3. Включение реле направления мощности на составляющие обратной последовательности.

ФТОП - фильтр тока обратной последовательности;

ФНОП – фильтр напряжения обратной последовательности;

Составляющие обратной последовательности возникают при всех несимметричных КЗ. В начальный момент возникают и при симметричном 3-х фазном КЗ.

Достоинства.

1. Простота выполнения.

2. Срабатывает при любых замыканиях, в том числе и за трансформатором с соединением обмоток .

Защита отстраивается от токов небаланса фильтров.

Защита от замыканий на землю.

Применяется в сетях напряжением 6¸35 кВ, а они в основном с изолированной нейтралью, с малыми токами замыкания на землю. В таких сетях однофазные замыкания на землю непосредственной опасности не представляют, пока 1-фазное замыкание не перейдет в 2-х фазное и станет опасным для оборудования и персонала.

Существует много схем и способов защиты от замыканий на землю. Принцип их действия основан на применении токовых и направленных устройств, реагирующих на ток, напряжение или мощность нулевой последовательности. Далее этот сигнал передается на устройства, реагирующее на величину нулевой последовательности и действующее на отключение источника. Измерительными органами таких схем являются высокочувствительные реле и блоки: РТЗ-50; -51; РТ-40/02; ЭТД-551, РЗН-3 – реле направленной защиты, ЗЗП-1М - реле мощности.

В качестве датчиков сигналов нулевой последовательности промышленность выпускает трансформаторы тока нулевой последовательности T3, T3P, ТЗЛ, ТФ, ТТНП-2 и др.

Рисунок 10 - Трансформатор тока нулевой последовательности (ТТНП).

Эти трансформаторы тока предназначены для установки их на кабельных линиях или кабельных вставках. В качестве реагирующих органов токовой защиты применяют реле РТ-40/0,2, РТЗ-50, РТЗ-51, ЭТД-551 и другие, в том числе электронные блоки и процессоры. Так, находят применение датчики тока CSH-120 и CSH-200, компании SCHNEIDER, работающие совместно с цифровыми системами защиты.

рис.10а)

Реле предназначено для использования совместно с трансформаторами тока нулевой последовательности в качестве органа, реагирующего на ток нулевой последовательности в схемах защит от замыканий на землю генераторов, двигателей и линий с малыми токами замыкания на землю и в других схемах устройств релейной защиты.

Реле РТЗ-51

Вид сборки из реле времени, тока, напряжения, земляной защиты и сигнальных реле.

31.Дифференциальные токовые защиты. Продольная дифференциальная защита.

Дифференциальные токовые защиты

Существует два вида дифференциальных защит линий:

1. Продольная.

2. Поперечная.

Это защиты с абсолютной селективностью

Продольная – для защиты элементов с сосредоточенными параметрами: трансформаторов, линий небольшой длины.

Поперечная – для защиты двух и более параллельных линий, обмотки статора генераторов от витковых замыканий, когда имеются параллельные ветви.

Продольная дифференциальная защита

Основана на сравнении токов в начале и в конце защищаемого элемента.

Для защиты устанавливаются одинаковые трансформаторы тока (ТТ) с двух сторон линии.

Одноименные фазы вторичной обмотки ТТ соединяются между собой.

Схема защиты получается путем параллель­ного соединения вторичных об­моток трансформаторов тока ТА1, ТА2 и реле тока КА.

Ток реле равен геометрической сумме токов

Iр=I2I+I2II

В нормальном режиме работы, при кача­ниях, а также при внешних коротких замыканиях (точка К2) первичные токи I1I и I1II равны и сдвинуты по фазе на угол π. Если не учитывать погрешности трансформаторов тока, то I2I = - I2II, поэтому ток в реле Iр = 0 и защита не срабатывает.

Векторные диаграммы.

а) КЗ в т К1, нормальный режим работы, б) КЗ в т. К2 качания

а)

б)

При КЗ в т. К1 пер­вичные токи I1I и I1II совпадают по фазе. Токи в реле складываются

Iр=I2I+I2II= I2к

По реле протекает ток. Если Iр>= Iс.р, то защита срабатывает.

Продольная дифференциальная защита действует при повреждении в зоне и не реагирует на внешние короткие замыкания, токи качаний и токи нормальной работы. Эта защита обладает абсолютной селективностью. Она выполняется без выдержки времени.

2.Поперечная дифференциальная токовая защита. Ток небаланса.

Поперечная дифференциальная токовая защита.

Принцип действия основан на сравнении токов одноименных фаз.

Трансформаторы тока устанавливают в начале защищаемой линии у источника. Берут трансформаторы тока с одинаковыми коэффициентами трансформации.

Реле тока включается на разность токов двух фаз.

При нормальной работе и внешних КЗ (т. К1) по обмотке реле проходит только ток небаланса.

Ток срабатывания реле.

- коэффициент отстройки, =1,3

Максимальный расчетный ток небаланса.

Например, при КЗ в точке К2 равенство токов нарушается.

Если >, то защита срабатывает и отключает выключатель

Рассмотрим КЗ, близкое к шинам п./ст. (точка К3). В этом случае токи отличаются незначительно и защита может не действовать. Появляется мертвая зона. Ее величина по правилам не должна быть более 0,1 линии.

Величина мертвой зоны определяется по формуле

Достоинства защиты.

1. Имеет абсолютную селективность.

1.1 Не требует согласования параметров с другими защитами.

1.2 Не имеет выдержки времени. Обеспечивает быстрое отключение поврежденного участка.

Недостатки.

1. Имеет мертвую зону. Не защищает конец линии и шины подстанции. Не может использоваться в качестве основной защиты.

2. В случае отключения одной из линий должна выводиться из действия.

3. Не может определить, на какой линии произошло КЗ. Не может быть использована на линиях с автоматическими выключателями, когда требуется отключать только поврежденную линию.

В общем случае при срабатывании защиты нужно определить поврежденную линию, отключить ее вручную, вывести защиту из действия, а затем включить оставшуюся линию.

Ток небаланса

Схема замещения трансформатора тока.

где , , - первичные токи трансформаторов тока, приведенные ко вторичному;

, , - токи намагничивания, приведенные ко вторичному току;

Ток в реле при нормальной работе Iр=I2I-I2II

Токи намагничивания для двух любых трансформаторов неодинаковы из-за отличия их характеристик намагничивания.

Ток срабатывания реле выбирают с учетом тока небаланса

Ток небаланса рассчитывается по формуле

где ε=10% - полная максимально возможная погрешность трансформаторов тока при заданной вторичной нагрузке и предельной кратности тока КЗ;

=0,5...1,0. - коэффициентом однотипности. Учитывает разброс параметров трансформаторов тока.

=2.0 – коэффициент аппериодичности. Учитывает влияние аппериодической составляющей тока КЗ на ток небаланса;

Коэффициент чувствительности

должен быть в пределах =1,5…2.

При использовании обычных реле тока чувствительность дифференциальной защиты часто оказывается недостаточной.

Способы повышения чувствительности дифференциальной защиты.

1. Отстройка от переходных токов небаланса по времени.

Преимущество. Простота.

Недостаток. Не дает использовать главное преимущество дифференциальной защиты - ее быстродействие.

2. Включение добавочных сопротивлений в цепь тока измерительных реле тока.

Применяется редко. Например, в дифференциальных защитах генераторов малой мощности.

3. Исключение апериодической составляющей из переходного тока небаланса.

Этот способ реализован в реле РНТ с насыщающимся трансформатором тока (НТТ). При синусоидальном токе насыщающийся трансформатор не оказывает существенного влияния на работу реле. Если же в токе имеется апериодическая составляющая, то магнитопровод НТТ сильно насыщается, сопротивление намагничивания резко падает, ток намагничивания увеличивается, а вторичный ток уменьшается. Коэффициент трансформации НТТ автоматически увеличивается. Нормальная работа насыщающегося трансформатора восстанавливается после исчезновения апериодической составляющей.

Защита «загрубляется» на время существования переходного тока небаланса. При расчете тока небаланса можно не учитывать влияния апериодической составляющей.

=1,0-1,3.

4. Использование в дифференциальной защите реле с торможением.

Токи небаланса могут быть большими не только в переходном, но и в установившемся режиме внешнего КЗ. В этом случае апериодическая составляющая отсутствует и реле РНТ непригодно.

Используется реле тока с магнитным торможением типа ДЗТ.

Реле позволяет автоматически с изменением тока внешнего КЗ I’к.вн. изменять ток срабатывания реле Iс.р. Реле имеет тормозную обмотку. Реле включается так, что обеспечивается пропорциональность между тормозным током и током внешнего КЗ I’к.вн.

Ток срабатывания реле определяется условием

Преимущества продольной дифференциальной защиты.

2. Имеет абсолютную селективность.

1.1 Не требует согласования параметров с другими защитами.

1.2 Не имеет выдержки времени. Обеспечивает быстрое отключение поврежденного участка.

3. Для участков небольшой длины - проста и надежна.

Недостатки.

При увеличении зоны защиты, увеличивается длина соединительных проводов, снижается надежность из-за отказов вспомогательных проводов. Требуется специальное устройство, контролирующее их исправность. Появляется дополнительный ток небаланса. Часто приходится использовать реле с торможением. Возрастает стоимость защиты.