
- •1. Общие вопросы выполнения релейной защиты электроэнергетических систем
- •1.1. Назначение релейной защиты
- •1.2. Требования к релейной защите
- •1.3. Изображение схем релейной защиты на чертежах
- •1.4. Элементы защиты
- •1.5. Принципы выполнения устройств релейной защиты
- •1.6. Источники оперативного тока
- •2. Трансформаторы тока и схемы их соединений
- •2.1. Принцип действия
- •2.2. Параметры, влияющие на уменьшение намагничивающего тока
- •2.3. Выбор трансформаторов тока и допустимой вторичной нагрузки
- •2.4. Типовые схемы соединений трансформаторов тока
- •2.4.1. Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду
- •2.4.2. Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду
- •2.4.3. Соединение трансформаторов тока в треугольник, а обмоток реле в звезду
- •2.4.4. Включение реле на разность токов 2 – фаз (схема восьмерки)
- •4.2. Защита линий с помощью мтз с независимой выдержкой времени
- •4.2.1. Схемы защиты
- •4.2.1.1. Трехфазная схема защиты на постоянном оперативном токе
- •4.2.1.2. Двухфазные схемы защиты на постоянном оперативном токе
- •4.2.1.2.1. Двухрелейная схема
- •4.2.1.2.2. Одно-релейная схема
- •4.2.2. Выбор тока срабатывания защиты
- •4.2.3. Чувствительность защиты
- •4.2.4. Выдержка времени защиты
- •4.3. Мтз с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения
- •4.3.1. Схема защиты
- •4.3.2. Ток срабатывания токовых реле
- •4.3.3. Напряжение срабатывания реле минимального напряжения
- •4.3.4. Чувствительность реле напряжения
- •4.4.3. Схема защиты
- •4.4.4. Выдержки времени защит
- •4.5. Мтз на переменном оперативном токе
- •4.5.1. Схема с дешунтированием катушки отключения выключателей
- •4.5.1.1. Схема защиты с зависимой характеристикой
- •4.5.1.2. Схема защиты с независимой характеристикой
- •4.5.2. Схемы с питанием оперативных цепей защиты от блоков питания
- •4.5.3. Схема защиты с использованием энергии заряженного конденсатора
- •4.6. Поведение мтз при двойных замыканиях на землю
- •4.7. Область применения мтз
- •5. Токовые отсечки
- •5.1. Принцип действия
- •5.2. Схемы отсечек
- •5.3. Отсечки мгновенного действия на линиях с односторонним питанием
- •5.3.1. Ток срабатывания отсечки
- •5.3.2. Зона действия отсечки
- •5.3.3. Время действия отсечки
- •5.4. Неселективные отсечки
- •5.5. Отсечки на линиях с двусторонним питанием
- •6. Измерительные трансформаторы напряжения
- •6.1. Принцип действия
- •6.2. Погрешности трансформаторов напряжения
- •6.3. Схемы соединений трансформаторов напряжения
- •6.3.1. Схема соединения трансформаторов напряжения в звезду
- •6.3.2. Схема соединения обмоток трансформаторов напряжения в открытый треугольник
- •6.3.3. Схема соединения трансформаторов напряжения в разомкнутый треугольник
- •6.4. Контроль за исправностью цепей напряжения
- •7. Токовая направленная защита
- •7.1. Необходимость токовой направленной защиты
- •7.2. Индукционные реле направления мощности
- •7.2.1. Общие сведения
- •7.4. Схемы включения реле направления мощности
- •7.4.1. Требования к схемам включения
- •7.4.2. 90 И 30 схемы
- •7.4.3. Работа реле, включенных по 90 и 30 схемам
- •7.5. Блокировка максимальной направленной защиты при замыканиях на землю
- •7.6. Выбор уставок защиты
- •7.6.1. Ток срабатывания пусковых реле
- •7.6.2. Выдержка времени защиты
- •7.6.3. Мертвая зона
- •7.7. Токовые направленные отсечки
- •7.9. Оценка токовых направленных защит
- •7.6.Дистанционная защита.
- •7.6.1.Общие сведения.
- •7.6.2.Выбор параметров защиты.
- •Первые ступени.
- •Вторые ступени.
- •7.8. Высокочастотные защиты.
- •7.8.1. Общие сведения.
- •7.8.2. Направленная защита с
- •7.8.3. Дифференциально-фазная защита.
- •7.9. Защита от замыканий на землю в сети
- •8. Защиты трансформаторов.
- •8.1.Общие сведения.
- •8.2.Защита трансформаторов, не имеющих
- •1. Использование защит линии.
- •2. Передача отключающего импульса.
- •3. Установка короткозамыкателя.
- •4. Автоматика отключения отделителя.
- •8.3.Дифференциальная защита.
- •8.3.1. Общие сведения.
- •8.3.2. Схемы и расчет диф.Защиты.
- •1. Расчет токов небаланса в схемах диф.Защиты.
- •2. Дифференциальная отсечка.
- •3. Диф.Защита с рнт-565.
- •4. Диф.Защита с торможением.
- •8.4. Токовая отсечка.
- •8.5. Газовая защита.
- •1. Поплавковые реле.
- •2. Лопастное реле.
- •3. Чашечные реле.
- •8.6. Защита от сверхтоков.
- •8.7. Защита от перегрузки.
- •9. Защиты шин.
- •9.1.Защита сборных шин, ошиновки.
- •1. Дифференциальная защита шин.
- •2. Неполная диф.Защита шин.
- •9.2.Защита шин 6-10кВ.
- •10.Защита двигателей.
- •10.1. Общее.
- •10.2. Защита от м.Ф.К.З.
- •10.3. Защита от 1ф.К.З.
- •10.4. Защита от перегрузки.
- •11. Защита синхронных компенсаторов.
- •12. Зашиты генераторов.
- •12.1. Виды повреждений и ненормальные режимы.
- •12.2. Продольная диф.Защита.
- •12.3. Продольная поперечная защита.
- •12.4. Защита от однофазных замыканий на землю.
- •12.5. Токовые защиты от внешних к.З. И перегрузки.
- •1. Мтз с блокировкой по напряжению.
- •2. Мтз от перегрузки.
- •3. Токовая защита обратной последовательности.
- •12.6. Защита от повышения напряжения.
- •12.7. Защита цепи возбуждения от замыканий на землю.
- •1. Защита от замыканий на землю в одной точке.
- •2. Защита от замыканий на землю в двух точках (устанавливается только на турбогенераторах).
- •12.8. Защита ротора от перегрузки.
- •12.9. Особенности защиты блоков генератор-трансформатор.
- •1.Продольная защита.
- •12.10. Токовые защиты от внешних к.З. И перегрузок.
- •12.11. Защита от замыканий на землю
- •12.12. Защита генераторов малой мощности.
- •13. Автоматическое повторное включение.
- •13.1 Общие сведения.
- •13.2. Классификация апв.
- •13.3. Требования к апв.
- •13.4. Апв однократного действия.
- •13.5. Ускорение действия релейной защиты при апв.
- •13.6. Выполнение апв на переменном оперативном токе.
- •14. Автоматическое включение резерва.
- •14.1. Общие сведения.
- •14.2. Требования к авр.
- •14.3. Принцип действия авр.
- •15. Уров.
- •Литература
8.3.Дифференциальная защита.
8.3.1. Общие сведения.
Диф.защита применяется в качестве основной быстродействующей защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Ввиду ее сравнительной сложности диф.защита устанавливается не на всех трансформаторах и лишь в следующих случаях:
На одиночно работающих трансформаторах мощностью 6300 кВА и выше.
На параллельно работающих трансформаторах мощностью 1000кВА и выше.
На трансформаторах мощностью 1000кВА и выше, если токовая отсечка не обеспечивает необходимой чувствительности кч>2, а МТЗ имеет время срабатывания t>1сек.
При параллельной работе трансформаторов диф.защита обеспечивает не только быстрое, но селективное отключение повреждения трансформатора.
Для выполнения диф.защиты трансформаторов устанавливаются ТТ со стороны всех напряжений. Вторичные обмотки ТТ соединяются в дифференциальную схему и параллельно с ним подключается токовое реле.
При рассмотрении принципа действия защиты условно принимается, что коэффициент трансформации силового трансформатора равен 1, т.е. одинаковое соединение обмоток и одинаковые ТТ. При этих условиях и пренебрегая током намагничивания трансформатора, который в параллельном режиме имеет малую величину можно считать, что первичные токи равны при протекании тока нагрузки или сквозного к.з.
II=III, следовательно вторичные токи I1=I2 и с учетом этого Iр=I1-I2=0. Следовательно диф.защита на такие режимы не реагирует.
Практически вследствие несовпадения характеристик ТТ вторичные токи не равны и поэтому в реле протекает ток небаланса. Поэтому ток срабатывания диф.защиты должен быть отстроен от тока небаланса:
Iс.з.=кнIнб
При к.з. в трансформаторе ток в реле Iр=
I1+I2
или
.
Таким образом, при к.з. в зоне диф.защиты
в реле проходит полный ток к.з., деленный
на коэффициент трансформации ТТ. Под
влиянием этого тока защита срабатывает
и действует на отключение поврежденного
трансформатора.
Особенности, влияющие на выполнение диф.защиты трансформаторов:
1. Наличие намагничивающего тока, протекающего только со стороны источника питания. Даже в этом случае, если коэффициент трансформации трансформатора 1 и одинаковое соединения обмоток, ток со стороны источника питания больше тока со стороны нагрузки на величину тока намагничивания трансформатора. В нормальном режиме намагничивающий ток составляет примерно 1-5%Iн трансформатора и поэтому вызывает лишь некоторое увеличение тока небаланса. Иные явления происходят при включении трансформатора на ХХ или при восстановлении напряжении после отключения к.з. В этом случае в обмотке трансформатора со стороны источника питания возникает бросок тока намагничивания, величина которого в первый момент в 5-8 раз превышает Iн трансформатора, но быстро в течении 1сек. затухает до величины порядка 20%Iн. Для предотвращения ложного срабатывания диф.защиты от броска намагничивающего тока ток срабатывания защиты должен быть больше максимального значения тока намагничивания, т.е.
Iс.з.=кнIнам.max
Величина Iнам зависит от конструкции трансформатора и трудно подается учету. Поэтому при практических расчетах диф.защиты ток срабатывания определяется на основании опыта эксплуатации и специальных испытаний по формуле:
Iс.з.=кнIн
Коэффициент кн принимается равным 1-4 в зависимости от типа реле, используемых в схеме диф.защиты. Установка величины тока срабатывания больше максимального значения тока намагничивания – не единственный способ отстройки от тока намагничивания. Ранее довольно широко применялись диф.защиты с током срабатывания, меньшим Iн, но с выдержкой времени 0,5-0,8сек. За это время ток намагничивания затухает. В настоящее время диф.защиты с выдержкой времени не применяется. Выдержка времени ухудшает защиту самого трансформатора, увеличивая размеры повреждения.
2. Неравенство вторичных токов и разнотипность ТТ. Из принципа действия диф.защиты следует, что для получения наименьших токов небаланса ТТ должен иметь одинаковые характеристики, что при осуществлении диф.защиты трансформаторов практически невыполнимо, т.к. ТТ с разных сторон имеют разные nт и различное конструктивное исполнение. Вследствие этого они имеют различные характеристики и погрешности.
Номинальные токи обмоток трансформаторов, как правило, не совпадают со шкалой номинальных токов ТТ. Поэтому при выборе ТТ принимается ТТ, Iн которого больше по отношению к Iн обмотки трансформатора. Так например, Iн обмоток трансформатора мощностью 5600кВА напряжением 35/6,6кВ составляет:
со стороны обмотки 35кВ
со стороны обмотки 6,6кВ
При определенных выше номинальных токах ТТ должны иметь коэффициенты трансформации со стороны 35кВ 100/5 и со стороны 6,6кВ 600/5. При этом вторичные токи ТТ составляют:
со стороны обмотки 35кВ
со стороны обмотки 6,6кВ
Таким образом, вследствие неравенства вторичных токов в плечах диф.защиты в диф.реле при номинальной нагрузке трансформатора ток небаланса равен:
При сквозном токе к.з. этот ток возрастает
пропорционально току к.з., а также
вследствие возрастания погрешностей
к.з., имеющих неодинаковые характеристики,
что может вызвать ложное действие
диф.защиты трансформатора. Поэтому для
снижения тока небаланса, вызванного
неравенством вторичных токов ТТ
диф.защиты производиться выравнивание
этих токов путем включения специальных
промежуточных автотрансформаторов
тока (АТ) или путем использования
выравнивающих или уравнительных обмоток
диф.реле. Промежуточные АТ могут
включаться как со стороны обмотки
низшего напряжения, так и со стороны
высшего напряжения. Рекомендуется
включать их со стороны более мощных ТТ.
Для рассмотренного выше случая
промежуточного АТ, установленного со
стороны 6,6кВ должен повышать ток с 4,08А
до 4,62А, т.е. должен включаться как
повышающий и иметь
.
При установки промежуточных АТ со
стороны 35кВ он должен понижать с 4,62А до
4,08А, т.е. должен включаться, как понижающий
и иметь
.
3. Неодинаковые схемы соединения обмоток трансформатров. Рассмотренные выше соотношения токов в схеме диф.защиты справедливы только для трансформаторов, имеющих одинаковые схемы соединения обмоток Y-Y или Δ- Δ. При неодинаковых схемах соединения обмоток, например Y- Δ, эти соотношения несправедливы, т.к. токи со стороны обмотки Δ оказываются сдвинутыми относительно друг друга на некоторый угол, величины которого зависит от схемы соединения обмоток. Угловой сдвиг токов создает большой ток небаланса в реле диф.защиты.
Эти токи сдвинуты на угол 300. При угловом сдвиге 300 и равенстве величин токов ток в реле определяется выражением:
Поэтому при выполнении диф.защиты трансформаторов производится компенсация углового сдвига вторичных токов путем специального соединения вторичных обмоток ТТ:
При таком соединении вторичных обмоток ТТ, в 1Т, вторичные обмотки которого соединены в Δ, создается сдвиг токов на такой же угол, как и в соединении в Δ обмоток НН трансформатора, что и обеспечивает совпадение фаз вторичных токов в плечах диф.защиты.
При определении nАТ промежуточного АТ в случае соединения одной из групп ТТ в Δ необходимо учитывать увеличение в 1,73 раза тока, подводимого со стороны этих ТТ.