Logo GenDocs.ru

Поиск по сайту:  

Загрузка...

Лекции - Релейная защита и автоматика - файл Конспект лекций по Релейной защите Часть 1.doc


Лекции - Релейная защита и автоматика
скачать (3754.3 kb.)

Доступные файлы (3):

Конспект лекций по Релейной защите Часть 1.doc2995kb.19.03.2010 02:34скачать
Конспект лекций по релейной защите Часть 2.doc1658kb.19.03.2010 02:35скачать
Конспект лекций по релейной защите Часть 3.doc92kb.19.03.2010 02:35скачать

содержание
Загрузка...

Конспект лекций по Релейной защите Часть 1.doc

1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11
Реклама MarketGid:
Загрузка...
^

7.3. Схема и принцип действия токовой направленной защиты



Токовая направленная защита представляет собой МТЗ, дополненную реле направления мощности. Однофазная принципиальная схема ТНЗ представлена на рис. 7.3.1.


Рис. 7.3.1
Пусковой орган защиты: токовое реле КА.

Орган направления: реле направления мощности KW.

Орган времени: реле времени КТ.
Работа схемы: при КЗ на защищаемой линии реле ^ KW замыкает свои контакты, а при КЗ на смежных линиях – нет. В нормальном режиме при направлении потока мощности от шин в линию реле KW может замыкать свои контакты, однако срабатывание защиты должно предотвращаться токовым реле КА, поэтому токовые реле должны быть отстроены от токов нагрузки. В тех случаях, когда токовые реле по условиям чувствительности не удаётся отстроить от максимальной нагрузки, применяется блокировка от реле минимального напряжения KV (рис. 7.3.2).


Рис. 7.3.2
Сети с изолированной нейтралью
ТНЗ устанавливается на двух одноименных фазах во всей сети.
Сети с глухозаземленной нейтралью
Защита устанавливается на трех фазах. Если защита служит для действия только при междуфазных КЗ – на двух фазах.
ТНЗ выполняются как на постоянном, так и на переменном оперативном токе. Двухфазная схема на переменном оперативном токе представлена на рис. 7.3.3.
Схема выполнена с дешунтированием катушки отключения, с токовыми пусковым органом и промежуточными реле KL1,KL2 с мощными переключающими контактами.

Схема должна быть дополнена устройствами, контролирующими исправность цепей напряжения.

Рис. 7.3.3




Рис. 7.3.3 (продолжение)

^

7.4. Схемы включения реле направления мощности




7.4.1. Требования к схемам включения



Реле KW включается, как правило, на фазный ток и фазное или междуфазное напряжение. Сочетание фаз тока и напряжения, питающего реле, называемое схемой включения, должно быть таким, чтобы реле правильно определяло знак мощности КЗ при всех возможных случаях и видах повреждений и чтобы к нему подводилась наибольшая мощность SР:
SP= UPIPsin(–Р), (7.10)

где – угол внутреннего сдвига реле.
Мощность SP может быть недостаточна для действия реле, при КЗ близких к месту установки реле снижается напряжение UP или при неблагоприятном значении угла Рsin(–Р)  0. Отсюда вытекают следующие требования к схемам включения
1. Реле должно включаться на такое напряжение, которое при близких КЗ не снижается до нуля.

2. UP и IP, подводимые к реле, должны подбираться так, чтобы угол сдвига между ними Р в условиях КЗ не достигал значений, при которых SP на зажимах реле  0.

^

7.4.2. 90 и 30 схемы



В современных схемах ТНЗ применяется включение реле направления мощности по так называемым 90 и иногда 30 схемам.

На рис. 7.4.1 приведена принципиальная схема максимальной направленной защиты с двумя пусковыми органами: тока и минимального напряжения и однофазными реле направления мощности, включенными по 90 схеме.

Рис. 7.4.1





Рис. 7.4.1 (продолжение)
На рис. 7.4.2 представлена принципиальная схема максимальной направленной защиты с токовым пусковым органом и трехфазным реле направления мощности, включенным по 30 схеме.







Рис. 7.4.2
Таблица 7.1




90 схема

30 схема
Реле

IP

UP

IP

UP

1

IA

UBC

IA

UAC

2

IB

UCA

IB

UBA

3

IC

UAB

IC

UCB


На рис. 7.4.3 и 7.4.4 представлены векторные диаграммы для 90 и 30 схемам соответственно.


Рис. 7.4.3


Рис. 7.4.4
Названия схем условны – их именуют по углам Р между UP и IP в симметричном трехфазном режиме при условии, что угол сдвига фаз между фазными током и напряжением равен нулю: (чисто активная нагрузка).

^

7.4.3. Работа реле, включенных по 90 и 30 схемам



Рассмотрим работу 90 схемы. (Анализ работы 30 должен быть выполнен студентами самостоятельно)
М.Ч.реле= – 30,

=90+М.Ч=90–30=60,

МЭ=kUPIPcos(P+30),

IP=IA, UP=UBC.



Трехфазное КЗ на линии


Рис. 7.4.5
Ток IA отстает от UА на k – определяется активным и реактивным сопротивлением линии от шин до точки КЗ и влиянием активного сопротивления дуги, (рис. 7.4.5):

и – два предельных положения векторов тока;

– ток КЗ через дугу в начале линии;

– ток при КЗ за чисто реактивным сопротивлением.

Угол P= – (90 – k) – его предельные значения колеблются от 0 до 90.
Диаграмма токов и напряжений на зажимах реле показана на рис. 7.4.6.

Рис. 7.4.6
Величина электромагнитного момента максимальна: МЭ.макс при P= – 30 (k = 60). При P =0 величина электромагнитного момента составляет 0,86 от МЭ.макс, при P = –90 величина момента составляет 0,5 от МЭ.макс.
Из анализа векторной диаграммы можно сделать вывод, что работа реле при трехфазном КЗ в зоне и вне зоны действия будет правильной и величина электромагнитного момента МЭ вполне достаточной для действия реле.

С точки зрения величины UP, схема обеспечивает максимально возможное значение напряжения на зажимах реле, поскольку питается линейным напряжением.
Исследования показали, что 90 схема оказывается наиболее выгодной для реле направления мощности с углом от 30 до 60, оптимальные условия имеют место при =45.

Выводы по схеме

1. Знак момента реле при всех видах КЗ в зоне положителен, а вне зоны – отрицателен.

2. Величина электромагнитного момента МЭ в диапазоне возможных изменений угла P остается значительной и достаточной для действия реле.

3. Напряжение UP при симметричных КЗ имеет максимально возможное значение, обеспечивающие минимальную величину мертвой зоны (при близких КЗ UP=0 – реле не срабатывает).
Недостаток 90 схемы
Возможность неправильной работы однофазных реле направления мощности ^ KW при КЗ за силовым трансформатором с соединением обмоток Y/. (Чисто теоретическая возможность: КЗ должно произойти через дугу с большим сопротивлением, на практике подобные происшествия не зафиксированы.) Трехфазные реле в подобных случаях должны действовать правильно.

90 схема считается лучшей и рекомендуется как типовая для реле направления мощности KW смешанного типа.
30 схема
Используется, в основном, для реле косинусного типа. Реле, включенные по такой схеме, ведут себя правильно при всех видах КЗ. Недостаток аналогичен реле, включенным по 90 схеме: – возможность отказа при КЗ за трансформатором Y/.

^

7.5. Блокировка максимальной направленной защиты при замыканиях на землю



Для отключения однофазных КЗ обычно применяются защиты, реагирующие на токи и напряжения нулевой последовательности.

Максимальная направленная защита (МНЗ), включаемая на фазные токи, используется только в качестве защиты от междуфазных замыканий. При КЗ на землю защита блокируется. Пример выполнения блокировки показан на рис. 7.5.1.


Рис. 7.5.1

^

7.6. Выбор уставок защиты




7.6.1. Ток срабатывания пусковых реле



Ток срабатывания пусковых реле выбирается исходя из двух условий.
1. Отстройка от токов нагрузки:
(7.11)

2. Отстройка от токов, возникающих в неповрежденных фазах при КЗ на землю в сети с глухозаземленной нейтралью.
Анализ работы защит показал, что реле направления мощности, включенные на ток неповрежденных фаз, могут действовать неправильно. Рассмотрим токораспределение при однофазном КЗ (рис. 7.6.1).


Рис. 7.6.1
Реле KW, включенные в фазы А и В линии w1, могут разрешить защите отключить неповрежденную линию. Ток срабатывания защиты должен быть отстроен от тока неповрежденной фазы:
IС.З=kНIН.Ф, (7.12)

где IН.Ф – ток в неповрежденной фазе;

kН=1,15...1,3;
IН.Ф=IН+kIК , (7.13)

где k – коэффициент, учитывающий долю тока IК, замыкающегося по неповрежденной фазе, k <1;

IН – ток нагрузки.

Для защит в сети с малым током замыкания на землю и защит, блокируемых при замыканиях на землю, ток срабатывания IС.З выбирается только по первому условию.

Для обеспечения селективности чувствительность защит, действующих в одном направлении, необходимо согласовывать так, чтобы токи срабатывания нарастали при обходе защит против направления их действия (рис. 7.6.2).


Рис. 7.6.2

Пояснение к рисунку

Рассмотрим действие защит в представленной сети при КЗ в точке К1: отсюда следует, что IKB>>IKA. Короткое замыкание должно быть устранено срабатыванием защит 1 и 6. Однако действие защит будет каскадным. IKB>IС.З.1,IKA<IС.З.6 вначале сработает защита 1, после отключения выключателя 1 ток IKA резко возрастет, превысив IС.З.6 – сработает защита 6.

IС.З.6<IС.З.4< IС.З.2 (7.14)

Разница в величине тока срабатывания двух смежных защит должна составлять 10%.

^

7.6.2. Выдержка времени защиты



Выдержки времени ТНЗ выбираются по условию селективности (рис. 7.6.3).



Рис. 7.6.3
Из анализа действия защит при КЗ в точках К1–К3 следует, что направленность действия требуется не на всех защитах. Так как выдержка времени защиты 3 больше выдержки времени защиты 2 (t3>t2), то селективность действия защиты 3 при КЗ на линии w1 может быть обеспечена без органа направления, то же относится и к защите 4.

Орган направления должен устанавливаться на тех защитах, у которых при направлении мощности КЗ к шинам нельзя обеспечить селективность посредством выдержки времени. Исключение органов направления мощности у ряда защит существенно экономит средства на организацию релейной защиты сети. Проектирование направленных защит в сетях следует начинать с вопроса необходимости использования органов направления мощности.

^

7.6.3. Мертвая зона



Мертвая зона – участок линии при КЗ, в пределах которого реле направления мощности не работает из–за того, что мощность на её зажимах оказывается меньше мощности срабатывания.

По правилам устройства электроустановок (ПУЭ) при расчете уставок токовой направленной защиты должна быть рассчитана протяженность мертвой зоны.


Рис. 7.6.4

При металлическом трехфазном КЗ на границе мертвой зоны (рис.7.6.4, точка К1) мощность на зажимах реле равна мощности срабатывания:
SP=SC.P=UPIPsin(–P);

, (7.15)

где SC.P – мощность срабатывания, определяется по заводским данным;

– ток трехфазного металлического КЗ в начале линии (допускается с целью упрощения).
Вычисление sin(–P):

– параметры линии.
Зная К и схему включения реле, находят P.

Например для 90 схемы P=К – 90 (см. рис. 7.4.5), угол внутреннего сдвига находят из справочника или паспорта реле. Подставив данные в формулу (7.15), находят UС.P

Первичное фазное напряжение, необходимое для срабатывания реле:
UФ1=UC.P nН – если реле включено на фазное напряжение;

– если реле включено на линейное напряжение.

Сопротивление ZМ.З, в котором падение напряжения от тока IКЗ равно UФ1:
. (7.16)
Длина мертвой зоны
, (7.17)

где Zу – удельное сопротивление линии, .
Мертвая зона является существенным недостатком всех защит, в состав которых входят реле направления мощности.

^

7.7. Токовые направленные отсечки



Принцип действия токовых направленных отсечек (ТНО) такой же, как и у ненаправленных. Реле направления мощности не позволяет ТНО действовать при мощности КЗ, направленной к шинам. Отстройка тока срабатывания ТНО ведется только от токов КЗ, направленных от шин подстанции (см. рис. 7.7.1).


Рис. 7.7.1.

ТНО применяются в сети с двусторонним питанием, когда обычная отсечка оказывается слишком грубой. Зона отсечки с применением реле направления мощности значительно увеличивается.

Вследствие наличия мертвой зоны у реле направления мощности ТНО должна применяться только в тех случаях, когда обычная отсечка не удовлетворяет условию чувствительности.

Схема мгновенной ТНО отличается от схемы ТНЗ (см. рис. 7.3.1) только отсутствием реле времени.

Как и обычные отсечки ТНО выполняется как мгновенной, так и с выдержкой времени.

Эффективно применение трехступенчатой токовой направленной защиты.

^

7.9. Оценка токовых направленных защит



Токовые направленные защиты являются основными защитами сетей напряжением до 35 кВ с двусторонним питанием. В сетях 110, 220 кВ ТНЗ применяются в основном как резервные, лишь иногда (в сочетании с отсечкой) как основные.
Достоинства
1. Обеспечивают селективную защиту сетей с двусторонним питанием.

2. Простой принцип действия.

3. Надежна в эксплуатации.
Недостатки
1. Большие выдержки времени, особенно вблизи источников питания.

2. Недостаточная чувствительность в сетях с большими нагрузками и небольшими кратностями токов КЗ.

3. Мертвая зона при трехфазных КЗ.

4. Возможность неправильного выбора направления при нарушении цепей напряжения, питающих реле направления мощности.

Литература



1. Электротехнический справочник. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – Т.3. – Кн. 1.

2. Шаббад М. А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. – Л.: Энергоатомиздат, 1985.

3. Беркович М. А. и др. основы техники релейной защиты / М. А. Беркович, В. В. Молчанов, В. А. Семенов. – М.: Энергоатомиздат, 1984.

4. Справочник по наладке вторичных цепей электростанций и подстанций / А. А. Антюшин, А. Е. Гомберг, В. П. Караваев и др.; Под ред. Э. С. Мусаэляна. – М.: Энергоатомиздат, 1989.

5. Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций. – М.: Энергоатомиздат, 1987.

6. Андреев В. А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. – М.: Высшая школа, 1991.

7. Чернобровов Н. В. Релейная защита. – М.: Энергия, 1974.




1   2   3   4   5   6   7   8   9   10   11



Скачать файл (3754.3 kb.)

Поиск по сайту:  

© gendocs.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации