- •1 Общие вопросы релейной защиты
- •1.1 Реле и их классификация
- •1.2 Основные требования к релейной защите
- •1.3 Виды повреждений и ненормальных режимов работы сетей
- •1.4 Оперативного ток и его источники
- •1.5 Первичные измерительные преобразователи в релейной защите и их схемы соединения с нагрузкой
- •1.5.1 Трансформаторы тока
- •1.5.2 Схемы соединения измерительных трансформаторов тока и
- •1.5.2.1 Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду
- •1.5.2.2 Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду
- •1.5.2.3 Схема соединения трансформаторов тока в треугольник, а обмоток реле в звезду
- •1.5.2.4 Двухфазная однорелейная схема соединения в неполный треугольник (на разность токов двух фаз)
- •1.5.2.5 Схема соединения трансформаторов тока в фильтр нулевой последовательности
- •1.5.3 Трансформаторы напряжения и схемы соединения их обмоток и реле
- •2. Релейная защита лэп
- •2.1. Токовые защиты лэп
- •2.1.1. Защита линий с помощью максимальной токовой защиты
- •2.1.1.1. Схемы максимальных токовых защит
- •2.1.1.2 Выбор тока срабатывания максимальной токовой защиты
- •2.1.1.3 Выбор времени срабатывания действия максимальной токовой защиты
- •2.1.1.4. Общая оценка и область применения максимальных токовых защит
- •2.1.2. Токовые отсечки
- •2.1.2.1. Мгновенная токовая отсечка
- •2.1.2.2. Мгновенная токовая отсечка
- •2.1.2.3. Выбор тока срабатывания токовой отсечки с выдержкой времени
- •2.1.3 Общая оценка токовых защит
- •2.1.4. Комбинированная отсечка по току и напряжению
- •2.1.4.1 Выбор параметров срабатывания защиты
- •2.2. Токовые направленные защиты
- •2.2.1. Максимальная токовая направленная защита
- •Условия исключают друг друга.
- •Выбор тока срабатывания производится по трем условиям:
- •2.2.2. Токовые направленные отсечки
- •2.2.3. Краткая оценка токовых направленных защит
- •2.3. Дистанционная защита
- •На рис. 34 приведена схема трехступенчатой защиты, которая включает следующие органы:
- •2.3.1. Выбор параметров срабатывания
- •2.4. Защита от замыканий на землю
- •2.4.1 Защита от замыканий на землю в сетях с изолированной и эффективно-заземленными нейтралями
- •2.4.2. Защита от однофазных коротких замыканий на землю в сети с заземленной нейтралью
- •2.5. Защиты лэп с абсолютной селективностью
- •2.5.1. Дифференциальные защиты лэп
- •2.5.1.1 Продольная дифференциальная защита лэп Продольной дифференциальной токовой защитой называется защита, основанная на принципе сравнения амплитуд и фаз токов по концам защищаемого элемента.
- •2.5.1.2. Поперечная дифференциальная защита
- •Выбор параметров срабатывания
- •2.5.2. Высокочастотные защиты лэп
- •3. Защита трансформаторов
- •3.1. Газовая защита трансформатора
- •3.2. Максимальная токовая защита трансформаторов
- •3.3. Максимальная токовая защита от перегрузки
- •3.4. Токовая отсечка
- •3.5. Токовая защита нулевой последовательности
- •3.6. Дифференциальная токовая защита трансформаторов
- •3.7. Особенности защиты трансформаторов, не имеющих выключателей на стороне высшего напряжения
- •4. Релейная защита шин станций и подстанций
- •4.1. Токовые защиты
- •4.2. Дифференциальная защита
- •5. Защита синхронных генераторов
- •5.1. Виды повреждений и ненормальных режимов работы
- •5.2 . Виды защит, применяемых для генераторов
- •5.2.1. Продольная дифференциальная защита
- •5.2.2. Поперечная дифференциальная защита
- •5.2.3. Защита от однофазных замыканий на землю в обмотке статора
- •5.2.4 Максимальная токовая защита от внешних замыканий
- •5.2.5 Токовая защита обратной последовательности
- •5.2.7 Максимальная токовая защита генератора от симметричных перегрузок
- •5.2.8 Защита от повышения напряжения
- •5.2.9 Защита от замыканий на землю обмотки возбуждения
- •5.2.10. Защита ротора от перегрузки
- •5.2.11. Защита от асинхронного режима при потере возбуждения
- •5.3. Особенности защит синхронных компенсаторов
- •6.Защита электродвигателей
- •7. Резервирование отказов в действии релейной зашиты и
- •Оглавление
5.2.2. Поперечная дифференциальная защита
Устанавливается на генераторах, имеющих несколько параллельных ветвей, выведенных наружу и соединенных в звезду. Используется для защиты от межвитковых КЗ одной фазы обмотки статора. Действует без выдержки времени на отключение всех выключателей генератора, гашение поля и останов турбины.
Возможно трехсистемное и односистемное исполнение защиты. В односистемной схеме (рис.73) производится сравнение суммы токов трех фаз одной группы ветвей с суммой токов трех фаз другой параллельной группы ветвей. Реле тока KAZ (применяется реле серии РТ-40/Ф с фильтром высших гармоник ZF) подключается к трансформатору тока ТА, установленному в нулевом проводе, соединяющем нейтрали. В трехсистемной схеме производится сравнение токов параллельных ветвей каждой фазы.
В настоящее время используются только односистемные схемы, так как они отличаются простотой, экономичностью, надежностью и большей чувствительностью.
В нормальном режиме в параллельных ветвях каждой фазы наводятся одинаковые ЭДС. Сопротивления параллельных ветвей равны. Поэтому равны и токи параллельных ветвей и. Сумма токов параллельных ветвей трех фаз (ток в реле) равна току небаланса :
,
где и -суммы токов в первых и вторых параллельных ветвей.
Ток небаланса определяется наличием токов высших гармоник, кратных трем, и токов нулевой последовательности, вызванных несимметрией ЭДС фаз. Для отстройки от токов небаланса высших гармоник реле включают через фильтр ZF, что дает возможность уменьшить ток срабатывания защиты примерно в 10 раз.
Рис.73. Схема исполнения односистемной поперечной
дифференциальной защиты
В случае замыкания между витками одной фазы сопротивления параллельных ветвей становятся различными и равенство токов нарушается. В перемычке между нейтралями паpаллельных обмоток статоpа протекает ток, вызывающий срабатывание защиты.
По своему принципу работы защита не требует выдержки времени. Ток срабатывания выбирается из условия отстройки от тока небаланса:
.
На практике ток срабатывания выбирается:
,
где -номинальный ток генератора.
Пpи наладке ток сpабатывания уточняется по pезультатам измеpений, и величина его может быть существенно снижена.
Поперечной дифференциальной защиты отличается простотой, экономичностью, быстротой действия и высокой чувствительностью.
Недостатками поперечной дифференциальной защиты являются: возможность ложного срабатывания и наличие мертвой зоны, при малом количестве замкнувшихся витков, когда ток протекающий в перемычке между нейтралями невелик.
Поперечная дифференциальная защита в некоторых случаях может сработать и при многофазном КЗ, резервируя продольную дифференциальную защиту.
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.
Рис.74. Схема защиты от замыканий на землю в обмотке статора генератора, реагирующая на емкостной ток
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 релеKA1; - 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 релеKA1; - 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 3от трансформатора напряжения через конденсаторы. В остальной части схема не отличается от рассмотренной ранее.