Дифференциальная защита линии принцип действия – » :

Содержание

12. Дифференциальная защита линий

На
линиях, отходящих от шин электростанций
или узловых подстанций энергосистем,
часто по условиям устойчивости тре­буется
обеспечить отключение к. з. в пределах
всей защищаемой линии без выдержки
времени (t
= 0). В этих случаях используются защиты,
прин­цип действия которых обеспечивает
отключение повреждений без выдержки
времени в пределах всей защищаемой
линии, в том числе и на линиях малой
протяженности.

К
защитам такого типа относятся
дифференциаль­ные
защиты
.
Они обеспечивают
мгновенное отключение к. з. в любой точке
защищаемого участка и обладают
селектив­ностью при к. з. за пределами
защищаемой линии (внешние к. з.).

Дифференциальные
защиты
подразделяются
на:

  • Продоль­ные
    – служат для защиты как одинарных, так
    и параллельных линий

  • Поперечные
    – служат для защиты только параллельных
    линий

12. Дифференциальная защита линий

Принцип
действия продольной дифференциальной
защиты

Принцип
действия
продольных
дифференциальных защит ос­нован
на сравнении величины и фазы токов в
начале и конце защищаемой линии
.

Имеются
две принципиально различные схемы
дифференциальных защит с циркулирующими
токами и уравновешенными напряжениями.

При
к.з. вне защищаемой линии ток в реле
равен:

За
счет погрешности ТТ в реле появляется
ток
небаланса
:

При
к.з. на защищаемой линии ток в реле равен:

Схема
дифференциальных защит с уравновешенными
напряжениями.

При
внешних к.з. ток в реле равен:

В
схемах дифференциальных защит оба
принцип нашли широкое применение.

12. Дифференциальная защита линий

Токи
небаланса в дифференциальной защите

В
схеме защиты с циркулирующими токами
ток
небаланса
равен:

Выразив
вторичные токи через первичные с учетом
погрешности ТТ, получим:

Так
как при внешнем к.з.
,
то:

Ток
Iнб
особенно возрастает при насыщении
трансформаторов тока, так как при этом
резко усиливается раз­личие в токах
намагничивания трансформаторов тока.
Поэтому, помимо, обеспечения наибольшей
идентичности характеристик намагничивания,
стремятся к тому, чтобы при максимальном
токе внешнего к. з. магнитопроводы
трансформаторов тока не насыщались.

Для
выполнения этого условия используются
следующие пути:

1.Применяются
трансформаторы тока, насыщающиеся при
возможно больших кратностях тока к. з.
и вторичной нагрузки zн.

2.Принимаются
меры для ограничения величины вторичной
э.д.с., от которой зависит значение
магнитной индукции.

Кроме
того, для выравнивания токов
IIнам
и IIIнам
необходимо выравнивать нагрузку
вторичных обмоток трансформаторов
тока, т. е. обеспечивать условие z
= zIIн.

Схема
замещения ТТ и распределение периодической
и апериодической оставляющих тока к.з.
между ветвями намагничивания и вторичной
обмотки (а) и кривые тока намагничивания
и его составляющих (б)

Ток
небаланса в реле при внешних к.з.

а
– ток к.з.

б
– ток небаланса

в
– разложение на периодическую и

апериодическую
составляющие

12. Дифференциальная защита линий

Общие
принципы выполнения продольной
дифференциальной защиты линий

В
основе всех разнообразных схем и
конструкций дифферен­циальных защит
лежат некоторые общие принципы,
обусловлен­ные особенностями условий
работы этих защит на линиях.

Рас­смотрим
основные из них.

1.
В дифференциальных защитах

линий трансформаторы тока, соединяемые
в дифференциальную схему, находятся на
значи­тельном расстоянии. Соединительные
провода между ними имеют большое
сопротивление и во много раз превышают
допустимые пределы нагрузки самых
мощных современных трансформаторов,
тока.

Мощность,
отдаваемая трансформатором тока в
нагрузку.

Указанный
способ снижения нагрузки соединительных
про­водов используется во всех
дифференциальных защитах линий.

2.
Дифференциальная защита

должна воздействовать на от­ключение
выключателей на обоих концах защищаемой
линии.

Введение
в схему второго, параллельно включенного
реле вносит следующие изменения в
условия работы защиты по схеме с
циркуляцией токов:

а)
Ток, поступающий от трансформаторов
тока Т1
и
ТII,
распределяется
между ближним и дальним реле обратно
про­порционально сопротивлениям их
цепей.

б)
При к.з. в зоне в схеме с одним реле в
последнее поступает сумма вторичных
токов ТТ, а в схеме в двумя реле в каждое
из них попадает только часть вторичного
тока от первого и второго ТТ.

3.
Токи небаланса в дифференциальных

защитах линии при сквозных к. з. могут
достигать значительных величин не
только в переходных режимах, но и в
установившихся. Повышенное зна­чение
токов небаланса может обусловливаться
большими кратностями токов внешнего
к. з., вынужденной разнотипностью
транс­форматоров тока по концам линии,
их значительной загрузкой, сопротивлением
соединительных проводов и появлением
I´нб.

Условие
срабатывания реле можно выразить
уравнением:

4.
Во всех рассмотренных

схемах подразумевалась установка реле
на трех фазах в тех случаях, когда защита
должна реагиро­вать на все виды к. з.
Для выполнения таких схем необходимо
шесть дифференциальных реле и не менее
четырех соединительных проводов.

В
нормальном режиме и при внешних к. з. по
соеди­нительным жилам, цепям
промежуточного и изолирующего
трансформаторов и тормозным обмоткам
реле циркулирует ток, пропорциональный
первич­ному току линии, а в рабочих
обмотках проходит ток небаланса

При
к. з. на линии токи в рабочих
обмотках суммируются, и хотя в тормозных
обмотках реле протекает ток к. з., защита
срабатывает, так как действие рабочей
обмотки превосходит противодействие
тормозной обмотки реле. В соединительных
проводах А
и В
проходит
небольшой ток, равный разности токов
II

III.

studfiles.net

Дифференциальная защита

Содержание:
  1. Принцип действия
  2. Продольная дифференциальная защита
  3. Поперечная дифференциальная защита
  4. Дифференциальная защита генератора

В целях обеспечения безопасности электроустановок и оборудования выполняются различные действия, одним из которых является дифференциальная защита. Ее отличает быстрота действия и абсолютная селективность, то есть способность точно выявлять неисправные сети или установки и быстро отключать их от нормально функционирующих участков. Данные устройства надежно защищают трансформаторы и генераторы, электродвигатели, сборные шины, линии электропередач.

Основной функцией дифференциальной защиты является предотвращение межфазных и коротких замыканий в электрической аппаратуре и системах с глухозаземленной нейтралью. Она считается разновидностью релейной защиты и работает путем сравнения токовых величин и направлений тока по сторонам объекта.


Принцип действия

В основе работы дифференциальной защиты лежит сравнение фазных токов, которые протекают через защищаемый участок сети или проходят через защищаемую аппаратуру. Сила тока измеряется на концах участков с помощью двух трансформаторов тока, соединенных вторичными цепями с токовым реле. В результате, на обмотку реле поступает разница токов каждого из трансформаторов. Таким образом, дифференциальная защита — это система срабатывания, основанная на разнице токов.

В обычном режиме работы происходит вычитание одного значения тока из другого. Идеальным результатом считается нулевое значение тока в обмотке токового реле. Если же на защищаемом участке возникает короткое замыкание, на обмотку реле поступает не разница, а сумма токов. Под их воздействием контакты реле замыкаются, отдавая команду отключить поврежденный участок.

В реальных условиях эксплуатации ток, протекающий через обмотку реле, всегда будет отличаться от нуля. Он известен как ток небаланса, а его наличие зависит от ряда факторов.

  • Во-первых, оба трансформатора не идентичны и различаются между собой техническими характеристиками. Для уменьшения влияния данного фактора, изготовление трансформаторов тока, участвующих в системе дифференциальной защиты, происходит попарно, с подгонкой между собой еще на стадии изготовления. В качестве дополнительной меры у измерительного трансформатора изменяется количество витков, подгоняемое под коэффициент трансформации защищаемого устройства.
  • Другой причиной появления тока небаланса может стать возникновение намагничивающего тока в обмотках защищаемого трансформатора. При нормальном рабочем режиме значение этого тока может составлять 5% от номинала. Ток намагничивания в некоторых случаях в несколько раз превышает номинальное значение, особенно во время переключения трансформатора с холостого хода на нагрузку и при других переходных процессах. С учетом этого фактора, ток срабатывания в реле устанавливается выше максимального значения тока намагничивания.
  • Ток небаланса иногда появляется из-за неодинакового соединения обмоток, установленных на первичной и вторичной сторонах защищаемого трансформаторного устройства. В таких случаях вектор тока вторичной цепи смещается по отношению к току первичной цепи на 30 градусов. Отрегулировать и компенсировать эту разницу путем подбора витков на трансформаторе, практически невозможно. Данная проблема решается соединением обмоток: на стороне треугольника – звездой, а на стороне звезды – треугольником.

Современные устройства дифференциальной защиты на микропроцессорах способны самостоятельно учитывать эту разницу. Соединение вторичных обмоток измерительных трансформаторов осуществляется на обоих концах способом звезда, о чем указывается в настройках защитного устройства.


Продольная дифференциальная защита

В состав релейной защиты входят различные устройства, обеспечивающие надежную и безопасную работу трансформаторов, оборудования, линий электропередачи. Одной из ее разновидностей является продольная дифференциальная защита, которая в обязательном порядке используется с трансформаторами мощностью 6300 кВа и выше. Ее основная функция заключается в предупреждении аварий и выхода из строя оборудования, причиной которых могут стать многофазные замыкания на выводах и внутри обмоток.

Продольный вид защиты устанавливается и на трансформаторах, работающих параллельно, при мощности каждого из них 4000 кВа и более. Трансформаторные устройства с небольшой мощностью, не превышающей 1000 кВа, также оборудуются защитой, если отсутствует газовая защита. При этом, максимальная токовая защита имеет большую выдержку по времени, а токовая отсечка обладает низкой степенью чувствительности.

Аварийное отключение трансформатора с помощью дифференциальной продольной защиты осуществляется практически мгновенно, сразу же после возникновения неисправности.


Поперечная дифференциальная защита

Поперечная защита, работает также по принципу сравнивания токовых значений. Однако в отличие от продольной системы, установка трансформаторов тока выполняется не на концах защищаемого участка, а на отдельных линиях, подключенных к одному источнику питания. Это могут быть, например, параллельные кабельные линии, отходящие от общего выключателя.

При внешнем коротком замыкании поперечная дифференциальная защита его не сможет определить, поскольку разница значений силы тока на этих линиях будет нулевой. Если же короткое замыкание произойдет на одной из защищаемых линий, в этом случае разница токов будет иметь определенное значение, необходимое для срабатывания защиты. С помощью данной системы в основном выполняется дифференциальная защита линии электропередачи, проложенной по воздуху. В случае аварии выбирается и отключается только поврежденная линия.

В конструкцию системы входит токовое реле, выполняющее пусковую функцию, и включающееся также, как и в продольной защите с участков направления мощности. Оно включается на разницу токов в защищаемых линиях и в соответствии с напряжением шин на подстанции. Подача оперативного тока осуществляется на реле защиты путем последовательного соединения вспомогательных контактов, установленных на защищаемых линиях. За счет этого защита автоматически выводится из действия, когда отключается хотя-бы одна из линий. Таким образом, исключается не селективное действие защиты в случае внешнего короткого замыкания.


Дифференциальная защита генератора

В электрической сети иногда могут возникнуть межфазные короткие замыкания на участке от оборудования до трансформатора тока. Для предупреждения подобных ситуаций применяется дифференциальная токовая защита устройств, в том числе и генераторов. В основном используются продольные системы, отличающиеся абсолютной селективностью. Они наиболее эффективны для генераторов, обладающих средней и высокой мощностью. В состав защиты входят дифференциальные реле в количестве трех единиц.

При наличии заземления нейтрали генератора обеспечивается дифференциальная защита от коротких замыканий на землю. Однофазные короткие замыкания предупреждаются с помощью чувствительной защитной системы, при которой выполняется сравнение токов нулевой последовательности. Данные токи протекают с обеих сторон обмоток статора.

Для того чтобы исключить неправильное действие защиты при внешнем коротком замыкании, выполняется блокировка дифференциальной защитной системы. В первую очередь это касается больших токов, при которых возникает насыщение трансформаторов тока. Блокировка производится, когда один из максимальных токов фаз превышает свое установленное заданное значение. Защитные устройства срабатывают в тех случаях, когда появляется напряжение с нулевой последовательностью и определенной величиной. Дополнительно происходит контроль над величиной угла между токами нулевой последовательности сторон в обмотках статора. За счет этого значительно повышается селективность в случае внешнего однофазного короткого замыкания.

В некоторых случаях допускается применение поперечной дифференциальной защиты генератора. Таким образом, предупреждаются витковые замыкания в обмотке статора, когда имеются параллельные ветви статорных обмоток и существует возможность для сравнения токов в ветвях всех фаз. Дифференциальная защита генератора устанавливается отдельно для каждой фазы, поэтому реакция на межвитковые замыкания касается только своей фазы.

electric-220.ru

принцип действия, устройство, схема. Дифференциальная защита трансформатора. Продольная дифференциальная защита линий

В статье вы узнаете о том, что такое дифференциальная защита, как она работает, какими положительными качествами обладает. Также будет рассказано о том, какие имеются недостатки у дифзащиты линий электропередач. Также вы ознакомитесь с практическими схемами защиты устройств и линий электропередач.

Дифференциальный тип защиты на данный момент считается самым распространенным и быстродействующим. Он способен обезопасить систему от межфазных замыканий. А в тех системах, в которых используется глухозаземленная нейтраль, он может без труда предотвратить возникновение однофазных КЗ. Дифференциальный тип защиты применяется для того, чтобы обезопасить линии электропередач, электродвигатели повышенной мощности, трансформаторы, генераторы.

Всего имеется два типа дифзащиты:

  1. С напряжениями, уравновешивающими друг друга.
  2. С циркулирующим током.

В этой статье будут рассмотрены оба этих типа дифзащиты, чтобы узнать как можно больше о них.

Дифзащита с использованием циркулирующих токов

Принцип заключается в том, что сравниваются токи. А если быть точнее, то происходит сравнение параметров в начале элемента, защита которого осуществляется, а также в конце. Используется данная схема при осуществлении продольного типа и поперечного. Первые используются для обеспечения безопасности одиночной линии электропередачи, электромоторов, трансформаторов, генераторов. Продольная дифференциальная защита линий очень распространена в современной электроэнергетике. Второй тип дифзащиты применяется при использовании линий электропередач, функционирующих параллельно.

Продольная дифференциальная защита линий и устройств

Чтобы осуществить защиту продольного типа, необходимо с обоих концов установить одинаковые трансформаторы тока. Их вторичные обмотки должны быть соединены друг с другом последовательно при помощи дополнительных электропроводов, которыми необходимо подключать токовые реле. Причем эти токовые реле необходимо соединять со вторичными обмотками параллельно. При нормальных условиях, а также при наличии внешнего короткого замыкания в обеих первичных обмотках трансформаторов будет протекать одинаковый ток, который окажется равным как по фазе, так и по величине. По обмотке электромагнитного тока реле будет протекать немного меньшее его значение. Вычислить его можно по простой формуле:

Ir=I1-I2.

Предположим, что токовые зависимости трансформаторов будут полностью совпадать. Следовательно, вышеупомянутая разность значений токов близко или равна нулю. Другими словами, Ir=0, а защита в это время не работает. Во вспомогательной электропроводке, которая соединяет вторичные обмотки трансформаторов, происходит циркуляция тока.

Схема продольного типа дифференциальной защиты

Такая схема дифференциальной защиты позволяет получить по величине равные значения токов, которые протекают по вторичной цепи трансформаторов. Исходя из этого, можно сделать вывод, что эту схему защиты назвали так из-за принципа действия. При этом в зону защиты попадает тот участок, который находится непосредственно между токовыми трансформаторами. В том случае, если имеется короткое замыкание, в зоне защиты при питании с одной стороны от трансформатора по обмотке электромагнитного реле протекает ток I1. Направляется он во вторичную цепь трансформатора, который установлен на другой стороне линии. Необходимо обратить внимание на то, что во вторичной обмотке очень большое сопротивление. Следовательно, ток практически не протекает через нее. По такому принципу работает дифференциальная защита шин, генераторов, трансформаторов. В том случае, когда I1 окажется равным или большим, нежели Ir, начинает срабатывать защита, производя размыкания контактной группы выключателей.

Короткое замыкание и защита цепи

В случае короткого замыкания внутри защищенной зоны, с обеих сторон через электромагнитное реле протекает ток, равный сумме токов каждой обмотки. В этом случае также включается защита, размыкая контакты выключателей. Все вышеизложенные примеры предполагают, что все технические параметры трансформаторов полностью одинаковы. Следовательно, Ir=0. Но это идеальные условия, в реальности из-за небольших различий при выполнении магнитных систем первичных токов, электроприборы существенно отличаются друг от друга, даже однотипные. Если имеются различия в характеристиках токовых трансформаторов (когда реализуется дифференциально-фазная защита конструкции), то величины токов вторичных цепей будут различаться, даже если первичные абсолютно одинаковы. Теперь нужно рассмотреть, как работает схема дифференциальной защиты при внешнем коротком замыкании на линии электропередач.

Внешнее короткое замыкание

При наличии внешнего короткого замыкания через электромагнитное реле дифзащиты будет проходить ток небаланса. Его значение напрямую зависит от того, какой ток проходит по первичной цепи трансформатора. В режиме нормальной нагрузки его значение невелико, но при наличии внешнего КЗ он начинает увеличиваться. Его значение зависит также от времени после начала КЗ. Причем максимального значения он должен достичь в первые несколько периодов после начала замыкания. Именно в это время по первичным цепям трансформаторов протекает весь I КЗ.

Стоит также отметить, что сначала I КЗ состоит из двух типов тока – постоянного и переменного. Их еще называют апериодическими и периодическими составляющими. Устройство дифференциальной защиты таково, что при этом наличие в токе апериодической составляющей всегда должно вызывать чрезмерное насыщение магнитной системы трансформатора. Следовательно, разность потенциалов небаланса резко увеличивается. Когда ток короткого замыкания начинает уменьшаться, снижается и значение небаланса системы. По такому принципу осуществляется дифференциальная защита трансформатора.

Чувствительность защитных конструкций

Все типы дифзащиты быстродействующие. И они не работают при наличии внешних КЗ, поэтому необходимо выбирать электромагнитные реле, учитывая максимально возможный ток небаланса в системе при наличии внешнего короткого замыкания. Стоит обратить внимание на то, что у защиты такого типа получается крайне низкая чувствительность. Чтобы ее повысить, необходимо соблюсти множество условий. Во-первых, нужно применять трансформаторы тока, у которых не происходит насыщения магнитопроводов в момент, когда по первичной цепи протекает ток (независимо от его значения). Во-вторых, желательно использовать электроприборы быстронасыщающегося типа. Их нужно подключать к вторичным обмоткам элементов, защита которых производится. Электромагнитное реле подключается к быстронасыщающемуся трансформатору (дифференциальная токовая защита становится максимально надежной) параллельно его вторичной обмотке. Именно так работает дифференциальная защита генератора или трансформатора.

Увеличение чувствительности

Допустим, произошло внешнее КЗ. При этом по первичным цепям защитных трансформаторов протекает некоторый ток, состоящий из апериодической и периодической составляющих. Такие же «компоненты» присутствуют в токе небаланса, который протекает по первичной обмотке быстронасыщающегося трансформатора. При этом апериодическая составляющая тока значительно насыщает сердечник. Следовательно, трансформация тока при этом во вторичную цепь не происходит. При затухании апериодической составляющей происходит значительное уменьшение насыщения магнитопровода, и постепенно во вторичной цепи начинает появляться некоторое значение тока. Но максимальный уровень тока небаланса окажется намного меньшим, нежели в случае отсутствия быстронасыщающегося трансформатора. Следовательно, увеличить чувствительность можно путем установки значения тока защиты меньше или равным максимальному значению разности потенциалов небаланса.

Положительные качества дифференциальной защиты

Во время первых периодов магнитопровод насыщается очень сильно, трансформация практически не происходит. Но после того как затухнет апериодическая составляющая, периодическая часть начинает трансформироваться во вторичной цепи. Стоит обратить внимание на то, что у нее очень большое значение. Следовательно, электромагнитное реле срабатывает и производит отключение защищаемой цепи. Очень низкий уровень трансформации первые примерно полтора периода времени замедляет действие цепи защиты. Но это не играет большой роли при построении практических схем защиты электроцепей.

Дифференциальная защита трансформатора не срабатывает в случаях, если имеются повреждения электрической цепи вне зоны защиты. Поэтому временная выдержка и селективность не требуется. Время срабатывания защиты колеблется в интервале от 0,05 до 0,1 секунды. Это огромное преимущество такого типа дифзащиты. Но есть еще одно преимущество — очень высокая степень чувствительности, в особенности при использовании быстронасыщающегося трансформатора. Среди более мелких преимуществ стоит отметить такие, как простота и очень высокая надежность.

Отрицательные свойства

Но как продольная, так и поперечная дифференциальная защита имеет и недостатки. Например, она не способна защитить электрическую цепь при воздействии коротких замыканий извне. Также она не способна разомкнуть электрическую цепь при воздействии сильной перегрузки.

К сожалению, защита может сработать при повреждении вспомогательной электроцепи, к которой произведено подключение вторичной обмотки. Но все преимущества дифзащиты с циркулирующим током перебивают эти мелкие недостатки. Но они способны защитить линии электропередач очень маленькой протяженности, не более километра.

Они очень часто используются при реализации защиты проводов, с помощью которых запитываются разнообразные устройства, необходимые для функционирования электрических станций, генераторов. В том случае, если длина электролинии очень большая, например составляет несколько десятков километров, защиту по данной схеме выполнить очень сложно, так как необходимо использовать провода с очень большим сечением для соединения электромагнитных реле и вторичной обмотки трансформаторов.

В том случае, если использовать стандартные провода, то нагрузка на трансформаторы тока окажется чересчур большой, равно как и ток небаланса. А вот что касается чувствительности, то она оказывается крайне низкой.

Конструкции реле защиты и область применения схем

В электролиниях очень большой протяженности используется схема, в которой находится защитное реле, имеющие особую конструкцию. С его помощью можно обеспечить нормальный уровень чувствительности, а соединительные провода применить стандартные. Поперечная дифзащита срабатывает при помощи сравнения тока в двух линиях по фазам и величинам.

Дифзащита быстродействующая применяется в линиях электропередач, в которых протекает напряжение в диапазоне 3-35 тыс. вольт. При этом обеспечивается надежная защита от межфазного КЗ. Дифзащита выполняется как двухфазная по причине того, что электросеть с вышеупомянутыми рабочими напряжениями не заземлена нейтралями. Либо же нейтраль соединена с заземлением посредством дугогасящей катушки.

Вспомогательные провода в конструкции защитных цепей

Трансформаторы тока находятся в относительной близости друг к другу. Следовательно, вспомогательные провода имеют довольно малую длину. При использовании проводов маленького диаметра на трансформаторы будет воздействовать относительно низкая нагрузка. Что касается тока небаланса, то он также небольшой. А вот степень чувствительности оказывается весьма высокой. В случае отключения какой-либо линии дифзащита становится токовой, временной выдержки и селективности нет. Чтобы исключить ложные срабатывания, блок-контакты линий разъединяют цепь.

Поперечно направленная дифзащита цепей

Поперечно направленная защита широко используется при разработке систем линий, функционирующих параллельно. С обеих сторон линии устанавливаются выключатели. Суть в том, что такие по конструкции линии очень сложно защитить при помощи простых схем. Причина – невозможно достичь нормального уровня селективности. Чтобы улучшить селективность, необходимо тщательно подбирать выдержку времени. Но в случае использования поперечно направленной дифзащиты выдержка времени не нужна, селективность довольно высокая. У нее есть основные органы:

  1. Направление мощности. Зачастую применяются реле направления мощности с двусторонним действием. Иногда используют пару реле дифференциальной защиты с односторонним действием, которые работают при различных направлениях мощности.
  2. Пусковой – как правило, в его роли используют быстродействующие реле с максимально возможным током.

Конструкция системы такова, что на линиях производится установка трансформаторов тока со вторичными обмотками, соединенными в схему с циркулирующим током. А вот все токовые обмотки включаются последовательно, после чего их соединяют при помощи дополнительных проводов к трансформаторам тока. Чтобы работала дифференциально-фазная защита, к реле подводится напряжение при помощи сборных шин установок. Именно на них производится монтаж всего комплекта. Если посмотреть на схему включения вторичных цепей трансформаторов и защитного реле, то можно сделать вывод о том, почему ее называют «направленной восьмеркой». Вся система выполнена двумя комплектами. На каждом конце линии находится один комплект, благодаря которому обеспечивается дифференциальная токовая защита линии электропередач.

Схема с однофазным реле

Напряжение к реле защиты подводится обратным по фазе тому, что нужно для отключения одной линии с повреждением. В нормальной работе (в том числе при наличии внешнего короткого замыкания) по обмоткам реле проходит лишь ток небаланса. Чтобы не произошло ложных отключений, нужно, чтобы пусковые реле имели ток срабатывания больше, нежели ток небаланса. Рассмотрим работу защиты двух линий.

В момент начала короткого замыкания в зоне защиты второй линии протекает некоторый ток. Стоит обратить внимание на то, что:

  1. Пусковое реле срабатывает.
  2. Со стороны одной подстанции реле направлений мощности размыкает контакты выключателя.
  3. Со стороны второй подстанции также происходит отключение линии при помощи выключателей.
  4. В реле направления мощности момент вращения отрицательный, следовательно, контакты разомкнуты.

В обмотках реле защиты первой линии изменяется направление движения тока (относительно первой линии) во время короткого замыкания. Реле направлений мощности удерживает контактную группу в разомкнутом состоянии. Выключатели со стороны обеих подстанций размыкаются.

Только такая дифференциальная защита линии может нормально функционировать лишь при параллельной работе обеих линий. В том случае, если отключается одна из них, нарушается принцип работы дифзащиты. Следовательно, в дальнейшем защита приводит к неселективности отключения второй линии во время внешних коротких замыканий. В этом случае она становится обычной направленной токовой, причем она не имеет временной выдержки. Чтобы избежать этого, поперечно направленная защита во время отключения одной линии автоматически выводится при помощи разрыва блок-контактом цепи.

Дополнительные типы защиты

Токи срабатывания пусковых реле должны быть больше, чем токи небаланса во время внешнего короткого замыкания. Чтобы избежать ложных срабатываний при отключении одной из линий и прохождении по оставшейся максимального тока нагрузки, необходимо, чтобы он был больше разности потенциалов небаланса. При наличии на линии дифзащиты поперечно направленного типа необходимо предусмотреть дополнительные степени.

Они позволят проводить защиту одной линии при отключении параллельно работающей. Как правило, они используются для защиты от сверхтока перегрузки во время внешнего короткого замыкания (в этом случае не происходит реагирование дифференциальной защиты). Ко всему прочему, допзащита является резервной к дифференциальной (в том случае, если последняя отказала).

Зачастую применяются направленные и ненаправленные токовые защиты, отсечки и т. д. Поперечно направленная дифференциальная защита проста по конструкции, весьма надежна и получила широкое применение в электросетях с напряжением от 35 тыс. вольт. Вот так и функционирует дифференциальная защита, принцип действия ее довольно простой, но все равно нужно знать хотя бы основы электротехники, чтобы разобраться во всех тонкостях.

fb.ru

Дифференциальные токовые защиты линий

Часто,
по условиям устойчивости требуется
обеспечить быстрое отключение к.з. на
линии в пределах всей защищаемой зоны.
Это требование невозможно выполнить с
помощью рассмотренных ранее защит с
относительной селективностью (ТО, МТЗ,
дистанционных защит). В этих случаях
необходимо использовать защиты с
абсолютной селективностью, принцип
действия которых обеспечивает отключение
повреждений без выдержки времени в
пределах всей защищаемой линии. К таким
защитам относятся дифференциальные
токовые защиты
,
которые обеспечивают практически
мгновенное отключение к.з. в любой точке
защищаемого участка и не срабатывают
(обладают селективностью) при к.з. за
пределами защищаемой линии (при внешних
к.з.).

Дифференциальные
токовые защиты подразделяются на
продольные
и поперечные.

Последние
(поперечные дифференциальные защиты)
используются только для защиты
параллельных линий.

К
защитам с абсолютной селективностью
относятся также дифференциально-фазные
высокочастотные защиты
,
которые нашли широкое применение в
качестве основных защит линий в сетях
напряжением 110-750 кВ.

    1. Продольные дифференциальные защиты.

Принцип
действия

продольных дифференциальных защит
основан на сравнении величины и фазы
токов по концам защищаемой линии.

Очевидно,
что при внешнем к.з. токи по концам
защищаемой линии направлены в одну
сторону и равны по величине, а при к.з.
на линии они направлены в разные стороны
и, как правило, не равны по величине
(рис. 6‑1). Следовательно, сравнивая
величину и фазу (направление) токов по
концам линии можно определять, где
возникло повреждение – на линии или за
её пределами
.

Рис.6-1. Токи по
концам линии (а) при внешних к.з. и (б) на
линии.

Для
осуществления продольной дифференциальной
защиты по концам защищаемой линии
устанавливаются трансформаторы тока
с одинаковыми коэффициентами трансформации.
Вторичные обмотки трансформаторов тока
соединяются при помощи соединительных
проводов и подключаются к дифференциальному
реле таким образом, чтобы при внешних
к.з. ток в реле был равен разности токов
в начале и конце защищаемой линии, а при
к.з. на линии – их сумме.

На
рис. 6-2 представлена схема продольной
дифференциальной защиты линии с
циркулирующими
токами
.

В
этой схеме при прохождении по защищаемой
линии сквозного тока (нагрузки или
внешнего к.з.) по соединительным проводам,
соединяющим вторичные обмотки
трансформаторов тока ТТ1
и ТТ2
постоянно циркулирует ток, равный по
величине вторичному току трансформаторов
тока:

.
Параллельно вторичным обмоткам ТТ
включается обмотка токового реле Т,
которое совместно с ТТ1
и ТТ2
образует дифференциальную защиту.
Вторичные обмотки ТТ соединяются так,
чтобы при внешнем к.з. токи в соединительных
проводах имели одинаковое направление,
а ток в реле был равен разности вторичных
токов трансформаторов тока:

При
равенстве коэффициентов трансформации
ТТ1
и ТТ2:

Таким
образом, при прохождении по защищаемой
линии сквозного тока нагрузки или
внешнего к.з. ток в реле продольной
дифференциальной защиты отсутствует
и, следовательно, дифференциальная
защита на такие режимы не реагирует.
Поэтому защита не требует выдержки
времени, т.е. является селективной по
своему принципу действия.

Однако, из-за
имеющихся погрешностей трансформаторов
тока в реле будет проходить ток небаланса:

.

Для
того, чтобы дифференциальная защита не
срабатывала ложно от токов небаланса,
ток срабатывания защиты должен быть
больше максимального значения тока
небаланса при внешних к.з.

где:

Кн

коэффициент
надёжности, больший единицы;

Iнб.макс.

максимальное
значение тока небаланса при внешнем
к.з.

При
к.з. на защищаемой линии в условиях
одностороннего питания (рис. 6-2, б) от
подстанции А
ток к.з. проходит только через трансформаторы
тока ТТ-1.

Вторичный
ток
,
разветвляется по 2-м направлениям: в
сторону обмотки релеТ
и в сторону вторичной обмотки ТТ2.
Однако, поскольку сопротивление вторичной
обмотки ТТ
находящегося в режиме холостого хода
во много раз больше сопротивления
обмотки реле, то практически весь ток
I1
замыкается
через реле:

т.е.
в реле проходит полный ток к.з.,
дифференциальная защита срабатывает
и производит отключение поврежденной
линии.

При
к.з. на линии с двухсторонним питанием
(рис. 6-2, в) первичные токи I1к.з.
и III
к.з
.
по концам защищаемой линии направлены
к месту к.з. от шин подстанций в линию.
При этом направление первичного тока
на одном из концов линии меняет направление
на противоположное по сравнению с
режимом внешнего к.з. (рис. 6-2, а). В этом
случае ток в обмотке реле Т суммируется:

Таким
образом, и в случае двухстороннего
питания в реле дифференциальной защиты
проходит полный ток к.з., приходящий к
месту к.з., следовательно, дифференциальная
защита, реагируя на полный ток к.з.,
обладает необходимой чувствительностью.

Коэффициент
чувствительности продольной
дифференциальной защиты определяется
по формуле:

.

где:

Iк.з.
мин

минимальное
значение тока к.з. при к.з. на защищаемой
линии;

Iс.з.

ток срабатывания
дифференциальной защиты.

Участок,
ограниченный трансформаторами тока,
называется зоной
действия

продольной дифференциальной защиты.

Рис. 6-2. Прохождение
токов в схеме продольной дифференциальной
защиты с циркулирующими токами:

а) при к.з. вне зоны
защиты;

б) при к.з. в зоне
защиты при одностороннем питании;

в) при к.з. в зоне
защиты при двухстороннем питании.

Одна из особенностей
продольной дифференциальной защиты
линий состоит в том, что для отключения
линии с 2-х сторон необходимо включать
в токовые цепи защиты два реле с обоих
концов защищаемой линии (рис. 6-3).

Рис.
6-3. Принцип выполнения продольной
дифференциальной защиты линий (установка
2-х реле по концам защищаемой линии).

Применение
2-х реле приводит к снижению чувствительности
защиты, т.к. в каждом реле проходит только
часть полного тока к.з. Кроме того, из-за
большой протяженности соединительных
проводов нагрузка на трансформаторы
тока достаточно велика, что также
является недостатком защиты.

В
нашей стране промышленностью выпускается
и используется для защиты линий длиной
до 10-12 км продольная дифференциальная
защита типа ДЗЛ.

Дифференциальная
защита может быть выполнена по другой
схеме – на
равновесии напряжений
.
В этом случае вторичные обмотки ТТ
соединяются
так, чтобы при внешнем к.з. их э.д.с. были
направлены встречно, а реле включаются
последовательно в цепь соединительных
проводов (рис. 6-4).

Рис.6-4.
Принцип действия продольной
дифференциальной защиты на равновесии
напряжений:

а) при внешних
к.з.

б) при к.з. на
защищаемой линии.

В
схеме дифференциальной защиты на
равновесии напряжений при внешних к.з.,
а также при прохождении токов нагрузки
вторичные э.д.с. ТТ
равны
и совпадают по фазе и т.к. токи по концам
защищаемой линии равны и равны коэффициенты
трансформации ТТ,
то ток в реле:

где:

Z

полное сопротивление
контура «трансформаторы тока – реле».

Из-за
погрешностей ТТ появляется э.д.с.
небаланса
и в реле появляется ток небалансаIнб
и ток срабатывания защиты необходимо
отстраивать от тока небаланса при
внешних к.з.

При
к.з. в зоне защиты вторичные э.д.с.

и
складываются и вызывают появление тока
в реле под действием, которого защита
срабатывает.

Однако,
в нашей стране наибольшее распространение
получила схема дифференциальной защиты
основанная на принципе циркуляции
токов.

Выводы:

  1. Принцип
    действия продольной дифференциальной
    защиты основан на сравнении величины
    и фазы токов по концам защищаемой линии.

  2. Продольная
    дифференциальная защита не требует
    замедления на срабатывание, т.е. является
    селективной по своему принципу действия.

  3. Продольная
    дифференциальная защита применяется
    в качестве основной защиты линий
    небольшой протяжённости, а также в
    качестве основной защиты генераторов,
    трансформаторов, электродвигателей и
    сборных шин распределительных устройств
    напряжением 6–500 кВ.

studfiles.net

Дифференциальная защита

Продольная
дифференциальная защита является
основной быстродействующей защитой
мощных трансформаторов и автотрансформаторов
от внутренних повреждений (от междуфазных
к.з., замыканий на землю и от витковых
замыканий).

Для
выполнения диф.защиты трансформатора
устанавливаются трансформаторы тока
со стороны всех его обмоток. Вторичные
обмотки трансформаторов тока соединяются
в дифференциальную схему и параллельно
к ним подключается реле защиты. Аналогично
выполняется диф. защита автотрансформатора.

Принцип действия

Принцип действия
диф. защиты трансформатора показан на
рис. 8-1.

Рис.8-1. Принцип
действия диф. защиты трансформатора

а) токораспределение
при сквозном к.з.

б) токораспределение
при к.з. в трансформаторе

Принцип
действия дифференциальной защиты
трансформаторов
,
так же как и диф. защиты линий и генераторов,
основан
на сравнении величины и направления
(фазы) токов по концам защищаемого
элемента

(трансформатора).

При
рассмотрении принципа действия диф.
защиты условно принимается: коэффициент
трансформации силового трансформатора
равен единице, соединение обмоток
одинаковое и одинаковые трансформаторы
тока с обеих сторон.

Если
схема токовых цепей диф. защиты выполнена
правильно и трансформаторы тока имеют
совпадающие характеристики, то при
прохождении через защищаемый трансформатор
сквозного тока внешнего к.з. или тока
нагрузки ток в реле диф. защиты
трансформатора будет отсутствовать:

Ip=I1-I2=0
т.к.
I
1=I2

Практически
из-за несовпадения характеристик
трансформаторов тока вторичные токи
не равны I1I2
и в реле протекает ток небаланса:

Ip=I1-I2=Iнб

Для
того чтобы защита не действовала от
тока небаланса, её ток срабатывания
выбирается по условию: Iс.з.>Iнб.

При
к.з. в трансформаторе или любом другом
месте между трансформаторами тока (в
зоне действия диф.защиты) направление
тока I2
изменится
на противоположное и ток в реле станет
равным:

Ip=I1+I2>Iс.з.

Под влиянием этого
тока защита срабатывает и производит
отключение поврежденного трансформатора
от источников питания.

Особенности
выполнения диф. защит трансформаторов

При
выполнении диф.защит трансформаторов
и автотрансформаторов необходимо
учитывать следующее:

  1. Первичные токи
    обмоток трансформатора не равны по
    величине.

Соотношение
токов определяется коэффициентом
трансформации силового трансформатора:

,
поэтому ток III
на стороне НН
трансформатора в режимах нагрузки и
внешнего к.з. всегда больше тока II
на стороне ВН:
III>II.

  1. В
    трансформаторах с соединением обмоток
    «звезда-треугольник» (/)
    и «треугольник-звезда» (/)
    первичные токи обмоток трансформатора
    различаются не только по величине, но
    и по фазе.

В
трансформаторах с соединением обмоток
«звезда-звезда» токи или совпадают по
фазе, или сдвинуты на 1800.

Векторная диаграмма
первичных и вторичных токов представлена
на рис. 8-2.

Рис. 8-2. Векторная
диаграмма первичных и вторичных токов

а)
при соединении обмоток /

б)
при соединении обмоток /

При
наиболее распространенной 11-ой группе
соединения обмоток силового трансформатора
линейный ток на стороне «треугольника»
опережает линейный ток со стороны
«звезды» на 300.

Таким
образом, чтобы поступающие в реле диф.
защиты трансформатора токи были равны,
необходимо
применять специальные меры по выравниванию
вторичных токов трансформаторов тока
как по величине так и по фазе
.

Выравнивание
величин вторичных токов

в плечах диф.защиты выполняется подбором
соответствующих коэффициентов
трансформаторов тока диф. защиты или
применением специальных трансформаторов
(автотрансформаторов) компенсирующих
различие во вторичных токах трансформаторов
тока (рис. 8-3). Уравнительные обмотки
диф. реле.

Рис.
8-3. Выравнивание вторичных токов в схеме
диф. защиты трансформатора

а) с помощью
промежуточного автотрансформатора АТ

б) с помощью
промежуточного трансформатора ТК

Для
компенсации сдвига фаз токов

силовых трансформаторов, соединенных
по схеме /
или /,
необходимо трансформаторы тока на
стороне «звезды» силового трансформатора
соединять в «треугольник», а на стороне
«треугольника» силового трансформатора
– «в звезду» (рис. 8-4).

Рис. 8-4. Компенсация
углового сдвига токов в схеме диф.защиты

трансформатора
с соединением обмоток «звезда-треугольник»

(Как
правило, вторичные обмотки со стороны
«звезды» обмотки ВН
силового трансформатора соединяются
в такой же «треугольник» как и обмотка
НН
силового трансформатора, а вторичные
обмотки ТТ
со стороны «треугольника» обмотки НН
силового трансформатора, соединяются
в такую же «звезду», как и обмотка ВН
силового трансформатора).

Токи небаланса
в дифференциальных защитах трансформаторов

Таки
небаланса в диф. защитах трансформаторов
определяются большим числом факторов,
чем в защитах генераторов и имеют
повышенные значения.

Во-первых,
трансформаторы тока диф. защиты
трансформаторов устанавливаются на
сторонах силового трансформатора,
имеющих различные напряжения, поэтому
они отличаются друг от друга по типам,
нагрузкам и кратностям токов внешнего
к.з. Всё это обуславливает наличие разных
погрешностей у разных групп ТТ,
что приводит к появлению повышенных
токов небаланса в дифференциальной
цепи защиты при внешних к.з.

Во-вторых,
при регулировании коэффициента
трансформации силового трансформатора
соотношения между первичными, а
следовательно, и между вторичными токами
ТТ,
установленных в разных плечах диф.
защиты, изменяется, что также приводит
к появлению тока небаланса в диф. защите
.

Кроме
того
,
диф. защиту трансформатора необходимо
отстраивать от броска тока намагничивания
который появляется при включении
трансформатора под напряжение, а также
при восстановлении напряжения на нём
после отключения внешнего к.з.

В
нормальном режиме (силовой трансформатор
под напряжением) ток намагничивания
имеет незначительную величину:
Iнам=(0,020,03)Iт.ном.

В
режимах включения силового трансформатора
под напряжение и после отключения
внешнего к.з. бросок тока намагничивания
(значительно превышает номинальный ток
трансформатора): Iбр.нам=(67)Iт.ном.

Резкое
возрастание тока намагничивание
объясняется насыщением магнитопровода
силового трансформатора. Характер
изменения тока намагничивания во времени
показан на рис. 8-5,а.

Рис. 8-5. Характер
изменения намагничивающего тока (а) и
магнитные потоки в сердечнике
трансформатора при включении его под
напряжение (б).

При
включении силового трансформатора под
напряжение возникает переходной процесс,
сопровождающийся появлением двух
магнитных потоков (рис. 8-5, б), установившегося
ФУ
и свободного затухающего апериодического
ФСВ.
Результирующий магнитный поток ФТУСВ
в момент включения ФТО=0
и поэтому ФСВО=-ФУО.
Во втором полупериоде знаки обоих
потоков совпадают и результирующий
поток достигает максимальной величины
ФТ.мак.

Наибольшее
значение ФТ
макс
и
следовательно Iбр.нам
имеет место при включении трансформатора
в момент когда мгновенное значение
напряжения на трансформаторе равно
нулю. В этом случае магнитный поток ФТ
в сердечнике трансформатора в начальный
момент содержит большую апериодическую
составляющую ФСВО
и превышает при переходном процессе
установившееся значение ФУСТ
в 2 раза. Зависимость Ф=f
(
Iнам)
нелинейна
и поэтому ток намагничивания увеличивается
по отношению к установившемуся значению
в сотни раз. Бросок тока намагничивания,
как правило, имеет большую апериодическую
слагающую и значительный процент высших
гармоник. В результате кривая Iнам
может оказаться смещённой в одну сторону
от оси времени.

В
общем случае суммарный расчётный ток
небаланса имеет несколько слагающих:

Iнб=IнбТТ+Iнб.рег.+Iнб.выр.+Iнб.нам.

Ток
Iнб.ТТ
определяется наличием неодинаковых
токов намагничивания у ТТ
(наличием погрешностей ТТ) и вычисляется
по формуле:

Iнб.ТТаКоднfIк.макс.

где:

Ка

коэффициент
апериодичности, для реле с БНТ
принимаемый равным 1, а для реле тока
РТ-40 – 0,5

Кодн

коэффициент
однотипности ТТ равный 0,51.
(При существенном различии погрешности
ТТ Кодн
достигает максимального значения
Кодн=1)

f=0,1

погрешность ТТ,
удовлетворяющая 10%-ной кратности

Iк.макс

наибольший ток
сквозного к.з.

Ток
Iнб.рег
появляется при изменении (регулировании)
коэффициента трансформации N
силового трансформатора и вычисляется
по формуле:

Iнб.рег=UрегIк.макс

На
трансформаторах с регулированием
напряжения под нагрузкой (с РПН) возможны
Uрег
0,150,2.
При регулировании на отключённом
трансформаторе Uрег
0,05.

Ток
Iнб.выр=fвырIвн
определяется неточностью выравнивания
величины вторичных токов ТТ плеч защиты.

Ток
Iнб.нам
представляет собой ток намагничивания
защищаемого силового трансформатора,
который может достигать значений намного
больших Iном
трансформатора в виде броска тока
намагничивания при включении трансформатора
под напряжение.

Полный ток небаланса
будет равен:

Iнб=(КаКоднf+Uрег+fвыр)Iк.макс+Iнам

Для
предотвращения работы диф. защиты от
токов небаланса ток срабатывания защиты
выбирают из условия:

Iс.з.>Iнб.

Очевидно,
что для повышения чувствительности
диф. защиты необходимо принимать меры
по снижению величины тока небаланса.

Для
уменьшения составляющей Iнб.ТТ
тока небаланса коэффициенты трансформации
ТТ
подбирают так, чтобы обеспечивались
равные токи в плечах диф. защиты.

Кроме
того, ТТ
выбирают по кривым предельной кратности
так, чтобы их погрешность не превышала
10%.

Для
отстройки диф. защиты от токов небаланса
при внешних к.з. и от бросков тока
намагничивания применяют специальные
диф. реле с БНТ
(реле типа РНТ)
и диф. реле с торможением (реле типа
ДЗТ).

Схемы дифференциальных
защит трансформатора

На
практике применяют схемы диф. защиты
различной сложности и с использованием
разных способов отстройки от внешних
к.з. и от бросков намагничивающих токов.

В
простейшем случае в защите используют
обычные реле тока (типа РТ-40)
без замедления. Такую защиту называют
дифференциальной
отсечкой
.
Принципиальная схема диф. отсечки 2-х
обмоточного трансформатора приведена
на рис. 8-6.

Рис. 8-6. Принципиальная
схема дифференциальной отсечки 2-х
обмоточного трансформатора.

Ток срабатывания
диф. отсечки отстраивается от броска
намагничивающего тока:

Iс.з.нIном.Т

где:

Iном.Т

номинальный ток
трансформатора

Кн=35

коэффициент
надёжности.

Для
облегчения отстройки Iс.з.
от броска намагничивающего тока, который
быстро затухает, в схеме диф. отсечки
устанавливают промежуточное реле с
временем действия 0,040,06с.

При
условии выбора ТТ
диф.
отсечки по кривым предельной кратности
(полная погрешность ТТ
не должна превышать 10%),
отстройка тока срабатывания от броска
тока намагничивания обеспечивает
отстройку защиты и от токов небаланса
при внешних к.з.

Основным
достоинством диф. отсечки является
простота схемы и быстродействие.
Недостатком является большой ток
срабатывания, вследствие чего защита
оказывается, в ряде случаев нечувствительна
(например, к витковым замыканиям).

При
использовании диф. отсечки в качестве
основной защиты от внутренних повреждений
в трансформаторе, коэффициент
чувствительности должен быть: Кч2.

Упрощённая
схема диф. отсечки (рис. 8-6) выполняется
в 2-х фазном исполнении (на стороне
треугольника силового трансформатора
устанавливаются ТТ
в 2-х фазах «А»
и «С»
и на двух реле тока). Упрощённая схема
не действует при двойных замыканиях на
землю на стороне НН
силового трансформатора в тех случаях,
когда земля в трансформаторе возникает
на фазе, не имеющей ТТ
(на фазе «В»).
Это повреждение должно отключаться
другими защитами трансформатора
(например, МТЗ).

Диф.
отсечка из-за недостаточной её
чувствительности применяется на
трансформаторах малой мощности (до
25 МВА
).

На
трансформаторах средней и большой
мощности (25
МВА

и более) применяют трехфазные схемы
продольных дифференциальных защит с
использованием диф. реле типа РНТ
и реле с торможением типа ДЗТ.

Принципиальная
схема
диф. защиты двухобмоточного трансформатора
с использованием БНТ

приведена на рис. 8-7.

Наличие
быстронасыщающихся трансформаторов
(TLA
на рис. 8‑7) позволяет эффективно
отстраиваться от бросков намагничивающего
тока и токов небаланса при внешних к.з.
(БНТ
практически запирает защиту при наличии
аредиодической составляющей в токе
дифференциальной цепи – в реле КА-1КА3.
Поэтому отстройка диф. защиты может
осуществляться от установившегося
значения периодической составляющей
тока небаланса, что значительно повышает
чувствительность защиты.

При
существенной разнице между токами в
плечах диф. защиты используются
выравнивающие (уравнительные) обмотки
TLA.

Рис. 8-7. Схема диф.
защиты двухобмоточного трансформатора
с БНТ.

а) принципиальная

б) развернутая

Практически
ток срабатывания диф. защиты трансформаторов
без РПН выбирают равным:

Iс.з.=(12)Iном.Т.

Ток
к.з., как и ток намагничивания, содержит
апериодическую составляющую, которая
затухает значительно быстрее, чем
периодическая составляющая. Наличие
БНТ
замеляет работу диф. защиты при к.з. в
трансформаторе на время 0,010,03с,
что является допустимым.

На
трансформаторах с РПН
ток срабатывания диф. защиты с БНТ
получается равным:

Iс.з.=(3-4)IТ.ном.

Достаточно
высокая чувствительность диф. защиты
сохраняется при использовании реле
типа ДЗТ
с
магнитным торможением, однолинейная
схема включения которого приведена на
рис. 8-8. Применение реле ДЗТ
целесообразно в случаях необходимости
отстройки диф. защиты от токов небаланса,
вызванных внешними к.з.

При
внешних к.з токи тормозных обмоток
создают магнитный поток насыщающий
крайние стержни магнитопровода, и ток
срабатывания возрастает пропорционально
току в тормозных обмотках. При к.з. в
зоне диф. защиты ток в рабочей обмотке
Iр
(вт.к)

имеет большую величину и защита, несмотря
на подмагничивание тормозным током,
срабатывает .

Рис. 8-8. Реле с
магнитным торможением (ДЗТ)

а) схема включения
реле

б) сравнительная
характеристика реле.

Реле
ДЗТ
с несколькими тормозными обмотками
используется в диф. защитах многообмоточных
трансформаторов.

Диф.
защита действует и при витковых замыканиях
в трансформаторе, однако её чувствительность
зависит от доли замкнувшихся витков.

В
настоящее время промышленностью
выпускается полупроводниковая
дифференциальная защита для использования
на мощных трансформаторах типа ДЗТ-21,
ток срабатывания которой равен (0,2-0,3)
Uном.Т.

Выводы:

  1. Продольная
    дифференциальная защита является
    основной быстродействующей защитой
    трансформаторов и автотрансформаторов
    от повреждений как внутри баков, так и
    вне их, в зоне, ограниченной трансформаторами
    тока схемы защиты.

  2. Принцип
    действия продольной диф. защиты
    трансформаторов (автотрансформаторов),
    так же как и диф. защит ВЛ и генераторов,
    основан на сравнении величины и фазы
    токов по концам защищаемого элемента.

  3. Недостатком
    диф. защиты является недостаточная её
    чувствительность при к.з. внутри обмоток
    (в том числе при витковых замыканиях)
    при применении достаточно грубых защит
    с током срабатывания больше номинального
    тока трансформатора (
    Iс.з.>Iном.Т).

  4. Ток
    срабатывания диф. защиты трансформатора
    необходимо отстраивать от токов
    небаланса при сквозных (внешних) к.з.,
    а также от бросков тока намагничивания
    силового трансформатора при включении
    и отключении его от сети.

  5. Для
    повышения чувствительности диф. защиты
    трансформатора применяют специальные
    диф. реле с быстронасыщающимися
    трансформаторами (БНТ) типа РНТ и реле
    с магнитным торможением типа ДЗТ.

  6. Дифференциальную
    защиту рекомендуется применять на
    трансформаторах мощностью 6,3 МВА и
    выше, а также на трансформаторах
    собственных нужд электростанций
    мощностью 4 МВА и выше.

  7. На
    трансформаторах малой мощности (до 25
    МВА) применяются дифференциальные
    отсечки (без БНТ).

  8. На
    трансформаторах средней и большой
    мощности применяются дифференциальные
    защиты с БНТ с использованием реле РНТ,
    а на трансформаторах с регулировкой
    напряжения под нагрузкой и на
    многообмоточных трансформаторах –
    дифференциальные защиты с использованием
    реле ДЗТ.

  9. На
    мощных трансформаторах в настоящее
    время широко используется
    высокочувствительная полупроводниковая
    диф. защита типа ДЗТ‑21, ток срабатывания
    которой не более 0,3
    Iном.Т.

studfiles.net

Дифференциальная защита линий

Глава десятая

10.1. 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. 10.1, а,
при внешнем КЗ (в точке К)
токи II
и III
на концах ЛЭП АВ
направлены в одну
сторону и равны по значению, а при КЗ на
защищаемой ЛЭП (рис. 10.1,б)
они направлены в разные стороны и, как
правило, не равны друг другу. Следовательно,
сопоставляя значение и фазу токов
II
и III,
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 ТАI
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 IIB
и IIIB,
а при КЗ на ЛЭП их сумме IIB
+ IIIB.
В нашей стране применяется схема
дифференциальной РЗ с циркулирующими
токами, основанная на сравнении вторичных
токов (рис. 10.1). Реаги­рующий орган —
токовое реле КЛ
включается параллельно
вторичным обмоткам ТТ. При таком включении
в случае внеш­него КЗ токи IIB
и IIIB
замыкаются через обмотку КА
и прохо­дят по ней
в противоположном направлении (рис.
10.1, а). Ток в реле равен разности токов:

Ip
= IIB
IIIB
= II
/КI
III
/КI.

(10.1)

При равенстве коэффициентов
трансформации и отсутствии погрешностей
в работе ТТ вторичные токи IIB
= IIIB
поступа­ющие в
обмотку реле, балансируются, ток Ip
= 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 (см. §3.1 и 3.2) ТТ
работают с погрешностью. Вслед­ствие
этого в указанных режимах в реле
появляется ток не­баланса:

Ip
= Iнб
= IIB
IIIB
.

(10.2)

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

Iс.з
> Iнб
max
.

(10.3)

При КЗ на защищаемой ЛЭП
(рис. 10.1,б)
первичные токи II
и III
направлены от шин подстанций в ЛЭП (к
месту КЗ). При этом вторичные токи IIB
и IIIB
суммируются в обмотке реле:

Ip
= IIB
+ IIIB
= II/KI
+ III/KI
= Iк
/KI.

(10.4)

где Iк
— полный ток КЗ, равный сумме токов II
и III,
притека­ющих к месту повреждения (к
точке К).

Под влиянием этого тока РЗ срабатывает.
Выражение (10.4) показывает, что
дифференциальная РЗ реагирует на полный
ток КЗ в месте повреждения, и поэтому в
сети с двустороннимпитанием 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.

studfiles.net

10.11. Направленная поперечная дифференциальная защита

Принцип действия.
Направленная поперечная
дифферен­циальная РЗ применяется на
параллельных ЛЭП с самостоя­тельными
выключателями на каждой ЛЭП (рис. 10.19).
К РЗ таких ЛЭП предъявляется требование
отключать только ту из двух ЛЭП, которая
повредилась. Для выполнения этого
тре­бования токовая поперечная
дифференциальная РЗ дополня­ется РНМ
двустороннего действия (рис. 10.19) или
двумя РНМ одностороннего действия,
каждое из которых предназначено для
отключения одной ЛЭП. Принципиальная
схема одной фазы дана на рис. 10.19. Токовые
цепи РЗ выполняются так же, как и у
токовой поперечной дифференциальной
РЗ. Токовые обмотки РНМ KW
и токового реле КА
соединяются
последова­тельно и включаются
параллельно вторичным обмоткам ТТ на
разность токов параллельных ЛЭП: Iр
=
II
III.
Токовые реле выполняют
функции пусковых органов, реагирующих
на КЗ и разрешающих РЗ действовать. РНМ
служит для определения поврежденной
ЛЭП по знаку мощности. Напряжение к реле
подводится от ТН шин подстанции.
Оперативный ток к РЗ по­дается через
вспомогательные контакты выключателей.

При срабатывании КА
плюс постоянного тока
подводится к контактам KW,
которое замыкает
верхний или нижний кон­такт, в
зависимости от того, какая из двух ЛЭП
повреждена. Для отключения поврежденной
ЛЭП РЗ устанавливается с обеих сторон
параллельных ЛЭП.

Внешние КЗ. При
внешних КЗ, нагрузке и качаниях первич­ные
токи II
и III
равны по значению и
совпадают по направлению на обоих концах
ЛЭП. При равенстве КII
и КIII
и идеальной ра­боте
ТТ Iр
= IIв
IIIв
= 0. При внешних КЗ, нагрузке и качаниях
РЗ не действует. Вследствие погрешности
ТТ и неравенства сопротивлений
параллельных ЛЭП IIв
и IIIв
различаются по зна­чению и фазе, в
результате чего в реле появляется ток
неба­ланса Iр
= Iнб.
Для исключения работы РЗ при внешних
КЗ ее ток срабатывания должен удовлетворять
условию: Iс.з
> Iнб
.

Короткое замыкание на
одной из параллельных ЛЭП (
WI
и WII).
На питающем конце (ПС
А)
в случае повреждения на WI
или
WII
первичные токи II
и III
имеют одинаковое направление (рис.
10.20). При этом токи II
и III
различаются по
значению: в поврежденной ЛЭП ток всегда
больше, так как сопротивле­ние от ПС
А до
точки К для
тока в поврежденной ЛЭП всегда меньше,
чем в неповрежденной. В результате Iр= IIв
IIIв
0, а его знак и направление
зависят от того, какая ЛЭП повреж­дена.
На приемном конце (ПС В)
первичные токи II
и III
имеют противоположное направление: на
поврежденной ЛЭП ток идет от шин ПС Б,
а на неповрежденной — к шинам (рис. 10.20).
В со­ответствии с этим Iр
= IIв
+ IIIв.

Из рис. 10.21 видно, что Iр
будет изменять направление в за­висимости
от того, какая ЛЭП повреждена. Как и в
предыду­щем случае, Iр
будет совпадать по направлению с током
в по­врежденной ЛЭП.

На рис. 10.21 приведены векторные
диаграммы, поясняющие действие РНМ при
повреждениях на WI
и WII
Поскольку ток в
поляризующей цепи РНМ, питаемой от ТН
шин, имеет оди­наковое направление
при КЗ на обеих ЛЭП, все диаграммы
построены относительно вектора Uр,
предполагаемо совпа­дающим с вектором
соответствующего первичного напряже­ния.
Векторы вторичных токов приняты
положительными, когда ток втекает в
зажим токового элемента реле KW,
обо­значенный точкой
(рис. 10.20). Вектор тока в реле при этом
от­стает от вектора Uр
на
р
=
к.
При КЗ на WI
(р
< 90°) замыкается контакт KW.1
(рис. 10.19, а)
в цепи отключения поврежден­ной ЛЭП
WI,
a
при КЗ на WII
(р
> 180°) замыкается KW.2
(рис. 10.19, в)
в цепи отключения поврежденной линии
WII.

Таким образом, при КЗ на
одной из параллельных ЛЭП под действием
тока Iр
срабатывают пусковые реле РЗ, подводя
опе­ративный ток к контактам РНМ.
Последнее по знаку Sр
опре­деляет поврежденную ЛЭП и замыкает
цепь отключения ее выключателя.

Автоматическая блокировка
выводит из действия
РЗ при отключении по любой причине
выключателей одной из парал­лельных
ЛЭП на стороне, где установлена РЗ. Для
этого опера­тивная цепь РЗ заводится
через вспомогательные контакты SQ1
и SQ2
выключателей Q1
и Q2
параллельных ЛЭП
(рис. 10.19). В современных схемах вместо
вспомогательных контактов ис­пользуются
реле-повторители выключателей,
сигнализирующие их положение «Включено».
Блокировка действия РЗ необхо­дима
для предупреждения и неправильной
работы ее в двух случаях:

1) если при КЗ на параллельной
ЛЭП, например WI
(рис. 10.20), выключатель
этой ЛЭП Q1
отключается раньше
выключателя Q3,
то реле мощности РЗ
подстанции А под
дей­ствием тока КЗ, проходящего к
месту повреждения на WII,
разрешит РЗ подстанции
А отключить
неповрежденную ли­нию WII;

2) при отключении одной из параллельных
ЛЭП РЗ превраща­ется в МТЗ мгновенного
действия и может работать ложно при
внешних КЗ.

В обоих случаях ложные
действия РЗ исключаются с по­мощью
рассмотренной блокировки. Однако если
во втором случае РЗ отключается только
на противоположном конце, то автоматическая
блокировка РЗ, установленной на стороне,
где выключатель остается в работе, не
подействует. Поэтому для исключения
ложной работы этой РЗ ее необходимо
отклю­чать вручную с помощью отключающего
устройства SX
(см. рис. 10.19, в).

Зона каскадного действия.
В § 10.10 было показано,
что раз­ница токов в параллельных ЛЭП
II
и III
уменьшается при удале­нии точки КЗ
от места установки РЗ (см. рис. 10.17, б).
В ре­зультате этого
каждый комплект направленной поперечной
дифференциальной РЗ, так же и токовой
дифференциальной РЗ, имеет зону m
(см. рис. 10.17), при КЗ в
пределах которой ток Iр<
Iс.з,
вследствие чего этот комплект РЗ не
может срабо­тать. Однако после
отключения поврежденной ЛЭП с
противо­положной стороны не работавшая
до этого РЗ приходит в дей­ствие и
отключает поврежденную ЛЭП. Так, например,
при КЗ на WI
в точке К
вблизи шин подстанции
В РЗ А не работает, так как Iр<
Iс.з.
После отключения
поврежденной линии WI
со стороны подстанции
В (где
ток Iр
достаточен для надежного действия
поперечной дифференциальной РЗ В)
весь IК
напра­вится от
подстанции А к
месту повреждения К
по
W1.
В
этом случае II
= IК,
III
= 0, а ток в пусковых
реле РЗ А резко
возрастет и станет больше Iс.з.
Пусковые реле РЗ А
сработают, РНМ вы­берет
поврежденную линию WI,
и РЗ подействует на
ее отклю­чение. Такое поочередное
действие РЗ называется кас­кадным, а
зоны тА
и
тВ,
в пределах которых
соответствующие РЗ действуют каскадно,
зоной каскадного действия (рис. 10.22).
Зона каскадного действия определяется
по (10.23). При каскадном действии полное
время отключения КЗ удваи­вается, что
является недостатком РЗ.

Мертвая зона по напряжению.
При трехфазном КЗ
вблизи места установки РЗ остаточное
напряжение Uр,
подводимое к РНМ, очень мало (см. рис.
7.6). При этом РНМ может отказать. Таким
образом, направленная поперечная
дифференциальная РЗ имеет мертвую зону
по напряжению. Мертвая зона невели­ка,
она определяется расчетом (см. § 7.7).

Работа защиты при обрыве
провода ЛЭП с односторонним за­землением.
Протекание токов КЗ
при этом виде повреждения показано на
рис. 10.23. Направленная поперечная
дифферен­циальная релейная защита А
под действием тока
IКI
+ IКII,
совпадающего по
направлению с током в поврежденной ЛЭП
WI,
отключит поврежденную
ЛЭП. Одновременно от тока в ЛЭП WII
IКII
сработает РЗ В
и неправильно отключит неповреж­денную
ЛЭП WII
. Опыт
эксплуатации показывает, что рассмот­ренный
вид повреждения бывает редко, поэтому
специальных мер к исключению неправильной
работы РЗ не применяют.

Схемы направленной поперечной
дифференциальной защи­ты
выполняются
с учетом следующих положений: в сети с
изо­лированной нейтралью в двухфазном
исполнении от между­фазных КЗ и от
двойных замыканий на землю; в сети с
глухо-заземленной нейтралью двумя
комплектами — в двухфазном исполнении
от междуфазных КЗ и нулевой
последовательно­сти от КЗ на землю;
РЗ выполняется без выдержки времени.

На рис. 10.24 приведена схема
поперечной дифференциаль­ной токовой
направленной РЗ для параллельных ЛЭП
в сети сизолированной нейтралью.
Пусковые
токовые органы КА. А
и КА.С
включены на разность
токов соответствующих фаз ЛЭП WI
и WII.
В качестве РНМ
используются реле KWA
и KWC
дву­стороннего
действия типа РБМ-271, имеющие рабочую
харак­теристику Мвр
= k
UрIpcos(р
+ 45°). Контакт KWA.1
(
KWC.1)
замыкается при КЗ на
Wl,
когда Sp
на зажимах KW
имеет поло­жительный
знак, а контакт KWA.2
(
KWC.2)
— когда повредится
WII
(при отрицательном
знаке Sр).
При использовании РНМ одностороннего
действия типа РМ-11 на каждую фазу
устанав­ливается по два реле.

В схеме предусмотрено два
выходных промежуточных реле КL1
и KL2,
действующие на
отключение WI
и WII.
Плюс пода­ется на
оперативные цепи РЗ контактами KQC1.1
и KQC2.1
реле положения
«Включено» KQC
выключателей Q1
и Q2
ЛЭП WI
и WII,
чем обеспечивается
автоматическая блокировка РЗ при
отключении одного из выключателей.
Заметим, что при использовании показанной
на рис. 10.24 схемы вывода РЗ из действия
для надежного отключения поврежденной
ЛЭП в схеме управления обязательно
требуется запоминание отклю­чающей
команды.

В качестве выходных реле в
схеме на рис. 10.25 используются промежуточные
реле типа РП-251 или РП-253 L1
и KL2),
имеющие небольшое
замедление на срабатывание, что
предот­вращает действие защиты при
срабатывании трубчатых разряд­ников.
Срабатывание в этом случае указательных
реле КН1 и
КН2 исключается
благодаря шунтированию их обмоток
раз­мыкающими контактами выходных
промежуточных реле КL1.2,
KL2.2.

На рис. 10.25 приведена схема
поперечной токо­вой направленной
дифференциальной РЗ для
параллельных ЛЭП 110-220 кВ в сети с
заземленной нейтралью. Схема состоит
из двух комп­лектов: одного — для
действия при междуфазных КЗ, второ­го
— от КЗ на землю. Комплект РЗ от междуфазных
КЗ выпол­няется так же, как и в предыдущей
схеме РЗ на рис. 10.24, по двухфазной схеме
с двумя пусковыми реле КАA
и КАС
и дву­мя реле
направления мощности KWA
и KWC.
Комплект РЗ от КЗ на
землю реагирует на токи и напряжения
нулевой последова­тельности и включает
пусковые реле — тока КА0,
включенное на разность
токов НП параллельных ЛЭП, и напряжения
KV0,
подключенное к обмоткам
ТН, соединенным в разомкнутый треугольник,
представляющий собой фильтр напряжения
НП; РНМ, включенное на разность токов
НП и напряжение НП.

Реле KW0
реагирует на мощность:

Sp
= UрIpsin(р
+ 20°),

здесь
Uр= 3U0;
I
р
= 3I0.

Пуск комплекта РЗ от КЗ на
землю осуществляется после­довательно
включенными замыкающими контактами
реле КА0.1 и
KV0.1.
Дополнение схемы
контактами реле напряже­ния НП
позволяет не отстраивать Iс.з
от тока небаланса,
прохо­дящего в обмотке КА0
при междуфазных КЗ
на защищаемых ЛЭП, и благодаря этому
повысить чувствительность комплек­та
НП.

В схеме на рис. 10.25 предусмотрено
выведение из действия комплекта РЗ от
междуфазных КЗ при КЗ на землю на
защи­щаемых ЛЭП. Это необходимо в
связи с тем, что блокируемый комплект
может действовать в
неповрежденных фазах от токов
неповрежденной ЛЭП при каскадном
отключении КЗ на землю со стороны,
противоположной месту установки
рас­сматриваемого комплекта РЗ, что
могло бы привести к непра­вильному
(ложному) отключению неповрежденной
ЛЭП. Вывод из действия комплекта от
междуфазных КЗ осуществ­ляется
размыкающими контактами реле КА0.2
и KV0.2.
До­полнительно в
цепь блокировки
включен также размыкающий контакт KL3.2
выходного промежуточного
реле KL3,
что повышает надежность
защиты на несрабатывание при каскадном
отключении КЗ на землю на одной из
параллельных ЛЭП.

В рассматриваемой схеме
выведение РЗ из действия при отключении
выключателя одной из ЛЭП осуществляется
раз­рывом цепи обмотки каждого
выходного промежуточного ре­ле КL1
и KL2
контактами реле
положения «Включено» выклю­чателя
параллельной ЛЭП (KQC1.1
и KQC2.1
соответственно). Такое
выполнение схемы взамен последовательного
включе­ния контактов KQC1.1
и KQC2.1
в цепи подведения к
РЗ «плю­са» оперативного постоянного
тока принято в предположении наличия
на подстанции (электростанции) устройства
резерви­рования при отказе выключателей
— УРОВ (см. гл. 21) в слу­чае, когда в его
цепях не предусматривается удерживание
сиг­нала от РЗ на определенное время.
Указанное выполнение схемы необходимо
для
обеспечения подачи
длительного сиг­нала на пуск УРОВ от
выходного промежуточного реле РЗ
параллельных ЛЭП при КЗ на одной из них
и отказе ее выклю­чателя.

Выбор уставок направленной
поперечной дифференциаль­ной защиты,
включенной на фазные токи (см. рис.
10.19).
Ток срабатывания
пусковых реле РЗ должен удовлетворять
четырем
требованиям:

1) пусковые реле не должны
действовать от тока небалан­са Iнб,
возникающего при КЗ на шинах противоположной
под­станции:

Iс.з
= kотс
Iнбmax
,

(10.24)

где kотс
=
1,52;

2) пусковые реле должны быть
отстроены от суммарного тока нагрузки
Iн
тах
параллельных ЛЭП для
предотвращения ложного действия РЗ в
случае отключения одной из ЛЭП с
противоположной стороны в нормальном
режиме (рис. 10.26, а):

Iс.з
= kотс
Iн
max
;

(10.25)

3) пусковые реле должны
отстраиваться от токов в непо­врежденных
фазах Iнеп.ф
при двухфазных и однофазных КЗ:

Iс.з
= kотс
Iнеп.ф
,

(10.26)

где Iнеп.ф
= Iн
+ k
Iк.

Токи в неповрежденных фазах
и
С)
влияют на работу РЗ при каскадном
отключении поврежденной ЛЭП (рис. 10.26,
б),
так как в этом режиме
они текут только по одной оставшейся в
работе линии WII.
При пофазном пуске
РЗ неселективное отключение ЛЭП в
рассматриваемом случае исключается;

4) пусковые
реле должны надежно возвращаться при
мак­симальной нагрузке параллельных
ЛЭП.
Условия возврата
обеспечиваются, если

Iс.з
=
,

(10.27)

где
— суммарный максимальный ток нагрузки
параллель­ных ЛЭП.

Ток срабатывания, выбранный
по четвертому условию, обыч­но
удовлетворяет всем остальным требованиям.
Поэтому ра­счет
Iс.з
ведется по (10.27) и проверяется по (10.24)
и (10.25).

Ток небаланса поперечной
дифференциальной РЗ принима­ется
равным арифметической сумме тока
небаланса Iнб,
обус­ловленного погрешностью ТТ, и
тока небаланса Iнб,
вызванно­го неравенством сопротивлений
параллельных ЛЭП. При вы­боре уставок
по (10.24) необходимо исходить из
максимально­го значения суммарного
тока небаланса

Iнб
max
=
+.

(10.27а)

Для уменьшения

ТТ, питающие РЗ, выбираются по кри­вым
предельной кратности или 10%-ной погрешности
при мак­симальном значении тока
внешнего КЗ на шинах противопо­ложной
подстанции, текущего по каждой параллельной
ЛЭП Iкmax.
Расчетная кратность
тока

тр
=,

(10.28)

где kа
— коэффициент, учитывающий влияние
апериодиче­ской слагающей тока КЗ,
принимается равным 2.

Согласно [2], рекомендуется
оценивать приближенное зна­чение

по выражению


= kодн
0,1
kа,

(10.29)

где Iк
max
— максимальный ток
при трехфазном КЗ на шинах подстанций
А и
В, проходящий
по одной из параллельной ЛЭП при работе
обеих; 0,1 — погрешность ТТ, равная 10%; kодн
-коэффициент
однотипности, принимаемый при
однотипных ТТ и одинаковых сопротивлениях
плеч равным 0,5; kа
=
1,5
2. Вторую составляющую тока небаланса
можно
оценивать по формуле

=,

(10.30)

где
Z%
= 100 — разница в процентах между
сопротивлениями прямой последовательности
обеих ЛЭП;
максимальное значение
суммарного тока КЗ (по обеим ЛЭП при
повреждении на шинах противоположной
подстанции).Обычно
сопротивления ЛЭП одинаковы и
=
0.

Чувствительность защиты характеризуется
зоной каскад­ного действия РЗ,
коэффициентом чувствительности пуско­вых
реле и мертвой зоной по напряжению.

Зона каскадного действия подсчитывается
для РЗ на каждом конце параллельных ЛЭП
по (10.23) и не должна превышать 25% длины
ЛЭП.

Чувствительность пусковых реле
проверяется, для двух случаев:

а) при КЗ в точке К1
на границе зоны
каскадного действия РЗ А
(рис. 10.27, а)
после отключения поврежденной ЛЭП с
противоположной стороны В

=Iр
К1/
Iс.з,

(10.31)

где IрK1
— минимальный ток в реле;
в этих условиях рекомен­дуется иметь


>
1,5;

б) в случае установки
поперечных дифференциальных РЗ с обеих
сторон ЛЭП (рис. 10.27, б)
определяется

при повреж­дении в
точке равной чувствительности обеих
РЗ, которая на­ходится из условия

,(10.32)

где IрА
и IрВ
— токи в реле РЗ Л и Б
при КЗ в точке К2.

Если обозначить расстояние
от РЗ В до
точки К2 через
lВ,
то, приравнивая падение напряжения в
параллельных ветвях от подстанции В
до точки К2
по контуру линий WI
и WII
и учи­тывая (10.31),
получаем

lВ
=
.
(10.33)

Определив местоположение
точки К2, рассчитываем
токи КЗ и
токи в реле РЗ А
и В,
после чего находим

=.
(10.34)

Рекомендуется иметь kч
2.

Мертвую зону по напряжению определяют
на основании соображений, изложенных
в §7.7, исходя из чувствительности РНМ.

Выбор уставок поперечной
дифференциальной токовой направленной
защиты нулевой последовательности.

Ток сра­батывания
токового реле НП выбирается по выражению

Iс.з,
нп
= kнIнбmax
.

(10.35)

Ток небаланса подсчитывается
по (10.29) и (10.30). Расчет Iнб
ведется при одно-
или двухфазных КЗ на землю на шинах
противоположной подстанции по наибольшему
току Iк.

Напряжение срабатывания реле напряжения
НП принима­ется равным 5-10 В. Ток
срабатывания токового реле НП при
наличии в схеме РЗ реле напряжения НП
отстраивается только от тока небаланса
при внешних КЗ. Благодаря этому
чувстви­тельность пускового органа
повышается.

studfiles.net

Отправить ответ

avatar
  Подписаться  
Уведомление о