- •«Релейная защита систем электроснабжения» конспект лекций
- •Содержание
- •Введение
- •Лекция 1
- •1.1 История релейной защиты и автоматики
- •1.2 Назначение релейной защиты и автоматики
- •1.3 Требования, предъявляемые к свойствам релейной защиты (рз)
- •1.4 Классификация защит
- •1.5 Структура устройства рз
- •1.6 Каналы связи устройств рза
- •1.7 Источники оперативного тока
- •Лекция 2
- •2.1 Измерительные преобразователи тока и напряжения
- •2.2 Конструкция трансформатора тока
- •2.3 Принцип действия
- •2.4 Построение векторной диаграммы тт
- •2.5 Погрешности трансформатора тока
- •2.7 Активный тт
- •2.8 Схемы соединений тт
- •2.9 Коэффициенты трансформации тт
- •2.10 Конструкция трансформатора напряжения (тн)
- •2 Рисунок 2.18. Емкостный тн .11 Емкостный тн
- •2. Конструкция трансформатора тока.
- •Лекция 3
- •3.1 Токовые защиты линий электропередачи
- •3.2 Первая ступень токовой защиты
- •3.3 Вторая ступень токовой защиты
- •3.5 Карта селективности
- •3.6 Токовые направленные защиты линий электропередачи
- •3.7 Схемотехника токовых защит
- •3.8 Токовые и токовые направленные защиты нулевой последовательности в сетях с заземленной нейтралью
- •3.9 Первая ступень токовой защиты нулевой последовательности
- •3.10 Вторая ступень токовой защиты нулевой последовательности
- •3.11 Третья ступень токовой защиты нулевой последовательности
- •3.12 Схемотехника токовых защит нулевой последовательности
- •3.13 Токовые и токовые направленные защиты нулевой последовательности в сетях с изолированной нейтралью
- •Лекция 4
- •4.1 Дистанционные защиты лэп
- •4.2 Характеристики срабатывания дистанционной защиты
- •4.3 Реализация реле сопротивления
- •4.4 Первая ступень дистанционной защиты
- •4.5 Вторая ступень дистанционной защиты
- •4.6 Третья ступень дистанционной защиты
- •4.7 Особенности работы дистанционной защиты
- •Лекция 5
- •5.1 Поперечная дифференциальная защита лэп
- •5.2 Особенности работы поперечной дифференциальной защиты лэп
- •5 Рисунок 5.3. Принципиальная схема направленной поперечной дифференциальной защиты лэп .3 Направленная поперечная дифференциальная защита лэп
- •5.4 Продольная дифференциальная защита лэп
- •Чувствительность защиты рассчитывается по выражению:
- •5.5 Продольная дифференциальная защита лэп с реле на обоих концах и проводным каналом
- •5.6 Односистемная продольная дифференциальная защита лэп с реле на обоих концах и проводным каналом
- •5.7 Особенности работы продольных дифференциальных защит
- •5.8 Продольная дифференциально-фазная высокочастотная защита
- •Лекция 6
- •6.1 Повреждения и ненормальные режимы работы трансформаторов
- •6.2 Токовая отсечка
- •6.3 Продольная дифференциальная защита
- •6.4 Максимальная токовая защита
- •6.5 Защита от перегрузки
- •6 Рисунок 6.5. Схема установки газовой защиты трансформатора .6 Газовая защита
- •6.7 Специальная токовая защита нулевой последовательности с заземляющим проводом
- •6.8 Специальная токовая защита нулевой последовательности
- •6.9 Схема защиты трансформатора
- •Лекция 7
- •7.1 Ненормальные режимы работы и повреждения электродвигателей
- •7.2 Токовая отсечка
- •7.3 Продольная дифференциальная отсечка
- •7.4 Защита от перегрузки
- •7.5 Защита от понижения напряжения
- •7 Рисунок 7.6 Защита от замыканий на корпус обмотки статора .6 Защита от замыкания обмотки статора на корпус
- •7.7 Защита от эксцентриситета ротора электрической машины
- •7.8 Защита от разрыва стержня «беличьей клетки» ротора
- •7.9 Схема защиты эд с продольной дифференциальной защитой
- •7.10 Защиты эд напряжением ниже 1000 в
- •Лекция 8
- •8.1 Токовая отсечка шин без выдержки времени
- •8.2 Дифференциальная защита шин
- •8.3 Токовая отсечка шин с выдержкой времени
- •8.4 Максимальная токовая защита
- •8.5 Защита секционного выключателя.
- •8.6 Дуговая защита шин
- •8.6.1 Дуговая защита клапанного типа
- •8.6.2 Защита на фотоэлементах
- •8.6.3 Оптическая логическая защита
- •Лекция 9
- •9.1 Микропроцессорные устройства рза
- •9.2 Виды мп-защит
- •9.3 Особенности расчета уставок срабатывания мп
- •Предметный указатель
- •Библиографический список
- •Приложения приложение а. Условные буквенные и графические обозначения основных элементов рза
- •Приложение б. Характеристики электромеханических реле
6.3 Продольная дифференциальная защита
Защита применяется на трансформаторах с мощностью более 6,3 МВА.
Принцип действия [22] основан на вычислении разности токов I1,TA1 и I1,TA2, протекаемых через трансформаторы тока TA1 и TA2 (рис. 6.2) соответственно.
Рисунок 6.2. Работа дифференциальной защиты
трансформатора при внешнем КЗ в точке К1
При внешнем КЗ в точке К1 токи протекают к месту повреждения, а вторичные токи трансформаторов тока в реле вычитаются, и результирующий ток равен:
. (6.4)
Реле в этом случае не срабатывает.
При КЗ в зоне действия защиты, в точке К2 (рис. 6.3), возможны два варианта: 1) когда со стороны НН имеется источник питания или КЗ подпитывается электродвигателями, соизмеримой мощностью; 2) когда со стороны НН отсутствует какой-либо источник питания, который может подпитывать КЗ.
В первом случае через реле протекает суммарный ток КЗ двух трансформаторов тока:
. (6.5)
Во втором случае через реле протекает ток КЗ одного трансформатора тока и равен:
. (6.6)
Рисунок 6.3. Работа дифференциальной защиты трансформатора при КЗ в зоне действия защиты в точке К2
В обоих случаях ток, протекаемый в реле, больше тока его срабатывания.
Ток срабатывания защиты. Защита отстраивается от тока IНБ, небаланса, который возникает при максимальном внешнем IК1,МАХ токе КЗ в точке К1 (рис. 6.2):
, (6.7)
где IНБ, ― суммарный ток небаланса, . Каждая из составляющих тока небаланса находится по следующим формулам
, (6.8)
, (6.9)
, (6.10)
где kA ― коэффициент, учитывающий влияние апериодической составляющей тока КЗ на быстодействующие защиты (без выдержки времени), для защит с быстронасыщающимися трансформаторами kA=1; kОДН ― коэффициент, учитывающий однотипность трансформаторов тока, для разных ТТ kОДН=1; ― погрешность ТТ, удовлетворяющая = 0,1; UРЕГ ― половина регулировочного диапазона РПН трансформатора (каталожные данные); f ―относительная погрешность защиты, вызванная разницей между расчетным (обычно нецелым) числом витков реле и установленным (целым) числом витков.
Вторым условием является отстройка от броска тока намагничивания:
, (6.11)
где IН,ТР ― номинальный ток трансформатора.
Из расчетных двух условий (6.7) и (6.11) выбирается наибольший ток срабатывания продольной дифференциальной защиты.
Время срабатывания защиты принимается равным нулю
. (6.12)
Коэффициент чувствительности дифференциальной защиты определяется и сравнивается с величиной, требуемой по правилам [5]:
, (6.13)
где IК2,МIN ― минимальный ток КЗ в точке К2 (рис. 6.3).
Особенности работы продольной дифференциальной защиты трансформатора. Иногда возникающий бросок тока намагничивания силового защищаемого трансформатора составляет (5…8)IН,ТР, а величина тока КЗ (за трансформатором) ― (7…18)IН,ТР. Как видно, эти диапазоны перекрываются. Однако при броске тока намагничивания защита должна блокироваться, а при КЗ должна отключать трансформатор. Чтобы отличить бросок тока намагничивания от КЗ, рассмотрим его характер и причину возникновения. При включении трансформатора на холостой ход или при восстановлении питания после отключения КЗ на смежном присоединении величина остаточной намагниченности может быть в противофазе поданному напряжению. В наихудшем случае (в действительности он невозможен) магнитная индукция в трансформаторе может достигнуть 2ВНОМ.
Естественно, что при такой индукции трансформатор войдет в глубокое насыщение и будет размагничиваться от нескольких периодов до нескольких десятков периодов промышленной частоты. При этом в трансформаторе будет протекать ток с большой апериодической составляющей с явно выраженными характерными «острыми» максимумами (рис. 6.4).
Рисунок 6.4. Форма броска тока намагничивания
Бросок тока намагничивания характеризуется следующими основными признаками [1]:
― одна полуволна за период (при КЗ – две);
― большая доля (до 60%) второй гармоники – 100 Гц;
― наличие апериодической составляющей тока (до 55%);
― наличие бестоковой паузы большей ½Т , около 0,01 с.
При возникновении и определении этих четырех признаков дифференциальная защита должна блокироваться, не должна действовать на отключение выключателя.