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]

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 KWи 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 иIII равны по значению и совпадают по направлению на обоих концах ЛЭП. При равенстве ККII и идеальной работе ТТ Ip= IIb – IIIв = 0. При внешних КЗ, нагрузке и качаниях РЗ не действует. Вследствие погрешности ТТ и неравенства сопротивлений параллельных ЛЭП IIb и IIIв различаются по значению и фазе, в результате чего в реле появляется ток небаланса Ip = Iнб. Для исключения работы РЗ при внешних КЗ ее ток срабатывания должен удовлетворять условию: Iс.з > Iнб.




Короткое замыкание на одной из параллельных ЛЭП (WIи WII). На питающем конце (ПС А) вслучае повреждения на WIили WIIпервичные 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 Ip= IIb – 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 В,а на неповрежденной – к шинам (рис.10.20). В соответствии с этим Ip= IIb + IIIв.

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

На рис.10.21 приведены векторные диаграммы, поясняющие действие РНМ при повреждениях на WIи WII.Поскольку ток в поляризующей цепи РНМ, питаемой от ТН шин, имеет одинаковое направление при КЗ на обеих ЛЭП, все диаграммы построены относительно вектора Up, 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 Up на φр = φк. При КЗ на WI(φр < 90°) замыкается контакт KW.1 (рис.10.19, а) в цепи отключения поврежденной ЛЭП WI,a при КЗ на WII(φр > 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 Ip срабатывают пусковые реле РЗ, подводя оперативный ток к контактам РНМ. Последнее по знаку Sp 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 < Ic.э, 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 WIвточке К вблизи шин подстанции В РЗ А не работает, так как Iр < Ic.э. После отключения поврежденной линии WIсо 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 Iсз. Пусковые реле РЗ А сработают, РНМ выберет поврежденную линию WI,и РЗ подействует на ее отключение. Такое поочередное действие РЗ называется каскадным, а зоны mmB, 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 Up,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 WIIIкII 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 глухозаземленной 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 с изолированной нейтралью. Пусковые токовые органы КА.А и КА.С включены на разность токов соответствующих фаз ЛЭП WIи WII. В качестве РНМ используются реле KWAи KWCдвустороннего действия типа РБМ-271, имеющие рабочую характеристику Мвр = kUpIpcos(φр + 45°). Контакт KWA.1 (KWC.1)замыкается при КЗ на W1,когда Sp на зажимах KWимеет положительный знак, а контакт KWA.2 (KWC.2)когда повредится W1I(при отрицательном знаке Sp). При использовании РНМ одностороннего действия типа РМ-11 на каждую фазу устанавливается по два реле.

В схеме предусмотрено два выходных промежуточных реле KL1 и KL2,действующие на отключение WIи WII. Плюс подается на оперативные цепи РЗ контактами KQC1.1 и KQC2.1 реле положения "Включено" KQCвыключателей Q1 и Q2 ЛЭП WIи 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 (KL1 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 KL1.2,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 КАAи КАС и двумя реле направления мощности KWAи 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 KWOреагирует на мощность:

Sp = UpIpsin(φp + 20°),

здесь Uр= 3U0; Iр = 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 KL1 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 вцепи 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:

                                                                                                      (10.24)

где kотс = 1,5 ÷ 2;

2) пусковые реле должны быть отстроены от суммарного тока нагрузки Iн mахпараллельных 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 + kIк.



Токи в неповрежденных фазах (В 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

                                                                                                       (10.27)

где Ih max 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

                                                                                (10.27а)

Для уменьшения I'нб 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 Ik max. Расчетная кратность тока

                                                                                                         (10.28)

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

Согласно [2], рекомендуется оценивать приближенное значение I'нб по выражению

                                                                                          (10.29)

где Iк mахмаксимальный 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 I''нб можно оценивать по формуле

                                                                                            (10.30)

где ΔZ% = ------100 - разница в процентах между сопротивлениями прямой последовательности обеих ЛЭП; Iк mах –максимальное значение суммарного тока КЗ (по обеим ЛЭП при повреждении на шинах противоположной подстанции). Обычно сопротивления ЛЭП одинаковы иI''нб = 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




                                                                                                           (10.31)

где Iр K1минимальный ток в реле; в этих условиях рекомендуется иметь k'ч > 1,5;

б) в случае установки поперечных дифференциальных РЗ с обеих сторон ЛЭП (рис.10.27, б) определяется k''ч при повреждении в точке равной чувствительности обеих РЗ, которая находится из условия

                                                                                                            (10.32)

где IрАи IрBтоки в реле РЗ А и В при КЗ в точке К2.

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

                                                                                                     (10.33)

Определив местоположение точки К2,рассчитываем токи КЗ и токи в реле РЗ A 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

                                                                                                     (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.

17 Сентябрь, 2011              13542              ]]>Печать]]>
0 / 0 ( Нет оценки )

Последние комментарии : 2

Денчик             Добавлен: 7 Апрель, 2016 17:12       Ответить
Денчик             Добавлен: 7 Апрель, 2016 17:13       Ответить

Добавить комментарий

Ваше имя

Текст

Контрольный вопрос

Дva plus trи ? (цифрой)

Вверх страницы