На сортировку / 5 / 777301 / ерасыл / RZES_1_LABA

1.1 Цель работы

Изучение действия продольной дифференциальной защиты

1.2 Описание стенда

Данная лабораторная работа предназначена для исследования продольной дифференциальной защиты.

Питание ~220 В на стенд подается включением автомата SF (горит сигнальная лампа). Линии W2, включаются выключателями Q2, Q4 путем нажатия кнопок включения (загораются световые табло выключателей).

Рисунок 1.1 – Лабораторный стенд

На линии W2 установлен комплект продольной дифференциальной защиты.

Токи нагрузки линии и токи короткого замыкания определяются по показаниям амперметров, включенных в первичную цепь без трансформаторов тока.

Для производства короткого замыкания служат тумблеры, установленные в точках К2 – К4 и кнопка К.З. Короткое замыкание производят в следующем порядке:

а) включаются выключатели Q2 и Q4;

б) включают тумблер К4 производят к.з.;

г) по амперметру РА2 определяют ток к.з.;

д) отключают тумблер К4, включают тумблер К3 и производят к.з.;

д) отключают тумблер К3, включают тумблер К2 и производят к.з.

Примечание:

1. Во избежание погрешностей при замерах токов нагрузки все тумблеры для производства к.з. должны быть отключены.

2. При производстве к.з. должен быть включен один тумблер в точке замера.

3. Задание

1.3.1 Ознакомится с принципом выполнения продольной дифференциальной защиты.

1.3.2 Ознакомится со схемами защит.

1.3.3 Собрать схему продольной дифференциальной защиты, который показан на рисунке 1.2.

1.3.4 Произвести измерение токов к.з. в точках К2, K3, К4 и записать в таблицу 1.1.

1.3.6 Рассчитать уставки продольной дифференциальной защиты.

1.3.7 Произвести испытание схемы в следующей последовательности:

а) включить автомат SF и выключатели Q2 и Q4;

б) произвести к.з. в точке К2, К3, К4 и проследить действие продольной дифференциальной защиты. То же произвести для оставшихся точек;

1.3.8 Результаты испытаний занести в таблицу 1.1.

Рисунок 1.2 – Схема подключения продольной дифференциальной защиты:

а) вторичная цепь; б) оперативная цепь

Таблица 1.1 – Снятие токов короткого замыкания в линии

Защищаемый объект	Ток нагрузки (А)	Ток к.з.			Примечание
		в точках	IК.З. (А)
W1		К2	0,4
		К3	сработали оба реле
		К4	0,25

3. Методические указания

1.4.1 Принцип действия продольной дифференциальной защиты

Для отключения КЗ в пределах всей защищаемой ЛЭП без выдержки времени служат дифференциальные РЗ, которые подразделяются на продольные и поперечные.

Принцип действия продольных дифференциальных РЗ основан на сравнении значения и фазы токов в начале и конце защищаемой ЛЭП. Как видно из рис. 1.4, а, при внешнем КЗ (в точке К) токи I_I и I_II на концах ЛЭП АВ направлены в одну сторону и равны по значению, а при КЗ на защищаемой ЛЭП (рис. 1.2, б) они направлены в разные стороны и, как правило, не равны друг другу. Следовательно, сопоставляя значение и фазу токов I_I и I_II, можно определять, где возникло КЗ - на защищаемой ЛЭП или за ее пределами. Такое сравнение токов по значению и фазе осуществляется в реагирующем органе (реле тока). Для этой цели вторичные обмотки ТТ TAI и ТАII, установленных по концам защищаемой ЛЭП и имеющих одинаковые коэффициенты трансформации, при помощи соединительного кабеля подключаются к дифференциальному реле КА (реагирующему органу) таким образом, чтобы при внешнем КЗ ток в реле был равен разности токов I_IВ и I_IIВ, а при КЗ на ЛЭП их сумме I_IВ + I_IIВ. Рассмотрим схему дифференциальной РЗ с циркулирующими токами, основанная на сравнении вторичных токов (рис. 1.4). Реагирующий орган - токовое реле КА включается параллельно вторичным обмоткам ТТ. При таком включении в случае внешнего КЗ токи I_IВ и I_IIВ замыкаются через обмотку КА и проходят по ней в противоположном направлении (рис. 1.4, а). Ток в реле равен разности токов:

I_р = I_IВ - I_IIВ = I_I/K_I – I_II/K_I. (1.1)

Рисунок 1.4 – Принцип действия дифференциальной релейной защиты, токораспределение при КЗ: а) вне защищаемой ЛЭП; б) на защищаемой ЛЭП

При равенстве коэффициентов трансформации и отсутствии погрешностей в работе ТТ вторичные токи I_IВ - I_IIВ, поступающие в обмотку реле, балансируются, ток I_р = 0, и реле не срабатывает.

Таким образом, по принципу действия дифференциальная РЗ не реагирует на внешние КЗ, токи нагрузки и качания, поэтому она выполняется без выдержки времени и не должна отстраиваться от токов нагрузки и качаний. В действительности же ТТ работают с погрешностью. Вследствие этого в указанных режимах в реле появляется ток небаланса:

I_p = I_нб = I_IВ - I_IIВ (1.2)

Для исключения неселективной работы при внешних КЗ I_с.з дифференциальной РЗ должен превышать максимальное значение тока небаланса:

I_с.з >I_{нб mаx} (1.3)

При КЗ на защищаемой ЛЭП (рис. 1.2, б) первичные токи I_I и I_II направлены от шин подстанций в ЛЭП (к месту КЗ). При этом вторичные токи I_IВ - I_IIВ суммируются в обмотке реле:

I_p = I_IВ + I_IIВ = I_I/K_I + I_II/K_I = I_K/K_I, (1.4)

где I_К - полный ток КЗ, равный сумме токов I_I и I_II, притека­ющих к месту повреждения (к точке К).

Под влиянием этого тока РЗ срабатывает. Выражение (1.4) показывает, что дифференциальная РЗ реагирует на полный ток КЗ в месте повреждения, и поэтому в сети с двусторонним питанием она обладает большей чувствительностью, чем токовые РЗ, реагирующие на ток, проходящий только по одному концу ЛЭП. Зона действия РЗ охватывает участок ЛЭП, расположенный между ТТ, к которым подключено токовое реле.

1.4.2 Токи небаланса в дифференциальной защите

Выразив в (1.2) вторичные токи через первичные, с учетом погрешности ТТ получим I_нб в реле:

I_нб = (I_I/К_I - I_Iнам) - (I_II/K_I - I_IIнам), (1.5)

где I_Iнам и I_IIнам - токи намагничивания, отнесенные ко вторичным обмоткам ТТ (ТАI и ТАII). Так как при внешнем КЗ, сквозных токах нагрузки и качаний первичные токи в начале и конце ЛЭП одинаковы, I_I=I_II, (из 1.5) получим

I_нб = I_IIнам - I_Iнам. (1.6)

Это выражение показывает, что значение тока небаланса определяется различием значений токов намагничивания ТТ. Следовательно, для уменьшения тока небаланса необходимо выравнивать токи намагничивания I_Iнам и I_II нам по значению и фазе.

1.4.3 Оценка продольной дифференциальной защиты

Основными достоинствами защиты являются: быстродействие, простота и надежность схемы и конструкции измерительного органа.

Защита не реагирует на качания и перегрузки, действует при КЗ в любой точке ЛЭП. К недостаткам РЗ следует отнести высокую стоимость соединительного кабеля и работ по его прокладке, а также возможность ложной работы при повреждении соединительных проводов. При наличии автоматического контроля повреждения кабеля обнаруживаются своевременно, и случаи ложной работы РЗ по этой причине редки. Защита получила распространение в качестве основной на ЛЭП 110 и 220 кВ длиной до 10-15 км.

Вывод

В данной лабораторной работе сы ознакомились с принципом выполнения продольной дифференциальной защиты и схемами защит. Требования селективности удовлетворяются: при к.з. в точке К2 сработал автомат Q2, при к.з. в К3 Q2 и Q4, при к.з. в К4 Q4. А также при к.з. в точке К5 защтиа не среагировала.

Список литературы

1. Башкиров М.В., Тергеусизова М.А.. Методические указания к выполнения лабораторных работ у.м-м. Релейная защита электроэнергетических систем.

2. Чернобровов Н.В. Релейная защита. Учебное пособие для техникумов. Изд. 5-е, перераб. и доп. М., «Энергия», 1974. 680 с.

9