I.2. Исследование работы защиты от несимметрии (обрыва) фаз

I.2.1. Краткие теоритические сведения

Устройство защиты SPAC801 обеспечивает защиту от несимметрии (обрыва) фаз. Блок сравнивает минимальный и максимальные фазные токи и определяет разницу между ними по формуле:

(I.2.1)

Защита от обрыва фаз не работает при токах, меньших 0,1×I_N[2]. Характеристики защиты от несимметрии (обрыва) фаз, реализуемой в устройствеSPAC801, приведены в таблице 2.1.

Таблица 2.1

Характеристики защиты

Уставка	Диапазон уставок
	по току	по времени
I%	10…100 % IN	1...300 c

Защита запускается, если разница между токами превышает значение уставки ∆I. Через время, определяемое уставкой по времени срабатыванияt>, происходит срабатывание защиты. Благодаря установке программных переключателей сигналы запуска и срабатывания могут выдаваться на требуемые выходные реле.

С помощью программных переключателей защита от обрыва фаз может быть выведена из работы. При этом на дисплее вместо соответствующих уставок показываются символы «- - -».

I.2.2. Порядок проведения исследования

1.Выставьте в исходное положение, если ранее это не было сделано, органы управления стендом:

- поставьте тумблер SA3 в положение 2;

- поставьте тумблер SA5 в положение 1;

- поставьте тумблер SA6 в положение 0;

- соедините клеммы Ia,Ib,Icи 0 с помощью четырех проводов с соответствующими клеммами трансформаторов тока;

- включите автоматические выключатели А1 и А2;

- включите вводной Q1 и фидерныйQ2 выключатели с помощью кнопок “ВКЛ”;

2. В соответствии со значением уставки по несимметрии фазных токов в выданном варианте задания (см. Приложение І.1) и выбранной самостоятельно уставке по времени срабатывания защиты, необходимо выставить данные уставки в устройство защитыSPAC801 согласно методике, описанной выше в п.1.2(11).

3.Выставьте заведомо завышенные значения уставок по току срабатывания защиты от междуфазных замыканий, тем самым загрубив основную токовую защиту, для проведения исследований с защитой от несимметрии фаз.

4.Установите тумблерSA3 в положение 1 и отрегулируйте с помощью реостатов блока нагрузки значения несимметрии токов по фазам меньше, чем ранее выставленная уставка, и переведите тумблерSA5 в положение 2. Защита не должна срабатывать. Зафиксируйте параметры данного опыта в таблице исследований (аналогично табл. 1.5).

5.Поставьте тумблерSA5 в положение 1.

6. С помощью реостатов блока нагрузки выставьте новое значение несимметрии по двум фазам, больше значения уставки, и переведите тумблерSA5 в положение 2. При этом проследите за срабатыванием защиты и отключением выключателяQ2. Проконтролируйте за отображением индикации на блоках измерения и управления, а также показания секундомера. Внесите полученные данные в таблицу исследований.

7.Поставьте органы управлением стенда в исходное состояние:

- поставьте тумблер SA5 в положение 1;

- поставьте тумблер SA3 в положение 2;

- включите выключатель Q2 с помощью кнопки “ВКЛ”;

8.Подсоедините устройство защиты к исследуемой линии поставив тумблерSA5 в положение 2, тем самым устройство контролирует нормальный режим работы линии. Сымитируйте обрыв одной из фаз с мощью тумблераSA2. При этом должна сработать защита от обрыва фаз. Параметры опыта внесите в таблицу исследований.

І.3. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ (ОЗЗ)

І.3.1. КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ

Наиболее распространенным видом повреждений в сетях 6-35 кВ являются однофазные замыкания на землю (до 90% всех замыканий), которые не сопровождаются большими токами. Весьма часто эти повреждения являются первопричиной аварий, сопровождающихся значительным экономическим ущербом и создающих опасность для жизни эксплутационного персонала [5].

В электрических сетях напряжением 6-35 кВ ключевой проблемой для выбора принципов и типов устройств защиты от замыканий на землю является способ заземления нейтрали (режим заземления нейтрали). В России в этих сетях используются, главным образом, либо режим "Изолированная нейтраль", либо режим "Резонансно-заземленная нейтраль". В лабораторном стенде “Микропроцессорная защита ЛЭП” моделируется система электроснабжения с изолированной нейтралью.

Как видно из рис. І.3.1 фазы всех линий имеют емкость С по отношению к земле (условно они показаны сосредоточенными в одной точке линии). На поврежденной линии емкости фаз обозначены , а на неповрежденной линии, которая представляет всю остальную электрически связанную сеть –. От емкостии емкости зависит значение суммарного емкостного тока сети.

При металлическом 033 в точке К₁на фазеАчерез место повреждения будет проходить суммарный ток, определяемый емкостями неповрежденных фаз всей сети (емкость поврежденной фазы в создании этого тока не участвует, так как она зашунтирована в месте 033). Ток поврежденной фазы возвращается в сеть через емкости неповрежденных фаз (показано штриховыми линиями). Таким образом, реле защиты от 033, подключенное к поврежденной линии через специальный трансформатор тока нулевой последовательности кабельного типа (ТНП), реагирует на суммарный емкостной ток сети(за вычетом тока, определяемого емкостью поврежденной линии) [3].

Рис. I.3.1. Распределение емкостных токов при ОЗЗ в сети с изолированной нейтралью.

Токовая защита (ненаправленная) нулевой последовательности, используемая в устройстве SPAC801, реагирует на действующее значение полного тока нулевой последовательности промышленной частоты (3I₀).

Условие несрабатывания защиты при ОЗЗ на других ЛЭП (внешнем ОЗЗ):

(I.3.1)

где - коэффициент надёжности;

- коэффициент “броска”, учитывающий бросок емкостного тока в момент возникновения ОЗЗ, а также способность реле реагировать на него;

- ток ОЗЗ линии, зависящий от собственной емкости линии.

Примечание:Для применяемых усовершенствованных защит от ОЗЗ, например РТЗ-51 (полупроводниковой) рекомендуется. Для современных цифровых терминалов защиты от ОЗЗ серииSPACOM, в том числе устройстваSPAC801, можно принимать значение[3].

Несмотря на меньшее влияние броска емкостного тока на работу современных терминалов защиты при внешних ОЗЗ, не всегда возможно обеспечить селективность (избирательность) защиты в сети с изолированной нейтралью, особенно в сетях с нестабильной первичной схемой сети и, следовательно, периодически изменяющимися значениями собственных емкостных токов отдельных фидеров и суммарного емкостного тока, а также в сети с малым количеством фидеров.

Условие срабатывания защиты повреждённой линии:

(I 3.2)

где - общий ток однофазного замыкания на землю электрически связанных линий;

- коэффициент чувствительности.

Оба условия объединяет двойное неравенство:

(I 3.3)

Это неравенство является основой для расчета уставок защит от ОЗЗ всех ЛЭП данной сети и для проверки чувствительности этих защит.

Характеристики защиты от ОЗЗ, реализуемой в устройстве SPAC801, приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1