Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Релейная защита устройств электроэнергетики. Курс лекций
.pdf
а
ТA
AВС
л
KA
+110 V
V
Q
SQ
KТ
–
YAT
KН
–
на сигна
+
+
KA1
Л1
1 ТA2 ТA3
Л2
И1
И2
Л1
Л2
И1
И2
KA2
Л1
Л2
+
+
KA3
И1И2
+
б
1
ТA1
Л1
Л2
KA2 KA3
ТA2
И1
И2
Л1
Л2
И1
И2
ТA3
Л1
Л2
И1
И2
KA1
KA2
KA3
KT
KН
KН
На сигнал
Рис. 4.2. Принципиальная схема МТЗ линии электропередачи:
а – совмещенная; б – разнесенная
SQ
–110
KT
YAT
Она реагирует на все виды КЗ и токовые перегрузки, при этом через
вторичные обмотки трансформаторов тока ТА1, ТА2 и ТА3 протекает ток, достаточный для срабатывания реле тока КА1, КА2 и КА3,
нормально разомкнутые контакты которых соединены параллельно. После срабатывания токовых реле и замыкания их контактов собирается цепь и протекает ток по обмотке реле времени КТ. Последнее с заданной выдержкой замыкает свои контакты в цепи катушки
Исполнение МТЗ – трехфазное и трехрелейное (КА1, КА2 и КА3).
31
отключения YAT выключателя Q линии, при этом вспомогательный
контакт SQ замкнут. В эту цепь также включена обмотка указательного реле КН, которое при срабатывании выдает сигнал о действии
МТЗ.
При протекании тока по катушке YAT выключатель отключается
и его вспомогательный контакт размыкает цепь катушки YAT раньше, чем это сделает замкнувший ее контакт реле времени КТ. При
отключении выключателя Q линии трансформаторы тока обесточат
реле тока КА1, КА2 и КА3, которые в свою очередь разомкнут своими контактами цепь обмотки реле времени КТ. После этого реле КТ
разомкнет свои контакты в цепи катушки YAT в бестоковую паузу,
тем самым обеспечивается нормальная работа контактов реле КТ.
МТЗ применяется в сетях с односторонним питанием последовательно соединенных линий. На рис. 4.3 приведена сеть с двумя
последовательными линиями электропередачи. На каждой линии установлены МТЗ (АК1 и АК2), селективное действие которых достигается настройкой реле времени защит на разное время
срабатывания (t
и t2) по ступенчатому принципу. Выбор времени
1
срабатывания МТЗ начинают с наиболее удаленной от источника
питания линии. По мере приближения к источнику питания увеличивают время срабатывания (t2) на ступень селективности ∆t, равную 0,3–0,6 с.
Ступень селективности определяется временем отключения выключателя поврежденной линии, положительной погрешностью
защиты поврежденной линии и отрицательной погрешностью последующей по направлению к источнику питания защиты.
Q1 Q2
А
~
t, c
Рис. 4.3. Диаграммы селективности МТЗ линии электропередачи
AK1 AK2
И2
TA1
И1
Л1Л2
t
с односторонним питанием
(K1) (K2)
W1 W2
= t1 + Δt
2
И2
Δt
TA2
И1
Л1Л2
= tп + Δt
t
1
32
Ток срабатывания МТЗ выбирается из условия отстройки от
(2)
максимальных токов нагрузки
где I
=
I
СЗ РМАКС
– максимальный ток нагрузки фидера, А;
РМАКС
K
В
,
I
(4.4)
⋅
KK
Н СЗП
KH = 1,1–1,2 – коэффициент надежности;
K
– коэффициент самозапуска, учитывающий увеличение тока
СПЗ
при запуске асинхронных двигателей, равный K
= 2,5–3.
СПЗ
Коэффициент чувствительности МТЗ определяется по формуле
(4.2) при минимальном значении тока двухфазного КЗ в конце защищаемого фидера.
Для МТЗ основной линии KЧ ≥ 1,5, для резервируемой – KЧ ≥ 1,2.
Ток срабатывания реле IСР МТЗ определяется по формуле (4.3).
Достоинствами МТЗ являются простое исполнение, низкая стоимость, надежная работа и отсутствие мертвых зон.
Основным недостатком МТЗ является наличие выдержек времени, которые увеличиваются по мере приближения к источнику
питания.
4.3.МТЗ спуском по напряжению
МТЗ с пуском (блокировкой) по напряжению применяется при недостаточной чувствительности защиты к токам КЗ (рис. 4.4). Уменьшить ток срабатывания защиты и тем самым повысить ее чувствительность до нормированного значения можно применением комбинированного измерительного органа, состоящего из реле тока (KA1 и KA2)
и трех реле минимального напряжения (KV1, KV2 и KV3) [1, 3, 4].
Расчет тока срабатывания МТЗ с пуском по напряжению выполняется по формуле (4.2), при этом значение коэффициента самозапуска принимается равным K
тельности при K
= 1 не достигает нормируемой величины, то ток
СПЗ
срабатывания защиты определяют по величине тока двухфазного
КЗ в конце защищаемой линии электропередачи
= 1. Если коэффициент чувстви-
СПЗ
I
КМИН
– нормируемый коэффициент чувствительности.
где K
Ч
IK=
СЗ
,
(4.5)
Ч
33
а
ТA
c
TV
+110 V
V
Q
YAT
–
SQ
на сигнал
KН
б
1
ТA1
Л1
Л1
Л2
A
И1
И1
И2
В
KA2KA1
ТA2
ТA2
Л1
KA1
Л1
Л2
KТ
–
+
+
–
KL
+
+
KA2
И1
+
И2
С
И1
KV1
a
bcTV
+
KV2 KV3
KA1
KA2
+
–110
KT
KL
И2
Л2
KV3
KV1
KV1
KV1
KT
KН
KН
На сигнал
TV
И2
Л2
a
b
c
KV2KV1
a
b
Рис. 4.4. Принципиальная схема МТЗ с пуском по напряжению:
а – совмещенная; б – разнесенная
34
SQ
KL
YAT
Напряжение срабатывания защиты по напряжению находится
ВН
U
U
U IZ=⋅⋅
по формуле
U
МИН
СЗ
=
KK
(4.6)
,
⋅
где U
= 0,9 ∙ UН – минимальное рабочее напряжение;
МИН
KВ – коэффициент возврата реле (для реле минимального на-
пряжения типа РН-54 KВ = 1,2);
KН = 1,15–1,2 – коэффициент надежности.
Напряжение срабатывания реле напряжения находится по формуле
U
СЗ
где K
=
CP
– коэффициент трансформации измерительного трансфор-
TV
(4.7)
,
K
TV
матора напряжения.
При КЗ в конце защищаемой линии МТЗ должна обладать достаточной чувствительностью по напряжению
U
где
ОСТ КМАКС Л
3
KU= ≥
ЧU
3)
(
– остаточное напряжение на шинах РУ
СЗ
ОСТ
(4.8)
1,5,
при КЗ в конце линии в максимальном
режиме работы системы.
Схема МТЗ с пуском по напряжению (рис. 4.4) выполнена для линий с изолированной нейтралью напряжением 6–35 кВ и реагирует
только на межфазные КЗ. При нормальном режиме работы или при
перегрузке линии контакты блокирующих реле минимального напряжения KV1, KV2 и KV3 остаются разомкнутыми и обмотка промежуточного реле KL обесточена. Если при перегрузке срабатывают только
токовые реле KA1 и KA2, то замыкание контактов этих реле не приводит к запуску реле времени KТ, так как контакты промежуточного
реле KL в цепи обмотки реле времени KТ остаются разомкнутыми.
МТЗ будет действовать на отключение выключателя линии только в том случае, когда сработают одновременно реле тока и реле
минимального напряжения. Это может произойти только при межфазном КЗ, когда одновременно возрастает ток в линии и снижается напряжение на шинах распределительного устройства. С вы-
35
держкой времени, необходимой для селективного действия защиты,
л
В
ТA
A
С
+110 V
реле времени KТ замыкает свои контакты в цепи катушки отключения YAT. При этом выключатель Q отключает линию, а указательное реле КН сигнализирует о срабатывании защиты.
4.4.Комбинированная схема защиты линии
спомощью МТЗ иТО
Комбинированная схема защиты линии электропередачи при
совместном применение МТЗ и ТО приведена на рис. 4.5 [1, 3, 4].
а
Q
Л1
И1
1
И2
Л2
YAT
ТA2
KA1
Л1
Л2
–
SQ
+
+
KA2
И1
И2
KН1
–
на сигнал
+
+
+
KA3
KТKL
+
KA4
KН2
–
на сигна
+
+
б
KA3 KA4
KA1
ТA1
Л1
Л2
И1
И2
KA2
ТA2
Л1
Л2
И1
И2
Рис. 4.5. Принципиальная схема МТЗ и ТО линии электропередачи:
а – совмещенная; б – разнесенная
KA1
KA2
KA3
KA4
KL
KT
KН1
KН2
KН1
KН2
На сигнал
На сигнал
SQ
–110 V
KL
KT
YAT
36
Исполнение каждой из защит – двухфазное и двухрелейное. ТО
включает в себя токовые реле KA1 и KA2, которые срабатывают при
близких межфазных КЗ на защищаемой линии. При этом через обмотку промежуточного реле KL протекает ток, реле KL срабатывает
и замыкает своими контактами цепь катушки отключения YAT выключателя Q через катушку указательного реле КН1. Токовые реле
МТЗ KA3 и KA4 также сработают и замкнут свои контакты в цепи
реле времени KТ, но так как контакты реле KТ замыкаются с выдержкой времени, то отключение выключателя произведет ТО, действующая без выдержки времени. Указательное реле КН1 сигнализирует о срабатывании ТО.
При дальних межфазных КЗ (в мертвой зоне ТО) или при токовой перегрузке сработают только токовые реле МТЗ KA3 и KA4
и реле времени KТ с выдержкой замкнет цепь катушки отключения
YAT через катушку указательного реле КН2. Выключатель Q отключит линию с выдержкой времени МТЗ. Указательное реле КН2 сигнализирует о срабатывании МТЗ.
На рис. 4.6 приведена электрическая сеть с двумя последовательными линиями электропередачи. На каждой линии установлены
МТЗ и ТО (АК1 и АК2), селективное действие МТЗ достигается настройкой реле времени защит на разное время срабатывания (t
и t2)
1
по ступенчатому принципу. Выбор времени срабатывания МТЗ
начинают с наиболее удаленной от источника питания линии. По
мере приближения к источнику питания увеличивают время срабатывания (t2) на ступень селективности ∆t, равная 0,3–0,6 с.
Q1
А
~
t, c
Рис. 4.6. Диаграммы селективности МТЗ и ТО линии электропередачи
AK1 AK2
И2
TA1
И1
Л1Л2
t
0
(K1) (K2)
W1 W2
= t1 + Δt
t
2
с односторонним питанием
Q2
И2
Δt
TA2
t
И1
Л1Л2
0
= tп + Δt
t
1
37
Из диаграммы видно, что при КЗ в начале линий ТО отключает
поврежденную линию за время t
МТЗ за время t
или t2. При ближних КЗ МТЗ по отношению к ТО
1
= 0,1–0,2 с, а при дальних КЗ –
0
является резервной защитой, и зона ее действия показана штриховой линией.
4.5.Максимальная токовая направленная защита
В электрических сетях с двухсторонним питанием и в кольцевых
сетях напряжением до 35 кВ, где МТЗ не обеспечивает селективного
действия, применяют максимальную токовую направленную защиту (МТНЗ). В отличие от МТЗ направленная защита дополняется
измерительными реле направления мощности. Благодаря этому
реле МТНЗ реагирует не только на величину тока в защищаемой
линии, но и на сдвиг по фазе относительно напряжения на шинах
у места установки защиты. Селективность МТНЗ обеспечивается
сочетанием двух способов: применением защит с разными выдержками времени и определением направления мощности КЗ. Для защиты линий электропередач реле мощности настраиваются таким
образом, чтобы их срабатывание происходило при направлении
мощности КЗ от шин в линию (КЗ на защищаемой линии). При
противоположном направлении мощности КЗ реле мощности не
действует (КЗ на смежной линии) [1, 3, 4].
Диаграммы селективности МНТЗ и выбор параметров защиты
приведены на рис. 4.7. На схеме питание линий электропередачи
W1, W2 и W3 осуществляется от двух источников А и Б. Стрелками
указано направление мощности КЗ, при котором разрешено действие комплектов защит АК1–АК6.
Определение выдержек времени комплектов защит АК1–АК6
производится по встречно-ступенчатому принципу. Согласовываются между собой по времени защиты, реагирующие на одно направление мощности: комплекты защит с нечетными номерами
АК1, АК3 и АК5 реагируют на направление мощности от источника
А при КЗ на шинах источника Б; комплекты защит с четными номерами АК2, АК4 и АК6 реагируют на направление мощности от источ-
ника Б при КЗ на шинах источника А. При этом для обеспечения селективной работы защит наиболее удаленный от источника питания
комплект защиты должен иметь минимально возможную выдержку
времени. Например, для комплектов защит с нечетными номерами
АК1, АК3 и АК5 расчет выдержки времени начинается с наиболее
38
удаленного от источника питания А комплекта защиты АК5, которая
t
t,2,4,6
)(
AK
AK2AK
AK4AK
AK
будет иметь минимальное значение t
= t
+ ∆t = 0,5 + 0,5 = 1 c. По
5
10
мере приближения комплекта защиты к источнику питания А выдержка времени увеличивается на ступень защиты: для комплекта
защиты АК3 t
= t5 + ∆t = 1 + 0,5 = 1,5 c; для комплекта защиты АК1
3
t1 = t3 + ∆t = 1,5 + 0,5 = 2 c.
(K1) (K2
1
Q1
А
~
Q2 Q3 Q4 Q5 Q6
W1 W2 W3
3
K3)
5
Q7 Q8 Q9 Q10
t,1,3,5
Δt
Δt
t
5
t
6
= 1,0 с
t
= 2,5 с
= 0,5 с
10
t
= 1 с
7
Δt
t1 = 2 с
t2 = 1,5 с
Δt
= 1,5 с
t
3
= 2 с
t
4
Δ
Рис. 4.7. Диаграммы селективности МТНЗ линии электропередачи
с двухсторонним питанием
Аналогично определяются выдержки времени для комплектов
защит с четными номерами АК2, АК4 и АК6. Расчет выдержки времени начинается с наиболее удаленного от источника питания Б
комплекта защиты АК2, которая будет иметь минимальное значение
t2 = t7 + ∆t = 1 + 0,5 = 1,5 c. По мере приближения комплекта защиты
к источнику питания Б выдержка времени увеличивается на ступень
защиты: для комплекта защиты АК4 t4 = t2 + ∆t = 1,5 + 0,5 = 2 c; для
комплекта защиты АК6 t6 = t4 + ∆t = 2 + 0,5 = 2,5 c.
При КЗ в точке К2 реагируют защиты АК1 и АК3 от левого источника питания А и защиты АК4 и АК6 – от правого источника Б
(рис. 4.8). Отключение выключателя Q3 произойдет от защиты АК3
с временем срабатывания t3 = 1,5 c (так как защита АК5 имеет большую выдержку времени t5 = 2 c), а отключение выключателя Q4 – от
защиты АК4 с временем срабатывания t4 = 2 c (так как защита АК6
6
Б
~
Δt
39
имеет большую выдержку времени t
л
ТA
c
KW
TV
c
+110 V
V
= 2,5 c). Поврежденная линия
6
W2 будет отключена выключателями Q3 и Q4 с двух сторон.
Таким образом, при КЗ на любой линии она отключается селек-
тивно, все остальные элементы электрической сети остаются в работе.
Принципиальная схема МТНЗ приведена на рис. 4.8. Исполнение МТНЗ – трехфазное и трехрелейное. В схеме применены измерительные токовые реле КА1, КА2 и КА3 и однофазные реле направления мощности КW1, КW2 и КW3.
а
Q
Л1
И1
ТA2
1
И2
Л2
A
Л1
Л2
YAT
В
И1
ТA3
И2
–
Л1
Л2
С
SQ
КА1
+
И1
И2
KW1
КА2
+
KW2
КА3+KW3
KТ
KН
–
+
a
TV
b
на сигна
+
б
1 KW2 KW3
–110
И1
И2
KA2
ТA2
Л1
Л2
KA2
ТA2
Л1
И1
И2
KW2KW1
Л2
И1
И2
KW3
KA1
KA2
KA3
KT
KН
KW1
KW2
KW3
KН
На сигнал
KA1
ТA1
Л1
Л2
TV
a
b
c
a
b
Рис. 4.8. Принципиальная схема МТНЗ линии электропередачи:
а – совмещенная; б – разнесенная
40
SQ
KT
YAT
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]