Поперечная и продольная дифференциальная защита: применение и принцип действия, преимущества и недостатки

Продольная дифференциальная защита линий

Продольная дифференциальная з ащита основана на принципе сравнения значений и фаз токов в начале и конце линии. Для этого вторичные обмотки трансформаторов тока с обеих сторон линии соединяются между собой проводами, как показано на рис. 1. По этим проводам постоянно циркулируют вторичные токи I1 и I2. Для выполнения дифференциальной защиты параллельно трансформаторам тока включают дифференциальное реле РТ. Ток в обмотке этого реле всегда будет равен геометрической сумме токов, приходящих от обоих трансформаторов тока

Если коэффициенты трансформации трансформаторов тока ТТ1 и ТТ2 одинаковы, то при нормальной работе, а также внешнем КЗ (точка К1 на рис. 1,а) вторичные токи равны по значению I1 = I2 направлены в реле встречно.

Рис. 1. Принцип выполнения продольной дифференциальной защиты линии и прохождение тока в реле при внешнем КЗ (а) и при КЗ на защищаемой зоне (б)

и реле не приходит в действие.

При КЗ в защищаемой зоне (точка К2 на рис. 1,б) вторичные токи в обмотке реле совпадут по фазе. И, следовательно, будут суммироваться

реле сработает и подействует на отключение выключателей линий.

Таким образом, дифференциальная продольная защита с постоянно циркулирующими токами в обмотке реле реагирует на полный ток КЗ в защищаемой зоне (участок линии, заключенный между трансформаторами тока ТТ1 и ТТ2), обеспечивая при этом мгновенное отключение поврежденной линии

Практическое исполнение схем дифференциальных защит потребовало внесения ряда конструктивных элементов, обусловленных особенностями работы этих защит на линиях энергосистем.

Во-первых, для отключения протяженных линий с двух сторон оказалось необходимым подключение по дифференциальной схеме двух реле: одно на подстанции 1, другое на подстанции 2 (рис. 2).

Рис. 2. Принципиальная схема продольной дифференциальной защиты линии: Ф — фильтры токов прямой и обратной последовательностей; ПТТ — промежуточный трансформатор тока; ИТ — изолирующий трансформатор; РДТ — дифференциальное реле с торможением; Р — рабочая и Т — тормозная обмотки реле

Подключение двух реле привело к неравномерному распределению вторичных токов между реле (токи распределялись обратно пропорционально сопротивлениям цепей), появлению тока небаланса и понижению чувствительности защиты.

Заметим также, что этот ток небаланса суммируется в реле с током небаланса, вызванным несовпадением характеристик намагничивания и некоторой разницей в коэффициентах трансформации трансформаторов тока. Для отстройки от токов небаланса в защите были применены не простые дифференциальные реле, а дифференциальные реле с торможением РДТ, обладающие большей чувствительностью.

Во-вторых, соединительные провода при их значительной длине обладают сопротивлением, во много раз превышающим допустимое для трансформаторов тока сопротивление нагрузки. Для понижения нагрузки были применены промежуточные трансформаторы тока ПТТ с коэффициентом трансформации n, с помощью которых был уменьшен в n раз ток, циркулирующий по проводам, и тем самым снижена в n2 раз нагрузка от соединительных проводов (значение нагрузки пропорционально квадрату тока).

Рис. 3. Прохождение тока в обмотках реле при обрыве (а) и замыкании между собой соединительных проводов (б): К1 — точка сквозного КЗ; К2 — точка КЗ в защищаемой зоне

В схеме продольной дифференциальной защиты были предусмотрены также изолирующие трансформаторы ИТ для отделения соединительных проводов от цепей реле и защиты последних от высокого напряжения, наводимого в соединительных проводах во время прохождения по линии тока КЗ.

Распространенные в электрических сетях продольные дифференциальные защиты типа ДЗЛ построены на изложенных выше принципах и содержат элементы, указанные на рис. 2. Наличие соединительных проводов во вторичных цепях ДЗЛ ограничивает область ее применения линиями малой протяженности (10—15 км).

Контроль исправности соединительных проводов.

В эксплуатации возможны повреждения соединительных проводов: обрывы, КЗ между ними, замыкания одного из проводов на землю.

При обрыве соединительного провода (рис. 3, а) ток в рабочей и тормозной обмотках реле становится одинаковым и защита может неправильно сработать при сквозном КЗ и даже при токе нагрузки (в зависимости от значения Iсз).

Замыкание между соединительными проводами (рис. 3,б) шунтирует собой рабочие обмотки реле, и тогда защита может отказать в работе при КЗ в защищаемой зоне.

Для своевременного выявления повреждений исправность соединительных проводов контролируется специальным устройством. Контроль основан на том, что на рабочий переменный ток, циркулирующий в соединительных проводах при их исправном состоянии, накладывается выпрямленный постоянный ток, не оказывающий влияния на работу защиты.

Выпрямленное напряжение подводится к соединительным проводам только на одной из подстанций, где устройство контроля имеет выпрямитель, получающий в свою очередь питание от трансформатора напряжения рабочей системы шин. Подключение устройства контроля к той или другой системе шин осуществляется вспомогательными контактами шинных разъединителей или реле-повторителями шинных разъединителей защищаемой линии.

При обрыве соединительных проводов постоянный ток исчезает и устройство контроля подает сигнал о повреждении, снимая оперативный ток с защиты на обеих подстанциях. При замыкании соединительных проводов между собой — подает сигнал и выводит защиту из действия, но только с одной стороны — со стороны подстанции, где выпрямитель отсутствует. В случае понижения сопротивления изоляции одного из соединительных проводов относительно земли (ниже 15—20 кОм) устройство контроля также подает соответствующий сигнал.

Если соединительные провода исправны, ток контроля, проходящий по ним, не превышает 5—6 мА при напряжении 80 В. Эти значения должны периодически проверяться оперативным персоналом в соответствии с инструкцией по эксплуатации защиты.

Оперативному персоналу следует помнить, что перед допуском к любого рода работам на соединительных проводах необходимо отключать с обеих сторон продольную дифференциальную защиту, устройство контроля соединительных проводов и пуск устройства резервирования при отказе выключателей УРОВ от защиты.

После окончания работ на соединительных проводах следует проверить их исправность. Для этого включается устройство контроля на подстанции, где оно не имеет выпрямителя. При этом должен появиться сигнал неисправности. Затем устройство контроля включают на другой подстанции (на соединительные провода подают выпрямленное напряжение) и проверяют, нет ли сигнала о повреждении. Защиту и цепь пуска УРОВ от защиты вводят в работу при исправных соединительных проводах.

2012-01-01 Государственный экзамен по специальности «электроснабжение»

Определить активную и полную мощность, мощность компенсирующего устройства индукционной печи для плавки латуни.

Примечание: 1Дж=2,78 . 10 -7 кВт . ч

Продольная и поперечная дифференциальная защита линий. Область применения. Зона защиты. Преимущества и недостатки..

Какими параметрами характеризуется повторно-кратковременный режим работы электродвигателя? Как осуществляется определение мощности двигателя для этого режима?

Классификация потребителей электроэнергии по надежности электроснабжения.

1.Продольная и поперечная дифференциальная защита линий. Область применения. Зона защиты. Преимущества и недостатки.

Дифференциальные токовые защиты

Существует два вида дифференциальных защит линий:

Это защиты с абсолютной селективностью

Продольная – для защиты элементов с сосредоточенными параметрами: трансформаторов, линий небольшой длины.

Поперечная – для защиты двух и более параллельных линий, обмотки статора генераторов от витковых замыканий, когда имеются параллельные ветви.

Продольная дифференциальная защита

Основана на сравнении токов в начале и в конце защищаемого элемента.

Для защиты устанавливаются одинаковые трансформаторы тока (ТТ) с двух сторон линии.

Одноименные фазы вторичной обмотки ТТ соединяются между собой.

Схема защиты получается путем параллель­ного соединения вторичных об­моток трансформаторов тока ТА1, ТА2 и реле тока КА.

Ток реле равен геометрической сумме токов

В нормальном режиме работы, при кача­ниях, а также при внешних коротких замыканиях (точка К2) пер­вичные токи I1I и I1II равны и сдвинуты по фазе на угол р. Если не учитывать погрешности трансформаторов тока, тоI2I = – I2II, поэтому ток в реле Iр = 0 и за­щита не срабатывает.

Векторные диаграммы.КЗ в т К1, нормальный режим работы, КЗ в т. К2

При КЗ в т. К1 пер­вичные токи I1I и I1II совпадают по фазе. Токи в реле складываются

По реле протекает ток. Если Iр>= Iс.р, то защита срабатывает.

Продольная дифференциаль­ная защита действует при повреждении в зоне и не реагирует на внешние короткие замыкания, токи качаний и токи нормальной работы. Эта защита обладает абсолютной селективностью. Она выполняется без выдержки времени.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ВИДЫ ПОПЕРЕЧНЫХ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ЗАЩИТ ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ

ОЦЕНКА ПРОДОЛЬНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ

Принцип действия защиты прост и надежен. Защита не реаги­рует на качания и перегрузки и действует без выдержки времени при коротком замыкании в любой точке линии. К недостаткам защиты следует отнести высокую стоимость соединительного кабеля и работ по его прокладке, а также возможность ложной работы при повреждении соединительных проводов.

При наличии автоматического контроля повреждения кабеля обнаруживаются, как правило, своевременно, и случаи ложной работы защиты по этой причине редки. Защиту следует применять на коротких линиях в тех случаях, когда требуется мгновенное отключение повреждений в пределах всей линии.

Защита получила распространение на линиях 110 и 220 кВ длиной до 10—15 км.

Поперечные дифференциальные защиты применяются двух видов: на параллельных линиях, включенных под один общий выключатель, — токовая поперечная дифференциальная за­щита, на параллельных линиях с самостоятельными выключа­телями -направленная поперечная дифференциальная защита.

а) Принцип действия защиты

Токовая поперечная дифференциальная защита предназна­чается для параллельных линий с общим выключателем на обе линии.

При одностороннем питании параллельных линий защита устанав­ливается только со сто­роны источника пита­ния, а в сети с двусто­ронним питанием — с обеих сторон параллель­ных линий.

· Приемным считается конец линии, на котором отсутствует источник питания, или его мощность меньше, чем на питающем конце.

Схема защиты для одной фазы изображена на рис. 10-21. На одно­именных фазах каждой линии устанавливаются трансформаторы тока с одинаковым коэффици­ентом трансформации nТI = nТII = пТ. Вто­ричные обмотки транс­форматоров тока соеди­няются разноименными зажимами по схеме с циркуляцией токов в соединительных про­водах и параллельно к ним включается обмотка токового реле 1, В нормальном режиме и при внешнем к. з.

(рис. 10-21, а) ток в реле

Часть линий вблизи шин противоположной подстанции не охва­тывается защитой из-за недостаточной величины тока в реле, вследствие уменьшения различия в величине токов II и III, на разность которых реагирует защита.

Поперечная и продольная дифференциальная защита: применение и принцип действия, преимущества и недостатки

Совпадений найдено: 2387

Вы искали: достоинств а и недостатк и дифференциальн ой защит ы

Основы релейной защиты ›› 8-4. Токовая поперечная дифференциальн ая защит а двух параллельных линий

Токовая поперечная дифференциальн ая защит а применяется для защит ы параллельных линий, присоединенных к шинам подстанции через один общий выключатель и имеющих равные сопротивления.

Читайте также:  Какая нужна антенна телевизора для приёма волн разной длины: разновидности усилителей для домашнего ТВ

Упрощенная принципиальная схема токовой поперечной дифференциальн ой защит ы показана на рис. 8-10. Вторичные обмотки трансформаторов тока, установленных на каждой линии и включенных согласно правилу § 6-4, а, соединяются между собой соединительными проводами на разность токов. Для этого начало вторичной обмотки u1 трансформатора тока линии I соединяется с концом вторичной обмотки u2 трансформатора тока линии II, а конец вторичной обмотки u2 трансформатора тока линии I с началом вторичной обмотки u1 трансформатора тока линии II. Параллельно вторичным обмоткам трансформаторов тока включается токовое реле мгновенного действия типа ЭТ-521 или РТ-40.

Основы релейной защиты ›› 9-2. Дифференциальная защит а

а) Область применения и принцип действия

Дифференциальная защит а применяется в качестве основной быстродействующей защит ы трансформаторов и автотрансформаторов. Ввиду ее сравнительной сложности дифференциальн ая защит а устанавливается не на всех трансформаторах (автотрансформаторах), а лишь в следующих случаях [Л. 41]:

1) на одиночно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 6300 кВ *А и выше;

2) на параллельно работающих трансформаторах (автотрансформаторах) мощностью 4 000 кВ *А и выше;

3) на трансформаторах мощностью 1 000 кВ*А и выше, если токовая отсечка не обеспечивает необходимой чувствительности а максимальная токовая защит а имеет выдержку времени более 1 с.

При параллельной работе трансформаторов (автотрансформаторов) дифференциальн ая защит а обеспечивает не только быстрое, но и селективное отключение поврежденного трансформатора (автотрансформатора), что поясняетсяна рис. 9-1.

Основы релейной защиты ›› ТОКОВАЯ ПОПЕРЕЧНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА

Принципы действия защит ы. Токовая поперечная дифференциальн ая РЗ предназначена для параллельных ЛЭП с общим выключателем. При одностороннем питании параллельных ЛЭП РЗ устанавливается только со стороны источника питания, а в сети с двусторонним питанием – с обеих сторон параллельных ЛЭП.

Основы релейной защиты ›› ОЦЕНКА ПРОДОЛЬНОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ

Основными достоинств ами защит ы являются: быстродействие, простота и надежность схемы и конструкции измерительного органа.

Защита не реагирует на качания и перегрузки, действует при КЗ в любой точке ЛЭП. К недостатк ам РЗ следует отнести высокую стоимость соединительного кабеля и работ по его прокладке, а также возможность ложной работы при повреждении соединительных проводов. При наличии автоматического контроля повреждения кабеля обнаруживаются своевременно, и случаи ложной работы РЗ по этой причине редки. Защита получила распространение в качестве основной на ЛЭП 110 и 220 кВ длиной до 10-15 км.

Файл-архив ›› Защита трансформаторов распределительных сетей. Шабад М. А

В книге изложены вопросы защит ы понижающих трансформаторов распределительных сетей с высшим напряжением от 6 до 110 кВ, выполняемой с помощью плавких предохранителей и современных устройств релейной защит ы.
Рассмотрены принципы действия, типовые схемы и условия расчета основных типов релейной защит ы, а также устройство и выбор плавких предохранителей для защит ы трансформаторов.
Книга предназначена для инженеров, техников и мастеров, занимающихся эксплуатацией распределительных электрических сетей энергосистем, промышленных предприятий и сельскохозяйственных комплексов, а также может быть полезна работникам проектных и наладочных организаций и студентам электроэнергетических специальностей.

Виды повреждений и ненормальных режимов работы трансформаторов .
Расчеты токов короткого замыкания за трансформаторами
Защита трансформаторов плавкими предохранителями
Принципы выполнения релейной защит ы понижающих трансформаторов
Токовая отсечка от междуфазных к. з
Дифференциальная токовая защит а
Газовая защит а
Максимальная токовая защит а.
Специальная токовая защит а нулевой последовательности от однофазных к. з. на землю на стороне НН (0,4 кВ)
Схемы защит ы трансформаторов .

Справочник реле ›› РНТ 565 – реле дифференциальн ое

Основы релейной защиты ›› 2-7. Дифференциальная токовая отсечка

«Правила» [1] допускают применение на трансформаторах мощностью до 25 MB-А дифференциальн ой защит ы с обычными реле тока (например, типа РТ-40), отстроенными по току срабатывания от бросков тока намагничивания и переходных значений тока небаланса, если при этом обеспечивается требуемая чувствительность. Достоинством такой защит ы, называемой дифференциальн ой отсечкой, является меньшая стоимость и меньшая сложность при наладке, чем у защит ы с реле серий РНТ и ДЗТ.

Ток срабатывания дифференциальн ой отсечки выбирается по условию отстройки от бросков тока намагничивания трансформатора:

Статьи ›› Еще раз о надежности микропроцессорных устройств релейной защит ы. В.И. Гуревич

В своих предыдущих публикациях мы уже неоднократно анализировали ситуацию, связанную с переходом от электромеханической к микропроцессорной релейной защит е, рассматривали вопросы, связанные с перспективами и проблемами применения микропроцессорных устройств релейной защит ы [1-4]. Весьма острая реакцией читателей, часто возникающая после публикации наших статей на эту тему, с одной стороны, и наши ответы на критику оппонентов – с другой, показывают, что среди научно-технической общественности, связанной с этой темой, нет единого мнения о перспективах микропроцессорных защит , нет однозначного понимания того, что, как и любое другое сложное устройство, микропроцессорные защит ы обладают не только очевидными преимуществами, но и недостатк ами. В связи с этим, мы посчитали возможным вновь вернуться к этой весьма актуальной теме и познакомить читателей журнала со своими новыми доводами и результатами исследования.

Файл-архив ›› Руководящие указания по релейной защит е. Поперечная дифференциальн ая направленная защит а линий 35- 220 кв. Выпуск 8

В данном выпуске Руководящих указаний по релейной защит е приведены схемы поперечной дифференциальн ой направленной защит ы от междуфазных коротких замыканий и замыканий на землю, используемой на двух параллельных линиях 110—220 кв в сетях с большим током замыкания на землю, а также от многофазных коротких замыканий, используемой на двух параллельных линиях 35 кв в сетях с малым током замыкания на землю.

Рассмотрены также особенности схем этих защит для двух, параллельных линий с ответвлениями.
В выпуске приведены методы расчета поперечных дифференциальн ых направленных защит двух параллельных линий без ответвлений и двух параллельных линий с ответвлениями. Для иллюстрации методов расчета защит ы дан пример выбора параметров защит ы и оценки ее чувствительности.

В выпуске учтены директивные материалы Главтехуправления Министерства энергетики и электрификации СССР (заместитель начальника Ф. И. Синьчугов), а также отзывы энергетических систем и проектных организаций.

Файл-архив ›› Библия релейной защит ы и автоматики. Федоров В.А.

В уникальном издании “Библия релейной защит ы и автоматики” Федорова В.А. материал изложен в форме вопросов и ответов. В книге даются общие сведения по основам электротехнике, электробезопасности, электрооборудовании подстанций. Большая часть учебника посвящена материалам РЗА, начиная от терминологии, описаний простых защит , схем соединений ТТ и ТН, оперативным цепям РЗА, релейной защит ВЛ 110кВ и выше (ЭПЗ-1636, ШДЭ, ПДЭ, ДФЗ), общеподстанционным защит ам, трансформатора и автотрансформатора, автоматики и управления и другим вопросам РЗА.

Книга будет полезна как начинающим так и опытным релейщикам. Библия релейщика

Статьи ›› Терминалы релейной защит ы синхронных и асинхронных элктродвигателей 6-10кВ. Расчет уставок

В настоящем стандарте приведены имеющие рекомендательный характер методические указания (МУ) по расчету уставок защит синхронных и асинхронных электродвигателей напряжением 6 – 10 кВ.

МУ составлены в соответствии с требованиями и рекомендациями, изложенными в ПУЭ [1] , с учётом особенностей построения и функционирования цифровых устройств релейной защит ы БМРЗ, а так же опыта их эксплуатации. При разработке МУ учитывался подход и практика, принятая в отечественной электроэнергетике.

В МУ дан комплексный подход к расчету уставок:

Основы релейной защиты ›› 2-6. Дифференциальная токовая защит а с торможением Принцип торможения в дифференциальн ых токовых защит ах

Для повышения чувствительности продольных дифференциальн ых защит широко используется принцип торможения сквозным (циркулирующим) током [3]. Как видно из схемы дифференциальн ой защит ы с торможением (рис. 2-24,а), при внешнем (сквозном) КЗ этот ток (кк-макс.вн) проходит по тормозной обмотке дифференциальн ого реле (ют). В это же время по дифференциальн ой (рабочей) обмотке реле (шр) проходит ток небаланса (Ьнб)- МДС рабочей обмотки направлена на срабатывание реле, тормозной обмотки – на увеличение тока срабатывания реле, предотвращающее его срабатывание при внешних КЗ. Для обеспечения несрабатывания реле при внешних КЗ на тормозной обмотке реле должно быть включено число витков:

Файл-архив ›› Реле дифференциальн ых защит элементов энергосистем. A. Д. Дроздов, B. В. Платонов

Работа содержит описание и принцип действия реле дифференциальн ых защит серий РНТ и ДЗТ, широко распространенных в энергосистемах. Рассмотрены способы улучшения характеристик этих реле, даны новые схемы защит повышенной чувствительности. В книге указаны особенности выбора уставок защит . Рекомендованы объем и методы испытаний дифференциальн ых реле. Описаны схемы, применяемые для испытаний. Работа содержит практические рекомендации по наладке и эксплуатации. Книга предназначена для работников служб энергосистем и проектных институтов, а также может быть полезна студентам энергетических специальностей вузов и техникумов.

Основы релейной защиты ›› 10-2. Продольная дифференциальн ая защит а

Основной защит ой генераторов от многофазных коротких замыканий в обмотке статора является продольная дифференциальн ая защит а. Эта защит а подключается к трансформаторам тока, установленным со стороны выводов и со стороны нулевой точки генератора; в зону ее действия входят обмотки, выводы статора и кабели или шины до распределительного устройства генераторного напряжения.

На электростанциях без обслуживающего персонала, где продольная дифференциальн ая защит а при срабатывании автоматически пускает воду в генератор, она подключается к трансформаторам тока так, чтобы в зону ее действия входили лишь обмотка и выводы статора.

Основы релейной защиты ›› 13-2. Дифференциальная защит а шин

а) Принцип действия

Дифференциальная защит а шин выполняется на тех же . принципах, что и рассмотренные выше дифференциальн ые защит ы 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.

Основы релейной защиты ›› 2-5. Дифференциальная токовая защит а трансформаторов (без торможения)

Основные условия расчета. Дифференциальная (продольная) токовая защит а является основной быстродействующей защит ой трансформаторов с обмоткой высшего напряжения 3 кВ и выше от КЗ на выводах, а также внутренних повреждений. В соответствии с «Правилами» [1] продольная дифференциальн ая токовая защит а без выдержки времени должна предусматриваться на трансформаторах мощностью 6,3 MB-А и выше, а также на трансформаторах 4 MB-А при их параллельной работеи на трансформаторах меньшей мощности (но не менее 1 MB-А), если токовая отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности, а максимальная токовая защит а имеет выдержку времени более 0,5 с. Кроме того, дифференциальн ая защит а предусматривается на трансформаторах, установленных в районах, подверженных землетрясениям (поскольку газовая защит а трансформатора здесь может действовать только на сигнал).

Читайте также:  Главный распределительный щит: использование устройства в электрике, основные функции и виды ГРЩ

Файл-архив ›› Цифровые устройства дифференциальн ой защит ы. Принципы и область применения. Г. Циглер

3. Режимы функционирования
4. Алгоритмы измерения
5. Измерительные трансформаторы тока
6. Системы обмена данными
7. Дифференциальная защит а генератора/двигателя
8. Дифференциальная защит а трансформатора
9. Дифференциальная защит а линии
10. Дифференциальная защит а сборных шин
11. Структура устройства защит ы
12. Ввод в эксплуатацию и обслуживание

Статьи ›› Основные требования к устройствам релейной защит ы и управления,предназначенным к применению в современных энергосистемах России

Обеспечение надежной и устойчивой работы Единой национальной электрической сети (ЕНЭС) в определяющей мере связано с функционированием релейной защит ы и линейной автоматики (РЗА), предназначенной осуществлять быструю и селективную автоматическую ликвидацию повреждений и анормальных режимов в электрической части энергосистемы. Произошедший за последние годы скачок в развитии средств РЗА определяет необходимость ориентации на широкое внедрение на объектах ЕНЭС систем РЗА на базе интеллектуальных микропроцессорных (МП) устройств. Новые качества и возможности МП устройств, в свою очередь, определяют необходимость внесения корректировок в идеологию построения систем РЗА энергообъектов и соответственно в практику эксплуатации этих систем.

Файл-архив ›› Дифференциально-фазная высокочастотная защит а линий 110- 330 кв. Руководящие указания по релейной защит е. Выпуск 9

В данном выпуске руководящих указаний по релейной защит е приведены схемы дифференциальн о-фазной высокочастотной защит ы линий 110—330 кв как без ответвлений, так и с ответвлениями, рассмотрены особенности выполнения защит ы на линиях с ответвлениями.

В выпуске приведены методы расчета дифференциальн о-фазной высокочастотной защит ы линий 110—330 кв без ответвлений и с ответвлениями. Для иллюстрации методов расчета защит ы даны примеры выбора параметров защит ы и проверки ее чувствительности.

Приведенные в работе схемы составлены на основе типовых панелей дифференциальн о-фазной высокочастотной защит ы, как выпускаемых промышленностью в настоящее время, так и подготавливаемых к выпуску.

Основы релейной защиты ›› 12-1. Защита трансформаторов, не имеющих выключателей на стороне высшего напряжения

В эксплуатации применяются упрощенные подстанции без выключателей на стороне высшего напряжения трансформаторов и автотрансформаторов (рис. 12-1). Подобные схемы, применяющиеся в электроустановках напряжением до 500 кВ, позволяют уменьшить стоимость подстанции и ее эксплуатации. Вместе с тем из-за отсутствия выключателей па стороне высшего напряжения трансформаторов необходимо предусматривать дополнительные мероприятия, обеспечивающие отключение линии с питающего конца в случае повреждения трансформатора.

Поперечная дифференциальная токовая защита линий (область применения, преимущество и недостатки, мертвая зона поперечной ДЗЛ)

Принцип действия основан на сравнении токов одноименных фаз.

Трансформаторы тока устанавливают в начале защищаемой линии у источника. Берут трансформаторы тока с одинаковыми коэффициентами трансформации.

Реле тока включается на разность токов двух фаз.

При нормальной работе и внешних КЗ (т. К1) по обмотке реле проходит только ток небаланса.

Ток срабатывания реле.

,

– коэффициент отстройки, =1,3.

Максимальный расчетный ток небаланса.

,

Например, при КЗ в точке К2 равенство токов нарушается.

Если > , то защита срабатывает и отключает выключатель.

Рассмотрим КЗ, близкое к шинам п./ст. (точка К3). В этом случае токи отличаются незначительно и защита может не действовать. Появляется мертвая зона. Ее величина по правилам не должна быть более 0,1 линии.

Величина мертвой зоны определяется по формуле

Достоинства защиты.

1. Имеет абсолютную селективность.

1.1 Не требует согласования параметров с другими защитами.

1.2 Не имеет выдержки времени. Обеспечивает быстрое отключение поврежденного участка.

Недостатки.

1. Имеет мертвую зону. Не защищает конец линии и шины подстанции. Не может использоваться в качестве основной защиты.

2. В случае отключения одной из линий должна выводиться из действия.

3. Не может определить на какой линии произошло КЗ. Не может быть использована на линиях с автоматичекими выключателями, когда требуется отключать только поврежденную линию.

В общем случае при срабатывании защиты нужно определить поврежденную линию, отключить ее вручную, вывести защиту из действия, а затем включить оставшуюся линию.

Дифференциально – фазная высокочастотная защита (ДФЗ)

Тоже самое, как и в продольной диф. защите (вопрос 18), только сигнал передается не по соседним проводам, а с помощью высокочастотного преобразователя по основному кабелю (идет переменка 50 Гц основного тока и высокочастотный сигнал от измерительного ТТ)

Направленная защита с высокочастотной блокировкой (НВЧЗ). Принцип действия. Преимущество и недостатки.

Принцип действия НВЧЗ основан на косвенном сравнении направления мощности по концам защищаемой линии посредством ВЧ сигналов, передаваемых по каналу связи, в качестве которого используется одна из фаз защищаемой линии. Защита действует при всех видах КЗ : при несимметричных КЗ – как направленная защита с ВЧ блокировкой, при трехфазных КЗ – как направленная дистанционная ВЧ защита с блокировкой при качаниях. Защита не срабатывает при внешних КЗ, неполнофазных режимах, реверсе мощности при каскадных отключениях КЗ, несинхронных включениях и режимах одностороннего включения без КЗ.

При нарушении в цепях напряжения излишние и ложные срабатывания защиты отсутствуют.110–220 кВ

• в сети внешнего электроснабжения тяговой нагрузки;

• на линиях с ответвлениями.

• совместно с панелью ПДЭ2802.

Достоинства направленной ВЧ защиты:

1.Быстродействие. Полное время срабатывания защиты не превышает 40 мсек.

Недостатки направленной ВЧ защиты:

1.Сложность защиты:

– наличие ВЧ канала.

– сложный принцип действия защиты.

– защита электронная или микропроцессорная.

2.По принципу действия защита реагирует на качания: защита может ложно отключить неповрежденную линию при качаниях, если электрический центр качаний находится на защищаемой ВЛ. Поэтому в состав защиты входит блокировка при качаниях. Следовательно, возможен отказ заблокированной защиты при КЗ на защищаемой ВЛ, аналогично ДЗ.

Принцип действия продольной и поперечной токовой дифзащиты

Принцип действия продольной дифференциальной токовой защиты

Эта защита основана на сравнении токов в начале и конце защищаемого элемента. Для выполнения защиты линии на ее концах устанавливаются измерительные трансформаторы тока с одинаковыми коэффициентами трансформации.

Вторичные обмотки трансформаторов тока одноименных фаз и обмотка реле соединяются так, чтобы при коротком замыкании вне зоны, ограниченной измерительными трансформаторами, ток в реле отсутствовал, а при повреждении внутри зоны был равен току короткого замыкания.

Применяются две возможные схемы выполнения дифференциальной защиты: с циркулирующими токами и с уравновешенными напряжения. С циркулирующими токами: схема получается путем параллельного соединения вторичных обмоток трансформаторов тока ТАI, ТAII и обмотки реле тока КА. При этом ток в реле İр определяется с учетом принятых условных положительных направлений токов İ1I и İ1II по концам защищаемой линии Л.

С учетом положительных направлений в нормальном режиме, а также при внешних коротких замыканиях ток в реле равен геометрической разности вторичных токов:

При равенстве первичных токов İ1I и İ1II и отсутствии погрешностей измерительных трансформаторов вторичные токи İ2I = İ2II , поэтому ток в реле Iр = 0 и защита не срабатывает. В этом случае вторичные токи İ2I и İ2II циркулируют только по вспомогательным проводам, соединяющим вторичные обмотки трансформаторов тока.

При повреждении в зоне токи İ1II и İ2II при показанном условном положительном направлении становятся отрицательными, вследствие чего токи İ2I и İ2II в обмотке реле складываются: İр= İ2I + İ2II =İ . При одностороннем питании один из токов, например İ2II , равен нулю. При этом ток İ2I не может замыкаться через вторичную обмотку второго трансформатора тока, так как трансформатор тока работает в режиме источника тока (сопротивление обмотки реле во много раз меньше внутреннего сопротивления трансформатора тока). Весь ток İ2I проходит через реле. Таким образом, при коротком замыкании в зоне ток в реле İр определяется током İк в точке повреждения. При этом защита срабатывает, если IР > Icp.

Следовательно, продольная дифференциальная защита действует при повреждениях в зоне и не реагирует на внешние короткие замыкания и токи нормальной работы, т.е. она обладает абсолютной селективностью. Эта принципиальная особенность дает возможность выполнять защиту без выдержки времени, а при выборке тока срабатывании — не учитывать токов нагрузки.

В действительности трансформаторы тока имеют погрешности. Поэтому, несмотря на равенство первичных токов, вторичные токи İ2I и İ2II при нормальной работе и внешних коротких замыканиях не одинаковы по абсолютному значению и не совпадают по фазе и в реле появляется ток, называемый током небаланса Iнб . Для исключения неправильной работы дифференциальной защиты ток срабатывания реле должен выбираться с учетом токов небаланса.

Поперечная дифференциальная токовая защита

Принцип действия защиты и выбор тока срабатывания.

Эта защита основана на сравнении токов одноименных фаз параллельных цепей с мало отличающимися параметрами. Для осуществления защиты используют трансформаторы тока с одинаковыми коэффициентами трансформации, установленные со стороны питающих шин А. Реле тока КА включается на разность токов двух одноименных фаз сдвоенной линии по схеме с циркулирующими токами. При принятом условном положительном направлении токов от шин в линию ток в реле İр = İ2I İ2II . Поэтому, как и в продольной дифференциальной защите, при нормальной работе и внешних коротких замыканиях (за пределами сдвоенной линии в точке K1) по обмотке реле проходит только ток небаланса.

Ток срабатывания реле тока выбирается по условию Iс.р = kзап Iнб.рсч.max при kзап = 1,3. Максимальный расчетный ток небаланса для защиты линий с одинаковыми параметрами определяется по выражению :

Учитывая изложенное о возможных погрешностях трансформаторов тока и о апериодической составляющей, можно принять kодн kап =1,0.

Читайте также:  Принцип действия автоматического выключателя: устройство и сферы применения, автомат защиты сети

При коротком замыкании на одной из линий равенство токов İ2I и İ2II нарушается, в реле появляется ток. Если İр = | İ2I – İ2II | > İc.p, то реле срабатывает и отключает выключатель Q линии.

Мертвая зона защиты.

При удалении точки короткого замыкания от места установки защиты ток в поврежденной линии уменьшается, а в неповрежденной возрастает, вследствие чего ток Iр в обмотке реле уменьшается так, что при повреждении вблизи шин противоположной подстанции, он становится меньше тока срабатывания. При этом защита отказывает в действии. Длина участка lм.з , при повреждении в пределах которого защита не работает из-за недостаточного тока в реле, называется мертвой зоной поперечной дифференциальной токовой защиты.

Согласно требованиям, длина мертвой зоны не должна превышать lм.з

Оценка защиты.

Защита по принципу действия не защищает сборки сдвоенной линии и шины подстанции, а в случае отключения одной из цепей должна выводиться из действия, так как ее ток срабатывания в общем случае оказывается не отстроенным от тока оставшейся в работе цепи и защита не имеет выдержки времени. Это, а также наличие мертвой зоны являются недостатком защиты, исключающим возможность ее применения в качестве единственной защиты сдвоенных линий.

Поперечная дифференциальная токовая защита не способна определить, на какой из параллельных цепей имеется повреждение, поэтому она не может быть использована для параллельных линии с выключателями на каждой из них, когда требуется и имеется возможность отключать только поврежденную линию. Такая возможность появляется и на сдвоенной линии, если разъединители в ее параллельных цепях снабжены приводами с дистанционным управлением. В этом случае действие защиты может быть согласовано с работой устройства АПВ линии. При повреждении любой параллельной цепи защита сначала отключает выключатель Q , после этого отключается разъединитель QS1 или QS2 поврежденной цепи, а затем выключатель включается.

8. Дифференциальная защита линий

8.1. Назначение и виды дифференциальных защит

На линиях отходящих от шин электростанций или узловых подстанций, часто по условиям устойчивости требуется обеспечить отключение КЗ в пределах всей защищаемой линии без выдержки времени. Это требование нельзя выполнить с помощью мгновенных токовых отсечек, защищающих только часть линии. Кроме того, отсечки неприменимы по условию селективности, на коротких ЛЭП, где токи КЗ в начале и в конце линии примерно одинаковы. В этих случаях используются дифференциальные защиты (ДЗ), обеспечивающие мгновенное отключение КЗ в любой точке защищаемого участка и не действующие при КЗ за пределами зоны действия.

Дифференциальные защиты подразделяются на:

продольные – для защит как одинарных, так и параллельных линий;

поперечные – для защиты только параллельных линий.

8.2. Продольная дифференциальная защита

8.2.1. Принцип действия защиты

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

При КЗ вне защищаемой линии токи в начале и конце линии направлены в одну сторону и равны по величине (см. рис. 8.2.1. а)). При КЗ в пределах защищаемой линии, токи направлены в разные стороны и не равны по величине (как правило) (см. рис. 8.2.1. б)).

Принцип сравнения токов показан на рис. 8.2.2.: по концам линии установлены трансформаторы тока с одинаковым коэффициентом трансформации. Их вторичные обмотки соединяются кабелем и подключаются к дифференциальному реле.

Различают две схемы построения дифференциальной защиты:

1. с циркулирующими токами;

2. с уравновешенными напряжениями.

На рис. 8.2.2. показана схема с циркулирующими токами. Для этой схемы ток протекающий по реле определяется:

(8.1.)

При отсутствии погрешностей I 1 = I 2 и IP =0 реле не работает. Не происходит срабатывания и при качаниях в системе.

По принципу действия дифференциальная защита не реагирует на внешние КЗ, качания и токи нагрузки.

В действительности же трансформаторы тока работают с погрешностью: I 1 – I 2 = I нб чтобы не произошло ложного срабатывания защиты: I С.З. > I нб.макс .

Работа схемы с циркулирующими токами при КЗ на защищаемой линии с односторонним и двусторонним питанием, показаны на рис. 8.2.3. а) и б). Ток протекающий через реле:

(8.2.)

где: I КЗ – полный ток КЗ.

Дифференциальная защита реагирует на полный ток I КЗ в месте повреждения, поэтому в сети с двусторонним питанием она обладает большей чувствительностью, чем токовые защиты.

Схема с уравновешенными напряжениями.

Работа дифференциальной защиты на основе схемы с уравновешенными напряжениями представлена на рис. 8.2.4.

В России а, ранее, в (СССР) применялись схемы дифференциальных защит с циркулирующими токами.

8.2.2. Токи небаланса в дифференциальной защите

(8.3.)

Для уменьшения тока небаланса необходимо выровнять токи намагничивания трансформаторов по величине и фазе. Ток намагничивания трансформаторов тока зависит от магнитной индукции или вторичной ЭДС (см. рис. 8.2.5.)

Выполнить характеристики намагничивания идентичными у разных трансформаторов тока практически не удается.

Ток небаланса особенно возрастает при насыщении магнитопровода трансформатора. Даже при максимальном токе протекающем по первичной обмотке при КЗ, трансформаторы тока не должны насыщаться.

Пути уменьшения тока небаланса

1. Применяются трансформаторы тока насыщающиеся при возможно больших кратностях тока КЗ (трансформаторы тока класса Р(Д)).

2. Ограничение величины вторичной ЭДС:

(8.5.)

Для этого уменьшают нагрузку Z Н и увеличивают коэффициент трансформации n Т .

3. Для выравнивания токов намагничивания II .нам и III .нам необходимо, чтобы нагрузка трансформатора тока была равной Z Н1 = Z Н2 .

Точных и простых для практики способов расчета тока небаланса ещё не разработано. При проектировании используют формулы, приведенные в «Руководящих указаниях по релейной защите».

8.2.3. Принципы выполнения продольной дифференциальной защиты

1. Использование промежуточных трансформаторов тока

Трансформаторы тока, соединяемые в дифференциальную схему, находятся на значительном расстоянии. Сопротивление соединительных проводов между трансформаторами тока очень велико. К примеру, для линии длиной 10 км и сечения контрольного кабеля 1,5 мм 2 , его сопротивление составит 130 Ом. Трансформаторы тока допускают нагрузку в пределах 1-2 Ом. Подобное затруднение преодолевается применением промежуточных трансформаторов тока TLA . Они уменьшают ток в соединительных проводах в nL раз, снижая нагрузку соединительных проводов, приведенную к зажимам основных трансформаторов тока в nL 2 раз.

2. Установка двух дифференциальных реле

Дифференциальная защита должна действовать на отключение выключателей на обоих концах защищаемой линии. Для этого устанавливают два дифференциальных реле. Однако подобный способ имеет недостаток из-за сопротивления соединительных проводов токи, поступающие в реле при сквозных КЗ не балансируются, даже при работе трансформаторов тока без погрешностей. Для уменьшения тока небаланса необходимо уменьшать сопротивление соединительных проводов.

При КЗ в зоне в схеме с одним реле в него поступает сумма вторичных токов трансформаторов тока: IP = I 1 + I 2 = IK . В схеме с двумя реле: (если сопротивление проводов равно нулю). То есть чувствительность защиты уменьшается.

(В схеме с уравновешенными напряжениями установка двух реле не меняет условий работы схемы.)

3. Использование дифференциальных реле с торможением

Для отстройки от токов небаланса получили распространение так называемые дифференциальные реле с торможением. Ток срабатывания у таких реле возрастает с увеличением тока внешнего КЗ. Принципиальная схема конструкции такого реле изображена на рис. 8.2.8.

где: IT – ток, протекающий через тормозную обмотку;

IP.0 – ток срабатывания реле при тормозном токе равном нулю;

kT – коэффициент торможения.

Схема включения реле с торможением показана на рис. 8.2.9. При внешнем КЗ в тормозной обмотке протекает ток КЗ, а в рабочей обмотке – ток небаланса; реле надежно не срабатывает.

При КЗ в зоне (см. рис. 8.2.10. ) в случае одностороннего питания I2 =0 и токи в рабочей и тормозной обмотках совпадают и равны I К ; при таких условиях реле сработает.

Зависимость IP = f ( IT ) изображена на рис. 8.2.11. При одинаковых условиях отстройки от тока небаланса при внешних КЗ, реле с тормозной характеристикой обладает большей чувствительностью по сравнению с простым дифференциальным реле.

Современные защиты оснащены тормозными реле на выпрямленном токе с реагирующим органом в виде поляризованного реле.

4. Включение дифференциальных реле через фильтры симметричных составляющих

Во всех выше рассмотренных схемах подразумевалась установка реле на трех фазах. Для выполнения таких схем необходимо 6 дифференциальных реле и не менее четырех соединительных проводов. Для уменьшения числа реле и соединительных проводов, реле включаются через фильтры симметричных составляющих или суммирующие трансформаторы ( см. рис. 8.2.12. ). На рисунке буквами KAZ обозначены фильтры токов, на их выходе протекает ток I Ф1 пропорциональный токам прямой последовательности. Составляющая прямой последовательности присутствует в фазных токах при всех видах КЗ. В схеме предусмотрены разделительные трансформаторы TL3 , 4 , с помощью которых цепь соединительного кабеля А – В отделяется от цепей реле. Такое разделение исключает появление в цепях реле высоких напряжений, наводимых в жилах кабеля при протекании токов КЗ по защищаемой линии. В нормальном режиме и при внешнем КЗ по соединительным жилам протекает ток, пропорциональный первичному току линии, а при КЗ на линии в соединительных проводах А – В проходит небольшой ток I1–I2 .

8.2.4. Комплект продольной дифференциальной защиты типа ДЗЛ

Принципиальная схема защиты типа ДЗЛ показана на рис. 8.2.13.

Данная защита оснащена специальным устройством контроля исправности соединительных проводов. По ним циркулирует контрольный постоянный ток. При обрыве или КЗ соединительного провода, прохождение тока нарушается и отслеживающие устройства выводят защиту из работы.

Соединительный провод защиты выполнен бронированным кабелем – обычно телефонным. Одновременно он может использоваться для связи и телемеханики.

В комплекте ДЗЛ используется комбинированный фильтр ( I1+kI2 ) прямой и обратной последовательности (1). Составляющая обратной последовательности возникает в сети при несимметричных повреждениях (2-х фазных и однофазных) и позволяет повысить чувствительность защиты увеличивая ток в реле. Фильтр ( I1+kI ) прямой и нулевой последовательности позволяет повысить чувствительность только при замыканиях на землю.

Добавить комментарий