Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Короткие замыкания и защита линий 0,4-35 кВ. II часть - 2110002 «Монтаж и наладка электрооборудования электрических станций, подстанций и линий электр
.pdf
У.М.Матаев, А.А.Абдурахманов, Б.А.Алиев
Короткие замыкания
и защита линий 0,4-35 кВ
II часть—2110002
“Монтаж и наладка электрооборудования
электрических станций, подстанций
и линий электропередач”
Алматы 2015
1
УДК
ББК
ЛОТ №493
Матаев У.М., Абдурахманов А.А., Алиев Б.А.
Короткие замыкания и защита линий 0,4-35 кВ.
II часть—2110002
электрических станций, подстанций и линий электропередач
«Монтаж и наладка электрооборудования
» –
Алматы, Нур-Принт, - 2015. – 185 стр.
ISBN
Настоящая работа «Монтаж и наладка электрооборудования
электрических станций, подстанций и линий электропередач»
является второй частью книги «Коротких замыканий и защиты
линий 0,4…35 кВ». Во вторую часть вошли разновидности
максимальных токовых защит, включая направленные защиты,
дифференциальные защиты линий, дистанционные защиты с
подробным описанием дистанционных органов. Особое место в
книге уделено защите электрических двигателей, как асинхронных
так и синхронных.
В работе сделан подробный анализ преимуществ и недостатков
каждой защиты, детально рассматриваются так называемые
«мертвые зоны» и способы борьбы с ними.
Книга рассчитана для студентов и учащихся высших и
средних технических заведений, а также для специалистов
электроэнергетической отрасли.
УДК
ББК
ISBN © Матаев У.М., Абдурахманов А.А.,
Алиев Б.А., 2015
© Нур-Принт, 2015
2
ВВЕДЕНИЕ
Релейная защита является важнейшей и наиболее ответственной частью автоматики, применяемой в современных
энергетических системах.
Курс релейной защиты, изучаемый в высших и средних
технических учебных заведениях, охватывает обширный комплекс вопросов по автоматической ликвидации повреждений и
ненормальных режимов, возникающих в электрической части
энергосистем. Задачи релейной защиты, ее роль и значение в
обеспечении надежной работы энергосистем и бесперебойного энергоснабжения потребителей непрерывно растут. Это обусловлено усложнением схем и ростом электрических сетей
и систем, объединением энергосистем в единые электрически
связанные системы в пределах нескольких областей, всей страны или даже нескольких государств; сооружением дальних и
сильно загруженных электропередач высокого и сверхвысокого
напряжения; строительством мощных электростанций; ростом
единичной мощности генераторов и трансформаторов.
В связи с этим требования к быстроте действия, чувствительности и надежности релейной защиты повышаются, а сама техника релейной защиты быстро развивается и совершенствуется.
Разрабатываются и внедряются новые виды защит для дальних
электропередач, для крупных генераторов, трансформаторов и
автотрансформаторов.
Углубляются и разрабатываются теоретические вопросы релейной техники. Большое внимание уделяется исследованию и
изучению электромагнитных процессов в первичных и вторичных цепях защиты и ее поведению под влиянием этих процессов. В связи с ростом токов короткого замыкания, вызванного
увеличением генераторной мощности энергосистем, актуальное значение приобретает проблема точности трансформации
первичных токов, питающих измерительные органы устройств
релейной защиты. Для решения этой ведутся дальнейшие исследования поведения трансформатора тока, разрабатываются
3
меры по повышению точности их работы, определяются более
совершенные способы расчетов вторичных токов и токов намагничивания.
Все большее распространение получают релейные защиты
с использованием полупроводниковых приборов (диодов, триодов и отчасти тиристоров). Применение полупроводниковых
элементов открывает большие возможности по улучшению
параметров устройств релейной защиты, а также созданию
новых видов защит, в частности быстродействующих и высокочувствительных.
При подготовке нового издания книги авторы старались отразить основные достижения и новые разработки в технике
релейной защиты, нашедшие за последние годы применение в
эксплуатации или имеющие достаточное теоретическое и экспериментальное обоснование для их применения в ближайшем
будущем. В соответствии с этим разделы книги, посвященные
рассмотрению измерительных органов и логических схем, расширены и дополнены материалом о новых принципах выполнения реле и схем с использованием полупроводниковых приборов.
С учетом того, что промышленность перешла на изготовление дистанционных реле на выпрямленном токе, внесены
дополнения и изменения, связанные с усовершенствованием
защит мощных генераторов, трансформаторов и блоков. Более
подробно рассмотрены принципы устройства резервирования
отказа выключателей.
Отдельные разделы и главы книги подверглись переработке
с целью улучшения изложения. Для лучшего пояснения принципов выполнения схем защит на полупроводниковых приборах в приложении рассмотрена максимальная защита, полностью выполненная на типовых логических и функциональных
элементах ВНИИЭлектропривода.
Несмотря на постепенное вытеснение защит с электромеханическими реле защитами на полупроводниковых приборах не
возможно существенно сократить изложение теории и принципов выполнения релейной защиты, построенной на электромеханических реле, так как основная часть защитных устройств,
находящихся в эксплуатации, выполнена на электромеханических конструкциях.
4
.
МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА
1-1. ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТОКОВЫХ ЗАЩИТ
Одним из признаков возникновения к. з. является увеличение тока в линии. Этот признак используется для выполнения
защит, называемых токовыми. Токовые защиты приходят в действие при увеличении тока в фазах линии сверх определенного
значения. В качестве реле, реагирующих на возрастание тока,
служат максимальные токовые реле.
Токовые защиты подразделяются на максимальные токовые
защиты и токовые отсечки. Главное различие между этими защитами заключается в способе обеспечения селективности.
Селективность действия максимальных защит достигается
с помощью выдержки времени. Селективность действия токовых отсечек обеспечивается соответствующим выбором тока
срабатывания.
1-2. ЗАЩИТА ЛИНИЙ С ПОМОЩЬЮ
МАКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ
Максимальные токовые защиты являются основным видом
защит для сетей с односторонним питанием. В сетях более
сложной конфигурации максимальная защита применяется как
вспомогательная в отдельных случаях.
В сетях с односторонним питанием максимальная защита
должна устанавливаться в начале каждой линии со стороны
источника питания (рис. 1.1, а). При таком расположении защит каждая линия имеет самостоятельную защиту, отключающую линию в случае повреждения на ней самой или на шинах
питающейся от нее подстанции к. з. в какой-либо точке сети,
например в точке К
(рис. 1.1, а), ток к. з. проходит по всем
1
участкам сети, расположенным между источником питания и
местом повреждения, в результате чего приходят в действие
все защиты (1, 2, 3, 4).
5
Рис. 1.1- Максимальные токовые защиты в радиальной сети с
односторонним питанием:
а) – размещение защит,
б) – выдержки времени защит, выбранные по ступенчатому принципу
Однако по условию селективности сработать на отключение
должна только защита 4, установленная на поврежденной линии.
Для обеспечения указанной селективности максимальные
защиты выполняются с выдержками времени, нарастающими
от потребителей к источнику питания, как это показано на рис.
4.1, 6. При соблюдении этого принципа в случае к. з. в точке
К
раньше других сработает защита 4 и произведет отключение
1
поврежденной линии. Защиты 1, 2 и З вернутся в начальное положение, не успев подействовать на отключение. Соответственно при к. з. в точке К
быстрее всех сработает защита З, а защи-
2
ты 1 и 2, имеющие большее время, не подействуют.
Рассмотренный принцип подбора выдержек времени называется ступенчатым.
В сетях с двусторонним питанием достигнуть селективного действия максимальной защиты только путем подбора выдержек времени, как правило, не удается; в этих сетях вместо
максимальной токовой защиты применяют более сложные направленные защиты.
1-3. СХЕМЫ ЗАЩИТЫ
а) Разновидности схем максимальной защиты
Максимальные защиты выполняются трехфазными и двухфазными , прямого и косвенного действия .
6
По способу питания оперативных цепей максимальные защиты косвенного действия делятся на защиты с постоянным и
переменным оперативным током.
По характеру зависимости времени действия реле от тока
максимальные защиты подразделяются на защиты с независимой и зависимой характеристиками.
Максимальные защиты прямого действия и на переменном
оперативном токе имеют существенные отличия в выполнении
оперативных цепей, применяемой аппаратуре и в расчете параметров, поэтому они рассматриваются отдельно.
б) Схемы трехфазной защиты
на постоянном оперативном токе
Защита с независимой выдержкой времени (рис. 1.2). В
трехфазных защитах трансформаторы тока и обмотки токовых
реле соединяются по схеме полной звезды.
Основными элементами схемы максимальной защиты (рис.
1.2) являются: токовые реле 1, срабатывающие при появлении
тока к. з. и выполняющие функции пускового органа защиты, и
реле времени 2, создающее выдержку времени и выполняющее
функции органа времени. Кроме основных, в схеме имеются и
вспомогательные реле; к ним относятся промежуточное реле З
и указательное реле 4.
При возникновении к. з. срабатывают токовые реле тех фаз,
по которым проходит ток к. з. Контакты всех токовых реле соединены параллельно, поэтому при срабатывании любого токового реле замыкается цепь обмотки реле времени 2.. Через заданный интервал времени контакты реле времени замыкаются,
приводя в действие промежуточное реле З. Последнее срабатывает мгновенно и подает ток в катушку отключения выключателя 6 через блокировочный контакт 5.
Промежуточное реле З устанавливается в тех случаях, когда
реле времени не может замыкать цепь катушки отключения изза недостаточной мощности своих контактов.
Указательное реле 4 включается последовательно с катушкой отключения. При появлении тока в этой цепи указательное реле срабатывает, его флажок выпадает, фиксируя, таким
образом, действие максимальной защиты и появление тока в
катушке отключения.
7
Рис. 1.2- Трехлинейная схема трехфазной максимальной токовой защиты с
независимой выдержкой времени
Блокировочный контакт привода выключателя 5 служит для
разрыва тока катушки отключения, так как контакты промежуточных реле не рассчитываются на размыкание этой цепи. Блокировочный контакт должен размыкаться раньше, чем произойдет возврат промежуточного реле.
Время действия рассмотренной защиты определяется выдержкой времени, установленной на реле времени, и не зависит
от величины тока к. з., поэтому такая защита называется защитой с независимой выдержкой и имеет характеристику в виде
прямой 1 на рис. 1.3.
Рис. 1.3- Характеристики зависимости времени от тока в реле максимальных
токовых защит (а) и схема сети, поясняющая работу защиты (б) :
1 — независимая; 2 — зависимая; 3 —ограниченно зависимая,
АБ – зависимая и БВ – независимая части характеристики
8
Защита с зависимой характеристикой
Наряду с независимой защитой применяется максимальная
защита с зависимой характеристикой t = f(I) (кривые 2 и 3 на
рис. 1.3).
Оба вида зависимых защит выполняются при помощи токовых реле, работающих не мгновенно, а с выдержкой времени,
зависящей от величины тока. Примером такого реле является
реле типа РТ - 80 . Схема зависимой за щиты с реле типа РТ-80
изображена на рис. 1.4. В этой схеме отсутствует реле времени,
а также промежуточное и указательное реле , так как реле типа
РТ-80 имеют контакты достаточной мощности и сигнальный
флажок, выпадающий при срабатывании реле.
В отличие от защиты с независимой характеристикой (прямая 1 на рис. 1.3, а) защита с зависимой характеристикой (кривые 2 и 3) действует при токах I
= (1-2)I
р
со значительно боль-
с.з
шей выдержкой времени, чем при к.з., что улучшает отстройку
защиты от кратковременных перегрузок (I
).
п
Кроме того, защиты с зависимой характеристикой позволяют ускорять отключение при повреждении в начале линии (точка К
на рис. 1.3, б), если ток при к. з. в К1 значительно больше,
1
чем при к. з. в конце линии в точке К
Однако согласование
2.
выдержек времени
Рис.1.4 -Трехлинейная схема трехфазной максимальной токовой защиты с
зависимой от тока выдержкой времени
независимых защит значительно проще, поэтому зависимые защиты
следует применять только в случаях их явного преимущества.
9
Трехфазные схемы максимальной защиты, приведенные на
рис. 1.2 и 1.4, реагируют на все виды к. з., включая и однофазные, и поэтому их применяют в сети с глухозаземленной нейтралью, где возможны как междуфазные, так и однофазные к. з.
В сети с изолированной нейтралью трехфазные схемы не рекомендуются к применению по следующим причинам:
1. Трехфазные схемы дороже двухфазных, так как для их выполнения требуется больше оборудования и соединительных
проводов.
2. Трехфазные защиты в большем числе случаев, чем двухфазные, работают неселективно при двойных замыканиях на
землю.
в) Схемы двухфазной защиты на постоянном
оперативном токе
В тех случаях, когда максимальная защита должна действовать только при междуфазных к. з., применяются двухфазные
схемы с двумя или одним реле, двухрелейная схема с независимой характеристикой (рис. 1.5, а). Токовые цепи защиты выполняются по схеме неполной звезды. Элементы схемы и их
назначение такие же, как в трехфазной схеме на рис. 1.2. Достоинством двухрелейной схемы является то, что она:
1) реагирует (так же как и трехфазная) на все междуфазные
к.з. на линиях;
10
Рис. 4.5- двухфазные схемы максимальной токовой защиты:
а — двухрелейная; б — однорелейная
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]