План урока по предмету Релейная защита и электроавтоматика

ГККП «Политехнический колледж» управления образования города Шымкент  План урока Урок № Группа 28 3051 3052 Количество учащихся Дата Предмет      Релейная защита и электроавтоматика  Тема урока:  Газовая защита. Область применение.  Цели урока:   образовательная:  сформировать у студентов понятие о газовой защите;  развивающая:  дать  основные  определения   и  термины,  часто  используемые  при работах с установками релейной защиты;  воспитательная: вызвать у студентов интерес к предмету, к профессии , к специальности  техника­электрика. Тип урока: комбинированный    Ресурсы   урока:  Электронные   плакаты  ,   материалы, презентация по теме. Межпредметные связи: ЭПП, ЭТМ,    раздаточные   материалы,   видео     ТОЭ, Наладка, ЛЭП.       ХОД УРОКА   аа 20 мин):  1. Организационный момент (3 мин): Проверка присутствия  студентов 2. Активизация и контроль знаний ( Опрос учащихся по следующим вопросам: 1.    Дифференци льная защ та 2.   трансформаторов    .   3.     втекающих и вытекающих токов    .   4. Виды защиты электроустановки.    При   возникновении   короткого   замыкания   возникает   асимметрия    Дифференциальная   защита   двух   параллельно   работающих     релейной защиты    .       — один из видов   иа 3.Изложение нового материала    ( 50 мин):   Газовая защита трансформаторов 1.       2.      Газовая   защита   трансформаторов   специальных газовых реле    .    .       осуществляется   при   помощи Ф ЮКПК  705 ­14 ­2017 ГККП «Политехнический колледж» управления образования города Шымкент      .   3.    Принцип действия и область применения 4.    Типы газового реле и схемы газовой защиты  .   5.  Часть принципиальной схемы выходных оперативных цепей защиты трансформатора    .   Газовая   защита   трансформаторов   является   наиболее   чувствительной   и универсальной   защитой   от   внутренних   повреждений.  Она   устанавливается   на трансформаторах с масляным охлаждением, имеющих расширитель для масла.  Этот вид защиты основан на том, что любые повреждения в трансформаторе, включая повышенный нагрев масла, приводят к химическому разложению трансформаторного масла, а также органических материалов изоляции обмотки, в результате чего внутри трансформатора происходит выделение газа. Этот газ воздействует на специальные приборы газовой защиты, которые подают сигнал предупреждения или производят отключение  трансформатора. Газовая защита реагирует на такие повреждения, как  междувитковое замыкание в обмотках трансформатора,  на которые дифференциальная и максимально­токовая  защита не реагирует; так как в подобных случаях  величина тока замыкания оказывается недостаточной для срабатывания защиты. Характер повреждения в трансформаторе и размеры  повреждения сказываются на интенсивности образования  газа. Если повреждение развивается медленно, чему  соответствует медленное газообразование, то защита  дает предупреждающий сигнал, но отключение трансформатора не производит.  Интенсивное и даже бурное газообразование, свидетельствующее о коротком  замыкании, создает в системе газовой защиты сигнал такой величины, который  помимо предупреждения вызывает отключение неисправного трансформатора.  Газовая защита трансформаторов вызывает предупреждающий сигнал и в том  случае, когда понижается уровень масла в баке.  Газовая защита трансформаторов осуществляется при помощи специальных  газовых реле, монтируемых в металлический кожух, врезанных в маслопровод  между баком и расширителем.  Ф ЮКПК  705 ­14 ­2017 ГККП «Политехнический колледж» управления образования города Шымкент Рис. 1. Газовое реле поплавкового типа: 1 ­ корпус, 2,5 ­ контакты, 3 ­ стержень, 4 ­ изоляция выводов, 6 ­ крышка, 7 ­ рамка, 8 ­ ось, 9 ­ верхний поплавок, 10 ­ нижний поплавок. Нормально реле заполнено маслом. Кожух реле имеет смотровое стекло со  шкалой, указывающей количество скопившегося и реле газа. В верхней части  реле имеются кран для выпуска газа и зажимы для подключения проводов к  контактам, расположенным внутри реле. Конструкция и установка наиболее распространенного газового реле типа ПГ­22 показана на рис 1. У газовых реле этого типа внутри кожуха на шарнирах  укреплены два поплавка, представляющие собой полые металлические  цилиндры, а на них — ртутные контакты, соединенные гибкими проводниками с  выводными зажимами на крышке реле. Верхний поплавок является сигнальным  элементом защиты. В нормальном состоянии, когда реле полностью заполнено маслом, поплавок всплывает и его контакт при этом разомкнут. При медленном газообразовании газы, поднимающиеся к расширителю, постепенно заполняют реле и вытесняют масло. С понижением уровня масла поплавок, опускаясь, поворачивается на своей оси, при этом происходит замыкание ртутных контактов и посылается предупреждающий сигнал.  При дальнейшем медленном газообразовании реле подействовать на отключение  не может, так как оно заполняется газом лишь до верхней кромки отверстия,  после чего газы будут проходить в расширитель. Нижний поплавок, расположенный напротив отверстия маслопровода, является  отключающим элементом. Если газообразование происходит бурно, то возникает сильный поток газов из трансформатора в расширитель через газовое реле, при  Ф ЮКПК  705 ­14 ­2017 ГККП «Политехнический колледж» управления образования города Шымкент этом нижний поплавок опрокидывается, замыкает ртутные контакты, что  приводит в действие аппарат, отключающий трансформатор.  Так как при коротких замыканиях внутри бака трансформатора сразу возникает  бурное газообразование, отключение трансформатора происходит быстро, через  0,1—0,3 с. Несколько позже, уже после отключения трансформатора  срабатывает и сигнализация. Для трансформаторов мощностью 6,3 тыс. кВА и выше установка газовой  защиты обязательна. Для трансформаторов мощностью от 1000 до 4000 кВА она обязательна только при отсутствии дифференциальной или максимально­ токовой защиты с выдержкой времени 0,5—1 с. Для трансформаторов  мощностью 400 кВА и выше, устанавливаемых внутри цеха, газовая защита  обязательна. Принцип действия и область применения Газовая защита в соответствии с ГОСТ 10472—71 предназначена для защиты  силовых трансформаторов с масляным заполнением, снабженных  расширителями, от всех видов внутренних повреждений, сопровождающихся  выделением газа, ускоренным перетеканием масла из бака в расширитель, а  также от утечки масла из бака трансформатора. Измерительным органом газовой защиты является газовое реле. Газовое реле  представляет собой металлический сосуд с двумя поплавками (элементами),  который врезается в наклонный трубопровод, связывающий бак трансформатора с расширителем. При нормальной работе трансформатора газовое реле  заполнено трансформаторным маслом, поплавки находятся в поднятом  положении и связанные с ними электрические контакты— разомкнуты. При  незначительном повреждении в трансформаторе (например, витковое  замыкание) под воздействием местного нагрева из масла выделяются газы,  которые поднимаются вверх, к крышке бака, а затем скапливаются в верхней  части газового реле, вытесняя из него масло. При этом верхний из двух  поплавков (элементов) опускается вместе с уровнем масла, что вызывает  замыкание его контакта, действующего на предупредительный сигнал. При  серьезном повреждении внутри трансформатора происходит бурное  газообразование и под воздействием выделившихся газов масло быстро  вытесняется из бака в расширитель. Поток масла проходит через газовое реле и  заставляет сработать нижний поплавок (элемент), который дает команду на  отключение поврежденного трансформатора. Этот элемент срабатывает также и в том случае, если в баке трансформатора сильно понизился уровень масла  (например, при повреждении бака и утечке масла). Газовая защита является очень чувствительной и весьма часто позволяет  обнаружить повреждение в трансформаторе в самой начальной стадии. При  серьезных повреждениях трансформатора газовая защита действует достаточно  Ф ЮКПК  705 ­14 ­2017 ГККП «Политехнический колледж» управления образования города Шымкент быстро: 0,1—0,2 с (при скорости потока масла не менее чем на 25% выше  уставки). Благодаря этим достоинствам газовая защита обязательно  устанавливается на всех трансформаторах мощностью 6,3 MB­А и более, а  также на всех внутрицеховых понижающих трансформаторах, начиная с  мощности 630 кВ­А. Допускается установка газовой защиты и на  трансформаторах от 1 до 4 MB­А. На трансформаторах с РПН дополнительно  предусматривается отдельная газовая защита устройства РПН [1]. 7­2. Типы газового реле и схемы газовой защиты Первые газовые реле появились около 50 лет назад. Это были так называемые  поплавковые реле. В СССР они имели обозначение ПГ­22 и ПГЗ­22 (поплавковое газовое Запорожского трансформаторного завода). В качестве поплавков  использовались полые запаянные металлические цилиндры. Контакты  выполнялись в виде стеклянных колбочек, частично заполненных ртутью.  Каждый из этих ртутных контактов жестко связан с соответствующим  поплавком. При опускании верхнего поплавка или опрокидывании потоком  масла нижнего поплавка соответствующий ртутный контакт поворачивается и  ртуть внутри него переливается таким образом, что замыкает впаянные в  колбочку электрические контакты, создавая цепь на сигнал или на отключение  [2,3]. В связи с большим количеством неправильных действий газовых защит, в том  числе из­за конструктивных недостатков реле ПГ­22 и ПГЗ­22, в 1950­х годах  было предложено несколько новых конструкций газовых реле. Наибольшее  распространение получило разработанное в Челябэнерго газовое реле РГЧ­61,  промышленный выпуск которых освоил Запорожский трансформаторный завод  (РГЧЗ­66). Конструкция этого реле описана в § 7­3. С начала 1970­х годов на отечественных трансформаторах устанавливается  газовое реле Бухгольца типа BF­80/Q производства Германской  Демократической Республики. Конструкция этого реле описана в § 7­4. В соответствии с ГОСТ 10472—71 все газовые реле должны иметь два элемента  и обеспечивать замыкание двух независимых электрических цепей: сигнальной и отключающей. Правилами [1] предусматривается возможность перевода  действия отключающего элемента газовой защиты на сигнал. О том, в каких  случаях допускается этот перевод, говорится в § 7­5. Источниками оперативного тока для газовой защиты могут служить:  аккумуляторная батарея, блоки питания, предварительно заряженные  конденсаторы и трансформатор собственных нужд (или трансформатор  напряжения). Использование в качестве источника переменного оперативного  тока ТСН (или TJH) допустимо только в том случае, если для  дифференциальной и максимальной токовой защит этого же трансформатора  используется другой источник оперативного тока — трансформатор тока (§ 4­5) Ф ЮКПК  705 ­14 ­2017 ГККП «Политехнический колледж» управления образования города Шымкент или предварительно заряженный конденсатор (§ 4­6). При таком сочетании  источников оперативного тока повышается надежность защиты трансформатора  [23]. Использование для всех защит трансформатора, и в том числе газовой, в  качестве источника оперативного тока только предварительно заряженных  конденсаторов допустимо лишь при условии обеспечения надежного их заряда  не только от источ­ника переменного напряжения 6 или 10 кВ, но и от тока к.з.  (§ 4­6). Рис. 7­1. Часть принципиальной схемы выходных оперативных цепей защиты  трансформатора, в том числе газовой, с предварительно заряженными  конденсаторами На рис. 7­1 приведена часть принципиальной схемы выходных цепей защиты трансформатора, в которой источником оперативного тока служат предварительно заряженные конденсаторы БК. Разряд конденсаторов на катушку выходного промежуточного реле РП происходит при срабатывании газовой защиты (замыкается контакт РГО), а также дифференциальной ДЗ или максимальной токовой защиты МТЗ. Одновременно с РП срабатывает соответствующее указательное реле РУ или /РУ, обеспечивая действие аварийной сигнализации. Промежуточное реле действует своими контактами на отключение выключателей всех сторон трансформатора, а также на включение короткозамыкателя или на запуск устройства передачи отключающего импульса. Источниками оперативного тока при выполнении каждой из этих операций служат отдельные блоки конденсаторов (на схеме не показаны). Кроме того, один из замкнувшихся контактов реле РП обеспечивает его самоудерживание.  Это необходимо потому, что при бурном газообразовании и большой скорости потока масла контакт отключающего элемента РГО может замыкаться лишь кратковременно. С помощью отключающего устройства (накладки) ОУ можно перевести действие отключающего элемента РГО на сигнал (это положение 2 устройства ОУ). В цепи отключающего элемента РГО имеется размыкающий контакт реле РПКЗ. Он размыкается после включения короткозамыкателя трансформатора, поскольку на этом действие газовой защиты должно прекратиться, несмотря на то, что контакт РГО может остаться в замкнутом положении из­за Ф ЮКПК  705 ­14 ­2017 ГККП «Политехнический колледж» управления образования города Шымкент конструктивных особенностей газового реле. На рис. 7­2 приведена принципиальная схема отключающих цепей газовой защиты на переменном оперативном токе. Источником оперативного тока служит трансформатор собственных нужд ТСН, включенный со стороны НН трансформатора 10 или 6 кВ. В этой схеме, как и в предыдущей, предусмотрена возможность перевода действия отключающего элемента РГО на сигнал с помощью перестановки отключающего устройства ОУ в положение 1. Имеется также цепь самоудерживания промежуточного реле РП через его замыкающий контакт РП\ и размыкающий контакт РПКЗ, который размыкается после включения короткозамыкателя, когда самоудерживания уже не требуется, но оно могло бы продолжаться, если питание цепей оперативного напряжения производится от ТСН соседнего, неповрежденного трансформатора. Контакты РП2 и РЯ3 действуют соответственно на электромагнит включения короткозамыкателя ЭВКЗ и на электромагнит отключения выключателя 10(6) кВ ЭОВу а на трехобмоточном трансформаторе — и на электромагнит отключения выключателя 35 кВ (на схеме не показан). Все электромагниты предназначены для питания от источника переменного напряжения 220 В. У этих же коммутационных аппаратов имеются и другие ЭВ и ЭО, предназначенные для работы от трансформаторов тока или от предварительно заряженных конденсаторов при действии дифференциальной или максимальной токовой защит трансформатора [23]. Рис. 7­2. Принципиальная схема отключающих цепей газовой защиты на переменном оперативном токе 4. Закрепление нового материала (10 мин):  Опрос учащихся по следующим вопросам: 1. Назначение дифференциальной защиты; 2. Токовая отсечка (основная защита от КЗ в двигателе); 3. Дифференциальная защита трансформатора (ДЗТ); 5. Домашнее задание ( 3 мин): Л­1, стр 233­250  6. Подведение итогов урока.  Выставление и комментарии оценок (  2 мин): ___________________ 7. Рефлексия (  2 мин):____________________________________________ Ф ЮКПК  705 ­14 ­2017 ГККП «Политехнический колледж» управления образования города Шымкент _________________________________________________________________ ________________________________________________________________ «Проверено»: ___________________                       Нуранова Ж.У.                                    (Председатель ПЦК)                                     (ФИО преподавателя)         Ф ЮКПК  705 ­14 ­2017