С.М. КУЗНЕЦОВ
ЭЛЕКТРОННАЯ ЗАЩИТА
ОТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
И АВТОМАТИКА В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ
УСТРОЙСТВАХ 6–10 кВ ТЯГОВЫХ
И ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
НОВОСИБИРСК
2010
1
УДК 621.33 (075.8)
К 891
Рецензенты:
д-р физ.-мат. наук, профессор С.М. Корабельников,
д-р техн. наук, профессор Е.Г. Порсев
К 891
Кузнецов С.М. <...> Электронная защита от токов короткого замыкания и автоматика
в распределительных устройствах 6–10 кВ тяговых и трансформаторных подстанций : учеб. пособие / С.М. Кузнецов. <...> Приведены технические характеристики, методики расчета
и настройки уставок токовых защит. <...> Далее электромеханические устройства будем
кратко называть РЗ и А, а цифровые – БМРЗ. <...> Например, в соответствии с инструкцией ЦЭ/39 30.06.92 ОАО РЖД РФ устанавливаются
следующие виды технического обслуживания БМРЗ:
проверка при первом включении;
периодические осмотры;
периодическое опробование;
профилактический контроль;
профилактическое восстановление. <...> Если монтаж и наладка БМРЗ выполняла сторонняя организация,
то включение новых и реконструированных устройств без приемки их
в эксплуатацию представителями эксплуатирующей организации запрещается. <...> При периодических осмотрах проверяют:
состояние аппаратуры и цепей электромеханических РЗ и А,
БМРЗ, клеммных сборок, испытательных блоков;
наличие на панелях надписей, указывающих их назначение;
наличие бирок на кабелях и проводах и надписей на них;
нагрев блоков питания;
соответствие положения накладок режиму работы защит;
целостность предохранителей. <...> Внеочередные проверки проводят при частичных изменениях
схем или реконструкции устройств, восстановлении цепей, нарушенных в связи с ремонтом основного оборудования, а также при необходимости изменения уставок или характеристик реле и устройств. <...> 4
Таблица 1
Виды и объем технического обслуживания электронных (БМРЗ)
и электромеханических (РЗ и А) устройств <...>
Электронная_защита_от_токов_короткого_замыкания_и_автоматика_в_распределительных_устройствах_6-10_кВ_тяговых_и_трансформаторных_подстанций.pdf
Министерство образования и науки Российской Федерации
НОВОСИБИРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
С.М. КУЗНЕЦОВ
ЭЛЕКТРОННАЯ ЗАЩИТА
ОТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ
И АВТОМАТИКА В РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ
УСТРОЙСТВАХ 6–10 кВ ТЯГОВЫХ
И ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПОДСТАНЦИЙ
Утверждено Редакционно-издательским советом университета
в качестве учебного пособия
НОВОСИБИРСК
2010
1
Стр.1
УДК 621.33 (075.8)
К 891
Рецензенты:
д-р физ.-мат. наук, профессор С.М. Корабельников,
д-р техн. наук, профессор Е.Г. Порсев
К 891
Кузнецов С.М.
Электронная защита от токов короткого замыкания и автоматика
в распределительных устройствах 6–10 кВ тяговых и трансформаторных
подстанций : учеб. пособие / С.М. Кузнецов. – Новосибирск :
Изд-во НГТУ, 2010. – 104 с.
ISBN 978-5-7782-1453-8
Посвящается сорокалетию кафедры электротехнических
комплексов (Электрического транспорта) НГТУ
Работа подготовлена на кафедре электротехнических комплексов
Изложены способы защиты систем электроснабжения устройств электротехнических
комплексов: тяговых и трансформаторных (понизительных)
подстанций напряжением 6–10 кВ от перегрузок и коротких замыканий. Рассмотрен
наиболее широко используемый на железнодорожном транспорте и в
нефтегазовых объектах вариант электронной защиты и автоматики (АСУ
нижнего уровня). Приведены технические характеристики, методики расчета
и настройки уставок токовых защит. Рассмотрены примеры многоступенчатых
и многопараметрических защит, дана оценка надежности их работы и
предложения по дальнейшему совершенствованию. Приведены описания лабораторных
работ, задания, методика выполнения и вопросы итогового контроля.
Учебное
пособие рекомендуется для самостоятельной и аудиторной работы
студентов, обучающихся на дневной, заочной и дистанционной формах
подготовки специалистов направления 140606 «Электрический транспорт» и
220301 «Автоматизация технологических процессов и производств в нефтегазовой
отрасли», а также при выполнении курсового и дипломного проектирования.
Оно может быть полезно магистрантам и инженерам, работающим в
области электроснабжения электрического транспорта.
УДК 621.33 (075.8)
ISBN 978-5-7782-1453-8
© Кузнецов С.М., 2010
© Новосибирский государственный
технический университет, 2010
2
Стр.2
ОГЛАВЛЕНИЕ
1. ОСНОВНЫЕ СВЕДЕНИЯ О РЕЛЕЙНЫХ ЗАЩИТАХ ................. 3
1.1. Периодичность и объемы проверки устройств релейной
защиты и автоматики ........................................................................ 3
1.2. Устройство для комплексной проверки защит ............................... 7
1.3. Токовые защиты .............................................................................. 12
2. ЭЛЕКТРОННЫЕ МИКРОПРОЦЕССОРНЫЕ УСТРОЙСТВА
ТИПА БМРЗ–100 .................................................................................. 17
2.1. Функции электронного блока БМРЗ–100 ..................................... 17
2.2. Основные функции ......................................................................... 25
2.3. Накопительная информация........................................................... 30
2.4. Связь с ПЭВМ и АСУ ..................................................................... 30
2.5. Программное обеспечение ............................................................. 31
2.6. Устройство и работа составных частей ........................................ 32
2.7. Подготовка устройства БМРЗ–100 к использованию .................. 33
2.8. Ввод защиты в работу ..................................................................... 35
2.9. Настройка защиты ........................................................................... 36
2.10. Рекомендации к выполнению проверок и настройки защиты
типа БМРЗ–103–2–Д–ВВ–01 .......................................................... 37
3 ОПИСАНИЕ ФУНКЦИЙ УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОННОЙ
ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ ............................................................. 39
3.1. Функции защиты ............................................................................. 39
3.2. Функции автоматики и управления выключателем ..................... 43
3.3. Функции сигнализации ................................................................... 46
3.4. Вспомогательные функции ............................................................ 47
100
Стр.100
4. ТРЕНИНГ ПО ПРИОБРЕТЕНИЮ НАВЫКОВ НАСТРОЙКИ
УСТРОЙСТВА ЭЛЕКТРОННОЙ ЗАЩИТЫ
И АВТОМАТИКИ ................................................................................ 49
4.1. Устройство и поверка электронного блока
БМРЗ–103–2–Д–ВВ–01 ................................................................... 49
4.2. Расчет уставок защит ...................................................................... 50
4.3. Исследование алгоритмов и принципов работы максимальной
токовой защиты ввода 10 кВ на БМРЗ–103–2–Д–ВВ .................. 50
4.4. Настройка МТЗ и ТО ...................................................................... 55
5. РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ И УСТАВОК
ЗАЩИТ.................................................................................................... 57
5.1. Исходные данные для расчета ....................................................... 57
5.2. Пример расчета ................................................................................ 58
5.3. Расчет уставок защит питающих линий 10 кВ ............................. 59
5.4. Чувствительность защит ................................................................. 60
5.5. Расчет характеристик защит выпрямительных агрегатов
типа УВКМ–6 ................................................................................. 61
5.6. Расчет уставок защит силового трансформатора ......................... 64
5.7. Расчет тока КЗ за силовым трансформатором
на напряжении 380 В ...................................................................... 65
5.8. Расчет уставок защит трансформатора освещения ...................... 67
5.9. Расчет тока КЗ за трансформатором освещения .......................... 68
5.10. Расчет характеристик защит кабельных перемычек .................... 69
5.11. Выбор и согласование временных характеристик ....................... 72
Список литературы .................................................................................... 78
Приложение 1. Перечень сокращений, принятых в электронных
защитах .............................................................................. 79
101
Стр.101
Приложение 2. Элементы функциональных схем .................................. 82
Приложение 3. Схема электрическая принципиальная
устройства для проверки защит ...................................... 84
Приложение 4. Схема электрическая принципиальная
подключения БМРЗ–103–2–Д–ВВ–01 к вводу 10 кВ
тяговой подстанции......................................................... 85
Приложение 5. Схема электрическая принципиальная
устройства проверки защит типа СКП-3м .................... 86
Приложение 6. Однолинейная расчетная схема питания
двух соседних подстанций ............................................. 87
Приложение 7. Однолинейная схема модульной тяговой подстанции
с двойной трансформацией 110/10 кВ ........................... 88
Приложение 8. Однолинейная схема передвижной тяговой
подстанции ....................................................................... 89
Приложение 9. Однолинейная схема РУ-110 кВ проходной
(по схеме «мостика») тяговой подстанции
железнодорожного транспорта ..................................... 90
Приложение 10. Однолинейная схема тяговой подстанции
трамвая и троллейбуса .................................................. 91
Приложение 11. Функциональная схема алгоритма
защиты минимального напряжения ............................ 92
Приложение 12. Крутая (а) и пологая (б) зависимые
характеристики соответствующие типам РТ-80
и РТ-90 ............................................................................ 93
Приложение 13. Функциональная схема алгоритма
максимальной токовой защиты .................................... 94
Приложение 14. Однолинейная схема питания устройств
СЦБ на тяговой подстанции железнодорожного
транспорта ....................................................................... 95
Приложение 15. Схема РУ 3,3 кВ ............................................................. 96
102
Стр.102
Приложение 16. Схема РУ 10 кВ .............................................................. 97
Приложение 17. Однолинейная схема одноагрегатной тяговой
подстанции трамвая и троллейбуса ............................. 98
Приложение 18. Функциональная схема алгоритма защиты
минимального напряжения .......................................... 99
103
Стр.103