Максимальная токовая направленная защита кольцевой сети

Лекция №9. Максимальная токовая направленная защита линий

1.Принцип действиямаксимальной токовой направленной защиты линий.

2.Включение реле мощности

3.Выбор уставок максимальных токовых направленных защит

МТНЗ в кольцевых сетях

Токовые защиты на двух параллельных линиях

Принцип действия максимальной токовой направленной защиты линий.

В сетях с двухсторонним питанием, в сложных сетях с одним или несколькими источниками питания невозможно добиться селективного действия МТЗ и ТО.

Поясним это на примере. На рис. 9.1 приведена схема системы электроснабжения с двумя источниками питания G1и G2.

В случае МТЗ при КЗ в точке К1 придут в действие все защиты. При этом для селективного отключения поврежденного участка АБ необходимо, чтобы выдержка времени t2 комплекта защиты АК2 была меньше выдержки времени t3 комплекта защиты АК3и выдержки времени t4 защиты АК4, т.е. t2

Из векторных диаграмм видно, что фаза тока в месте включения защит АК2 и АК3 относительно напряжения Uб при перемещении повреждения из точки К2 в точку К3 сдвинулась на 180 о .

Таким образом, защиту АК2 необходимо выполнить так, чтобы она действовала на отключение только при углах между током и напряжением, соответствующих КЗ в точке К1, а защиту АК3 — при повреждении в точке К2. Из этого следует, что реле мощности при подведении к нему напряжения Uр = Uб и тока Iр = Iкз должно замыкать контакты при угле φл и не замыкать их при угле φл – 180 о .

В качестве реле мощности чаще применяют реле типа РБМ, на индукционном принципе действия и электронное реле типа РМ.

Реле мощности включается таким образом, чтобы сочетания напряжений и токов по величине и фазе были бы достаточными для срабатывания реле при различных видах КЗ.

В энергосистемах чаще применяются схемы включения реле и на полные напряжения и токи фаз, из которых наиболее распространена 90 о схема (рис.9.2). Название схемы носит условный характер и определяет угол φр = 90 о между напряжением Uр и опережающим его током Iр.

При 90 о схеме к реле фазы А подводят ток I_А и напряжение U_ВС, к реле фазы В — ток I_В и напряжение U_СА, а к реле фазы С ток I_С и напряжение U_АВ.

Рис.9.2. 90 о схема включения реле мощности

Эта схема обладает следующими свойствами:

1. Четко срабатывает при всех видах КЗ при включении на ток поврежденной фазы;

2. Может иметь мертвую зону при трехфазных КЗ;

3. Может срабатывать ложно при двухфазных и однофазных КЗ при включении на ток неповрежденной фазы.

Рассмотрим более подробно свойства 90 о схемы. Реле мощности может отказать в действии, если Uр снижается настолько, что мощность, подводимая к реле, меньше мощности срабатывания реле Sср. Такие условия имеют место при трехфазных КЗ вблизи места установки защиты, когда Uр близко по значению к нулю, т.е появляется мертвая зона. Длина мертвой зоны тем больше, чем меньше чувствительность реле (чем больше Sср). Реле может отказать в случае, если мал угол φ = α – φр. Угол φк в зависимости от условий КЗ может меняться от 0 о до 90 о . При этом надежная работа реле мощности обеспечивается выбором схемы его включения.

Рис. 9.3. Сеть с двухсторонним питанием

МТНЗ в кольцевых сетях

Защиты АК2 и АК5, установленные на приемных сторонах головных участков АБ и АВ, выполняются без замедлений. Такая возможность определена тем, что при внешних КЗ мощность у места установки защит АК2 и АК5 всегда направлена от линий к шинам. Поэтому их органы направления мощности препятствуют срабатыванию защит. Защиты АК2 и АК5 также не будут срабатывать при повреждениях вне кольца на других присоединениях подстанции А (точка К2), т.к. ток повреждения при этом по кольцу не проходит.

Только при КЗ на линиях АБ или АВ органы направления мощности защит АК2 и АК5 будут срабатывать и защиты смогут подействовать на отключение. Это дает возможность выполнить их действие без замедления.

При КЗ на линии АБ вблизи шин подстанции А ток в точку КЗ проходит в основном через выключатель 1 и только небольшая доля тока КЗ замыкается по кольцу. По мере приближения точки КЗ к шинам подстанции А этот ток станет меньше тока срабатывания защиты АК2. Защита АК2 сможет сработать только после отключения выключателя 1, когда весь ток повреждения будет замыкаться по кольцу и проходить через защиту АК2.

Таким образом, при повреждениях в пределах некоторой зоны защита АК2 действует всегда только после срабатывания защиты АК1. Такое поочередное действие защит называется каскадным, а зона зоной каскадного действия.

Рис. 9.4. Кольцевая сеть с одним источником питания

При каскадном действии защит время отключения поврежденного участка увеличивается.

Кроме того может иметь место неправильная работа защит АК4 и АК6, органы направления мощности которых при КЗ в точке К1 находятся в сработанном состоянии. Неправильное действие защит может произойти в том случае, если их токи срабатывания АК4 и АК: окажутся меньше тока КЗ в точке К1.

Схемы МТНЗ

Контрольные вопросы

1. Когда применяется МТНЗ?

2. Когда имеет место мертвая зона МТНЗ?

3. Укажите достоинства и недостатки 90 о схемы включения реле мощности.

4. Назовите основные типы реле мощности.

5. Как выбирается ток срабатывания МТНЗ?

6. Как выбирается время срабатывания МТНЗ?

7. Что такое каскадное действие защит?

8. В каких сетях имеет место каскадное действие защит?

Лекция №9. Максимальная токовая направленная защита линий

1.Принцип действиямаксимальной токовой направленной защиты линий.

2.Включение реле мощности

3.Выбор уставок максимальных токовых направленных защит

МТНЗ в кольцевых сетях

Последнее изменение этой страницы: 2017-04-12; Просмотров: 1014; Нарушение авторского права страницы

Страницы работы

Фрагмент текста работы

Агентство по образованию и науке РФ

Томский политехнический университет

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА

ОТЧЕТ

по лабораторной работе № 2

МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ НАПРАВЛЕННАЯ ЗАЩИТА КОЛЬЦЕВОЙ СЕТИ»

Ø Описание сетевого участка и его режимов работы

Ø Схема защиты и принцип ее работы

Ø Расчет параметров защиты

Ø Исследование поведения защиты в аварийных режимах

1. Провести замеры максимальных рабочих токов линий для различных коротких замыканий.
2. Определить место установки направленных защит.
3. Рассчитать и выставить уставки защит.

4 Провести испытания защит в различных режимах.

2. Описание сетевого участка и его режимов работы

Рис.1. Схема сетевого участка

Данная схема является кольцевой с одним источником питания. Испытания проводятся при нормальном режиме (все защиты функционируют) и при выходе из строя одной из имеющихся защит. Схема состоит из 3-х линий , одного источника питания , двух нагрузок, 8 выключателей и 7 тр-ов тока.

t_Н1 — время срабатывания защиты первой нагрузки, сек;

t_Н2 — время срабатывания защиты второй нагрузки, сек;

Результаты замера максимальных рабочих токов линий

Максимальные значения рабочих токов для защит, кА

Результаты замера токов короткого замыкания

Токи короткого замыкания через защиты, кА

Токи короткого замыкания через защиты, кА

3. Схема защиты и принцип ее работы

Рис.2. Схема максимальной токовой направленной защиты:

а — цепи переменного тока; б- цепи переменного напряжения;

в — цепи оперативного постоянного тока

Под схемой включения реле направления мощности понимается сочетание фаз токов и напряжений, подводимых к реле. Схемы включения должны обеспечивать правильное определение направления мощности в условиях КЗ.

Схема максимальной токовой направленной защиты с реле мощности, включенными по 30 градусной схеме.

4. Расчет параметров защиты

1.Ток срабатывания защиты 1,

2.Время срабатывания защиты 1, сек

3.Чувствительность защиты 1

-при к.з. на защищаемой линии

-при дальнем резервировании

4.Ток срабатывания защиты 2,

5.Время срабатывания защиты 2, сек

6.Чувствительность защиты 2

-при к.з. на защищаемой линии

7.Ток срабатывания защиты 3,

8.Время срабатывания защиты 3, сек

3.Чувствительность защиты 3

-при к.з. на защищаемой линии

( прим.: 1 — все выкл. вкл.

-при дальнем резервировании

10.Ток срабатывания защиты 4,

11.Время срабатывания защиты 4, сек

12.Чувствительность защиты 4

-при к.з. на защищаемой линии

( прим.: 1 — все выкл. вкл.

-при дальнем резервировании

13.Ток срабатывания защиты 5,

14.Время срабатывания защиты 5, сек

15.Чувствительность защиты 5

при к.з. на защищаемой линии

16.Ток срабатывания защиты 6,

17.Время срабатывания защиты 6, сек

18.Чувствительность защиты 6

при к.з. на защищаемой линии

19.Ток срабатывания защиты 7,

20.Время срабатывания защиты 7, сек

21.Ток срабатывания защиты 8,

22.Время срабатывания защиты 8, сек

5. Исследование поведения защиты в аварийных режимах

Отключена защита 7

Отключена защита 3

Отключена защита 8

Отключена защита 4

Отключена защита 2

Отключена защита 5

В ходе данной лабораторной работы нами был произведен расчет МТЗН. Данная защита применяется для защиты кольцевых схем с одним источником питания или в радиальных сетях с несколькими источниками питания. Отличие МТЗН от токовой отсечки состоит в том, что в реагирующем органе МТЗН присутствует реле мощности, которое замыкает контакты при положительном направлении мощности (от шин в линию). Недостатками данной защиты являются каскадное срабатывание защиты, которое имеет место при КЗ вблизи источника, и наличие мертвой зоны – участка линии, при КЗ на котором направленная защита не работает (в нашем случае такие недостатки не проявились). При коротких замыканиях поврежденный участок сети выводится из работы

ЧАСТЬ 3

3.1. ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ТОКОВЫХ НАПРАВЛЕННЫХ ЗАЩИТ

Токовые направленные защиты (ТНЗ) используются в основном в кольцевых сетях напряжением U_ном£35 кВ с одним источником питания, если обеспечивают необходимую чувствительность и приемлемые выдержки времени. В сетях 110 и 220 кВ направленная токовая защита применяется в основном как резервная, а иногда, в сочетании с отсечкой, как основная.

Широкое применение в сетях с глухозаземленными нейтралями (U_ном³110 кВ) имеют токовые направленные защиты нулевой последовательности со ступенчатыми характеристиками как основные или резервные от К (1) и К (1,1) .

3.2. НЕОБХОДИМОСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ НАПРАВЛЕННОЙ ЗАЩИТЫ В СЕТЯХ С ДВУХСТОРОННИМ ПИТАНИЕМ

Направленной называется защита, реагирующая на ток, проходящий в защищаемом элементе, и фазу (направление) тока относительно напряжения в месте установки защиты. Условные положительные направления указанных токов приняты от шин, где установлена защита, вглубь защищаемой зоны. Необходимость в применении направленных защит возникает в сетях с двухсторонним питанием. Защита в этих сетях должна не только реагировать на появление тока КЗ, но для обеспечения селективности должна учитывать направление мощности КЗ в защищаемой линии.

В сетях с двухсторонним питанием (рис. 3.1) и кольцевых сетях направление тока и мощности КЗ зависит от места возникновения повреждения и может иметь два противоположных значения. Поэтому для ликвидации повреждений в таких сетях защита должна устанавливаться с обеих сторон защищаемой линии.

Рис. 3.1. Схема сети с двухсторонним питанием и размещение защит

Например, при КЗ на участке линии 2-3 (т. К₁) через защиту 3 проходит ток от источника питания Б к точке КЗ. При КЗ в т. К₂ на участке линии 4-5 через защиту 3 проходит ток от источника питания А.

Направление мощности КЗ, проходящей по линии, характеризует, где возникло повреждение: на защищаемой линии или на других присоединениях, отходящих от шин данной подстанции.

Это обстоятельство используется в направленной защите, которая по знаку мощности определяет, на каком присоединении возникло повреждение, и действует только при КЗ на защищаемом участке.

Простая токовая защита, не реагирующая на знак мощности, действует как при КЗ на защищаемой линии, так и при повреждениях на других присоединениях, отходящих от шин подстанции, питающей защищаемую линию. Поэтому получить селективное отключение КЗ в сетях с двухсторонним питанием с помощью простой токовой защиты, как правило, невозможно.

Предположим, что в сети на рис. 3.1 установлены максимальные токовые защиты (МТЗ), и рассмотрим действие какой-либо из них, например защиты 3. При КЗ в т. К₁ выдержка времени защиты 3 должна быть меньше времени действия защиты 4, 5, 6, 7, 8, т.е. t₃ t₄). Одновременное выполнение обоих требований приведет к неселективной работе защиты.

Эту неселективность можно устранить, заменив МТЗ защиты 3 направленной защитой, действующей только при направлении мощности КЗ от шин в линию. В этом случае защита 3 не будет действовать при КЗ в т. К₂ и второе требование отпадает. При аналогичном выполнении всех остальных защит сети селективное отключение повреждений становится возможным при выборе выдержек времени защит, действующих в одном направлении, по ступенчатому принципу.

В соответствии с изложенным можно сформулировать следующие принципы выполнения селективной защиты в сетях с двухсторонним питанием:

1. Защита должна устанавливаться с обеих сторон каждой линии и действовать при направлении мощности от шин в линию.

2. Выдержки времени на защитах, работающих при одном направлении мощности (от генератора А или Б), должны согласовываться между собой по ступенчатому принципу, нарастая по направлению к источнику питания, от тока которого действуют направленные защиты.

3.3. СХЕМА ТОКОВОЙ НАПРАВЛЕННОЙ ЗАШИТЫ

Максимальная направленная защита должна реагировать на величину тока и направление мощности КЗ. Она представляет собой МТЗ, дополненную реле направления мощности. Схема защиты (рис. 3.2) состоит из трех основных элементов (органов защиты): два пусковых реле тока KA, которые срабатывают при появлении тока КЗ и выдают сигнал, разрешающий РЗ действовать; два реле направления мощности KW, которые срабатывают при направлении мощности от шин в линию и подают сигнал, разрешающий РЗ действовать. Если же мощность направлена к шинам, то реле KW выдают сигнал, блокирующий действие РЗ.

Рис. 3.2. Упрощенная схема максимальной направленной защиты

3.4. РЕЛЕ НАПРАВЛЕНИЯ МОЩНОСТИ

Реле направления мощности (РНМ) реагируют на значение и знак мощности, подведенной к их зажимам. Они используются в схемах как орган, определяющий по направлению (знаку) мощности (протекающей по защищенной ЛЭП);. где произошло повреждение – на защищаемой ЛЭП или на других присоединениях, отходящих от шин подстанции (рис. 3.3, а). В первом случае мощность КЗ S_К1 направлена от шин в ЛЭП и РНМ должно срабатывать и замыкать свои контакты, во втором – мощность КЗ S_К2 направлена к шинам, в этом случае реле не должно замыкать контакты.

Реле мощности имеет две обмотки: одна питается напряжением U_p, а другая – током сети I_р (рис. 3.3, б). Взаимодействие токов, проходящих по обмоткам, создает электромагнитный момент, значение и знак которого зависят от напряжения U_p, тока I_р и угла сдвига φ_р между ними.

РНМ должны обладать высокой чувствительностью, т.к. при КЗ вблизи места установки защиты напряжение U_p резко снижается, достигая в пределе нуля; при этом мощность, подводимая к реле, оказывается очень малой и при недостаточной чувствительности реле может не сработать, т.е. может иметь «мертвую» зону.

Рис. 3.3. Реле направления мощности: а) – принцип действия ; б) – схема включения

Чувствительность РНМ оценивается минимальной мощностью, при которой реле замыкает свои контакты. Эта мощность называется мощностью срабатывания и обозначается S_ср.

РНМ выполняются мгновенными. Время срабатывания РНМ должно быть минимальным.

Индукционные реле мощности выполняются с подвижной системой в виде цилиндрического ротора (рис. 3.4, а). Реле имеет замкнутый магнитопровод 1 с выступающими внутрь полюсами. Между полюсами установлен стальной цилиндр (сердечник) 2, повышающий магнитную проницаемость междуполюсного пространства. Алюминиевый цилиндр (ротор) 3 может поворачиваться в зазоре между стальным сердечником и полюсами. При повороте ротора 3 происходит замыкание контактов реле 6.

Для возврата ротора и контактов в исходное положение предусматривается противодействующая пружина 7 (рис. 3.4, б).

Обмотка 4 питается напряжением , а обмотка 5 – током , где U_c и I_c – напряжение и ток сети (защищаемого элемента). Ток в обмотке 4 создает магнитный поток Ф_н (поляризующий).

Ток I_р, проходящий по обмотке 5, создает магнитный поток Ф_т (рабочий).

На рис. 3.5 изображена векторная диаграмма магнитных потоков Ф_н и Ф_т. За исходный для ее построения принимается вектор напряжения U_p. Ток I_н сдвинут по фазе относительно напряжения U_p на угол a, а ток I_р – на угол φ_р.

Рис. 3.4. Реле мощности: а) – с цилиндрическим ротором;

б) – ротор реле и направление положительного момента М_э

Рис. 3.5. Векторная диаграмма реле мощности

Угол a определяется индуктивным и активным сопротивлением обмотки 4, питаемой напряжением, и называется углом внутреннего сдвига реле. Угол φ_р зависит от параметров сети и схемы присоединения реле.

Магнитные потоки Ф_н и Ф_т изображены на диаграмме совпадающими с создающими их токами I_н и I_р.

Из векторной диаграммы следует, что потоки Ф_н и Ф_т, а также токи I_н и I_р сдвинуты по фазе на угол y = a – φ_р.

Магнитные потоки Ф_н и Ф_т пронизывают подвижную систему реле и наводят в ней вихревые токи I_дн и I_дт (рис. 3.4, а).

Взаимодействие вихревых токов с магнитными потоками создает электромагнитный момент М_э, который равен

.

Имея ввиду, что , , а y = a – φ_р, получаем

.

Анализируя последнее выражение, можно сделать следующие выводы:

— электромагнитный момент реле пропорционален мощности S_р на его зажимах;

— знак электромагнитного момента реле определяется знаком Sin(a – φ_р) и зависит от значения φ_р и угла внутреннего сдвига a.

Это иллюстрируется рис. 3.5, где зона отрицательных моментов заштрихована. Незаштрихованная часть диаграммы соответствует области положительных моментов, где Ф_т опережает Ф_н, а y и его синус имеют положительный знак. Линия АВ, проходящая через углы a – φ_р = 0 и 180°, называется линией изменения знака момента. Она всегда расположена под углом a к вектору U_p, т.е. совпадает с направлением векторов I_н и Ф_н.

Линия СD (перпендикулярная АВ) называется линией максимальных моментов. Момент М_э достигает максимума при a – φ_р = 90°, т. е. когда I_р опережает I_н на 90°. Угол φ_р, при котором М_э достигает максимального значения, называется углом максимальной чувствительности, значение которого зависит от угла a.

Реле не действует, если отсутствует напряжение или ток в реле или если Sin(a–φ_р) = 0. Последнее условие имеет место при a = φ_р иφ_р = a+ 180°.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Лучшие изречения: Студент — человек, постоянно откладывающий неизбежность. 10616 — | 7341 — или читать все.

91.146.8.87 © studopedia.ru Не является автором материалов, которые размещены. Но предоставляет возможность бесплатного использования. Есть нарушение авторского права? Напишите нам | Обратная связь.

Отключите adBlock!
и обновите страницу (F5)
очень нужно