Продольная дифференциальная защита. Принцип действия
П
ринцип
действия продольной дифференциальной
защиты основан на сравнении токов,
протекающих через участки между
защищаемым участком линии (или защищаемом
аппаратом).
Для измерения значения силы тока на
концах защищаемого участка используются
трансформаторы
тока(TA1,
TA2).
Вторичные цепи этих трансформаторов
соединяются с токовым реле(KA)
таким образом, чтобы на обмотку реле
попадала разница токов от первого и
второго трансформаторов.
В нормальном режиме (1) значения величины силы тока вычитаются друг из друга, и в идеальном случае ток в цепи обмотки токового реле будет равен нулю. В случае возникновения короткого замыкания (2) на защищаемом участке, на обмотку токового реле поступит уже не разность, а сумма токов, что заставит реле замкнуть свои контакты, выдав команду на отключение поврежденного участка.
В реальном случае через обмотку токового реле всегда будет протекать ток отличный от нуля, называемый током небаланса. Наличие тока небаланса объясняется рядом факторов:
Трансформаторы тока имеют недостаточно идентичные друг другу характеристики. Чтобы снизить влияние этого фактора, трансформаторы тока, предназначенные для дифференциальной защиты, изготавливают и поставляют попарно, подгоняя их друг к другу еще на стадии производства. Кроме того, при использовании дифференциальной защиты, например, трансформатора, у измерительных трансформаторов тока изменяют число витков, в соответствии с коэффициентом трансформации защищаемого трансформатора.
Некоторое влияние на возникновение тока небаланса может оказывать намагничивающий ток, возникающий в обмотках защищаемого трансформатора. В нормальном режиме этот ток может достигать 5 % от номинального. При некоторых переходных процессах, например при включении трансформатора с холостого хода под нагрузку, ток намагничивания на короткое время может в несколько раз превышать номинальный ток. Для того, чтобы учесть влияние намагничивающего тока, ток срабатывания реле принимают большим, чем максимальное значение намагничивающего тока.
Неодинаковое соединение обмоток первичной и вторичной стороны защищаемого трансформатора (например, при соединении обмоток Y/Δ) так же влияет на возникновение тока небаланса. В данном случае во вторичной цепи защищаемого трансформатора вектор тока будет смещён относительно тока в первичной цепи на 30°. Подобрать такое число витков у трансформаторов тока, которое позволило бы компенсировать эту разницу, невозможно. В этом случае угловой сдвиг компенсируют с помощью соединения обмоток: на стороне звезды обмотки трансформаторов тока соединяют треугольником, а на стороне треугольника соответственно звездой.
П
оперечная
дифференциальная защит. Принцип действия
Принцип действия поперечной дифференциальной защиты так же заключается в сравнении значений токов, но в отличие от продольной, трансформаторы тока устанавливаются не на разных концах защищаемого участка, а на разных линиях, отходящих от одного источника (например, на параллельных кабелях, отходящих от одного выключателя). Если произошло внешнее короткое замыкание, то данная защита его не почувствует, так как разность значений силы тока, измеряемых на этих линиях, будет практически равна нулю. В случае же короткого замыкания непосредственно на одном из защищаемых кабелей разница токов не будет равняться нулю, что даст основание для срабатывания защиты.
Область применения
Данная защита устанавливается на ВЛ. Защита выбирает и отключает только одну поврежденную линию.
Защита состоит из пускового органа (токовое реле), которое включается также, как и в поперечной дифференциальной защите с участка направления мощности, включенного на разность токов защищаемых линий и на напряжение шин подстанции.
Оперативный ток подается на реле защиты через последовательное соединение вспомогательных контактов защищаемых линий для того, чтобы защита автоматически выводилась из действия при отключении одной из линий, во избежание ее не селективного действия при внешнем КЗ.
Значение и знак вращающего момента у реле направления мощности зависит от значения тока, напряжения и угла между ними.
При КЗ на линии 1 ток в линии 1 будет больше тока в линии 2, поэтому их разность, т.е. ток в реле, будет иметь такое же направление, как и ток в линии 1. Реле направления мощности замкнет контакт KW1 и защита отключит поврежденную линию 1.
При повреждении на линии 2 ток в ней будет больше тока в линии 1, и ток в реле изменит направление на противоположное. Замкнется контакт KW2 и защита отключит поврежденную линию 2.
Регулирование частоты в энергосистеме — процесс поддержания частоты переменного тока в энергосистеме в допустимых пределах. Частота является одним из важнейших показателей качества электрической энергии и важнейшим параметром режима энергосистемы. Частота в энергосистеме определяется балансом вырабатываемой и потребляемой активной мощности. При нарушении баланса мощности частота изменяется. Если частота в энергосистеме снижается, то необходимо увеличить вырабатываемую на электростанциях активную мощность для восстановления нормального значения частоты.
Выделяют три взаимосвязанных вида регулирования частоты: 1) первичное регулирование частоты (которое, в свою очередь, подразделяется на общее первичное регулирование частоты (ОПРЧ) и нормированное первичное регулирование частоты (НПРЧ); 2) вторичное регулирование частоты; 3) третичное регулирование частоты.
Нагрузка большинства потребителей непрерывно изменяется в течение суток и года. Изменение нагрузки приводит к изменению потерь напряжения в сетях и отклонению напряжения у приемников электрической энергии.
Изменение напряжения относительно номинального значения Uном оказывает неблагоприятное влияние на режимы работы, производительность и технико-экономические показатели всех элементов электрической системы.
В отличие от лавины частоты, которая возникает в местной или даже в объединенной энергосистеме, лавина напряжения может возникнуть в отдельной части энергосистемы. Для предотвращения этого явления в электрических системах применяются меры по регулированию напряжения, и если все возможности регулирования и средства устранения дефицита реактивной мощности исчерпаны, то используют автоматическую разгрузку по напряжению (АРН), т.е. отключение наименее ответственных потребителей. Чтобы избежать лишних отключений, разгрузка выполняется в виде нескольких очередей, первая очередь срабатывает при минимально допустимом напряжении: U ≤ Umin доп с выдержкой времени ∆t, чтобы отстроиться от возможных колебаний напряжения.
Напряжение оказывает влияние не только на работу потребителей, но и на элементы самой электрической системы. В линиях электропередачи с возрастанием напряжения увеличиваются потери на корону и зарядная мощность (формулы 3.6, 3.9) и снижаются нагрузочные потери активной и реактивной мощности (формулы 3.10, 3.11).
В трансформаторах повышение напряжения нежелательно, т.к. с ростом напряжения растет ток намагничивания, это приводит к искривлению кривой тока намагничивания и появлению токов высших гармоник. Они вызывают увеличение потерь активной мощности в сердечнике (формула 3.14) и его дополнительный нагрев. В то же время повышение напряжения способствует снижению нагрузочных потерь (формулы 3.18, 3.19). Снижение напряжения приводит к повышению токов в обмотках трансформатора и в ряде случаев, если трансформатор сильно загружен, может вызвать его перегрузку.
Компенсация реактивной мощности — целенаправленное воздействие на баланс реактивной мощности в узле электроэнергетической системы с целью регулирования напряжения, а в распределительных сетях и с целью снижения потерь электроэнергии[1]. Осуществляется с использованием компенсирующих устройств. Для поддержания требуемых уровней напряжения в узлах электрической сети потребление реактивной мощности должно обеспечиваться требуемой генерируемой мощностью с учетом необходимого резерва. Генерируемая реактивная мощность складывается из реактивной мощности, вырабатываемой генераторами электростанций и реактивной мощности компенсирующих устройств, размещенных в электрической сети и в электроустановках потребителей электрической энергии.
Диспетчерский график - задание по мощности, выработке, передаче, потреблении энергии, величине резерва мощности, значению напряжения, доведенное субъектом оперативно-диспетчерского управления до субъекта электроэнергетики.
4.
устройства блокировки |
АКВ |
лампа сигнальная |
HL |
емкость, конденсатор |
С |
лампа сигнальная с белой линзой |
HLW |
логический элемент |
D |
реле |
K |
логический элемент сигнализации |
DH |
реле тока |
KA |
логический элемент времени |
DT |
реле тока с БНТ |
КАТ |
НЕ |
DU |
реле тока нулевой последовательности |
KAO |
И |
DX |
реле тока дифференциальной защиты с торможением, МТЗ направленная |
KAW |
ИЛИ |
DW |
фильтр тока |
KAZ |
ИЛИ-НЕ |
DWU |
реле блокировки от многократных включений |
KBS |
реагирующий элемент, нуль-индикатор, выходной элемент |
EA |
блокировка при неисправностях в цепях напряжения |
KBV |
лампа осветительная |
EL |
реле указательное |
KH |
плавкий предохранитель |
F |
реле промежуточное |
KL |
плавкий предохранитель в цепях РЗА, управления |
FA |
реле времени |
KT |
плавкий предохранитель в цепях РЗА, сигнализации |
FH |
реле напряжения обратной последовательности |
KYZ |
плавкий предохранитель в цепях РЗА, управления выключателем |
FQ |
реле направления мощности |
KW |
разрядник |
FV |
реле сопротивления |
KZ |
аккумуляторная батарея |
G |
реле положения “включено” |
KQC |
вспомогательный контакт выключателя |
SQ |
катушка индуктивности |
L |
вспомогательный контакт разъединителя |
SQS |
электродвигатель |
M |
накладка |
SX |
реле положения “отключено” |
KQT |
трансформатор, автотрансформатор |
Т |
выключатель |
Q |
трансформатор тока |
ТА |
шиносоединительный |
QA |
трансреактор |
TAV |
секционный |
QB |
трансформатор промежуточный |
TL |
отделитель |
QR |
промежуточный насыщающий трансформатор тока |
TLA |
короткозамыкатель |
QN |
промежуточный насыщающий трансформатор напряжения |
TLV |
разъединитель |
QS |
стабилизатор |
TS |
ключ управления |
SA |
диод, тиристор, стабилитрон |
VD |
переключатель |
SAC |
выпрямительный мост |
VS |
кнопка управления |
SB |
транзистор |
VT |
автоматический выключатель |
SF |
линия |
W |
электромагнит |
YA |
|
|
электромагнит выключения |
YAC |
|
|
электромагнит отключения |
YAT |
|
|
фильтр тока обратной последовательности |
ZAZ |
|
|
фильтр напряжения обратной последовательности |
ZVZ |
|
|
|
|
5.
Рис1 двухфазное КЗ; Рис2 Двухфазное КЗ на землю; Рис3 Однофазное КЗ на землю
Билет№7
Раскройте содержание следующих терминов: Защита линий. Направленные защиты. Токовые защиты. Защита от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью.
2. Опишите применение в электроэнергетике: Автоматическое регулирование напряжения и реактивной мощности в ЭЭС.