1Общие вопросы релейной защиты

Название	1Общие вопросы релейной защиты
Анкор	releinaya_zashita.docx
Дата	23.03.2018
Размер	1.27 Mb.
Формат файла
Имя файла	releinaya_zashita.docx
Тип	Документы #17077
страница	19 из 19

1 ... 11 12 13 14 15 16 17 18 19

5.2.3. Защита от однофазных замыканий на землю в обмотке статора

Применяется только для генераторов, работающих на сборные шины.

В сети с незаземленной нейтралью генератор может длительное время работать с замыканием на землю, если ток не превышает 5 А. В этом случае персоналу необходимо в течении двух часов устранить повреждение, пока оно не перешло в двухфазное КЗ. Поэтому защиту выполняют с действием на сигнал при

 5 А и с действием на отключение при

>5 А.

Для выполнения защиты используют трансформаторы нулевой последовательности кабельного (ТНП) или шинного типа (ТНПШ). Трансформаторы нулевой последовательности устанавливаются непосредственно у выводов генератора, чтобы исключить работу защиты при повреждении на токопроводе (рис.74).

Принцип действия трансформаторов нулевой последовательности для защиты генераторов аналогичен трансформаторам нулевой последовательности для линий, работающих в сетях с изолированной нейтралью. Однако в данном случае значительно сложнее обеспечить симметрию отдельных фаз токопровода по отношению к магнитопроводу их охватывающему (в отличие от кабелей). Это приводит к возрастанию тока небаланса.

В связи с этим трансформатор тока нулевой последовательности, используемый в защите генераторов, имеет ряд конструктивных особенностей :

1. На магнитопроводе, кроме рабочей обмотки, есть обмотка подмагничивания, позволяющая добиться оптимального режима трансформатора нулевой последовательности с отдачей максимальной мощности. Цепь подмагничивания получает питание от основных обмоток трансформатора напряжения.

2. Вторичные обмотки, от которых питаются реле, разделены на секции и расположены в различных частях магнитопровода. Это дает возможность уменьшить ток небаланса, возникающий за счет несимметричного расположения фаз в окне магнитопровода.

3. Чтобы обмотка подмагничивания не оказывала влияния на вторичный ток, магнитопровод выполняют из двух одинаковых сердечников, расположенных один под другим (рисунок 4). Обмотку подмагничивания разбивают на две секции и располагают на обоих магнитопроводах. Соединяют их между собой последовательно встречно так, что ЭДС во вторичной обмотке трансформатора нулевой последовательности, созданные за счет потоков от токов намагничивания взаимно уравновешиваются и суммарный ток равен нулю.

                          $g:\голговских_учебник_рз\голговских_учебник_рз\5\part_5.files\pic74.bmp$

                  Рис.74. Схема защиты от замыканий на землю в обмотке статора генератора, реагирующая на емкостной ток

                              $g:\голговских_учебник_рз\голговских_учебник_рз\5\part_5.files\pic75.bmp$

Рис.75. Конструкция трансформатора тока нулевой последовательности

Рабочие обмотки также соединены последовательно.

В цепи рабочей обмотки ТНПШ включены токовые реле KA1 (рис.74) для защиты генератора от однофазных замыканий на землю и реле KA2 для защиты от двойных замыканий на землю. Для предотвращения излишних срабатываний защиты от токов небаланса ее действие блокируется защитами от внешних симметричных (KA3) и несимметричных КЗ (KA4).

Защита от однофазных замыканий на землю имеет выдержку времени 1.5 - 2 с, предусмотренную для отстройки от переходных процессов при внешних замыканиях на землю, сопровождающихся бросками емкостного тока.

Ток срабатывания защиты от однофазных замыканий на землю выбирается по условию отстройки от токов небаланса.

Первичный ток срабатывания защиты

,

где

- емкостной ток замыкания на землю генератора;

- коэффициент возврата реле KA1;

- коэффициент надежности для отстройки от перемежающего внешнего замыкания на землю (принимается равным 2);

- коэффициент надежности, принимается равным 1,5;

- первичный ток небаланса.

Первичный ток небаланса определяется по выражению

,

где

- число витков вторичной обмотки ТНПШ;

- сопротивление реле KA1;

- эквивалентное сопротивление намагничивания, приведенное ко вторичным цепям;

- вторичный ток небаланса.

Вторичный ток небаланса состоит из двух составляющих: одна из них обусловлена несимметричным расположением первичных обмоток ТНПШ относительно вторичных и создается током внешнего KЗ, а вторая – не идентичностью двух сердечников ТНПШ и возникает из-за наличия подмагничивания:

,

где

- э.д.с. небаланса во вторичной обмотке ТНПШ в номинальном режиме;

- кратность тока срабатывания реле блокировки относительно номинального тока генератора;

- коэффициент, учитывающий размещение ТНПШ в закрытом шиноблоке.

Ток срабатывания

должен быть меньше 5А.

Ток срабатывания защиты от двойных замыканий на землю принимается 200-300 А. При этом она надежно отстроена от токов небаланса и имеет высокую чувствительность.

Для генераторов, имеющих больший емкостной ток, чем генераторы ТВФ-63, ток срабатывания защиты получается больше 5 А. В связи с этим применяется схема с компенсацией в защите установившегося емкостного тока.

Для указанной компенсации на обмотку ТНПШ, предназначенную для включения блокирующего реле, подается напряжение 3

от трансформатора напряжения через конденсаторы. В остальной части схема не отличается от рассмотренной ранее.

5.2.4 Максимальная токовая защита от внешних замыканий

       Все генераторы, работающие на сборные шины снабжаются или простыми максимальными токовыми защитами, или максимальными токовыми защитами с пуском по напряжению, или максимальными токовыми защитами с фильтром токов нулевой последовательности.

Действие этих защит предусматривается в следующих случаях:

1.       При КЗ на сборных шинах, не имеющих специальной защиты или при отказе в действии этой защиты.

2.       При КЗ на элементах, присоединенных к сборным шинам при отказе в действии защит.

3.       При отказе в действии основных защит генератора.

Основное назначение максимальной токовой защиты – защита генератора от сверхтоков при внешних КЗ.

На генераторах малой мощности (до 1 МВт), не подверженных перегрузкам в качестве основной защиты от внутренних и внешних КЗ, применяется простая максимальная токовая защита вместе с токовой отсечкой (рис.76).



          $g:\голговских_учебник_рз\голговских_учебник_рз\5\part_5.files\pic76.bmp$

Рис.76. Схема максимальной токовой защиты и токовой отсечки генераторов малой мощности

Максимальная токовая защита выполнена на токовых реле КА3 и КА4 и реле времени КТ (рис.76). Трансформаторы тока включены в неполную звезду.

Выдержка времени максимальной токовой защиты генератора выбирается на Dt больше максимальной токовой защиты шин или потребителей. Токовая отсечка выполнена на реле КА1 и КА2 и действует без выдержки времени.

Простая максимальная токовая защита не может отличить сверхтоки внешнего КЗ, которые требуется отключать по возможности быстрее, от токов перегрузки (где защите достаточно действовать на сигнал). Поэтому для защиты генераторов мощностью свыше 1 МВт от внешних КЗ следует применять максимальную токовую защиту с комбинированным пуском по напряжению, выполненную с одним минимальным реле напряжения, включенным на междуфазное напряжение, и одним устройством фильтр-реле напряжения обратной последовательности, разрывающим цепь минимального реле напряжения.

При таком включении токовых реле обеспечивается срабатывание защиты при любом виде КЗ как в сети генераторного напряжения, так и на стороне высшего напряжения силовых трансформаторов. Токовые реле максимальной токовой защиты обычно подключаются к трансформаторам тока, установленным со стороны выводов обмотки статора. При этом токовая защита обеспечивает резервирование основной продольной дифференциальной защиты генератора при многофазных КЗ в обмотках статора. Так как токовые реле будут срабатывать не только при КЗ, но и при перегрузках, когда нет необходимости отключать генератор, в схему защиты вводится блокировка по напряжению. Эту блокировку можно выполнить с помощью трех реле минимального напряжения. Однако для повышения чувствительности защиты к КЗ за трансформаторами и реакторами на генераторах используется обычно блокировка с двумя реле напряжения: реле напряжения обратной последовательности и минимальным реле напряжения, включенным на междуфазное напряжение (рис.77).

Реле напряжения в этой схеме включены так, чтобы обеспечить высокую чувствительность ко всем видам КЗ. При перегрузках, не сопровождающихся значительным снижением напряжения, минимальное реле напряжения KV1 будет держать контакт KV1.1 разомкнутым, предотвращая ложное срабатывание защиты. При несимметричных КЗ сработает реле напряжения обратной последовательности KV2 и разомкнет контакт KV2.1, снимая напряжение с обмотки реле KV1. Реле минимального напряжения KV1 замыкает свой контакт и с помощью промежуточного реле KLподготавливает цепь обмотки реле времени КТ1. При трехфазном КЗ минимальное реле напряжения KV1 замкнет свой контакт, разрешая действовать защите.

         $g:\голговских_учебник_рз\голговских_учебник_рз\5\part_5.files\pic77.bmp$

Рис.77. Схема максимальной токовой защиты с комбинированным пуском по напряжению

  Благодаря тому, что в цепь обмотки минимального реле напряжения включен размыкающий контакт KV2.1, чувствительность блокировки к трехфазным КЗ повышается поскольку в первый момент трехфазного КЗ хотя бы кратковременно существует несимметрия, реле KV2 разомкнет, а реле KV1 замкнет контакт независимо от удаленности места КЗ. После того как несимметрия исчезнет и КЗ станет симметричным,   реле KV2 замкнет контакт KV2.1 и на обмотку реле KV1 будет подано напряжение. Если напряжение возврата минимального реле напряжения будет больше, чем остаточное напряжение на его обмотке, контакт реле останется замкнутым и защита может подействовать на отключение. Поскольку при этом реле KV1 в рассматриваемой схеме работает на возврат, а напряжение возврата минимального реле напряжения превышает   напряжение   срабатывания,   то   обеспечивается   более высокая   чувствительность   к   трехфазным   КЗ.

   Реле напряжения KV1 может замкнуть свой контакт в нормальном режиме при неисправности цепей напряжения, вследствие чего будет снята блокировка токовых реле. Для того чтобы персонал мог своевременно принять меры к восстановлению цепей напряжения, в схеме предусмотрена сигнализация, срабатывающая при их повреждении. Плюс на сигнал подается через вспомогательный контакт SQ выключателя генератора, что необходимо для предотвращения действия сигнализации,   когда   генератор   отключен.

Ток срабатывания токовых реле отстраивается от номинального тока генератора

,

где

=1,1 ё 1,2; - номинальный ток генератора,

- коэффициент возврата.

Реле напряжения в этой схеме включены так, чтобы обеспечить высокую чувствительность ко всем видам КЗ. При перегрузках, не сопровождающихся значительным снижением напряжения, минимальное реле напряжения KV1 будет держать контакты K.V1.1 разомкнутыми, предотвращая ложное срабатывание защиты. При несимметричных КЗ сработает реле напряжения обратной последовательности K.V2 и разомкнет контакт K.V2.1, снимая напряжение с обмотки реле KV1. Реле минимального напряжения KV1 замыкает свой контакт и с помощью промежуточного реле KLподготавливает цепь обмотки реле времени К.Т1. При трехфазном КЗ минимальное реле напряжения K.V1 замкнет свой контакт, разрешая действовать защите.

Напряжение срабатывания минимального реле напряжения отстраивается от минимального значения эксплуатационного напряжения:

Для предотвращения неправильного действия защиты при самозапуске электродвигателей собственных нужд, когда напряжение на шинах генератора значительно снижается, допускается в случае необходимости уменьшать напряжение срабатывания реле напряжения до 0,5

. Снижение уставки минимального реле напряжения целесообразно также на генераторах, которые могут работать в асинхронном режиме.

Напряжение срабатывания реле напряжения обратной последовательности принимается минимально возможным, отстроенным от напряжения небаланса на выходе фильтра. Обычно принимается вторичное напряжение срабатывания порядка 6 В обратной последовательности, фазное на входе фильтра.

Выдержка времени защиты устанавливается на одну-две ступени больше выдержки времени защит трансформаторов и линий, отходящих от шин генераторного напряжения. В ряде случаев защита выполняется с двумя выдержками времени: с первой через проскальзывающий контакт реле времени КТ1.1 подается сигнал на отключение секционных и шиносоединительных выключателей трансформатора, связывающих данную секцию или систему шин с соседними, а со второй выдержкой времени КТ1.2 - на отключение генератора.

На генераторах с непосредственным охлаждением проводников обмоток вместо указанной защиты может быть установлена однорелейная дистанционная защита.

5.2.5 Токовая защита обратной последовательности

Для защиты генераторов мощностью более 30 МВт от токов обусловленных внешними несимметричными КЗ, а также от перегрузки током обратной последовательности применяется токовая защита обратной последовательности со ступенчатой или зависимой (интегральной) характеристикой выдержки времени.

На турбогенераторах мощностью 60 - 100 МВт с непосредственным охлаждением обмоток применяется четырехступенчатая токовая защита обратной последовательности, схема которой показана на рис.78. Защита выполняется с двумя фильтрами-реле тока обратной последовательности типа РТФ-7/1 (РТФ-7/2). Одно из устройств РТФ-7 применяется в заводском исполнении. Чувствительное реле этого устройства КА2 используется для сигнализации, а грубое КА1-для второй ступени защиты. С помощью чувствительного элемента второго устройства РТФ-7 выполняется третья ступень защиты KA5, а грубый элемент КА4 используется для вывода из действия токовой защиты нулевой последовательности, чтобы предотвратить ее излишнее срабатывание при внешнем КЗ. Для выполнения первой ступени защиты используется дополнительное токовое реле КАЗ типа РТ-40/0,6, подключение которого к фильтру второго устройства РТФ-7 осуществляется через специальные выводы.

Каждая ступень токовой защиты обратной последовательности действует на свое реле времени, а для последней третьей ступени, чтобы обеспечить необходимую выдержку времени, предусмотрена установка двух последовательно действующих реле времени КТ4 и KT5. Первая, наиболее грубая ступень защиты с одной и той же выдержкой времени действует на отключение АГП, выключателя генератора и на промежуточное реле, отключающее шиносоединительные и секционные выключатели. Вторая же и третья ступени действуют с двумя разными выдержками времени: с первой через проскальзывающие контакты КТ1.1 и КТ5.1 на отключение шиносоединительных и секционных выключателей, а со второй (контакты КТ1.2, К.Т5.2) - на отключение АГП и выключателя генератора.

Ток срабатывания первой ступени выбирается по условию обеспечения необходимой чувствительности (

= 1,2) при двухфазном КЗ на выводах защищаемого генератора, когда, выключатель его отключен. Выдержка времени первой ступени защиты определялась в соответствии с характеристикой, определяющей допустимую длительность прохождения тока обратной последовательности при двухфазном КЗ на выводах генератора.

$g:\голговских_учебник_рз\голговских_учебник_рз\5\part_5.files\pic78.bmp$

Рис.78. Токовая защита обратной последовательности с реле типа РТФ-7

Уставки срабатывания второй ступени защиты по току выбирались таким образом, чтобы обеспечивалась необходимая чувствительность защиты при несимметричном КЗ за резервируемым элементом, например за повышающим трансформатором, сохранялась селективность с защитами соседних элементов и удовлетворялись требования защиты генератора от тока обратной последовательности.

Ток срабатывания третьей ступени принимается равным 0,25

, выдержка времени срабатывания – 40 сек.

На генеpатоpаторах мощностью 160 МВт и выше токовая защита обpатной последовательности с интегpальной зависимой хаpактеpистикой выдеpжек вpемени выполняется на pеле РТФ-6М (AKI1, рис.79), содержащем пять отдельных органов: пусковой, сигнальный, интегральный и две отсечки.

                     $g:\голговских_учебник_рз\голговских_учебник_рз\5\part_5.files\pic79.bmp$

           Рис.79.Схема токовой защиты обратной последовательности с реле РТФ-6М

Сигнальный оpган действует на сигнал пpи появлении несимметрии токов генеpатоpа, котоpая должная быть устранена дежурным персоналом.

Пусковой орган обеспечивает пуск интегрального органа.

Интегральный оpган пpедназначен для защиты генеpатоpа от пеpегpузки токами обpатной последовательности и действует с выдеpжкой вpемени, зависящей от величины тока обpатной последовательности. В типовых схемах защиты блоков интегральный оpган действует обычно с двумя выдержками вpемени, для этого на его выходе устанавливается выносное реле вpемени. С меньшей выдеpжкой вpемени (проскальзывающий контакт pеле вpемени) интегральный оpган действует на отключение выключателей высшего напpяжения блока, а с большей (упорный контакт) - на останов блока.

Отсечка I ( чувствительная отсечка) является резервной защитой от внешних несимметpичных КЗ и действует с двумя выдержками, устанавливаемыми на отдельном pеле вpемени. С меньшей выдеpжкой вpемени защита обычно действует на деление шин высшего напpяжения, а с большей - на отключение выключателей высшего напpяжения блока.

Отсечка II ( грубая отсечка) предназначена для ближнего резервирования основных защит пpи двухфазных КЗ на выводах генеpатоpа и в его статорной обмотке. Используется на блоках с генераторными выключателями и действует с выдержкой вpемени на отключение этого выключателя и останов турбины. Выдеpжка вpемени обеспечивается с помощью отдельного pеле вpемени. Пpи наличии на блоке резервной диффеpенциальной защиты или пpи отсутствии генераторного выключателя отсечка II обычно не используется.

Защита подключается к трансформаторам тока, установленным со стороны нулевых или линейных выводов генеpатоpа, чем обеспечивается действие защиты пpи внутренних несимметpичных КЗ.

5.2.7 Максимальная токовая защита генератора от симметричных перегрузок

Защита от перегрузки, действующая на сигнал, выполняется с помощью одного токового реле КА ( рис.80), так как перегрузка имеет место одновременно во всех фазах. Для того чтобы защита не срабатывала при кратковременных перегрузках, в схему введено реле времени КТ.

Выдержка времени устанавливается больше выдержки времени максимальной токовой защиты генератора. На гидроэлектростанциях без постоянного дежурного персонала защита от перегрузки выполняется с двумя выдержками времени: с меньшей на снижение тока возбуждения для уменьшения тока статора и сбольшей — на отключение генератора.

                                            $g:\голговских_учебник_рз\голговских_учебник_рз\5\part_5.files\pic80.bmp$

                  Рис.80. Максимальная токовая защита генератора от перегрузок

В защите используется реле тока с высоким коэффициентом возврата типа РТВК, выполненное на полупроводниках.

Ток срабатывания защиты определяется по выражению

,

где

- коэффициент отстройки, принимается равным 1,05;

- коэффициент возврата реле, равен 0,99;

- номинальный ток генератора.

5.2.8 Защита от повышения напряжения

Защита постоянно введена в действие только на гидрогенераторах, где при сбросе нагрузки напряжение на обмотке статора может достигать (1,8…2)Ч

.

$g:\голговских_учебник_рз\голговских_учебник_рз\5\part_5.files\pic81.bmp$

Рис. 81. Защита от повышения напряжения

Такое напряжение опасно для изоляции генератора и должно быть быстро снижено. Вследствие большой инерционности направляющего аппарата гидротурбины резко уменьшить вращающий момент на валу невозможно. Поэтому используется специальная защита.

Защита состоит из реле максимального напряжения (рис.81) с напряжением срабатывания

= (1,5…1,7)Ч

и реле времени с выдержкой порядка 0,5 с. При срабатывании защита действует на отключение генератора и АГП.

На турбогенераторах защита от повышения напряжения вводится только на холостом ходу и дополняется реле тока, контролирующим наличие тока.

5.2.9 Защита от замыканий на землю обмотки возбуждения

Одним из наиболее частых повреждений цепи возбуждения являются замыкания на землю в одной и двух точках цепи возбуждения. Непосредственной опасности для генератора замыкание в одной точке обмотки возбуждения не представляет. Однако появление земли во второй точке сопровождается значительными изменениями токов и искажениями магнитного поля ротора. Искажение магнитного поля ротора приводит к несимметрии фазных токов в статоре и, как следствие этого, значительному нагреву обмоток.

На турбогенераторах мощностью 63 МВт замыкание на землю в одной точке выявляется при периодических измерениях сопротивления изоляции цепи возбуждения. После этого к генератору подключается переносное устройство типа КЗР-2, которое является защитой от замыкания на землю в двух точках цепи возбуждения.

На гидрогенераторах, турбогенераторах с водяным охлаждением обмотки ротора, а также на всех турбогенераторах мощностью 300 МВт и выше должна предусматриваться защита от замыканий на землю водной точке цепи возбуждения. На гидрогенераторах эта защита должна действовать на отключение, а на турбогенераторах - на сигнал.

На турбогенераторах с тиристорной и высокочастотной системами возбуждения применяется серийно выпускаемая промышленностью защита типа КЗР-3, выполняемая с наложением на цепь возбуждения переменного тока частотой 25 Гц и измеpением активного тока, определяемого величиной сопpотивления изоляции цепей возбуждения.

Основные элементы и цепи защиты показаны на пpинципиальной схеме (pис.82). Источником тока частотой 25 Гц является магнитный делитель частоты (МДЧ), питающийся от сети собственных нужд. Ток частотой 25 Гц подается чеpез вспомогательное устpойство (ВУ) на обмотку возбуждения генеpатоpа (LG) и на землю (на вал генератора). ВУ содеpжит частотные фильтpы, запиpающие для выхода в защиту слагающие напpяжения частотой 50, 150, 300 Гц, конденсатоpы, отделяющие цепи возбуждения от защиты, pазpядник, защищающий измеpительные цепи защиты пpи появлении пеpенапpяжения на выходе ВУ.

Чтобы защита pеагиpовала на изменение сопpотивления изоляции, на ее измеpительный оpган должна подаваться только активная составляющая наложенного тока. Для ее выделения используется фазочувствительная схема, состоящая из диодов VD2 - VD5 и баластных pезистоpов R6 - R9, на котоpую подаются наложенный ток через тpансфоpматоp тока ТА и напpяжение частотой 25 Гц от втоpичной обмотки МДЧ.

Сpеднее напpяжение на выходе фазочувствительной схемы:

,

где

- угол между наложенным током

и создающим его напряжением.

                              $g:\голговских_учебник_рз\голговских_учебник_рз\5\part_5.files\pic82.bmp$

                                 Рис.82. Принципиальная схема защиты КЗР-3

Результат сpавнения этого напpяжения с эталонным, полученным от делителя напpяжения (pезистоpы R12, R14, R16, R18, R22), подается на чувствительное магнитоэлектpическое pеле КА. При срабатывании этого реле, через контакт реле времени КТ, с выдержкой времени получает питание выходное pеле КL2 и замыкает свой контакт в сигнальной цепи.

Выдеpжка вpемени необходима для пpедотвpащения излишних сигналов пpи сpабатывании защиты в условиях пеpеходных пpоцессов (пpи синхpонизации, гашении поля и дp.).

Для отключения генератора при замыкании на землю во второй точке цепи возбуждения применяется переносное устройство типа КЗР-2 (рис.83). Одно такое устройство может использоваться на нескольких турбогенераторах с одинаковыми параметрами цепей возбуждения. Оно подключается к генератору и вводится в pаботу после появления замыкания на землю в одной точке цепи возбуждения, о возникновении котоpого можно судить по сигналу, поступающему от защиты КЗР-3, или по pезультатам пеpиодического измеpения сопpотивления изоляции цепей возбуждения с помощью вольтметpа.

                 $g:\голговских_учебник_рз\голговских_учебник_рз\5\part_5.files\pic83.bmp$

                               Рис.83. Принципиальная схема защиты КЗР-2

Защита КЗР-2 pаботает по пpинципу четыpехплечевого моста, в диагональ котоpого включены pеагиpующие оpганы (pеле КV1 и КV2). Плечами моста являются сопpотивления обмотки возбуждения генеpатоpа от места пеpвого замыкания на землю до ее полюсов и сопpотивления потенциометpов устpойства R1 и R2.

Пеpед вводом защиты в pаботу мост уpавновешивается путем установки движка потенциометpа R2 в положение, пpи котоpом показания вольтметpа PV pавны нулю или близки к нему. Hакладка SХ1 пpи этом должна быть pазомкнута. По окончании настройки накладка SX1 включается и защита вводится в работу.

Пpи возникновении замыкания на землю во втоpой точке pавновесие моста наpушается и в его диагонали появляется ток. Если величина тока превышает ток срабатывания, то срабатывает поляpизованное pеле КVI либо КV2 в зависимости от того, к какому из полюсов окажется втоpое замыкание ближе пеpвого.

Для пpедотвpащения излишних сpабатываний защиты пpи пеpеходных замыканиях во втоpой точке и в условиях переходных пpоцессов защита действует с выдеpжкой вpемени (0,5 ... 1,0 с), устанавливаемой на pеле КТ.

Недостатком рассматриваемой защиты является наличие у нее «мертвой зоны», так как чем ближе второе замыкание на землю будет расположено к первой точке замыкания,тем меньше будет ток в реле. Если первое замыкание произошло на кольцах ротора, защита вообще не будет действовать независимо от места второго замыкания на землю. Защиту нельзя использовать, если первое замыкание на землю возникнет в цепи возбуждения возбудителя, так как в этом случае она может неправильно подействовать при изменении положения реостата возбуждения.

5.2.10. Защита ротора от перегрузки

Длительная перегрузка обмотки ротора турбогенераторов с непосредственным охлаждением не допускается. Для предотвращения повреждения ротора при перегрузке предусматривается специальная защита с помощью реле, имеющего характеристику зависимую от тока ротора. Такая защита типа РЗР-1М устанавливается на турбогенераторах мощностью 160 МВт и более. Защита имеет две ступени: с первой она действует на развозбуждение генератора, со второй – на отключение генератора от сети и гашение поля. Каждая ступень имеет свою зависимую характеистику выдержки времени, при этом выдержка времени первой ступени при одних и тех же значениях тока ротора примерно на 20 % меньше выдержки времени второй ступени.

5.2.11. Защита от асинхронного режима при потере возбуждения

Защита от асинхронного режима реагирует на изменение величины и фазы полного сопротивления на выводах генератора при потере возбуждения.

Защита выполняется с помощью одного из трех реле сопротивления , входящих в дистанционную защиту типа БРЭ 2801. Реле включается на разность фазных токов и линейное напряжение.

Если асинхронный режим недопустим для генератора или для энергосистемы, то защита действует на отключение генератора, гашение поля и останов турбины.

5.3. Особенности защит синхронных компенсаторов

Конструктивно синхронные генераторы и синхронные компенсаторы ничем не отличаются, поэтому у синхронных компенсаторов возникают те же повреждения, что и в синхронных генераторах. Для защиты от них используются известные виды защит:

1.     От междуфазных повреждений в обмотке статора – продольная дифференциальная защита;

2.     От межвитковых замыканий – поперечная дифференциальная защита;

3.     От замыканий на землю в обмотке статора – токовые защиты на базе трансформатора нулевой последовательности с подмагничиванием;

4.     От повреждения в обмотке возбуждения – защита от замыканий в одной точке обмотки возбуждения.

Отличие защит синхронных компенсаторов от синхронных генераторов состоит в следующем:

1.   Защита от перегрузки синхронного компенсатора действует на разгрузку, то есть на уменьшение тока возбуждения.

2.   Синхронные компенсаторы не участвуют в подпитке внешних КЗ, поэтому защита от внешних КЗ не применяется.

3.   У синхронных компенсаторов используют, как правило, реакторный пуск. Для исключения прямого пуска (самозапуска) на синхронных компенсаторах применяется защита минимального напряжения, отключающая синхронный компенсатор при исчезновении напряжения.

На турбогенераторах с непосредственным охлаждением проводников обмоток рекомендуется устанавливать устройства защиты от асинхронного режима с потерей возбуждения. При действии указанных устройств защиты должен подаваться сигнал о потере возбуждения.

Генераторы, не допускающие асинхронного режима, а в условии дефицита реактивной мощности в системе и остальные генераторы потерявшие возбуждение, должны отключаться от сети при действии указанных устройств (защиты или автоматического гашения поля).



6.Защита электродвигателей

Повреждения электродвигателей:

1) Замыкания на землю. Защита от замыкания на землю устанавливается на них при токе замыкания более 10 А (Р<2000 Вт), при мощности более 2000 Вт и при токе замыкания на землю более 5 А. Защита действует на отключение.

2) Междуфазные КЗ. В качестве защиты используют токовую отсечку или продольную дифференциальную защиту, действующую на отключение.

Защита от витковых замыканий на электродвигателях не устанавливается. Ликвидация повреждения этого вида осуществляется другими защитами электродвигателей, поскольку витковые замыкания в большинстве случаев сопровождаются замыканием на землю или переходят в междуфазные.

Электродвигатели напряжением до 500 В защищаются от КЗ всех видов (в том числе и от однофазных) с помощью плавких предохранителей или быстродействующих автоматических выключателей.

Ненормальные режимы работы:

1)     перегрузка током больше номинального;

2)     неполнофазный режим;

3)     самозапуск .

Защита от многофазных КЗ

При мощности до 500 кВт используется токовая отсечка. Наиболее просто выполняется токовая отсечка с помощью реле прямого действия, встроенного в привод выключателя.

     $g:\голговских_учебник_рз\голговских_учебник_рз\6\part_6.files\pic84.bmp$

                                                             Рис.84

Ток срабатывания отсечки выбирается

,

где I_пуск– пусковой ток двигателя; (рис.84а),

(рис.84б);

=1,8 (реле РТ-40),

=2 (реле РТ-82, РТ-84 и реле прямого действия).

Токовую отсечку двигателей до 2000 кВт следует выполнять, как правило, по более простой и дешевой однорелейной схеме (рис.84а). Недостатком этой схемы является более низкая чувствительность, по сравнению с отсечкой на двух реле (рис.84б), к двухфазным КЗ (фазы А и С) в

раз.

Поэтому на электродвигателях мощностью 2000…5000 кВт токовая отсечка для повышения чувствительности выполняется двухрелейной. Двухрелейную схему токовой отсечки следует применять на электродвигателях мощностью до 2000 кВт, если коэффициент чувствительности однорелейной схемы при двухфазном КЗ на выводах электродвигателя менее 2.

На электродвигателях мощностью 5000 кВт и более устанавливается продольная дифференциальная защита. Эта защита выполняется в двухфазном или трехфазном исполнении с реле типа РНТ-567. Ток срабатывания реле принимается 2I_НОМ.

При двухфазном исполнение дополнительно устанавливается защита от двойных замыканий.

Ток срабатывания выбирается

.

Защита от замыканий на землю электродвигателей напряжением 3-10 кВ

Выполняется с помощью одного токового реле РТЗ-51, которое подключается к трансформатору тока нулевой последовательности (рис.85).

Ток срабатывания

,

где

– емкостной ток двигателя;

=1,2…1,3;

-коэффициент, учитывающий бросок емкостного тока электродвигателя при внешних перемежающихся замыканий на землю. Для защиты, действующей без выдержки времени

=3…4.

Ток срабатывания не должен превышать 10 А для электродвигателей до 2000 кВт, и 5 А для электродвигателей до 5000 кВт и более. Если расчетная величина тока срабатывания получается большей, то необходимо время срабатывания принять t = 1…2 с и

=1,5…2.

$g:\голговских_учебник_рз\голговских_учебник_рз\6\part_6.files\pic85.bmp$

Рис.85. Сема подключения реле защиты

Если питание электродвигателя подается по двум параллельным кабелям, то трансформаторы тока, надетые на каждый кабель, соединяются последовательно и подключаются к одному общему реле. На электродвигателях большой мощности, для питания которых используется больше двух кабелей, защиту от замыканий на землю выполняют одним общим трансформатором тока нулевой последовательности типа ТНП аналогично защите генераторов.

Для защиты от двойных замыканий на землю на электродвигателях, оснащенных продольной дифференциальной защитой в двухфазном исполнении к вторичной обмотке трансформатора тока нулевой последовательности подключается второе токовое реле, имеющее уставку срабатывания 100-200 А (первичный ток), как и в защите генераторов.

Ток срабатывания при двойных замыканиях на землю

.

Защита от перегрузки

Предусматривается на электродвигателях, подверженным перегрузкам по технологическим причинам (вентиляторы, дымососы, мельницы, дробилки и т. д.), а также на электродвигателях с особо тяжелыми условиями пуска и самозапуска длительностью более 20 с. Перегрузка – симметричный режим, поэтому защита от нее может быть выполнена одним реле, включенным в любую фазу электродвигателя. Выдержка времени защиты отстраивается от длительности пуска электродвигателя в нормальном режиме и самозапуска после действия УАВР и УАПВ. Обычно осуществляется индукционными элементами реле РТ-80, электромагнитные элементы которых используются для выполнения токовой отсечки (токовая отсечка осуществляется двухступенчатой защитой).

Действует защита на отключение допускается на электродвигателях с тяжелыми условиями пуска или самозапуска, а также в тех случаях, когда отсутствует возможность своевременной разгрузки без остановки электродвигателей или если нет постоянного дежурного персонала.

Ток срабатывания защиты

,

где

=1,1…1,2.

Время срабатывания составляетt_СЗ=(10…15) с.

7. Резервирование отказов в действии релейной зашиты и

выключателей

Неотключенное КЗ разрушительно воздействует на поврежденный элемент. Опасно для данной электроустановки и для сети в целом. Поэтому резервирование отключения КЗ является обязательным условием при осуществлении релейной защиты.

Резервирование отключения КЗ с использованием для этой цели резервного действия защит соседних элементов сети принято называть дальним резервированием. Такой способ резервирования обладает высокой надежностью, так как резервирующее и резервируемое устройство не имеют общих элементов конструкции и поэтому не могут быть поврежденными по одной и той же причине. Для осуществления дальнего резервирования не требуется специальных устройств релейной защиты. Эти положительные качества дальнего резервирования определяют его широкое распространение.

Основным недостатком дальнего резервирования является сложность в обеспечении требуемой чувствительности защит, осуществляющих дальнее резервирование, особенно в сложных сетях с протяженными и сильно загруженными линиями при наличии параллельных ветвей и мощных подпиток.

Наряду с дальним резервированием применяется так называемое ближнее резервирование. Для резервирования, кроме основной релейной защиты, данный элемент электроустановки оборудуется резервным комплектом защиты. Резервная защита действует на отключение тех же выключателей, что и основная защита. При этом релейная защита, как правило, обеспечивает необходимую чувствительность при повреждениях в конце защищаемой линии.

Для повышения эффективности ближнего резервирования защит необходимо, чтобы основная и резервная защиты имели независимые друг от друга измерительные и оперативные цепи, а также независимые источники питания. Кроме того, желательно, чтобы основная и резервная защиты имели разный принцип действия, реагировали на разные электрические величины, например, ток и сопротивление или другие. Такое выполнение основной и резервной защит в наибольшей степени исключает возможность отказа обеих защит из-за одной общей причины. Для обеспечения этих условий применяют подключение основных и резервных защит к разным трансформаторам тока (или чаще к разным вторичным обмоткам одного трансформатора тока), использование двух трансформаторов напряжения, двух аккумуляторных батарей. К системе ближнего резервирования относят также устройства резервирования отказа выключателей (УРОВ), которые запускаются защитами отказавшего выключателя и действуют на отключение всех выключателей данной подстанции, через которые ток КЗ подходит к месту повреждения – линии с отказавшим выключателем. УРОВ предназначается для ликвидации с наименьшими потерями повреждений, сопровождающихся отказов выключателя, и КЗ в зоне между трансформатором тока и выключателем (если применяются выносные трансформаторы тока).

                        $g:\голговских_учебник_рз\голговских_учебник_рз\7\part_7.files\pic86.bmp$

                                            Рис.86. Пример действия УРОВ

При КЗ на линии W1 (рис.86) в случае отказа выключателя Q1 УРОВ отключит выключатели Q5, Q6 и Q9, отделяя тем самым место повреждения от неповрежденной части энергосистемы. Без напряжения останется только часть системы шин подстанции А. В том же случае при дальнем резервировании действие релейной защиты будут отключены выключатели Q2-Q4.

Недостатком дальнего резервирования является также его низкое быстродействие. Время отключения КЗ может достигать 3-5 с.

Таким образом, ближнее резервирование обеспечивает более быструю и селективную ликвидацию повреждения, при этом не возникает задач с обеспечением необходимой чувствительности пусковых органов. В тоже время система ближнего резервирования менее надежна, так как устанавливается на одном и том же объекте и может отказать по той же причине.

Устройство резервирования отказа выключателя
К схеме УРОВ предъявляются высокие требования надежности:

–         с одной стороны должны обеспечить надежное отделение поврежденного участка сети в случае отказа выключателя (а в ряде случаев и основной релейной защиты поврежденного элемента);

–         с другой стороны не должно срабатывать неправильно (ложно – при ошибках эксплуатационного персонала и излишне – при КЗ, отключать нормально и не сопровождаться отказом выключателей или основной защиты поврежденного элемента), поскольку при этом может быть отключено несколько присоединений.

В связи с этим схема УРОВ выполняется исходя из следующих принципов:

–         пуск УРОВ осуществляется релейной защитой одновременно с действием ее на отключение поврежденного присоединения;

–         УРОВ действует с выдержкой времени, необходимой для отстройки от нормальной операции отключения релейной защитой исправного выключателя;

–         предусматривает дополнительный (второй) контроль наличия неотключенного КЗ, независимый от релейной защиты, пускающей УРОВ.

Пуск УРОВ осуществляется контактом промежуточного реле KL1, повторяющего положение соответствующего выхода реле Р3.1. Пуск УРОВ при этом осуществляется в случае отказа выключателя по любой причине, в том числе и при обрыве цепи отключающей катушки.

При срабатывании РЗ1 в цепи отключающей катушки YAT выключателя Q1 появляется ток. Одновременно срабатывает KL1, запускающий схему УРОВ. Этот контакт (SQ) остается замкнутым, пока не переключатся вспомогательные контакты SQ в цепи отключающей катушки, что происходит при нормальном отключении исправного выключателя. В противном случае вспомогательный контакт SQ в цепи отключит YAT.

В случае отказа Q1 УРОВ отключит выключатели Q6, Q6 и Q9. Одновременно контактами выходного реле осуществляется при необходимости запрет АПВ отключенных присоединений. Промежуточное реле с токовыми обмотками, аналогично KL1, устанавливается в цепях отключения выключателей всех других присоединений. Контакты этих реле присоединяются параллельно контактам KL.

             $g:\голговских_учебник_рз\голговских_учебник_рз\7\part_7.files\pic87.bmp$

                             Рис.87. Схема УРОВ с токовыми реле контроля

Контроль наличия неотключенного КЗ в рассматриваемой схеме выполнен с помощью токовых реле, что позволяет обеспечить более высокую чувствительность. Для этого используют специальные трехфазные токовые реле типа РТ-40/Р, содержащие промежуточный трансформатор TL с первичными обмотками W₁, W₂ и W₃ и вторичной W_ВТОР (рис.88).

                          $g:\голговских_учебник_рз\голговских_учебник_рз\7\part_7.files\pic88.bmp$

                                                                  Рис.88

Ко вторичной обмотке через выпрямитель VS подключается исполнительный орган (реле РТ-40). Для защиты от перенапряжений, или несинусоидального характера, устанавливаются C и R.

Число витков W₂ и W₃ в два раза больше, чем W₁.

Выдержка времени выбирается по условию надежности отстройки его от времени отключения исправного выключателя. При этом кроме времени действия собственно выключателя необходимо учитывать время срабатывания и возврата всех реле защиты и управления выключателем и УРОВ. Обычно оно составляет 0,2…0,5 с.

2. Релейная защита ЛЭП 24

2.1. Токовые защиты ЛЭП 24

25

25

25

2.1.1. Защита линий с помощью максимальной токовой защиты 25

2.1.1.1. Схемы максимальных токовых защит 25

2.1.1.2 Выбор тока срабатывания максимальной токовой защиты 28

2.1.1.3 Выбор времени срабатывания действия максимальной токовой защиты 30

2.1.1.4. Общая оценка и область применения максимальных токовых защит 33

2.1.2. Токовые отсечки 33

37

2.1.2.3. Выбор тока срабатывания токовой отсечки с выдержкой времени 37

2.1.3 Общая оценка токовых защит 38

2.1.4. Комбинированная отсечка по току и напряжению 40

2.1.4.1 Выбор параметров срабатывания защиты 40

Рис.29. Схема комбинированной отсечки по току и напряжению 43

43

2.2. Токовые направленные защиты 43

2.2.1. Максимальная токовая направленная защита 43

Выбор тока срабатывания производится по трем условиям: 44

2.2.2. Токовые направленные отсечки 46

2.2.3. Краткая оценка токовых направленных защит 47

2.3. Дистанционная защита 48

2.3.1. Выбор параметров срабатывания 50

2.4. Защита от замыканий на землю 51

2.4.1 Защита от замыканий на землю в сетях с изолированной и эффективно-заземленными нейтралями 51

2.4.2. Защита от однофазных коротких замыканий на землю в сети с заземленной нейтралью 58

2.5. Защиты ЛЭП с абсолютной селективностью 61

2.5.1. Дифференциальные защиты ЛЭП 61

Продольной дифференциальной токовой защитой называется защита, основанная на принципе сравнения амплитуд и фаз токов по концам защищаемого элемента. 61

2.5.1.2. Поперечная дифференциальная защита 65

Выбор параметров срабатывания 70

1 ... 11 12 13 14 15 16 17 18 19

1Общие вопросы релейной защиты

Оглавление