ИЭ / 9 сем (станции+реле) / Литература / Шнеерсон

ния, заключающееся в том, что, с одной стороны, необходим ох­

гой - необходима отстройка от режимов асинхронного хода без потери возбуждения. Это противоречие обычно устраняется вве­ дением замедления защиты от потери возбуждения.

В распространенном на практике случае применения ДО с кру­ говой характеристикой срабатывания для выявления потери возбуждения генератора необходимая отстройка от указанных режимов достигается использованием круговой ХС (характери­ стика 5), смещенной по реактивной оси в III и N квадранты. Однако это не исключает полностью возможности действия за­ щиты в режимах асинхронного хода генератора без потери воз­ буждения и при синхронных качаниях ввиду периодического по­ падания в указанных режимах входного сопротивления в об­ ласть, охватываемую характеристикой 5. Поэтому устройства до­ полняются элементами выдержки времени для исключения из­ лишних срабатываний.

Для повышения быстродействия и селективности устройств выявления потери возбуждения на дистанционном принципе це­ лесообразно уменьшать области срабатывания в плоскости z. с тем, чтобы охватить только область вблизи характеристики 1 генератора и действовать лишь при потере возбуждения. Вы­ держка времени для отстройки от других возможных режимов в этом случае минимальна, так как время пребывания входно­ го сопротивления в сравнительно узкой области срабатывания ДО при синхроННЬIХ качаниях и асинхронном ходе возбужден­ ного генератора достаточно мало.

Имеются различные предложения по повышению чувстви­ тельности при выявлении потери возбуждения. Применение ДО с комбинированными характеристиками дает новые возможно­ сти в построении достаточно чувствительных и селективных ор­ ганов, выявляющих режимы асинхронного хода генераторов с потерей и без потери возбуждения [9, 17, 24]. При этом выяв­ ляется асинхронный режим с центром качаний в самом генера­ торе, и осуществляется контроль прохождения траектории Z при качаниях через близлежащий к генератору участок сети. В об­ щем случае, используя методы выявления качаний, рассмотрен­

ные в гл. 7, можно фиксировать различные виды асинхронных режимов с помощью защиты S на выводах генератора (рис.

9.13,а), имеющей многозонную характеристику (рис. 9.13,6).

459

а)

6)

а

При этом имеетсяz в виду, что фиксируется не только попада­ ние вектора в каждую из четырех зон 1-W, ноz. и одновремен­

но на основе измерения скорости изменения (см. §7.12) вы­ является режим качаний (асинхронного хода). Критерием син­ хронных качаний является вход в какую-либо из зон 1-W и вы­

ход из нее без пересечения оси jX, т.е. без смены знака актив­ ной составляющей вектора z. При асинхронном ходе (траекто­ рии 2-4) каждому циклу соответствует вход в одну из зон и по­

следующий выход из нее при смене знака активной составля­ ющей Z, что соответствует сквозному проходу характеристики.

С учетом изложенного, выявляются следующие аномальные режимы: z.

• потеря возбуждения - попадание в область 1, соответст-

460

вующую положительной активной и отрицательной реактивной

составляющим Z;

• асинхронный режим при частичной потере возбуждения - сквозное прохождение областей I и II в любом направлении;

• асинхронный режим с центром качаний, не выходящим за сопротивление трансформатора Т (рис. 9.13,а) - сквозное про­ хождение области 111 в любом направлении;

• асинхронный режим в прилегающем участке сети - сквоз­ ное прохождение области N в любом направлении.

Для обеспечения резервирования счетчики циклов асинхрон­ ного режима в каждой из областей, соответствующих траекто­ риям 2, 3, 4, имеют различные уставки.

Защиты от повышения и понижения напряжения являются обычно двуступенчатыми и обеспечивают отключение генерато­ ра при недопустимом повышении (понижении) напряжения. По­ вышение напряжения приводит, в первую очередь, к повышению индукции и возможности повреждения изоляции, а понижение - к возможности потери устойчивости работЬI генератора в ЭС.

Защита от перевозбуждения обеспечивает контроль недопу­ стимо высокой индукции в генераторе и в трансформаторе бло­ ка. Недопустимый рост индукции может произойти при отклю­ чении нагрузки блока генератор-трансформатор, когда вслед­ ствие инерционности регулирующей системы напряжение некоторое время остается высоким. Учитывая, что индукция пропорциональна напряжению U и обратно пропорциональна частоте/, недопустимое повышение индукции, приводящее к на­ сыщению сердечника, искажению формы напряжения и увели­

461

ввиду

[9]

Параметры

Рис. 9.15 Управление вК11Ючением динамических параметров защиты электродвиrателя

463

сят от вида заземления нейтрали сети и принципиально не от­ личаются от описанных в гл. 4. В сетях с большим током КЗ на землю применяется токовая защита, реагирующая на ток 310 (см. например рис. 4.19,б). Так как емкость обмотки статора обыч­ но намного меньше результирующей емкости сети, возможно использование ненаправленной токовой защиты нулевой после­ довательности (см. §4.4) и в сетях с малым током замыкания на землю. В особых случаях соизмеримости емкостей двигателя и сети необходимо использование направленной токовой защиты нулевой последовательности, либо защиты, реагирующей на ак­

тивную составляющую тока нулевой последовательности (см. §4.6). Защиты по току обратной последовательности. Ток обрат­

ной последовательности возникает как при несимметричном пи­ тании, так и при обрыве фазы или несимметричном КЗ. Как эле­ ктрическая машина с вращающимся ротором двигатель имеет значительно меньшее сопротивление для составляющих обрат­ ной последовательности, зависящее от скольжения. Поэтому со­ ставляющая тока обратной последовательности, возникающая в

обмотке ротора и имеющая более высокую частоту ввиду обрат­ ного направления вращения относительно поля статора, приво­

дит к увеличению тепловых потерь двигателя и его разогреву. К такому же результату приводит и обрыв фазы двигателя во время пуска или работы под нагрузкой, а также неправильное чередование фаз. Общие принципы выполнения защиты на ос­ нове измерения симметричных составляющих тока 12, в том чис­

ле выполнение защиты от обрыва фазы, рассмотрены в §4.З. Защита от снижения напряжения. Устойчивость работы дви­

гателя зависит от значения и длительности снижения напряже­ ния. Чем кратковременнее и меньше снижение напряжения, тем более благоприятны условия для самозапуска двигателя при вос­

становлении напряжения. В зависимости от типа двигателя и характера нагрузки определяются условия по снижению напря­

жения, при которых повторный запуск двигателя невозможен и двигатель необходимо отключить, обеспечив при этом функци­ онировании других объектов сети. Для этой цели используютя защиты с контролем глубины сни-

464

жения напряжения, которые могут иметь ступени как с незави­ симой выдержкой времени, так и с выдержкой времени, зави­ сящей от глубины снижения напряжения, в частности [25]

ния; устU - измеряемое фазное напряжение; Uycr - уставка за­

щиты по напряжению.

Данная защита должна автоматически выводиться из дейст­ вия при отключении двигателя или при неисправности цепей

напряжения.

Защита от темовой перегрузки может быть выполнена на основе использования МТ3 с зависящей от тока выдержкой вре­ мени (см. §4.2) или на основе дифференциального уравнения (5.6) нагрева двигателя со структурой, приведенной на рис. 5.3. При этом возможно использование токового контроля перегре­ ва двигателя при пуске (см. рис. 5.5) с характеристикой на ос­

нове выражения (5.22).

При повторяющихся с короткими паузами пусках двигателя возможен перегрев обмотки ротора. Вопросы автоматического контроля числа пусков двигателя на основе решения дифферен­ циального уравнения нагрева и структура защиты рассмотрены

в §5.4 (см. рис. 5.8).

Защита от потери синхронизма. Традиционный способ вы­ полнения защиты двигателя от потери синхронизма - фикса­ ция периодических колебаний тока статора [З]. Другим крите­ рием может являться потребление синхронным двигателем в асинхронном режиме сравнительно большого тока с низким ко­ эффициентом мощности cos<p [25].

465

Глава 10

10.1. Фиксация места повреждения

Фиксация места повреждения на линии входит в объем функ­ ций многих цифровых устройств релейной защиты, содержащих блоки измерения напряжения и тока. Наличие данной функции существенно облегчает и ускоряет нахождение места поврежде­ ния и устранение аварии. В настоящее время имеется тенден­

ция к интегрированию фиксаторов места повреждения (ФМП) в устройства РЗ, прежде всего в дистанционные защиты. Техни­

ческой основой для этого является высокая производительность современных средств микропроцессорной техники, обеспечива­ ющая быстрое выполнение необходимого объема измерений. По виду используемой информации можно выделить односторон­ ние и двусторонние ФМП.

Односторонние ФМП. К данному виду ФМП относятся уст­ ройства на основе использования информации о токах и напря­ жениях, имеющихся в месте их установки. Для определения ме­ ста повреждения используется преимущественно дистанцион­ ный принцип измерения составляющих комплексного сопротив­

ления Z. = Il/l = R + jX на входе устройства. В простейшем слу­ чае металлического К3 или К3 через сопротивление R0 на ли­

нии с односторонним питанием реактивная составляющая Х пропорциональна удаленности места КЗ. Таким образом, при из­ вестном удельном сопротивлении линии Rуд, Ом/км, искомое расстояние l до места К3 l = ХIХуд• где Х - измеренная устрой­

ством реактивная составляющая входного сопротивления.

Для получения достаточно точных результатов ФМП не все­ гда используют данные, полученные при расчете составляющей для дистанционной защиты, даже в том случае, когда эти данные имеются. Указанное связано с тем, что требования бы­ стродействия, предъявляемые к дистанционной защите обуслов-

466

: Оrкл. (Пуск)

1

а)

ДаиныеВЛ

Рис. 10.1. Фиксация месrа повреждения:

а - выбор окна измерения; б - стр}'J(ТУРа вычислений

ливают достаточно специфичную фильтрацию токов и напряжений ввиду дефицита времени, необходимого для изме­ рения и формирования команды отключения. К ФМП таких же­

стких требований по времени измерения не предъявляется, так как их выходные данные могут использоваться и после отклю­ чения повреждения. Указанное позволяет произвести более ка­

чественную фильтрацию токов и напряжений для отстройки от апериодических и гармонических составляющих в целях полу­ чения результатов более высокой точности.

Важное значение для достижения необходимой точности име­

ет длительность наблюдаемого ФМП процесса КЗ, от которой за­ висит количество поступающей информации (о о измерения

tиэ, рис. 10.1,а).

При очень быстром отключении КЗ какой-либо из быстродей­ ствующих защит (например, за время полупериода промыПJЛен­ ной частоты) быстродействующим силовым выключателем ко-

467