Книжная полка Сохранить
Размер шрифта:
А
А
А
|  Шрифт:
Arial
Times
|  Интервал:
Стандартный
Средний
Большой
|  Цвет сайта:
Ц
Ц
Ц
Ц
Ц

Электроснабжение горного производства. Релейная защита

Покупка
Артикул: 449615.01.99
Доступ онлайн
405 ₽
В корзину
Изложены вопросы, связанные с защитой электроустановок и линий, использующих различные средства, включая микропроцессорные модули SEPAM. Рассмотрены варианты согласования терминов SEPAM с различными типами реле. Представлены требования, предъявляемые к релейной защите, элементам защиты, источникам оперативного тока. Рассмотрены функции защиты от внешних коротких замыканий в электроустановках напряжением выше 1 кВ, защиты силовых трансформаторов, синхронных и асинхронных электродвигателей, КРУ, ТПА, шинных конструкций, воздушных и кабельных линий. Приведены методики расчета уставок защит и проверки правильности выбора уставок защиты. Для студентов вузов, обучающихся по специализации «Электрификация и автоматизация горного производства» направления подготовки «Горное дело», а также магистров, аспирантов и специалистов, занимающихся вопросами релейной защиты.
Плащанский, Л. А. Электроснабжение горного производства. Релейная защита: Учебное пособие / Плащанский Л.А. - Москва :Горная книга, 2013. - 299 с.: . - (Горная электромеханика)ISBN 978-5-98672-332-7. - Текст : электронный. - URL: https://znanium.com/catalog/product/423742 (дата обращения: 28.03.2024). – Режим доступа: по подписке.
Фрагмент текстового слоя документа размещен для индексирующих роботов. Для полноценной работы с документом, пожалуйста, перейдите в ридер.
Ãîðíàÿ
êíèãà

А.А. БАРЯХ
директор ГИ УрО РАН

Д.Р. КАПЛУНОВ

В.Н. ЗАХАРОВ

чл.-корр. РАН

директор ИПКОН РАН

чл.-корр. РАН

И.Ю. РАССКАЗОВ
директор ИГД ДВО РАН

В.Л. ШКУРАТНИК
зав. кафедрой МГГУ

академик МАН ВШ

РЕДАКЦИОННЫЙ СОВЕТ
ИЗДАТЕЛЬСТВА «ГОРНАЯ КНИГА»

ÃÎÐÍÀß ÝËÅÊÒÐÎÌÅÕÀÍÈÊÀ
ÃÎÐÍÀß ÝËÅÊÒÐÎÌÅÕÀÍÈÊÀ

МОСКВА

ИЗДАТЕЛЬСТВО «ГОРНАЯ КНИГА»

2013

МОСКВА

ИЗДАТЕЛЬСТВО «ГОРНАЯ КНИГА»

2013

Допущено Учебно-методическим объединением
вузов Российской Федерации по образованию
в области горного дела в качестве учебного
пособия для студентов вузов, обучающихся
по специальности «Электрификация
и автоматизация горного производства»

Допущено Учебно-методическим объединением
вузов Российской Федерации по образованию
в области горного дела в качестве учебного
пособия для студентов вузов, обучающихся
по специальности «Электрификация
и автоматизация горного производства»

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
ГОРНОГО
ПРОИЗВОДСТВА

РАЗДЕЛ
«РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА»

ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ
ГОРНОГО
ПРОИЗВОДСТВА

РАЗДЕЛ
«РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА»

Л.А. Плащанский

УДК 621.31:622.3.012
ББК 32.211
 
П37

Книга соответствует «Гигиеническим требованиям к изданиям книжным для 
взрослых» СанПиН 1.2.1253—03, утвержденным Главным государственным санитарным врачом России 30 марта 2003 г. (ОСТ 29.124—94). Санитарно-эпидемиологическое заключение Федеральной службы по надзору в сфере защиты 
прав потребителей и благополучия человека № 77.99.60.953.Д.014367.12.12

Рецензенты:
канд. техн. наук, проф. А.Д. Яризов (кафедра «Теоретическая электротехника и электрификация нефтяной и газовой промышленности» Российского государственного университета нефти и газа им. И.М. Губкина);
д-р техн. наук, проф. А.Т. Ерыгин (ведущий научный сотрудник Института проблем комплексного освоения недр РАН)

•

•

© Л.А. Плащанский, 2013
© Издательство «Горная книга», 2013
© Дизайн книги.  
 
Издательство «Горная книга», 2013

ISBN 978-5-98672-332-7 
УДК 621.31:622.3.012
ББК 32.211

Плащанский Л.А. 
П37  
Электроснабжение горного производства. Релейная 
защита: Учебное пособие. — М.: Издательство «Горная 
книга», 2013. — 299 с.: ил. 
ISBN 978-5-98672-332-7 (в пер.)

Изложены вопросы, связанные с защитой электроустановок и линий, использующих различные средства, включая микропроцессорные 
модули SEPAM. Рассмотрены варианты согласования терминов SEPAM 
с различными типами реле. Представлены требования, предъявляемые 
к релейной защите, элементам защиты, источникам оперативного 
тока. Рассмотрены функции защиты от внешних коротких замыканий 
в электроустановках напряжением выше 1 кВ, защиты силовых трансформаторов, синхронных и асинхронных электродвигателей, КРУ, 
ТПА, шинных конструкций, воздушных и кабельных линий. Приведены методики расчета уставок защит и проверки правильности выбора 
уставок защиты.
Для студентов вузов, обучающихся по специализации «Электрификация и автоматизация горного производства» направления подготовки 
«Горное дело», а также магистров, аспирантов и специалистов, занимающихся вопросами релейной защиты.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Со времени выхода в свет предыдущего издания (2005 г.) 
в области релейной защиты появились определенные изменения. На электротехническом рынке устойчивое положение 
заняли микропроцессорные устройства, которые широко стали 
применяться для защиты генераторов, трансформаторов, электрических сетей различного назначения. Это вызывает определенные трудности при проектировании и эксплуатации новых 
устройств из-за недостаточной информированности будущих 
специалистов в этой области.
Поэтому настоящее пособие стремится рассмотреть те общие 
принципы построения отдельных элементов и схем релейной 
защиты, которые не зависят от элементной базы и являются 
общими, и в то же время представить новую элементную базу, 
схемные решения и их характеристики, позволившие значительно уменьшить габариты и повысить надежность. Новые 
решения представлены разработками известной электротехнической фирмы Schneider Electric серии SEPAM.
Пособие переработано, введены новые главы с анализом 
и схемными решениями представленной серии SEPAM. Технические решения, использованные при разработке серии SEPAM 
1000+, позволили создать фактически новые универсальные 
устройства широкого спектра применения в сетях напряжением 6–35 кВ, обладающие всеми стандартными функциями 
микропроцессорных устройств. Они построены по модульному 
принципу и позволяют программное формирование защит.
На практике используются многофункциональные программируемые устройства различного назначения SEPAM 20, 
SEPAM 40 и SEPAM 80. 
SEPAM серии 20 представляет собой терминал для простых защит одного присоединения на основе измерения токов 
и напряжений: защита воздушных линий со встроенным АПВ; 
защита вводов и фидеров подстанций от междуфазных КЗ 

и замыканий на землю, защита электродвигателей, трансформаторов и шин.
SEPAM серии 40 обеспечивают выполнение направленных 
защит. Используется серия в кольцевых схемах питания или 
в сетях с вводами, работающих параллельно; для защиты от 
замыканий на землю в сетях с глухозаземленной нейтралью, 
резистивнозаземленной нейтралью и изолированной. Эта серия 
снабжена логическим редактором, позволяющим реализовывать 
различные функции автоматики.
Для защиты любого электрооборудования в сетях напряжением 6–35 кВ и силовых трансформаторов на напряжение 110 
(220) кВ рекомендуется серия 80. Серия снабжена всеми видами 
защит, имеет большое число входов и выходов, расширенный 
редактор логических уравнений, что позволяет применять ее 
в устройствах сложной системной автоматики.
Все замечания и предложения по учебному пособию автор 
примет с признательностью.

Г л а в а  1

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ 
О РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЕ

В процессе эксплуатации электрических сетей и электроустановок возникают повреждения и анормальные режимы 
работы, приводящие к резкому увеличению тока и понижению 
напряжения в элементах системы электроснабжения. Особенно 
опасны короткие замыкания (КЗ).
Короткое замыкание может быть внутренним, если происходит в защищаемом электрооборудовании, или внешним, если 
происходит в сети. КЗ может быть самозатухающим, когда время 
жизни его мало и защита не включается; переходящим, устраняемое защитой после отключения с последующей установкой 
защиты в рабочий режим; неустраняемым после отключения 
защитой.
Различают следующие виды КЗ: трехфазные, при котором 
токи КЗ достигают наибольшей силы; двухфазные; двухфазные 
на землю и однофазные КЗ на землю, наиболее часто встречающиеся на горных предприятиях (рис. 1.1).
При КЗ возникают резкие провалы напряжения, оборудование испытывает резкие электродинамические усилия, способные 
вызвать разрыв цепи; перегрев, приводящий к разрушению 
изоляции и расплаву проводов.

Рис. 1.1. Виды коротких замыканий

В большинстве случаев при КЗ возникает электрическая дуга 
с высокой температурой, приводящей к разрушению электрических аппаратов, изоляторов и токоведущих частей. Так как при 
КЗ к месту повреждения притекают большие токи, то возможен 
перегрев неповрежденных токоведущих частей, что вызывает 
развитие аварии.
При нормальной работе и симметричном режиме расчет 
токов КЗ сводится к расчету однофазной эквивалентной схемы, для которой характерно напряжение, ток и сопротивление 
короткозамкнутой цепи. При возникновении несимметрии 
в работе или топологии сети это сопротивление уже не характеризует электрическое соотношение в проводниках. В этом 
случае используют метод разложения на симметричные составляющие, который позволяет фактическую систему представить 
в виде трех независимых однофазных цепей, т.е. цепи прямой 
последовательности (d), обратной (i) и нулевой (о).
Для каждой системы напряжения Ud, Ui и Uо и токи Id, Ii и I0 
связаны через полные сопротивления Zd, Zi и Zо. Разложение 
трехфазной сети можно представить в виде:

Рис. 1.2. Разложение трехфазной системы на симметричные составляющие

Таким образом значения напряжений можно определить по 
формулам:

UжА = Uжd + Uжi + Uжо; Uжd = 1/3(Uж1 + aUж2 + a2Uж3);

UжB = a2Uжd + aUжi + Uжо; Uжi = 1/3(Uж1 + a2Uж2 + aUж3); 
(1.1)

UжC = aUжd + a2Uжi + Uжо; Uж0 = 1/3(Uж1 + Uж2 + Uж3).

Для сетей значения полного сопротивления прямой, обратной, нулевой последовательности и какого-либо элемента сети 
могут быть представлены значениями полного сопротивления 
этого элемента, работающего в сети напряжения, соответственно, трехфазной системы прямой последовательности, 
трехфазной системы обратной последовательности и системы 
«фаза–земля» по трем параллельным фазам. В трансформаторах 
при замыкании на землю возникает составляющая нулевой последовательности, создающая поле нулевой последовательности 
внутри бака трансформатора. В электродвигателях составляющая 
прямой последовательности создает вращающееся поле полезной работы, в то время как составляющая обратной последовательности порождает тормозящее вращающееся поле.
Для обеспечения надежного электроснабжения, предотвращения разрушения оборудования электроустановок и сохранения 
устойчивой работы элементов системы необходимы возможно 
быстрое отключение поврежденного участка или элемента, 
а также ликвидация опасного анормального режима. В основном 
для этих целей используют специальные автоматические устройства в виде релейной защиты, отключающей выключатели.
При отключении выключателей электрическая дуга в месте 
повреждения гаснет, прохождение тока КЗ прекращается и восстанавливается напряжение на неповрежденной части сети.
При нарушении нормального режима работы иногда нет необходимости в отключении электрооборудования, а достаточно 
дать предупредительный сигнал обслуживающему персоналу на 
подстанции; при его отсутствии — оборудование автоматически 
отключается, но обязательно с выдержкой времени.
Одним из основных видов анормальных режимов являются 
перегрузки, представляющие серьезную опасность для изоляции 
электродвигателей, трансформаторов и генераторов. Защита от 
перегрузок осуществляется с выдержкой времени большей, чем 
у защит от КЗ. Защита от перегрузок в сетях не предусматривается, так как в правильно спроектированной сети перегрузки 
маловероятны. Для некоторых видов электрооборудования характерны специфические повреждения и анормальные режимы, 
а именно недопустимое снижение напряжения при самозапуске 

электродвигателей; витковые замыкания у трансформаторов 
и понижение уровня масла в кожухе; витковые замыкания 
и повышение напряжения в обмотке статора, замыкания в цепи 
возбуждения генераторов; однофазные замыкания.
Таким образом, релейной защитой (РЗ) называют защиту 
электрических установок от возможных повреждений и анормальных режимов работы, осуществляемую посредством автоматических устройств (контактных, бесконтактных). Основным 
назначением РЗ являются выявление места повреждения и быстрое автоматическое отключение выключателем поврежденного 
участка или оборудования, а также обнаружение нарушения 
нормального режима работы с последующей подачей предупредительного сигнала обслуживающему персоналу или отключением оборудования с выдержкой времени.
Для предупреждения каждого из перечисленных повреждений 
необходим свой вид релейной защиты, в соответствии с чем, 
для отдельных элементов электроустановок рекомендуются 
следующие наборы защит:
1) для генераторов — от внешних КЗ, перегрузок, многофазных замыканий, однофазных замыканий на землю, замыканий 
между витками одной фазы в обмотке статора, замыканий на 
корпус в цепи возбуждения и повышения напряжения в обмотке 
статора;
2) для силовых трансформаторов — от внешних КЗ, перегрузок, многофазных замыканий, однофазных замыканий на 
землю, витковых замыканий в обмотках, понижения уровня 
масла в кожухе трансформатора;
3) для воздушных и кабельных линий — от многофазных 
замыканий, однофазных замыканий на землю и внешних КЗ;
4) для синхронных и асинхронных электродвигателей — от 
многофазных замыканий, однофазных замыканий на землю, 
перегрузок, снижения напряжения и асинхронного режима 
для СД;
5) для конденсаторных установок — от КЗ, повышения напряжения и перегрузок токами высших гармоник при наличии 
в сети вентильных преобразовательных и выпрямительных 
установок.

Доступ онлайн
405 ₽
В корзину