Быстродействующие дуговые защиты кру современное состояние и пути совершенствования / публикации / элек.ру

Технические данные и характеристики

Наименование параметра	Значение
Номинальная пороговая освещенность срабатывания	от 500 до 5000 лк
Дискретность калибровки датчиков	500 лк
Погрешность срабатывания датчика	не более ±10 %
Дополнительная погрешность в диапазоне температур окружающей среды от минус 40 до плюс 55 °С	не более ±10 %
Угловой размер сектора контроля возникновения дуги	120°
Время непрерывного горения дуги для срабатывания датчика	1 ± 0,3 мс
Питание датчика	от блока БКР-1
Параллельное подключение выводов датчиков	не допускается
Время задержки срабатывания реле К1, К2, К3 при срабатывании датчика дуги и наличии сигнала ПУСК	не более 10 мс
Полное время срабатывания устройства с момента возникновения дуги	не более 30 мс
Диапазон регулировки длительности замыкания контактов реле К1, К2, К3, К4	от 0,1 до 10 с
Диапазон выдержек времени срабатывания УРОВ	от 0,1 до 1 с
Время задержки срабатывания выходного реле ОТКАЗ	не более 5 мс
Контакт сигнала разрешения срабатывания ПУСК	нормально замкнутый
Допустимая задержка размыкания контакта ПУСК по отношению к моменту срабатывания датчика дуги	не более 100 мс
Допустимая длительность сигнала ПУСК (разомкнутого состояния контакта)	не более 10 с
Максимальная длина линии связи БКР-1 с датчиком ДО-1	не более 150 м
Напряжение питания БКР-1 (постоянного, выпрямленного или переменного тока)	от 80 до 264 В

Разновидности максимально-токовых защит

Максимально-токовые защиты по виду время-токовой характеристики подразделяются:

МТЗ с независимой от тока выдержкой временем
МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени
МТЗ с ограниченно-зависимой от тока выдержкой времени

Применяются также комбинированный вид защиты МТЗ — максимально-токовая защита с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения.

МТЗ с независимой от тока выдержкой времени

МТЗ с независимой от тока выдержкой времени имеет во всём рабочем диапазоне величину выдержки времени, независимую от тока (время-токовая характеристика в виде прямой, отстоящей от оси абсцисс на величину времени выдержки tсраб; при токе, равном и меньшем тока срабатывания время-токовая характеристика скачкообразно становится равной нулю).

МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени

МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени имеет нелинейную обратную зависимость выдержки времени от тока (обычно время-токовая характеристика близка к гиперболе, как к кривой постоянной мощности). Применение МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени позволяет учитывать перегрузочную способность оборудования и осуществлять т. н. «защиту от перегрузки».

МТЗ с ограниченно-зависимой от тока выдержкой времени

Характеристика МТЗ с ограниченно-зависимой от тока выдержкой времени состоит из двух частей, в первой части зависимость времени от тока гиперболическая, вторая часть — независимая (или почти независимая) время-токовая характеристика — состоит из плавно сопряжённых гиперболы и прямой. Переход из независимой в зависимую часть характеристики может происходить при малых кратностях от тока срабатывания (150 %) — т. н. «крутая» характеристика, и при больших кратностях (300–400 %) — т. н. «пологая» характеристика (обычно МТЗ с «пологой» характеристикой применяются для защиты двигателей большой мощности для лучшей отстройки от пусковых токов).

МТЗ с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения

Для улучшения чувствительности МТЗ и отстройки её от токов нагрузки применяется ещё одна разновидность МТЗ — максимальная токовая защита с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения (комбинация МТЗ и защиты минимального напряжения). Такая защита будет действовать только при повышении тока, большем или равном току уставки, сопровождающееся уменьшением напряжения в сети ниже напряжения уставки. При пуске двигателей ток в сети резко возрастает, что может привести к ложному срабатыванию защит. Для этого устанавливается реле минимального напряжения, которое не дает защитам отработать, т. к. напряжение в сети остается прежним, то и защиты соответственно не реагируют на резкое увеличение тока.

Виды и типы УЗДП

При всем при этом, ГОСТ не определяет как именно это сделать. Каждый производитель решает задачу по своему и оформляет соответствующие патенты.

Меандр УЗМ 51МД

AFDD Eaton

УЗИс-С1-40 Эколайт

Siemens 5SM AFD

ABB S-ARC1

Hager

Только при наложении в совокупности всех факторов, защитный аппарат определяет что в цепи появилась дуга и отключает ее.

Если импульсы в сети меньше заданной амплитуды, то это считается не опасным и прибор не реагирует.

Ручных настроек в отличии от привычных нам реле напряжения, на таких дугозащитных «автоматах» нет.

В релюшках напряжения можно подкрутить срабатывание как по верхней границе, так и по нижней. Здесь же все параметры задаются на заводе изготовителе.

Безусловно, у самых первых подобных экземпляров все еще встречаются погрешности и ложные срабатывания. Технологию нельзя назвать до конца отработанной.

Однако большинство грубых ошибок уже исключены. Например обыкновенный пылесос, блендер или дрель, при включении могут породить похожую на дугу определенную волновую характеристику. Также дуга возникает при электророзжиге плиты.

Любой щеточный электроинструмент искрит, в особенности если его щетки уже достаточно выработались. Не говоря уже про начальный бросок пускового тока.

Производители учитывают все эти рабочие моменты и ложных срабатываний у качественных моделей становится все меньше и меньше.

Как быстро должны срабатывать такие устройства обнаружения дугового разряда? Зависит здесь все от напряжения и номинала тока дуги.

По требованию стандарта IEC 62606 при токе в 10А время срабатывания не должно превышать 0,25 секунд.

Вот таблица всех значений:

Области применения

С помощью высокоскоростных устройств дифференциальной защиты того или иного типа удаётся обезопасить работу большинства образцов электротехнического оборудования. К ним могут быть отнесены электродвигатели, ЛЭП, трансформаторы и генераторы распределительных подстанций и прочее.

Продольная дифференциальная токовая защита традиционно применяется в цепях предупреждения замыканий следующего оборудования:

Промышленные трансформаторные изделия;
Отдельные образцы трансформаторов электрических подстанций с рабочей мощностью свыше 6,3 кВА;
Параллельно включённые индуктивные устройства мощностью свыше 1000 кВА.

Основная область применения поперечных систем – высоковольтные линии электропередачи (ЛЭП), рассчитанные на напряжения 35-220 кВ. Помимо этого, дифференциальная защита может применяться на параллельно включаемых линиях электропередач с подводами от двух различных подстанций.

Однако использование такой защиты ограничено следующими факторами:

Сложность быстрого определения места КЗ;
Невозможность применения дзл в ЛЭП с автоматами;
Необходимость в выключении одной из линий, работающей на общую нагрузку.

Дополнительная информация. При двухстороннем питании высоковольтной трассы дифференциальная защита располагается с обоих её концов, а в случае одностороннего включения – только на источнике электроэнергии.

Схема клапанной дуговой защиты в КРУ 6(10) кВ

В данной статье я буду рассматривать схему клапанной дуговой защиты в КРУ 6(10) кВ. В данном рассматриваем случае, дуговая защита реализуется на концевых выключателях срывных клапанов сброса давления, установленных в отсеках: присоединений, выкатного элемента (В.Э.) и сборных шин.

На вводном выключателе и на вышестоящей релейной защите выполняется контроль фазных токов. Это необходимо из-за того, что при возникновении КЗ в ячейке вводного выключателя, трансформаторы тока могут быть шунтированы дугой, либо повреждены их вторичные цепи.

Контакты S7S, S7W, S7P показаны в положении закрытых выхлопных клапанов.

Рис.1 – Дуговая защита клапанная 1 секции

Рис.2 – Дуговая защита клапанная 2 секции

Логика работы дуговой защиты заключается в следующем:

В шкафах отходящих линий 1(2) секций:

При возникновении дугового замыкания в от отсеках сборных шин или в отсеке выкатного элемента, срабатывают соответствующие концевые выключатели S7S, S7W и выдается команда через шинку ED1 на отключение вводного выключателя своей секции и секционного выключателя независимо включен он или нет.

При возникновении дугового замыкания в отсеке присоединений срабатывает концевой выключатель S7P и срабатывает реле KL1, которое дает команду на отключение только выключателя данного присоединения.

В шкафах ТН1(2):

При возникновении дугового замыкания в отсеках: присоединений, выкатного элемента или сборных шинах срабатывают соответствующие концевые выключатели и через шинку ED1 поступает команда на отключение вводного выключателя данной секции и секционного выключателя.

В шкафах ВВ1(2):

При возникновении дугового замыкания в отсеках сборных шин или в отсеке выкатного элемента срабатывают концевые выключатели соответственно S7S и S7W, срабатывает реле KL1, которое отключает выключатель данной секции и дается команда на отключение СВ.

При возникновении дугового замыкания в отсеке присоединений, срабатывает концевой выключатель S7P, данный сигнал выведен на клеммник внешних цепей для отключение выше стоящего выключателя, например выключателя 110 кВ.

В шкафу СВ:

При возникновении дугового замыкания в отсеке сборных шин, срабатывает концевой выключатель S7S, и через шинку ED1 поступает команда на отключение вводного выключателя данной секции, реле KL1 отключает СВ.

При возникновении дугового замыкания в отсеке выкатного элемента, срабатывают концевые выключатели S7W и через шинку ED1(2) поступают команды на отключение вводных выключатель 1 и 2 секции, реле KL1 отключает СВ.

При возникновении дугового замыкания в отсеке присоединений, срабатывает концевой выключатель S7Р и через шинку ED2 поступает команда на отключение вводного выключателя 2 секции, реле KL2 отключает СВ.

В шкафу СР:

При возникновении дугового замыкания в отсеках сборных шин, выкатного элемента и присоединений срабатывают соответствующие концевые выключатели и через шинку ED2 поступает сигнал на отключение вводного выключателя 2 секции и СВ.

Также вы можете увидеть схемы клапанной дуговой защиты совместно с волоконно-оптическими датчиками или с фототиристорными датчиками, такое совместное использование клапанов и датчиков повышает надежность срабатывания ЗДЗ. Данные датчики устанавливаются в каждом отсеке, параллельно с концевыми выключателями клапанной дуговой защиты.

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.

Основные требования к защитным устройствам

Итак, по отношению к РЗА предъявляются следующие требования:

Селективность. При возникновении аварийной ситуации должен быть отключен только тот участок, на котором обнаружен ненормальный режим работы. Все остальное электрооборудование должно работать.
Чувствительность. Релейная защита должна реагировать даже на самые минимальные значения аварийных параметров (заданы уставкой срабатывания).
Быстродействие

Не менее важное требование к РЗА, т.к. чем быстрее реле сработает, тем меньше шанс повреждения электрооборудования, а также возникновения опасности.
Надежность

Само собой аппараты должны выполнять свои защитные функции в заданных условиях эксплуатации.

Виды и типы УЗДП

Меандр УЗМ 51МД

AFDD Eaton

УЗИс-С1-40 Эколайт

Siemens 5SM AFD

ABB S-ARC1

Hager

Если импульсы в сети меньше заданной амплитуды, то это считается не опасным и прибор не реагирует.

Ручных настроек в отличии от привычных нам реле напряжения, на таких дугозащитных «автоматах» нет.

По требованию стандарта IEC 62606 при токе в 10А время срабатывания не должно превышать 0,25 секунд.

Вот таблица всех значений:

Виды и типы УЗДП

Меандр УЗМ 51МД

AFDD Eaton

УЗИс-С1-40 Эколайт

Siemens 5SM AFD

ABB S-ARC1

Hager

Если импульсы в сети меньше заданной амплитуды, то это считается не опасным и прибор не реагирует.

Ручных настроек в отличии от привычных нам реле напряжения, на таких дугозащитных «автоматах» нет.

По требованию стандарта IEC 62606 при токе в 10А время срабатывания не должно превышать 0,25 секунд.

Вот таблица всех значений:

Оптический датчик электрической дуги

В современных системах ЗДЗ используются оптические датчики двух видов, различающиеся по способу установки .

В первом случае полупроводниковый фотодатчик (фотодиод, фоторезистор, фототранзистор, фототиристор) устанавливается непосредственно в отсек КРУ. Недостаток такой конструкции заключается в том, что электронные компоненты и линии связи располагаются в рабочей зоне, а значит, подвержены воздействиям сильных электромагнитных помех.

Для устранения этих нежелательных воздействий существует другой способ реализации оптического датчика, при котором в отсек КРУ устанавливается некий пассивный элемент, осуществляющий захват оптического излучения, а вся оптоэлектронная часть выводится за пределы шкафа РУ (рис. 3). Передача сигнала от собирающего элемента к фотоприемнику происходит по оптическому волокну, которое не подвержено влиянию электромагнитных помех. Такие устройства получили название волоконно-оптических датчиков (ВОД). Захват оптического излучения выполняется при помощи устройства на основе линзы или же отрезка оптического волокна в прозрачной оболочке.

Фотодатчики и линзовые ВОД называют также точечными датчиками, поскольку они регистрируют оптическое излучение в ограниченном телесном угле. ВОД на основе собирающего волокна реализуют захват излучения поверхностью волокна по всей его длине, поэтому называются линейными датчиками . Один линейный датчик может быть установлен сразу в нескольких отсеках или шкафах КРУ. Как точечный, так и линейный датчики имеют свои преимущества и недостатки (табл. 3).

Таблица 3. Сравнение точечного и линейного датчиков.

Сравниваемый параметр	Линейный датчик	Точечный датчик
Риск затенения	нет	есть
Чувствительность	ниже, чем у точечного	высокая
Возможность работы с несколькими отсеками	есть	нет
Точность определения места возникновения электрической дуги	низкая	высокая

Точечные фотодатчики нашли свое применение в ряде систем ЗДЗ, таких как ЗДЗ-01 (ИЦ «Бреслер»), «Фотон» (НПЦ «Мирономика»), БССДЗ-01 и БССДЗ-03 (ЗАО «Промэлектроника»). Большинство же отечественных и иностранных предприятий, разрабатывающих оптические системы ЗДЗ, используют точечные и линейные ВОД, в некоторых случаях сочетая оба подхода. Среди оптических систем ЗДЗ иностранного производства можно выделить следующие: REA (ABB, Германия), DEHNShort (Dehn, Германия), ARCON (Eaton, Ирландия), PGR-8800 (Littelfuse, США), VAMP (Schneider Electric, Франция). В России ассортимент оптических ЗДЗ представлен следующими устройствами: «ОВОД» (ООО НПП «ПРОЭЛ»), ФВИП-С (ФГУП ВНИИА им. Н. Л. Духова), «Орион-ДЗ» (ЗАО «РАДИУС Автоматика»), ДУГА-МТ (ООО «НТЦ «Механотроника»), «ЭТЮД» (ООО «МПП «Энерготехника»), РС40-АРК, ПД-01, ПД-02 (ООО «РЗА СИСТЕМЗ»), УДЗ 00 «Радуга-ПС» (ООО «ТЕРМА-ЭНЕРГО») и др.

При разработке ВОД необходимо учитывать несколько моментов.

Выбор типа ВОД. Как точечный, так и линейный датчик имеют свои преимущества и недостатки и могут быть использованы в системах дуговой защиты. Зачастую целесообразно использование обоих типов датчиков.
Выбор собирающего элемента. Линзовый ВОД должен захватывать излучение в достаточно широком телесном угле. Эффективность линейного ВОД во многом определяется свойствами собирающего волокна. Обычно используется волокно с большим диаметром сердцевины, например пластиковое (POF) или HCS-волокно.
Расположение собирающих элементов. Необходимо обеспечить контроль всех частей КРУ, в которых возможно возникновение дугового КЗ.
Выбор фотоприемника. Спектральная характеристика используемого фотоприемника должна перекрывать спектр излучения вспышки. Фотоприемник также должен иметь достаточную пороговую чувствительность.
Диагностика работоспособности. Постоянная проверка работоспособности позволяет вовремя обнаружить неработающие датчики. Это можно сделать при помощи тестового сигнала, периодически посылаемого к фотоприемнику от передатчика, специально устанавливаемого в датчик для этой цели .
Настройка пороговых значений. Устройство должно уметь отличать сигнал, вызываемый электрической дугой, от тестового сигнала и излучения других источников света.
Быстродействие. Время срабатывания ЗДЗ складывается из времени срабатывания устройств обнаружения (МТЗ и оптического датчика) и времени срабатывания выключателя. Важную роль играет собственное время срабатывания оптического датчика.

Защита от дуговых замыканий ячеек КРУ — Энциклопедия релейной защиты и автоматики

Материал из Энциклопедия релейной защиты и автоматики

Для защиты ячеек КРУ от последствий дуговых КЗ предусматривается защита от дуговых замыканий (ЗДЗ).

Дуговым называется КЗ, сопровождающиеся возникновением электрической дуги в месте замыкания. Наиболее благоприятными условиями для возникновения дуговых КЗ являются условия замкнутых пространств, поэтому практически все КЗ внутри ячеек КРУ являются дуговыми.

Дуговые КЗ в ячейках КРУ опасны тем, что даже при сравнительно небольшой длительности 0,3-0,5 с ячейка, в которой дуговое КЗ возникло, выгорает полностью и не подлежит ремонту. Нередки случаи, когда вовремя неликвидированное дуговое КЗ на шинах приводило к выгоранию целых секций КРУ.

ЗДЗ основывается на физических процессах, сопровождающих дуговое КЗ:

повышение давление воздуха в ограниченном отсеке ячейки КРУ, вследствие его расширения под действием тепловой энергии электрической дуги;
яркая световая вспышка от электрической дуги.

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 фототиристороного типа

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

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).ВОД размещаются по одному в каждом отсеке ячейки КРУ:

в отсеке ввода;
в отсеке выкатного элемента;
в кабельном отсеке.

При дуговом КЗ каждый ВОД фиксирует световую вспышку от электрической дуги и формирует сигнал «Срабатывание», которые передается по ВОЛС на МП терминал ЗДЗ. В свою очередь МП терминал ЗДЗ на основании сигналов «Срабатывания» от ВОД формирует команды на отключение соответствующих выключателей с целью ликвидации дугового КЗ.

Для предотвращения неправильной работы ЗДЗ предусматривается токовый контроль — сигнал на отключение выдается МП терминалом ЗДЗ только при наличии 2-х факторов:

сигнала «Срабатывание» от ВОД;
сигнала «Пуск МТЗ» от терминала защиты (терминала защиты ввода КРУ или терминала защиты стороны ВН трансформатора).

При наличии только сигнала «Срабатывание» от ВОД без сигнала «Пуск МТЗ» отключение выключателей от ЗДЗ не происходит и МП терминал ЗДЗ выдает сигнал «Неисправность ВОД».

↑ Пневматический мембранный выключатель 8 AX 10

Виды дифзащиты

Рассматриваемая здесь дифференциальная токовая защита может исполняться в двух видах: как продольно действующая, с одной стороны, и работающая по схеме «поперечного» включения, с другой. В первом случае защищаемая обмотка трехфазного трансформатора или двигателя включается в разрыв между двумя сравнивающими дифференциальными катушками устройства защиты дзт (смотрите рисунок ниже по тексту).

Схема продольной защиты

Из этого рисунка видно, что катушки трёх исполнительных реле располагаются между началом и концом обмоток каждой из фаз электропитания.

В отличие от продольной системы, поперечная защита предполагает параллельное включение тех же катушек и основана на учёте разности протекающих в них токов.

Необходимое пояснение. Этот пример подходит лишь для случая, когда рассматривается дифференциальная защита трансформатора, трехфазного двигателя или генератора.

Для всех других типов потребителей и нагрузок схема её включения будет немного отличаться от исходной.

Вторичная катушка исполнительного реле размещается в этой схеме в разрыве нейтральных проводов обмоток статора, то есть так, как это изображено на приводимом ниже рисунке.

Схема поперечной защиты

Продольная дифференциальная защита имеет следующие неоспоримые преимущества:

Неплохой показатель селективности;
Может применяться с другими видами защиты;
Система безотказна в работе и имеет высокое быстродействие.

К её недостаткам относится снижение эффективности действия при большой протяженности контролируемых линий.