Защита линий. ВЧ – защита.

Воздушные и кабельные линии электропередачи, имея большую протяженность, подвержены повреждениям в большей степени, чем другое электрическое оборудование. Особенно это относится к воздушным линиям, которые подвержены повреждениям от грозовых ударов, гололеда, сильного ветра, загрязнения изоляторов и т. п. Кабельные линии, проложенные в земле, могут повреждаться из-за ухудшенных условий охлаждения, коррозии оболочек кабеля, осадки почвы, а также при земляных работах.
Указанные выше, а также другие причины повреждений могут вызывать короткие замыкания фаз между собой и на землю. Поэтому для быстрого отключения поврежденных линий они должны быть оборудованы релейной защитой, действующей на отключение.
При этом в электрических сетях, работающих с заземленными нулевыми точками трансформаторов, должна действовать на отключение как защита от междуфазных, так и от однофазных к. з., а в сети, работающей с изолированными нулевыми точками трансформаторов, только защита от междуфазных к. з.

максимальная токовая защита используется главным образом для защиты радиальных линий с односторонним питанием. В кольцевой сети, в сети с двусторонним питанием и особенно в сложных сетях с несколькими источниками питания максимальная токовая защита в большинстве случаев не может обеспечить селективного действия. В таких сетях используют направленную МТЗ.

Для осуществления продольной дифференциальной защиты с обеих сторон защищаемой линии устанавливаются трансформаторы тока ТТ с одинаковыми коэффициентами трансформации n_т. Первичные обмотки трансформаторов тока включаются в линию.
В условиях прохождения по защищаемой линии сквозного тока этот ток I₁ являющийся первичным для трансформаторов тока, имеет различное направление относительно шин подстанций. Так, на подстанции А он направлен от шин в линию, а на подстанции Б, наоборот, от линии к шинам. Поэтому на подстанции А первичный ток входит в начало первичной обмотки трансформатора тока Л₁ (Н), а на подстанции Б — в конец первичной обмотки Л₂ (К). Соответственно вторичный ток I₁ трансформатора тока ТТ-1 (подстанция A) выходит из начала вторичной обмотки u₁(н), а вторичный ток I₂ трансформатора тока ТТ-2 (подстанция Б) выходит из конца вторичной обмотки u₂(к).

Токовая поперечная дифференциальная защита применяется для защиты параллельных линий, присоединенных к шинам подстанции через один общий выключатель и имеющих равные сопротивления.
Вторичные обмотки трансформаторов тока, установленных на каждой линии 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.

В сетях с двумя и более источниками питания максимальная направленная защи та не обеспечивает селективности действия.

Высокочастотные (ВЧ) РЗ являются быстродействующими и предназначаются для ЛЭП 110, 220 кВ и линий СВН. Они применяются для быстрого отключения линии при КЗ в любой ее точке с целью обеспечения устойчивости параллельной работы электрических станций и энергосистем в целом, а также в связи с ростом требований со стороны потребителей для сохранения устойчивости технологического процесса.

Высокочастотные РЗ (ВЧЗ) состоят из двух комплектов, расположенных по концам защищаемой ЛЭП. Особенность ВЧЗ заключается в том, что для их селективного действия необходима связь между комплектами защиты, осуществляемая посредством токов ВЧ, которые передаются по проводам защищаемой ЛЭП. По принципу своего действия ВЧЗ не реагируют на КЗ вне защищаемой ЛЭП и поэтому, так же как дифференциальные РЗ, не имеют выдержки времени. Применяются три вида ВЧЗ: направленные РЗ с ВЧ-блокировкой, основанные на сравнении направления знаков мощности по концам защищаемой ЛЭП; дифференциально-фазные ВЧЗ, основанные на сравнении фаз токов КЗ по концам ЛЭП; комбинированные направленные и дифференциально-фазные ВЧЗ, сочетающие оба упомянутые выше принципа. В связи с указанными особенностями перечисленные РЗ состоят из двух частей - релейной и высокочастотной.

2. Раскройте содержание следующих терминов: Защита сборных шин. Дифференциальная защита шин (ДЗШ). Мероприятия по снижения тока небаланса ДЗШ. (1б 1в)

Дифференциальная защита шин используется в распределительных устройствах напряжением 110 кВ и выше в качестве основной быстродействующей защиты при всех видах повреждений.

Принцип действия дифференциальной защиты шин основан на сравнении направления и величины тока присоединений, подключенных к системе шин. В отличие от дифференциальных защит количество питающих элементов и, соответственно, токовых входов практически не ограничено.

Дополнительно ДЗШ выполняет следующие функции:

-контроль исправности токовых цепей и автоматический вывод ДЗШ при появлении небаланса в этих цепях;

-оперативный контроль небаланса токовых цепей;

-пуск УРОВ при работе ДЗШ и отключение присоединений соответствующей системы шин по команде УРОВ;

-запрет АПВ при работе УРОВ, при неуспешном АПВ шин и при неполном отключении системы шин при работе ДЗШ;

-удержание команды отключения до отключения самого медленнодействующего выключателя.

Одной из основных причин появления тока небаланса в обмотках реле дифференциальных защит как в нормальном режиме, так и при внешнем коротком замыкании являются погрешности трансформаторов тока.
Величина погрешностей зависит от величины и характера нагрузки на трансформаторы тока и возрастает при увеличении первичного тока. Допустимый ток небаланса определяется на основе опыта эксплуатации и обычно не более 30-50 мА.

Для уменьшения небаланса нужно обеспечить условия, при которых все ТТ работают при внешних КЗ в ненасыщенной части характеристики. С этой целью необходимо:

- применять однотипные ТТ, у которых насыщение происходит при больших токах Iк; наилучшими с этой точки зрения являются ТТ класса Р(Д), которые и рекомендуется применять для ДЗШ;

- уменьшать кратность тока Iк к номинальному току ТТ, увеличивая коэффициент трансформации;

- уменьшать нагрузку на ТТ, уменьшая сопротивление нагрузки и вторичный ток; первое достигается за счет увеличения сечения и сокращения длины соединительных проводов, а второе – применением одноамперных ТТ или вспомогательных трансформаторов, понижающих ток в соединительных проводах.

3. Системный оператор Единой энергетической системы (ОАО «СО ЕЭС») - Единолично осуществляет централизованное оперативно-диспетчерское управление Единой энергетической системой России. Имеет филиалы практически во всех регионахРоссии. ОАО «СО ЕЭС» имеет трехуровневую иерархическую структуру, в которую входят: Исполнительный аппарат с главным диспетчерским центром (г. Москва),
7 Филиалов — Объединенных диспетчерских управлений (ОДУ), 52 Филиала — Региональных диспетчерских управлений (РДУ). Кроме того, в регионах, энергосистемами которых управляют укрупненные РДУ, создано 10 представительств ОАО " СО ЕЭС" (Брянская, Ивановская, Калужская, Орловская, Псковская, Чувашская, Курганская, Тамбовская области, Республика Мордовия, Республика Марий Эл). Задачи - управление режимами работы Единой энергетической системы Российской Федерации, обеспечение её надежного функционирования и устойчивого развития; создание условий для эффективного функционирования рынка электроэнергии (мощности); обеспечение соблюдения установленных технологических параметров функционирования электроэнергетики и стандартных показателей качества электрической энергии при условии экономической эффективности процесса оперативно-диспетчерского управления и принятия мер для обеспечения исполнения обязательств субъектов электроэнергетики по договорам, заключаемым на оптовом рынке электрической энергии и розничных рынках; обеспечение централизованного оперативно-технологического управления Единой энергетической системой России.

Диспетчерский центр - структурное подразделение организации ОАО «СО ЕЭС»- субъекта оперативно-диспетчерского управления, осуществляющее управление режимом энергосистемы в пределах закрепленной за ним операционной зоны. Операционная зона - территория, в границах которой расположены объекты электроэнергетики и энергопринимающие установки потребителей, управление взаимосвязанными технологическими режимами которых осуществляет соответствующий диспетчерский центр.

Согласно Федеральному закону «Об электроэнергетике» ОАО «ФСК ЕЭС» является ответственным за технологическое управление Единой национальной электрической сетью (ЕНЭС). При этом возникли вопросы чёткого разграничения функционала между ОАО «СО ЕЭС», осуществляющим единое диспетчерское управление объектами электроэнергетики, и сетевыми компаниями. Это привело к необходимости создания эффективной структуры оперативно-технологического управления объектами ОАО «ФСК ЕЭС». Для выполнения поставленных задач ОАО «ФСК ЕЭС» разработало и утвердило концепцию оперативно-технологического управления объектами ЕНЭС. В соответствии с данной концепцией создаётся четырёхуровневая организационная структура (с трёхуровневой системой управления): исполнительный аппарат, головной ЦУС МЭС, ЦУС ПМЭС и оперативный персонал подстанции. Между соответствующими уровнями организационной структуры распределены следующие функции: ИА ФСК — информационно-аналитические; головной ЦУС МЭС — информационно-аналитические и неоперационные; ЦУС ПМЭС — неоперационные и операционные; персонал подстанций — операционные.

Центр управления сетями является последним звеном в иерархии оперативно-технологического управления ЕЭС России, в котором ведется управление электрическим режимом сети.

Поскольку пути циркуляции токов обратной последовательности те же, что и для токов прямой последовательности, схема обратной последовательности по структуре аналогична схеме прямой последовательности. Различие между ними состоит в том, что в схеме обратной последовательности ЭДС всех генерирующих ветвей условно принимают равными нулю. Кроме того, реактивности обратной последовательности синхронных машин и нагрузок практически постоянны и не зависят от вида и условий возникшей несимметрии, а также от времени.

Началом схемы прямой или обратной последовательности считают точку, в которой объединены свободные концы всех генерирующих и нагрузочных ветвей. Это точка нулевого потенциала схемы соответствующей последовательности. Концом схемы прямой или обратной последовательности считают точку, где возникла рассматриваемая несимметрия. При продольной несимметрии каждая из схем имеет два конца – точки, между которыми расположена данная несимметрия. К концу или между концами схем отдельных последовательностей приложены напряжения соответствующих последовательностей, возникшие в месте несимметрии. В результате преобразований схемы прямой и обратной последовательностей сводятся к виду, показанному на рис. 9.14. Там же даны основные уравнения.

. Рис. 9.14. Результирующая схема замещения обратной последовательности