Шахтна пересувна трансформаторна підстанція

Реферат: UA 71130 U UA 71130 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Корисна модель належить до електротехніки і, зокрема, до шахтних пересувних трансформаторних підстанцій (ТПШП), які використовують для живлення електроприймачів у вугільних шахтах, небезпечних за газом і/або вугільним пилом. Трансформаторна підстанція, як джерело живлення, виконує не тільки подачу напруги низьковольтним споживачам, але згідно з п. 2 глави 7 і п. 1 глави 8 розділу VIII Правил безпеки у вугільних шахтах (далі - ПБ) також забезпечує електричний захист у приєднанні, що відходить. Електричний захист у схемі електропостачання підстанції на стороні високої напруги (6000 В) здійснюється високовольтними комплектними розподільними пристроями (далі - КРП) (п. 1 глава 8, розділ VIII ПБ). Згідно з вимогами цього пункту КРП повинні також забезпечувати захист у приєднанні на стороні низької напруги у разі неспрацьовування захисту в підстанції. При живленні від одного КРП кількох підстанцій, як це допускається п. 1 глави 8 розділу VIII ПБ, необхідно передбачати захист від струмів короткого замикання (далі - к. з.) в ТПШП на стороні високої напруги з метою резервування захисту в КРП, підвищення чутливості максимального струмового захисту та більш точного розрахунку уставки захисту. Трансформаторні підстанції, які випускаються в даний час, мають однакову електричну схему (див. Подстанция комплектная трансформаторная передвижная взрывозащищенная типа ТКПВ. Руководство по эксплуатации. ПИ-ФА.674824.001-01РЭ, Торез, 2011), згідно з якою в колі живлення напругою 6000 В передбачено роз'єднувач, підключений до первинної обмотці трифазного знижувального трансформатора, який є складовою частиною підстанції і має первинну та вторинну обмотки. На стороні низької напруги (660, 1140 В) передбачено вимикач, блоки електричного захисту від: струмів к. з., витоків струму на землю, зниження опору ізоляції струмопровідних частин і блок дистанційного керування (вимикання). Робота підстанції полягає в наступному. Для її включення в роботу необхідно роз'єднувач перевести в положення "включено". Напруга 6000 В надходить на первинну обмотку, а потім, в результаті електромагнітних процесів, і на вторинну обмотку трансформаторної підстанції, внаслідок чого отримуємо знижену напругу - 660/1140 В. З перемиканням вимикача в положення "включено", трансформаторна підстанція підготовлена до роботи. Якщо в приєднанні, що відходить, тобто на стороні низької напруги, відсутні пошкодження кабелів та інших струмоведучих частин, підстанція працює в нормальному режимі. У разі появи пошкодження в приєднанні, що відходить, на стороні низької напруги спрацьовує електричний захист того чи іншого виду і впливає на вимикач. Останній відключає живлення електроприймачів. При пошкодженні в колі живлення високої напруги відбувається спрацьовування електричного захисту в КРП, яке відключає живлення з підключених до нього підстанцій. Чутливість захисту КРП повинна бути такою, щоб у разі неспрацьовування електричного захисту на стороні низької напруги підстанції, КРП має забезпечити її захисне відключення. Тут доречно зазначити, що чутливість захисту КРП недостатня, і вона, як правило, не реагує на струми к. з. в колі зниженої напруги (660, 1140 В). Про це свідчать аварії, що сталися на шахтах "Піонер" та "Краснолиманська". У трансформаторних підстанціях на зазначених шахтах сталося к. з. на ділянках від вторинної обмотки трансформатора до затискачів на вводі вимикача. У результаті невідключеного живлення напругою 6000 В за допомогою КРП сталося пропалювання корпусу підстанції та пошкодження ізоляторів прохідних затискачів. Останнє було викликане електродинамічними процесами в режимі к. з. В даний час на шахтах від одного КРП здійснюється живлення до п'яти трансформаторних підстанцій із різними навантаженнями. Звичайно, при такій структурі електропостачання домогтися необхідної чутливості і заданої уставки за струмом к.з. неможливо, особливо з довжиною кабельної лінії до 3-х км з боку високої напруги внаслідок того, що індуктивність і ємність кабеля різко знижують струм к. з., особливо у віддаленій від КРП точці. Тому необхідно змінити структуру підключення захисту в трансформаторних підстанціях. Відома трансформаторна підстанція, визначена за прототип, має такі недоліки. 1. Відсутність максимального струмового захисту на стороні первинної обмотки трансформатора для вимикання КРП в разі виникнення к. з. в приєднанні, що відходить від вторинної обмотки трансформатора (відступ від вимог п.1 глави 8 розділу VIII ПБ). 2. Недостатня чутливість блока струмового захисту, встановленого в КРП, від струмів к. з. оскільки довжина кабельної лінії до підстанції становить, в середньому, 3000 м, і, крім того, кожна підстанція має різні навантаження. При виникненні дуги в місці к. з. відбувається зниження струму в короткозамкненому контурі, внаслідок збільшення опору дугового проміжку, що також знижує чутливість захисту. 1 UA 71130 U 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 У основу корисної моделі поставлена задача створення шахтної пересувної трансформаторної підстанції, в якій зміна її електричної схеми дозволить поліпшити захисні характеристики підстанції, що, в цілому, забезпечить безпеку використання електричної енергії в шахтах. Поставлена задача вирішується тим, що в шахтній пересувній трансформаторній підстанції, яка містить роз'єднувач в колі високої напруги, силовий трифазний знижувальний трансформатор, вимикач в колі вторинної обмотки трансформатора, блоки електричного захисту і блок дистанційного керування, згідно з корисною моделлю, у колі високої напруги підстанцію оснащено блоком максимального струмового захисту, трансформатори струму якого введено в кожну фазу мережі, а виконавчий елемент цього блока приєднано в коло дистанційного вимикання вимикача високовольтного комплектного розподільного пристрою. У запропонованому рішенні трансформаторну підстанцію вперше оснащено блоком максимального струмового захисту, який введено на стороні первинної обмотки трансформатора. Даний блок має захисну характеристику за струмом у колі живлення на стороні низької напруги підстанції, в тому числі, на ділянці кола від вторинної обмотки трансформатора до приєднаних електроприймачів. Електрична схема підстанції з пристроями захисту від струмів к. з. як на стороні високої напруги, так і на стороні низької напруги, дозволяє забезпечити захисне вимикання низьковольтного приєднання із забезпеченням резервування у разі виникнення аварійної ситуації. На кресленні наведено однолінійну функціональну схему шахтної пересувної трансформаторної підстанції. Трансформаторна підстанція містить: відділення 1 високої напруги, відділення 2 трифазного понижуючого трансформатора, відділення 3 низької напруги. У відділенні 1 розташовано ручний роз'єднувач 4, трансформатори струму 5, блок 6 максимального струмового захисту і коло 7 дистанційного керування вимикачем КРП (на кресленні не наведено) з пультом 8. У відділенні 2 розміщено трифазний знижувальний трансформатор 9. У відділенні 3 розміщено допоміжний понижуючий трансформатор 10, блок 11 максимального струмового захисту з трансформаторами струму 12, блок 13 дистанційного керування, блок 14 контролю витоків струму відносно землі і вимикач 15. Блок 6 захисту від струмів к. з. розроблено, наприклад, з використанням реле LH86AC, яке серійно випускається і має релейну характеристику з уставками струму до 750 А. Підстанція працює так. Напругу 6 кВ від КРП подається на ввід ТПШП. При включеному роз'єднувачі 4 напруга 6 кВ подається на трансформатор 9, який містить первинну і вторинну обмотки. На вторинній обмотці отримуємо знижену напругу 660 або 1140 В. Після вмикання вимикача 15 знижена робоча напруга подається до розподільного пункту ділянки лави або прохідницького вибою. Підстанцію включено до роботі. Допоміжний знижувальний трансформатор 10 служить для живлення блоків 6, 11, 14 електричного захисту і блока 13 дистанційного вимикання вимикача 15. Блоки 11 і 6 з трансформаторами струму 5 і 12 відповідно в кожній фазі призначені для захисту від струмів к. з. в приєднанні, що відходить, на низькій стороні. Блок 14 виконує контроль витоку струму з силового кола щодо землі і захист від ураження людини електричним струмом. Передбачений захист відповідає: вимогам п. 2 глави 7 і п. 1 глави 8 розділу VIII ПБ. При цьому захист реалізовано за допомогою блока 6, введеного вперше. Відключення низьковольтного живлення підстанції здійснюють за допомогою блока 13 шляхом впливу на пульт (на кресленні не наведено), з'єднаний з цим блоком. При цьому відбувається відключення вимикача 15, і низьковольтне напруга підстанції буде вимкнено. Відключення підстанції з високої сторони здійснюють вручну роз'єднувачем 4 або за допомогою пульта 8 дистанційного відключення вимикача КРП. Передбачений електричний захист блокує подачу напруги в приєднання, що відходить, у разі пошкодження в низьковольтній мережі електропостачання. Блоками 6, 11 забезпечується захист від струмів к. з. в низьковольтному електричному колі, а блоком 14 - захист у разі зниження опору ізоляції струмопровідних частин нижче нормованого значення, а також у випадку дотику людини до струмопровідних частин. Введення блока 6 на стороні високої напруги забезпечує надійність відключення кожної підстанції в аварійному режимі, оскільки захист має уставку спрацьовування за струмом, розраховану з урахуванням навантаження кожного споживача підстанції. Чутливість захисту при цьому значно підвищена в порівнянні з таким захистом в КРП, віддаленого від підстанції на відстань до 3,0 і більше кілометрів, оскільки довжина кабелю різко знижує захисні характеристики КРП. 2 UA 71130 U 5 10 Крім того, КРП, як зазначалося, живить кілька підстанцій з різними навантаженнями, що не дозволяє розрахувати і вибрати точну уставку спрацьовування захисту. Блок 6 виконує контроль і формування захисного вимикання, що дозволяє досягти захист від струмів к. з. на всіх ділянках низьковольтної мережі з заданими параметрами надійності, як за значенням струму уставки, так і за чутливістю захисту з заданим коефіцієнтом чутливості (Кч), який згідно з ПБ не повинен бути менше за 1,5. Крім того, блок 6 виконує контроль і захисне вимикання під час к. з. у кабелі, що живить трансформаторні підстанції напругою 6000 В, наприклад шляхом вимірювання струму асиметрії у фазах. Визначається коефіцієнт чутливості згідно з залежністю: K ч  I( 2 )к.з. min / Iy , 15 20 25 30 де I( 2)к.з. min - струм двофазного к. з. у віддаленій точці низьковольтної мережі, A; Іy - уставка струму спрацьовування, A. На струм короткого замикання Iк.з. min в низьковольтній мережі істотно впливає потужність підстанції і довжина кабельної лінії. Використання заявленого рішення вперше коло низьковольтного електропостачання від виводів вторинної обмотки трансформатора забезпечено надійним захистом від струмів к. з. При цьому такий захист виконується з резервуванням: перша лінія захисту покладається на вимикач в колі вторинної обмотки трансформатора, друга - на вимикач КРП. Перша лінія вимикання формується вимикачем в КРП і блоком захисту, встановленим па високій стороні трансформаторної підстанції і підключеним до силового кола високої напруги (6000 В). Спрацювання вимикача КРП відбувається в результаті дії блока 6 захисту на коло 7 дистанційного керування згаданого вимикача. Другу лінію вимикання утворено блоком 11 захисту на стороні низької напруги, які діє на коло вимикання вимикача 15. Виконання захисту з резервуванням вперше дозволяє забезпечити безпеку системи електропостачання як на високій, так і на низькій стороні живлення. Особливо слід виділити те, що з введенням блока захисту від струмів к. з. на стороні високої напруги трансформатора можна розрахувати і вибрати точну уставку за струмом і забезпечити задану чутливість захисту, що реагує на мінімальні струми короткого замикання. Запропоноване рішення спрямоване на забезпечення безпеки використання електричної енергії в шахтах. ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ 35 40 Шахтна пересувна трансформаторна підстанція, що містить роз'єднувач в колі високої напруги, силовий трифазний знижувальний трансформатор, вимикач в колі вторинної обмотки трансформатора, блоки електричного захисту і блок дистанційного керування, яка відрізняється тим, що в колі високої напруги підстанцію оснащено блоком максимального струмового захисту, трансформатори струму якого введено в кожну фазу мережі, а виконавчий елемент цього блока приєднано в коло дистанційного вимикання вимикача високовольтного комплектного розподільного пристрою. 3 UA 71130 U Комп’ютерна верстка А. Крулевський Державна служба інтелектуальної власності України, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна ДП “Український інститут промислової власності”, вул. Глазунова, 1, м. Київ – 42, 01601 4