Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Релейная защита устройств электроэнергетики. Курс лекций
.pdf
Промежуточное реле KL имеет увеличенное время срабатывания
(задержка на срабатывание составляет около 0,1 с), что позволяет
отстроить первую ступень защиты от неполнофазного режима, возникающего при разновременном включении фаз выключателя.
Вторая и третья ступени защиты имеют выдержки времени
(реле КТ2 и КТ3 на рис. 4.17, б) на ступень защиты (∆t =0,3–0,6 c)
больше выдержки времени тех ступеней, от которых производится
отстройка.
4.12.Защита от однофазных замыканий на землю
всетях 6–35кВ
Однофазные замыкания на землю (ОЗЗ) в электрических сетях
6–35 кВ являются наиболее распространенным видом повреждений
и составляют примерно 65–90 % от всех видов замыканий, при этом
токи ОЗЗ не превышают 30–40 А при напряжении 6–10 кВ и 5–10 А
при напряжении 35 кВ [1–5].
Электрические сети 6–35 кВ с изолированной нейтралью называют сетями с малыми токами замыкания на землю, так как ток
ОЗЗ ограничивается емкостью сети относительно земли и протекает
через емкостные сопротивления неповрежденных фаз относительно земли электрической сети. Поэтому максимальные токовые защиты, применяемые для защиты от межфазных КЗ, оказываются
не чувствительными к токам ОЗЗ, значения которых, как правило,
значительно меньше токов межфазных КЗ и меньше токов нормального режима.
При замыкании на землю одной из фаз линии в сетях с изолированной нейтралью напряжения неповрежденных фаз относительно земли увеличиваются до междуфазных, что может приводить к повышению вероятности пробоя изоляции неповрежденных
фаз и возникновения более тяжелого аварийного режима (двух или
трехфазных коротких замыканий).
Вследствие незначительной величины тока замыкания на землю
при отсутствии нарушения режима работы приемников электроэнергии в большинстве случаев допускается работа таких сетей в течение длительного времени и действие защит от ОЗЗ на сигнал, а в
особых случаях – на отключение.
Сигнализация при замыкании на землю применяется на все распределительное устройство (РУ) или на одно присоединение РУ.
61
Общая сигнализация на все РУ (неселективная защита от ОЗЗ)
Q
выполняется с помощью реле контроля изоляции, выполненное
на реле максимального напряжения KV, например типа РН53/60Д
(рис. 4.18). В нормальном режиме работы сумма напряжений трех
фаз вторичных обмоток трансформатора напряжения ТV, соединенных по схеме разомкнутого треугольника, равна нулю и напряжение
на реле напряжения KV отсутствует (или близко к нулю вследствие
несимметрии напряжений сети). Такая схема соединения вторичных обмоток трансформатора напряжения ТV образует фильтр напряжений нулевой последовательности. При замыкании на землю
одной из фаз сети на выводах реле напряжения KV появляется напряжение нулевой последовательности 3U
, которое срабатывает
0
и замыкает своими контактами цепь сигнализации.
Для защиты присоединений РУ 6–35 кВ с изолированной нейтралью от ОЗЗ используют ненаправленные и направленные защиты нулевой последовательности.
РУ 6–35кВ
TV
x1
a1
KV
Л1
Q2
Сз Сз Сз
Л2
напряжения нулевой последовательности
1
Рис. 4.18. Принципиальная схема неселективной защиты (сигнализации)
Ненаправленные защиты реагируют на токи нулевой последовательности 3I0. В качестве фильтра токов нулевой последовательности 3I0 в таких защитах используют трансформаторы тока нулевой
последовательности (ТТНП) TAN1, TAN2 и TAN3 (рис. 4.19).
ТТНП состоит и магнитопровода из стальных пластин, имеющих форму кольца. На магнитопроводе расположена вторичная
обмотка, к которой подключена обмотка реле тока КА. Первичной
обмоткой являются три фазы А, В и С кабеля, на который надет
магнитопровод ТТНП. При нормальном режиме или межфазных
62
КЗ результирующий магнитный поток, создаваемый токами трех
ТA
фаз I
, IВ и IС первичной обмотки, равен или близок к нулю, вто-
А
ричный ток ТТНП также равен нулю, реле КА1, КА2 и КА3 не срабатывают.
При однофазном замыкании на землю одной из фаз, напри-
мер в линии Л, появляются токи нулевой последовательности I
0А
I0В и I0С, сумма которых равна 3I0, так как они равны между собой
по величине и фазе. В магнитопроводе возникает результирующий
магнитный поток, больший нуля, под действием которого во вторичной обмотке TAN1 возникает ток, достаточный для срабатывания реле тока КА1 (рис. 4.19).
РУ 6–35кВ
,
Q1
КА1
N 1
Л1
Рис. 4.19. Принципиальная схема ненаправленной токовой защиты
нулевой последовательности линии электропередачи 6–35 кВ
Q2
КА2
ТAN 2
Л2
Q3
КА3
ТAN 3
Л3
Ненаправленная токовая защита нулевой последовательности
применяется в тех случаях, когда к общим шинам РУ подключено
достаточно большое число присоединений (линий), как правило,
более пяти. В этом случае при ОЗЗ на одном из присоединений
по нему будет протекать ток, обусловленный разностью емкостей:
С
– С
сум
присоединений РУ; С
ПОВ
, где С
– суммарная емкость относительно земли всех
сум
– собственная емкость относительно зем-
ПОВ
ли присоединения с ОЗЗ. По каждому из остальных присоединений
протекает ток нулевой последовательности, обусловленный только
63
собственной емкостью. При этом значение тока нулевой последовательности в поврежденной линии будет значительно превышать
значения токов нулевой последовательности в исправных присоединениях. Следовательно, по величине тока нулевой последовательности можно в этом случае определить присоединение, где произошло ОЗЗ.
При небольшом числе присоединений для повышения коэффи-
циента чувствительности могут применяться конденсаторы С
, под-
З
ключенные к шинам РУ1 между каждой фазой и землей (рис. 4.18).
Направленная защита нулевой последовательности в сетях с изолированной нейтралью применяется в том случае, если емкостный ток в линии соизмерим с полным током замыкания на землю.
В этом случае не обеспечивается требуемый коэффициент чувствительности защиты от ОЗЗ.
Принципиальная схема направленной токовой защиты нулевой последовательности присоединений РУ 6–35 кВ приведена на
рис. 4.20. Токовые обмотки реле KW подключаются к вторичным
обмоткам ТТНП защищаемой линии на ток 3I0, а обмотка напряжения реле KW к вторичным обмоткам трансформатора напряжения ТV, соединенных по схеме разомкнутого треугольника, на напряжение 3U0.
РУ 6–35 кВ
Q1
KW
ВУ
ТAN
Л1
Рис. 4.20. Принципиальная схема направленной токовой защиты нулевой
последовательности линии электропередачи 6–35 кВ
TV
KV
x1
a1
KV
64
Реле направления мощности KW реагирует на величины тока нулевой последовательности 3I
ности 3U
и фазовый угол между током 3I0 и напряжением 3U0.
0
, напряжения нулевой последователь-
0
В сетях 6–35 кВ с изолированной нейтралью в присоединении
с ОЗЗ вектор тока 3I0 отстает от вектора напряжения 3U0 на угол
примерно 90° и носит индуктивный характер, а в исправных присоединениях вектор тока 3I0 опережает вектор напряжения 3U0 примерно на тот же угол 90° и носит емкостный характер. При ОЗЗ через
переходное сопротивление эти фазовые углы не изменяются. При
направлении мощности от шин в линию реле KW срабатывает с наибольшей чувствительностью, а при направлении из линии к шинам (в исправных линиях) – защита не срабатывает.
В момент возникновения ОЗЗ возможно образование кратковременного высокочастотного всплеска напряжения на вторичной
обмотке трансформатора напряжения ТV, который опасен для реле
направления мощности KW. Поэтому реле KW подключают к трансформатору ТV через контакты реле напряжения KV (с небольшой задержкой времени) и вспомогательное устройство ВУ.
65
5.Защиты силовых трансформаторов
5.1.Основные виды защит силовых трансформаторов
Основные виды и исполнение релейных защит, устанавливаемых на понизительных трансформаторах с первичным напряжением 110 (220) кВ, приведены в табл. 5.1 [1, 3–6].
Таблица 5.1
Виды релейных защит понизительных трансформаторов
Виды
повреждений
Понизительные трехобмоточные трансформаторы 110 (220) кВ
КЗ в обмотках
трансформатора и его
выводах
Внутренние
повреждения
трансформатора и снижение
уровня масла
Внешние
(сквозные) КЗ
Внешние
(сквозные) КЗ
Вид и исполнение
защиты
Трехфазная продольная
дифференциальная защита
в трехфазном трехрелейном
исполнении
Газовая защита Защита отключает транс-
На стороне 110 (220) кВ
МТЗ с выдержкой времени
в трехфазном трехрелейном
исполнении
На стороне тяговой обмотки
27,5 кВ (вводы 27,5 кВ)
МТЗ с выдержкой времени
в двухфазном двухрелейном
исполнении с двойным
комплектом токовых реле,
включенных на сумму токов
параллельно работающих
трансформаторов
Зона действия
и способы согласования
Защищает весь трансформатор и ошиновку;
с другими защитами не
согласуется
форматор при внутренних
повреждениях и воздействует на сигнал при снижении уровня масла
Защита реагирует на КЗ
всех видов в трансформаторе и на шинах среднего
и низкого напряжения,
резервирует дифференциальную и газовую защиты.
Согласуется по току
и времени с защитами
трансформатора на стороне низкого и среднего
напряжения
Защита реагирует на
все виды КЗ на шинах
27,5 кВ, резервирует
защиты присоединений
27,5 кВ.
Согласуется по времени
с защитами присоединений 27,5 кВ
66
Окончание табл. 5.1
Виды
повреждений
Внешние
(сквозные) КЗ
Вид и исполнение
защиты
На стороне тяговой обмотки
10 кВ или обмотки 10–
35 кВ, питающей районные
потребители (вводы РУ-10,
вводы РУ-35) МТЗ с выдержкой времени в двухфазном
двухрелейном исполнении
Зона действия
и способы согласования
Защита реагирует на все
КЗ на шинах 10–35 кВ,
а также резервирует защиты присоединений этих
шин.
Согласовывается по времени с защитами присоединений 10–35 кВ
5.2.Дифференциальная защита
Дифференциальная защита применяется в качестве основной
быстродействующей для защиты обмоток трансформаторов, выводов трансформатора и соединений с выключателями (ошиновку)
в пределах между трансформаторами тока, установленными со всех
сторон защищаемого трансформатора.
Для осуществления дифференциальной защиты двухобмоточного силового трансформатора используются трансформаторы тока
ТА1 и ТА2, а если защищаемый трансформатор трехобмоточный,
дополнительно и ТА3, установленные со всех сторон защищаемого
трансформатора вблизи выключателей Q1 и Q2 (рис. 5.1). Вторичные обмотки трансформаторов тока ТА1, ТА2 и реле КА соединяются в схему продольной дифференциальной защиты с циркулирующими токами, подобно продольной дифференциальной защите
линий электропередачи. При этом ток в реле Iр определяется с учетом принятых условных положительных направлений токов I11 и I12
(рис. 5.1).
При нагрузке и внешнем КЗ, например точке К1 (рис. 5.1, а),
в реле КА будет протекать разность вторичных токов, равная току
небаланса I
Iр = IНБ = I21 – I22. (5.1)
НБ
При этом необходимо для правильной работы защиты (нереагирование на указанные режимы), чтобы ток I
имел был бы возмож-
НБ
но меньшее значение.
При внутреннем КЗ в любой точке, находящейся между ТА1
и ТА2, например в точке К2 (рис. 5.1, б), ток I12 исчезнет или (при
67
двухстороннем питании) меняет направление, следовательно, исче-
Q
I
I
зает или меняет направление ток I
, а ток I21 увеличивается, реле
22
тока КА срабатывает и защищаемый силовой трансформатор Т должен быть отключен выключателями Q1 и Q2.
а б
ИП
ИП
Q1
I
T
I
ВН
KA
Q1
ТА1
11
I
21
11
T
12
I
22
12
ТА2
2
К1
Q2
HH
ВН
ТА1
ТА2
I
21
К2
I
22
HH
KA
Рис. 5.1. Дифференциальная защита двухобмоточного трансформатора:
а – внешнее КЗ; б – внутреннее КЗ
На величину тока IНБ влияют коэффициенты трансформации
(KТА) трансформаторов тока, схема соединения обмоток трансформатора, броски тока намагничивания, возникающие в первичной
обмотке трансформатора в момент его включения или восстановления на нем напряжения после отключения от внешнего КЗ, а также
изменение коэффициента трансформации защищаемого силового
трансформатора Т. В связи с этим нужно номинальные первичные
токи ТА1 и ТА2 выбирать так, чтобы их вторичные токи получились
68
примерно одинаковыми, а для компенсации углового сдвига между
ИП
WK
I
и I22 при схеме соединения обмоток трансформатора Y/∆–11 об-
21
мотки ТА1 соединяют треугольником со стороны обмоток защищаемого трансформатора Т, соединенных в звезду и, соответственно,
обмотки ТА2 в звезду – со стороны обмоток, соединенных в треугольник (рис. 5.2).
KA
ВН
W2
Q1
R
Ш
TA1
Q2
СН
W
Д
8
W
ур2
4
W
ур1
1
3
W
Т
92
TA2
T
TA3
Q3
HH
Рис. 5.2. Дифференциальная защита трансформатора с реле ДЗТ-11
A
6
Отстройка защиты от броска тока намагничивания достигается
в основном тремя путями:
– загрублением защиты по току срабатывания;
– включением реле через промежуточные насыщающиеся транс-
форматоры тока;
69
– выявлением различия между формой кривой тока КЗ и фор-
,IKI≥⋅
,
мой кривой тока намагничивания. При этом ток срабатывания защиты выбирают исходя из значения номинального тока защищаемого трансформатора по условию
где K
С3 ОТС Н
– коэффициент отстройки, K
ОТС
(5.2)
= 0,3–4,5;
ОТС
IН – номинальный ток первичной обмотки силового трансфор-
матора.
В дифференциальных защитах, предназначенных для трансформаторов с регулированием напряжения под нагрузкой или многообмоточных трансформаторов и недостаточной чувствительности защиты
с дифференциальными реле КАТ типа РНТ-565, применяют дифференциальные реле КАW типа ДЗТ-11 с торможением (рис. 5.2).
Преимуществами реле КАW являются простота конструкции,
хорошая тормозная характеристика, относительно небольшая зависимость тока срабатывания реле от фазных тормозных токов,
надежная отстройка от апериодической составляющей токов намагничивания и возможность выполнения реле с несколькими тормозными обмотками, например ДЗТ-13.
Существует несколько вариантов включения тормозной обмотки реле ДЗТ-11. Включение тормозной обмотки в плечо со стороны питающего высокого напряжения (ВН) позволяет выбирать ток
срабатывания защиты IСЗ только по условию
– коэффициент запаса от токов небаланса, K3 = 1,5.
где K
3
I KI≥⋅
С3 3 НБ
(5.3)
Однако такое включение не рекомендуется, так как при больших
КЗ на стороне питания и при отношении числа витков тормозной
и рабочей обмоток более 0,4 может существенно снизится кратность
вторичного тока в исполнительном органе реле и произойти отказ
защиты.
При включении тормозной обмотки в одно из плеч СН или НН
трансформатора тормозную обмотку следует включать в плечо с той
стороны трансформатора, где внешнее КЗ вызывает больший ток.
Схема включения обмоток реле типа ДЗТ-11, соответствующая этому варианту, приведена в [1, 2].
Если отстройка от тока небаланса при внешнем КЗ требует IСЗ
больше, чем 1,5 ∙ I
, то наиболее целесообразно применить схему
ТНОМ
70
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]