НЕКОММЕРЧЕСКОЕ АКЦИОНЕРНОЕ ОБЩЕСТВО
АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ
Кафедра «Электроснабжения промышленных предприятий»
«Микропроцессорные реле и современные системы защиты электрических сетей высокого напряжения»
Конспект лекций для студентов всех форм обучения специальности 6М 0718 – Электроэнергетика - профильная магистратура
Алматы 2010
СОСТАВИТЕЛЬ: М.В. Башкиров. «Микропроцессорные реле и современные системы защиты электрических сетей высокого напряжения». Конспект лекций для студентов всех форм обучения специальности 6М0718 – Электроэнергетика. - профильная магистратура– Алматы: АИЭС, 2010. – 36 с.
В конспекте лекций по дисциплине «Микропроцессорные реле и современные системы защиты электрических сетей высокого напряжения» приведены основные виды защит линий 110- 500 кВ.Ил. 24, библиогр. – 8 назв.
Содержание
1. Лекция 1. Токовая защита нулевой последовательности (ТЗНП) в сетях с большим током замыкания на землю. Фильтры токов и напряжения нулевой последовательности. Ступенчатый принцип построения защит 4
2. Лекция 2. Расчеты уставок ТЗНП, условия согласования ступеней ТЗНП
3. Лекция 3. Структурная схема дистанционной защиты со ступенчатой характеристикой, характеристики срабатывания реле сопротивления и их изображение на комплексной плоскости
4. Лекция 4. Принципы выполнения статических PC. Принципиальная схема полупроводникового реле сопротивления ДЗ-2
5. Лекция 5 Дистанционная защита панели ЭПЗ-1636.20
6. Лекция 6. Реле сопротивления со сложными характеристиками срабатывания, выполненные на ИМС. Выбор уставок дистанционной защиты
7. Лекция 7. Высокочастотные защиты линий
8. Лекция 8. Аппаратная часть цифровых устройств защиты, особенности обработки информации в микропроцессорных терминалах
Список литературы
1 Лекция. Токовая защита нулевой последовательности (тзнп) в сетях с большим током замыкания на землю. Фильтры токов и напряжения нулевой последовательности. Ступенчатый принцип построения защиты
Содержание лекции: рассмотрен принцип действия токовой защиты нулевой последовательности и схемы фильтры токов и напряжений нулевой последовательности.
Цель лекции: изучить релейную защиту сетей 110кВ и выше от замыканий на землю.
1.1Токовая защита нулевой последовательности ( тзнп) в сетях с большим током замыкания на землю
Для защиты линий от к. з. на землю (однофазных и двухфазных) применяется защита, реагирующая на ток и мощность нулевой последовательности. Необходимость специальной защиты от к. з. на землю вызывается тем, что этот вид повреждений является преобладающим, а защита, включаемая на ток и напряжение нулевой последовательности, осуществляется более просто и имеет ряд преимуществ по сравнению с рассмотренной выше токовой защитой, реагирующей на полные токи фаз. Защиты нулевой последовательности выполняются в виде токовых максимальных защит и отсечек как простых, так и направленных. Ток и напряжение нулевой последовательности в какой-либо точке сети равны:
I0
=
(1.1)
U0
=
(1.2)
где IA, IВ, IС, UА, UВ, UС — фазные токи и напряжения в той точке сети, в которой определяются I0 и U0
Рисунок 1.1- Однофазное к. з. в сети (а) и прохождение токов I0 под действием U0k (б)
Из этих выражений следует, что если геометрическая сумма фазных токов или фазных напряжений равна нулю, то I0 и Uo также равны нулю. Поэтому в нормальном режиме при качаниях и к. з. между фазами I0 и Uo отсутствуют и возникают только при замыканиях на землю или неполнофазных режимах, когда нарушается симметрия фазных токов и напряжений сети.
UAK =UA1 + UA2 + UA0 ; UBK =UB1 + UB2 + UB0 ; UCK =UC1 + UC2 + UC0 ;
UA0 = UB0 + UC0 = U0K .
Пользуясь выражениями (1.1) и (1.2), установим связь между составляющими нулевой последовательности и полными фазными токами и напряжениями при однофазном к. з.
Например, при к. з. на фазе A (рисунок 1.1) токи в месте повреждения равны: IA = IK ; IB =0; IC = 0. Подставив эти значения токов в (1.1) найдем
I0
=
,
откуда IK
= 3I0
(1.3)
Напряжение поврежденной фазы в месте к. з. (точка К) UAK = 0, так как эта фаза связана с землей. С учетом этого из (1.2) получим:
U0
=
(1.4)
Таким
образом, из сказанного следует, что при
однофазном к. з. ток нулевой последовательности
равен
тока
к. з, проходящего в месте повреждения,
и совпадает с ним по фазе, а напряжение
U0K
в точке к. э. равно
геометрической
суммы напряжений неповрежденных фаз.
Для анализа работы защит нулевой последовательности и расчета токов к. з. необходимо определять распределение (пути прохождения) токов нулевой последовательности в конкретных схемах сети. Из теории симметричных составляющих известно, что распределение токов нулевой последовательности может рассматриваться независимо от токов прямой и обратной последовательностей.
Источником появления токов нулевой последовательности можно считать напряжение Uок , появляющееся на каждой фазе в месте к. з. (точка К на рисунке 1.1, а и б). Под влиянием этого напряжения в каждой фазе возникают токи I0. Они замыкаются по контуру фаза — земля через место повреждения и заземленные нейтрали.
Так как неповрежденные фазы не связаны с точкой повреждения непосредственно, то для образования контура циркуляции токов I0 необходимо представить, что в месте замыкания на землю имеется условное соединение между всеми фазами (показанное на рисунке 1.1, б пунктиром). Тогда в месте замыкания на землю заземленных нейтралях ток нулевой последовательности, возникший в месте повреждения проходит ток, равный сумме токов нулевой последовательности I0 всех трех фаз, который и является действительным током повреждения: Iк = 3I0. Этот ток направляется через землю к заземленным нейтралям трансформаторов и через них возвращается в фазы сети.
Таким образом, при замыканиях на землю появление токов I0 возможно только в сети, где имеются трансформаторы с заземленными нейтралями.
При нескольких, разветвляется между нейтралями обратно пропорционально сопротивлениям их ветвей.
|
|
|
|
|
|
|
|
Рисунок 1.2- Распределение токов нулевой последовательности при однофазном к. з. а — при заземлении нейтрали с одной стороны линии; б — при заземлении нейтралей в сети высшего и низшего напряжения; в — при к. з. в сети с автотрансформатором.