Защищаемого сооружения

Метод с использованием плоскости U, I (BAX). Метод разработан во ВНИИЭ Я. С. Гельфандом [9]. Он предусматривает изображения в прямоугольной системе координат зависимостей ?/Пр=/(/пр), где f/np — напряжение на шинах защищаемого присоединения (линии) от проходящего по нему тока, например тока КЗ в разных режимах работы, в том числе при КЗ через переходные сопротивления Ra, и характеристик срабатывания простых защит, например токовых, полного сопротивления с Zc,0=const. Их совместное рассмотрение дает возможность определения защищаемых зон, удобного согласования чувстви-

трансформаторов собственных нужд, выпрямляющие ток, напряжение и обеспечивающие напряжение, используемое для питания оперативных цепей. Блоки делятся на токовые (БПТ), напряжения (БПН) и комбинированные, состоящие из БПТ и БПН, работающих параллельно на стороне выпрямленного напряжения. Блоки питания должны выполняться так, чтобы напряжение на их выходе поддерживалось во всех расчетных режимах достаточно стабильным. Подводимые к блокам питания токи и напряжения могут при КЗ, как известно, изменяться в широких пределах. Поэтому для выполнения указанного требования должна осуществляться стабилизация напряжения. Она может выполняться по-разному. Исследования и разработки, проводившиеся в течение ряда лет во ВНИИЭ (Я. С. Гельфанд и др.) по проблеме создания оптимальных устройств питания защит переменным оперативным током [48, 49], установили целесообразные схемы выполнения стабилизации. Для БПТ рекомендуется использование параллельного феррорезонансного контура, для БПН — часто дросселей насыщения. Однако при осуществлении защит с использованием элементов интегральной микроэлектроники необходимо еще дополнительное сглаживание выпрямленного напряжения. Возможная достаточно универсальная и экономичная структурная схема комбинированного блока питания приведена на 4.4. В ней БПТ включается на разность токов двух фаз и БПН — на напряжение между этими фазами. В этой схеме БПН обеспечивает, в частности, необходимое выпрямленное напряжение при замыканиях между двумя фазами за силовым трансформатором с соединением обмоток У/Д или Д/У, а также при однофазном КЗ за трансформаторами с соединением обмоток У/У с нулевым проводом (Ки = 380/220), когда (см. гл. 1) разность токов с питающей стороны может быть равна нулю, но междуфазное напряжение, им соответствующее, близко к рабочему. Иногда схема дополняется вторым БПТ в третьей фазе. Принципиальными преимуществами рассматриваемых блоков питания являются возможность осуществления индивидуального питания оперативным током одного защищаемого присоединения и отсутствие широко разветвленной (как при общей аккумуляторной батарее) сети оперативного тока. Однако при значительном числе присоединений экономически целесообразным оказывается групповое питание (например, элементов секции шин).

Токовые защиты, реагирующие на установившиеся значения высших гармоник. По разработкам ВНИИЭ (В. М. Кискачи др.) промышленностью выпускается или готовится к выпуску значительное число исполнений таких защит, получивших широкое применение [48]. В настоящее время они строятся на современной микроэлектронной элементной базе и предназначены для включения на ТА нулевой последовательности. В [48] отмечается ряд мероприятий, направленных на повышение технического совершенства в разных вариантах таких защит. К ним, в частности, относятся следующие: фильтрация воздействующих величин с целью отстройки от слагающих рабочей частоты, могущих неблагоприятно влиять на эффективность функционирования; обеспечение работы при перемежающихся замыканиях; подпитка цепей тока от устройства, моделирующего с запасом мгновенное значение тока защищаемого присоединения согласно выражению iocn=3Coaduo/dt и компенсирующего бросок емкостного тока присоединения; устройства для защиты от больших токов /к при /Сдв'1* и некоторые другие.

Проверка правильности включения цепей тока фильтр-реле при проверке под нагрузкой производится измерением подводимых в реле вторичных токов в фазах и снятием векторной диаграммы (для определения чередования фаз тока и их симметричности). Проверку желательно проводить при рабочем токе не менее 20 % номинального трансформаторов тока защищаемого присоединения при симметричной нагрузке. Измерением тока (напряжения) небаланса на выходе фильтра прибором с малым потреблением (например, ВАФ-85) производится окончательная оценка настройки фильтра, и расчетом определяется ожидаемый ток небаланса, мА, на выходе фильтра при максимальном токе трехфазного симметричного КЗ по формуле

Метод с использованием плоскости U, I (BAX). Метод разработан во ВНИИЭ Я. С. Гельфандом [9]. Он предусматривает изображения в прямоугольной системе координат зависимостей Uap=f(!up), где С/цр — напряжение на шинах защищаемого присоединения (линии) от проходящего по нему тока, например тока КЗ в разных режимах работы, в том числе при КЗ через переходные сопротивления Rn, и характеристик срабатывания простых защит, например токовых, полного сопротивления с Zc,o=const. Их совместное рассмотрение дает возможность определения защищаемых зон, удобного согласования чувстви-

трансформаторов собственных нужд, выпрямляющие ток, напряжение и обеспечивающие напряжение, используемое для питания оперативных цепей. Блоки делятся на токовые (БПТ), напряжения (БПН) и комбинированные, состоящие из БПТ и БПН, работающих параллельно на стороне выпрямленного напряжения. Блоки питания должны выполняться так, чтобы напряжение на их выходе поддерживалось во всех расчетных режимах достаточно стабильным. Подводимые к блокам питания токи и напряжения могут при КЗ, как известно, изменяться в широких пределах. Поэтому для выполнения указанного требования доля на осуществляться стабилизация напряжения. Она может выполняться по-разному. Исследования и разработки, проводившиеся в течение ряда лет во ВНИИЭ (Я- С. Гельфанд и др.) по проблеме создания оптимальных устройств питания защит переменным оперативным током [48, 49], установили целесообразные схемы выполнения стабилизации. Для БПТ рекомендуется использование параллельного феррорезонансного контура, для БПН — часто дросселей насыщения. Однако при осуществлении защит с использованием элементов интегральной микроэлектроники необходимо еще дополнительное сглаживание выпрямленного напряжения. Возможная достаточно универсальная и экономичная структурная схема комбинированного блока питания приведена на 4.4. В ней БПТ включается на разность токов двух фаз и БПН —¦ на напряжение между этими фазами. В этой схеме БПН обеспечивает, в частности, необходимое выпрямленное напряжение при замыканиях между двумя фазами за силовым трансформатором с соединением обмоток У/Д или Д/У, а также при однофазном КЗ за трансформаторами с соединением обмоток У/У с нулевым проводом (Ки = 380/220), когда (см. гл. 1) разность токов с питающей стороны может быть равна нулю, но междуфазное напряжение, им соответствующее, близко к рабочему. Иногда схема дополняется вторым БПТ в третьей фазе. Принципиальными преимуществами рассматриваемых блоков питания являются возможность осуществления индивидуального питания оперативным током одного защищаемого присоединения и отсутствие широко разветвленной (как при общей аккумуляторной батарее) сети оперативного тока. Однако при значительном числе присоединений экономически целесообразным оказывается групповое питание (например, элементов секции шин).

Токовые защиты, реагирующие на установившиеся значения высших гармоник. По разработкам ВНИИЭ {В. М. Кискачи др.) промышленностью выпускается или готовится к выпуску значительное число исполнений таких защит, получивших широкое применение [48]. В настоящее время они строятся на современной микроэлектронной элементной базе и предназначены для включения на ТА нулевой последовательности. В [48] отмечается ряд мероприятий, направленных на повышение технического совершенства в разных вариантах таких защит. К ним, в частности, относятся следующие: фильтрация воздействующих величин с целью отстройки от слагающих рабочей частоты, могущих неблагоприятно влиять на эффективность функционирования; обеспечение работы при перемежающихся замыканиях; подпитка цепей тока от устройства, моделирующего с запасом мгновенное значение тока защищаемого присоединения согласно выражению iccn — 3Conduo/dt и компенсирующего бросок емкостного тока присоединения;

Воспринимающий орган устройства включается или в цепь тока от постороннего источника (нагрузочное устройство), или в цепь первичного тока нагрузки защищаемого присоединения, или в цепь защищаемого объекта {ток к. з. создается искусственно включением на к. з. выделенного генератора с постепенным подъемом возбуждения и регулировкой тока до величины /н.ген), или путем специального проведения опыта к. з.

Цель работы — ознакомление с защитой от замыкания на землю, выполненной по типовой схеме ( 6-11) для сетей с большим током замыкания на землю; изучение методов определения токов небаланса в цепи обмотки реле, включенного на ток нулевой последовательности, и способов снятия векторных диаграмм тока и напряжения нулевой последовательности; проверка током нагрузки и рабочим напряжением правильности включения органа, определяющего знак мощности нулевой последовательности-Особенности определения тока небаланса в цепи обмотки реле, включенного на сумму токов трех фаз, заключаются в том, что ток небаланса при нормальном режиме работы защищаемого присоединения мал и в нем содержатся составляющие высших гармоник.

Схемы устройств защиты. Принципиальные (полные) схемы изображают в совмещенном и разнесенном видах. На 6.10, а показана принципиальная совмещенная схема максимальной токовой защиты на постоянном оперативном токе. На схеме контакты и выводы обмоток реле даны в совмещенном виде так, что видна их взаимная принадлежность. Обычно наряду со схемой релейной защиты изображают схему первичных соединений защищаемого присоединения. По мере усложнения схем релейной защиты появляется большое количество реле, контактов и пересекающихся цепей, поэтому принципиальные совмещенные схемы теряют наглядность и становятся сложными. Схему можно упростить путем раздельного построения цепей переменного тока, напряжения, цепей управления и др. Такой способ изображения схем называется разнесенным.

В зависимости от типа защищаемого присоединения выпускаются следующие разновидности МПТ: БМРЗ-ВЛ — для воздушных линий, БМРЗ-КЛ — для кабельных линий, БМРЗ-СВ — для секционных выключателей, БМРЗ-ВВ — для выключателей питающих вводов, БМРЗ-ТР — для трансформаторов (мощностью до 6,3 MB • А), БМРЗ-ДА — для асинхронных двигателей (мощностью до 4 МВт) и БМРЗ-ПС — для пунктов секционирования (с односторонним и двусторонним питанием).

В основании зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой Л до 60 м ( 40), находящейся на уровне земли, лежит окружность радиусом г = 1,5Л. Вся зона представляет собой конус с образующей в виде ломаной линии. Горизонтальное сечение зоны защиты на высоте защищаемого сооружения Л над уровнем земли представляет собой круг с радиусом г .

ной защиты. Активная электрохимическая защита обеспечивает уменьшение тока коррозии до нуля за счет катодной поляризации подземного металлического сооружения специальными источниками постоянного тока или путем соединения с металлом, имеющим более отрицательный потенциал, чем у защищаемого сооружения. Катодная поляризация может быть выполнена при подключении источника постоянного тока к сооружению и грунту ( 43).

Контакт 5 сооружения с источником тока 3 осуществляется непосредственным присоединением к нему изолированного проводника тока 2 от отрицательного полюса источника тока. От положительного полюса источника тока проводник (кабель) 4 прокладывают к анодному заземлению 1, установленному в грунт в стороне от защищаемого сооружения.

При эксплуатации устройств молниезащиты и защиты от проявления статического электричества необходимо наблюдать за их состоянием. В плане работ по эксплуатации компрессорных и насосных станций, нефтебаз и других объектов нефтяной и газовой промышленности должны быть предусмотрены периодические осмотры (ревизии-), текущие и капитальные ремонты устройств молниезащиты и защиты от статического электричества. Кроме того, следует учесть, что действующая в СССР Инструкция по проектированию и устройству молниезащиты зданий и сооружений предусматривает выполнение тех или иных молние-защитных мероприятий в зависимости от категории защищаемого сооружения. При этом помещения, содержащие взрывоопасные зоны классов В-1 и В-И, относятся к первой категории, а классов B-la, B-I6 и В-la — ко второй категории.

Пример 11.5. На 11.6 показано расположение защищаемого сооружения и молниеотвода. Определить защитную зону одиночного стержневого молниеотвода и его высоту при ударе молнии, если /„= 150 кА, импульсное сопротивление заземлителя /?„„„ = 10 Ом, высота защищаемого сооружения /!.,= 10 м, размеры сооружения аХ& = = 6X6 м.

В качестве положительных электродов применяют стержни из кремния или кремнистого чугуна, которые прокладывают в траншее на глубине около 1,2 м в коксовой засыпке, на расстоянии до 200 м от защищаемого сооружения и присоединяют к «катодной станции». В качестве источника энергии такой станции применяют тиристорные преобразователи на номинальные токи 100 А и номинальное напряжение 24 В, что обеспечивает поддержание на защищаемом сооружении (из стали) нужного потенциала в пределах 0,5—1,2 В.

Протекторная защита. В качестве электродов, образующих с защищаемым объектом гальваническую пару, применяют электроды в виде цилиндров из магния, цинка или алюминия. Такой протектор или группу протекторов часто помещают в пробуренное отверстие, заполненное тестообразным или порошкообразным активизатором (например, ПП-5) на расстоянии до 4,5 м от защищаемого сооружения и соединяют с ним при помощи изолированного проводника. Электродренажная защита ( 11.9). Ее применяют, когда защищаемые сооружения расположены на близком расстоянии от источника блуждающих токов, что обеспечивает выход блуждающего тока из защищаемого сооружения / через проводник 2 в рельс 3.

источника постоянного тока всю находящуюся под^ землей поверхность защищаемого сооружения делают катодной. В качестве анода служит специальное заземление. Принципиальная схема катодной защиты приведена на V.15.

Дренажные защиты. Эта защита (см. 10.6, б) осуществляется с помощью соединения подземного сооружения в анодной зоне с отрицательной шиной подстанции или о рельсами (при положительной полярности контактной сети). В результате этого токи подземного сооружения выходят из него не в землю, а отводятся обратно в тяговую сеть по дренажу. Дренаж может применяться и на протяжении фидерной зоны в тех случаях, когда имеются более или менее стабильные анодные зоны значительной протяженности. Для полной защиту подземного сооружения от коррозии необходимо сообщить ему на всем протяжении отрицательный потенциал. Для возможности регулировки потенциала защищаемого сооружения в дренаж включается регулировочный резистор (см. 10.6, б). Дренажную защиту применяют после соответствующих измерений и при постоянной проверке в экс-

К активным методам защиты относят электрические методы катодной защиты ( 37), которые обеспечивают уменьшение тока коррозии до нуля за счет катодной поляризации подземного металлического сооружения специальными источниками постоянного тока или путем соединения с металлом, имеющим более отрицательный потенциал, чем у защищаемого сооружения. Катодную поляризацию выполняют путем подключения источника постоянного тока к сооружению и грунту. Контакт 5 сооружения с источником постоянного тока 3 осуществляют непосредственным присоединением к нему изолированного проводника 2 тока от отрицательного полюса источника тока. От положительного полюса источника тока проводник (кабель) 4 прокладывают к анодному заземлению /, устанавливаемому в грунт в стороне от защищаемого сооружения.

В основании зоны защиты одиночного стержневого молниеотвода ( 45), находящейся на уровне земли, лежит окружность радиусом г = 1,5 h (где h - высота молниеотвода). Вся зона представляет собой конус с образующей в виде ломаной линии. Горизонтальное сечение зоны защиты на высоте защищаемого сооружения hx над уровнем земли представляет собой круг с радиусом тх.