Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Токовая поперечная дифференциальная защита







Принципы действия защиты. Токовая поперечная дифференциальная 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.


Схема РЗ для одной фазы изображена на рис.10.16. На одноименных фазах каждой ЛЭП устанавливаются ТТ с одинаковым коэффициентом трансформации КI I = КI II= KI. Вторичные обмотки трансформаторов тока I и II соединяются разноименными зажимами по схеме с циркуляцией токов в соединительных проводах, и параллельно к ним включается обмотка токового реле 1. Из токораспределения, приведенного на рис.10.16 для нормального режима, внешнего КЗ и качаний, видно, что ток вреле

(10.20)

В этих режимах I I = I II, поэтому при отсутствии погрешностей ТТ I р = 0, и РЗ не работает. Следовательно, по своему принципу действия рассматриваемая РЗ не реагирует на внешние КЗ и нагрузку. Поэтому ее выполняют без выдержки времени и не отстраивают от токов нагрузки. В действительности в реле протекает ток небаланса I нб, вызванный погрешностью ТТ I' нб и некоторым различием первичных токов , обусловленным неточным равенством сопротивлений ЛЭП. Ток срабатывания реле I с.р должен быть больше максимального тока небаланса:

(10.21)
В случае повреждения одной из параллельных ЛЭП, например WI (рис.10.16, б), ток I I в поврежденной ЛЭП становится больше тока во второй ЛЭП (I I > I II), и в реле появляется ток
(10.22)
При токе в реле I p > I c.pРЗ действует и отключает общий выключатель обеих ЛЭП.
Мертвая зона защиты. По мере удаления точки КЗ от места установки РЗ (рис.10.17) соотношение токов II IIпо поврежденной и неповрежденной ЛЭП изменяется. Эти токи направляются к точке К по двум параллельным ветвям и распределяются по ним обратно пропорционально их сопротивлениям Z Iи ZII:

I I /I II= ZI/ZII,

где Z I = Z л – Z BK, a ZII = Z л + Z BK.

 


При перемещении точки К в сторону подстанции В сопротивление Z I возрастает, a Z II снижается, соответственно этому I I уменьшается, I II увеличивается, а ток в реле РЗ I р = I I – I II постепенно понижается и при КЗ на шинах В становится равным нулю (рис.10.17, б). В результате этого, при повреждениях на некотором участке вблизи подстанции В (рис.10.17, а, б) ток I р оказывается меньше тока срабатывания РЗ I с.з, и она перестает работать. Границей действия РЗ является точка КЗ, отстоящая от шин противоположной подстанции В на расстояние т, где I р = I с.з (рис.10.17, б). Таким образом, РЗ, реагирующая на разность токов параллельных ЛЭП I I – I II, не может охватить своей зоной действия защищаемые ЛЭП полностью. Участок ЛЭП вблизи шин противоположной подстанции, при КЗ в пределах которого ток в реле недостаточен для его срабатывания, называется мертвой зоной РЗ. Наличие мертвой зоны является недостатком поперечной дифференциальной РЗ. Для отключения КЗ в мертвой зоне требуется дополнительная РЗ.
Длина мертвой зоны m определяется на основе следующих соображений. Токи по WI и WII (рис.10.17) обратно пропорциональны сопротивлениям или длинам ветвей от шин, где установлена РЗ, до точки КЗ. При КЗ на границе мертвой зоны в точке MI I/ I II = (l + т)/(lт), где l – длина ЛЭП.
Преобразуя это выражение, находим m (I I + I II) = l (I I – I II). Учитывая, что I I + I II = I ки что при КЗ на границе мертвой зоны ток в реле равен I I – I II = I с.э, получаем тI к= lI с.э, откуда длина мертвой зоны
(10.23)
Для упрощения расчета мертвой зоны ток I к определяется при КЗ на шинах противоположной подстанции, а не на границе мертвой зоны. Защиту принято считать эффективной, если мертвая зона ее не превосходит 10%. При отключении одной из параллельных ЛЭП поперечная дифференциальная защита должна выводиться из действия.
Оценка защиты. Токовая поперечная дифференциальная РЗ относится к числу простых и надежных устройств, важным достоинством ее является быстродействие. Недостатком РЗ являются наличие мертвой зоны и необходимость отключения РЗ при отключении одной из параллельных ЛЭП. Кроме поперечной дифференциальной РЗ на параллельных ЛЭП необходимо предусматривать дополнительную РЗ, действующую при КЗ на шинах противоположной подстанции, в мертвой зоне, а также при выводе из работы одной ЛЭП.

Рассмотренная выше токовая поперечная дифференциальная защита не может определять, на какой из линий произошло повреждение, что для линий, присоединяемых к шинам через общий выключатель, не имеет значения.

Для параллельных линий, присоединяемых к шинам через самостоятельные выключатели, такая защита непригодна и нужна защита, которая могла бы выбирать и отключать только одну поврежденную линию. Таким

Упрощенная принципиальная схема направленной поперечной дифференциальной защиты приведена на рис. 8-12. Защита состоит из пускового органа 1, обычно осуществляемого токовыми реле, включаемыми так же, как в токовой поперечной дифференциальной защите, и органа направления мощности 2, включенного на разность токов защищаемых линий и на напряжение шин подстанции. Оперативный ток подается на реле защиты через последовательно соединенные блокировочные контакты выключателей защищаемых линий, для того чтобы защита автоматически выводилась из действия при отключении одной из линий во избежание ее неселективного действия при сквозном к. з.
В качестве органа направления мощности используются те же реле направления мощности, что и в схемах максимальных направленных защит, включаемые по схемам табл. 8-1.
Как известно, величина и знак вращающего момента у реле направления мощности зависят от величины тока, напряжения и угла между ними.
Напряжение, подводимое к реле, меняется только по величине в зависимости от удаленности места к. з. от шин подстанции, где установлена защита. В то же время ток, подводимый к реле, изменяется не только по величине. В зависимости от того, на какой из линий произошло повреждение, изменяется также и направление прохождения тока через реле направления мощности, что иллюстрируется векторной диаграммой на рис. 8-12, б и в.
Так, при повреждении на линии I ток в линии I будет больше тока в линии II, и поэтому их разность, т. е. ток в реле, будет иметь такое же направление, как и ток в линии I. В результате реле направления мощности замкнет левый контакт и защита отключит поврежденную линию I.
При повреждении на линии II ток к. з. по линии II будет больше тока в линии I и, следовательно, их разность, т. е. ток в реле, изменит направление на противоположное. При этом знак вращающего момента реле направления мощности также изменится на противоположный и реле, замкнув правый контакт, обеспечит действие защиты на отключение поврежденной линии II.
Ток срабатывания пусковых токовых реле выбирается по двум условиям:
1) Защита не должна действовать ложно от токов небаланса нормального режима и при сквозном к. з., т. е. ток срабатывания должен удовлетворять уравнению (8-7).
2) Защита не должна действовать ложно от максимального тока нагрузки в режиме, когда на одном конце включены выключатели обеих линий, а на другом — только одной линии, что всегда имеет место при операциях по включению и отключению линий. Для выполнения указанного требования ток срабатывания защиты должен удовлетворять формулам (7-13), (7-14).
Определяющим является то условие, по которому получается большее значение тока срабатывания.
Направленная поперечная дифференциальная защита так же, как и токовая поперечная дифференциальная защита, имеет «мертвую зону» при повреждениях вблизи шин противоположной подстанции. При возникновении к. з. в этой зоне направленная поперечная дифференциальная защита не отказывает в действии, как токовая, а действует каскадно.


Так, при повреждении в точке К на линии II вблизи шин подстанции Б (рис. 8-13) токи II и III будут близки по величине и токораспределение будет таким, как показано на рис. 8-13, a. Токи в реле будут равны:
на подстанции А

на подстанции Б

В результате защита на подстанции А действовать не будет, а на подстанции Б подействует и отключит выключатель поврежденной линии II.
После отключения выключателя линии II со стороны подстанции Б токораспределение изменится и станет таким, как показано на рис. 8-13, б. Прохождение тока к. з. по линии I прекратилось, вследствие чего ток в реле защиты подстанции А станет равным полному току к. з., проходящему по линии II. Защита при этом сработает и отключит выключатель линии II, чем будет полностью ликвидировано к. з. на этой линии. При этом питание подстанции Б сохранится по неповрежденной линии I.
Участки линий вблизи шин подстанций, при повреждении на которых направленная поперечная дифференциальная защита действует каскадно, называются зоной каскадного действия. Наличие зоны каскадного действия является недостатком защиты, так как приводит к увеличению полного времени отключения к. з. в 2 раза.
Направленная поперечная дифференциальная защита, так же как максимальная направленная защита, имеет «мертвую зону» органа направления мощности при близких трехфазных к. з., что является ее вторым недостатком.

В сетях с двумя и более источниками питания максимальная направленная защита не обеспечивает селективности действия. Так, например, в сети, показанной на рис. 8-14, при к. з. в точке K1 на линии I (рис. 8-14, а) приходят в действие максимальные направленные защиты 1 и 2 поврежденной линии I и защита 3 неповрежденной линии II. Защита 4 в действие не приходит, так как ток к. з., проходящий по линии II, направлен к шинам подстанции Б.

В рассматриваемом случае для селективного отключения только поврежденной линии I необходимо, чтобы защита 2 имела выдержку времени меньше, чем защита 3, т. е. t2 < t3.
В то же время при к. з. в точке К2 на линии II (рис. 8-14, б), когда приходят в действие защиты 3 и 4 поврежденной линии II и защита 2 неповрежденной линии /, возникает противоположное требование, чтобы защита 3 имела выдержку времени меньше, чем защита 2, т. е. t: 3 < t2.
Выполнение этих несовместимых требований в рассмотренном и других аналогичных случаях с помощью максимальной направленной защиты не представляется возможным.
Максимальные токовые и максимальные направленные защиты имеют также ряд других недостатков, которые ограничивают область их применения сетями с простой схемой. Для защиты сетей с более сложной схемой и несколькими источниками питания используется более сложная дистанционная защита, не имеющая указанных недостатков.
Дистанционной называется защита, выдержка времени которой автоматически изменяется в зависимости от удаленности места к. з. от места установки защиты. Определение удаленности до места к. з. производится дистанционной защитой путем измерения сопротивления, которое определяется сравнением величины остаточного напряжения на шинах, где установлена защита, и величины тока к. з., проходящего по защищаемой линии.
Основным органом всякой дистанционной защиты является реле сопротивления, которое, измеряя сопротивление линии до места к. з., определяет, на каком участке произошло повреждение и совместно с другими органами защиты обеспечивает ее действие с необходимой выдержкой времени. Реле сопротивления могут выполняться реагирующими на полное сопротивление линии или на ее индуктивное (реактивное) сопротивление х. Соответственно этому реле называются реле полного сопротивления или реле реактивного сопротивления.

Дистанционные защиты выполняются так, чтобы их выдержка времени зависела от сопротивления, которое измеряют входящие в схему реле сопротивления. Зависимость выдержки времени дистанционной защиты от сопротивления (или расстояния) до места к. з. называется характеристикой времени срабатывания защиты.
Существуют три вида характеристики: наклонная, комбинированная и ступенчатая. Реле с наклонными и комбинированными характеристиками конструктивно весьма сложны и не имеют существенных преимуществ перед ступенчатой характеристикой.
Как видно из рис. 8-15, б, ступенчатая характеристика состоит из нескольких участков (обычно двух или трех), называемых зонами. На рис. 8-15, б участок а —б является первой зоной, участок б — в — второй зоной и участок в — г — третьей зоной. Каждой зоне соответствует ступень выдержки времени tI, tII, t III, неизменная в пределах своей зоны. Таким образом, при к. з. в любой точке участка а — б, т. е. в пределах первой зоны, когда реле сопротивления измеряет сопротивление от 0 до zIзащита действует с выдержкой времени tI. Обычно дистанционные защиты действуют в первой зоне без выдержки времени, т. е. tI = 0. При к. з. на участке б — в, т. е. в пределах второй зоны, когда реле сопротивления измеряет сопротивление от zI до zII, т. е. больше zI, выдержка времени защиты автоматически увеличивается и защита действует с выдержкой времени tII, большей tI. Аналогично при к. з. на участке в — г, т. е. в пределах третьей зоны, когда реле сопротивления измеряет сопротивление от zII до zIII, защита действует с еще большей выдержкой времени tIII.Таким образом, чем больше сопротивление до места к. з., тем с большей выдержкой времени действует дистанционная защита.
Первая зона защиты (см. рис. 8-15, б), как правило, настраивается на 80—85% длины защищаемой линии Л1. Больший охват линии недопустим, так как из-за погрешностей трансформаторов тока, трансформаторов напряжения и самого реле сопротивления защита может сработать при к. з. на смежной линии Л2. Конец линии Л1 шины подстанции Б и часть линии Л2 охватывает вторая зона. Третья зона охватывает линию Л2 для резервирования при отказе ее защиты или выключателя.
Применяются два способа получения ступенчатой характеристики. Первый способ состоит в том, что для каждой зоны устанавливается отдельное реле сопротивления, настроенное соответственно на zI, zII, zIII. Во втором способе для первой и второй зон устанавливается общее реле сопротивления, уставки которого автоматически переключаются с zI на zII в зависимости от места к. з. Для третьей зоны устанавливается либо отдельное реле сопротивления, либо другой пусковой орган. Реле сопротивления по принципу своего действия срабатывает, когда измеренное им сопротивление меньше настроенной на нем уставки. Поэтому реле сопротивления второй зоны с уставкой zII срабатывает при к. з. в первой и второй зоне, а реле сопротивления третьей зоны с уставкой zIII — при к. з. в первой, второй и третьей зонах. Однако поскольку выдержка времени второй ступени больше первой, а третьей больше первой и второй, то всегда срабатывает ступень, имеющая меньшую выдержку времени, чем и обеспечивается ступенчатость характеристики.






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.