тех. поддержка:
8 (800) 555-25-11
СНГ: +7-495-127-97-07
отдел продаж:
+7 (499) 277 16 15
контакты

Принцип работы реле контроля изоляции | Микропроцессорные Технологии

Публикации на тему релейной
защиты и автоматики

Принцип работы реле контроля изоляции

Флокс – реле контроля изоляции

Реле контроля изоляции применяют при организации цепей газовой защиты трансформатора и устройства РПН, а также используют для контроля изоляции других оперативных цепей на подстанции.

Газовая защита

Газовая защита является основной защитой трансформатора. Она реагирует на все виды внутренних повреждений, сопровождающихся выделением газа и ускоренным протеканием масла из бака трансформатора в расширитель. Газовая защита обладает высокой чувствительностью и позволяет обнаруживать развивающиеся повреждения на ранних стадиях.

Согласно действующей редакции правил устройства электроустановок (ПУЭ п.3.2.52) газовая защита обязательна к установке на всех трансформаторах мощностью 6,3 МВА и более, а также на внутрицеховых трансформаторах мощностью от 630 кВА.

Как показывает практика, газовая защита используется практически на всех трансформаторах с высшим напряжением от 35 кВ и выше.

Устройство газового реле

Газовые реле устанавливают как на большой отсек бака трансформатора, так и на малый отсек для РПН. Реле монтируют в наклонный трубопровод, соединяющий большой отсек расширительного бака с баком трансформатора. В нормальном режиме работы газовое реле заполнено маслом. При незначительных повреждениях, например, витковых замыканиях, под действием нагрева и дуги происходит разложение масла и образование пузырьков газа, которые начинают скапливаться в верхней части газового реле, вытесняя из него масло, что приводит к срабатыванию первой сигнальной ступени газового реле (рис. 1).

В случае более серьезных повреждений процесс газообразования идет значительно интенсивнее, вызывая поток масла, проходящий через реле, в результате чего срабатывает вторая ступень, действующая на отключение трансформатора со всех сторон.

В процессе коммутации устройства регулирования напряжения под нагрузкой происходит незначительное газообразование, в связи с этим для защиты устройств РПН не используют реле накапливающие газ в чашках, а применяют только струйные реле с одной ступенью, реагирующей на поток масла, действующие на отключение трансформатора.

                                                Рисунок 1 - Газовая защита трансформатора и устройства РПН

Отключающие ступени газовой защиты действуют на отключение трансформатора со всех сторон без выдержки времени. Цепи от газового реле до релейной защиты трансформатора, как правило, довольно протяженные и находятся под негативными воздействиями внешних климатических и механических факторов. К наиболее часто встречающимся неисправностям газовой защиты относится повреждение изоляции цепей, что приводит к формированию ложного сигнала на отключение трансформатора.

Повреждение изоляции и последствия

Повреждение или снижение изоляции может происходить по различным причинам. Наиболее часто встречающиеся из них – это попадание влаги при опробовании систем пожаротушения автотрансформатора (рисунок 2), загрязнение маслом и сажей в процессе эксплуатации, а также старение и различные механические повреждения кабелей (рисунок 3).

                                   Рисунок 2                                                                                         Рисунок 3 

Процессы старения изоляции, разрушения под воздействием климатических факторов, а также затекание влаги не происходят мгновенно. Снижение изоляции, как между контактами реле, так и между жилами контрольного кабеля, приводит к шунтированию разомкнутого контакта газового реле, что может привести к ложному действию устройств РЗА силовых трансформаторов (рисунок 4).

                                       Рисунок 4 – Подключение газовой защиты и повреждение изоляции

При сопротивлении дискретного входа устройства 60 кОм и при напряжении срабатывания 158 В, что соответствует требованиям ПАО Россети к работе дискретных входов устройств релейной защиты (СТО 56947007-29.120.70.241-2017), уже при сопротивлении изоляции 23.54 кОм оперативной цепи газовой защиты на дискретном входе устройства появится напряжение, достаточное для срабатываниярелейной защиты. Это приведет к ложному срабатыванию газовой защиты, отключению трансформатора со всех сторон и  обесточиванию потребителей электрической энергии.

Как контроль изоляции может спасти ситуацию?

Процесс снижения изоляции довольно продолжительный. Используя реле контроля изоляции Флокс, о снижении изоляции можно узнать заранее и заблокировать защиту трансформатора и выдать сигнал на предупредительную сигнализацию.

Для этого необходимо параллельно дискретному входу устройства РЗА или приемному реле газовой защиты подключить шунтирующий резистор сопротивлением 3,3 кОм, тем самым обеспечив контур для протекания тока через изоляцию и цепь измерения Флокс. Реле Флокс имеет регулируемый порог срабатывания – 400 мкА либо 200 мкА, что позволяет обнаруживать снижение изоляции ниже значения 0,55 или 1,1 МОм при номинальном напряжении оперативных цепей 220 В.

Сопротивление изоляции равное значению 1 Мом является минимально допустимым для вторичных цепей согласно СТО 34.01-23.1-001-2017 ПАО «Россети», значение равное 0,5 МОм - минимально допустимым согласно п. 1.8.25 ПУЭ. При снижении сопротивления изоляции ниже допустимого порога необходимо проверить цепи вторичной коммутации на предмет повреждений и других причин снижения изоляции. Срабатывание реле Флокс происходит с задержкой в одну секунду. Это необходимо для отстройки от помех и различных процессов, не связанных со снижением сопротивления изоляции.

 

                                     Рисунок 5 – Подключение газовой защиты и реле контроля изоляции Флокс

При срабатывании Флокс замыкает три своих выходных реле, действующих в общем случае на предупредительную сигнализацию,  комплекты основной и резервной защиты трансформатора, обеспечивая тем самым перевод действия газовой защиты данной ступени на сигнализацию (рисунок 5).

При дальнейшем снижении сопротивления ниже критического значения напряжение на дискретном входе устройства РЗА поднимается до значения, при котором происходит срабатывание защиты. Данное ложное срабатывание не приводит к отключению трансформатора, т.к. действие защиты было своевременно переведено с отключения на сигнализацию благодаря работе реле Флокс.

Если сопротивление изоляции планомерно снижается и ток через реле Флокс возрастает, то при достижении значения 35 мА (что соответствует 3,2 кОм сопротивления изоляции), реле Флокс отпустит контакты выходных реле, тем самым деблокируя газовую защиту.

Для обеспечения высокой надежности данного решения измерительная цепь реле Флокс содержит только один пассивный элемент – измерительный шунт.  Данное решение не приводит к нарушению цепи отключения от газовой защиты при исчезновении питания Флокс или его отказе.

Применение реле Флокс

Различные газовые реле имеют от одного до двух независимых контактов, сигнализирующих о срабатывании. Поэтому существует две основных схемы применения реле контроля изоляции газовой защиты.

Для случая применения газового реле с одним контактом, что актуально для «старых» подстанций, сигнал на отключения от ГЗ для основного комплекта защиты трансформатора размножается при помощи промежуточного реле. При этом одно реле Флокс блокирует как основной, так и резервный комплект защиты трансформатора при снижении изоляции цепей газовой защиты (рисунок 6).

                                   Рисунок 6 – Применение Флокс с газовым реле с одним контактом

Для случая газового реле с двумя контактами на каждый из них устанавливается реле Флокс для контроля состояния изоляции. Эти контакты действуют каждый на свой комплект защиты трансформатора (рис. 7).

                               Рисунок 7 – Применение Флокс с газовым реле с двумя контактами

Категория блога: 

Вячеслав Горюнов, к.т.н., руководитель отдела разработок РЗА

Подпишитесь
на рассылку

Поделиться
Орфографическая ошибка в тексте:
Чтобы сообщить об ошибке, нажмите кнопку "Отправить сообщение об ошибке". Также вы можете добавить свой комментарий.