50% от номинала. При таких условиях автозапуск электродвигателей невозможен. Задержка активации 2-й ступени устанавливается в диапазоне 10,0-15,0 сек, после чего производится отключение ответственных двигателей. Такое время устанавливается, чтобы дать возможность автоматике подключить резервный источник питания или снизить оперативные токи путем отключения неответственного оборудования.

Пример двухступенчатой ЗМН

Для наглядности приведем схему простой двухступенчатой защиты и кратко опишем алгоритм ее работы.

Двухступенчатая ЗМН

Как видим из рисунка отключение неответственного оборудования производит реле времени Т1 (установка срабатывания 0,5 — 1,5 сек.). Его питание производится через замкнутые контакторы трех реле V1, включенных на междуфазное напряжение. При падении U_ном ниже 70% от номинала, реле T1 (первая ступень) производит включение выключателя неответственного оборудования, чтобы поднять минимальное остаточное напряжение.

Вторая ступень защиты активируется промежуточным реле напряжения V2, обмотка которого рассчитана на отключение при U ≤ 0.5U_ном, через промежуток времени, заданный на Т2 (как правило не более 15 секунд). Если за отведенное время не будет подключен резервный ввод (например, пуск схемы АВР электродвигателей) или не произойдет снижение напряжения, будет производиться отключение ответственного оборудования.

Применение

Безусловно, что рассматриваемая нами защита не лишена недостатков (например, в простых схемах наблюдается ложное срабатывание при нулевом токе), тем не менее она доказала свою эффективность во многих сферах производства. Например, ЗМН устанавливается на электростанции, а также распределительные и трансформаторные подстанции. Это позволяет при максимальных токовых нагрузках отключить от шины подстанции третью категорию потребителей.

Распределительное устройство с ЗМН

Большим плюсом системы ЗМН является то, что она может использоваться совместно с дистанционной, резервной и дифференциальной защитой, а также с устройством автоматического ввода резерва, трансформаторами тока и т.д. Это существенно расширяет сферу применения.

Расчет уставок ЗМН

Уставки рассчитываются исходя из особенностей технологического процесса. Приведем пример расчета пуска схемы типовой двухступенчатой защиты. Напряжение срабатывания первой ступени рассчитывается по следующей формуле: U_з1 = 0,7 х U_ном. То есть, 70% от номинального напряжения. Повышение чувствительности системы путем повышение границы падения напряжения может привести к снижению эффективности из-за ложных срабатываний.

Время задержки срабатывания секционных выключателей устанавливается в пределах 0,5 -1,5 сек.

Расчет срабатывания второй ступени защиты выполняется по формуле: U_з2 = 0,5 х U_ном.

Время задержки выбирается в диапазоне 10,0 -15,0 сек.

11-5. Защита минимального напряжения

После отключения короткого замыкания происходит самозапуск электродвигателей, подключенных к секции или системе шин, на которых во время короткого замыкания имело место снижение напряжения. Токи самозапуска, в несколько раз превышающие номинальные, проходят по питающим линиям (или трансформаторам) собственного расхода. В результате напряжение на шинах собственного расхода, а следовательно, и на электродвигателях понижается настолько, что вращающий момент па валу электродвигателя может оказаться недостаточным для его разворота. Самозапуск электродвигателей может не произойти, если напряжение на шинах окажется ниже 55—65% U_HOM. , Поэтому, для того чтобы обеспечить самозапуск наиболее ответственных электродвигателей, устанавливается защита минимального напряжения, отключающая неответственные электродвигатели, отсутствие которых в течение некоторого времени не отразится на производственном процессе. При этом уменьшается суммарный ток самозапуска и повышается напряжение на шинах собственного расхода, благодаря чему обеспечивается самозапуск ответственных электродвигателей.

В некоторых случаях при длительном отсутствии напряжения защита минимального напряжения отключает и ответственные электродвигатели. Это необходимо, в частности, для пуска схемы АВР электродвигателей, а также по технологии производства. Так, например, в случае остановки всех дымососов необходимо отключить мельничные и дутьевые вентиляторы и питатели пыли; в случае остановки дутьевых вентиляторов — мельничные вентиляторы и питатели пыли. Отключение ответственных электродвигателей защитой минимального напряжения производится также в тех случаях, когда их самозапуск недопустим по условиям техники безопасности или из-за опасности повреждения приводимых механизмов.

Наиболее просто защита минимального напряжения может быть выполнена с одним реле напряжения, включенным на междуфазное напряжение. Однако такое выполнение защиты ненадежно, так как при обрывах в цепях напряжения возможно ложное отключение электродвигателей. Поэтому однорелейная схема защиты применяется только при использовании реле прямого действия.

Для предотвращения ложного срабатывания защиты при нарушении цепей напряжения применяются специальные схемы включения реле напряжения. Одна из таких схем для четырех электродвигателей, разработанная в Тяжпромэлектропроекте [Л. 42], показана на рис. 11-7. Реле минимального напряжения прямого действия 1РНВ — 4РНВ включены на междуфазные напряжения АВ и ВС. Для повышения надежности защиты эти реле питаются отдельно от приборов и счетчиков, которые подключены к цепям напряжения через трехфазный автомат 3А с мгновенным электромагнитным расцепителем (использованы две фазы автомата).

Фаза В цепей напряжения заземлена не глухо, а через пробивной предохранитель, что исключает возможность однофазных коротких замыканий в цепях напряжения и также повышает надежность защиты. В фазе А защиты установлен однофазный автомат 1А с электромагнитным мгновенным расцепителем, а в фазе С автомат 2А с замедленным тепловым расцепителем. Между фазами А и С включен конденсатор С емкостью порядка 30 мкФ, назначение которого указано ниже.

При повреждениях в цепях напряжения рассматриваемая защита будет работать следующим образом.. Замыкание одной из фаз на землю, как уже отмечалось выше, не приводит к отключению автоматов, так как цепи напряжения не имеют глухого заземления.

При двухфазном коротком замыкании ВС отключится только автомат 2А фазы С. Реле напряжения 1РНВ и 2РНВ остаются при этом подключенными к нормальному напряжению и поэтому не запускаются. Реле ЗРНВ и 4РНВ, запустившиеся при коротком замыкании в цепях напряжения, после отключения автомата 2А вновь подтянутся, так как на них будет подано напряжение через конденсатор от фазы А.

При коротком замыкании АВ или АС отключается автомат 1А, установленный в фазе А. После отключения короткого замыкания реле 1РНВ и 2РНВ вновь подтянутся, так как на них будет подано напряжение от фазы С через конденсатор. Реле ЗРНВ и 4РНВ не запустятся. Аналогично будут вести себя реле и при обрыве фаз А и С.

Таким образом, рассмотренная схема защиты не работает ложно при наиболее вероятных повреждениях цепей напряжения. Ложная работа защиты возможна только при маловероятных видах повреждения цепей напряжения — трехфазном коротком замыкании или при отключении обоих автоматов 1А и 2А.

Сигнализация неисправности цепей напряжения осуществляется контактами реле 1РН, 2РН, ЗРН и контактами автоматов 1А, 2А, ЗА,

В установках с постоянным оперативным током защита минимального напряжения выполняется для каждой секции сборных шин собственного расхода по схеме, приведенной па рис. 11-8. В цепи реле времени В₁, действующего на отключение неответственных электродвигателей, включены последовательно контакты трех минимальных реле напряжения H₁. Благодаря такому включению реле предотвращается ложное срабатывание защиты при перегорании любого предохранителя в цепях трансформатора напряжения.

Напряжение срабатывания реле Н₁ принимается порядка 70% U_HOM.

Выдержка времени защиты на отключение неответственных электродвигатели отстраивается от отсечек электродвигателей и устанавливается равной 0,5—1,5 с. Выдержка времени на отключение ответственных электродвигателей принимается 10—15 с, для того чтобы защита не действовала на их отключение при снижениях напряжения, вызванных короткими замыканиями и самозапуском электродвигателей.

Как показывает опыт эксплуатации, в ряде случаев самозапуск электродвигателей продолжается 20—25 с при снижении напряжения на шинах собственного расхода до 60—70% U_HOM. При этом, если не принять дополнительных мер, защита минимального напряжения (реле H₁), имеющая уставку срабатывания 0,6—0,7 U_HOM, могла бы доработать и отключить ответственные электродвигатели. Для предотвращения этого в цепи обмотки реле времени В₂, действующего на отключение ответственных электродвигателей, включается контакт четвертого реле напряжения H₂. Это минимальное реле напряжения имеет уставку срабатывания порядка 0,4-0,5 U_HOM и надежно возвращается во время самозапуска. Реле Н₂ будет длительно держать замкнутым свой контакт только при полном снятии напря-жения с шин собственного расхода. В тех случаях, когда длительность самозапуска меньше выдержки времени реле В₂, реле H₂ не устанавливается.

В некоторых случаях для обеспечения самозапуска наиболее ответственных электродвигателей приходится отключать, кроме неответственных, также и часть ответственных электродвигателей. При этом целесообразно применять схему, осуществляющую автоматическое повторное включение (АПВ) отключенных ответственных электродвигателей после восстановления напряжения на шинах собственного расхода [Л. 14].

Объявления

Если вы интересуетесь релейной защитой и реле, то подписывайтесь на мой канал

Защита минимального напряжения на вводном выключателе 6-10 кВ (Страница 1 из 2)

Советы бывалого релейщика → Спрашивайте – отвечаем → Защита минимального напряжения на вводном выключателе 6-10 кВ

Чтобы отправить ответ, вы должны войти или зарегистрироваться

Сообщений с 1 по 20 из 29

1 Тема от al-lar 2015-11-29 15:52:48

• al-lar
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2013-02-26
• Сообщений: 217
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Тема: Защита минимального напряжения на вводном выключателе 6-10 кВ

По ФСК-шному НТП ПС для вводного выключателя 6 кВ должно быть:
9.14.1 На вводных выключателях необходимо предусматривать:
– максимальную токовую защиту с комбинированным пуском по
напряжению;
– дуговую защиту;
– защиту минимального напряжения;
– УРОВ.
Вопрос: Для чего здесь нужна защита минимального напряжения и как она тут организовывается и на что действует? По сути она нужна ведь только если есть двигатели 6 кВ, как я понимаю, а если их нет? Или может еще для чего нужна?

2 Ответ от Solovey 2015-11-29 16:26:35

• Solovey
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2011-03-06
• Сообщений: 437
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Защита минимального напряжения на вводном выключателе 6-10 кВ

Ну если мы в терминал вводного выключателя заведем цепи напряжения от ТН секции, то ЗМН можно использовать в логике АВР.

Ну и да, пару ступеней ЗМН для отключения двигательной нагрузки – хотя это больше для электростанций актуально, а не для объектов ФСК.

3 Ответ от doro 2015-11-29 16:39:41

• doro
• свободный художник
• Неактивен

• Откуда: г. Краснодар
• Зарегистрирован: 2011-01-08
• Сообщений: 8,846

Re: Защита минимального напряжения на вводном выключателе 6-10 кВ

Возможно, речь идет о недоразумении. Под термин “защита минимального напряжения” идут два совершенно различные понятия:
1. Отключение малоответственных механизмов при исчезновении питающего напряжения для обеспечения самозапуска основных механизмов
2. Отключение низкокатегорийных потребителей при отключении командами САОН (или другими) с последующим АПВ, когда нет уверенности в том, что АПВ после САОН будет эффективным.
Впрочем, 3 декабря выступаю с докладом “Терминология как один из важных компонентов нормативно-технической документации РЗА” на конференции «Релейная защита и автоматизация энергосистем. Совершенствование эксплуатации и перспективы развития в современных экономических условиях» в рамках выставки «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ РОССИИ-2015». Вполне можно включить как один из разделов доклада.

4 Ответ от Lekarь 2015-11-29 19:46:17

• Lekarь
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2014-12-26
• Сообщений: 4,020
• Репутация : [ 7 | 0 ]

Re: Защита минимального напряжения на вводном выключателе 6-10 кВ

Впрочем, 3 декабря выступаю с докладом “Терминология как один из важных компонентов нормативно-технической документации РЗА” на конференции «Релейная защита и автоматизация энергосистем. Совершенствование эксплуатации и перспективы развития в современных экономических условиях» в рамках выставки «ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ СЕТИ РОССИИ-2015». Вполне можно включить как один из разделов доклада.

Вы доклад уже сверстали?

5 Ответ от doro 2015-11-29 20:51:33

• doro
• свободный художник
• Неактивен

• Откуда: г. Краснодар
• Зарегистрирован: 2011-01-08
• Сообщений: 8,846

Re: Защита минимального напряжения на вводном выключателе 6-10 кВ

Основная верстка готова, но есть возможности корректировки. А если есть серьезные предложения, в первом номере журнала “Релейная защита и автоматизация” на 2016 год доклад разверну в журнальную статью (просто не успел к последнему номеру 2015 года). Там любого соавтора приму. Тему надеюсь развить в основательный нормативный документ.

Присоединяйтесь. Мы в социальных сетях и на Ютуб.

6 Ответ от Lekarь 2015-11-29 22:48:38

• Lekarь
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2014-12-26
• Сообщений: 4,020
• Репутация : [ 7 | 0 ]

Re: Защита минимального напряжения на вводном выключателе 6-10 кВ

Основная верстка готова, но есть возможности корректировки. А если есть серьезные предложения, в первом номере журнала “Релейная защита и автоматизация” на 2016 год доклад разверну в журнальную статью (просто не успел к последнему номеру 2015 года). Там любого соавтора приму. Тему надеюсь развить в основательный нормативный документ.

Я для Энергетика черновик готовил, тоже про необходимость корректировки некоторых понятий, но пока он так и черновиком остался. Завтра перечитаю его, и если там оставил про РЗА, то скину Вам на почту, может быть и пригодится. Конечно если оставил часть касающуюся РЗА.

7 Ответ от fll 2015-11-30 09:51:49

• fll
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2011-03-04
• Сообщений: 1,766
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Защита минимального напряжения на вводном выключателе 6-10 кВ

господа.
не хотелось бы разводить очередную ругань

Но ЗМН – это определенная защита, имеющая определенные функции, определнное количество ступеней и действующая на отключение определенных потебителей
пусковой орган АВР – это не ЗМН, и уставки другие и требования другие и выполнение другое

чтобы не путаться в понятиях, я уже говорил.

используйте термин “функция минимального напряжения”, а дальше, применяя эту функцию выполняйте защиты какие надо
– ЗМН
– пусковой орган АВР
– ДА по снижению напряжения
– пусковой орган МТЗ
– отсечку по напряжению
и т.д.

резюмируя “чтобы получить конкретную защиту используйте функцию. мин. напряжения или макс. тока” и все дискуссии на тему как называть уйдут

например
МТЗ с комбинированным пуском по напряжению получается, применяя функции максимального тока, минимального напряжения и максимального напряжения обратной последовательности и в таком ключе т.д.

8 Ответ от al-lar 2015-11-30 10:05:09

• al-lar
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2013-02-26
• Сообщений: 217
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Защита минимального напряжения на вводном выключателе 6-10 кВ

Но ЗМН – это определенная защита, имеющая определенные функции, определнное количество ступеней и действующая на отключение определенных потебителей

Ситуация следующая на подстанции есть АОСН, который сответсвенно и отключает потребителей по своим очередям при снижении напряжения. Я правильно понимаю основная задача АОСН исключить недопустимого напряжения в сети 110 кВ посредством отключения нагрузки на стороне 6 кВ например. Но в данном случае АОСН сопутсвующе выполняет и функции ЗМН получается. Может и ошибаюсь? Поясните пожалуйста

9 Ответ от doro 2015-11-30 16:17:28

• doro
• свободный художник
• Неактивен

• Откуда: г. Краснодар
• Зарегистрирован: 2011-01-08
• Сообщений: 8,846

Re: Защита минимального напряжения на вводном выключателе 6-10 кВ

не хотелось бы разводить очередную ругань

но повод для очередного разбора. Один из самых непонятных и неоднозначных терминов.

10 Ответ от yuko 2015-11-30 17:01:55

• yuko
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2011-01-27
• Сообщений: 159
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Защита минимального напряжения на вводном выключателе 6-10 кВ

Но в данном случае АОСН сопутсвующе выполняет и функции ЗМН получается. Может и ошибаюсь? Поясните пожалуйста

У виденных мной АОСН их работа блокируется при исчезновении напряжения, у ЗМН подобной блокировки не встречал, т.е. если ЗМН используется как часть АВР, АОСН ее не заменит.

11 Ответ от fll 2015-11-30 18:48:58

• fll
• Пользователь
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2011-03-04
• Сообщений: 1,766
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Защита минимального напряжения на вводном выключателе 6-10 кВ

ну.
я предложил свое видение вопроса
более того оно очень хорошо вписывается и в заграничную концепцию кодов анси и в советскую школу
по поводу ЗМН могу внести еще большую сумятицу в неокрепшие мозги

в пуэ есть градация:
– защита минимального напряжения (змн) см. двигатели
и минимальная защита напряжения – которая может выполнять функции защиты от внешних КЗ вместо МТЗ на генераторах до 1МВт и выше 1 кВ)))

поэтому я и говорю
давайте называть все, как называли до этого

но вместо принимаемых пусковых органов говорить о функциях, раз уж техника цифровая были пуск органы-реле (макс.тока, мин. напр. и пр) а стали функции и все)))

при этом защита будет называться, как раньше в советской школе, а функции не будут вызывать кривотолков
например, МТЗ, ТО, перегрузка – защиты разные, по разному уставки выбираются, по разному чувст. проверяется, но все они выполнены, применяя функцию максимального тока

ЗМН, пуск АВР по U 12 Ответ от Волшебник 2015-11-30 19:56:02

• 
• Волшебник
• User 7935
• Неактивен

• Откуда: ЕКБ
• Зарегистрирован: 2014-06-05
• Сообщений: 837

Re: Защита минимального напряжения на вводном выключателе 6-10 кВ

пусковой орган АВР – это не ЗМН, и уставки другие и требования другие и выполнение другое

Абсолютно верная риторика!

Я придерживаюсь в проектах аббревиатуры ОМН АВР – орган минимального напряжения АВР

13 Ответ от Andrey_13 2015-12-01 06:05:35

• Andrey_13
• Проектировщик
• Неактивен

• Зарегистрирован: 2012-04-18
• Сообщений: 1,434
• Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Защита минимального напряжения на вводном выключателе 6-10 кВ

Но в данном случае АОСН сопутсвующе выполняет и функции ЗМН получается.

Разница в назначении, и назначения различаются кардинально, хоть и там и там присутствует снижение напряжения:
АОСН:
http://so-ups.ru/fileadmin/files/laws/s … m_2014.pdf

4.5. Автоматика ограничения снижения напряжения
4.5.1. Устройства AOCH предназначены для предотвращения недопустимого по условиям устойчивости генерирующего оборудования и энергопринимающих установок потребителей электрической энергии
снижения напряжения.
4.5.2. Устройства АОСН контролируют величину и длительность снижения напряжения на объектах электроэнергетики, на которых они установлены. Возможна организация контроля других параметров
электроэнергетического режима (изменение реактивной мощности, скорость снижения напряжения, ток ротора генератора).
4.5.3. В сетях 330 кВ и выше устройства АОСН действуют на изменение режима работы или эксплуатационного состояния СКРМ.
4.5.4. В сетях 220 кВ и ниже устройства АОСН действуют на изменение режима работы или эксплуатационного состояния СКРМ или на отключение нагрузки потребителей электрической энергии.
4.5.5. Действие устройств АОСН должно быть отстроено по времени от действия устройств релейной защиты и сетевой автоматики (автоматический ввод резерва, автоматическое повторное включение).
4.5.6. Действие устройств АОСН не должно приводить к недопустимому повышению напряжения и срабатыванию устройств АОПН.

Защита минимального напряжения (ЗМН) применяется на электростанциях для обеспечения надежной работы наиболее ответственных механизмов при кратковременном исчезновении собственных нужд. Питание исчезло, двигатели останавливаются. Питание восстанавливается – двигатели начинают разворачиваться. А пусковой ток у них существенно выше номинального. Для того, чтобы не перегрузить трансформаторы и создать более-менее благоприятные условия для разворота наиболее ответственных механизмов, всю неответственную мелочевку нужно при перерыве питания (то есть, при снижении напряжения ниже некоторого уровня) отключить. Фекальные и дренажные насосы, калориферы и т.п. – немаловажные элементы, но останов их на несколько минут не приведет к повреждению основного оборудования. А вот останов валоповорота или маслонасоса смазки турбины может привести к тяжелым последствиям.

Поправка: применяется не только на электростанциях.

Как работает защита минимального напряжения?

Устройство и принцип работы

Реагирующий орган системы — реле, контролирующее минимальное напряжение. Реле подключено к секционному трансформатору напряжения. В состав защиты входит также реле времени, указательное реле, сигнализирующее о срабатывании защиты, промежуточные реле.

Назначение, которое имеет защита, реагирующая на минимальное напряжение – отключение двигателей менее ответственных механизмов для обеспечения успешного самозапуска более важных.

Чтобы понять, что это значит и для чего нужна защита, рассмотрим ее принцип действия на тепловых электростанциях. Электродвигатели механизмов каждого котлоагрегата подключены к своей секции собственных нужд станции. Каждая секция имеет рабочий ввод питания от своего трансформатора собственных нужд. Кроме этого, секции связаны между собой секционным выключателем. Нормальной считается схема, когда секции питаются от вводов трансформаторов собственных нужд, секционный выключатель при этом отключен. Представим ситуацию, когда исчезает напряжение на вводе питания секции (например, в результате повреждения трансформатора собственных нужд). Рабочий ввод отключается, срабатывает АВР (автоматика включения резерва), включающая секционный выключатель. После чего питание секции осуществляется от другого трансформатора собственных нужд, через секционный выключатель. Минимальное время работы АВР складывается из задержки в системе, контролирующей напряжение рабочего ввода, времени срабатывания промежуточных реле, времени отключения и включения выключателей рабочего и резервного вводов. За это время происходит торможение электродвигателей, питающихся от секции.

После подачи питания начинается групповой самозапуск электродвигателей, присоединенных к секции. При этом, в зависимости от глубины произошедшего торможения имеет место посадка (снижение) напряжения в большей или меньшей степени.

Примечание. При запуске котлоагрегата в штатном режиме, включение механизмов происходит последовательно с большими промежутками времени. Поэтому, при одновременном запуске (пусть даже не до конца заторможенных) механизмов, суммарное значение пускового тока существенно превышает номинальный ток питающего ТСН. Это может вызвать глубокую посадку напряжения на секции.

Защита, реагирующая на минимальное напряжение, имеет две ступени. Срабатывание первой ступени происходит, если снижение достигает отметки 0,7*Uн с выдержкой времени 0,5 с. Вторая ступень имеет уставку 0,5*Uн и время срабатывания до 9 с. Если за время бестоковой паузы произошло минимальное торможение механизмов и напряжение не достигло 70% номинального, самозапуск всех электродвигателей секции проходит успешно, котел продолжает работать.

Если напряжение снижается до 70% и ниже, на время 0,5 секунд, защитная аппаратура запускает первую ступень. Отключаются наименее важные для работы котла механизмы. Это делается для предотвращения дальнейшего снижения напряжения, чтобы дать возможность запуститься ответственным механизмам.

Вывод. Принцип работы первой ступени защиты минимального напряжения служит с целью удержать котлоагрегат в работе путем отключения механизмов, имеющих второстепенное значение.

Дальнейшее снижение напряжения (после работы 1-й ступени защиты) и достижение его уровня 50% номинала на время до 9 секунд означает, что самозапуск ответственных механизмов котла не удался. На этом этапе вопрос о работе котла уже не стоит. Включается схема работы второй ступени. Отключаются оставшиеся механизмы, подключенные к цепям защиты. Остаются только те агрегаты, отключение которых может привести к аварийной ситуации при останове котла. Например, во избежание взрыва угольной пыли в топке котла, недопустимо отключение дымососа.

Вывод. Принцип работы второй ступени защиты преследует цель вывести котел в режим безопасного гашения и останова.

Заключение

Из сказанного следует, что принцип работы защиты, реагирующей на минимальное напряжение, тесно связан с функционированием технологического оборудования, к которому она привязана. Защитная аппаратура находится на подстанции, осуществляющей питание электроустановок технологического оборудования. Таким образом, окончательно разобраться, для чего нужна защита, можно только получив хотя бы минимальное представление о том, как работает весь технологический комплекс.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезно видео, в котором предоставлен обзор защитных аппаратов, которые применяются на сегодняшний день:

Вот мы и рассмотрели назначение и принцип работы защиты минимального напряжения. Надеемся, предоставленная информация была для вас полезной и интересной!

Рекомендуем также прочитать:

Проект РЗА

Сайт о релейной защите и цифровых технологиях в энергетике

Защита и автоматика трансформатора напряжения 6(10) кВ

В этой статье мы будем говорить про шинный трансформатор напряжения (ТН). Данный раздел РЗА интересен тем, что никакой релейной защиты и автоматики ТН как таковой нет. Сам ТН 6(10) кВ защищает предохранитель, а его защита и автоматика относятся к общеподстанционным.

Сигнализация об ОЗЗ по напряжению 3Uo

Обязательная и очень важная функция в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью.

3Uo очень надежный и стабильный признак наличия ОЗЗ, в отличии от тока 3Io.

Емкостной ток сдвинут относительно напряжения до 90 гр. включительно, поэтому когда он максимальный, то напряжение имеет минимальное значение. Все это способствует появлению неустойчивых замыканий, которые токовая селективная защита от ОЗЗ не всегда может зафиксировать.

Напряжение 3Uо при ОЗЗ всегда появляется мгновенно, а при исчезновении тока замыкания, снижается медленно. Это свойство 3Uo позволяет легко фиксировать это напряжение и строить на базе данного эффекта надежную сигнализацию.

Недостатком сигнализации ОЗЗ по 3Uо является то, что напряжение повышается на всей секции, и при этом невозможно выявить поврежденный фидер.

Защита минимального напряжения (ЗМН)

Используется в комплектах РЗА ТН 6(10) кВ как групповая защита при потере питания своей секцией. Обычно имеет две ступени, отключающие свой объем нагрузки. Чаще всего применяется на подстанциях с двигателями, например, для обеспечения самозапуска ответственных потребителей путем отключения менее ответственных.

Групповая ЗМН может не использоваться, если в терминалах защиты двигателей есть индивидуальные ЗМН, поэтому защита в терминале ТН 6(10) кВ необязательна, хотя почти всегда там реализована.

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР/ЧАПВ)

Широко применяется в современных проектах в целях экономии средств на отдельный терминал АЧР (это допускается не всегда). Имеет несколько уставок АЧР и несколько очередей отключения нагрузки, чем достигается гибкое дозированное отключение потребителей для восстановления баланса активной мощности в энергосистеме.

АЧР — это противоаварийная автоматика последнего рубежа, когда все остальные меры воздействия (АЛАР, форсировка возбуждения генераторов и т,д.) не принесли нужного результата. В общем, это даже не релейная защита, а гораздо круче и важнее.

Почему эту функцию интегрируют в терминал защиты и автоматики ТН? Просто удобно измерять частоту напряжения, а не тока, причем делать это нужно в месте подключения нагрузки. Вот и получается «напряжение шин», а его измеряет именно блок ТН.

При восстановлении частоты обычно запускается алгоритм частотного АПВ, когда потребители очередями вводятся в работу.

Вот такие они, одновременно простые и сложные, защиты и автоматика трансформатора напряжения 6(10) кВ.

Разработчик ООО «НПП Микропроцессорные технологии», www.i-mt.net

Алтей-БЗП содержит все перечисленные в статье защиты

Для совсем «зеленых» добавлю, что 3U0 в цепях ТН появляется на концах разомкнутого треугольника, при КЗ на землю. В нормальном режиме работы, на концах разомкнутого треугольника 3U0 нет, есть небольшое напряжение небаланса. Так же 3U0 не будет, если у вас вдруг появился неполнофазный режим (обрыв фазы), но бывают случаи (как у нас на работе) в МП терминал заводиться цепи звезды, а 3U0 он уже вычисляет сам, и при обрыве фазы в звезде, он может выдать 3U0, хотя по факту 1ф КЗ нет. В этом вижу недостаток нашего данного проекта, лучше бы непосредственно был заведен аналоговый сигнал с разомкнутого треугольника.

При обрыве фазы ТН (например, перегорании предохранителя) в «разомкнутом треугольнике» также появится напряжение порядка 15..25 Вольт в зависимости от типа ТН (проверено экспериментами).

Возможно, на советском ТН тоже проводили эксперимент, намеренно делали неполнофазный режим, ничего не показывало в треугольнике.

3I0 это емкостной ток ?скажите а можно по нему судить необходимость включения ДГК на секции ?

Да, это емкостной ток. ДГР с системой управления измеряет емкость сети и настраивается так, чтобы компенсировать ее при ОЗЗ

Имейте ввиду, что предлагаемый терминал Алтей-БЗП не удовлетворяет по АЧР требованиям Системного Оператора (а кроме него АЧР и нафиг никому не нужен) в части df/dt = 10-30 Гц/сек и возврата АЧР-2 совмещенной +0,1- +0,4 Гц.

Почему-то в статье нет в перечне защит функции «Контроль цепей напряжения», которая всегда присутствует в электромеханике и сигнализирует о потере цепей напряжения, например при выбитом АВ 100В и заблокированном АВР и ЗМН, а также упоминания, про то, на ТН может выполняться куча пусковых функций по напряжению (для ДЗШ, ЗДЗ, АВР, форсировки СД и т.д.)

Это не предлагаемый терминал, а просто пример. Если он не удовлетворяет требованиям СО, то об этом нужно писать разработчику. Возможно это так.
КЦН в принципе нужно добавить, здесь согласен. Хотя он может быть в составе той же ЗМН. По остальным защитам вопрос спорный. Зачем пуск ДЗШ по напряжению? ЗДЗ делают с пуском по току, а не по напряжения (хотя такая функция номинально присутствует в терминала ни разу не видел ее реальное применение). АВР имеет свой пусковой орган по напряжению, ему блок ТН не требуется. На серьезных двигателях есть своя станция управления, не думаю, что терминал ТН должен управлять форсировкой СД.
Также в начале серии я писал, что буду рассматривать только стандартные функции РЗА. Всего разнообразия не счесть, да и это только путает начинающих специалистов.

1) КЦН и ЗМН имеют логику наоборот, т.е. с разными уставками по напряжению и по времени (ведь у вас не может же быть Кв=1?). Можно использовать общие ИО напряжения, но ЗМН — это КОНШ, а КЦН — это КННШ и уставки будут разные.
2) Пуск неполной ДЗШ и ЗДЗ по напряжению — это типовое решение всех советских схем на электромеханике, а их еще в эксплуатации «вагон и маленькая тележка», а весь новодел на микропроцессорах — это самопальная сборная солянка. Почему:
— блокировка ДЗШ по напряжению выполняется по двум причинам: а) при недостаточной чувствительности защиты — это позволит уменьшить уставку по току, б) это защита от «дурака» и ошибки, когда при проверке ввода или СВ можно запросто отключить свою или чужую секцию
— Блокировка ЗДЗ по току не всегда закрывает всю зону присоединения, а закрывает только часть ниже ТТ, т.е. при КЗ выше ТТ дуговая будет неработоспособна (особенно актуально для вводных ячеек, где весь кабельный отсек оказывается незащищенным). Блокировка ЗДЗ по напряжению позволяет правильно работать защите на всех участках ПС от ввода до отходящего кабеля. Для правильного и безаварийного функционирования этой логики необходимо добавить узел автоматического перевода ЗДЗ на сигнал при срабатывании ЗДЗ и отсутствии пуска по напряжению.
3) В схеме пуска АВР обязательно участвует контроль состояния АВ 100 Вольт и положение выкатного элемента ТН — а это непосредственно элементы автоматики ТН

1) “КЦН и ЗМН имеют логику наоборот” – это как? То, что вы описываете относится к логике контроля напряжения на линии/шинах при направленном АПВ. КЦН – это контроль исправности цепей напряжения (на обрывы и КЗ вторичных цепей ТН). Эти алгоритмы никак не связаны.

2) Если речь о неполной ДЗШ, то там действительно применяется пуск отсечки по напряжению, но эта защита устанавливается на шины генераторного напряжения станций. Мы рассматриваем только подстанции. Я писал об этом в первой статье.

Да и при использовании МП РЗА пуск неполной ДЗШ по напряжению будет в терминале ДЗШ, а не ТН. Использование внешних дискретов для передачи блокирующего сигнала увеличивает время срабатывания, что для ДЗШ шин станций критично. Тогда уж можно применять направленную ЛЗШ, вместо неполной ДЗШ. На ГТЭС/ГПЭС сейчас так и делают.

3) Блокировка ЗДЗ по току всегда закрывает всю зону защиты (ячейки КРУ). Просто ток нужно измерять на вводе и СВ, а не на отдельном фидере. Это стандартное решение.

При дуге в ячейке подключения ввода (ваш пример) напряжение действительно даст правильный пуск для дуговой защиты, в отличии от тока. Вот только на РТП – это бесполезно. Отключить КЗ в этом случае можно только сверху, дуговая здесь бессильна. Сегодня для этой цели стали использовать ДЗЛ 6(10) кВ, если объект ответственный.

Для ПС пуск МТЗ нужно брать от МТЗ силового трансформатора. Поэтому пуск по напряжению не имеет преимуществ перед пуском по току и его обычно не используют.

И вообще, “типовое советское решение по ЗДЗ” – звучит странно потому, что дуговую защиту стали внедрять относительно недавно. Большинство “советских” подстанций вообще не имеет дуговой защиты, кроме, может клапанной. Но ей пуск не требуется.

4) Контроль состояния АВ и тележки ТН – это элементы алгоритма КЦН. Их нужно реализовывать в ТН, с этим согласен.

— Логика наоборот: ЗМН это реле минимального напряжения, а КЦН — это реле максимального напряжения. КОНШ и КННШ — это действительно термины из АПВ, но я хотел вам показать, что это контроль наличия и контроль отсутствия напряжения на шинах — это разная логика и их не может выполнять общий ИО.
— насчет неполной двухступенчатой ДЗШ (см. рисунок) у вас неверная информация, КРУ подстанций выпуска 80-90-х годов выпуска активно оснащались ей. Ее ставили в ячейках ТН. Наличие ДЗШ позволяло не ставить защиты на вводах и понижать ступени селективности в голове питающих подстанций. Вы ее видимо путаете с ускоряемой ЛЗШ на электромеханике, которую действительно иногда ставили на объектах генерации.
— также КРУ подстанций 80-90-х кодов выпуска активно оснащались клапанной ЗДЗ с пуском по напряжению (защита от пинка/ сотрясения).

Я и не говорил, что у ЗМН и КЦН один пусковой орган. КЦН может быть составной частью алгоритма ЗМН, как, например, блокировка от качаний может быть составной частью ДЗ. Хотя может быть и отдельным алгоритмом, это да.

Насчет неполной ДЗШ я ничего не путаю. Она стандартно идет на шины генераторного напряжения, где несколько питающих присоединений и много отходящих с реакторами. То, что вы прислали — такое вижу действительно впервые. Если не ставить МТЗ ввода, то как вы будете обеспечивать дальнее резервирование защит линий? И как эту ДЗШ отстроить от КЗ на линиях, если нет реакторов? Что это за книга, интересно почитать?
Также интересно, сколько реальных объектов по такой схеме вы знаете? Очень сомневаюсь, что это типовое решение, которое стоит упоминать в материалах для начинающих релейщиков.

По пуску ЗДЗ по напряжению спорить не вижу смысла, но и записывать его в функции ТН тоже не буду) Есть пуск по току, надо использовать его. Ток есть всегда, а ТН на упрощенных ТП может и не ставиться. Что вы тогда будете делать, отказываться от ЗДЗ? Также это дополнительная уставка, которую нужно считать, а МТЗ ввода уже есть. Минусов куча, а плюсы я не вижу

Дмитрий, у меня сейчас на техобслуживании больше 50 подстанций 6-10 кВ со схемой неполной ДЗШ. Это типовая схема КРУ для промышленных предприятий. Дальнее резервирование осуществляется 2 ступенью ДЗШ.
1 ступень — это скоростная защита шин с выдержкой 0,2-0,3 секунды, ступень блокируется при пуске защит отходящих линий.
2 ступень — это МТЗ шин, отстроенная от МТЗ присоединений.
Защита действует на отключение ввода, СВ, всех двигателей и запрет АВР.

«ступень блокируется при пуске защит отходящих линий» — а если КЗ на двигателе, то не блокируется? На всех двигателях стоит дифференциалка?

Дмитрий, разве линия к двигателю не является отходящей линией? Разумеется блокируется от отсечки или ДЗД. Смотрите схему вверху для выключателя Q4. Любой сигнал блокировки выкидывается на шинку ЗШ. Наличие сигнала на этой шинке переключает действие ДЗШ с 1 на 2 ступень. Суть такая — если сработала защита присоединения, но отказал выключатель, то ДЗШ 2 ступенью добьет секцию.

Понятно, но это по-сути та же ЛЗШ. Пусковой орган и куча контактов снизу. Только пусковой орган дифференциальный. Почему в новом проекте нельзя использовать простую ЛЗШ? СВ ведь отключен в норм. режиме. Всегда одно питающее присоединение
Если хотите, напишите про эту защиту статью, я ее размещу под вашим авторством. В типовые функции защит ввода/ТН я это вписывать не хочу

Дмитрий, кстати о высоких технологиях. ДЗШ БЭхххх х6х фирмы ЭКРА, позиционирующей себя оцифровщицей алгоритмов отечественной электромеханики, опционально предусмотрен пуск ПО ДЗШ по ЗМН U1 и наличию U2 по схеме И/ИЛИ.

Производители РЗА всегда старается реализовать в терминале максимум функций. Так проще производить и продавать. Не факт, что все они используются. Да и при чем здесь функции терминала ТН? В БЭ это ведь свои органы напряжения

Граждане, а тут что, уже реклама пошла? Все статьи были по технике дела, в худшем случае с упоминанием БМРЗ (что вполне понятно). Тут вон Алтей отсвечивает. Не хотелось бы, чтобы сайт превратился в рекламный, весь смысл его пропадет.

Рекламы здесь никакой нет потому, что мне за эти статьи никто не платит. Хотя, судя по вашей реакции, могли бы) Это интересно.
Если почитаете всю серию, то увидите и БМРЗ, и БЭ, и Сириус, и другие терминалы. Делаю я это намеренно, чтобы картинки максимально отличались друг от друга, иначе они сольются в однообразную ленту (кроме этого стараюсь периодически вставлять статьи на другие темы). Также должна быть связь с реальным миром и считаю полезным делать привязку того, что описано в статье с конкретным железом.

Дмитрий, добрый день! Пример: ПС с одиночной секционированной системой шин. Два независимых ввода — каждый на свою секцию. Оперативный ток — выпрямленный. Как корректно определить, сколько ТН нужно устанавливать в этой схеме, да и вообще? Два на секциях, или два на вводах, или четыре (по два на секциях и на вводах)? Тут мне одни «проектанты» предложили третий вариант… Кстати, Дмитрий, не планируешь ли ты посвятить хотя бы пару публикаций вопросам противоаварийной автоматики?

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Как работает защита минимального напряжения?Ссылка на основную публикациюwpDiscuzAdblock
detector