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
81
Недостатки: не защищает сборки сдвоенной линии и
шины подстанции; не способна определить, на какой из
параллельных ЛЭП произошло КЗ, поэтому не может использованная на параллельных ЛЭП с выключателями на
каждой из них, когда требуется и имеется возможность отключить только поврежденную линию; наличие мертвой
зоны. Это исключает ее применение в качестве единствен-
ной защиты сдвоенных линий.
Поперечная дифференциальная
токовая направленная защита
Принципиальное отличие данной защиты (рис. 2.24)
от рассмотренной ранее дифференциальной токовой защиты состоит в наличии реле направления мощности, что дает возможность определить поврежденную линию и от-
ключать только ее.
Поэтому дифференциальная токовая направленная
защита применяется на параллельных линиях с самостоятельными выключателями. Токовая обмотка реле направления мощности включается последовательно с обмоткой
реле тока на разность токов одноименных фаз параллельных линий, а к обмотке напряжения подводится напряже-
ние с шин, обычно соответствующее 90° — градусной
схеме включения реле. Защита имеет два органа: пусковой
(реле тока) и избирательный (реле направление мощности).
В качестве избирательного органа используется реле
направления мощности двухстороннего действия, т.е. в за-
висимости от направления тока в токовой катушке — замыкает одни из двух своих контактов.
82
Рис. 2.24. Поперечная дифференциальная токовая направленная
защита: а — схема защиты; б, в — векторные диаграммы
при КЗ на 1Л; г, д — векторные диаграммы при КЗ на 2Л
Принцип действия схемы. При КЗ на 1Л, например,
в точке К1, срабатывают токовые реле КА и КА′, замыкая
свои контакты, реле направления мощности KW и KW′,
четко определяют поврежденную линию, оба реле имеют
положительные вращающие моменты +М2, +М′2 (рис. 2.25,
б, в), под действием которых они замыкают контакты в цепи
промежуточных реле KL1 и KL1′, действующих с двух сто-
рон на отключение 1Л линии. При повреждении 2Л в точке
К2 угол между токами и напряжениями подводимыми к реле
изменяется на 180°, в результате оба реле мощности KW и
KW′ (рис. 2.25, г, д) имеют отрицательные моменты и замы-
кают контакты промежуточных реле KL2 и KL2′, в итоге
происходит отключение выключателей Q2 и Q2′.
Реле тока может не сработать из-за малой величины
тока в его обмотке, при КЗ у шин противоположной подстанции. Так например, в точке К1 которая будет располо-
83
жена у шин подстанции Б, не сработает реле KA, однако
как следует из векторной диаграммы (рис. 2.25, в), достаточным для срабатывания оказывается ток в реле KA′, в
итоге выключатель Q1′ будет отключен. После этого, весь
ток КЗ в точке К1 от подстанции А пойдет через линию 1Л,
в результате величина тока для срабатывания реле KA становится достаточной и произойдет отключение выключателя Q1. Таким образом, будет иметь место поочередное
(каскадное) отключение выключателей повреждений линии. Зона каскадного действия может быть рассчитана по
следующему выражению:
l
I
I
l
кз
з.с
к
=
. (2.48)
Наличие зоны каскадного действия увеличивает время отключения поврежденной линии примерно в два раза.
Величина этой зоны не должна превышать 25 % длины защищаемой линии.
Реле направления мощности, как и в схеме токовой
направленной защиты, имеет мертвую зону по напряжению, то есть не действует вследствие недостаточного
напряжения, подводимого к нему, при металлических
трехфазных КЗ у места установки защиты. Мертвая зона не
должна быть больше 10 % длины защищаемой линии.
Мертвая зона комплекта защиты подстанции Б располагается в зоне каскадного действия комплекта защиты под-
станции А (и наоборот), таким образом в случае трехфаз-
ного металлического КЗ в мертвой зоне произойдет отказ
обоих защит. Принимая во внимание, что мертвая зона l
м.з
мала, и мала вероятность КЗ в этой зоне, а также наличие
отсечки от междуфазных замыканий, то обычно никаких
мер по устранению мертвой зоны не предусматривается.
84
Поперечная дифференциальная направленная защита,
при отключении одной из линий теряет способность работать селективно. Поэтому одновременно с отключением
одной из ЛЭП, защита автоматически выводится из действия. Для этого оперативный ток подводится к защите че-
рез последовательно включенные блок - контакты выключателей Q1 и Q2. При отключении одного из выключателей Q1 или Q2, соответствующий блок контакт размыкает-
ся, и защита у шин подстанции А выводится из действия.
Аналогичным образом работают блок-контакты у выключателей Q1′ и Q2′.
Чувствительность поперечных
дифференциальных направленных защит
Чувствительность следует оценивать коэффициентом
чувствительности в двух режимах:
• до отключения выключателей поврежденной ли-
нии, в этом случае:
2I/IК
з.с3ч
=
, (2.49)
где
II1I13
III −=
— разность токов одноименных фаз па-
раллельных линий при повреждении в любой точке одной
из параллельных ЛЭП;
• в режиме каскадного действия, после отключения
поврежденной линии с одной стороны, то есть рассматри-
вается КЗ в зоне каскадного действия:
5,1I/I''К
з.скзч
=
, (2.50)
где Iкз — полный ток в точке повреждения после отключения поврежденной ЛЭП с одной стороны.
85
Оценка поперечных дифференциальных
направленных защит
Достоинства: направленность действия (способ-
ность определять, на какой из ЛЭП произошло КЗ), простота, быстродействие, не реагирование на качания, достаточно высокая чувствительность, меньшая стоимость по
сравнению с продольной защитой.
Недостатки: наличие метровой зоны и зоны каскад-
ного действия; отключение обоих линий при обрыве проводов одной из защищаемых линий, сетей с односторонним заземлением; необходимость вывода из действия защиты при отключении одной линии, в связи с чем требуется дополнительная защита, которая также будет резервной
к защитам смежных участков.
Данные защиты используются в качестве основных
защит ЛЭП напряжением 35–110 кВ.
86
3. СПЕЦИАЛЬНЫЕ ТИПЫ
РЕЛЕЙНЫХ ЗАЩИТ
В данной главе рассматриваются релейные защиты
энергетических систем, имеющих ряд специфических особенностей. Особенностью дистанционной защиты является
то, что ее время действия определяется расстоянием (дистанцией) от места установки защиты до места повреждения. Такое свойство защиты обеспечивает принципиальную возможность ее селективного действия в сетях любой
конфигурации со многими источниками питания, имеющими самые различные режимы работы. Рассмотрены и
проанализированы высокочастотные защиты, обладающие
высоким быстродействием. Показаны особенности направленных защит с высокочастотной блокировкой и диффе-
ренциально-фазных защит линий электропередачи. Приведены особенности релейной защиты блочных схем — генератор — трансформатор (или автотрансформатор) —
линия. Отмечены основные требования к таким защитам и
специфика их исполнения.
3.1. Дистанционная защита
В сетях сложной конфигурации (многоугольники,
кольцевые ЛЭП) с несколькими источниками питания,
рассмотренные выше максимальные токовые направленные защиты не могут обеспечить селективного быстрого
отключения КЗ. Поэтому в сетях напряжением 35 кВ и бо-
лее, имеющих сложные схемы, применяется более совершенная дистанционная защита. Реле защиты реагирует на
отношение подведенных к нему напряжения (Up) и тока
(I
р
), отношение которых оказывается пропорциональным
расстоянию от места установки защиты до места повреждения. С увеличением этого расстояния выдержка време-
87
ни защит повышается (по ступенчатому, плавному или
комбинированному законам), наименьшую выдержку вре-
мени имеет защита, ближайшая к месту повреждения, за
счет чего обеспечивается селективное действие защиты,
что иллюстрирует рис. 3.1.
Рис 3.1. Принцип действия дистанционных
защит в радиальной сети
При повреждении в точке К1, приходят в действие
защиты 1ДЗ и 2ДЗ, но повреждение отключит защита 2ДЗ.
Основные органы защиты и их взаимодействие рас-
смотрим на примере дистанционной защиты с трехступен-
чатой характеристикой вида 1 рис. 3.1 в предположении,
что на ЛЭП установлена одна из защит 1ДЗ, защиты 2ДЗ и
3ДЗ — отсутствуют. Структурная схема этой защиты для
одной фазы показана на рис. 3.2.
Пусковой орган КА(KZ) — выполняется посредством
реле тока (или минимального реле сопротивления). Орган
направления мощности KW, предотвращает срабатывание
защиты при направлении мощности к шинам. Дистанционные органы KZ1 и KZ2 (минимальные реле сопротивления), оценивают расстояние до места КЗ по величине сопротивления петли КЗ. Дистанционные органы имеют со-
88
ответственно сопротивления срабатывания
II
p.c
I
p.c
ZZ
. При
p.cp
ZZ
реле сопротивления срабатывает. Величина Zp —
сопротивление на зажимах реле, под которым понимают
отношение напряжения, подводимого к дистанционному
органу, к его току. Органы выдержки времени КТ1 ÷ КТ3
(реле времени), совместно с дистанционным органом фор-
мируют трехступенчатую характеристику защиты.
Рис. 3.2. Структурная схема дистанционной
защиты с трехступенчатой характеристикой
Сопротивления срабатывания зависит от длины ли-
нии, то есть:
I
A
I
p.c
lKZ =
;
II
A
II
p.c
lKZ =
, (3.1)
где К — коэффициент, зависящий от удельного сопротивления ЛЭП.
Если КЗ произошло на участке
II
A
I
A
lll
, то
II
p.c
I
p.cp
ZZZ
, т.е. срабатывают оба дистанционных органа,
но отключение поврежденного участка произойдет через
орган КТ1, с выдержкой времени
I
A
t
, так как она имеет вы-
держку времени
II
A
I
A
tt
. На участке
II
A
I
A
lll
, срабатывает
89
второй дистанционный орган, так как
II
p.cc
I
p.c
ZZZ
, и за-
щита придет в действие с выдержкой времени
II
A
t
. Если
III
A
II
A
lll
, то оба дистанционных органа не срабатывают,
а с выдержкой времени
III
A
t
, сработает третья ступень защи-
ты. Для упрощения схем объединяют в одном элементе несколько органов. Выдержки времени для первой ступени,
как правило, не применяется, а время срабатывания этой
ступени обуславливается временем срабатывания других
органов. Первая ступень защищает около 0,85 длины ли-
нии; вторая ступень — оставшуюся часть линии и шины
противоположной подстанции; третья — является резерв-
ной для линий, отходящих от шин противоположной под-
станции.
Работу схемы дистанционной защиты рассмотрим на
примере упрощенной схемы рис. 3.3.
Рис. 3.3. Упрощенная схема трехступенчатой
дистанционной защиты
Помимо рассмотренных ранее органов, защита имеет
в своем составе блокировки (БН, БК), выводящие защиту
из действия, в тех случаях, когда защита может срабатывать, при отсутствии повреждений. При исчезновении Uр
сопротивление Zр = 0, таким образом, защита может прий-
ти в действие, но блокировка БН, размыкает свои контак-
90
ты, тем самым снимает оперативный ток с защиты. При
качаниях в системе Uр снижается, а Iр повышается, при
этом Zр уменьшается. Следовательно, пусковые и дистан-
ционные органы защиты, также могут прийти в действие, в
этом режиме блокировка БК, приходит в действие и выво-
дит защиту из работы.
Работа схемы. При КЗ на ЛЭП срабатывают реле
КА(KZ) и KW, через их контакты подается плюс к контак-
там дистанционных органов и к катушке реле времени третьей зоны. Если КЗ возникло в пределах первой зоны, то
KZ1 замыкает свои контакты, образуя цепь на отключении
ЛЭП. Если КЗ во второй зоне, то KZ1 не срабатывает, так
как
II
p.cp
I
p.c
ZZZ
, но KZ2 срабатывает, замыкая цепь реле
времени KT2, по истечению времени
AII
t
, защита отключа-
ет выключатель Q. При КЗ в пределах третьей зоны KZ1 и
KZ2 не работают, так как
p
II
p.c
I
p.c
ZZZ
, таким образом
защита подействует через время
AIII
t
, которое определяется
реле времени KT3, запуск которого осуществляется пусковым органом KA(KZ) и органом направления мощности
(KW).
Характеристики срабатывания
реле сопротивления
Cопротивление на зажимах реле представляет ком-
плексную величину:
p
j
p
p
р
e
I
U
Z
=
, (3.2)
где φ
р
– фазовый сдвиг между
p
U
и
p
I
.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]