Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Релейная защита и автоматические системы управления устройствами электроснабжения. Учебное пособие для СПО
.pdf
41
существа работы, а показывает структуру устройства и
взаимосвязь между отдельными частями. Функциональные
схемы являются развитием структурных схем, они позволяют отразить взаимосвязь между отдельными частями
устройства.
Рис. 2.6. Схема максимальной токовой защиты
на постоянном оперативном токе: а — совмещенная;
б, в — разнесенная; г — функциональная
Общая оценка и область применения МТЗ
МТЗ получила распространение в радиальных сетях
всех напряжений, а в сетях 10 кВ и ниже она является ос-
новной защитой, обеспечивая селективность в радиальных
сетях с односторонним питанием.
42
Достоинства МТЗ:
• простота;
• надежность;
• небольшая стоимость по сравнению с другими ви-
дами защиты.
Недостатки МТЗ:
• большие выдержки времени, особенно вблизи ис-
точников питания, в то время как именно вблизи шин по
условиям устойчивости необходимо быстрое отключение КЗ;
• недостаточная чувствительность при КЗ в разветв-
ленных сетях с большим числом параллельных цепей и
значительными токами нагрузки.
2.2. Токовая отсечка и токовые направленные защиты
Отсечка является разновидностью токовой защиты,
позволяющей обеспечить быстрое отключение КЗ. Отсечки подразделяются на отсечки мгновенного действия (вре-
мя срабатывания 0,02 с — без промежуточного реле и
0,04–0,06 с. с промежуточным реле), и отсечки с выдержкой времени (время срабатывания 0,2÷0,6 с).
Отсечка на линии с односторонним питанием
Селективное действие токовой отсечки достигается
тем, что ее ток срабатывания принимается больше тока КЗ,
проходящего через защиту при повреждении вне защищаемого элемента. При этом действие защиты при повреждении на защищаемом участке обеспечивается благодаря то-
му, что ток КЗ в сети увеличивается по мере приближения
места КЗ к источнику питания (см. рис. 2.7). Причем кривая изменения тока КЗ будет иметь различную крутизну
в зависимости от режима работы системы и вида КЗ
(на рис. 2.7 кривые 1 и 2 соответственно для максимально-
43
го и минимального режимов работы). Ток I
с.з
, выбирается
больше максимального тока, протекающего по защищаемой линии АБ при внешнем КЗ (в данном случае в точке
К). Для схем включения реле на полные токи фаз расчет-
ным обычно являются трехфазные КЗ в максимальном режиме, тогда:
)3(
мах.вн.з.кзапз.с
IКI =
. (2.10)
Ток срабатывания реле соответственно:
тсхз.ср.с
n/КII =
. (2.11)
Рис. 2.7. Принцип действия токовой отсечки
на линии с односторонним питанием
Коэффициент запаса K
зап
, определяется погрешно-
стью в расчете тока КЗ; погрешностью реле; и наличием
апериодической составляющей в полном токе КЗ.
Для электромагнитных реле типа РТ-40, при наличии
промежуточного реле К
зап
= 1,2÷1,3. В отсечках с индук-
ционным реле типа РТ-80 К
зап
= 1,5÷1,6, а для отсечек с
реле прямого действия типа РТМ К
зап
= 1,8÷2.
44
Исходя из рис. 2.7 следует, что отсечка будет срабатывать на участках l
отс
(максимальный режим) или на
участке l′
отс
(минимальный режим), l
отс
и l′
отс
— являются
зонами, защищаемыми отсечкой, т.е. отсечка защищает не
всю линию (l), а только некоторую ее часть. Таким обра-
зом, токовую отсечку нельзя использовать в качестве
единственной или основной. Согласно ПУЭ рекомендуется
использовать отсечку, если ее зона действия охватывает не
менее 20 % длины ЛЭП. Однако в некоторых случаях, при
питании одиночного трансформатора, с помощью токовой
отсечки можно защитить всю линию, если допустить ее
срабатывание при повреждении в трансформаторе. Ток I
с.з
при этом выбирается по максимальному току КЗ за трансформатором.
Отсечка на линии с двухсторонним питанием
В отличие от МТЗ отсечки могут использоваться на
линиях с двухсторонним питанием (рис. 2.8), IA и IB — законы изменения токов КЗ вдоль линии АВ, соответственно
от генераторов А и В. Защиты не должны действовать за
пределами защищаемой линии (т.е. в точках КА и КВ). Ис-
ходя из этого выбирается ток срабатывания защит А и Б,
причем I
с.з
= I
к.з.А
= I
к.з.В
, величина I
с.з
, выбирается
по большему току КЗ в точках К
А
или КБ (в нашем случае
I
к.з.А
> I
к.з.В
), тогда с учетом коэффициента запаса К
зап
:
А.з.кзапВ.з.сА.з.с
IКII ==
(2.12)
При наличии двухстороннего питания возможны
случаи качаний генераторов станции А относительно В
(или наоборот) и выхода их из синхронизма, при этом по
линии АВ могут протекать значительные уравнительные
45
токи. Отсечки в этом случаи не должны действовать. Для
этого, при выборе I
с.з
, помимо соблюдения условия (2.12),
необходимо еще соблюдать следующее условие:
мах.урзапз.с
IКI =
, (2.13)
где
АВмах.ур
Х/Е2I =
— максимальное значение уравни-
тельного тока; Е — ЭДС генераторов; ХАВ — суммарное
сопротивление ЛЭП от генераторов А до генераторов В.
Ток срабатывания выбирается большим из двух значений, полученных по условиям (2.12, 2.13). На рис. 2.8
l
отс.А
, l
отс.В
— соответственно зоны действия отсечек А и В,
l0 — зона, защищаемая обеими отсечками.
Рис. 2.8. Принцип действия токовой отсечки
на линии с двухсторонним питанием
Расширение защищаемой
зоны токовой отсечки
Основным недостатком рассмотренной ранее отсечки
(без выдержки времени), является то, что она защищает
только часть линии. Защищаемая зона может быть расши-
46
рена, использованием токовой отсечки с выдержкой времени. Рассмотрим ее действие на примере радиальной сети
с односторонним питанием, имеющей два последовательно
соединенных участка АБ и БВ (рис. 2.9).
Рис. 2.9. Защищаемые зоны и время действия токовой
защиты со ступенчатой характеристикой выдержки времени
Для защиты участков АБ и БВ со стороны подстанции А и Б могут быть установлены токовые отсечки без
выдержки времени, токи срабатывания которых
I
А.з.с
I
,
I
Б.з.с
I
,
и имеют защищаемые зоны соответственно
I
A
l
и
I
Б
l
, т.е.
охватывают часть линии. Защищаемая зона токовой отсечки у шин подстанции А, может быть увеличена, если в
действие этой отсечки ввести замедление, с таким расче-
том чтоб ее время действия было больше времени
I
B
t
,
47
на ступень селективности (это замедление обычно состав-
ляет 0,5÷0,6 с), при этом ток
I
А.з.с
I
, возможно уменьшить до
величины:
I
Б.з.с.з ап
II
А.з.с
IKI =
, (2.14)
где К
зап
= 1,1÷1,05 — коэффициент запаса.
При таком выборе тока срабатывания и выдержки
времени, защищаемая зона
II
A
l
, полностью охватывает ли-
нию АБ, в то же время на участке БД защита будет действовать как резервная.
Обычно токовую отсечку с выдержкой времени используют с токовой отсечкой без выдержки времени и
МТЗ, при этом получают защиту со ступенчатой характеристикой выдержки времени. Первой ступенью защиты
является отсечка без выдержки времени (
1,0t
I
A
с;
I
A
l
—
первая зона защиты). Вторая ступень защиты — токовая
отсечка с выдержкой времени (
6,05,0t
II
A
с;
II
A
l
— вторая
зона). В нормальном режиме защита с выдержкой времени
II
A
t
будет действовать на участке
'
A
l
. Третьей ступенью за-
щиты служит МТЗ, с током срабатывания
III
А.з.с
I
, с выдерж-
кой времени
III
A
t
и защищает всю линию АБ и БВ, т.е. ис-
пользуется для резервирования защит линии БВ или, если
не сработает 1 и 2 ступени защиты А.
Чувствительность защиты
Чувствительность защиты со ступенчатой характеристикой определяется коэффициентом чувствительности
второй и третьей с выдержкой времени ступеней (К
ч II
,
К
ч III
), К
ч II
— проверяется по металлическому КЗ в конце
линии АБ; К
ч III
— по КЗ в конце линии БВ. Необходимо,
чтобы К
ч II
, был не меньше 1,3÷1,5; К
ч III
не меньше 1,2.
48
Принципиальная однолинейная схема отсечки с выдержкой времени на постоянном оперативном токе, пока-
зана на рис. 2.10. Схема отсечек без выдержки времени отличается от рис. 2.10 отсутствием реле времени.
Рис. 2.10. Принципиальная однолинейная схема отсечки
Оценка токовой отсечки
Быстрота их действия в сочетании с простотой схемы
и обслуживания — важные преимущества этих защит.
Недостатки:
• неполный охват защищаемой ЛЭП;
• непостоянство зоны действия под влиянием сопро-
тивлений в месте повреждения и изменения режима системы, однако, это не оказывает существенного влияния в
мощных системах.
Токовые направленные защиты
Направленной называется защита, действующая
только при определенном направлении (знаке) мощности
КЗ. Защита такого рода применяется в сетях с двухсторон-
ним питанием, а также в сложных сетях с одним и несколькими источниками питания, т.к. добиться селектив-
49
ного действия защиты путем ступенчатого выбора выдержки времени, в перечисленных сетях не представляется
возможным.
Максимальная токовая
направленная защита
Рассмотрим принцип действия максимальной токовой направленной защиты. На рис. 2.11, а изображена радиальная сеть с двухсторонним питанием.
Рис. 2.11. Принцип действия максимальной токовой
направленной защиты
При КЗ в точке К1, приходят в действие все защиты,
причем для селективного отключения участка АБ, необходимо чтобы выдержки времени защит согласовывались
следующим образом: t2 < t3 < t4. При КЗ в точке К2, для соблюдения селективного действия защиты необходимо чтобы t1 > t2 > t3. Следовательно, к защитам 2 и 3 предъявляются противоречивые требования. Таким образом, в таких
сетях МТЗ не может быть селективной. Поэтому необхо-
50
димо использовать направленную защиту, направленность
которой обеспечивается благодаря реле направления мощ-
ности. Из векторных диаграмм (рис. 2.11, б, в) следует, что
ток КЗ меняет свое направление на противоположное
(на 180°) относительно напряжения U
Б
, в зависимости от
места КЗ (точки К1 или К2) или в зависимости от той или
иной защиты (например, 2 или 3).
За положительное направление тока принято направление от шин в сторону линии. Таким образом, защиту 2
необходимо выполнить так чтобы она действовала на отключение только при углах между током и напряжением,
соответствующих КЗ в т. К1, а защита 3 — при КЗ в т. К2.
Из этого следует что реле направления мощности должно
замыкать свои контакты при угле φр, между U
р
и Iр равным
φл, и размыкать при φр= φ
л
-180
0
, при этом выдержки вре-
мени защит 2 и 3 согласовывать не нужно. Следует отметить, что при КЗ в т. К1, векторная диаграмма у места
установки защиты 4, будет также как у места установки
защиты 2, следовательно, обе защиты будут приходить в
действие, поэтому для селективного отключения участка
АБ, нужно чтобы t2 < t4. Аналогично и для защит 3 и 1 т.е.
t3 < t1, при КЗ в т. К2. Таким образом, благодаря установке
2-х реле направления мощности (для защит 2 и 3), все за-
щиты разбиваются на две группы (2,4 и 3,1) не связанные
между собой выдержками времени. В пределах каждой
группы выдержки времени выбираются как у МТЗ — согласно ступени селективности Δt. Установка реле направ-
ления мощности для защит 1 и 4 не требуется. Принято говорить, что выдержка времени максимальных токовых
направленных защит определяется по встречноступенчатому принципу.
На рис. 2.12 показана принципиальная схема максимальной токовой направленной защиты. Защита состоит из
трех органов: пускового — КА (реле тока типа РТ-40); вы-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]