ОМИКРОН ОМИКРОН ОМИКРОН
Система Orphus
Релейная защита воздушных линий 110-220 кВ типа ЭПЗ-1636 [25] Расчет уставок устройств релейной защиты [24] ДИСТАНЦИОННАЯ ЗАЩИТА [18] Максимальная токовая защита [14] Проверка релейной защиты [13] Дифференциальная защита линий [12] Защита синхронных генераторов [12] Измерительные трансформаторы [10] Принципы построения измерительных и логических органов релейной защиты на полупроводниковой и интегральной базе [10] Токовая направленная защита [9] Защита электродвигателей [9] Реле [9] Защита от однофазных замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью [8] Правила выполнения схем РЗА [8] Проверка защиты первичным током нагрузки и рабочим напряжением [8] Высокочастотные защиты [7] Защита воздушных и кабельных линий электропередачи [7] Защита трансформаторов и автотрансформаторов [7] Защита предохранителями и автоматическими выключателями [7] Защита от коротких замыканий на землю в сети с глухозаземленной нейтралью [6] Векторные диаграммы. Короткие замыкания в электрических системах [6] Действие релейной защиты при качаниях [6] Аппаратура для проверки релейной защиты [5] Защита шин [3] Особенности защиты линий и трансформаторов, подключенных к линиям без выключателей на стороне высшего напряжения [3] Оперативный ток [3] Общие сведения [3] Управление выключателями [2]

13-2. Дифференциальная защита шин

а) Принцип действия

Дифференциальная защита шин выполняется на тех же . принципах, что и рассмотренные выше дифференциальные защиты трансформаторов и генераторов. Токовые реле (рис. 13-2) подключаются к соединенным параллельно вторичным обмоткам трансформаторов тока, установленных на каждом присоединении. Коэффициенты трансформации всех трансформаторов тока равны.

При коротком замыкании на шинах в зоне действия защиты шин по всем линиям ток подтекает к месту к. з., в реле проходит сумма токов, под действием которой оно срабатывает (рис. 13-2, а):

При внешнем к. з. на одной из линий (рис. 13-2, б) сумма токов, подтекающих к шинам по двум линиям, равна току, оттекающему от шин по поврежденной линии. Сумма токов равна нулю, и реле не действует:

На самом деле при внешнем к. з. в реле проходит ток небаланса, обусловленный разной погрешностью трансформаторов тока, включенных в схему защиты:

В отличие от продольной дифференциальной защиты генератора ток небаланса в дифференциальной защите шин определяется не только и не столько различием характеристик трансформаторов тока, но главным образом различием нагрузки на трансформаторы тока поврежденного и неповрежденных присоединений, определенных разными величинами проходящих по ним токов. На рис. 13-3 приведена характеристика намагничивания Е2 = f (Iнам), которая принята одинаковой для всех трансформаторов тока.

На трансформаторах тока неповрежденных присоединений, через каждый из которых проходит только часть тока к. з., Е2 сравнительно невелика; невелики и обусловленные ими токи намагничивания I2нам и I3нам. На поврежденном же присоединении, трансформаторы тока которого обтекаются полным током к. з., Е2 велико. Большое значение имеет и ток намагничивания I1нам. В результате ток небаланса может достичь очень большой величины.

Очевидно, что разница между величинами Е2 для трансформаторов тока, установленных на поврежденном и неповрежденных присоединениях, будет увеличиваться с увеличением числа присоединений. Особенно большой ток небаланса может возникнуть, если трансформатор тока поврежденного элемента при внешнем к. з. будет работать в насыщенной части характеристики намагничивания, как показано на рис. 13-3.

Для уменьшения тока небаланса в реле дифференциальной защиты шин, что требуется для повышения ее чувствительности, необходимо:

применять трансформаторы тока с высокими характеристиками намагничивания, наилучшие характеристики имеют трансформаторы тока класса Д, которые обычно и используются в схемах дифференциальных защит шин;

уменьшать вторичные токи за счет увеличения коэффициента трансформации трансформаторов тока;

уменьшать нагрузку на трансформаторы тока путем увеличения сечения и сокращения длины соединительных проводов токовых цепей.

Опыт эксплуатации показывает, что наиболее эффективным средством для повышения надежности дифференциальных защит шин является использование трансформаторов тока с вторичным номинальным током 1 А.

В настоящее время разработаны схемы более совершенных дифференциальных защит шин с торможением и дифференциально-фазная защита, основанная на сравнении фаз токов. Эти защиты обеспечивают лучшую отстройку от токов небаланса при внешних к.з. и могут применяться, когда простая дифференциальная токовая защита шин не проходит из-за больших погрешностей трансформаторов тока при внешних к. з.

б) Схема дифференциальной защиты шин для подстанций с одной рабочей и одной резервной системами шин

Наиболее проста схема дифференциальной защиты шин для подстанций, работающих нормально на одной системе шин (рис. 13-4). Вторая система шин находится в резерве, без напряжения. В схему дифференциальной защиты шин 110—500 кВ входят три токовых реле Т типа РНТ, каждое из которых включено на разность токов трансформаторов тока одноименных фаз всех присоединений подстанции. Для подстанций 35 кВ применяется аналогичная схема, но с двумя токовыми реле и двумя трансформаторами тока на каждое присоединение.

Использование в схеме защиты шин реле с быстронасы-щающимися трансформаторами, так же как и в схемах дифференциальных защит генераторов и трансформаторов, позволяет лучше отстроиться от токов небаланса и предотвратить излишнее срабатывание защиты при внешних коротких замыканиях. Реле Т, срабатывая при коротком замыкании в зоне защиты, подают плюс па обмотки промежуточных реле П1 и П2, первое из которых отключает все присоединения, а второе — шиносоединительный выключатель.

Трансформаторы тока шиносоединительного выключателя нормально не подключены к токовым цепям дифференциальной защиты шин. Сделано это для того, чтобы при подаче напряжения на резервную систему шин включением шиносоединителыюго выключателя во время опробования она оказалась бы в зоне защиты. Благодаря этому будет обеспечено быстрое отключение повреждения. При этом, однако, целесообразно отключить только шиносоединительный выключатель, сохранив в работе неповрежденную рабочую систему шин. В рассматриваемой схеме это обеспечивается с помощью размыкающего контакта дополнительного блокирующего реле П3, включенного в цепь обмотки промежуточного реле П1. Реле П3 срабатывает при подаче импульса, от ключа управления на включение шиносоеди-нительного выключателя и размыкает цепь обмотки П1. Если при этом подействует дифференциальная защита шин вследствие включения на поврежденную резервную систему шин, произойдет отключение только шиносоединительного выключателя от реле П2, так как цепь обмотки реле П1 будет разомкнута контактом П3. После включения шиносоединительного выключателя и возврата ключа управления реле П3 вернется, восстанавливая цепь обмотки П1.

Для того чтобы предотвратить ненужный вывод защиты при многократном опробовании выведенного в ремонт шиносоединительного выключателя, предусмотрена накладка Н2 шунтирующая контакт реле П3. В качестве П3 обычно используется реле типа РЭ-500, имеющее замедление на возврат порядка 1—2 с.

Если шиносоединительный выключатель будет включен длительно в работу при использовании его вместо ремонтируемого выключателя одного из присоединений, его токовые цепи подключаются к токовым цепям дифференциальной защиты шин с помощью испытательного блока.

Как известно, обрыв токовых цепей одного из плеч дифференциальной защиты влечет за собой нарушение баланса токов и появление большого тока в реле. При этом защита может подействовать ложно либо сразу, если ток ее срабатывания не отстроен от тока нагрузки присоединения, на котором произошло нарушение токовых цепей, либо впоследствии при внешнем коротком замыкании. Вследствие большой ответственности дифференциальной защиты шин, ложное срабатывание которой влечет за собой отключение большого числа присоединений, в схеме защиты предусмотрена блокировка, осуществляющая вывод ее из действия в случае неисправности токовых цепей.

В рассматриваемой схеме эта блокировка осуществляется с помощью токового реле нулевой последовательности Т0, включенного в нулевой провод токовых цепей защиты. В случае обрыва провода одной из фаз плеча любого из присоединений несбалансированный ток этой фазы,'пройдя через соответствующее реле защиты, замкнется через нулевой провод и вызовет срабатывание реле Т0, которое подаст плюс на обмотку реле времени В; последнее, доработав, подаст плюс на обмотку промежуточного реле П4. Это реле самоудерживается через свой замыкающий контакт, а размыкающими контактами снимает плюс с контактов токовых реле Т, выводя защиту из действия. Возврат блокировки в исходное положение осуществляется с помощью кнопки КH1.

Кроме токового реле Т0, для контроля за исправностью токовых цепей предусмотрен миллиамперметр mA, установленный в нулевом проводе защиты. Нормально обмотка этого прибора зашунтирована кнопкой КH2, которая размыкается при производстве замеров. Эти замеры раз в смену производит оперативный персонал, проверяющий, что показание прибора, измеряющего ток небаланса, не превышает допустимой величины.

В ряде случаев применение чувствительного токового реле нулевой последовательности затруднено вследствие его недостаточной термической устойчивости к токам, которые могут длительно проходить через нулевой провод защиты при обрыве фазы одного из плеч токовых цепей. При этом может быть применена схема, приведенная на рис. 13-5, в которой обмотка реле Т0 после того, как доработает реле времени и выведет защиту из действия, шунтируется контактом промежуточного реле П5 типа РП-341.

Рассмотренная схема блокировки защиты при неисправности токовых цепей (рис. 13-4 и 13-5) имеет недостаток, заключающийся в том, что она работает лишь при нарушении одного или двух проводов данного плеча защиты. В случае же, если цепь данного плеча будет нарушена полностью, т. е. будут отсутствовать все три фазы, блокировка не подействует вследствие отсутствия тока в нулевом проводе.

Для исключения этого недостатка в последнее время в качестве пускового реле, фиксирующего неисправность токовых цепей, используют трехфазное токовое реле типа РТ-40/Р, каждая обмотка которого включается последовательно с обмоткой реле защиты шин. Эта блокировка будет срабатывать при любом нарушении одного из плеч токовых цепей.

В цепях обмоток токовых реле дифференциальной защиты шин целесообразно устанавливать испытательные блоки, что позволяет упростить операцию по измерению тока небаланса в реле, осуществляемую при проверке защиты током нагрузки.

в) Особенности выполнения защиты на подстанциях с двумя рабочими системами шин

На подстанциях, работающих нормально на двух системах шин с двумя выключателями на присоединение (полуторная схема, схема с двумя выключателями на лилию), для каждой системы шин предусматривается отдельная дифференциальная защита шин по схеме, аналогичной рис. 13-1. При коротком замыкании на одной системе шин сработает только одна из защит и отключит все выключатели, подключенные к поврежденной системе шин. Защита второй, неповрежденной системы шин при этом не сработает. Существенные особенности имеет дифференциальная защита шин подстанций с двумя рабочими системами шин при фиксированном распределении элементов по системам шин. В этой схеме коммутации каждое присоединение, имеющее один выключатель и два разъединителя, подключается, или, иначе говоря, фиксируется, на определенной системе шин. В процессе эксплуатации фиксация может изменяться, любое присоединение может быть переключено на другую систему шин. Для того чтобы при новом распределении элементов по системам шин обеспечить правильное действие защиты шин, персонал службы защиты должен произвести переключения в токовых и оперативных цепях защиты. Временно же до осуществления этих переключений защита каждой системы шин будет неселективной и может подействовать неправильно при к. з. на другой системе шин. С учетом этих особенностей дифференциальная защита шин подстанции с двумя рабочими системами шин при фиксированном распределении присоединений осуществляется с тремя комплектами реле РНТ (рис. 13-6): два индивидуальных комплекта Т1 и Т2 для каждой системы шин, включенные на сумму токов присоединений каждой системы шин; суммарный комплект Т3 для защиты обеих систем шин при нарушении фиксации, включенный на сумму токов всех присоединений обеих систем шин подстанции.

В нормальном режиме работы подстанции при фиксированном распределении присоединений все три комплекта токовых реле находятся в работе, плюс на контакты индивидуальных комплектов Т1 и T2 подается через замыкающие контакты реле суммарного комплекта Т3. При внешнем коротком замыкании ни одно из реле дифференциальной защиты не должно сработать. При к. з. на одной из систем шин сработают суммарный комплект и один из индивидуальных комплектов Т1 или Т2, благодаря чему будет отключена поврежденная система шин.

При нарушении фиксации присоединений, как отмечалось выше, индивидуальные комплекты становятся неселективными, и временно до выполнения переключений в цепях оперативного и переменного тока их необходимо вывести из действия. Это осуществляется с помощью рубильника Р1, шунтирующего контакты токовых реле индивидуальных комплектов. При этом в работе сохраняется только суммарный комплект Т3. В случае короткого замыкания во внешней сети дифференциальная защита шин не сработает, так как, несмотря на изменение фиксации присоединений, суммарный комплект остается селективным, поскольку к нему подключены токовые цепи всех присоединений обеих систем шин. При к. з. на любой из систем шин суммарный комплект подействует на отключение всех присоединений обеих систем шин.

Для уменьшения нагрузки на трансформаторы тока и снижения тока небаланса при внешних к. з. при работе с нарушенной фиксацией целесообразно также объединить вторичные цепи всех трансформаторов тока с помощью рубильника Р2, устанавливаемого в распределительном устройстве. Замкнутое положение обоих рубильников сигнализируется.

В схемах подстанций с двумя рабочими системами шин при одном выключателе на присоединение обычно предусматриваются специальная резервная обходная система шин и обходной выключатель, который вводится в работу для замены выводимого в ремонт рабочего выключателя любого присоединения. Токовые цепи обходного выключателя нормально отключены и подключаются к одному из индивидуальных комплектов защиты шин при вводе его в работу.

В схеме, приведенной на рис. 13-6, трансформаторы тока установлены только с одной стороны шиносоединителыюго выключателя, а именно со стороны II системы шин. При таком расположении трансформаторов тока в случае короткого замыкания между ними и шиносоединительным выключателем сработает первый индивидуальный комплект дифференциальной защиты шин и отключит шиносоединительный выключатель и все присоединения I системы шин. Это, однако, не приведет к ликвидации короткого замыкания, которое останется связанным с II системой шин. Второй индивидуальный комплект защиты шин при этом повреждении не сработает, так как оно расположено вне зоны его действия. Ликвидация короткого замыкания при рассматриваемом повреждении возлагается обычно на специальное устройство, так называемое устройство резервирования отказа выключателя (УРОВ), которое в данном случае подействует и спустя выдержку времени 0,3—0,5 с даст импульс на отключение всех присоединений II системы шин [Л. 5].

г) Осуществление чувствительного комплекта защиты шин для действия при опробовании поврежденной системы

При подаче от одного из присоединений напряжения на поврежденную систему шин вручную или после действия АПВ ток к. з. будет значительно меньше, чем при повреждении, возникающем на шинах в полной схеме. Если чувствительность защиты шин при этом оказывается недостаточной, применяется специальный чувствительный комплект, который вводится в работу кратковременно при подаче напряжения от одного из присоединений.

д) Особенности выполнения токовых цепей защиты при наличии на подстанции трансформаторов тока с разными коэффициентами трансформации

В ряде случаев на подстанции устанавливаются трансформаторы тока с разными коэффициентами трансформации. Так, например, на понизительной подстанции коэффициент трансформации трансформаторов тока, установленных в цепи мощных автотрансформаторов, в 2—3 раза превышает коэффициент трансформации трансформаторов тока, установленных на линии. Обычно число разных коэффициентов трансформации трансформаторов тока на подстанции не превышает двух.

Для компенсации разности вторичных токов при этом используется специальная схема включения токовых реле типа РНТ-567, показанная на рис. 13-7. Токовые цепи от трансформаторов тока с одинаковым коэффициентом трансформации, как показано на рис. 13-7, собираются вместе и подводятся к соответствующим обмоткам реле РНТ-567.

При этом реле индивидуальных и суммарного комплектов включены по-разному. В реле индивидуальных комплектов токовые цепи от каждой группы трансформаторов тока с одинаковыми коэффициентами трансформации подключаются к своей обмотке. Число витков этих обмоток выбирается таким образом, чтобы в нормальном режиме, а также при внешнем коротком замыкании суммарная намагничивающая сила в реле равнялась нулю. В реле суммарного комплекта токовые цепи подводятся так, что по одной обмотке проходит ток от группы трансформаторов тока с большим коэффициентом трансформации, а по другой — разность токов групп трансформаторов тока с разными коэффициентами трансформации.

Такое включение обмоток реле суммарного комплекта [Л. 75] обеспечивает лучшие условия по термической устойчивости, благодаря чему предотвращается перегрев обмоток реле при нарушении токовых цепей одного из плеч или одной из групп трансформаторов тока.

Контроль исправности токовых цепей в рассматриваемой схеме может быть выполнен аналогично рис. 13-4 или 13-5 с помощью токового реле нулевой последовательности, включенного в общий нулевой провод. Следует иметь в виду, что при использовании двух групп трансформаторов тока с разными коэффициентами трансформации эта схема имеет недостаток, состоящий в том, что при наличии длительной несимметрии в первичной сети реле Т0 может сработать и вывести дифференциальную защиту шин из действия при исправных токовых цепях.

е) Выбор уставок реле

Ток срабатывания пусковых токовых реле в схеме дифференциальной защиты шин выбирается по двум условиям: отстройки от максимального тока нагрузки наиболее нагруженного присоединения, что необходимо для предотвращения ложного срабатывания дифференциальной защиты шин при обрыве токовых цепей; отстройки от тока небаланса при внешнем к. з.

По первому условию

где —коэффициент надежности, равный 1,2; Iн.макс— максимальный ток нагрузки наиболее нагруженного присоединения.

В схеме с двумя группами трансформаторов тока, имеющих разные коэффициенты трансформации, следует проверить также величину тока, которая будет проходить в реле при обрыве соединительного провода от одной из групп трансформаторов тока. Если этот ток окажется больше максимального тока нагрузки наиболее нагруженного присоединения, его и следует принять для определения тока срабатывания согласно (13-2).

По второму условию

Трансформаторы тока, используемые в схеме дифференциальной защиты шин, должны удовлетворять кривым 10%-ной погрешности в соответствии с порядком расчета, изложенным в гл. 6. Тогда

где — коэффициент надежности, равный 1,5; — коэффициент, учитывающий переходный процесс, при использовании РНТ принимается равным 1; Iк.з.макс — максимальный ток внешнего короткого замыкания, проходящий через трансформатор тока защиты.

Принимается больший из двух токов срабатывания, определенных по формулам (13-2) и (13-3а).

Число витков рабочей обмотки РНТ-567 определяется по следующему выражению:

где 100 — намагничивающая сила срабатывания реле РНТ-567; nT. T — коэффициент трансформации трансформаторов тока.

При наличии в схеме подстанции двух групп трансформаторов тока с разными коэффициентами трансформации число витков обмотки РНТ, подключаемой к трансформаторам тока с большим коэффициентом трансформации, определяется по выражению (13-4), а число витков другой обмотки как индивидуальных, так и суммарного комплекта должно удовлетворять условию (13-5):

Чувствительность пусковых реле защиты должна проверяться при минимальном токе короткого замыкания на шинах в реальном режиме работы. Коэффициент чувствительности должен быть не меньше 2. В режиме опробования шин коэффициент чувствительности может быть понижен до 1,5. В случае, если коэффициент чувствительности основной защиты шин при опробовании оказывается меньше 1,5, необходимо использовать специальную чувствительную защиту, вводимую на время опробования.

На короткозамкнутой обмотке целесообразно принимать отпайки А — А или сопротивление Rк.з = 10 Oм.

Ток срабатывания токового реле нулевой последовательности, установленного для контроля исправности токовых цепей, принимается минимально возможный. Так, например, при использовании реле типа РТ-40/0,6 ток срабатывания принимается 0,15 А.

Выдержка времени реле времени устройства контроля исправности токовых цепей принимается больше максимальной выдержки времени резервных защит в прилежащей сети.

Токовое реле нулевой последовательности должно быть проверено на термическую устойчивость при использовании схемы на рис. 13-4 на максимальный ток, который может проходить через реле при обрыве провода одного из плеч защиты, а при использовании схемы на рис. 13-5 при токе, равном току срабатывания промежуточного реле П5.

13 Июнь, 2009              40303              ]]>Печать]]>
6 / 29 ( Отлично )

Добавить комментарий

Ваше имя

Текст

Контрольный вопрос

Dвa pлюs тpi ? (цифрой)

Вверх страницы