Основные книги / Релейная защита в пдф

компьютер обнаруживает расхождение между последним и ранее полученным результатом, то он формирует сигнал неисправности;

-исправность памяти оперативного запоминающего устройства проверяют, записывая в ячейки заранее известные числа и сравнивая результаты, получаемые при последующем считывании;

-рабочая программа, хранимая в ПЗУ, периодически рассматривается компьютером как набор числовых кодов. Компьютер выполняет их фор - мальное суммирование, а результат сравнивает с контрольной суммой, хранимой в заранее известной ячейке;

-целостность обмоток выходных реле проверяется при кратковременной подаче на них напряжения и контроле обтекания их током;

-периодически выполняется самотестирование компьютера, измеряются параметры блока питания и других важнейших узлов устройства;

-на случай выхода из строя самого компьютера, осуществляющего самоконтроль, в цифровых устройствах предусматривается специальный сторожевой таймер «watch dog». Это несложный и очень надежный узел. В нормальном режиме микропроцессор посылает в этот узел импульсы с заданным периодом следования. С приходом очередного импульса сторожевой таймер начинает отсчет времени. Если за отведенное время от микропроцессора не придет очередной импульс, который сбрасывает таймер в исходное состояние, то таймер воздействует на вход возврата микропроцессора в исходное состояние. Это вызывает перезапуск управляющей программы. При неисправности микропроцессор «зависает», устойчиво формируя 0 или 1. Это обнаруживает сторожевой таймер и формирует сигнал тревоги. При необходимости блокируются наиболее ответственные узлы устройства защиты.

Безусловно, тестирование не может обеспечить полное выявление внутренних дефектов изделия. Глубина тестирования целиком находится в компетенции разработчика. Реально тестированием удается охватить порядка

70 80% всех элементов изделия.

Помехозащищённость цифровых защит. Помехозащищённость – это способность аппаратуры правильно функционировать в условиях электромаг-

41

нитных помех. Необходимая помехозащищённость достигается только при комплексном решении ряда вопросов:

-обеспечением должного превышения уровней информационных сигналов над уровнем помех; для этого в энергетике используются сигналы с номинальными уровнями 1 А и более, 100 В и выше;

-правильной прокладкой линий связи датчиков информации с устройствами защиты, а при необходимости – защитой линий связи от действия помех

иподавлением самих помех;

-правильным конструированием аппаратной части устройств РЗА.

Если решение последнего вопроса целиком находится в ведении разработчиков аппаратуры, то вопросы защиты каналов связи от помех должны решаться на стадии проектирования и в ходе эксплуатации систем защиты.

Раздел 2. Максимальные токовые защиты

В разделе рассматриваются две темы:

-виды максимальных токовых защит;

-исполнение токовых защит.

Для закрепления теоретического материала по темам этого раздела предусмотрено проведение практического занятия «Расчет токовых защит распределительной сети» и двух лабораторных работ:

-Настройка токовых защит в программно-логической модели терминала ТЭМП 2501;

-Моделирование работы токовых защит в программно-логической модели терминала ТЭМП 2501.

В процессе изучения материалов этого раздела следует выполнить первую часть курсовой работы – расчет токовых защит.

После проработки теоретического материала следует ответить на вопросы тренировочного теста № 2. Правильные ответы на вопросы тренировочных тестов приведены на с. 220. При появлении затруднений по тестовым заданиям

42

следует обратиться к теоретическому материалу [1] или проконсультироваться у преподавателя.

При эффективной проработке материала данного раздела можно набрать 19 баллов из 100 возможных.

2.1.Виды максимальных токовых защит

2.1.1.Токовые защиты от междуфазных КЗ линий с односторонним питанием

Вкачестве объекта релейной защиты рассматривается распределительная сеть, с помощью которой осуществляется распределение электроэнергии между потребителями. С другой стороны, это такая сеть, все точки которой находятся в электрическом смысле далеко от источников питания, т.е. за большими сопротивлениями. Это значит, что КЗ в любой точке такой сети сопровождается протеканием больших токов, но не грозит нарушением устойчивости энергосистемы.

Распределительная сеть, как правило, имеет один источник питания, строится по радиальной, магистральной или смешанной схемам. В настоящее время напряжения распределительной сети могут быть 6, 10, 35 и 110 кВ. Более высокие напряжения характерны для питающих и системообразующих сетей.

Как и любая электрическая сеть, распределительная сеть представляет собой совокупность линий и трансформаторных подстанций.

Вданном разделе будем рассматривать вопросы защиты линий (кабельных и воздушных) от междуфазных КЗ. По российским правилам сети напряжением 3, 6, 10, 20, 35 кВ работают с изолированной или компенсированной нейтралью. И по этой причине в таких сетях возможны только междуфазные КЗ. Однофазные замыкания возможны и весьма вероятны, но это простые, а не короткие замыкания, и они сопровождаются протеканием малых (емкостных) токов, величина которых меньше токов рабочих режимов. Сети напряжением 110 кВ и выше работают с эффективно заземленной нейтралью. В такой сети имеют место как однофазные, так и междуфазные КЗ.

Основной документ, который регламентирует применение релейной защиты, это «Правила устройства электроустановок» (ПУЭ). Глава «Релейная за-

43

щита» этих правил распространяются на устройства релейной защиты электроустановок напряжением выше 1 кВ и до 500 кВ включительно.

Защиты электроустановок выше 500 кВ, кабельных линий выше 35 кВ, а также электроустановок атомных электростанций и передач постоянного тока в главе ПЭУ «Релейная защита» не рассматриваются.

Защита электрических сетей до 1 кВ выполняется в соответствии с требованиями главы ПУЭ «Защита электрических сетей напряжением до 1 кВ».

Всоответствии с ПУЭ все электроустановки делятся на электроустановки напряжением выше 1 кВ (высоковольтные) и электроустановки напряжением ниже 1 кВ (низковольтные).

Высоковольтные электроустановки и соответственно высоковольтная сеть характеризуются применением в большинстве случаев высоковольтных выключателей, способных отключать токи КЗ. Эти коммутационные аппараты содержат главные контакты, устройства дугогашения и привод, служащий для включения и отключения электрической цепи. Устройство релейной защиты от КЗ в этом случае выполняется в виде отдельного блока, или терминала. Выходная цепь защиты воздействует на катушку (соленоид) отключения. Высоковольтный выключатель не является автоматическим, а отключается под действием релейной защиты.

Низковольтные электроустановки и соответственно низковольтная сеть характеризуются применением низковольтных автоматических выключателей (автоматов). Такие выключатели способны отключить токи КЗ, и срабатывают они под действием встроенных в выключатель устройств релейной защиты. Коммутационный аппарат и релейная защита выполнены в одном корпусе, поэтому выключатель является автоматическим.

Основной вид релейной защиты линий с односторонним питанием от междуфазных КЗ – это максимальная токовая защита, основные сведения о которой приведены в курсе «Электроэнергетика. Ч. 2».

Всоответствии с ПУЭ на одиночных линиях с односторонним питанием напряжением 3-10 кВ с изолированной нейтралью от многофазных замыканий должна устанавливаться, как правило, двухступенчатая токовая защита, первая ступень которой выполнена в виде токовой отсечки, а вторая – в виде макси-

44

мальной токовой защиты с независимой или зависимой характеристикой выдержки времени.

Кроме того, на таких линиях должна устанавливаться релейная защита от однофазных замыканий на землю. Эта защита должна действовать на сигнал или на отключение, если это требуется по условиям безопасности.

Для воздушных и кабельных линий в сетях напряжением 20 и 35 кВ с изолированной нейтралью также должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий и от однофазных замыканий на землю.

На одиночных линиях с односторонним питанием напряжением 20 и 35 кВ от многофазных замыканий должны быть установлены преимущественно ступенчатые защиты тока или ступенчатые защиты тока и напряжения, а если такие защиты не удовлетворяют требованиям чувствительности или быстроты отключения повреждения, например, на головных участках, дистанционная ступенчатая защита преимущественно с пуском по току. В этом случае в качестве дополнительной защиты рекомендуется использовать токовую отсечку без выдержки времени.

Для воздушных линий в сетях напряжением 110 кВ с эффективно заземленной нейтралью должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий и от замыканий на землю. На одиночных линиях 110 кВ с односторонним питанием от многофазных замыканий следует устанавливать ступенчатые токовые защиты или ступенчатые защиты тока и напряжения. Если такие защиты не удовлетворяют требованиям чувствительности или быстродействия, например, на головных участках или если это целесообразно по условию согласования защит смежных участков с защитой рассматриваемого участка, должна быть предусмотрена ступенчатая дистанционная защита. В этом случае в качестве дополнительной защиты рекомендуется также использовать токовую отсечку без выдержки времени.

От замыканий на землю должна быть предусмотрена, как правило, ступенчатая токовая направленная или ненаправленная защита нулевой последовательности.

45

2.1.2. Максимальная токовая защита. Токовая отсечка. Токовая защита со ступенчатой характеристикой выдержки времени

ВУМК «Электроэнергетика. Ч. 2» изложены основные сведения о максимальной токовой защите (МТЗ) и токовой отсечке (ТО). Поэтому нет необходимости повторять этот материал. Остановимся на современном подходе к решению задачи проектирования МТЗ и ТО воздушной или кабельной линии с односторонним питанием напряжением 6-35 кВ.

Внастоящее время для целей релейной защиты и автоматики применяются цифровые устройства (терминалы), выпускаемые рядом фирм в России и за рубежом. Расчеты параметров срабатывания МТЗ и ТО ведутся точно так же, как это делалось для устройств релейной защиты, выполненных на релейноконтактных элементах. Ток срабатывания МТЗ отстраивается от максимального рабочего тока защищаемого элемента, ток срабатывания ТО отстраивается от максимального тока КЗ в конце защищаемой линии. Время срабатывания МТЗ, как защиты с относительной селективностью, определяется путем согласования

сзащитой смежного участка. МТЗ может иметь независимую или зависимую от тока характеристику выдержки времени.

Цифровые терминалы защиты и автоматики многофункциональны, имеют широкие возможности и дают проектировщику возможность выбрать зависимую характеристику выдержки времени из большого числа таковых, предлагаемых изготовителем терминала.

При выборе той или иной характеристики следует руководствоваться общеизвестными принципами: при заданной или рассчитанной ступени селективности t и заданных уровнях (кратностях) токов КЗ следует выбрать такую характеристику, которая обеспечит селективность защит и минимальные выдержки времени согласуемых МТЗ.

Выбрав определенного изготовителя терминала, следует внимательно ознакомиться с инструкцией (описанием) и провести необходимые расчеты в соответствии с этой инструкцией.

Вкачестве примеров ниже приводятся краткая характеристика цифрового

терминала защиты и автоматики «Сириус-2» предприятия «Радиус-

46

Автоматика» и принципы расчета МТЗ и ТО участка сети, содержащего две линии с одним источником питания.

Микропроцессорное устройство защиты «Сириус-2» предназначено для выполнения функций релейной защиты, автоматики, управления и сигнализации присоединений напряжением 6-35 кВ.

Функции защиты, выполняемые устройством:

-трехступенчатая МТЗ от междуфазных повреждений с контролем двухили трехфазных токов;

-автоматический ввод ускорения любых ступеней МТЗ при любом включении выключателя;

-защита от обрыва фазы питающего фидера;

-защита от однофазных замыканий на землю по сумме высших гармоник;

-защита от однофазных замыканий на землю по току основной частоты;

-выдача сигнала пуска МТЗ для организации логической защиты шин. Кроме того, устройство имеет ряд функций автоматики, дополнительных

сервисных функций и встроенных устройств.

МТЗ в устройстве «Сириус-2-Л» может иметь 4 ступени:

-1-я ступень – МТЗ-1 (токовая отсечка) с независимой времятоковой характеристикой;

-2-я ступень – МТЗ-2 с зависимыми или независимыми времятоковыми характеристиками;

-3-я ступень – МТЗ-3 с зависимыми или независимыми времятоковыми характеристиками;

-дополнительная ступень – МТЗ-4 обеспечивает отключение присоединения при длительном превышении током заданной уставки, что, например, требуется при «адресном отключении».

Для ступеней МТЗ-2 и МТЗ-3 возможен выбор одной из шести времятоковых характеристик:

1. Независимая характеристика. Время выдержки определяется набранным значением уставки по времени Туст.

Диапазон уставок по току:

47