Принцип работы дистанционной защиты в электрических сетях 110 кВ

Органы и виды релейной защиты

Как известно,  релейная защита предназначена для скорейшего автоматического отключения неисправных или повреждённых элементов  электрической системы и своевременной сигнализации об отклонениях от нормального режима работы, но не требующих немедленного отключения.

Все функции релейной защиты исполняются следующими органами:

  1. Реле контроля и защиты.
    Пусковые органы ведут постоянный мониторинг  состояния и режима работы защищаемого участка электрической сети и срабатывают при возникновении коротких замыканий и ненормальных режимах работы. В электрических схемах реализуются в виде токовых реле, реле напряжения, мощности и др.
  2. Задачей измерительных органов является выявление места, характера повреждений  и  принятие своевременного решения о необходимости действия защиты. В электрических схемах реализуются в виде токовых реле, реле напряжения, мощности и др.
  3. Логическая часть представляет собой схему, которая запускается в работу пусковыми органами, производит анализ действий измерительных органов и, на основе полученных данных выполняет предусмотренные протоколом действия. В электрических схемах реализуются в виде таймеров, логических элементов, промежуточных и указательных реле.

Для предупреждения превышения величины тока на защищаемом участке электрической сети используется токовая защита.  Это один из вариантов релейной  защиты, которая срабатывает  при превышении величины тока на защищаемом участке сети, по отношению к току срабатывания или уставке.  Принято  различать максимальную токовую защиту и токовую отсечку.

Максимальная токовая защита (МТЗ) выполняется таким образом, что бы величина тока её срабатывания превышала  максимальный рабочий ток не менее чем  1,2 – 2 раза ( с учётом коэффициентов надёжности,  возврата и самозапуска реле ). Это позволит исключить возможность ложного срабатывания релейной защиты в условиях нормальной работы сети.

Величина уставки по времени срабатывания релейной защиты отличается от предыдущей и последующей на величину ступени селективности  ∆t 0,2 – 1 секунд. Такая настройка позволяет первой сработать релейной защите, которая наиболее близко расположена к месту КЗ, а в случае отказа первой, сработает предыдущая, но через промежуток времени равный порогу селективности.

Важной характеристикой МТЗ принято считать её коэффициент чувствительности. Его определяют как отношение величины тока междуфазного КЗ к величине фактического тока срабатывания защиты

ПУЭ определяет эту величину не менее 1,5.

Токовая отсечка ( ТО ) – это вариант быстродействующей релейной защиты, срабатывающей без задержек времени, работа которой направлена  на отключение наиболее тяжёлых вариантов КЗ. Коэффициент надёжности применяемых реле определяет величину кратности тока срабатывания в 1,1 и 1,2 по отношению к величине расчётного тока трёхфазного КЗ. Следовательно, зона уверенного действия токовой отсечки покрывает только 20 % всей защищаемой линии.

Такая ограниченность  зоны действия является существенным недостатком  работы ТО. Такое положение дел привело к тому, что ТО применяется только совместно с МТЗ в качестве второй ступени.

Работа защиты минимального напряжения ( ЗМН ) основана на контроле величины напряжения между фазами.  При выходе из строя хотя бы одной фазы равенство напряжений между фазами нарушается – срабатывает механизм отключения и как следствие отключается напряжение питания.

Газовая защита устанавливается с целью защиты маслонаполненных трансформаторов от внутренних повреждений. При возникновении КЗ внутри трансформатора закипает масло и начинается усиленное выделение газов, что ведёт к повышению давления, что в конечном итоге может привести к выходу трансформатора из строя.

Газы направляются через реле, и под их давлением поворачивается чувствительный элемент, что ведёт к замыканию контактов. Далее вступает в работу типовая схема на отключение трансформатора.

Дифференциальную защиту принято считать основной автоматизацией релейной защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Она характеризуется  абсолютной селективностью и быстродействием.

Принцип действия релейной защиты такого типа основан на сравнении величин токов, например, на разных концах защищаемого участка. Как только на защищаемом участке возникнет ток КЗ, сразу сформируется разностный ток и сработает система отключения. Недостатком служит необходимость отключения сразу после срабатывания.

Таким образом, виды и органы релейной защиты позволяют определить место возникновения КЗ и других нештатных состояний электрической сети,  своевременно локализовать повреждённый  участок и исключить его из работы.

1 Основание для проектирования КРУЭ 110 кВ

Настоящий раздел разработан на основании следующих исходных данных:

— техническое задание на разработку проекта «Схема выдачи электрической мощности «ГТУ – ТЭЦ в г. Владивостоке на площадках ВТЭЦ-2 и ЦПВБ»».

Принцип работы дистанционной защиты в электрических сетях 110 кВПринцип работы дистанционной защиты в электрических сетях 110 кВПринцип работы дистанционной защиты в электрических сетях 110 кВ

2 Перечень нормативных документов

Настоящий раздел разработан на основании следующих нормативно-методических документов:

— Правила устройств электроустановок (ПУЭ), седьмое издание, глава 3.1 «Защита и автоматика», г. Москва, Издательство НЦ ЭНАС» 1999, 2002, 2003;

— «Рекомендации по технологическому проектированию подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ» (СО 153-34.20.187-2003);

— «Нормы технологического проектирования подстанций переменного тока с высшим напряжением 35-750 кВ» (СО 153-34.20.122-2009). 

3 Основные решения по выполнению релейной защиты и автоматики

При разработке настоящего раздела записки выполнены выбор типов устройств релейной защиты, линейной автоматики и места их установки.

Принятые устройства релейной защиты и линейной автоматики приведены на чертеже 5107-ИОС

Для питания устройств релейной защиты предусмотрена организация постоянного оперативного тока напряжением 220 В.

Схема размещения устройств релейной защиты и автоматики по обмоткам трансформаторов тока и трансформаторов напряжения приведены на чертеже ИОС, л. 2.

На всех элементах проектируемого объекта предусматриваются микропроцессорные устройства РЗиА, а также на смежных ПС 1Р, ПС 2Р, ПС Зеленый угол и ПС Стройиндустрия.

Для полноценного ближнего резервирования токовые цепи основных и резервных защит подключаются к отдельным вторичным обмоткам трансформаторов тока.

Устройства коммерческого учета (АИИСКУЭ) в КРУЭ 110 кВ подключаются к специальной обмотке трансформаторов напряжения класса точности 0,2. 

3.1 Организация цепей напряжения ТН 110 кВ

На проектируемой ПС на каждой секции шин установлены по одному ТН 110 кВ. Каждый ТН 110 кВ имеет три вторичные обмотки:

— обмотка по схеме «звезда» для устройств РЗиА, ПА и измерений;

— обмотка по схеме «разомкнутый треугольник» для устройств РЗиА и измерений;

— обмотка по схеме «звезда» для устройств АИИСКУЭ.

В РЩ предусматривается шкаф организации цепей напряжения на два ТН. При этом в шкафу предусматриваются переключатели для возможности резервирования каждого из ТН 110 кВ по цепям напряжения. Принципиальная схема цепей напряжения приведена на чертеже ИОС, л. 3.

Расчеты параметров ТН 110 кВ и выбора сечений кабелей для цепей напряжения выполнены и приведены на чертеже ИОС, л. 4.

Линии и вводы силовых трансформаторов 110 кВ подключены к 1 и 2 с.ш. через развилку разъединителей. Для подключения по цепям напряжения устройств РЗиА, ПА, измерений и АИИСКУЭ предусматриваются шкафы с реле-повторителями шинных разъединителей (РПР).

СХЕМЫ ТРЕХ ОСНОВНЫХ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ PC, ПОСТРОЕННЫХ НА СРАВНЕНИИ ФАЗ

Реле сопротивления состоит из функциональных элементов, входящих в состав общей структурной схемы PC (см. рис.11.15) и структурной схемы (рис.11.22). Схемы этих элементов однотипны, они применяются с небольшими изменениями в реле на сравнении фаз двух, трех и четырех сравниваемых величин. Преобразователи напряжения и тока воспринимают сигналы (Up и Iр), поступающие от ТН и ТТ, уменьшают их и превращают в напряжения, пропорциональные Up и Iр и совпадающие с ними по фазе. В качестве преобразователей используются промежуточные ТН (ПТН) и ТТ (ПТТ), их упрощенные схемы приведены на рис.11.24.

Популярные статьи  Закон полного тока

22 Сентябрь, 2011             

: 0
            
Прочесть
            

Рейтинг:

Последствия перенапряжения в частном доме

Возможность применения разных УЗИП для выполнения определенных защитных функций характеризуется по техническим показателям, отраженным в маркировке конкретного прибора.

Импульсное перенапряжение

Показатель уровня напряжения защиты U — это важный параметр, характеризующий устройство защиты от импульсных перенапряжений.

Он точно определяет параметр остаточного напряжения, которое появляется на выводах УЗИП после прохождения разрядного тока.

  • Максимальный разрядный ток – это величина импульса тока, которое УЗИП выдерживает однократно, с сохранением своей работоспособности.
  • Номинальный разрядный ток – это величина импульса тока, которое УЗИП выдерживает многократно при условии, что он будет остывать до комнатной температуры в промежутке между электрическими импульсами.
  • Максимальное длительное рабочее напряжение — это значение напряжения переменного либо постоянного тока, длительно подаваемое на выводы УЗИП. Оно будет равно номинальному напряжению при учете возможного завышения напряжения при разных нештатных режимах работы всей сети.

Постоянный ток, который подается к нагрузке, защищенной УЗИП. Этот параметр важен для УЗИП, включаемых в сеть последовательно с защищенным оборудованием.

Большое количество устройств защиты от импульсных перенапряжений подключаются параллельно цепи, и этот параметр у них, как правило, не отмечается.

Для более надежной и качественной защиты домашней электрической проводки от перенапряжений нужно создать многоуровневую систему защиты из УЗИП разных классов. УЗИП 1 класса рассчитано на ток 60 кА, УЗИП 2 класса на ток 40 кА.

УЗИП 3 класса на ток 10 кА.

Варисторы — это резисторы полупроводниковые, и при их работе применяется эффект снижения сопротивления полупроводникового материала при повышении приложенного напряжения, благодаря этому они являются более эффективными устройствами импульсной защиты.

Варистор нужно включать параллельно защищаемому оборудованию и при нормальной работе он будет находиться непосредственно под действием рабочего напряжения защищаемого механизма. При рабочем режиме ток, проходящий через варистор очень мал, и он в данных условиях представляет собой изолятор.

В соответствии с системой защиты производится выбор УЗИП. Обязательно учитываются все технические показатели устройств, которые указаны в каталоге и нанесены на лицевую часть корпуса прибора.

Прибор УЭ-18/380 предназначен для защиты электрической сети от кратковременных перенапряжений, вызванных грозовыми процессами.

Данное устройство обеспечивает защиту и относится к УЗИП 3-го класса и выполнено на варисторах. Для качественной защиты от длительных перенапряжений, связанных с авариями в электрической сети, прибор необходимо подключать после УЗО и заземлять.

Именно при таком подключении будет создаваться ток утечки, и обеспечиваться срабатывание УЗО.

При установке и монтаже УЗИП нужно, чтобы расстояние между ступенями защиты было не меньше 10 м по кабелю электрического питания.

От защищаемой зоны все ограничители перенапряжений можно разделить на классы или виды. Приборы 1 типа защищают объекты от внешних атмосферных и коммутационных перенапряжений, проходящих через разрядники класса А внешних электрических сетей. Как правило, они монтируются на вводном устройстве жилого дома и ограничивают величину перенапряжений до 4,0 кВ, сопутствуют защите вводных счетчиков и электрического оборудования распределительного щита.

Специальное устройство импульсной защиты необходимо для предотвращения всевозможных повреждений домашней бытовой техники от сильных импульсных перенапряжений, которые вызваны различными авариями в питающей сети либо грозовыми разрядами. Данные устройства называются также ограничителями перенапряжений (ОП). Обычно они выполнены на базе разрядников либо варисторов и имеют специальные индикаторные устройства, которые сигнализируют о их поломке. УЗИП на базе варисторов производятся со специальным креплением на DIN-рейку.

Активные устройства защиты

Наиболее разнообразные по принципу работы и назначению виды защиты.

Стабилизаторы

Защита от перепадов напряжения является залогом безаварийной работы многих электроприборов. В цепях переменного тока стабилизаторы делают на основе автотрансформаторов, которые в чистом виде являются пассивными. Для их активизации в схему включается устройство, сравнивающее входное и выходное напряжение. По способу реакции на отклонение от заданных параметров они бывают двух типов:

  1. Релейные, в которых группа силовых реле обеспечивает переключение точки съема напряжения с обмотки автотрансформатора.
  2. Серверные – бегунок на автотрансформаторе вращается электромотором специального назначения (сельсин-датчик). Чем больше разница между напряжениями на входе и выходе, тем на больший угол он поворачивается.

Больше узнать о стабилизаторах можно узнать тут.

Предохранители, термореле и автоматические выключатели

Наиболее простым способом защита от перегрузки осуществляется так называемыми плавкими предохранителями. Основой их конструкции является металлический проводник, сечение и длина которого позволяют выдерживать ему токи определенной величины. При их лавинообразном нарастании в случае короткого замыкания металл нагревается и плавится, разрывая цепь.

Недостатком предохранителей является их одноразовость, а также неизбирательность действия: они могут или не успеть отключить потребителя или сделать это слишком рано. Последний случай характерен для запуска асинхронных электродвигателей, обмотки которых соединены треугольником. Он сопровождается трехкратным увеличением силы тока в цепи.

Электрическая перегрузка может быть вызвана излишним физическим сопротивлением работе электродвигателя. Для ее предотвращения используются термореле. Это устройство состоит из отрезка нихромовой проволоки, играющей роль нагревательного элемента, и биметаллического размыкателя, вокруг которого она обвита.

Чрезмерная нагрузка на валу провоцирует увеличение силы тока в обмотках. Это, в свою очередь, ведет к нагреванию чувствительного элемента реле, деформации контактов размыкателя и отключению потребителя от сети. Такие защитные устройства не рассчитаны на мгновенное отключение в случае аварии. В этом их главный недостаток.

Автоматические выключатели – это комплексные устройства, реагирующие на два проявления действия электрического тока – притягивание проводников и нагрев. В их конструкции есть соленоид – катушка с подвижным сердечником, и биметаллический контакт.

Первый срабатывает при превышении тока сверх номинального, возникающего чаще всего при коротком замыкании. Однако, если потребляемый электроустановкой ток выше указанного на корпусе автоматического выключателя, то он будет отключать сеть и при обычных условиях. Достоинство этого прибора в их универсальности и возможности мгновенного отключения потребителей.

НОВАЯ НАПРАВЛЕННАЯ ЗАЩИТА С ВЧ-БЛОКИРОВКОЙ ПДЭ-2802 НА ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМАХ

Защита предназначена для ЛЭП 110-330 кВ, не имеющих ОАПВ, в качестве основной быстродействующей РЗ от всех видов КЗ.

Защита может применяться и на ЛЭП с ответвлениями с выполнением мероприятий, исключающих ее неселективное действие при КЗ за трансформаторами ответвлений. При маломощных ответвлениях ВЧЗ ЛЭП удается отстроить от таких КЗ с помощью дополнительного комплекта ПО, предусмотренного в ВЧЗ. При мощных присоединениях отстройка с помощью ПО невыполнима. В таких случаях для обеспечения селективности на ответвлении устанавливается дополнительно упрощенная ВЧЗ типа ПДЭ-2802. Она срабатывает при КЗ за трансформаторами и посылает токи ВЧ на оба конца основной ЛЭП, блокируя действие установленной на ней ВЧЗ ПДЭ-2802.

3 Октябрь, 2011             

: 0
            
Прочесть
            

Рейтинг:

Выбор параметров срабатывания Iступени

Ток срабатывания первой ступени ТНЗНП при выполнении ее без выдержки времени выбирается по условиям отстройки от утроенного тока нулевой последовательности, проходящего в месте установки защиты:

при замыкании на землю на шинах противоположной подстанции:

где kотс= 1.1÷1.3 – коэффициент отстройки, учитывающий погрешность реле, ошибки расчетов, влияние апериодической составляющей и необходимый запас, о.е;

3I0макс– максимальное значение периодической составляющей утроенного начального первичного тока нулевой последовательности, проходящего в месте установки защиты при замыкании на землю на шинах противоположной подстанции, А.

Популярные статьи  Электрические сети с эффективно заземленной нейтралью

В качестве расчетного замыкания принимается замыкание на землю одной или двух фаз в зависимости от того, при каком виде КЗ ток нулевой последовательности в месте повреждения имеет большее значение.

в кратковременном неполнофазном режиме, возникающем при неодновременном включении фаз выключателя:

где kотс= 1.1÷1.3 – коэффициент отстройки, учитывающий погрешность реле, ошибки расчетов, влияние апериодической составляющей и необходимый запас, о.е;

3I0неп– максимальное значение периодической составляющей утроенного первичного тока нулевой последовательности, проходящего в месте установки защиты в неполнофазном режиме, возникающем при неодновременном включении фаз выключателя, А.

Данное условие не рассматривается, если защита отстроена по времени от неполнофазного режима, возникающего при неодновременном включении фаз выключателя.

при замыкании на землю на шинах противоположной подстанции, если вторая параллельная отключена и заземлена на обоих концах и взаимоиндукцией между линиями пренебречь нельзя (рассчитывается только в случае двухцепной линии дополнительно к пункту а и б, рисунок 3.1а)). Расчет производится по формуле ( 0 .5).

Принцип работы дистанционной защиты в электрических сетях 110 кВ

Рисунок 3.1 – Режимы для выбора тока срабатывания защиты параллельных ЛЭП

при замыканиях на землю на шинах противоположной подстанции в случае, когда вторая параллельная линия отключена, если взаимоиндукцией между линиями можно пренебречь вследствие ее малости (рассчитывается только в случае двухцепной линии дополнительно к пункту а и б, рисунок 3.1б)). Расчет производится по формуле ( 0 .5).

от броска намагничивающего тока трансформаторов, присоединенных к ответвлениям от защищаемой линии и имеющих глухозаземленные нейтрали, в условиях каскадного включения защищаемой линии (рассчитывается дополнительно к пункту а и б только в случае линии с ответвлениями или для одиночной линии, если в защищаемой сети возможно включение трансформаторов под напряжение через рассматриваемую линию):

где

Uном– первичное номинальное напряжение сети, В;

– расчетное сопротивление контура включения трансформатора, приведенное к напряжению сети, Ом.

в кратковременном неполнофазном режиме, возникающем при неодновременном включении фаз выключателя, подающего напряжение на защищаемую линию, и самозапуске двигателей нагрузки, питаемой от трансформаторов, присоединенных к ответвлениям от защищаемой линии, при работе хотя бы одного из этих трансформаторов с глухозаземленной нейтралью (рассчитывается дополнительно к пункту а и б только в случае линии с ответвлениями). Расчет производится по выражению ( 0 .6), в котором 3I0неп– максимальное значение утроенного тока нулевой последовательности, проходящего в месте установки защиты в неполнофазном режиме, возникающем при неодновременном включении фаз выключателя, подающего напряжение на защищаемую линию, и самозапуске двигателей нагрузки, питаемой от трансформаторов, присоединенных к ответвлениям от защищаемой линии, А.

Уставка принимается равной наибольшему значению из получившихся значений. В файле уставок параметр срабатывания обозначается «tzn_sIz1» и задается в процентах от номинального тока трансформатора тока. Для этого уставку пересчитывают по формуле (Error: Reference source not found).

Чувствительность токовой защиты первой ступени проверяется по выражению:

где 3Imin – минимальное значение периодической составляющей утроенного начального тока нулевой последовательности, проходящего в месте установки защиты при однофазном КЗ (в ряде случаев должно проверяться двухфазное КЗ) в начале защищаемой линии, А;

Выдержка времени первой ступени в файле уставок обозначается «DT43» и задается в мс.

Читайте далее:

Токовая защита нулевой последовательности принцип действия

Земляная защита принцип действия

НВЧЗ принцип действия

Трансформаторы напряжения назначение и принцип действия

Дифференциальная защита трансформатора принцип действия

Защита на токах нулевой последовательности

Но при наличии замыкания на землю нулевая последовательность токов выходит из равновесия. Появляется результирующий ток, на который и реагирует релейная защита.

На ЛЭП — 110 кВ это выполнить невозможно и токи замыкания на землю определяются по другому принципу. Для этого на обычных трансформаторах тока, использующихся для релейной защиты, выделяется отдельная обмотка на каждой фазе. Обмотки фаз соединяются между собой последовательно особым способом: начало следующей соединяется с концом предыдущей. В эту же цепь включаются и токовые обмотки реле.

На другом конце линии установлена такая же защита. А линий может быть много. Наличие ступеней позволяет обеспечить отключение именно участка с повреждением, а также – резервировать другие защиты в случае их отказа.

Виды

Сначала опишем отдельно логическую защиту для шин, сокращенно — ЛЗШ. Принцип: сравнивает состояние защит питающих частей и отходящих фидеров (отводов кабеля). Образец алгоритма: защита на одном из последних отключилась, значит, на нем КЗ; не стартовала на них вообще — КЗ на шинных элементах. При КЗ на отводе активируются защиты (токовые расцепители) на нем и на узлах питания участка (вводы ТТ, выключатели сегмента).

Принцип работы дистанционной защиты в электрических сетях 110 кВ

Далее, по факту сработки происходит блокировка отключения питающих частей без паузы. При КЗ на шинных частях распределительной схемы запуск РЗ на отводах не происходит, и при активации таковой на питающих узлах она допускается без выдержки.

Принцип работы дистанционной защиты в электрических сетях 110 кВ

Остальные виды релейной защиты:

Вид Описание
Макс. токовая (МТ) Фактор сработки — определение числа Ампер (уставка).
Направленная макс. (МТЗ) Дополнительно контролирует направленность мощностей.
Газовая (ГЗ) Для деактивации ТТ, ТН при появлении внутренних поломок, сопровождающихся образованием газов.
Дифференциальная На генерирующих узлах, ТН, ТТ, шинах. Токи сравниваются на вх. в охраняемую конструкцию и на вых., система регистрирует разницу и если нарушаются предельные рамки уставки, срабатывает.
Дистанционная (ДЗ) Активируется при понижении сопротивления, что характерно при КЗ.
ДЗ с ВЧ блокированием Вместе с РЗ от замыканий на землю (ЗЗ). Для более быстрого обесточивания при КЗ. При наличии на обслуживаемой ВЛ с вх. и вых. ДЗ и ЗЗ, то КЗ на такой линии стандартно деактивируется 1–3 уровнями этой системы с паузой от 0 до нескольких сек. А ВЧ-блокировка ДЗ и ЗЗ создает 2-сторонее отключение участка без паузы при всех возможных КЗ в любых локациях.
ДЗ с блокировкой по оптокабелю Качественная замена предыдущему варианту. Исключается потребность обслуживать оснащение ВЧ, увеличивается надежность, так как оптические инструменты более стабильные, менее подвержены наводкам.
Дуговая Для предупреждения воспламенения КРУ, КТП 6,3 и 10,5. Монтируется в местах присоединений, срабатывает на повышение освещения посредством оптических обнаружителей, а также на чрезмерное давление посредством датчиков (клапанов) для этого параметра. Возможно реагирование защиты по току (его контроль), применяемое, чтобы исключить ложные активации.
Дифференциально-фазная (ДФЗ) Она же высокочастотная. Принцип состоит в контроле фаз и срабатывании, когда число Ампер на них нарушает уставку.

Принцип работы дистанционной защиты в электрических сетях 110 кВ

Надёжность

Надежность устройств РЗ — способность устройств выполнять заданные функции при заданных условиях эксплуатации.

Классификация неправильных случаев работы устройств РЗ:

  1. Излишнее срабатывание защиты — когда через защиту протекал ток КЗ, но защита не должна была сработать. Например, при КЗ на одной линии электропередачи правильно сработала защита данной линии и отключила поврежденную линию, но одновременно с этим излишне сработала защита на другой линии и также отключила её.
  2. Ложное срабатывание защиты — когда защита сработала при отсутствии тока КЗ, например, в нормальном режиме.
  3. Отказ в срабатывании защиты — когда при КЗ на защищаемом элементе энергосистемы защита должна была сработать, но не сработала.

Излишнее и ложное срабатывания устройств РЗ в некоторой степени исправляются устройствами АПВ (излишне или ложно отключенная линия через несколько секунд включается от устройства АПВ) Отказ в срабатывании защиты приводит к тяжелым последствиям: развитие аварии, увеличение объёма повреждений

Поэтому когда речь идет о надежности устройств РЗ, основное внимание обращается на предотвращение именно отказов устройств РЗ, а не излишних и ложных срабатываний. И повышение надёжности работы устройств РЗ — это снижение вероятности их отказов.

Популярные статьи  Регулирование угловой скорости асинхронного электродвигателя изменением числа пар полюсов на статоре

Для предотвращения отказов защит применяются следующие технические мероприятия:

  1. Ближнее резервирование защит.
  2. Дальнее резервирование защит.

При ближнем резервировании защит для защиты одного элемента энергосистемы применяется не одно устройство РЗ, а два устройства РЗ: основная защита и резервная защита. Основной защитой называется защита, имеющая минимальное время срабатывания. Резервной называется защита, имеющая большее время срабатывания.

Недостатки ближнего резервирования защит:

  1. Требуются дополнительные затраты на установку резервных защит.
  2. Ближнее резервирование может оказаться неэффективным, например, при исчезновении оперативного тока на подстанции или при отсутствии сжатого воздуха для воздушных выключателей.

При дальнем резервировании защит устройство РЗ, предназначенное для защиты одного элемента энергосистемы, является резервной защитой для другого элемента энергосистемы.

Дальнее резервирование плохо тем, что при отказе защиты на одной ВЛ происходит погашение всей подстанции. Но зато, во-первых, не требуется дополнительных затрат, так как для дальнего резервирования используются существующие защиты, а во-вторых, дальнее резервирование обеспечивает отключение повреждения даже при полной неработоспособности выключателей и защит на подстанции, от которой отходит поврежденная линия.

Перечень базовых функций защит

В соотвествие со стандартом выделяют следующие функции релейной защиты:

Номер функции Тип функции
21 Дистанционная защита, фазная
21G Дистанционная защита от замыканий на землю
21P Дистанционная защита от междуфазных замыканий
21N Дистанционная защита от замыканий на землю
21FL Определение места повреждения
25 Контроль синхронизма
27 Контроль минимального напряжения
27P Контроль снижения фазного напряжения
27X Контроль снижения напряжения собственных нужд
32 Контроль направления мощности
32F Прямое направление мощности
32R Обратное направление мощности
37 Контроль минимального тока или мощности
49 Тепловая перегрузка
50 Максимальная токовая защита с независимой выдержкой времени
50BF Устройство резервного отключения выключателя
51 Максимальная токовая защита с зависимой выдержкой времени
59 Защита от перенапряжения
67 Токовая направленная защита
68 Блокировка при качаниях мощности
79 Автоматическое повторное включение
87 Дифференциальная токовая защита

Литература

1. Чернобровов Н. В., Семенов В. А. «Релейная защита энергетических систем»: Учеб. пособие для техникумов. — М.: Энергоатомиздат, 1998. −800с.: ил.

2. Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1989.

Принцип работы токовой направленной защиты нулевой последовательности в электрических сетях 110 кВ

В электротехнике есть понятие о симметричных и несимметричных системах фазных токов или напряжений. Симметричная система предусматривает равенство фазных токов (напряжений) трехфазной сети. При этом векторы фазных токов могут стоять относительно друг к другу в прямой, обратной, а также нулевой последовательности (НП).

При прямой последовательности векторы фазных токов идут в последовательности А, В, С, каждая из фаз отстает от другой на 120 гр. Обратная последовательность – чередование фаз А, С, В, угол сдвига фаз тот же – 120 гр. При нулевой последовательности векторы трех фаз совпадают по направлению. Несимметричная система представляется как значение тока – геометрическая сумма векторов всех составляющих прямой, обратной и нулевой последовательности.

В нормальном режиме работы участка электросети система токов и напряжений является симметричной, то же самое касается межфазных коротких замыканий. В данном случае, как напряжение, так и ток НП равны нулю. В случае возникновения однофазного замыкания на землю система становится несимметричной – возникает ток и напряжение НП.

В данном случае ток (напряжение) одной из фаз нулевой последовательности равен трети суммы векторов несимметричной системы, соответственно сумма векторов несимметричной системы – это тройной ток (напряжение) НП.

Результаты расчетов коротких замыканий в электрических сетях также показывают, что ток однофазного замыкания на землю в электрических сетях равен тройному значению тока НП – 3I0, а напряжение, возникающее между нейтралью трансформатора и точки короткого замыкания – тройному значению напряжения НП – 3U0.

Принцип работы токовой защиты нулевой последовательности заключается в контроле значения 3I0 на линии электропередач и в случае достижения его определенной величины – реализации автоматического отключения выключателя линии электропередач с определенной выдержкой времени.

На практике токи небаланса 3I0 получают на выходе так называемого фильтра токов нулевой последовательности. Данный фильтр получают путем электрического соединения между собой начал и концов обмоток трансформаторов тока каждой из фаз линии.

В нормальном режиме работы участка электрической сети на выходе фильтра токов НП отсутствует ток. В случае возникновения повреждения – падения одного из фазных проводов линии электропередач на землю, возникает небаланс – появляется некоторое значение тока 3I0, значение которого фиксируется на выходе фильтра токов НП.

ТНЗНП, как правило, многоступенчатая защита. Каждая из ступеней защиты имеют свою выдержку времени срабатывания. Для обеспечения селективности работы защит на смежных подстанциях участки электрической сети разделяют на участки (зоны действия). Таким образом, защита обеспечивает защиту линии электропередач, питающейся от подстанции, где установлен данный комплект защит, и выступает в роли резервирующей защиты смежных подстанций.

Существует такое явление, как качания в системе. Если защита от междуфазных КЗ, например, дистанционная защита, может ложно срабатывать при возникновении данного явления, то ложное срабатывание ТНЗНП исключено, так как данная защита реагирует исключительно на возникновение токов нулевой последовательности, возникновение которых нехарактерно для явления качаний в энергосистеме.

Рассматриваемая в статье защита, по сути, является защитой от замыканий на землю, поэтому данная защита имеет альтернативное название – земляная защита (ЗЗ) .

Какие устройства выполняют функцию направленной токовой защиты нулевой последовательности в электрических сетях

Для обеспечения защиты линий электропередач от всех видов повреждений (как однофазных, так и междуфазных коротких замыканий) токовая защита нулевой последовательности реализуется совместно с дистанционной защитой. Устройства, выполняющие функции данных защит, могут быть выполнены, как на реле электромеханического принципа работы, так и на современных устройствах – микропроцессорных терминалах защит.

Среди электромеханических защит приобрели наибольшую популярность комплекты типа ЭПЗ-1636, которые имеют несколько различных модификаций. В современных условиях, при строительстве новых распределительных подстанций или техническом переоснащении старых объектов, преимущество отдается микропроцессорным защитным устройствам. Для реализации резервных защит линий 110 кВ, в том числе и ТНЗНП, часто используются микропроцессорные терминалы производства компании ABB, например, многофункциональное устройство REL650.

СХЕМЫ ВКЛЮЧЕНИЯ ДИСТАНЦИОННЫХ И ПУСКОВЫХ ИЗМЕРИТЕЛЬНЫХ ОРГАНОВ НА НАПРЯЖЕНИЕ И ТОК СЕТИ

Требования к схемам включения. Измерительные ДО, выполняемые с помощью PC, должны включаться на такие напряжения и токи сети, при которых сопротивление на зажимах реле Zp, во-первых, будет пропорционально расстоянию Zp.к до места повреждения и, во-вторых, будет иметь одинаковые значения (по модулю и углу) при всех видах КЗ в одной точке. Для соблюдения этих требований к ДО необходимо подводить напряжение в месте установки ДЗ, равное падению напряжения в сопротивлении Zp.к до точки К: Up = IкZp.к (рис.11.7). При этом для обеспечения одинакового Zp при всех видах КЗ ток Iр, подводимый к PC, должен равняться току КЗ Iк,определяющему падение напряжения в сопротивлении Zp.к:

Оцените статью
Добавить комментарии

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: