1Общие вопросы релейной защиты
 Скачать 1.27 Mb.
|
Выбор параметров срабатыванияПроизводится по четырем условиям: 1) Пусковое реле не должно действовать при внешнем КЗ. Для этого ток срабатывания должен быть больше тока небаланса  при при КЗ на шинах противоположной подстанции: ; где  - коэффициент надежности, равен 1,5 – 2.Ток небаланса обусловлен погрешностью трансформаторов тока  и неравенством сопротивлений линий  : ,где  - коэффициент однотипности трансформаторов тока;  - коэффициент учитывающий наличие апериодической составляющей в токе короткого замыкания;  - допустимая погрешность трансформаторов тока;  - максимальный ток внешнего трехфазного короткого замыкания; ,где  и  - сопротивления параллельных линий. .2) Пусковое реле должно быть отстроено от суммарного тока нагрузки линий  для предотвращения ложного действия защиты при отключении одной из линий с противоположной стороны в нормальном режиме. В таких условиях по оставшейся в работе линии протекает весь ток нагрузки: .3) Пусковое реле должно быть отстроено от токов протекающих в неповрежденных фазах  при двухфазных и однофазных КЗ. Для этой цели .Условие отстройки от тока при каскадном отключении замыкания между двумя фазами является расчетным только для защиты, установленной с питающей стороны на линиях с односторонним питанием. Для комплекта защиты, установленного у шин приемной подстанции, ток срабатывания по условию 3 не выбирается, так как при каскадном действии защиты линии, когда второй работает защита приемного конца, ток направлен к шинам (в нагрузку ) и нет опасности ложного срабатывания защиты, установленной на приемном конце.4) Пусковое реле должно надежно возвращаться при максимальной нагрузке линий. При выборе тока срабатывания без учета возврата контакты пускового реле могут остаться замкнутыми после отключения внешнего КЗ (при работе одной линии). Если при этом под действием тока нагрузки сработает реле направления мощности, то цепь отключения от защиты будет разомкнута только блок контактами отключенного выключателя. В момент включения второго выключателя блок-контакт замкнется и защита подаст импульс на отключение работающей линии. Условие возврата обеспечивается, если:  .Если условие 3 является определяющим при выборе тока срабатывания защиты, то целесообразней комплектовать защиту от многофазных КЗ и выводить из действия при КЗ на землю. При этом определяющим будет условие 2. Чувствительность защиты оценивается в зоне каскадного действия и в точке равной чувствительности. Длина зоны каскадного действия определяется выражением:  где  - ток в месте короткого замыкания при повреждении на границе зоны каскадного действия; с некоторым приближением принимается равным току трехфазного короткого замыкания на шинах противоположной подстанции;  - длина линии.Для параллельных линий без обходных связей при одинаковых токах срабатывания обоих комплектов защит зона каскадного действия комплекта от замыкания между фазами не должна превышать 30 % длины линии при любых параметрах сети, если обеспечивается требуемая чувствительность защиты (   к повреждениям в середине линии при включенных выключателях с обеих сторон.Оценить чувствительность защиты в режиме каскадного действия можно по выражению:  ,где  - ток, протекающий через данный комплект защиты, при двухфазном коротком замыкании у шин противоположной подстанции и отключенном выключателе, ближайшем к месту повреждения, в минимальном режиме работы сети ( ).Определить положение точки равной чувствительности можно по следующему выражению:  где  - расстояние до точки равной чувствительности от места установки комплекта защиты, расположенного вблизи подстанции А;  и  - токи срабатывания комплектов защиты, расположенных, соответственно, вблизи подстанций А и Б.Чувствительность комплектов защит к повреждению в точке равной чувствительности может быть оценена по выражению:  где  - токи в протекающие в защитах А и Б при металлическом замыкании между двумя фазами в точке равной чувствительности в минимальном режиме работы энергосистемы.Недостатки направленной поперечной дифференциальной защиты: – действует правильно только для параллельных линий; – при КЗ в зоне каскадного действия имеет большое время срабатывания; – в случае применения проводов разных марок защита может оказаться нечувствительной; – требует установки дополнительной защиты для отключения КЗ в мертвой зоне, а также заменяющей ее, когда в работе остается только одна из линий. Достоинства защиты: – быстродействие; – защищает целиком всю линию; – хорошая чувствительность; – простота, экономичность. Применяется в распределительных сетях напряжением 35-110 2.5.2. Высокочастотные защиты ЛЭП На линиях электропередачи напряжением 110 кВ и выше средней и большой длины (несколько десятков и даже сотен километров) продольные дифференциальные защиты с соединительными проводами не могут быть применены вследствие высокой стоимости и недопустимого увеличения сопротивления соединительного кабеля. В связи с этим на таких линиях в качестве быстродействующих защит, обеспечивающих отключение без замедления повреждений на всем протяжении линии, используются высокочастотные защиты. В этих защитах обмен информацией между комплектами, установленными по концам защищаемой линии, осуществляется с помощью организованного по ней специального высокочастотного канала. На рис. 49 показана схема организации высокочастотного канала по линии электропередачи. Ток высокой частоты в этой схеме передайся по одной из фаз линии и возвращается через землю. На каждом конце линии устанавливается высокочастотный аппарат (ВЧА) 1, состоящий из передатчика (генератора) сигналов высокой частоты ГВЧ и принимающего их приемника ПВЧ. Выходные цепи ВЧА подключаются одним зажимом к земле, а вторым - к линии электропередачи через кабель 2, фильтр присоединения 3 и конденсатор связи 4. Сопротивление конденсатора связи, через который ВЧА подключается к линии электропередачи, зависит от частоты проходя щего через него тока. Для токов промышленной частоты 50 Гц оно велико (больше 1 МОм) и поэтому ток утечки весьма мал. При высоких частотах (больших 10 кГц) сопротивление конденсатора резко уменьшается. В результате ток высокой частоты, проходящий по линии, будет ответвляться в конденсатор и дальше через фильтр присоединения проходить в ВЧА. Для того чтобы токи высокой частоты не выходили за пределы защищаемой линии, по концам ее устанавливаются специальные заградители 5. Заградитель представляет собой резонансный контур, состоящий из силовой индуктивной катушки Lи элемента настройки (регулируемой емкости Ск). Значение емко сти подбирается так, чтобы контур заградителя был настроен в резонанс (тока) на частоту настройки ВЧА. Такой заградитель называется резонансным, или одночастотным. При резонансной частоте сопротивление контура имеет максимальное значение, благодаря чему предотвращается растекание тока высокой частоты. Резонансное сопротивление заградителя должно быть не меньше 1000 Ом. Для защиты конденсатора Ск от грозовых и коммутацион ных перенапряжений предусматривается разрядник FV. В качестве высокочастотного кабеля 2 используется кордельный кабель типа ФКБ, входное сопротивление которого близко к 100 Ом.  Рис. 49. Принципиальная схема высокочастотного канала С помощью фильтра присоединения согласовывается (уравнивается) входное сопротивление высокочастотного кабеля и линии. Фильтр присоединения образует замкнутый контур для токов высокой частоты и компенсирует емкость конденсатора связи, что позволяет уменьшить до минимума сопротивление конденсатора для токов высокой частоты. Фильтр присоединения представляет собой воздушный трансформатор с отпайками, позволяющими менять самоиндукцию его обмоток и взаимную индуктивность между ними. Высокочастотными защитами оснащено большинство линий напряжением 220 кВ и выше, а также большое число линий 110 кВ. Наибольшее распространение получили дифференциально-фазные высокочастотные защиты. Принцип действия дифференциально-фазной высокочастотной защиты (ДФЗ) основана на сравнении фаз токов по концам защищаемой линии. На рис.50 показаны схемы токораспределения при внешнем КЗ (точка К.1 на рис.50а) и при повреждении на защищаемой линии (точка К2 на рис.50б). Считая положительными токи, направленные от шин в линию, можно сказать, что при внешнем КЗ токи  и  сдвинуты на 180° (имеют противоположные знаки), а при КЗ в зоне - совпадают. Последнее утверждение справедливо, если пренебречь сдвигом по фазе между векторами ЭДС  и  по концам электропередачи и различием углов полных сопротивлений  и  .Таким образом, сравнивая фазы токов по концам защищаемой линии, можно определить место повреждения. В отличие от обычных дифференциальных защит, в которых значения токов сравниваются непосредственно в реле, в дифференциально-фазной защите для передачи информации о фазе токов, проходящих по концам защищаемой линии, используется канал высокой частоты. Структурная схема защиты показана на рис.51. Защита состоит из высокочастотного аппарата ВЧА, включающего в себя ГВЧ и ПВЧ, реле отключения РО, питающегося током приемника, и пусковых реле ПО1 и П02, первое из которых пускает ГВЧ, а второе замыкает цепь отключения. Особенность ДФЗ как высокочастотной защиты состоит в том, что ГВЧ управляется непосредственно током промышленной частоты. Генератор высокочастотных колебаний включен так, что при положительной полуволне промышленного тока он работает, посылая в канал ток высокой частоты, а при отрицательной - запирается, прекращая выдачу высокочастотных сигналов. Приемник ВЧА выполнен таким образом, что при наличии токов высокой частоты, поступающих в его входной контур, выходной ток, питающий реле РО, равен нулю, а при отсутствии высокоча стотного сигнала появляется выходной ток, поступающий в реле РО. При внешнем КЗ (рис.50а), когда фазы первич ных токов по концам линии противоположны, ГВЧ на конце т линии работает в течение первого полупе риода промышленного тока, а на конце п — в течение следующего полупериода. В результате по линии не прерывно проходит ток вы сокой частоты, питая прием ники, установленные на обе их сторонах защищаемой ли нии. При этом в выходных цепях ПВЧ ток отсутствует, реле РО не работает и защита на отклю чение не действует. При КЗ в зоне (рис.50б) ГВЧ на обоих концах линии работают одновременно, поскольку фазы токов промышленной частоты совпадают. Высокочастотный ток, поступающий при этом в приемники, будет иметь прерывистый характер с интервалами, рав ными полупериоду промышленного тока. В этом случае приемник рабо тает в промежутки времени, когда ток высокой частоты отсутствует и заперт во время его прохождения. В выходной цепи приемника появляется прерывистый ток, который сглаживается и поступает в реле РО, последнее срабатывает и замыкает цепь вклю чения. Таким образом, сдвиг фаз токов промышленной частоты, проходящих по обоим концам защищаемой линии, определяется по характеру высокочастотных сигналов, принимаемых ПВЧ (сплош ные или прерывистые). По принципу действия ДФЗ не реагирует на нагрузку и качания, так как в этих режимах фазы сравниваемых токов по концам защищаемой линии противоположны.  Рис.50. Диаграмма токов ДФЗ Правильное поведение защиты при внешних КЗ будет обеспечено лишь в случае работы ГВЧ на обоих концах защищаемой линии. Если один из ГВЧ не будет за пущен или окажется неисправным, защита подействует неправильно и отключит неповрежденную линию, так как ПВЧ будут принимать прерывистый ток только одного передатчика. Для предотвращения этого в схеме защиты (см. рис.51) имеются два пусковых органа разной чувствительности: П01 — более чувствительный, осуществ ляющий пуск ГВЧ, и П02 - более грубый, замыкающий цепьотключения.  Рис.51. Структурная схема ДФЗ Достоинства высокочастотных защит: - возможность использования в сетях любой конфигурации; - высокая чувствительность; - достаточная надежность; - высокое быстродействие. Основной недостаток высокочастотных защит – высокая стоимость. 3. ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ В процессе эксплуатации возможны повреждения в трансформаторах и на их соединениях с коммутационными аппаратами. Могут быть также опасные ненормальные режимы работы, не связанные с повреждением трансформатора или его соединений. Возможность повреждений и ненормальных режимов обусловливает необходимость установки на трансформаторах защитных устройств. |