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
2) при замыканиях на землю в двух разных точках сети с изо-
3
лированной нейтралью работает селективно в большем числе
случаев, чем трехфазная схема;
3) экономичнее трехфазной схемы, так как для ее выполне-
ния требуется меньше оборудования и проводов.
К недостаткам двухфазной схемы нужно отнести ее меньшую
чувствительность (по сравнению с трехфазной схемой) при двухфазных к. з. за трансформатором с соединением обмоток Y/Δ .
То же самое получается и при соединении обмоток трансформа тора Δ/Y в случае двухфазного к. з. на стороне звезды.
При трехфазной схеме одно из реле защиты питается большим током к. з. (2/
)Iк, в то время как при двухфазной схеме в одном из трех возможных случаев двухфазного к. з. (АВ,
ВС, СА) трансформаторы тока защиты оказываются на фазах с
меньшими токами к. з. (1/
3
)Iк .
Поэтому двухфазная защита при двухфазных к. з. за трансформаторами Y/Δ и Δ/ Y имеет в 2 раза меньшую чувствительность, чем трехфазная защита.
При необходимости чувствительность двухфазной схемы
можно повысить, установив третье токовое реле в общем проводе токовых цепей.
В этом проводе протекает геометрическая сумма токов двух
фаз, питающих схему (А и С на рис. 1.5, а), равная току третьей
(отсутствующей в схеме) фазы В, т. е. I
= — ( Iа + Iс ) = Ib.
о.п
Таким образом, с дополнительным реле двухфазная схема
становится равноценной по чувствительности с трехфазной.
Вследствие отмеченных выше положительных свойств двухфазные схемы широко применяются в сетях с изолированной
нейтралью, где возможны только междуфазные к. з.
Двухфазные схемы применяются в качестве защиты от междуфазных к. з. и в сетях с глухозаземленной нейтралью, при этом
для отключения однофазных к. з. устанавливается дополнительная защита, реагирующая на ток нулевой последовательности.
Однорелейная схема (рис. 1.5, 6). Защита состоит из тех
же элементов, что и предыдущая схема. Токовое пусковое реле
Т одно, оно включается на разность токов двух фаз I
= IА —I
р
и реагирует на все случаи междуфазных к. з. (полной и неполной звезды).
В
11
Преимуществом схемы является наименьшее число токовых
реле и соединительных проводов, необходимых для ее выполнения (одно реле и два токовых провода).
К недостаткам, ограничивающим применение схемы, нужно
отнести:
1) меньшую чувствительность по сравнению с двухрелейной схемой при к. з. между фазами АВ и ВС. Этот недостаток
имеет значение при малой кратности токов к. з., когда I
близко
к
к току нагрузки;
2) недействие защиты при одном из трех возможных случаев
к. з. за трансформатором с соединением обмоток Y/ Δ, когда
I
= Iа – Iс = 0;
р
3) при неисправности единственного токового реле или проводов, связывающих его с трансформаторами тока, защита откажет в действии при к. з.
Двухрелейная схема (рис. 1.5, а) не имеет такого недостатка,
так как при трехфазных к. з. и , двухфазных между А и С в этой
схеме работают два реле и поэтому обрыв одного провода не
приведет к отказу защиты.
Первый недостаток не позволяет применять однорелейные
схемы в сети с малой кратностью токов к. з.
Второй исключает применение схемы в сетях, где имеются
трансформаторы с соединением обмоток Y/Δ.
Третий ограничивает применение однорелейной защиты в
сетях, где отказ защиты может отразиться на электроснабжении
большого участка сети.
Однорелейная схема находит применение в распределительных сетях 6—10 кВ и для защиты электродвигателей. В сетях
35 кВ и выше из-за указанных недостатков однорелейная схема
почти не применяется.
Двухфазная защита с зависимой характеристикой. Токовые цепи этой защиты выполняются так же, как и у защиты с
независимой характеристикой. Токовое реле имеет зависимую
характеристику, в качестве него используется реле типа РТ-80.
Схемы защит аналогичны схемам на рис. 1.5, а и б, за исключением того, что в них отсутствуют реле времени и указательное
реле. Все сказанное о двухфазных схемах с независимой характеристикой относится и к схемам с зависимой характеристикой.
12
1-4. ПОВЕДЕНИЕ МАКСИМАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ
ПРИ ДВОЙНЫХ ЗАМЫКАНИЯХ НА ЗЕМЛЮ
В сети с изолированной нейтралью возможны одновременные замыкания на землю разноименных фаз в двух разных точках сети (рис. 1.6). В этих случаях желательно отключать не обе
поврежденные линии, а только одну из них Л1 или Л11. При
таком отключении к. з. ликвидируется с наименьшим ущербом
для потребителей (селективно), а оставшееся однофазное замыкание (К
потребителей поврежденной линии на другой источник питания.
землю с помощью релейной защиты является сложной задачей.
полностью, применяя двухфазную схему максимальной защиты
при условии, что трансформаторы тока на всех элементах сети
данного напряжения устанавливаются на одноименных фазах.
ных участках, на разноименных фазах) защита может работать
неправильно, если оба замыкания на землю возникнут на тех фазах, где трансформаторов тока нет, как это показано на рис. 1.6.
или К1) отключается вручную после перевода питания
2
Обеспечение селективной ликвидации двойных замыканий на
С помощью токовой защиты ее можно решить, хотя и не
При случайном расположении трансформаторов тока (на раз-
Рис. 1.6- Неправильная расстановка трансформаторов тока двухфазных
максимальных защит в сети с изолированной нейтралью
В этом случае защиты обеих поврежденных линий не подействуют, что повлечет неселективное отключение источника
питания сети.
13
Если же трансформаторы тока защиты установлены везде
на одноименных фазах (например, А и С), то возможность такого неселективного отключения исключается.
Из рассмотрения рис. 1.7 нетрудно установить, что при размещении трансформаторов тока на одноименных фазах А и С
повреждения будут отключаться селективно (т. е. в одной точке
сети), за исключением следующих двух случаев:
Рис. 1.7 -Различные случаи работы двухфазной максимальной токовой
защиты при замыканиях на землю в двух точках при правильной установке
трансформаторов тока (на одноименных фазах):
а — неселективное отключение головного участка,
б — неселективное отключение одновременно двух линий,
в — селективное отключение только линии
а) если более удаленное от источника питания замыкание на
землю (в точке К
) окажется на фазе В, не имеющей трансфор-
2
матора тока (рис. 1.7, а).
В этом случае подействует защита 1 и отключит ближнюю
к источнику питания линию Л1, так как защита 2 работать не
может. Трехфазная защита в этих условиях обеспечивает селективное отключение линии Л11;
14
б) если оба замыкания не возникнут на линиях,. имеющих
защиты с одинаковыми выдержками времени, и на тех фазах (А
и С), которые оборудованы трансформаторами тока (рис. 1.7,
б). При этом двухфазные защиты обеих линий отключают обе
точки повреждения одновременно, т. е. обе защиты работают
неселективно. Совершенно так же в этом случае действует защита и в трехфазном исполнении.
Однако двухфазная защита имеет существенное преимущество перед трехфазной, если одно повреждение (К
фазе, не имеющей трансформатора тока, а второе (К
) возникает на
1
— на фазе,
2
имеющей его (рис. 1.7, в). Двухфазная защита в этом случае работает только на одной из двух поврежденных линий, в результате
чего одна из поврежденных линий остается в работе. Трехфазная
защита в приведенном случае действует неселективно, отключая
обе линии при любом сочетании поврежденных фаз.
Таким образом, в первом из трех приведенных случаев (рис.
1.7, а) имеет преимущество трехфазная схема, а в третьем (рис.
1.7, в) - двухфазная, которая действует правильно в 2/3 случаев
повреждений.
Сопоставляя преимущества и недостатки трехфазной и
двухфазной схем, можно считать, что с точки зрения ликвидации двойных замыканий на землю двухфазная схема не уступает трехфазной.
1-5. ТОК СРАБАТЫВАНИЯ ЗАЩИТЫ
Исходным для выбора тока срабатывания максимальной токовой защиты от к. з. является требование, чтобы она надежно
работала при повреждениях, но в то же время не действовала
при максимальных токах нагрузки и ее кратковременных толчках, вызываемых пуском и самозапуском двигателей, колебанием нагрузки потребителей и другими причинами.
Излишняя чувствительность защиты из-за недостаточной от
стройки ее от токов нагрузки может приводить к неправильным
отключениям при неопасных перегрузках, что наносит ущерб
потребителям. Слишком чувствительная защита сама становится источником аварий и перебоев в питании потребителей.
15
Из этого следует, что главная задача при выборе тока срабатывания состоит в надежной отстройке защиты от токов нагрузки. Для этой цели необходимо выполнить два условия:
1). Токовые реле защиты не должны приходить в действие
при максимальном рабочем токе нагрузки I
срабатывания защиты I
рабочего тока нагрузки: I
должен быть больше максимального
с.з.
с.з.
> I
р.макс
(1.1)
, для чего ток
р.макс
2) Токовые реле, сработавшие при внешнем к. з., должны надежно возвращаться в исходное положение после отключения
к. з. и снижения тока до максимального тока нагрузки. Так, например, при к. з. в точке К сети (рис. 1.8) срабатывают токовые
реле защит 1 и 2. После отключения повреждения защитой 2
прохождение тока к. з. прекращается и пришедшие в действие
токовые реле защиты 1 должны возвратиться в начальное положение, так как иначе произойдет неправильное отключение неповрежденной линии. Поэтому ток возврата реле должен быть
больше тока нагрузки линии, проходящего через защиту 1 после отключения к. з.
Рис. 1.8- К выбору тока срабатывания максимальной токовой защиты с
учетом коэффициента возврата реле
Этот ток в первый момент времени после отключения к. з.
имеет повышенное значение из-за пусковых токов электродвигателей. Асинхронные электродвигатели, составляющие значительную часть нагрузки, во время к. з. тормозятся вследствие
возникающего при к. з. понижения напряжения.
После отключения к. з. напряжение восстанавливается
и все оставшиеся в работе электродвигатели (часть неответственных электродвигателей отключается защитой от понижения напряжения) самозапускаются, потребляя повышенный
пусковой ток (рис. 1.9).
16
Рис. 1.9- Характер изменения тока и напряжения в линии при к. з. в
сети и после его отключения:
— ток I; — — — — напряжение U
Этот ток Iз постепенно затухает, и в линии устанавливается
рабочий ток, который в худшем случае может иметь максимальное значение I
Увеличение I
нивается коэффициентом запуска k
р.макс.
, вызванное самозапуском двигателей, оце-
р.макс
.
з
Учет самозапуска двигателей являетея обязательным. Исходя из этого
I
воз.
> kз I
р.макс.
(1.2)
При выполнении условия (1.2) выполняется также условие
(1.1 ), так как ток возврата максимальных реле всегда меньше
тока срабатывания. Поэтому для отстройки защиты от нагрузки
за исходное принимается условие (1.2). Руководствуясь им, ток
возврата выбирают равным:
I
= k
воз.
зап kз Iр.макс.
Коэффициент запаса k
зап
(1.3)
учитывает возможную погрешность
в величине тока возврата реле и принимается равным 1,1—1,2.
Ток срабатывания защиты находится из соотношения, определяющего связь между токами возврата и срабатывания токовых
реле: I
воз
/ I
с.з
= k
Подставляя в это выражение значение I
воз .
воз
из
(1.3), находим соответствующий ему ток срабатывания:
17
k
зап
I
=
с.з
Вторичный ток срабатывания реле I
k
3 Iр. макс.
k
воз
(1.4)
находится с учетом
ср
коэффициента трансформации трансформаторов тока и схемы
включения реле, характеризуемой коэффициентом схемы k
I
с.р
n
= k
I
сх
р. макс.
.
T
(1.5)
Для схемы соединения в звезду (полную или неполную) k
сх
сх
= 1. Для схемы с включением реле на разность токов двух фаз
k
= 3.
сх
Как видно из выражения (1.4), значение I
I
Ток срабатывания обратно пропорционален k
рмакс.
целях уменьшения I
стремятся применять токовые реле с вы-
с.з
зависит от k
с.з
поэтому в
воз,
воз
и
соким коэффициентом возврата: примерно 0,85 и выше.
Рис. 1.10- Характерные схемы сети для определения максимального тока
нагрузки при выборе тока срабатывания максимальной токовой защиты:
а — при отключении параллельной линии; б — при отключении одной линии
и действии АВР; в — при самозапуске электродвигателей
Существенное значение для надежной отстройки защиты от
на грузки имеет правильная оценка величины I
р.макс
.
Определяя максимальное значение тока нагрузки, нужно
учитывать тяжелое, но в то же время реально возможное увеличение нагрузки, обычно возникающее в результате нарушения нормальной схемы сети. Например, при двух параллельных
линиях (рис. 1.10, а) необходимо учитывать, что в случае автоматического отключения одной из них нагрузка на оставшейся
18
линии удвоится. При наличии АВР, включающего выключатель
В (рис. 1.10, 6), необходимо предусматривать наброс мощности на линию Л1 при отключении Л11 и наоборот. При наличии
АПВ (рис. 1.10, б) необходимо учитывать самозапуск электродвигателей после повторного включения линий от АПВ.
Рис. 1.11- Зона действия максимальной токовой защиты должна
охватывать защищаемую линию Л1 и следующий второй участок (линию
Л2 и трансформатор Т)
Чувствительность защиты. Ток срабатывания, выбранный
по условию отстройки от нагрузки, проверяется по условию
чувствительности защиты. Проверка ведется по минимальному значению I
тока при повреждении в конце зоны защи-
к.з.мин
ты. Зона действия максимальной токовой защиты должна охватывать защищаемую линию и следующий второй участок, т.
е. линию Л2 и трансформаторы, отходящие от шин приемной
подстанции (рис. 1.11). Минимальный ток рассчитывается для
реального минимального режима на электростанциях и в сетях,
питающих линию. Чувствительность защиты оценивается коэффициентом чувствительности
k
=
ч
.
I
к.з.мин
I
с.з.
(1.6)
Коэффициент чувствительности для защищаемой линии
считается допустимым, если I
тывания защиты. Снижение k
в 1,5 раза больше тока сраба-
к.з.мин
ниже 1,5 не рекомендуется, так
ч
как действительный ток в реле при к. з. может оказаться меньше
расчетного I
из-за неточности расчета токов к.з., влияния
к.змин
сопротивления в месте повреждения (не учитываемого при расчете) и погрешности трансформаторов тока, уменьшающей вторичный ток. При к. з. на резервируемом участке согласно ПУЭ
допускаются К
= 1,2.
ч
19
1.6. ВЫДЕРЖКА ВРЕМЕНИ ЗАЩИТЫ
а) Ступень времени
Для обеспечения селективности выдержки времени
максимальных защит выбираются по ступенчатому принципу
(рис. 1-12).
Рис 1-12 . Ступенчатый принцип выбора выдержек времени:
Δt— ступень времени
Разница между временем действия двух смежных защит (на-
пример,
линий А и В на рис. 1.12) называется ступенью времени или
ступенью селективности:
Δt = tA – t
B
(1.7)
Величина ступени Δt должна быть такой, чтобы при коротком замыкании на каком-нибудь участке сети (например, на линии В) защита предыдущего участка (т.е. на линии А) не успевала сработать. Выясним, от чего зависит величина Δt. При к. з.
на линии В защита линии А работает в течение времени, пока
проходит ток к. з. Это время равно:
tз = t
з(В) + tп(В) +tв(В
- выдержка времени защиты В;
t
з(В)
t
- погрешность в сторону замедления реле времени за-
п(В)
, где
щиты В;
t
- время отключения выключателя В с момента подачи им-
в(В)
пульса в катушку отключения до разрыва тока к. з. контактами
выключателя.
20
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]