2.12.4 Защита электропечных установок

Общие положения. Для трехфазных электропечных установок (ЭПУ) предусматриваются устройства релейной защиты, действующие при многофазных КЗ в линии, питающей ЭПУ, в печном трансформаторе (ПТ) и на выводах его обмотки НН, многофазных КЗ на выводах и перемычках между автотрансформатором (AT) и печным трансформатором - для ЭПУ, состоящих из AT и ПТ, внутренних повреждениях в ПТ, включая КЗ в обмотках трансформатора, неисправности регулятора напряжения (РПН), понижении уровня и повышении температуры масла, замыканиях на землю в питающей линии и в обмотке ВН ПТ, сверхтоках перегрузки, вызванных нарушением технологического режима или эксплуатационными КЗ.

В ЭПУ с одним выключателем, выполняющем оперативно-защитные функции, действие защит ЭПУ на отключение направлено на этот выключатель, установленный в начале питающей линии (Рисунок 2.18). В тех ЭПУ, где имеются защитный выключатель в начале питающей линии и один или два оперативных выключателя вблизи трансформаторного агрегата, защиты от КЗ на стороне ВН ЭПУ действуют на отключение защитного, а остальные защиты - на отключение оперативного выключателя.

Рисунок 2.18. Схемы групповой защиты минимального напряжения с использованием энергии предварительно заряженных конденсаторов:

а- структурная схема; б- схема управления; в- схема сигнализации

Типы и особенности выполнения защит.

Для защиты от многофазных КЗ предусматривается максимальная токовая защита на стороне ВН ЭПУ, на выключателе питающей линии, в двух- или трехфазном трехрелейном исполнении. В качестве измерительных органов могут быть использованы электромагнитные реле серии РТ-40, если при соответствующей отстройке от бросков тока намагничивания ПТ удается обеспечить требуемую чувствительность, или реле типа РНТ-565.

Для мощных ПТ, имеющих трансформаторы тока на стороне НН, дополнительно к максимальной токовой защите на стороне ВН ЭПУ целесообразно предусматривать дифференциальную защиту ПТ и максимальную токовую защиту цепей НН ЭПУ, выводов ПТ и короткой сети. Дифференциальная защита выполняется двумя комплектами с различными схемами коммутации трансформаторов тока на стороне ВН ПТ. Это позволяет исключить ложную работу защиты при переключении первичной обмотки ПТ со звезды на треугольник и обратно. Для большей чувствительности дифференциальная защита выполняется с реле тока ДЗТ-11, имеющими магнитное торможение, и небольшой выдержкой времени, дающей необходимую отстройку от броска намагничивающего тока при включении ПТ на холостой ход (Рисунок 2.19).

Рисунок 2.19. Дифференциальная защита трансформатора ЭПУ (одна фаза одного комплекта)

Максимальная токовая защита цепей НН в трехфазном трехрелейном исполнении обеспечивает лучшую по сравнению с защитой на стороне ВН ЭПУ чувствительность к замыканиям на выводах НН РТ и в короткой сети. Защита действует без выдержки времени на отключение.

Для защиты ПТ от всех видов повреждений внутри кожуха трансформатора, сопровождающихся выделением газа, ускоренным протеканием масла из бака в расширитель, утечкой масла, предусматривается газовая защита. Число газовых реле определяется конструкцией ПТ. Первая ступень двухступенчатой газовой защиты действует с выдержкой времени на сигнал, а вторая, без выдержки времени,- на отключение. Защита от перегрева масла обычно выполняется с помощью электроконтактных термометров.

Для защиты трансформатора от переключения «под током» ступеней регулятора напряжения используется предусмотренное заводом-изготовителем ПТ реле тока, действующее на отключение привода регулятора при токах нагрузки, превышающих допустимые.

Трехфазная трехрелейная максимальная токовая защита от сверхтоков перегрузки, как правило, подключается к трансформаторам тока на стороне НН ПТ, а если они отсутствуют - к трансформаторам тока на стороне ВН ПТ. Защита выполняется с зависимой от тока характеристикой выдержки времени с действием на сигнал и на отключение (реле КА4 – КА6 на Рисунок).

Защита от замыканий на землю в питающей линии и в обмотке ВН ПТ выполняется так же, как и для линий 6 - 35 кВ с односторонним питанием.

Расчетные уставки защиты. Первичный ток срабатывания максимальной токовой защиты на стороне ВН ЭПУ выбирается из условия отстройки от токов эксплуатационных КЗ по выражениюи от бросков намагничивающего тока при включении ПТ по формуле,

где и- коэффициенты отстройки;

- наибольшее значение тока в месте установки защиты при эксплуатационном КЗ;

- номинальный ток печного трансформатора.

Значения ипринимаются: при выполнении защиты с реле РТ-40=1,5;=3-4,5; при выполнении защиты с реле РНТ-565==1,3-1,5.

Ток срабатывания дифференциальной токовой защиты принимается равным 0,5, а выдержка времениt_с,з=0,3-0,5 с. Число витков тормозной обмотки определяется условием надежного торможения защиты при эксплуатационном КЗ по выражению:

где =1,5- коэффициент отстройки;

,и- соответственно первичный расчетный ток небаланса, тормозной ток и полная погрешность трансформаторов тока при эксплуатационном КЗ;

- рабочее число витков, соответствующее принятому току срабатывания;= 0,75;

- относительная погрешность, обусловленная регулированием напряжения, для двухкомплектной защиты принимается равной половине диапазона регулирования в пределах одной схемы соединения обмотки ВН ПТ;

- относительная витковая погрешность, обусловленная неполным выравниванием витков рабочей обмотки реле, подключаемых к трансформаторам тока на стороне ВН и НН печного трансформатора.

Выдержка времени дифференциальной защиты принимается равной 0,3-0,5 с.

Ток срабатывания максимальной токовой защиты, установленной на стороне НН ПТ, рассчитывается по формуле , в которой значениесоответствует току эксплуатационного КЗ на стороне НН ПТ.

Ток срабатывания максимальной токовой защиты от перегрузки выбирается из условия надежного несрабатывания при длительном максимальном рабочем токе по выражению:

,

где - коэффициент отстройки, равный 1,1;

- коэффициент возврата реле, для реле типа РТ-81 принимается равным 0,8;

- значение максимального длительного рабочего тока.

При недостаточной чувствительности защит от КЗ к повреждениям на стороне НH ПТ время действия защиты на отключение принимается не больше 10 с.

Если чувствительность защит от КЗ к указанным повреждениям соответствует требованиям, то время действия первой ступени защиты, действующей на сигнал, принимается около 10 с, а второй, действующей на отключение,- около 1 мин.

Чувствительность защит от КЗ проверяется по току в месте установки защиты при двухфазном КЗ на выводах НН ПТ по условию:

.