|
Лекція 6-10. Лекція 6 джерела оперативного струму пристрої автоматики, управління, сигналізації, а також релейного захисту для роботи потребують живлення
3 врахуванням вищенаведеного струм повернення вимірного органа МСЗ лінії Л1 (рис. 7.2) визначається з виразу
де kвід - коефіцієнт відлагодження, враховує неточність розрахунку, похибку реле, необхідний запас, kвід = 1Л-1,2 для реле РТ-40, 1,2-1,4 для реле РТВ; kс3- коефіцієнт, який враховує самозапуск двигунів, визначає відношення струму самозапуску двигунів до робочого максимального струму лінії, знаходиться в межах 1–5; Iробмакс– робочий максимальний струм лінії; kTA– коефіцієнт трансформації трансформатора струму.
Рис. 7.5. Зміна струму в лінії під час та після вимкнення к.з.
Враховуючи, що коефіцієнт повернення реле визначається як кпов= 1пов /1с.р.
отримуємо формулу для розрахунку струму спрацювання МСЗ (вторинного та первинного відповідно):
Рис. 7.6. До визначення коефіцієнту струморозподілу kр
Для мережі (рис. 7.6а) значення коефіцієнту струморозподілу визначається як
Для мережі (рис. 7.6б) значення коефіцієнту струморозподілу визначається як
Для мережі (рис. 7.6в) значення коефіцієнту струморозподілу визначається як
З двох умов (7.3) та (7.4) вибирають більше значення.
Чутливість МСЗ оцінюється коефіцієнтом чутливості під час двофазного к.з. в кінці лінії у мінімальному режимі
де  струм в реле під час двофазного к.з. в кінці лінії у мінімальному режимі; 
струм спрацювання реле, визначається як
де kс(х3) – коефіцієнт схеми; kTA– коефіцієнт трансформації трансформатора струму, до якого під’єднаний вимірний орган МСЗ.
Якщо МСЗ виконує функції основного захисту, коефіцієнт чутливості повинен бути більшим 1,5.
У випадку, коли МСЗ виконує функції резервного захисту попереднього елемента (більш віддаленого від джерела живлення), чутливість МСЗ оцінюється під час двофазного к.з. в кінці попереднього елемента в мінімальному режимі. Коефіцієнт чутливості при цьому повинен бути не меншим 1,2.
Таким чином, розглянутий максимальний струмів захист має наступні особливості:
– розглянутий захист призначений для захисту ліній з одностороннім живленням від міжфазних к.з.;
– МСЗ забезпечує селективне вимкнення пошкодженого елемента тільки в радіальній мережі;
– у зв’язку з вибором часу спрацювання МСЗ за принципом збільшення в міру наближення до джерела живлення, може виникати недопустимо великий час спрацювання МСЗ ділянок ліній біля джерела живлення, де струми к.з. особливо великі;
– достатня чутливість МСЗ забезпечується не завжди, особливо при використанні його як резервного;
– в системах електропостачання промислових підприємств, міст та сільського господарства напругою 10 кВ та нижче МСЗ є основним захистом.
7.2.2. Струмова відсічка без витримки часу
Основні органи СВ є ті самі, що і для МСЗ (рис. 7.1), за винятком того, що в логічній частині схеми пристрою відсутній орган витримки часу – реле КТ (рис. 7.1). Принцип роботи СВ аналогічний принципу роботи МСЗ. Проте в роботу СВ вводиться затримка часу порядку 0,06–0,1 с з метою узгодження роботи захисту з дією розрядників, які працюють під час атмосферних розрядів, коли блискавка попадає в лінію і виникає значна перенапруга. В цьому випадку струмова відсічка працювати не повинна. Неспрацювання струмової відсічки досягається за рахунок встановлення спеціального вихідного проміжного реле KL, яке має затримку часу на спрацювання, наприклад РП-231.
На рис. 7.7 зображена схема мережі та зміна струму к.з. залежно від віддаленості від початку лінії до місця к.з.
Рис. 7.7. Вибір струму спрацювання струмової відсічки без витримки часу
Параметром спрацювання СВ є струм спрацювання.
Струм спрацювання СВ вибирається з умови відлагодження від струму в місці встановлення захисту під час трифазного к.з. в кінці лінії, в максимальному режимі
де квід - коефіцієнт відлагодження, який враховує похибку при розрахунках, похибку
реле, вплив аперіодичної складової та необхідний запас. Залежно від типу реле, яке використовується як вимірний орган СВ, квідприймає такі значения: 1,2-1,3 для реле типу РТ- 40; 1,4-1,5 для реле типу РТ-80; 1,5-1,6 для реле типу РТМ.
При розрахунку струму спрацювання струмової відсічки лінії, яка живить декілька трансформаторів, необхідно відлагоджуватись від стрибка струму намагнічення трансформаторів. У цьому випадку друга умова вибору струму спрацювання мае вигляд
де  номінальний струм та номінальна потужність і- го трансформатора, під’єднаного до шин протилежної підстанції, підстанції Б; N - кількість трансформаторів, під’єднаних до шин протилежної підстанції; UHOM - номінальна напруга на шинах підстанції Б.
3 двох значень, отриманих із (7.6) та (7.7), вибирається більше значения.
На відміну від МСЗ селективність роботы СВ забезпечується выбором струму спрацювання і струмова відсічка захищає лише початок лінії.
Як видно з рис. 7.7 СВ захищає ділянку довжиною /; в максимальному режимі та ділянку довжиною hу мінімальному режимі. Отже, струмова відсічка не мае чіткої зоны спрацювання. Зона спрацювання СВ залежить від режиму системи. Тому СВ не можна застосовувати як єдиний захист лінії. її потрібно доповнювати МСЗ, який захищає кінець лінії та резервує роботу СВ під час к.з. на початку лінії, або струмовою відсічкою з витримкою часу, або струмовою відсічкою з витримкою часу та МСЗ. В останньому випадку МСЗ виконує функції резервного захисту лінії.
Чутливість струмової відсічки без витримки часу характеризуемся коефіцієнтом чутливості та зоною дії.
Коефіцієнт чутливості визначається під час двофазного к.з. в місці встановлення захисту в мінімальному режимі:
де Iрмін— струм у реле під час двофазного к.з. на початку лінії в мінімальному режимі;1Ср— струм спрацювання реле, визначається з виразу
де kсх - коефіцієнт схеми; кТА - коефіцієнт трансформації трансформатора струму.
Якщо струмова відсічка без витримки часу виконує функції основного захисту, то кч>2. У випадку, коли струмова відсічка виконує функції додаткового захисту (наприклад,
основним є дистанційний захист), то кч> 1,2 .
Зопа дії струмової відсічки може визначатись графічно, або аналітично.
При графічному визначенні будують графік зміни струму к.з. від віддаленості до місця пошкодження для мінімального режиму (рис. 7.7). На цьому ж графіку проводять пряму, яка відповідає струму спрацюванню відсічки. Точка перетину цієї прямої з кривою зміни струму к.з. і визначає зону дії струмової відсічки (відрізок hна рис. 7.7).
Для аналітичного визначення зони дії струмової відсічки без витримки часу необхідно скористатись виразом:
де: x*– довжина зони дії відсічки, виражена в долях реактивного опору лінії; xC, xЛ
реактивні опори системи та лінії відповідно; UC– фазне значення напруги системи; IсI.з значення первинного струму спрацювання струмової відсічки без витримки часу.
7.2.3. Комбінована відсічка за струмом та напругою
Струмова відсічка може захищати цілу лінію, наприклад, радіальну лінію, яка живить один трансформатор (рис. 7.8). У цьому випадку струм спрацювання СВ вибирається з умови відлагодження від струму трифазного к.з. за трансформатором (на рис. 7.8 точка К1) в максимальному режимі за виразом (7.3), а чутливість перевіряється під час двофазного к.з. на високій стороні трансформатора в мінімальному режимі (на рис. 7.8 точка К2) за виразом (7.8). Таким чином, СВ захищає не тыъки цілу лінію, а йчастину обмотки трансформатора.
Рис. 7.8. Струмова відсічка радіальної лінії, яка живить один трансформатор
У випадку, коли чутливість СВ не забезпечується, застосовують комбіновану відсічку за струмом та напругою.
Параметрами спрацювання комбінованої відсічки за струмом та напругою є струм спрацювання та напруга спрацювання.
Струм спрацювання вибирається з умови забезпечення потрібної чутливості під час двофазного к.з. на високій стороні трансформатора в мінімальному режимі.
де кч - мінімальне значения коефіцієнта чутливості під час к.з. в точці К2, приймається
1,3 (рис. 7.9а); Iк( 2.з).мін– струм в місці встановлення захисту під час двофазного к.з. в точці К2 в
мінімальному режимі.
Рис. 7.9. Комбінована відсічка за струмом та напругою
За такого вибору струму спрацювання СВ може неселективно працювати під час к.з. на приєднаннях, які живляться від трансформатора (точка К3), або хибно працювати від струму навантаження. Для блокування роботи СВ в таких випадках захист доповнюється органом мінімальної напруги, нормально замкнені контакти якого KVвмикаються послідовно з контактами струмового органа – максимального реле струму (рис. 7.9, б).
Під час к.з. за трансформатором (точка К3, рис. 7.9, а) буде спрацьовувати чутливий струмовий орган – реле КА – та замикатиме свої контакти. Реле мінімальної напруги під час цього к.з. буде знаходитись у збудженому стані, оскільки напруга на шинах підстанції буде більша, ніж уставка реле, і контакти реле напруги KVбудуть знаходитись в розімкненому стані (нагадаємо, що на схемі стан контактів зображений для обезструмленого стану його обмотки). Тому захист загалом працювати не буде.
Під час к.з. на шинах протилежної підстанції в точці К2, спрацьовує струмове реле КА, а реле напруги KVповернеться у вихідний стан, тобто замкне свої контакти, тому що напруга на шинах підстанції понизиться до величини меншої уставки спрацювання реле напруги KV. Подасться живлення на реле часу КТ, яке з витримкою часу подіє через проміжне реле KLна вимкнення вимикача Q.
Отже, комбінована відсічка буде працювати, коли буде спрацъовувати максималъне струмове реле, а реле мінімальної напруги буде повертатисъ у вихідний стан.
Напруга спрацювання органу мінімальної напруги вибирається з умов
де IC.3.- струм спрацювання струмового органа СВ, визначений з (7.9); квід - коефіцієнт відлагодження, приймається таким, що дорівнює 1,2; Upo6MiH, UHOM- напруга лінії в мінімальному режимі та номінальна напруга лінії; ZЛ, ZT - опір лінії та трансформатора.
3 двох значень приймається менше значения.
Чутливість захисту органа напруги визначається під час трифазного к.з. в кінці лінії в максимальному режимі
де Uк2.мак напруга на шинах підстанції А під час трифазного к.з. в кінці лінії в максимальному режимі.
Значения коефіцієнту чутливості повинно мати наступні значения:
під час к.з. в кінці основної ділянки kч> 1,5;
під час к.з. в кінці суміжної ділянки kч > 1,2.
7.2.4. Неселективна струмова відсічка без витримки часу
Неселективна струмова відсічка - це захист, який реагує на пошкодження на всій лінії. Неселективна відсічка без витримки часу застосовується на лініях в наступних випадках:
- коли необхідно забезпечити динамічну стійкість синхронних гене-
раторів та двигунів, що живляться від тих самих шин, що і лінія, яка захищається. Динамічна
стійкість синхронних машин забезпечується, коли залишкова напруга на шинах, від яких
живиться дана лінія під час к.з. в кінці лінії, є в межах:
для генераторів U3ал (3)≥0,6 ;
для синхронних двигунів U3ал(3)≥ 0,5 .
У випадку, коли залишкова напруга на шинах менша від цих значень, к.з. на лінії повинні вимикатись без витримки часу;
- коли необхідно забезпечити термічну стійкість лінії. Це в основному стосується
випадків, коли лінія виконана провідником малого перерізу і при довготривалому протіканні
струму к.з. по такій лінії можливе її механічне пошкодження. Тому к.з. у будь-якій точці лінії
повинно вимикатись без витримки часу.
Струм спрацювання неселективної струмової відсічки без витримки часу вибирається з умови надійного спрацювання під час к.з. у будь-якій точці лінії, де трифазне к.з. спричиняє пониження напруги на шинах підстанції нижче допустимого
де Uc.мін– напруга системи в мінімальному режимі; Zс.мін– опір системи в мінімальному режимі; k0 – коефіцієнт, який визначає залежність залишкової напруги в місці встановлення відсічки від віддаленості до місця к.з. Ця залежність показана на рис. 7.10; kвід– коефіцієнт відлагодження, дорівнює 1,1–1,2.
Рис. 7.10. Залежність изал =f(к0)
Неселективність роботи захисту, яка виникає після дії неселективної струмової відсічки (можливе вимкнення непошкодженої лінії під час к.з. на суміжній) виправляється роботою пристроїв АПВ.
7.2.5. Струмова відсічка з витримкою часу
Основним недоліком СВ є те, що вона захищає лише початок лінії. Зону дії СВ можна розширити, якщо зменшити уставку за струмом спрацювання, але при цьому може не забезпечуватись селективність роботи струмової відсічки, тобто вона хибно може працювати під час міжфазних к.з. на початку суміжного елемента. В цьому випадку забезпечення селективності СВ здійснюється за рахунок уведення в її роботу витримки часу. Така струмова відсічка називається струмовою відсічкою з витримкою часу. Розглянемо принцип роботи СВ із витримкою часу на прикладі захисту лінії, рис. 7.11.
Струм спрацювання СВ лінії Л2 згідно з (7.6) вибирається з умови відлагодження від
струму трифазного к.з. в кінці лінії в точці К2 у максимальному режимі і становить IЛI2 . Струм спрацювання СВ лінії Л1 вибирається з умови відлагодження від струму трифазного к.з. в кінці
Л1 в точці К1 у максимальному режимі і становить ІЛ1. Струмова відсічка лінії Л1 охоплює
початок лінії Л1. Для захисту кінця лінії можна застосувати струмову відсічку з витримкою часу, струм спрацювання якої вибирається з умови відлагодження від струмів спрацювання СВ усіх елементів, які відходять від шин Б, в даному випадку від СВ лінії Л2
де квід- коефіцієнт відлагодження, значения якого знаходиться в межах 1,05-1,1.
Рис. 7.11. Струмова відсічка з витримкою часу
Час спрацювання струмової відсічки з витримкою часу вибирається на ступінь селективності більшим від часу спрацювання СВ без витримки часу і становить
 (7.14)
де tn_1- час спрацювання швидкодійного захисту попереднього елемента (на рис. 7.11 це I ступінь захисту А2).
Чутливість струмової відсічки з витримкою часу перевіряється під час двофазного к.з. в кінці лінії, яка захищається - лінії Л1 в точці К1 у мінімальному режимі. Коефіцієнт чутливості повинен бути більшим 1,3-1,5.
Отже, як видно з рис. 7.11, струмова відсічка з витримкою часу охоплює повністю лінію Л1, резервує роботу СВ лінії Л1 під час к.з. на початку лінії та частково СВ лінії Л2 під час к.з. за шинами підстанції Б.
Як правило, СВ та струмова відсічка з витримкою часу доповнюється МСЗ, який виконує функції резервного захисту. Організований таким чином захист лінії називається струмовим захистом із ступінчастою характеристикою витримок часу. На рис. 7.11 уставка спрацювання
МСЗ лінії Л1 становить  , а її час спрацювання — 
|
|
|
Скачать 1.17 Mb.