ГЛАВА 2
СХЕМЫ ВТОРИЧНЫХ ЦЕПЕЙ И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ
НАЗНАЧЕНИЕ ВТОРИЧНЫХ ЦЕПЕЙ
Ко вторичным цепям относятся все устройства и соединяющие их электрические цепи, предназначенные для:
управления коммутационной аппаратурой, осуществления устройств блокировки, сигнализации и т. п.;
измерений электрических параметров (тока, напряжения, мощности, энергии, частоты и пр.) основных элементов электрооборудования или линии электропередачи;
контроля за заданным режимом работы и техническим состоянием оборудования;
защиты электроустановок, отключающей поврежденное оборудование и сохраняющей в работе неповрежденное оборудование; противоаварийной автоматики; автоматизации электроустановок — синхронизации электрических систем при включении их на параллельную работу, автоматического повторного включения (АПВ) линий и шин, автоматического ввода резерва при выходе из строя рабочего оборудования (силового трансформатора, трансформатора СН, электродвигателя СН), автоматического регулирования частоты и возбуждения генераторов, напряжения, активной и реактивной мощности, автоматического управления охлаждением трансформаторов и обогревом шкафов наружной установки в зимнее время и др.
Приборы, измеряющие электрические параметры, и измерительные органы защиты и автоматики и их цепи подключаются к первичным цепям электроустановок через измерительные трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (ТН). Основным назначением измерительных трансформаторов является преобразование значений первичного тока и напряжения в стандартизованные пониженные значения (1 и 5 А, 100 В) и отделение цепей и устройств защиты, автоматики, регулирования от цепей высокого напряжения, благодаря чему обеспечивается доступность и безопасность их обслуживания.
Для производства оперативных переключений с помощью выключателей, разъединителей, отделителей и других коммутационных и регулирующих аппаратов, а также для возможности работы устройств защиты и автоматики необходим вспомогательный источник энергии — источник оперативного тока, с помощью которого осуществляется воздействие на их исполнительные органы (электромагниты включения и отключения выключателей, электродвигатели приводного механизма регулирования частоты вращения турбин и приводов разъединителей и т. д.). Оперативный ток используется также для питания цепей звуковых и световых сигналов, привлекающих внимание оперативного персонала при возникновении аварий и каких-либо неисправностей, и для питания цепей световых сигналов положения коммутационных аппаратов. Оперативный ток может быть постоянным, выпрямленным или переменным (см. гл. 5).
Все вторичные цепи в соответствии с их назначением подразделяются на три основных вида — токовые, напряжения и оперативные. Указанные цепи в комплексе (совместно) обеспечивают выполнение тех задач, о которых было сказано выше.
Выполнение вторичных цепей и их подключение к устройствам электроустановок осуществляются по чертежам-схемам электрических соединений вторичных цепей. По назначению схемы вторичных цепей делятся на принципиальные (полные) и схемы соединений (монтажные) (ГОСТ 2.701—76*). Принципиальная (полная) схема определяет полный состав элементов и связей между ними и дает детальное представление о принципах работы установки. Монтажная схема соединений — схема, показывающая соединение составных частей установки и определяющая провода, жгуты, кабели, которыми осуществляются эти соединения, а также места их присоединений и ввода. Составление монтажных схем подробно рассматривается в гл. 6.
Рис. 2.1. Совмещенная принципиальная схема защиты турбогенератора
На принципиальной схеме изображают все электрические устройства, необходимые для осуществления и контроля в установке заданных электрических процессов, все электрические связи между ними, а также электрические элементы (разъемы, зажимы), которыми заканчиваются входные и выходные цепи (ГОСТ 2.702—75*).
Схемы выполняют для установок, находящихся в отключенном состоянии. Элементы на схеме изображают в виде условных графических обозначений, установленных в стандартах ЕСКД. Элементы и устройства изображают на схемах совмещенным или разнесенным способом (совмещенные или развернутые схемы). В совмещенных схемах все приборы и аппараты изображаются в собранном виде со всеми относящимися к ним обмотками и контактами.
На рис. 2.1 в качестве примера приведена совмещенная принципиальная схема для турбогенератора, работающего непосредственно на шины генераторного напряжения. В схеме показаны:
токовые цепи от ТА1 и ТАЗ к продольной дифференциальной защите генератора от внутренних повреждений, выполненной с помощью реле КАТ1—КАТ3; от ТА6 к максимальной токовой защите генератора от трехфазных КЗ (реле КА2); от ТА7 к поперечной дифференциальной защите генератора от замыканий между витками его обмоток (реле КА1); от специального трансформатора тока нулевой последовательности ТА8 к защите генератора от замыканий на землю;
цепи напряжения от TV2 к реле минимального напряжения KV1 блокировки максимальной защиты (при удаленных КЗ);
цепи напряжения от обмотки ротора к реле максимального напряжения защиты ротора от перегрузки по току;
цепи оперативного постоянного тока, с помощью которых работают вспомогательные реле защиты (реле времени КТ1, указательные реле КН1—КН4 и промежуточные реле KL1, KL2) и обеспечивается подача сигналов на исполнительные органы, отключающие выключатели, предупреждающие персонал, и т. д. Так, например, реле KL1 подает оперативный постоянный ток на отключение (с помощью электромагнита отключения YAT1) выключателя Q1, на останов турбины, на отключение автомата гашения поля.
Кроме названных выше цепей на схеме показано, к каким измерительным трансформаторам должны быть подключены токовые цепи и цепи напряжения измерительных приборов, АРВ, защиты шин 6—10 кВ РУ генераторного напряжения (сами цепи на схеме не показаны). Следует обратить внимание, что на схеме применены ТТ (за исключением ТА7 и ТА8) и ТН с двумя вторичными обмотками, имеющими различные технические характеристики. Весьма важно правильно распределить между вторичными обмотками ТТ и ТН подключение вторичных устройств в соответствии с их функциями и требуемой точностью действия. На рис. 2.1 показаны не все защитные устройства генератора. При сложных схемах совмещенное изображение трудно читать. Намного нагляднее изображение тех же связей между аппаратами в развернутом виде.
В развернутых схемах приборы и аппараты расчленяются на составные элементы (катушки, контакты) и размещаются на чертеже в порядке прохождения тока от полюса к полюсу, образуя отдельные цепи. Схема состоит из ряда цепей от «+» к «—», расположенных, горизонтально или вертикально. В развернутых схемах легко проследить последовательность действия элементов схемы Так как в развернутых схемах элементы аппаратов (обмотки, контакты одних и тех же реле) расположены не рядом, а в различных цепях, а все однотипные элементы (например, обмотки разных реле) изображаются одинаково — всем элементам одного аппарата присваиваются одинаковые обозначения.
На рис. 2.2 сопоставлены совмещенная схема максимальной токовой направленной защиты (рис. 2.2, а) и эта же схема (рис. 2.2, б) в развернутом изображении. В первом случае схема дает наглядное представление о том, как сочетаются первичные и вторичные цепи, во втором — выделение отдельных групп цепей упрощает их составление и пользование ими при выполнении монтажно-наладочных работ. Совмещенные схемы, как правило, не применяются.
В схеме применены токовые реле (КА1, КА2, КА3) и однофазные реле направления мощности (KW1, KW2, KW3). Токовые цепи этих реле подключены к ТТ линии, цепи напряжения— к шинкам UA, U в и с, питаемым от ТН.
Рис 2.2 Схема максимальной направленной зашиты. а — совмещенная схема; б — развернутая схема вторичных цепей
Поскольку защита действует в качестве направленной (т, е. реагирует на повреждения в сети при потоке мощности только в заданном направлении), то для ее срабатывания необходимо одновременное замыкание контактов указанных реле (одноименной фазы).
При этом плюс постоянного оперативного тока подается на реле времени КТ1, которое, замыкая свой контакт (с задержкой по времени), подводит через указательное реле КН1 и вспомогательный контакт выключателя Q1 плюс к электромагниту отключения УATI выключателя.
В развернутых схемах той же защиты, показанных на рис. 2.2,6, отдельно выделены: цепи тока, подключенные к трансформаторам тока и проходящие через обмотки реле КА1, КА2, КА3 и KW1, KW2, KW3 и цепи напряжения, подключенные к обмоткам KW1 (от шинок Uв, Uс), KW2 (от шинок Uc, UA), KW3 (от шинок Uа, Uв).
Оперативный постоянный ток, цепи которого проходят через контакты реле КА1 и KW1 (КА2 и KW2, КА3 и KW3), приводит при замыкании последних в действие реле времени КТ1 (с замедлением при замыкании своих контактов), которое в свою очередь, как уже указывалось, воздействует на электромагнит отключения YATI выключателя. При рассмотрении данной развернутой схемы следует учитывать, что ТТ, ТН, вспомогательный контакт выключателя Q1, электромагнит отключения УATI находятся в распределительном устройстве, а все реле — на релейном щите.
Условные графические обозначения для изображения на схемах обмоток реле однотипны. В изображении контактов учитывается их назначение: замыкающие или размыкающие, а также наличие выдержки времени при их срабатывании или возврате в исходное положение.
