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
Следовательно, чтобы защита линии А не сработала при к.
з. на следующем участке, она должна иметь время
t
> t
з((А)
з(В) + tп(В) +tв(В
Приняв некоторый запас t
и учтя, что защита А может за
зап
счет погрешности реле времени снизить свою выдержку времени на величину t
t
= t
з(А)
з(в)
+ t
п(А)
П(В)
, получим:
+ t
в(В)
+ t
П(А)
+ t
.
зап
(1.8)
Отсюда минимальная ступень времени
Δt = t
з(А)
– t
з(В)
= t
П(В)
+ t
е(В)
+ t
П(А)
+ t
. (1.9)
зап
Согласно выражению (1.9) выбирается ступень для защит с независимой характеристикой. Что касается защит с зависимой характеристикой, осуществляемых индукционным реле, то они могут продолжать работать по инерции после отключения тока к. з.
Поэтому ступень времени у таких защит должна быть увеличена на время инерционной ошибки реле t
Δt = t
п(В)
+ t
п(А)
+ t
в(В)
+ t
+ t
зап
и (А).
и
(1.10)
Для применяемых в эксплуатации реле и выключателей
ступень времени колеблется у защит с независимой выдержкой
времени в пределах 0,35—0,6 сек, а у защит с зависимой или
ограниченно зависимой характеристикой - 0,6 - 1с.
Так, например, у защит с реле времени типа ЭВ-122 погрешность по времени составляет t
МКП-110 имеют время отключения t
= ± 0,12 сек; выключатели
П
= 0,15 сек. Подставляя
В
указанные значения в выражение (1.9) и принимая запас времени
t
равным 0,1 сек, получаем ступень времени
зап
Δt = 0,12+0,15+0,12+0,1» 0,5 с.
При согласовании с быстродействующей защитой погрешность ее не учитывается (t
(1.9) с учетом указанных значений t
– 0), и тогда [ на основании
П(В)
и tВ ] с т у п е н ь в р е м е н и
П
Δ t= 0,35¸ 0,4 с.
21
б) Выбор времени действия защит
Выдержки времени защит с независимой характеристикой
определяются исходя из заданной ступени времени по уравнению
Δ
t
з (А)
= t
з(В) +
Δt ,
Выдержки времени защит с зависимой или ограниченно зависимой характеристикой также должны удовлетворять условию (1.11), но поскольку время действия этих реле зависит от
тока, необходимо задавать пределы тока, при которых это условие должно выполняться.
Положим, что линии, показанные на рис. 1.12, оборудованы
защитой, имеющей ограниченно- зависимую характеристику.
Требуется выбрать характеристику защиты линии А и согласовать ее с характеристикой защиты линии В, которая известна.
3ащита линии А должна иметь время на ступень больше
защиты линий В при всех к. з. в пределах зоны совместного
действия защиты А и В, т. е. на линии В. Если при к. з. в точке
К
(начало зоны защиты В) ток к. з., проходящий через защиты
1
А и В, равен I
, при всех к. з. за точкой К
к1то
т. е. в зоне работы
1,
защиты В, токи к. з. будут меньше.
Следовательно, условие селективности (4.11) должно выполняться при токе I
и всех токах, меньших его.
к1макс
В случае к. з. на линии А время действия защиты А не должно согласовываться с защитой В и может быть сколько угодно
малым; при этом ток к. з., проходящий через защиту А, будет
больше I
Из этих условий вытекает следующее правило
к1макс .
подбора зависимых характеристик:
Рис. 1.13- Выбор характеристик зависимых максимальных токовых защит
22
1. Строят исходную характеристику t =f(I) защиты В, с которой проводится согласование защиты А, установленной на
смежном участке (рис. 1.13).
2. Определяют максимальное значение токов к. з. I
к1макс
, проходящих через защиты А и В при повреждении в начале участка, защищаемого защитой В (в точке К
).
1
3. Пользуясь заданной характеристикой защиты В, находят
ее выдержку времени Iв
защищаемой зоны, в точке К
при токе I
1
1.
, т. е. при к. з. в начале
к1макс
4. По условию селективности выдержка времени защиты А при
токе I
должна превышать время защиты ВtB1 на ступень Δt :
к1макс
t
≥ t
А1
Δt (1.12)
В1 +
Это условие должно выполняться не только при токах I
к1макс
, но и при всех меньших токах к. з.; характеристика защиты А,
удовлетворяющая условию (1.12), подбирается при проектировании по типовым характеристикам реле, а в условиях эксплуатации – путем регулирования уставки времени реле.
5. Выбранная характеристика защиты А строится совместно с
характеристикой защиты В для наглядной проверки выполнения
условия (1.12) при токах к. з., равных и меньших I
(рис. 1.13).
к1макс
Совместное построение характеристик нескольких защит
удобно вести относительно первичных фазных токов, но при
этом нужно учитывать схему соединения токовых цепей защиты, от которой зависит соотношение между током в реле и током в фазе, т. е. K
.
сх
Если согласуемые защиты находятся на разных сторонах силового трансформатора, то их характеристики нужно привести
к токам одного напряжения.
1-7. МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА
С ПУСКОМ (БЛОКИРОВКОЙ) ОТ РЕЛЕ
МИНИМАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ
Для повышения чувствительности максимальной токовой
защиты при к. з. и улучшения отстройки ее от токов нагрузки
применяется пуск или, как часто называют, блокировка с реле
минимального напряжения (рис. 1.14.)
23
Из схемы видно, что защита может действовать на отключе-
ние только при условии срабатывания реле напряжения 1.
Уставки реле напряжения 1 выбираются так, чтобы реле не
работали при минимальном уровне рабочего напряжения, не
давая возможности защите действовать на отключение, даже
если токовые реле З замкнут свои контакты в результате перегрузки линии.
При к. з. напряжение сети понижается и реле минимального
напряжения 1 срабатывают, разрешая защите действовать на отключение.
В случае обрыва цепи, питающей реле напряжения, последние замыкают свои контакты и защита лишается блокировки. Поэтому в схеме предусмотрена сигнализация состояния контактов
реле напряжения 1, указывающая на неисправность блокировки.
Для обеспечения надежной работы блокировки при двухфазных к. з. устанавливаются три реле напряжения 1, включаемые на
линейные напряжения сети (независимо от числа токовых реле).
Рис. 1.14- Схема максимальной токовой защиты с блокировкой
минимального напряжения
Однако при включении на линейные напряжения реле 1 плохо реагируют на однофазные к. з. Поэтому в сети с заземленной
нейтралью предусматривается дополнительно четвертое блокирующее реле 2, реагирующее на напряжение U
нулевой после-
0
довательности, появляющееся при замыканиях на землю.
24
В сети с изолированной нейтралью токовая часть схемы выполняется двухфазной. В части реле напряжения схема должна выполняться трехфазной для обеспечения надежной работы
при двухфазных к. з. Реле Н
не устанавливается, поскольку за-
0
щита должна действовать только при междуфазных к. з.
Ток срабатывания токовых реле З отстраивается не от максимальной нагрузки линии, а от длительной нормальной нагрузки I
, которая на практике может быть в 1,5—2 раза мень-
раб.н
ше максимальной:
k
зап
I с.з
=
I
k
воз
раб. н.
(1.13)
В результате этого чувствительность защиты при к. з. повышается.
Напряжение срабатывания реле напряжения 1 U
выбирает-
с.р
ся из условия, чтобы они: а) не действовали при минимальном
значении рабочего напряжения и б) подействовали при внешнем к. з., разомкнули свои контакты после отключения повреждения. При выполнении второго требования будет выполнено
и первое. Поэтому U
Для этого U
пряжения U
Uв
, должно быть меньше минимального рабочего на-
в
:
раб.мин
U
раб.мин
<
n
H
выбирается по условию возврата реле.
с.р
(1.14)
где
n
— коэффициент трансформации трансформатора напря-
н
жения, питающего защиту.
В соответствии с (1.14) принимается:
Uв
=
U
n
раб.мин
H
k
зап
где
k
=1,1¸1,2.
зап
25
Из выражения k
U
В
c.р
=
k
воз
U
воз =Uв
=
k
/ U
U
раб.мин
k
воз
находим:
с.р
зап nH
При k
U
c.р
зап
=
=1,2 и k
0,72 U
воз
n
H
= 1,15
раб.мин
(1.15)
Чувствительность реле напряжения проверяется по максимальному значению напряжения при к. з. в конце зоны защиты.
Коэффициент чувствительности k
ч =Uс.з
/ U
считается удов-
к.макс
летворительным, если он равен или превышает 1,5.
Практика показывает, что на длинных линиях, питаемых
мощной системой, а также на линиях с реактором чувствительность реле напряжения оказывается недостаточной. Поэтому
защита с блокировкой по напряжению применяется на линиях
короткой и средней протяженности.
Реле повышения напряжения нулевой последовательности
2 действует при однофазных и двухфазных к. з. на землю, которые сопровождаются появлением напряжения нулевой последовательности U
=0 . В нормальном режиме U0 = 0.
0
Однако за счет погрешности фильтра, питающего реле, на его
зажимах имеется некоторое напряжение небаланса U
рого реле должно быть отстроено, т. е. U
условия U
обычно принимается равным или большим 15—20 %
с.р
> Uнб Исходя из этого
ср
, от кото-
нб
максимального напряжения на зажимах фильтра при однофазных
к. з. Величина небаланса легко определяется путем измерения напряжения на зажимах реле в условиях нормальной работы сети.
Максимальная защита с блокировкой минимального напряжения не действует при перегрузках, не сопровождающихся понижением напряжения, и имеет повышенную чувствительность
к току к. з. по сравнению с простой максимальной защитой. Она
применяется на линиях с большой аварийной нагрузкой, когда простая максимальная защита не обеспечивает достаточной
чувствительности и надежной отстройки от перегрузки.
26
1-8. МАКСИМАЛЬНЫЕ ЗАЩИТЫ НА
I
ПЕРЕМЕННОМ ОПЕРАТИВНОМ ТОКЕ
а) Требования к трансформаторам тока, питающим
оперативные цепи
Источником переменного оперативного тока в схемах мак-
симальных защит обычно служат трансформаторы тока.
Основным требованием, предъявляемым к трансформаторам тока, питающим оперативные цепи, является условие, чтобы мощность этих трансформаторов тока S
для покрытия мощности, потребляемой оперативной цепью
S
, т. е. катушкой отключения выключателя и вспомогательны-
о.ц
ми реле оперативной схемы защиты:
Sт ≥ S
Величина S
о.ц
в зависимости от типа привода выключателя
о.ц
колеблется от 30 до 500—1 000 Вт.
Номинальная мощность трансформаторов тока, при которой
обеспечивается работа с погрешностью, не превосходящей 10
%, относительно мала и при номинальном вторичном токе составляет 15—75 ВА. Из сопоставления приведенных цифр следует, что нагрузка оперативных цепей во многих случаях может
оказаться больше номинальной мощности трансформаторов.
В связи с этим возникает необходимость загрузки трансформаторов тока мощностью, превышающей номинальную. Мощность, отдаваемая трансформатором тока, S
1
С учетом, что U
2
SТ= I2 Z
n
H
2
= (
= I2 Zн и I2 =
I
1
– ∆I ) z
T
n
T
2
- ΔI:
H
где
ΔI = I
нам.
Полученная зависимость S Т от Zн, при I1= пост. показана на
рис. 1.15. Пока Z
мало, трансформатор работает в прямолиней-
н
ной части характеристики намагничивания (рис. 1.2).
Здесь ΔI незначительно, S
почти пропорционально росту Z
T
была достаточна
T
(1.16)
= I2 U2.
Т
(1.17)
27
н
При некотором Zн (оптимальном) ST достигает максимума.
При дальнейшем увеличении Z
I
и ΔI растут очень быстро, величина (I1 – ΔI ) уменьшается и
нам
мощность S
начинает снижаться.
T
трансформатор насыщается,
н
Таким образом, каждый трансформатор тока имеет предельную максимальную мощность S
, больше которой его
макс
нельзя загрузить.
У находящихся в применении трансформаторов тока максимум отдаваемой мощности при номинальном токе достигает
300–1500 ВА.
С увеличением нагрузки сверх номинальной ток намагничивания трансформаторов тока и погрешность по току ΔI превосходят 10 %. В условиях максимальных значений отдаваемой
мощности погрешность ΔI повышается до 30—60 %.
Рис. 1.15- Зависимость мощности
S
, отдаваемой трансформатором
T
тока от нагрузки Z
первичных токах I
при различных
н
и I
1
2
Рис. 1.16- Зависимость Z
кратности тока m при различных
погрешностях f трансформаторов
тока
доп
от
Чтобы избежать больших погрешностей в цепях, питающих
защиту, можно выделять питание оперативных цепей на отдельные трансформаторы тока. Однако такое разделение питания
защиты и оперативных цепей для максимальной защиты обычно не требуется, так как правильную работу этой защиты можно
обеспечить и при силъно нагруженных трансформаторах тока.
Если погрешность трансформаторов тока превышает 10 %,
то тогда подсчет вторичных токов срабатывания защиты и токов
к. з., при которых задается время действия зависимых защит,
нельзя вести по номинальному коэффициенту трансформации
28
nп . В этом случае значения вторичных токов находятся с учетом
действительной погрешности по выражению
I
I2 =
1
– ΔI (1.18)
n
T
Для подобных расчетов используются характеристики, аналогичные 10%-ным (рис. 1.3), но построенные для 20-60 %-ной
погрешности (рис. 1.16).
Уменьшение нагрузки на трансформаторы тока можно получить последовательным соединением двух трансформаторов
тока или повышением коэффициента трансформации.
б). Приставки к приводам выключателей
Рассмотренные возможности работы трансформаторов тока
в режиме максимальной отдачи мощности оказываются недостаточными для мощных выключателей 110—220 кВ, приводы
которых имеют особенно большое потребление.
Поэтому для расширения области применения оперативного переменного тока необходимо создание приводов с малым
потреблением мощности и несколькими отключающими катушками переменного тока.
В качестве одного из способов, позволяющего уменьшить
потребление мощности приводов выключателей и приспособить имеющиеся приводы к работе на переменном оперативном
токе, используются дополнительные устройства к приводам выключателей, получившие название приставок . Принцип выполнения приставки и ее работы иллюстрируется на рис. 1.17.
Рис. 1.17- Приставки к электромагнитному приводу выключателя:
а — катушка отключения выключателя; б — приставка к приводу
выключателя; в — схема управления приводом с приставкой
29
В обычном приводе (рис. 1.17, а) боек 1, освобождающий
механизм отключения выключателя, приводится в действие
сердечником 9 катушки отключения КО, которая должна для
этого получать значительную энергию от источника питания.
При наличии приставки (рис. 1.17, 6) освобождение механизма
отключения производится не катушкой отключения, а мощной
отключающей пружиной 2.
Нормально пружина 2 сжата и заперта в таком положении
защелкой З. При подаче тока в один из электромагнитов 4 его
сердечник втягивается и ударяет по защелке. Защелка поворачивается вокруг оси 5, ролик 6 скатывается с конуса 7, освобождая пружину 2 и подвижную систему 8. Последняя ударяет по
бойку 1, который освобождает механизм отключения.
Возврат подвижной системы 8 в начальное положение осуществляется специальным заводящим электромагнитом ЗЭ, обмотка которого получает ток при включении выключателя от
ключа КУ (рис. 1.17, в) и, притягивая подвижную систему 8 к
упору 10, сжимает пружину 2 и запирает ее роликом 6 защелки З.
Таким образом, электромагниты приставки 4 выполняют
роль катушки отключения привода, но в отличие от последней
потребляют 15—100 Вт, т. е. значительно меньшую мощность,
так как для приведения в действие защелки З требуются не
большие усилия по сравнению с усилиями для освобождения
отключающегося механизма выключателя.
в) Схемы максимальных защит на переменном
оперативном токе
Схемы максимальных защит с питанием оперативных цепей
от переменного тока могут выполняться:
1) на принципе дешунтирования катушки отключения при
срабатывании защиты;
2) с питанием оперативных цепей через промежуточный на-
сыщающийся трансформатор тока типа ТКБ;
З) с питанием от блоков питания;
4) с питанием от предварительно заряженных конденсаторов.
Ниже рассматриваются первая, третья и четвертая, вторая
схема не рассматривается, поскольку из-за наличия в ней существенных недостатков, она не рекомендуется к применению.
30
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]