Основы релейной защиты и автоматики распределительных сетей. Основы релейной защиты и автоматики распределительных сетей 1 Назначение релейной защиты и автоматики
 Скачать 5.63 Mb.
|
|
AKB и блокиров- ки от нарушения цепей напряжения KBV. Блокировка от нарушения цепей напряжения KBV запрещает работу защиты при неисправности цепей напряжения. В случае срабатывания автоматических выключателей или предохранителей цепей трансфор- матора напряжения напряжение, подводимое к реле сопротивления, может оказаться недопустимо мало, что приведет к ложному действию защиты. Блокировка от качаний AKB запрещает работу защиты при нарушении устойчивости в энергосистеме. Сигналы с выходов схем логического умножения подаются на выходное реле KL и реле времени KT2 и KT3 . Первым срабатывает реле KL, пода- вая команду на отключение выключателя без выдержки времени. При коротком замыкании в зоне действия второй ступени срабатывают дистанционные органы второй KZ2 и третьей ступени KZ3 Реле време- ни KT2 , отработав выдержку порядка (0.4 - 0.5) сек. , формирует коман- ду на отключение выключателя. Третья ступень работает при отказе первой или второй ступеней защит или несрабатывании защит смежных присоединений. 3.6.5. Принципы выполнения блокировки от качаний При нарушении параллельной работы энергосистемы нарушается син- хронная работа электростанций и возникает асинхронный ход, сопро- вождающийся периодическими изменениями (качаниями) тока и на- пряжения (Рис.66).В этих условиях реле сопротивления может замерить сопротивление меньше уставки и ложно сработать. По принципу действия устройства блокировки от качаний могут быть разделены на две группы: 1.Короткие замыкания и качания различают по хотя бы кратковремен- ному наличию аварийных составляющих, например, токов обратной по- следовательности. 2. Короткие замыкания и качания различают по скорости изменения то- ков и напряжений. 3.6.6. Выбор параметров срабатывания дистанционной защиты Первичное сопротивление срабатывания первой ступени выбирается из условия отстройки от коротких замыканий на шинах противоположной подстанции: 1 , сз н л z k z , где (0,8 0,85) н k - коэффициент надежности, учитывающий по- грешности трансформаторов тока и трансформаторов напряжения, реле сопротивления и погрешности расчета; л z - сопротивление защищаемой линии. Рис.66 Схема работы электростанции на приемную энергосистему: г I - ток в линии; г x - сопротивление генераторов электростанции; л x - сопро- тивление линии связи; C x - сопротивление системы . : г U - напряжение в месте установки защиты; ар I - ток асинхронного режима; - угол между э.д.с. гене- ратора и системы. Первичное сопротивление срабатывания второй ступени определяется по следующим условиям: 1. Отстройка от конца зоны действия первой ступени дистанционной защиты смежной линии 1 2 2 ( ), н сз н л л ток k z k z z k , где 2 сз z - первичное сопротивление срабатывания второй ступени дис- танционной защиты линии 1 Л (Рис.65); 1 л z - сопротивление защищаемой линии; 2 л z - сопротивление смежной линии; ток k - коэффициент токораспределения, учитывающий отношение тока короткого замыкания в месте установки защиты к току в линии, с защитой которой проводится согласование. Например, для дистан- ционной защиты, представленной на Рис.67, 1 2 ток k k k I I . Рис.67 К расчету параметров срабатывания дистанционной защиты 2 Отстройка от короткого замыкания за трансформатором приемной подстанции 1 2 ( ), Т сз н Л ток z z k z k , где Т z - сопротивление трансформатора. Из рассчитанных значений сопротивлений срабатывания выбирается меньшее. Коэффициент чувствительности второй ступени определяется по выра- жению: 1 2 1.25. сз ч Л z k z Выдержка времени для второй ступени принимается равной (0.4 - 0.5) сек. Сопротивление срабатывания третьей ступени выбирается из условия отстройки от нагрузочного режима: min 3 .max sin , 3 sin нагр расч cз н н в мч U z I k k , где min U - минимальное рабочее напряжение на шинах подстанции; .max н I - максимальный ток нагрузки; н k =(1,2-1,25) - коэффициент надежности; в k - коэффициент возврата; нагр расч - расчетный угол нагрузки; мч - угол максимальной чувствительности реле. Требуемый коэффициент чувствительности оценивается по короткому замыканию в конце зоны резервирования. Его значение должно быть не менее 1.2. Пересчет первичного сопротивления срабатывания защиты на сопро- тивление срабатывание реле производится по выражению , тт ср сз тн n z z n где ср z - сопротивление срабатывания реле; сз z - первичное сопротивление срабатывания защиты; тт n - коэффициент трансформации трансформатора тока; тн n - коэффициент трансформации трансформатора напряжения. В Ы В О Д Ы 1. Принцип действия дистанционной защиты основан на контроле со- противления. 2. Дистанционная защита удовлетворяет требованиям селективности в сетях любой конфигурации с любым числом источников питания. 3. Защита отличается сравнительно высоким быстродействием. 4. В типовом исполнении дистанционная защита линий содержит три ступени. 5. Дистанционная защита в качестве основной защиты линий от меж- дуфазных коротких замыканий находит применение в сетях напряже- нием (110 - 220) кВ. 4. Основные алгоритмы функционирования за- щит с абсолютной селективностью 4.1 Продольная дифференциальная защита 4.2 Поперечная дифференциальная защита 4.3 Дифференциально-фазная высокочастотная защита К защитам с абсолютной селективностью относятся продольные и попе- речные дифференциальные защиты и дифференциально-фазные высо- кочастотные защиты 4.1 Продольная дифференциальная защита Принцип действия продольной дифференциальной защиты рассмотрим на примере линии с двухсторонним питанием (Рис.65). Для выполнения защиты по концам линии ставятся трансформаторы то- ка с одинаковыми коэффициентами трансформации. Вторичные обмот- ки соединяются между собой, параллельно обмоткам включается токо- вое реле. В нормальном режиме работы или при внешнем коротком замыкании в точке 1 К , в обоих трансформаторах тока проходит одинаковый первич- ный ток. Ток в реле, определяемый как разность вторичных токов, при- мерно равен нулю: 1 2 0. р тт тт I I I n n При коротком замыкании в защищаемой зоне, точка К 2 , в реле проте- кает сумма вторичных токов, и реле сработает: 1 2 0. р тт тт I I I n n Рис.65 Схема продольной дифференциальной защиты: а – режим внешнего короткого замыкания; б – короткое замыкание в зоне действия защиты В режиме внешнего замыкания ток в реле равен нулю только для иде- альных трансформаторов тока. Реальные трансформаторы тока облада- ют погрешностями, и через реле протекает ток небаланса. Причина воз- никновения тока небаланса пояснена на Рис.66. Из сопоставления характеристик 1 и 2 следует, что ток небаланса 1 2 нб нам нам I I I будет равен нулю при полном совпадении характе- ристик, что является нереальным событием. Поэтому, чтобы защита не сработала ложно при внешних замыканиях, ее ток срабатывания должен быть больше максимально возможного тока небаланса: max сз н нб I k I Для определения тока небаланса пользуются приближенной зависимо- стью max , нб а одн i кз вн I k k f I где а k - коэффициент, учитывающий наличие апериодической состав- ляющей в токе короткого замыкания. Если в качестве пускового органа защиты используется обычное реле тока, то величина а k зависит от времени работы защиты з t : 2, а k если 0.1 з t сек.; 1.5, а k если (0 .1 0.3) з t сек.; 1, а k , если 0.3 з t сек.; (0 .5 1) одн k - коэффициент однотипности условий работы трансформаторов тока. Значение 0.5 принимается при примерно оди- наковых вторичных токах; 0.1 i f - допустимая погрешность трансформаторов тока; max кз вн I - максимальное значение тока внешнего короткого замы- кания . Рис.69. Ток небаланса дифференциальной защиты: перв I - первичный ток; вт I - вторичный ток трансформатора тока; кз I - ток короткого замыкания; 1 нам I и 2 нам I - токи намагничивания трансформаторов тока TA1 и TA2; нб I - ток небаланса дифференциальной защиты. В Ы В О Д Ы 1. Принцип действия продольной дифференциальной защиты основан на сравнении токов по концам защищаемого объекта. 2. По принципу действия защита не требует замедления на срабаты- вание. 3. Необходимость прокладки контрольного кабеля для соединения трансформаторов тока приводит к тому, что для защиты линий про- дольная дифференциальная защита применяется сравнительно редко. 4. В качестве основной защиты дифференциальная защита получила широкое распространение для защиты оборудования: генераторов, трансформаторов, двигателей, шин. 4.2. Поперечная дифференциальная защита Принцип действия поперечной дифференциальной защиты рассмотрим на примере сети, представленной на Рис.70. Рис.70 Поперечная дифференциальная токовая защита параллельных линий: а – токовые цепи; б, в – цепи напряжения; г, д – цепи постоянного тока. По концам каждой из параллельных линий ставятся трансформаторы тока с одинаковыми коэффициентами трансформации. Вторичные об- мотки трансформаторов тока соединяются между собой на разность то- ков. Параллельно вторичным обмоткам включается пусковой орган, вы- полненный на реле тока и реле мощности. В нормальном режиме и при внешнем коротком замыкании в точке 1 K ток в реле практически отсутствует: 1 2 1 1 2 ( ) ( ) р нам нам нб тт тт I I I I I I n n , 1 2 2 1 2 ( ) ( ) р нам нам нб тт тт I I I I I I n n , так как токи 1 I и 2 I , протекающие по параллельным линиям, равны между собой. Через реле проходит лишь ток небаланса, вызываемый погрешностью трансформаторов тока, и защита не работает. При коротком замыкании на одной из защищаемых линий, например, в точке 2 K , через первый комплект проходит ток 1 2 1 0, р тт тт I I I n n а так как ток 1 2 , I I комплект 1 сработает. Одновременно сработает комплект 2 , поскольку через реле протекает ток 2 2 2 2 2 ( ) р тт тт тт I I I I n n n Реле мощности каждого комплекта выбирает поврежденную линию. При отключении одной из параллельных линий блок-контактами срабо- тавших выключателей защита выводится из работы для устранения воз- можности ее неселективного действия при внешнем коротком замыка- нии. По принципу действия поперечная дифференциальная защита не требу- ет введения замедления на срабатывание, и при коротких замыканиях на защищаемых линиях оба комплекта сработают одновременно и практи- чески мгновенно. Однако при коротких замыканиях в начале или конце линии защита работает каскадно (Рис.71). При повреждении в начале линии, точка 1 K , ток 1 2 , I I и ток 1 I не- достаточен для срабатывания комплекта 2 , поэтому выключатель 4 от- ключится только после отключения выключателя 3 , когда весь ток по- вреждения начинает протекать через второй комплект. При повреждении в конце линии, точка 2 K , токи, протекающие по ли- ниям, будут примерно одинаковы, поэтому первым работает комплект 2, подаст команду на отключение выключателя 4 , и только после этого комплект 1 отключит выключатель 2 . Рис.71 Каскадная работа поперечной дифференциальной защиты: а) короткое замыкание в начале линии; б) короткое замыкание в конце линии. Ток срабатывания поперечной дифференциальной защиты выбирается по двум условиям: 5. Защита не должна работать от максимально возможного тока не- баланса при внешних коротких замыканиях: где ' max нб а одн i кз вн I k k f I - составляющая тока небаланса, вызы- ваемая погрешностью трансформаторов тока. Значения коэффициен- тов в выражении такие же, как и для продольной дифференциальной защиты; " 1 2 1 2 нб z z I z z - составляющая тока небаланса, обусловленная неоди- наковостью сопротивлений параллельных линий за счет их различной длины или разного сечения проводов. 6. Защита не должна работать при отключении одной из параллель- ных линий, если по второй протекает максимальный рабочий ток: .max н сз раб в k I I k Чувствительность защиты определяется по коротким замыканиям на границе зоны каскадного действия и в точке равной чувствительности. За точку равной чувствительности принимается точка короткого замы- кания, при замыкании в которой токи в реле обоих комплектов равны. Защита удовлетворяет требованиям чувствительности при 2. ч k В Ы В О Д Ы 1. Принцип действия поперечной дифференциальной защиты основан на сравнении токов параллельных ветвей. 2. Защита отличается простотой, высоким быстродействием, дос- таточно высокой чувствительностью. 3. Принципиальным недостатком защиты является необходимость вывода ее из работы при отключении одной из параллельных линий. 4. Наличие зоны каскадного действия не позволяет отключать корот- кие замыкания мгновенно в пределах всей линии. 4.3 Дифференциально-фазная высокочастотная защита Принцип действия дифференциально-фазной защиты основан на срав- нении фаз токов по концам защищаемой линии. На Рис.72 показана схе- ма токораспределения при внутреннем и внешнем коротких замыкани- ях. Рис.72 Принцип действия дифференциально-фазной высокочастотной защиты: а) внешнее короткое замыкание; б) внутреннее короткое замыкание При внешнем коротком замыкании, точка 1 K , фазы токов 1 I и 2 I сдви- нуты друг относительно друга на 1800; при внутреннем замыкании, точка 2 K - совпадают между собой. Следовательно, контролируя фазы токов по концам защищаемой линии, можно определить возникновение повреждения на ней. Комплекты защиты ставятся по концам защищаемой линии, и каждый из них должен обладать информацией о фазе токов на противополож- ном конце линии. Для передачи информации о фазе токов используется канал высокой частоты. На Рис.73 показана схема организации высоко- частотного канала |