
- •Глава первая общие понятия о релейной защите
- •1.1. Назначение релейной защиты
- •1.2. Повреждения в электроустановках
- •1.3. Векторные диаграммы токов и напряжений при кз
- •1.4. Ненормальные режимы
- •1.5. Основные требования, предъявляемые к устройствам релейной защиты
- •1.6. Структурные части и основные элементы рз
- •1.7. Виды устройств рз
- •1.8. Изображение схем рз на чертежах
- •1.9. Источники и схемы оперативного тока
- •Глава вторая принципы построения измерительных и логических органов релейной защиты
- •2.1. Общие принципы конструктивного исполнения реле
- •2.2. Электромеханические реле
- •2.3. Конструкции реле, выполняемых на электромагнитном принципе
- •2.4. Промежуточные реле (логические элементы)
- •2.5. Указательные реле
- •2.6. Реле времени
- •2.7. Поляризованные реле
- •2.8. Индукционные реле
- •2.9. Реле тока на индукционном принципе
- •2.10. Индукционные реле тока серий рт-80 и рт-90
- •2.11. Индукционные реле направления мощности
- •2.12. Магнитоэлектрические реле
- •2.13. Измерительные органы на полупроводниковой элементной базе
- •2.14. Типовые функциональные элементы полупроводниковых ио
- •2.15. Аналоговые микросхемы, используемые для построения функциональных элементов ио
- •2.16. Основные схемы включения операционных усилителей, используемые в устройствах рз
- •2.17. Простейшие функциональные элементы, выполняемые на оу
- •2.18. Схемы сравнения двух электрических величин
- •2.19. Измерительные органы тока и напряжения на имс
- •2.20. Измерительные органы (реле) с двумя входными величинами на интегральных микросхемах
- •2.21. Элементы логической и исполнительной частей устройств рз
- •2.22. Органы логики на имс
- •Глава третья трансформаторы тока и схемы их соединения
- •3.1. Трансформаторы тока и их погрешности
- •3.2. Параметры, влияющие на уменьшение намагничивающего тока
- •3.3. Требования к точности трансформаторов тока, питающих рз
- •3.4. Выбор трансформаторов тока и допустимой вторичной нагрузки
- •3.5. Типовые схемы соединения обмоток трансформаторов тока
- •3.6. Нагрузка трансформаторов тока
- •3.7. Фильтры симметричных составляющих токов
- •3.8. Новые преобразователи первичного тока
- •Глава четвертая максимальная токовая защита
- •4.1. Принцип действия токовых зашит
- •4.2. Максимальная токовая зашита лэп
- •4.3. Схемы мтз на постоянном оперативном токе
- •4.4. Поведение мтз при двойных замыканиях на землю
- •4.5. Выбор тока срабатывания
- •4.6. Выдержки времени защиты
- •4.7. Максимальная токовая защита с пуском от реле напряжения
- •4.8. Максимальные токовые защиты на переменном оперативном токе
- •4.9. Максимальные токовые защиты с реле прямого действия
- •4.10. Общая оценка и область применения мтз
- •Глава пятая токовые отсечки
- •5.1. Принцип действия токовых отсечек
- •5.2. Схемы отсечек
- •5.3. Отсечки мгновенного действия на линиях с односторонним питанием
- •5.4. Неселективные отсечки
- •5.5. Отсечки на линиях с двусторонним питанием
- •5.6. Отсечки с выдержкой времени
- •Вопросы для самопроверки
- •Глава шестая трансформаторы напряжения и схемы их соединения
- •6.1. Основные сведения
- •6.2. Погрешности трансформатора напряжения
- •6.3. Схемы соединения трансформаторов напряжения
- •6.4. Повреждения в цепях тн и контроль за их исправностью
- •6.5. Емкостные делители напряжения
- •6.6. Фильтр напряжений обратной последовательности
- •Глава седьмая токовая направленная защита
- •7.1. Необходимость направленной защиты в сетях с двусторонним питанием
- •7.2. Функциональная схема и принцип действия токовой направленной защиты
- •7.3. Схемы включения реле направления мощности
- •7.4. Поведение реле направления мощности, включенных на токи неповрежденных фаз
- •7.5. Схемы направленной максимальной токовой защиты
- •7.6. Выбор уставок срабатывания
- •7.7. Мертвая зона
- •7.8. Токовые направленные отсечки
- •7.9. Оценка токовых направленных защит
- •Глава восьмая защита от коротких замыканий на землю в сети с глухозаземленной нейтралью
- •8.1. Общие сведения
- •8.2. Максимальная токовая защита нулевой последовательности
- •8.3. Токовые направленные защиты нулевой последовательности
- •8.4. Отсечки нулевой последовательности
- •8.5. Ступенчатая токовая защита нулевой последовательности
- •8.6. Выбор уставок токовых защит нулевой последовательности
- •8.7. Оценка и область применения токовых ступенчатых защит нп
- •Глава девятая защита от однофазных замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью
- •9.1. Токи и напряжения при однофазном замыкании на землю
- •9.2. Основные требования к защите
- •9.3. Принципы выполнения защиты от однофазных замыканий на землю
- •9.4. Фильтры токов и напряжений нулевой последовательности
- •9.5. Токовая защита нулевой последовательности
- •9.6. Направленная защита
- •9.7. Защита, реагирующая на высшие гармоники тока в установившемся режиме
- •9.8. Защиты, реагирующие на токи переходного режима
- •Глава десятая дифференциальная защита линий
- •10.1. Принцип действия продольной дифференциальной защиты
- •10.2. Токи небаланса в дифференциальной защите
- •10.3. Общие принципы выполнения продольной дифференциальной защиты линии
- •10.4. Дифференциальные реле с торможением
- •10.5. Полная схема дифференциальной защиты линий
- •10.6. Устройство контроля исправности соединительных проводов
- •10.7. Продольная дифференциальная защита линий типа дзл
- •10.8. Оценка продольной дифференциальной защиты
- •10.9. Принцип действия и виды поперечных дифференциальных защит параллельных линий
- •10.10. Токовая поперечная дифференциальная зашита
- •10.11. Направленная поперечная дифференциальная защита
- •10.12. Оценка направленных поперечных дифференциальных защит
- •Глава одиннадцатая дистанционная защита
- •11.1. Назначение и принцип действия
- •11.2. Характеристики выдержки времени дистанционных защит
- •11.3. Принципы выполнения селективной защиты сети с помощью ступенчатой дистанционной защиты
- •11.4. Структурная схема дистанционной защиты со ступенчатой характеристикой
- •11.5. Схемы включения дистанционных и пусковых измерительных органов на напряжение и ток сети
- •11.6. Характеристики срабатывания реле сопротивления и их изображение на комплексной плоскости
- •11.7. Общие принципы выполнения реле сопротивления, используемых в дз в качестве измерительных органов, и требования к их конструкциям
- •11.8. Реле сопротивления на диодных схемах сравнения абсолютных значений двух электрических величин
- •11.9. Реле сопротивления на сравнении фаз двух электрических величин. Выполняемые на имс
- •11.10. Схемы трех основных функциональных элементов pc, построенных на сравнении фаз
- •11.11. Реле сопротивления со сложными характеристиками срабатывания, выполненные на имс
- •11.12. Пусковые органы дистанционных защит
- •11.13. Погрешность срабатывания pc, обусловленная током Iр
- •11.14. Искажение действия дистанционных органов
- •11.16. Выполнение схем дистанционных защит
- •11.17. Дистанционная защита типа шдэ-2801, выполняемая на имс
- •11.18. Выбор уставок дистанционной защиты
- •11.19. Оценка дистанционной защиты
- •Глава двенадцатая предотвращение неправильных действий защиты при качаниях
- •12.1. Характер изменения тока, напряжения и сопротивления на зажимах реле при качаниях
- •12.2. Поведение защиты при качаниях
- •12.3. Меры по предотвращению неправильных действий рз при качаниях
- •12.4. Блокирующее устройство, реагирующее на несимметрию токов или напряжений сети
- •12.5. Устройство блокировки при качаниях, реагирующее на скорость изменения тока, напряжения или сопротивления
- •12.6. Блокирующее устройство, реагирующее на скачкообразное приращение электрических величин (векторов тока прямой и обратной последовательностей)
- •Глава тринадцатая высокочастотные защиты
- •13.1. Назначение и виды высокочастотных защит
- •13.2. Принцип действия направленной защиты с вч-блокировкой
6.5. Емкостные делители напряжения
Для питания устройств РЗ наряду с ТН могут применяться также емкостные делители напряжения, которые состоят из нескольких последовательно соединенных конденсаторов, включаемых между проводом фазы и землей (рис.6.14).
Для питания РЗ используется напряжение U2, снимаемое с зажимов последнего конденсатора делителя С2. При отсутствии нагрузки Zp напряжение U2 пропорционально первичному напряжению Uф и совпадает с ним по фазе, как это следует из рис.6.14, а:
где.
З
начение
U2
достигает
нескольких киловольт, поэтому нагрузка
подключается к зажимам конденсатора
С2
через
понижающий ТН 2
(рис.6.14,
б).
Присоединение
сопротивления нагрузки Zp
искажает как значение, так и фазу U2,
что
и вызывает погрешность измерения. Для
уменьшения этой погрешности
предусматривается компенсирующее
устройство, состоящее из реактора 1
и
конденсатора 3.
Соответствующим подбором их параметров и ограничением нагрузки Zp можно с достаточной точностью обеспечить пропорциональность и совпадение по фазе напряжения U2, подводимого к нагрузке Zp с измеряемым напряжением Uф. Отечественные заводы выпускают с использованием конденсаторов связи измерительные устройства типа НДЕ-500 для сетей 500 кВ.
6.6. Фильтр напряжений обратной последовательности
Фильтр напряжений ОП (ФНОП) является устройством, при помощи которого можно получить напряжение Umn, пропорциональное составляющей ОП, содержащейся в напряжении сети. Составляющие прямой и нулевой последовательностей такой фильтр не пропускает. Фильтр обычно включается на линейные напряжения, которые не содержат составляющих НП.
В схемах РЗ обычно используются фильтры с активными и емкостными сопротивлениями (рис.6.15, а). Поскольку оба плеча ФНОП находятся под воздействием междуфазных напряжений, напряжение НП на его выходе равно нулю.
Топографическая диаграмма, на которой показано распределение напряжений по элементам фильтра при подаче на его вход системы напряжений прямой последовательности, приведена на рис.6.15, б. Рассмотрим эту диаграмму, учитывая, что активные и емкостные сопротивления, используемые в фильтре, имеют следующие соотношения:
(6.5)
Под действием напряжения UAB, приложенного к плечу фильтра C1-R1, т.е. между зажимами 1 и 2, через эти сопротивления проходит ток I', имеющий емкостный характер и опережающий напряжение UAB на угол 30°. Этот ток на элементах R1 и С1 создает падение напряжения I'R1, совпадающее по направлению с вектором I', и I'ХС1, отстающее от этого тока на 90° (рис.6.15, б). Аналогичный треугольник напряжений может быть построен и для второго плеча фильтра (между зажимами 2-3), к которому подведено напряжение UBC. Ток, проходящий в этом плече I", будет опережать напряжение UBC на угол 60°, так как емкостное сопротивление больше активного.
В
результате, как следует из диаграммы,
приведенной на рис.6.15, б,
выходные зажимы ф
ильтра
m
и n
имеют одинаковый потенциал. Таким
образом, напряжение на зажимах реле при
подаче на вход ФНОП напряжения прямой
последовательности также равно нулю.
Диаграмма, характеризующая работу фильтра при подаче на его вход напряжения ОП, показана на рис.6.15, в. В этом случае векторная диаграмма напряжений изменяется, так как изменяется чередование фазных напряжений на входе фильтра UA2, UB2, UC2, подведенных соответственно к зажимам 1, 2, 3. При этом между зажимами m и n появляется большое напряжение, пропорциональное значению напряжения ОП на входе ФНОП:
— коэффициент, обычно называемый отношением холостого хода.
Следовательно, ФНОП будет выделять из полного напряжения, поданного на его вход, напряжение ОП. Напряжение на выходе фильтра зависит от сопротивления подключенной к нему нагрузки. Для отдачи максимальной мощности от фильтра напряжения должно быть соблюдено следующее условие:
(6.6)
где Zн – сопротивление нагрузки, подключенной к выходным зажимам фильтра; Zф.к – сопротивление КЗ фильтра, измеряемое со стороны его выходных зажимов, когда входные зажимы закорочены.
Поэтому обычно на выходе фильтра подключается реле, имеющее определенное сопротивление, что обеспечивает получение от фильтра наибольшей мощности. Фильтр-реле напряжения ОП, схема которого приведена на рис.6.15, называется РНФ-1M.
Фильтр напряжений обратной последовательности на операционном усилителе (ОУ) представляет собой двухвходовый сумматор, на первый вход которого подается напряжение, пропорциональное напряжению UAB, а на другой вход UBC (рис.6.16, а). Эти напряжения подаются на схему через малогабаритные промежуточные ТН.
Выходное напряжение схемы равно произведению векторной суммы токов I1, I2 и сопротивления R5. Поскольку напряжение между входами ОУ равно нулю,
Соотношение между R1, R2 и С1, выбрано таким, что I1 опережает UАВ на 60°, а ток I2 совпадает по фазе с UBC. При изменении сопротивления R1 изменяется и ток I1, и его угол сдвига относительно UAB, а при изменении R3 меняется только ток I2.
При
прямой последовательности фаз (рис.6.16,
б)
регулировкой R1
и
R3
обеспечивается
равенство I1
и
I2
и
сдвиг между ними 180°, поэтому Uвых
= 0. При обратном чередовании (ОП) фаз
(
рис.6.16,
в)
сдвиг между токами I1
и
I2
равен
60°, а выходное напряжение схемы
пропорционально
UAB.
Фильтр напряжений ОП превращается в фильтр токов ОП, если на его входы подать напряжения, пропорциональные разности токов IA–IB и IB –IC.
Вопросы для самопроверки
1. Назначение заземлений нейтралей первичной и вторичной обмоток у трансформаторов напряжения с соединением обмоток звезда-звезда.
2. При каких повреждениях на зажимах разомкнутого треугольника появляется напряжение, превышающее Uнб?
3. Что показывает коэффициент холостого хода mXX фильтра напряжений обратной последовательности (ФНОП)?
4. Почему к ФНОП следует подводить линейные, а не фазные напряжения?
5. Каково назначение реле КАО в устройстве блокировки КРБ-11?