
- •Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения
- •1.Информация о дисциплине
- •1.1. Предисловие
- •1.2. Содержание дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.1. Содержание дисциплины по гос
- •1.2.2. Объем дисциплины и виды учебной работы
- •1.2.3. Перечень практических занятий и видов контроля
- •2.2. Тематический план дисциплины
- •2.2.1. Тематический план дисциплины для студентов очной формы обучения
- •2.2.2. Тематический план дисциплины для студентов очно-заочной формы обучения
- •2.2.3. Тематический план дисциплины для студентов заочной формы обучения
- •2.3. Структурно-логическая схема дисциплины
- •2.4. Временной график изучения дисциплины при использовании информационно-коммуникационных технологий
- •2.5. Практический блок
- •2.5.2.2. Лабораторные работы (заочная форма обучения)
- •2.6. Балльно-рейтинговая система оценки знаний
- •3. Информационные ресурсы дисциплины
- •3.1. Библиографический список
- •3.2. Опорный конспект лекций по дисциплине Введение
- •Раздел 1. Общие вопросы релейной защиты
- •1.1. Назначение и виды релейных защит в системах электроснабжения
- •1.2. Повреждения и ненормальные режимы
- •1.3. Цифровые устройства релейной защиты
- •1.3.1. Основные свойства цифровых защит
- •1.3.2. Структура цифровых устройств релейной защиты
- •1.3.3. Отличительные особенности цифровых защит
- •Раздел 2. Максимальные токовые защиты
- •2.1. Виды максимальных токовых защит
- •2.1.1. Токовые защиты от междуфазных кз линий с односторонним питанием
- •2.1.2. Максимальная токовая защита. Токовая отсечка. Токовая защита со ступенчатой характеристикой выдержки времени
- •2.2. Исполнение токовых защит
- •2.2.1. Трансформаторы тока в устройствах релейной защиты.
- •2.2.2. Измерительные органы релейной защиты
- •2.2.3. Логические органы релейной защиты
- •2.2.4. Источники оперативного тока
- •2.2.5. Принципиальные схемы токовых защит
- •Раздел 3. Защиты от замыканий на землю. Токовые направленные защиты
- •3.1. Токовая защита линий от замыканий на землю в сети с заземленной, изолированной и компенсированной нейтралью
- •3.2. Токовая направленная защита
- •Раздел 4. Дистанционные и дифференциальные защиты линий?
- •4.1. Дистанционные защиты
- •4.2. Дифференциальные защиты
- •Раздел 5. Защита трансформаторов и электродвигателей
- •5.1. Защиты трансформаторов
- •Пример расчета дифзащиты (взят из фирменных материалов)
- •5.2. Защиты электродвигателей
- •Раздел 6. Устройства автоматики электрических сетей
- •6.1. Автоматическое повторное включение
- •6.1.1. Автоматическое повторное включение линий
- •6.1.2. Основные варианты устройств апв
- •6.1.3. Схема апв с пуском от релейной защиты.
- •6.1.4. Успешный и неуспешный циклы апв
- •6.1.5. Схема апв с пуском от несоответствия положения ключа управления и выключателя
- •6.1.6. Механические устройства апв
- •6.1.7. Апв трансформаторов
- •6.2. Автоматическое включение резерва (авр)
- •6.2.1. Назначение и область применения авр
- •6.2.2. Выбор параметра пуска схемы авр.
- •6.2.3. Настройка элементов схемы авр
- •6.2.4. Схемы авр линий
- •6.2.5. Авр трансформаторов
- •Раздел 7. Регулирование напряжения и частоты. Управление системой электроснабжения
- •7.1. Регулирование напряжения и реактивной мощности
- •7.1.1. Регулирование коэффициента трансформации понижающего трансформатора
- •7.1.2. Автоматическое регулирование возбуждения синхронных машин
- •7.1.3. Автоматическое управление конденсаторными батареями
- •7.2. Регулирование частоты
- •7.2. Организация управления системой электроснабжения
- •Заключение
- •3.3. Глоссарий (краткий словарь терминов)
- •3.4. Учебники и учебные пособия
- •3.5. Технические средства обеспечения дисциплины
- •3.6. Методические указания к выполнению лабораторных работ Общие указания
- •Работа №1. Настройка токовых защит в программно-логической модели терминала тэмп 2501-11
- •Работа №2. Моделирование работы токовых защит в программно-логической модели терминала тэмп 2501-11
- •Работа №3. Моделирование работы автоматики в программно-логической модели терминала тэмп 2501-11
- •Работа №4. Исследование работы токовых защит и автоматики на базе реального терминала тэмп 2501-11
- •Работа №5. Исследование работы дуговой защиты шкафа кру
- •Работа №6. Изучение системы централизованного апв и авр подземной части системы электроснабжения угольной шахты
- •3.7. Методические указания к выполнению заданий практических занятий
- •3.7.1. Задания и исходные данные
- •Занятие 1. Расчет токовых защит распределительной сети
- •Занятие 3. Апв и авр в распределительной сети
- •3.7.2. Пример расчета релейной защиты и автоматики участка распределительной сети
- •Расчет токов кз
- •Расчет номинальных и максимальных рабочих токов
- •Расчет релейных защит и автоматики участка
- •4. Блок контроля освоения дисциплины
- •4.2.2. Методические указания к выполнению курсовой работы
- •4.3. Промежуточный контроль
- •4.4. Итоговый контроль Вопросы для подготовки к экзамену
- •Содержание
- •Раздел 1. Общие вопросы релейной защиты 22
- •Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения
- •191186, Санкт-Петербург, ул. Миллионная, 5
- •Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения
Раздел 3. Защиты от замыканий на землю. Токовые направленные защиты
В разделе рассматриваются две темы:
- защиты от замыканий на землю;
- токовые направленные защиты.
Для закрепления теоретического материала по темам этого раздела предусмотрено проведение лабораторной работы «Исследование работы токовых защит на базе реального терминала ТЭМП 2501». Практические занятия в этом разделе не предусмотрены.
После проработки теоретического материала следует ответить на вопросы тренировочного теста №3. Правильные ответы на вопросы тренировочных тестов приведены на с. 217. При появлении затруднений по тестовым заданиям следует обратиться к теоретическому материалу [1] или проконсультироваться у преподавателя.
При эффективной проработке материала данного раздела можно набрать 7 баллов из 100 возможных.
3.1. Токовая защита линий от замыканий на землю в сети с заземленной, изолированной и компенсированной нейтралью
Защита от КЗ на землю воздушных линий напряжением 110-500 кВ с эффективно заземленной нейтралью в соответствии с требованиями ПЭУ должна быть, как правило, ступенчатой токовой направленной или ненаправленной нулевой последовательности.
Для релейно-контактных схем ток нулевой последовательности формировался путем соединения трансформаторов тока в схему Гольмгрина – параллельное соединение вторичных обмоток ТТ. Таким образом, получился фильтр токов нулевой последовательности, ток на выходе которого появлялся только при замыкании одной или двух фаз на землю.
Для цифровых защит применяется стандартная схема соединения вторичных обмоток ТТ в звезду для получения токов прямой, обратной и нулевой последовательностей.
Применение для защит от КЗ на землю фильтра токов нулевой последовательности позволяет повысить чувствительность защит, т. к. ток срабатывания защиты не нужно отстраивать от полного рабочего тока фазы, а можно его отстроить от тока небаланса фильтра при максимальном значении тока трехфазного КЗ
Iсз= Kн Iнб max,
где Iнб max – максимальный ток небаланса на выходе фильтра (ток в реле тока) в точке установки защиты при трехфазном КЗ,
Kн=1,3…1,5 – коэффициент надежности.
Защита от КЗ на землю имеет относительную селективность по времени с аналогичной защитой смежного участка.
Следует иметь в виду, что пути протекания токов нулевой последовательности определяются в сети точками заземления нейтралей трансформаторов.
Чувствительность защиты рассчитывается по отношению к минимальному току КЗ нулевой последовательности в конце защищаемого участка для основной зоны и по отношению к минимальному току КЗ нулевой последовательности в конце смежного участка для зоны резервирования
;
,
где Кчо, Кчр – коэффициенты чувствительности для основной зоны и зоны резервирования.
3I0к min1, 3I0к min2 – минимальные токи нулевой последовательности в конце основной зоны и зоны резервирования.
Защита от простых замыканий на землю в воздушных и кабельных линиях сетей 3-35 кВ с изолированной нейтралью выполняется ступенчатой с действием на сигнал.
В соответствии с ПУЭ защита от замыканий на землю должна быть выполнена в виде:
- селективной защиты, устанавливающей поврежденное направление, с действием на сигнал;
- также селективной защиты, действующей на отключение, если это требуется по условиям безопасности; защита должна быть установлена на питающих элементах во всей электрически связанной сети;
- устройства контроля изоляции.
Защита от однофазных замыканий на землю, действующая на отключение без выдержки времени по требованиям безопасности, должна отключать только элемент, питающий поврежденный участок. В качестве резервной защиты должна быть предусмотрена защита нулевой последовательности с выдержкой времени 0,5 с, действующая на отключение всей электрически связанной сети.
Для релейно-контактных и цифровых защит кабельных линий ток нулевой последовательности получают от вторичной обмотки трансформатора тока нулевой последовательности, надетого на кабель.
На рис. 3.1 показана схема участка кабельной сети с тремя линиями W1, W2, W3 и точкой заземления 3 на кабеле W3. На каждом кабеле установлена защита нулевой последовательности, получающая сигнал от трансформатора тока нулевой последовательности (ТА1, ТА2, ТА3). На схеме показано растекание токов нулевой последовательности. Это емкостные токи 3Iос, определяемые емкостями фаз кабелей относительно земли. На схеме показан простой вариант одинаковых кабелей, одинаковой длины.
Рис. 3.1. Схема растекания токов при простом замыкании на землю в сети с изолированной и компенсированной нейтралью
Пути протекания токов на схеме таковы, что при замыкании на землю на «чужом» кабеле через защиты неповрежденного кабеля течет ток повреждения. По этой причине ток срабатывания защиты должен быть отстроен от максимального тока повреждения другого кабеля. Для нашего случая – от тока
3Iос= 3Uф Сw,
где Uф – фазное напряжение;
ω – угловая частота;
Cw – емкость фазы защищаемой линии.
Ток срабатывания защиты определяется по формуле
,
где Kн = 1,1…1,2 – коэффициент надежности;
Kб = 4…5 – коэффициент, учитывающий бросок емкостного тока;
Чувствительность защиты
,
где IТНП повр. линии – ток поврежденной линии.
Для схемы рис. 3.1 IТНП повр. линии = 6Iос.
В сети с компенсированной нейтралью за счет включения дугогасительного реактора L (пунктир на рис. 3.1) появляется индуктивный ток. Для нашего случая полной компенсации это 6IOL, т. е. токи в трансформаторе тока нулевой последовательности поврежденного участка ТАЗ оказываются равными нулю.
Таким образом, при полной компенсации защита не способна выявлять повреждение и следует применять другой принцип действия защиты, например, основанный на использовании высших гармоник.