Змн защита минимального напряжения как работает

Защиты минимального и максимального напряжения

При эксплуатации электрооборудования возможно его повреждение не только от коротких замыканий, но и от попадания в его схемы разрядов молний, проникновения более высоковольтного напряжения из другого оборудования или значительного снижения уровня питающей схемы.

По величине действующего напряжения защиты делят на два вида:

Защиты минимального напряжения

При возникновении аварийных ситуаций, связанных с короткими замыканиями, происходят большие потери энергии, когда приложенная мощность расходуется на развитие повреждений. При этом возникают огромные токи, а уровень напряжения резко снижается.

Такая же картина, но менее ярко проявляется при перегрузке схемы, когда мощностей источников напряжения начинает явно не хватать.

Этот принцип используется в работе защит, которые контролируют величину напряжения в сети и отключают силовой выключатель при снижении напряжения до минимально возможной величины — уставки.

Подобные схемы называют защитами минимального напряжения. Они могут настраиваться для работы на отключение или выдачу сигнала оперативному персоналу.

Их измерительный орган похож по структуре на тот, который используется в токовых защитах. Но он имеет собственные конструктивные особенности.

В его состав входят:

• измерительный трансформатор напряжения (ТН), преобразующий первичное напряжение сети в пропорциональное значение вторичного с высокой точностью, ограниченной допустимыми метрологическими характеристиками;
• реле минимального напряжения (РН), настроенное на срабатывание при снижении контролируемого им уровня до величины уставки;
• электрическая схема цепей напряжения, по которой передается вторичный вектор от трансформатора напряжения к реле напряжения с минимальными потерями и погрешностями.

Защиты минимального напряжения работают автономно и могут настраиваться для совместного, комплексного использования с другими устройствами, например, токовыми защитами или контролем мощности.

Защиты максимального напряжения

Существует два типа устройств, предохраняющих электрооборудование от появления завышенного напряжения.

Защиты, работающие по принципу отвода разряда молнии по молниеотводу на потенциал контура земли и гасящие ее энергию за счет рассеивания теплом в окружающую атмосферу, как определенная часть ограничителей напряжения. Они не используют релейную базу, а работают непосредственно в силовой схеме.

Релейные защиты максимального напряжения создаются по принципу минимальных с теми же измерительными органами, но само реле реле напряжения настраивается на срабатывание по уставке увеличения, превышающей определенный, допустимый уровень напряжения для работающей схемы.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Пути повышения эффективности блокировки защиты минимального напряжения от токовой защиты ввода Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

ЗАЩИТА МИНИМАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ / МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА / ДЛИНА ЗАЩИЩАЕМОЙ ЗОНЫ / ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СЕТЬ / НЕФТЕПЕРЕКАЧИВАЮЩАЯ СТАНЦИЯ / UNDERVOLTAGE PROTECTION / OVERCURRENT PROTECTION / LENGTH OF THE PROTECTED ZONE / ELECTRICITY GRIDS / OIL-PUMPING STATION

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Шабанов Виталий Алексеевич, Алексеев Виктор Юрьевич, Юсупов Рамис Зирякович

Защиты минимального напряжения (ЗМН) широко применяются на нефтеперекачивающих станциях для выявления режимов нарушения электроснабжения и обеспечения бесперебойности технологического процесса перекачки нефти по магистральным нефтепроводам. Такая защита должна срабатывать только при коротких замыканиях (КЗ) в питающей электрической сети и не должна действовать при КЗ в распределительной сети предприятия. Функция блокировки ЗМН при КЗ в электрической сети нефтеперекачивающих станций возлагается на максимальную токовую защиту (МТЗ) ввода. Эффективность такой блокировки зависит от длины зон действия ЗМН и МТЗ. В статье исследуется влияние параметров электрической сети и высоковольтных электродвигателей на зоны действия ЗМН и МТЗ ввода при КЗ.Показано, что зоны действия ЗМН и МТЗ зависят от режима питающей электрической сети , причем зона действия ЗМН линейно растет при увеличении сопротивления системы, а зона действия МТЗ линейно снижается. В зависимости от величины сопротивления питающей электрической сети длина зоны МТЗ может быть больше, равной или меньше, чем длина зоны ЗМН. В режимах работы питающей сети, когда длина зоны МТЗ может быть меньше, чем длина зоны ЗМН, блокировка ЗМН от МТЗ ввода при КЗ в сети предприятия становится не эффективной. При этом возможно ложное срабатывание ЗМН.Для обеспечения блокировки ЗМН при КЗ в сети предприятия предложено использовать либо специальное блокирующее токовое реле, либо МТЗ ввода с пуском по напряжению. Обеспечение блокирующих функций токового реле и МТЗ ввода с пуском по напряжению достигается либо согласованием тока срабатывания МТЗ с длиной зоны действия ЗМН, либо выбором напряжения пуска МТЗ не ниже, чем напряжение срабатывания ЗМН.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Шабанов Виталий Алексеевич, Алексеев Виктор Юрьевич, Юсупов Рамис Зирякович

Устройство адаптивного автоматического включения резерва на нефтеперекачивающих станциях
Выбор уставок цифровых устройств защиты воздушных линий с изолированными проводами

Повышение устойчивости погружных электродвигателей установок электрических центробежных насосов при провалах напряжения с помощью адаптивной защиты минимального напряжения

Концепция развития релейной защиты системы электроснабжения крупного промышленного предприятия
О выполнении максимальной токовой защиты в распределительных сетях
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

IMPROVING THE EFFICIENCY OF LOCK PROTECTION MINIMUM VOLTAGE BY OVERCURRENT RELAY PROTECTION

Undervoltage protection is widely used in oil pumping stations, to identify regimes of power outages and ensure continuity of the technological process of pumping oil through main pipelines. Such protection should only be operated when short-circuits in power electric circuits and must not operate when short circuits in the distribution network of the enterprise. Lock of undervoltage protection at short circuit in electrical grids pumping stations run with help overcurrent protection on input electrical grid. The effectiveness of the lock depends on the zones length of undervoltage protection and overcurrent protection . The article studies the influence of parameters of electric grids and high voltage electric motors on the zones length of the undervoltage protection and overcurrent protection in case of short circuits.It is shown that the coverage of the undervoltage protection and overcurrent protection depend on the mode of power supply, and the protected area of the undervoltage protection linearly increases with the resistance of the system, and the zone of protection overcurrent linearly decreases. Depending on the resistance value of the electric grids, the length of the zone of overcurrent protection may be greater than, equal to or less than the length of the zone of undervoltage protection . In the operating modes of the power supply when the length of the zone of overcurrent protection may be less than the length of the zone of undervoltage protection protection, blocking protection undervoltage protection overcurrent protection of local switch in case of short circuits in the network of the company becomes effective. It is possible false triggering of the protection of the undervoltage protection .To ensure the locking of the protection of the undervoltage protection when a short circuit in the network of the enterprise is proposed to use any special blocking current relays, or overcurrent protection of local switch to perform the start-up voltage. Blocking functions current relay and a overcurrent protection with start-up voltage is achieved either by agreement of the current operation the overcurrent protection with range undervoltage protection , or by the voltage selection trigger the overcurrent protection is not lower than the voltage operation undervoltage protection .

Текст научной работы на тему «Пути повышения эффективности блокировки защиты минимального напряжения от токовой защиты ввода»

Шабанов В. А. Shabanov V. Л.

кандидат технических наук, профессор, заведующий кафедрой «Электротехника и электрооборудование предприятий», ФГБОУВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», г. Уфа, Российская Федерация

Алексеев В. Ю. Лlekseev V. Yu.

кандидат технических наук, доцент кафедры

«Электротехника и электрооборудование предприятий», ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», г. Уфа, Российская Федерация

аспирант кафедры «Электротехника и электрооборудование

предприятий», ФГБОУ ВО «Уфимский государственный нефтяной технический университет», г. Уфа, Российская Федерация

ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ БЛОКИРОВКИ ЗАЩИТЫ МИНИМАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ ОТ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ ВВОДА

Защиты минимального напряжения (ЗМН) широко применяются на нефтеперекачивающих станциях для выявления режимов нарушения электроснабжения и обеспечения бесперебойности технологического процесса перекачки нефти по магистральным нефтепроводам. Такая защита должна срабатывать только при коротких замыканиях (КЗ) в питающей электрической сети и не должна действовать при КЗ в распределительной сети предприятия. Функция блокировки ЗМН при КЗ в электрической сети нефтеперекачивающих станций возлагается на максимальную токовую защиту (МТЗ) ввода. Эффективность такой блокировки зависит от длины зон действия ЗМН и МТЗ. В статье исследуется влияние параметров электрической сети и высоковольтных электродвигателей на зоны действия ЗМН и МТЗ ввода при КЗ.

Показано, что зоны действия ЗМН и МТЗ зависят от режима питающей электрической сети, причем зона действия ЗМН линейно растет при увеличении сопротивления системы, а зона действия МТЗ линейно снижается. В зависимости от величины сопротивления питающей электрической сети длина зоны МТЗ может быть больше, равной или меньше, чем длина зоны ЗМН. В режимах работы питающей сети, когда длина зоны МТЗ может быть меньше, чем длина зоны ЗМН, блокировка ЗМН от МТЗ ввода при КЗ в сети предприятия становится не эффективной. При этом возможно ложное срабатывание ЗМН.

Для обеспечения блокировки ЗМН при КЗ в сети предприятия предложено использовать либо специальное блокирующее токовое реле, либо МТЗ ввода с пуском по напряжению. Обеспечение блокирующих функций токового реле и МТЗ ввода с пуском по напряжению достигается либо согласованием тока срабатывания МТЗ с длиной зоны действия ЗМН, либо выбором напряжения пуска МТЗ не ниже, чем напряжение срабатывания ЗМН.

Ключевые слова: защита минимального напряжения, максимальная токовая защита, длина защищаемой зоны, электрическая сеть, нефтеперекачивающая станция.

IMPROVING THE EFFICIENCY OF LOCK PROTECTION MINIMUM VOLTAGE BY OVERCURRENT RELAY PROTECTION

Undervoltage protection is widely used in oil pumping stations, to identify regimes of power outages and ensure continuity of the technological process of pumping oil through main pipelines. Such protection should only be operated when short-circuits in power electric circuits and must not operate when short circuits in the distribution network of the enterprise. Lock of undervoltage protection at short circuit in electrical grids pumping stations run with help overcurrent protection on input electrical grid. The effectiveness of the lock depends on the zones length of undervoltage protection and overcurrent protection. The article studies the influence of parameters of electric grids and high voltage electric motors on the zones length of the undervoltage protection and overcurrent protection in case of short circuits.

It is shown that the coverage of the undervoltage protection and overcurrent protection depend on the mode of power supply, and the protected area of the undervoltage protection linearly increases with the resistance of the system, and the zone of protection overcurrent linearly decreases. Depending on the resistance value of the electric grids, the length of the zone of over-current protection may be greater than, equal to or less than the length of the zone of undervoltage protection. In the operating modes of the power supply when the length of the zone of overcurrent protection may be less than the length of the zone of undervoltage protection protection, blocking protection undervoltage protection overcurrent protection of local switch in case of short circuits in the network of the company becomes effective. It is possible false triggering of the protection of the undervoltage protection.

To ensure the locking of the protection of the undervoltage protection when a short circuit in the network of the enterprise is proposed to use any special blocking current relays, or overcurrent protection of local switch to perform the start-up voltage. Blocking functions current relay and a overcurrent protection with start-up voltage is achieved either by agreement of the current operation the overcurrent protection with range undervoltage protection, or by the voltage selection trigger the overcurrent protection is not lower than the voltage operation undervoltage protection.

Key words: undervoltage protection, overcurrent protection, length of the protected zone, electricity grids, oil-pumping station.

Защиты минимального напряжения (ЗМН) являются одним из видов защиты от потери питания электродвигателей и широко применяются на подстанциях промышленных предприятий [1, 2]. По принципу действия пуск ЗМН происходит при снижении напряжения в электрической сети по любой причине, в том числе и при коротких замыканиях (КЗ). Однако ЗМН должна срабатывать только при КЗ в питающей электрической сети и не должна действовать при КЗ на шинах 6, 10 кВ и в распределительной сети предприятия, а также в режимах пуска и самозапуска электродвигателей [3-5]. На насосных перекачивающих станциях (НПС) нефти и нефтепродуктов ЗМН используются для выявления режимов нарушения электроснабжения и обеспечения бесперебойности технологического процесса перекачки нефти

по магистральным нефтепроводам [6, 7]. Исследованию ЗМН на НПС и анализу их недостатков уделяется много внимания [8-11]. В случае неселективного срабатывания ЗМН при КЗ в сети предприятия происходит ложное отключение одной из секций шин распределительного устройства. При этом теряет питание часть магистральных насосных агрегатов, что может привести к полному расстройству процесса перекачки нефти или газа по трубопроводу [12-14]. Блокировка действия ЗМН при КЗ в электрической сети НПС выполняется по факту пуска максимальной токовой защиты (МТЗ) ввода 6(10) кВ [15]. Эффективность такой блокировки зависит от согласования зон действия ЗМН и МТЗ ввода [16]. В статье исследуются пути повышения эффективности такой блокировки при КЗ в электрической сети НПС.

Рисунок 1. Схема электроснабжения НПС и подключения ЗМН и МТЗ ввода

Типовая схема электроснабжения НПС при двухсекционном ЗРУ-6(10) кВ с расположением ЗМН и МТЗ ввода приведена на рисунке 1.

Электродвигатели Д1 и Д2 магистральных насосных агрегатов, выполняющих перекачку нефти по магистральным нефтепроводам, получают питание от шин технологического закрытого распределительного устройства (ЗРУ). Защита минимального напряжения на НПС выполняется двухступенчатой. Первая ступень ЗМН-1 с выдержкой времени 0,5 с действует на отключение выключателя ввода ^1) в режимах потери питания с глубоким снижением или исчезновением напряжения. По факту отключения выключателя ввода (от блок-контактов выключателя) происходит пуск схемы автоматического включения резерва (АВР), включается секционный выключатель Q6 и напряжение на терявшей питание секции шин восстанавливается. Вторая ступень ЗМН-2 с выдержкой времени 5-7 с действует на отключение электродвигателей, потерявших питание. Работает она при отказе ЗМН-1 или при отказе АВР. В этих случаях технологический процесс перекачки сохраняется за счет включения электродвигателя (Д2) резервного магистрального насосного агрегата [13, 14, 17]. КЗ в сети предприятия (в точке К1) должны отключаться быстродействующими защитами присоединений (линии Л1) [15]. Для блокировки ЗМН-1 при КЗ в сети предприятия используется дискретный сигнал от

токовых реле МТЗ ввода. Рассмотрим, при каких условиях блокировка ЗМН-1 от МТЗ ввода на НПС будет эффективной.

Уставки срабатывания ЗМН по напряжению и МТЗ по току

Напряжение срабатывания ЗМН-1 принимается из условия возврата реле напряжения при самозапуске электродвигателей после отключения внешнего КЗ или после включения секционного выключателя при срабатывании автоматического включения резерва по выражению [1, 6, 16]:

где иЗМН—напряжение срабатывания ЗМН-1; КОТС — коэффициент отстройки; КВН — коэффициент возврата реле минимального напряжения при восстановлении питания (после включения секционного выключателя КВН = 1); иоСТ — наименьшее остаточное напряжение на шинах при самозапуске электродвигателей:

где иС — напряжение питающей сети; ХСНБ — наибольшее эквивалентное реактивное сопротивление питающей сети (сопротивление сети в минимальном режиме); ХЭ — эквивалентное сопротивление электродвигателей.

Ток срабатывания МТЗ ввода принимается из условия возврата реле тока при самозапуске после отключения КЗ по выражению [2, 16]:

Рисунок 2. Графики зон действия МТЗ (а) и ЗМН (б) при изменении расстяния до КЗ на отходящей линии

где КОТС — коэффициент отстройки; КВТ — коэффициент возврата реле тока; 1СЗП — ток самозапуска;

л/з-(хс.нм+хэ) где ХСНМ — наименьшее эквивалентное реактивное сопротивление питающей сети (сопротивление сети в максимальном режиме).

Токи и напряжения при КЗ При КЗ в распределительной сети НПС ток КЗ 1К и напряжение на шинах иш будут соответственно:

где ХС — эквивалентное реактивное сопротивление питающей сети.

Графики изменения тока КЗ и напряжения на шинах Иш в функции расстояния LК до точки КЗ на отходящей линии (на линии Л1 на рисунке 1), построенные по выражениям (5) и (6), приведены на рисунке 2. По мере увеличения расстояния LК до точки КЗ от шин ЗРУ-6(10) кВ ток КЗ 1К снижается, а остаточное напряжение на шинах ЗРУ Иш растет.

Анализ эффективности блокировки ЗМН от МТЗ

Защиты ЗМН и МТЗ срабатывают при выполнении, соответственно, условий:

Точки пересечения графиков тока и напряжения при КЗ с горизонтальными прямыми 1МТЗ и ИЗМН на рисунке 2 определяют зоны действия защит ЬМТЗ и ЬЗМН. На рисунке 2, а зона действия МТЗ LМТЗ превышает зону действия

Рисунок 3. Зависимость зоны действия ЗМН и МТЗ от эквивалентного сопротивления питающей сети

ЗМН ЬЗМН. При этом МТЗ ввода будет блокировать ЗМН. Если же зона действия МТЗ ЬМТЗ меньше зоны действия ЗМН ЬЗМН, то при КЗ на расстоянии ЬК в интервале ЬМТЗ < ЬК < ЬЗМН МТЗ не работает (рисунок 2, б), а ЗМН может сработать. В результате блокировка от МТЗ не действует, и ЗМН может ложно отключить выключатель ввода.

Длина зоны действия ЗМН и МТЗ зависит от эквивалентного сопротивления питающей электрической сети и сопротивления электродвигателей [2, 16]. Подставим в (1) значение остаточного напряжения на шинах иоСТ из (2) и приравняем полученное значение иЗМН и напряжение на шинах при КЗ по (6). При этом, подставляя ХК = LЗМН ^Х0, после преобразований получим для длины зоны действия ЗМН:

К(т: ‘ Кв-Н ‘ С..НБ ~ Хэ ) _

где Х0 — удельное индуктивное сопротивление линии.

Аналогично, для длины зоны действия МТЗ ввода из выражений (3)-(5):

Графики изменения зон действия ЗМН и МТЗ при увеличении сопротивления системы ХС, построенные по (8) и (9), приведены на рисунке 3. Графики построены при варьировании Х от наименьшего значения Х „ „ до

Наибольшая длина зоны ЗМН Ь„гат„ и

наименьшая длина зоны МТЗ ЬМТЗНМ при постановке в (8) и (9) ХС = ХСНБ. Наименьшая длина зоны ЗМН Ь„ ^ т , и наибольшая длина

МТЗНБ будут при подстановке в (8)

Средства повышения эффективности блокировки ЗМН

Найдем, при каких значениях сопротивления питающей сети возможен отказ МТЗ ввода. Граничным значением сопротивления питающей сети ХС ГР будет такое, при котором выполняется условие ЬМТЗ = Ь

Для его определения приравняем правые части (8) и (9) и решим полученное уравнение относительно сопротивления питающей сети ХС. Получим для граничного значения сопротивления ХСГР , при котором равны зоны действия МТЗ и ЗМН:

_ [кв.т • (Xç.HM Ктс ‘ Кщ. ‘ №слб +

Так как в соответствии с (5) и (6) напряжение на шинах и ток КЗ связаны выражением

то принимая напряжение на шинах равным напряжению срабатывания ЗМН для условия согласования, получаем:

Это неравенство должно выполняться при любом значении сопротивления питающей сети, а, следовательно, и при любом значении зоны действия ЗМН, в том числе, и при наибольшем ЬЗМННБ. При этом ток срабатывания блокирующего реле следует определять по выражению:

1 _ КО.Б’изМН , (11)

где КОБ — коэффициент отстройки блокирующего реле, принимаемый меньше единицы.

Наибольшая длина зоны действия ЗМН в выражении (11) определяется по (8) при подстановке наибольшего значения сопротивления питающей электрической сети:

Котс ‘ К в н ‘ (Хс.нб + Хэ ) — Хэ X,

i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.

При сопротивлении питающей сети больше граничного значения длина зоны действия МТЗ становится меньше длины зоны действия ЗМН, и МТЗ ввода перестает выполнять блокирующие функции. Для обеспечения блокировки МТЗ в таких режимах работы электрической сети необходимо либо повышение чувствительности МТЗ ввода, либо использование других блокирующих средств, например специальной блокирующей токовой защиты (токового реле).

Выбор параметров срабатывания блокирующих устройств

При установке блокирующего токового реле ток его срабатывания следует выбирать по согласованию с длиной зоны действия ЗМН. Условие согласования можно сформулировать следующим образом: если КЗ происходит в конце зоны действия ЗМН и напряжение на шинах равно напряжению срабатывания ЗМН, то ток КЗ должен быть больше тока срабатывания блокирующего реле 1Б:

При выборе тока срабатывания блокирующего реле по (11) зона его действия всегда будет больше зоны действия ЗМН. При этом, если при КЗ в сети предприятия сработают пусковые реле напряжения ЗМН, то сработает блокирующее токовое реле, и действие ЗМН на отключение выключателя ввода будет запрещено.

Другой способ повышения эффективности блокировки ЗМН — использование МТЗ ввода с повышенной чувствительностью. Причиной недостаточной чувствительности МТЗ ввода является необходимость отстраиваться от токов самозапуска. На НПС с высоковольтными синхронными двигателями для повышения чувствительности МТЗ ввода используется МТЗ с пуском по напряжению. Такую защиту можно использовать и для обеспечения блокировки ЗМН в тех случаях, когда простая МТЗ ввода не эффективна. Ток срабатывания МТЗ с пуском по напряжению отстраивается не от тока самозапуска по (3), а определяется исходя из обеспечения доста-

точной чувствительности при КЗ на шинах по выражению

где 1КЗМИН — ток ввода при КЗ на шинах в минимальном режиме работы сети; КЧ — требуемое значение коэффициента чувствительности.

Для целей блокировки ЗМН ток срабатывания МТЗ ввода должен выбираться равным наименьшему из значений, найденных по

Напряжение срабатывания пускового органа МТЗ ввода при использовании для целей блокировки должно быть согласовано с напряжением срабатывания ЗМН. Для этого достаточно принять напряжение пуска МТЗ равным напряжению срабатывания ЗМН по (1).

1. Зоны действия ЗМН и МТЗ зависят от режима питающей электрической сети, причем зона действия ЗМН линейно растет

при увеличении сопротивления питающей сети, а зона действия МТЗ линейно снижается. В зависимости от величины сопротивления питающей электрической сети длина зоны МТЗ может быть как больше, так и меньше, чем длина зоны ЗМН.

2. В режимах работы питающей сети, когда длина зоны МТЗ меньше, чем длина зоны ЗМН, блокировка ЗМН от МТЗ ввода при КЗ в сети предприятия становится не эффективной. При этом возможно ложное срабатывание ЗМН.

3. Для обеспечения блокировки ЗМН при КЗ в сети предприятия следует использовать либо специальное блокирующее токовое реле, либо МТЗ ввода с пуском по напряжению. Обеспечение блокирующих функций токового реле и МТЗ ввода с пуском по напряжению достигается либо согласованием тока срабатывания МТЗ с длиной зоны действия ЗМН, либо выбором напряжения пуска МТЗ не ниже, чем напряжение срабатывания ЗМН.

1. Корогодский В.И., Кужеков С.Л., Паперно Л.Б. Релейная защита электродвигателей напряжением выше 1 кВ. М.: Энергоатомиздат, 1987. 264 с.

2. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. М.: Высшая школа, 2008. 639 с.

3. Ершов М.С., Егоров А.В., Федоров В.А. Некоторые вопросы повышения устойчивости электроприводов многомашинного комплекса с непрерывным технологическим процессом при возмущениях в системе электроснабжения // Промышленная энергетика. 1992. № 7. С. 23-26.

4. Ершов М.С., Рупчев И.О. Адаптация защит узлов электрических сетей к потере питания при несимметричных возмущениях // Промышленная энергетика. 2004. № 1. С. 28-30.

5. Ершов М.С., Егоров А.В., Новоселова Ю.В. О влиянии состава нагрузки на устойчивость промышленных электротехнических систем // Промышленная энергетика. 2004. № 10. С. 16-24.

6. Шабанов В.А., Алексеев В.Ю. Выбор уставок защит минимального напряжения на нефтеперекачивающих станциях // Энергетик. 2008. № 7. С. 37-39.

7. Шабанов В.А., Алексеев В.Ю., Валишин А.Р. Выполнение защит минимального напряжения на нефтеперекачивающих станциях // Повышение надежности и энергоэффективности электротехнических систем и комплексов: межвуз. сб. науч. тр. Уфа: Изд-во УГНТУ, 2010. С. 93-98.

8. Шабанов В.А., Алексеев В.Ю., Плеханов М.К., Юсупов Р.З. Повышение надежности пусковых органов минимального напряжения АВР на НПС // Электронные устройства и системы: межвуз. науч. сб. Уфа: УГАТУ, 2010. С.271-275.

9. Шабанов В.А., Алексеев В.Ю. Повышение эффективности первой ступени защиты минимального напряжения на нефтеперекачивающих станциях // Электромеханика, электротехнические системы и комплексы: межвуз. науч. сб. Уфа: УГАТУ, 2010. С. 179-183.

10. Шабанов В.А., Алексеев В.Ю., Валишин А.Р., Плеханов М.К. Недостатки

защит минимального напряжения на нефтеперекачивающих станциях // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2010. № 2. URL: http://www.ogbus.ru/authors/ Shabanov/Shabanov_1.pdf

11. Шабанов B.A., Алексеев В.Ю., Валишин А.Р., Плеханов М.К. Пути устранения недостатков защиты минимального напряжения на нефтеперекачивающих станциях // Научно-технический журнал «Нефтегазовое дело». 2011. Т. 9. № 2. С. 91-94.

12. Беляев А.В. Противоаварийное управление в узлах нагрузки с синхронными электродвигателями большой мощности. М.: НПФ «Энергопрогресс», «Энергетик», 2004. 80 с.

13. Шабанов В.А., Алексеев В.Ю., Мустафин Т.С., Валишин А.Р. Сравнительный анализ роли самозапуска и технологического АВР в обеспечении устойчивой работы НПС с синхронными электродвигателями // Научно-технический журнал «Нефтегазовое дело». 2008. Т. 6. № 1. С. 143-146.

14. Шабанов В.А., Алексеев В.Ю. Ускорение включения технологического резерва на НПС при нарушениях в системе электроснабжения // Промышленная энергетика. 2010. № 6. С. 31-35.

15. Шабанов В.А., Алексеев В.Ю., Клименко С.Е., Юсупов Р.З. Согласование выдержек времени релейной защиты НПС // Проблемы сбора, подготовки и транспорта нефти и энергоресурсов. 2007. Вып. 4 (70). С. 84-89.

16. Шабанов В.А., Алексеев В.Ю., Токмаков Д.А., Шепелин А.В. Недостатки блокировки защиты минимального напряжения на нефтеперекачивающих станциях // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2015. № 6. С. 234-252. URL: http://ogbus.ru/issues/ 62015/ogbus6 2015_ p234-252_ShabanovVA_ru.pdf.

17. Шабанов В.А., Алексеев В.Ю., Павлова З.Х. Обеспечение бесперебойной работы частотно-регулируемых электроприводов магистральных насосов и технологического режима перекачки при кратковременных нарушениях электроснабжения. Уфа: Изд-во «Нефтегазовое дело», 2012. 171 с.

1. Korogodskij V.I., Kuzhekov S.L., Paperno L.B. Relejnaja zashhita jelektrodvigatelej naprjazheniem vyshe 1 kV. M.: Jenergoatomizdat, 1987. 264 s.

2. Andreev V.A. Relejnaja zashhita i avtomatika sistem jelektrosnabzhenija. M.: Vysshaja shkola, 2008. 639 s.

3. Ershov M.S., Egorov A.V., Fedorov V.A. Nekotorye voprosy povyshenija ustojchivosti jelektroprivodov mnogomashinnogo kompleksa s nepreryvnym tehnologicheskim processom pri vozmushhenijah v sisteme jelektrosnabzhenija // Promyshlennaja jenergetika. 1992. № 7. S. 23-26.

4. Ershov M.S., Rupchev I.O. Adaptacija zashhit uzlov jelektricheskih setej k potere pitanija pri nesimmetrichnyh vozmushhenijah // Promyshlennaja jenergetika. 2004. № 1. S. 28-30.

5. Ershov M.S., Egorov A.V., Novoselova Ju.V. O vlijanii sostava nagruzki na ustojchivost’ promyshlennyh jelektrotehnicheskih sistem // Promyshlennaja jenergetika. 2004. № 10. S. 16-24.

6. Shabanov V.A., Alekseev V.Ju. Vybor ustavok zashhit minimal’nogo naprjazhenija na nefteperekachivajushhih stancijah // Jenergetik. 2008. № 7. S. 37-39.

7. Shabanov V.A., Alekseev V.Ju., Valishin A.R. Vypolnenie zashhit minimal’nogo naprjazhenija na nefteperekachivajushhih stancijah // Povyshenie nadezhnosti i jenergojeffektivnosti jelektrotehnicheskih sistem i kompleksov: mezhvuz. sb. nauch. tr. Ufa: Izd-vo UGNTU, 2010. S. 93-98.

8. Shabanov V.A., Alekseev V.Ju., Plehanov M.K., Jusupov R.Z. Povyshenie nadezhnosti puskovyh organov minimal’nogo naprjazhenija AVR na NPS // Jelektronnye ustrojstva i sistemy: mezhvuz. nauch. sb. Ufa: UGATU, 2010. S. 271-275.

9. Shabanov V.A., Alekseev VJu. Povyshenie jeffektivnosti pervoj stupeni zashhity minimal’nogo naprjazhenija na nefteperekachivajushhih stancijah // Jelektromehanika, jelektrotehnicheskie sistemy i kompleksy: mezhvuz. nauch. sb. Ufa: UGATU, 2010. S. 179-183.

10. Shabanov У.А., Alekseev У.Ли., Valishin А^., Plehanov М.К. Nedostatki zashhit minimal,nogo naprjazhenija па nefteperekachivajushhih stancijah // Ыекгоппу] паиеЬпу] 2Ьигпа1 «Neftegazovoe delo». 2010. № 2. URL: http://www.ogbus.ru/authors/ ShabanovZShabanov_1.pdf.

11. Shabanov В.А., Alekseev У.Ли., Valishin А.Я., Plehanov М.К. Рий ustгanenija nedostatkov zashhity minimal’nogo napгjazhenija na neftepeгekachivajushhih stancijah // Nauchno-tehnicheskij zhumal «Neftegazoуoe delo». 2011. Т. 9. № 2. S. 91-94.

12. Beljaev А.У Pгotivoavaгijnoe upгavlenie у uzlah nagгuzki s sinhгonnymi jelektгodvigateljami bol’shoj moshhnosti. М.: NPF «Jeneгgopгogгess», «Jeneгgetik», 2004. 80 s.

13. Shabanov У.А., Alekseev У.Ли., Mustafin T.S., Valishin А^. Sгavnitel’nyj analiz гoli samozapuska i tehnologicheskogo АУ^ v obespechenii ustojchivoj гaboty NPS 8 sinhгonnymi jelektrodvigateljami // tehnicheskij zhuгnal «Neftegazovoe delo». 2008. Т. 6. № 1. S. 143-146.

14. Shabanov У. А., Alekseeу У Ли. Uskoгenie vkljuchenija tehnologicheskogo гezerуa na NPS

pri narushenijah у sisteme jelektrosnabzhenija // Promyshlennaja jeneгgetika. 2010. № 6. S. 31-35.

15. Shabanov У А., Alekseev У Ли., Klimenko S.E., Jusupov R.Z. Soglasovanie vydeгzhek vгemeni relejnoj zashhity NPS // Pгoblemy sbora, podgotovki i tгanspoгta nefti 1 jenergoresursov. 2007. Vyp. 4 (70). S. 84-89.

16. Shabanov У.А., Alekseev У.Ли., Tokmakov D.A., Shepelin А.У. Nedostatki blokiгovki zashhity minimal’nogo napгjazhenija na neftepeгekachivajushhih stancijah // Jelektronnyj nauchnyj zhuгnal «Neftegazovoe delo». 2015. № 6. S. 234-252. URL: http:// ogbus.ru/issues/ 62015/ogbus6 2015_ p234-252_ShabanovVA_ru.pdf.

17. Shabanov У.А., Alekseev УЛи., Pavlova Z.H. Obespechenie bespeгebojnoj raboty chastotno-reguliruemyh jelektropriуodov magistгal’nyh nasosov i tehnologicheskogo гezhima perekachki pгi kгatkovгemennyh naгushenijah jelektгosnabzhenija. Ufa: Izd-vo «Neftegazovoe delo», 2012. 171 s.

Принцип работы защиты минимального напряжения

Защита минимального напряжения обеспечивает безопасную работу важных узлов, наиболее ответственных механизмов в электрических сетях, на производствах, когда происходит кратковременное исчезновение напряжения в сети. Подает сигнал, отключает группу или секции присоединений схем, электроприборов, двигателей, трансформаторов при понижении напряжения ниже допустимого значения (уставки).

Назначение

ЗМН (защита минимального напряжения) используется совместно с защитами, которые осуществляют контроль сети. Эксплуатируется вкупе с устройством автоматического включения резерва (АВР). ЗМН выполняет отключение или подает соответствующий сигнал пользователю (системе) при возникновении аварий в сети потребителей, в следствии:

• Короткого замыкания, когда происходят значительные потери электроэнергии. Возникают большие токи, напряжение резко падает.
• Перегрузки сети. (Мощности источников электропитания не хватает или один из них вышел из строя).

Такое действие обеспечивает безопасность важных механизмов во время самозапуска, когда пусковые токи вызывают снижение напряжения. Автоматика отключает работу менее важных механизмов.

Схема ЗМН

Система ЗМН, как правило, выполняется при помощи электромагнитных или электронных реле напряжения. Это своеобразный реагирующий орган в цепи.

Релейные контакты соединяют последовательно, чтобы предотвратить сбой при перегорании предохранителей в электрических цепях. На контакты реле подается фаза через вспомогательный контакт от секционного трансформатора или электрической сети.

Дополнительно в состав змн входят реле:

• Времени, обеспечивающее последовательность работы в электрической схеме.
• Промежуточное, коммутирующее управляющие сигналы.
• Указательное, которое сигнализирует о срабатывании защиты.
• Минимального напряжения.

Также система защиты на производстве включает линейные контакторы или электромагнитные пускатели.

При понижении показателей до значения 50 процентов от номинального, замыкатель отключается, размыкает, шунтирующий кнопку пуск, контакт, предотвращает самозапуск двигателя, машины.

При такой системе запуск механизмов происходит после нажатия на кнопку, которая замкнет схему.

ЗМН могут работать автономно или совместно с токовыми защитами.

Принцип работы ЗМН

Защита от минимального напряжения (ЗМН) имеет идентичный принцип работы во всех сферах защиты по напряжению. Для понимания, функциональность ЗМН можно объяснить на примере электрических двигателей.

Механизмы останавливаются при возникновении КЗ (короткое замыкание). После его ликвидации происходит самозапуск двигателей, подключенных к секциям или шинам. У каждой группы свое входное питание от трансформатора, либо иного источника. Пусковые токи в несколько раз превышают номинальные значения, во время запуска происходит «просадка» напряжения на секциях.

Защита ЗМН отключает незначительных потребителей участка сети — это электродвигатели не влияющие на процесс, их простой не вызовет сбой в производстве. Следовательно, уменьшается суммарный пусковой ток, напряжение в сети не имеет критичной просадки, его хватает на самозапуск главных двигателей или узлов.

Секционный (групповой) самозапуск электрических двигателей начинается после возобновления подачи питания.

Система АВР

При длительном отсутствии электрического питания срабатывает отключение и на главные электродвигатели. Это необходимо для запуска АВР (автоматика включения резерва), также этого требует технология производства.

При прекращении подачи электропитания на секционный ввод, срабатывает автоматика, включающая резерв, включается секционный выключатель, обеспечивающий подачу питания от резервного источника.

Минимальное время работы АВР зависит от задержки в системе, контролирующей ввод рабочего напряжения, времени срабатывания промежуточных реле, временных интервалов отключения и включения выключателей рабочего, резервного ввода.

Ступени срабатывания ЗМН

1-ая ступень

Система срабатывает при снижении напряжения до 70 % от номинального значения и с временной выдержкой полсекунды.

При включении первой ступени защиты, отключаются менее важные для производства электродвигатели. Предотвращается дальнейшее снижение одного из главных параметров, обеспечивающего возможность самозапуска главных механизмов.

2-ая ступень

Следующая ступень срабатывает после работы первой ступени. Уставка второй имеет 50 % от номинального значения разности потенциалов, время срабатывания девять секунд.

Самозапуск главных электродвигателей не происходит, отключаются оставшиеся механизмы, подключенные к цепи защиты, но поддерживается работа агрегатов, отключение которых приведет к аварийной ситуации. Вторая ступень обеспечивает режим безопасного торможения и остановки.

Защита от напряжения

Реле напряжения, на котором основана ЗМН, постоянно контролирует величину значения сети, отключает потребителей, если они выходят за рамки установленных пределов. Возобновляет работу механизмов при возобновлении требуемых параметров.

Защита минимального напряжения может быть выполнена и автоматическими выключателями с расцепителем малого напряжения, который включает автомат при 80 % от номинального значения, а отключает его, если оно становится ниже 50 %.

Расцепитель низкого напряжения подходит для дистанционного отключения автоматики.

Достоинства

• Устройства змн (реле, автоматические выключатели) имеют небольшие габариты, подходят для установки на стальную, алюминиевую или гальваническую рейку (DIN-рейку).
• Некоторые модели подходят для включения в розетку. Пользователь может обеспечить защиту группе бытовых электроприборов, не изменяя конфигурацию проводки.
• Доступность. Низкая стоимость позволяет использовать реле или группу реле простому обывателю, а не только на производстве.
• Автоматика практически мгновенно реагирует на понижение напряжения в сети, отключая и обеспечивая бесперебойную работу механизмам.

Недостатки

• При защите с помощью одного реле возможна неправильная работа, если произошел обрыв в цепи. Такая релейная защита подходит только для неответственных механизмов.
• Не устраняет колебания напряжения в сети.
• После включения выключателя ввода, может произойти его несанкционированное отключение. Происходит такое от задержки срабатывания реле. Сигнал на отключение выключателя ввода приходит раньше, чем срабатывает реле напряжения, а временное и выходное (змн) реле возвращаются в исходное состояние.

Применение

Несмотря на некоторые недостатки, защита минимального напряжения тесно связана с производственными процессами, обеспечивает надежное функционирование техническому оборудованию.

Применяется для обеспечения защиты на электростанциях, обеспечивает работу важных механизмов при кратковременном исчезновении собственного питания. Устанавливается на проблемных участках электросети и подстанциях, отключая в первую очередь потребителей третьей категории. Обеспечивает сохранение напряжения на жизненно-важных объектах (больницы, железная дорога, связь, водопровод, канализация).

Змн защита минимального напряжения как работает

Руководитель и главный редактор сайта, автор статей.
Опыт работы 5 лет.

Защита минимального напряжения называется групповой или секционной. Групповой она является потому, что воздействует на отключение группы присоединений, в отличие от большинства других защит. Выполняются защитные меры на секциях 0,4 кВ, 6 кВ, а также 10 кВ. Далее мы постараемся разобрать, для чего нужна и как работает данная защита.

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:

• Причины возникновения перегрузки в электросети
• Для чего нужно реле максимального тока
• Показатели качества электроэнергии

Опубликовано 29.03.2017 Обновлено 03.11.2017 Пользователем Александр (администратор)