Главная Случайная страница


Полезное:

Как сделать разговор полезным и приятным Как сделать объемную звезду своими руками Как сделать то, что делать не хочется? Как сделать погремушку Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами Как сделать идею коммерческой Как сделать хорошую растяжку ног? Как сделать наш разум здоровым? Как сделать, чтобы люди обманывали меньше Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили? Как сделать лучше себе и другим людям Как сделать свидание интересным?


Категории:

АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника






Основи релейного захисту та автоматики 4 page





Рисунок 4.2 – Характеристики витримки часу дистанційного захисту:

а –,безперервно залежний; б – комбінований

Простота пускового органу струму обумовлює його вживання в дистанційних захистах мереж напругою до 35 кВ. При вмиканні на струми фаз пусковий орган реагує на струми навантаження і коливань так само, як і на струми пошкоджень. Тому іноді пусковий орган вмикається на струм зворотної послідовності. При цьому чутливість захисту підвищується. Дія такого захисту при трифазних коротких замиканнях забезпечується за рахунок короткочасної несиметрії в початковий момент виникнення короткого замикання.

Використання пускового органу опору дозволяє підвищити чутливість захисту, оскільки, реагуючи на відношення U р/ I р= Z p, він більш чітко відрізняє перевантаження (Z p змінюється трохи) від коротких замикань (Z p зменшується помітніше). Пусковий орган повного опору застосовується в захистах ліній напругою 35 кВ і мало завантажених ліній напругою 110 кВ. На довгих завантажених лініях напругою 110 кВ і вище опір на затисках реле в робочому режимі Z р.раб співрозмірний з опором лінії Z л, тому пусковий орган повного опору не забезпечує достатньої чутливості захисту. Наявність істотної різниці в кутах опорів Z р.раб і Z л (φр.рабл) дозволяє використовувати в захистах вказаних ліній направлений пусковий орган опору, в якому застосовуються реле з кутом максимальної чутливості φр max ч≈φл (див. рисунок 2.17, б, в).

Рисунок 4.3 Дистанційний направлений трьохступеневий захист

Схеми вмикання пускових реле опору залежать від того, пред’являється до них або не пред’являється вимога вибірковості: реле невиборчих органів вмикаються на міжфазні напруги і відповідні різниці фазних струмів, а виборчих – на міжфазні напруги і фазні струми (для дії при багатофазних коротких замиканнях) або на однойменні фазні напруги і струми (для дії при однофазних і подвійних замиканнях на землю).

Орган напряму потужності – реле KW – запобігає спрацюванню захисту при напрямі потужності до шин підстанції і передбачається у випадках, коли пусковий орган і дистанційні органи не володіють спрямованістю дії. Орган витримок часу – реле КТ1–КТЗ – спільно з іншими органами формує триступінчату характеристику захисту.

Окреме реле часу КТ1 для першого ступеня, як правило, не застосовується, і час дії першого ступеня, як і в триступінчатому струмовому захисті, визначається тільки власним часом спрацювання пускового і вимірювального органів. Іноді функції декількох органів виконують складні вимірювальні реле. Так, направлене реле опору виконує функції органу напряму потужності і дистанційного, а іноді і пускового. Схема дистанційного захисту при цьому спрощується.

4.2 Вибір напруги і струму дистанційних органів

Реле опору дистанційного органу реагує на пониження відношення напруги U р до струму I р. При коротких замиканнях напруги пошкоджених фаз зменшуються, а струми зростають. Тому в обов'язково повинна входити напруга, а в – струм пошкоджених фаз. Для дії захисту при багатофазних коротких замиканнях при формуванні і можна використовувати однойменні фазні напруги і струми або міжфазні напруги і відповідні різниці фазних струмів. При виборі і необхідно, щоб при всіх видах багатофазних коротких замикань опору Z p= / були однаковими і пропорційними відстані до місця пошкодження. Виходячи з цих вимог і визначаються необхідні напруги і струм .

Для забезпечення Z p~ Z 1уд lK при різних видах багатофазних коротких замикань слід вмикати дистанційні органи на міжфазні напруги і відповідні різниці фазних струмів. Для цього необхідно мати три реле опору на ступінь захисту. Одне з них вмикається на напругу і струм , друге – на , і третє – на , .

Проте при однофазних коротких замиканнях на землю в мережах з глухо заземленими нейтралями і при подвійних замиканнях на землю в мережах з ізольованими або компенсованими нейтралями на ділянках з реле, ввімкнені вказаним чином, не можуть правильно заміряти відстань до точки короткого замикання. Тому доводиться передбачати дистанційні органи для дії при однофазних коротких замиканнях і подвійних замиканнях на землю.

Для забезпечення Z p~ Z 1уд lK необхідно прийняти , де k =(Z 0удZ 1уд) Z 1уд.

При Z 0уд=3,5 Z 1уд коефіцієнт k= 2,5.

Відповідна схема вмикання реле називається схемою із струмовою компенсацією;струм формується за допомогою проміжних трансформаторів струму.

4.3 Схеми вмикання дистанційних органів

Аналіз різних видів короткого замикання показує, що для виконання дистанційного захисту необхідно мати шість реле опору на один ступінь. Для зменшення кількості реле опору застосовуються двосистемні і односистемні схеми вмикання дистанційних органів, в яких здійснюється перемикання ланцюгів струму і напруги залежно від виду замикання (пусковими органами) або застосовуються багатофазні реле опору. З тією ж метою для декількох ступенів захисту використовують один комплект реле дистанційного органу, який має перемикання уставок (при замиканні за межами першої зони уставка автоматично міняється з першої зони на другу). Уставку міняють автоматично, перемикаючи відгалуження від обмоток автотрансформатора, що підводить напругу до реле.

На рисунку 4.4 показана спрощена схема вмикання одно системного дистанційного органу захисту типа ДЗ для ліній 35 кВ. Залежно від того, в яких фазах відбувається пошкодження, до схеми порівняння дистанційного органу контактами проміжних реле KL1–KL3 підводяться необхідні електричні величини. Роботою проміжних реле KL1, KL2 управляють реле пускового органу КА1–КАЗ, вмиканні на струми фаз, а роботою проміжного реле KL3 – реле KAZ, діюче при появі струму нульової послідовності (при подвійних замиканнях на землю).

При будь-якому з вказаних в таблиці пошкоджень до реле опору підводяться саме ті електричні величини, відношення яких пропорційно опору петлі короткого замикання. У випадках подвійних замикань на землю спрацьовує реле KAZ. При цьому до дистанційного органу підводяться відповідна фазна напруга і струм . В дистанційному органі захисту типа ДЗ-10-У2 перемикання величин, що підводяться до схеми порівняння, на відміну від розглянутої схеми проводиться безконтактно за допомогою мініселектора і максиселектора.

 

4.4 Вибір параметрів спрацювання дистанційного захисту

Параметрами дистанційного захисту є опір спрацювання і витримка часу. Біля захистів з ступінчастою характеристикою кожна ступінь має відповідні параметри. При виборі опору спрацювання необхідно враховувати вплив наступних чинників: перехідного опору дуги R д в місці пошкодження; струмів підживлення від проміжних підстанцій; розгалуження струмів при сполученні одиночно лінії з двома паралельними; похибок трансформаторів струму і напруги та ін. Деякі з цих чинників (наприклад, наявність R д) можуть збільшувати Z р, а інші (розгалуження струмів) — зменшувати його. Можливі похибки в роботі реле опору враховуються відповідним вибором коефіцієнтів запасу в розрахункових формулах.

Вибір параметрів спрацювання захисту з ступінчастою характеристикою. На прикладі мережі, показаної на рисунок 4.1, розглядається вибір параметрів триступінчатого дистанційного захисту, встановленого на підстанції А.

Перша ступінь. Опір спрацювання першого ступеня вибирається таким, щоб дистанційний орган не спрацьовував при коротких замиканнях:

- на шинах протилежної підстанції Б (точка K 1),для цього необхідно прийняти

; (4.1)

- у місці ввімкнення трансформатора Т1 (точка К 2), якщо він приєднується через вимикач і при пошкодженні відмикається власним швидкодіючим захистом, що виконується при

; (4.2)

- за трансформатором Т1, якщо він приєднується без вимикача (точка К 3),чому відповідає (без урахування деякої відмінності кутів комплексних величин Z л і Z т)

(4.3)

У цих виразах: Z л опір лінії АБ, що захищається; – опір ділянки лінії від місця установки захисту до точки приєднання трансформатора Tl; Z т – опір трансформатора Т1; =0,8..0,85.

Для ліній з відгалуженнями без вимикачів на стороні вищої напруги приймається менше із значень одержаних по першій і третій формулі, а для ліній, що мають відгалуження з вимикачами, визначаючим звичайно є другий вираз.

Перша ступінь, як правило, виконується без витримки часу, тобто .

Друга ступінь. Дистанційний орган другого ступеня не повинен спрацьовувати при коротких замиканнях в кінці першої зони захисту суміжної лінії (точка К 4 ) і при коротких замиканнях за трансформатором Т2 приймальної підстанції (точка К 5). Відповідно до цього опір спрацювання другого ступеня приймається рівним меншому із знайдених по виразах:

; (4.4)

, (4.5)

де – опір спрацювання першого ступеня захисту суміжної лінії БВ; – опір найпотужнішого трансформатора Т2 підстанції Б; – максимальне відносне відхилення коефіцієнта трансформації, обумовлене його регулюванням; – коефіцієнт запасу, що враховує погрішність опору спрацьовування ; <1,0; , – коефіцієнти струморозподілу, що враховують нерівність струмів в місці пошкодження (І к2 або І к. т) і в місці установки захисту (І к1), , .

Витримка часу другого ступеня вибирається на ступінь селективності більшою часу спрацьовування першого ступеня дистанційного захисту лінії БВ і t т швидкодійних захистів трансформаторів підстанції Б. Друга ступінь захисту повинна задовільняти вимогам чутливості. Вважається достатнім . При недостатній чутливості збільшується. Для запобігання можливого зайвого спрацьовування при короткому замиканні в межах зони другого ступеня дистанційного захисту лінії БВ збільшується і витримка часу до .

Третя ступінь. Вимірювальним органом третього ступеня є пусковий орган захисту. Струм спрацювання реле струму пускового органу визначається, як і для реле максимального струмового направленого захисту. При виконанні пускового органу з використанням направлених реле опору здійснюється відбудова від мінімально можливого опору в робочому режимі з урахуванням самозапуску електродвигунів:

, (4.6)

де >1 – коефіцієнт повернення мінімального реле опору; коефіцієнт самозапуску, що враховує зниження за рахунок збільшення струму і зменшення напруги при самозапуску електродвигунів; — кут зсуву фаз між і, ; – кут максимальної чутливості, що приймається рівним куту опору лінії .

Для захисту з пусковими реле повного опору уставку опору спрацювання вибирають по (4.6), приймаючи . При цьому є радіусом кола з центром на початку координат.

Витримку часу третього ступеня визначають, як і для струмових направлених захистів, за зустрічно-ступінчатим принципом. Третій ступінь повинен володіти достатньою чутливістю. При короткому замиканні в кінці лінії, що захищається, необхідно мати ≥1,5; при пошкодженні в кінці суміжних елементів бажано, щоб ≥1,2.

Вибір параметрів спрацювання захисту з лінійно залежною характеристикою. Для ліній напругою 6–20 кВ випускається односистемний ненаправлений дистанційний захист повного опору типу ДЗ. Захист застосовується перш за все в сільських мережах на багато разів секціонованих радіальних лініях з мережним резервуванням. Пусковим органом захисту є трифазне реле повного опору. Дистанційний орган теж виконаний в трифазному виконанні. Він спрацьовує з витримкою часу, лінійно залежною від віддаленості місця пошкодження, тобто від опору на затисках захисту (рисунок 4.6). Це обумовлює деякі додаткові вимоги до вибору параметрів захисту. Схема і принцип дії дистанційного органу захисту розглянуті вище.

У захисті ДЗ немає явно виражених ступенів. Вона, по суті, є одноступінчастим захистом. Тому вибір її параметрів зводиться до визначення опору спрацювання і розрахункової вставки часу спрацювання .

Вибір опору спрацювання. Опір спрацювання захисту визначається таким чином: для забезпечення коефіцієнта чутливості =1,5 при короткому замиканні в кінці лінії приймається =1,5 ; для відбудови від режиму навантаження визначається по (4.6) при ; для відбудови від коротких замикань за трансформаторами відгалужень використовується умова (4.3); для узгодження з дистанційним захистом суміжної ділянки виконується умова при =0,85.

Опір вставки реле Z у визначається як розрахунковий вторинний опір спрацювання: Z c.p =(K І /K U ) Z c.з.

Вибір вставки часу спрацювання. Час спрацювання захисту /с.з пов'язано з опором Z з на її затисках співвідношенням tc Z з, де α – коефіцієнт нахилу характеристики (рисунок 4.6). Розрахункова вставка захисту визначається як t с.з=0,9α Z c.з. Тому при вибраному Z c.з розрахунок t c.з зводиться до визначення коефіцієнта α. При узгодженні між собою дистанційних захистів коефіцієнт α ≥(t 0t)/ Z л.

Таким чином, t с.з=0,9(Z c.з /Z л)(t 0t). Якщо прийняти Z c.з /Z л=1,5, то t с.з=1,35(t 0t).

При визначенні коефіцієнта α у разі необхідності проводиться узгодження характеристик захисту із захисними характеристиками запобіжників найпотужніших трансформаторів відгалужуючих підстанцій. Крім того, на суміжних ділянках, розташованих як до, так і після даної лінії, можуть бути струмові захисти з характеристиками, відмінними від характеристики дистанційного захисту.


5 ДИФЕРЕНЦІЙНИЙ СТРУМОВИЙ ЗИХИСТ

5.1 Призначення і види диференційного захисту

Для захисту елементів використовується повздовжній (трансформатори, лінії електропередач невеликої довжини) і поперечний (паралельні лінії і обмотки статора синхронного генератора) диференційний захист.

5.2 Принцип дії повздовжнього диференційного струмового захисту

Захист базується на порівнянні струмів на початку і в кінці елементу, який захищається. Використовуються трансформатори з однаковими коефіцієнтами трансформації. Застосовуються дві можливі схеми виконання диференційного захисту – з циркулюючим струмом та із зрівноваженими напругами.

Рисунок 5.1 – Розподіл струмів в схемі повздовжнього захисту з циркулюючими струмами і їх векторні діаграми

Найчастіше використовуються захисти виконанні по схемі з циркулюючими струмами.

(5.1)

При рівності первинних струмів та , вторинні також будуть рівні (), тому струм в реле і захист не спрацьовує. При пошкодженнях , при цьому захист спрацьовує тільки тоді коли .

Повздовжній диференційний захист діє при пошкодженнях в зоні і не реагує на зовнішні КЗ і струми нормальної роботи, тобто володіє абсолютною селективністю. Захист виконується без витримки часу. А при виборі струму спрацювання не враховується струм навантаження. Також можливий струм небалансу І нб, тому потрібно вибирати струм спрацювання реле з врахуванням струмів небалансу.

5.3 Струм небалансу в реле диференційного захисту з циркулюючими струмами.

Для трансформаторів струму

, (5.2)

тому при нормальній роботі і зовнішніх КЗ струм в реле диференційного захисту

. (5.3)

Струм небалансу визначається струмами намагнічування, які для будь-яких двох трансформаторів струму неоднакові, внаслідок не ідентичності їх характеристик намагнічування.

Для запобігання неправильної роботи диференційного захисту струм спрацювання реле потрібно вибирати з врахуванням струму небалансу

. (5.4)

При визначенні струму небалансу виходять з того, що трансформатори струму в схемі вибрані так, що повна похибка не перевищує ε=10 % при заданому вторинному навантаженні і граничній кратності струму КЗ. Похибки двох трансформаторів струму мають однакові знаки (рисунок 5.2, а), тому струм небалансу, рівний різниці струмів намагнічення, визначається похибкою, меншою кожної з похибок окремо, що враховується при розрахунках коефіцієнтом однотипності k одн=0,5–1,0. Вплив аперіодичної складової струму КЗ на струм небалансу враховують коефіцієнтом k ап для моменту часу t= 0приймають k ап=2,0. Тому струм

(5.5)

Для диференційного захисту коефіцієнт чутливості, що є відношенням мінімального значення струму в точці короткого замикання І к min при пошкодженні в зоні до струму спрацювання захисту І с.з, повинен бути не менше два.

Рисунок 5.2 – Характеристики трансформаторів диференційного значення

Одним із способів підвищення чутливості захисту є відбудова від перехідних значень струму небалансу за часом. Проте цей спосіб не може вважатися задовільним, оскільки він не дає можливості повною мірою використовувати принципову властивість диференційного захисту – її швидкість дії.

5.4 Способи підвищення чутливості диференційного захисту

З відомих в даний час способів підвищення чутливості диференційних захистів широко застосовуються включення реле через проміжні трансформатори струму,що насичуються(НТС) і диференційні реле струму, що насичуються, з гальмуванням.

Рисунок 5.3 – Схема і характеристики диференційного захисту підвищеної чутливості

Включення реле через проміжні трансформатори струму, що насичуються. Як наголошувалося, за наявності аперіодичної складової в первинному струмі робота трансформатора струму різко погіршується у зв’язку з насиченням його магнітопровода. Ця властивість трансформаторів струму використовується для обмеження перехідного струму небалансу, що містить аперіодичну складову. Для цього обмотка реле КА включається в схему диференційного захисту через спеціальний проміжний трансформатор струму,що насичується (НТС) TLAT (рисунок 5.3, а). Чутливість реле, включеного через НТС, залежить від форми кривої струму, що проходить в його первинній обмотці. При синусоїдальному струмі трансформатор, що насичується, не чинить істотного впливу на роботу реле. Якщо ж в струмі є аперіодична складова, то магнітопровід НТС сильно насичується, опір намагнічення різко падає, струм намагнічення збільшується, а вторинний струм зменшується. Коефіцієнт трансформації НТС автоматично збільшується, і чутливість захисту зменшується. Нормальна робота трансформатора, що насичується, відновлюється як тільки зникає аперіодична складова.

Рисунок 5.4 – Диференційний захист з гальмуванням випрямленим струмом (а, б) і з магнітним гальмуванням (в, г)

Таким чином, захист заокруглюється на час існування перехідного струму небалансу. Це дає можливість при визначенні струму небалансу не враховувати впливу аперіодичної складової, а струм спрацювання реле відбудовувати тільки від сталого струму небалансу І нб роз, визначеного по виразу (рисунок 5.4) при k ап=l,0..1,3.

Необхідно мати на увазі, що при КЗ в зоні струм пошкодження у загальному випадку також міститиме аперіодичну складову. Проте це не веде до відмови захисту, оскільки після зникнення аперіодичної складової нормальна робота НТС відновлюється і захист спрацьовує. При цьому вона діє з уповільненням, що не перевищує тривалості двох періодів, що не є великим недоліком.

Використання в диференційному захисті реле з гальмуванням. В диференційному захисті струми небалансу можуть бути значними не тільки в перехідному, але і в сталих режимах за відсутності аперіодичної складової. В таких випадках НТС опиняється непридатним для підвищення чутливості захисту. На рисунку 5.3, б крива 3 відображає зміну розрахункового струму небалансу залежно від приведеного струму зовнішнього КЗ І к.зовн. Для отримання селективно діючого захисту необхідно використовувати реле із струмом спрацювання, відлаштованим від струму небалансу І нб.роз при максимально можливому струмі зовнішнього КЗ І к.зовн max. При цьому у разі використання звичайного реле струму або реле з НТС характеристика їх струму спрацювання, визначена вставкою і незалежна від І к.зовн, зображається прямою 1, паралельною осі абсцис.

Струм І к.зовн залежно від режиму роботи, місця і виду короткого замикання може бути меншим струму І к.зовн max. При цьому захист виявляється сильно заокруглений. Її чутливість можна підвищити, якщо разом із зміною струму І к.зовн автоматично змінювати відповідно до характеристики 2 струм спрацювання реле І с.р, зберігаючи при цьому необхідне відлаштуванння від відповідних струмів небалансу. Реле з такою характеристикою, як вже наголошувалося, називається диференційним реле струму з гальмуванням. В схему диференційного захисту реле з гальмуванням повинно включатися так, щоб при зовнішніх КЗ забезпечувалися пропорційність гальмівного струму І глм струму І к.зовн і умова І с.р= І с.р min+ k глм І глм.

Date: 2016-11-17; view: 820; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА...



mydocx.ru - 2015-2024 year. (0.006 sec.) Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав - Пожаловаться на публикацию