1. Основныеорганы релейной защиты
Пусковыеорганы
Пусковыеорганы непрерывно контролируют состояние и режим работы защищаемого участкацепи и реагируют на возникновение коротких замыканий и нарушения нормальногорежима работы. Выполняются обычно с помощью реле тока, напряжения, мощности идр.
Измерительныеорганы
Измерительныеорганы определяют место и характер повреждения и принимают решения онеобходимости действия защиты. Измерительные органы также выполняются с помощьюреле тока, напряжения, мощности и др. Функции пускового и измерительного органамогут быть объединены в одном органе.
Логическаячасть
Логическаячасть — это схема, которая запускается пусковыми органами и, анализируядействия измерительных органов, производит предусмотренные действия (отключениевыключателей, запуск других устройств, подача сигналов и пр.). Логическая частьсостоит, в основном, из элементов времени (таймеров), логических элементов,промежуточных и указательных реле, дискретных входов и аналоговых выходовмикропроцессорных устройств защиты.
Примерлогической части релейной защиты
/>
Катушка релетока K1 (контакты А1 и А2) включена последовательно со вторичной обмоткой трансформаторатока ТА. При коротком замыкании, на участке цепи, в котором установлентрансформатор тока, возрастает сила тока, и пропорционально ей возрастает силатока во вторичной цепи трансформатора тока. При достижении силой тока значенияуставки реле K1, оно сработает и замкнёт рабочие контакты(11 и 12). Цепь междушинками +EC и -EC замкнётся, и запитает сигнальную лампу HLW. Данная схемаприведена как простой пример. В эксплуатации используются более сложныелогические схемы.
2. Поврежденияи ненормальные режимы работы в энергосистемах
Повреждениявызывают появление значительных аварийных токов и сопровождаются глубокимпонижением напряжения на шинах ЭС и ПС. Ток повреждения выделяет большоеколичество теплоты, которое вызывает сильное разрушение в месте повреждения иопасное нагревание проводов неповрежденных ЛЭП и оборудования, по которым этотток проходит. Понижение напряжения нарушает нормальную работу потребителейэлектроэнергии и устойчивость параллельной работы ЭС энергосистемы. (ЭЭС).
Ненормальные режимыобычно приводят к отклонению напряжения, тока и частоты от допустимых значений.При понижении частоты и напряжения создается опасность нарушения нормальнойработы потребителей и устойчивости ЭЭС, а повышение напряжения и тока угрожаетповреждением оборудования и ЛЭП.
Для уменьшения разрушений в месте повреждения иобеспечения нормальной работы неповрежденной части ЭЭС необходимо возможнобыстрее выявлять и отделять место повреждения от неповрежденной части ЭЭС.Опасные последствия ненормальных режимов так же можно предотвратить, еслисвоевременно принять меры к их устранению (например, снизить ток или напряжениепри их увеличении), а при необходимости отключить оборудование, оказавшееся внедопустимом для него режиме.
Короткиезамыкания,возникающие в электрических сетях, машинах и аппаратах, отличаются большимразнообразием как по виду, так и по характеру повреждения. Для упрощениярасчетов и анализа поведения релейной защиты при повреждениях исключаютсяотдельные факторы, не оказывающие существенного влияния на величины токов инапряжений. В частности, как правило, не учитывается при расчетах переходноесопротивление в месте к. з. и все повреждения рассматриваются как «глухое» или,как говорят, «металлическое» соединение фаз между собой или на землю для сети сзаземленной нейтралью. Не учитываются токи намагничивания силовыхтрансформаторов и емкостные токи линий напряжением до 330—500 кВ. Сопротивлениявсех трех фаз считаются одинаковыми.
Основные видыкоротких замыканий приведены на рис. 1. Междуфазные короткие замыкания —двухфазные и трехфазные — возникают как в сетях с заземленной, так и в сетях сизолированной нейтралью. Однофазные короткие замыкания могут происходить тольков сетях с заземленной нейтралью.
Основнымипричинами, вызывающими повреждения на линиях, являются перекрытия изоляции вовремя грозы, схлестывание и обрывы проводов при гололеде, набросы, перекрытиязагрязненной и увлажненной изоляции, ошибки персонала и др.
Трехфазное короткое замыкание
Симметричноетрехфазное короткое замыкание — наиболее простой для расчета и анализа видповреждения. Он характерен тем, что токи и напряжения во всех фазах равны повеличине как в месте к. з., так и в любой другой точке сети: Так как все фазныеи междуфазные напряжения в месте трехфазного короткого замыкания равны нулю, ав точках, удаленных от места к.з. на небольшое расстояние, незначительны повеличине, рассматриваемый вид повреждения представляет наибольшую опасность дляработы энергосистемы.
Двухфазное короткое замыкание
При двухфазномк.з. токи и напряжения разных фаз неодинаковы. С точки зрения влияния наустойчивость параллельной работы генераторов и на работу электродвигателейрассматриваемый вид повреждения представляет значительно меньшую опасность, чемтрехфазное короткое замыкание.
Двухфазное короткое замыкание на землю в сети с заземленнойнейтралью
Этот видповреждения для сетей с изолированной нейтралью практически не отличается отдвухфазного короткого замыкания. Токи, проходящие в месте к. з. и в ветвяхрассматриваемой схемы, а также междуфазные напряжения в разных точках сетиимеют те же самые значения, что и при двухфазном к. з.
В сетях же сзаземленной нейтралью двухфазное к. з. на землю значительно более опасно, чемдвухфазное короткое замыкание. Это объясняется более значительным снижениеммеждуфазных напряжений в месте короткого замыкания, так как одно междуфазноенапряжение уменьшается до нуля, а два других — до величины фазного напряжениянеповрежденной фазы.
Однофазное короткое замыкание в сети с заземленной нейтралью
Однофазноекороткое замыкание может иметь место только в сетях с заземленной нейтралью (какправило, с заземленной нейтралью работают сети напряжением 110 кВ и выше).Однофазные короткие замыкания, сопровождающиеся снижением до нуля в местеповреждения одного фазного напряжения, представляют меньшую опасность для нормальной работыэнергосистемы, чем рассмотренные выше междуфазные к. з.
Однофазное замыкание на землю в сети с малым токомзамыкания на землю
В сетях смалыми токами замыкания на землю, к которым относятся сети 3—35 кВ, работающиес изолированной нейтралью или с нейтралью, заземленной через дугогасящуюкатушку, замыкания одной фазы на землю сопровождаются значительно меньшимитоками, чем короткие замыкания.
Для снижениятока замыкания на землю применяются специальные компенсирующие устройства —дугогасящие катушки, которые подключаются между нулевыми точкамитрансформаторов или генераторов и землей. В зависимости от настройкидугогасящей катушки ток замыкания на землю уменьшается до нуля или до небольшойостаточной величины. Поскольку токи замыкания на землю имеют небольшуювеличину, а все междуфазные напряжения остаются неизменными, однофазноезамыкание на землю не представляет непосредственной опасности для потребителей.Защита от этого вида повреждения, как правило, действует на сигнал.
Однакодлительная работа сети с заземленной фазой нежелательна, так как длительноепрохождение тока в месте замыкания на землю, а также повышенные в 1,73 разанапряжения неповрежденных фаз относительно земли могут привести к пробою илиповреждению их изоляции и возникновению двухфазного к. з. Поэтому согласноПравилам технической эксплуатации допускается работа сети с заземлением однойфазы только в течение 2 ч. За это время оперативный персонал с помощью устройствсигнализации должен обнаружить и вывести из схемы поврежденный участок.
В сетях,питающих торфопредприятия и передвижные строительные механизмы, для обеспеченияусловий безопасности обслуживающего персонала защита от замыканий на землювыполняется с действием на отключение.
3. Релеминимального напряжения типов РНМ и РНВ
Устройствовстроенных реле минимального напряжения прямого действия показано на рис. 1
/>
Рис. 1 Релеминимального напряжения прямого действия
Релемгновенного действия типа РИМ показано на рис. 1, а. Обмотка реле 1 постояннонаходится под нормальным напряжением, вследствие чего якорь 3 притянут кнеподвижному полюсу 2. Пружина 6, связанная с бойком 4, находится в сжатомсостоянии и удерживается системой рычагов 5. Вторая пружина 7, связанная сякорем, растянута и тянет якорь вниз. При понижении напряжения электромагнитнаясила уменьшается, и когда она становится меньше противодействующей силы пружины7, якорь опускается. При этом система рычагов 5 освобождает пружину 6, поддействием которой боек 4 движется вверх и производит отключение выключателя.
На рис. 1, бпоказано реле минимального напряжения с выдержкой времени типа РНВ, котороеотличается от рассмотренного реле типа РНМ наличием часового механизма,аналогичного реле типа РТВ.
4. Назначениезащиты шин, и вида защит
Специальныезащиты шин предназначены для отключения без выдержки времени повреждении,возникающих на сборных шинах. На шинах могут возникать такие же повреждения,как и на линиях: однофазные и многофазные в сетях с заземленной нейтралью,многофазные в сетях с изолированной нейтралью. Защиты шин устанавливаютсяпрактически на всех станциях и подстанциях напряжением 110 кВ и выше,работающих в режиме многостороннего питания. Защиты шин используются также и всетях менее высокого напряжения.
/>
Рис. 1 Схемыэлектрических соединений
Повреждения на шинахмогут быть отключены без специальной защиты шин резервными защитами линий,установленными на соседних подстанциях. Так, например, при коротком замыканиина шинах подстанции А (рис. 1, а) подействуют резервные защиты на подстанции Би отключат выключатель В-2, отделяя поврежденный участок от остальной сети.Отключение при этом, конечно, происходит с выдержкой времени резервной защиты,а не мгновенно, как при наличии специальной защиты шин. Замедление в отключенииприводит к увеличению размеров повреждения в месте короткого замыкания, а вкольцевых сетях может вызвать нарушение устойчивости параллельной работы.Поэтому подстанции 110—500 кВ в кольцевых сетях с многосторонним питанием, какправило, оснащаются специальными защитами шин. На тупиковых же подстанцияхзащита шин обычно не устанавливается, и повреждения, возникающие на них,отключаются резервными защитами линий на питающих подстанциях.
Специальныезащиты шин позволяют также селективно отключить поврежденный участок ипредотвратить нарушение электроснабжения дополнительных подстанции. Так,например, в схеме, приведенной на рис. 1, б) в случае короткого замыкания нашинах подстанции В, при срабатывании резервных защит и отключении выключателяВ-4 одновременно с поврежденной подстанцией будет отключен и трансформатор Т,подключенный ответвлением к линии. При наличии на подстанции В специальнойзащиты шин рассматриваемое повреждение будет отключаться выключателем В-3, ипитание трансформатора Т сохранится от подстанции Г. Аналогично в схеме на рис.1, в) при повреждении на одной из систем шин подстанции Д она будет селективноотключена защитой шин, а вторая система шин сохранится в работе. В случаеотсутствия защиты шин короткое замыкание будет ликвидироваться отключениемвыключателей В-9 и В-10, что приведет к погашению обеих систем шин подстанцииД. Таким образом, специальные защиты шин целесообразно применять для ускоренияотключения повреждений и повышения селективности.
Дифференциальнаязащита шин
Принцип действия
Токовые реле(рис.2) подключаются к соединенным параллельно вторичным обмоткамтрансформаторов тока, установленных на каждом присоединении. Коэффициентытрансформации всех трансформаторов тока равны.
/>
Рис. 2Распределение токов в цепях дифференциальной защиты шин при коротком замыкании
При короткомзамыкании на шинах в зоне действия защиты шин по всем линиям ток подтекает кместу короткого замыкания, в реле проходит сумма токов, под действием которойоно срабатывает (рис. 2, а).При внешнем коротком замыкании на одной из линий(рис. 2, б) сумма токов, подтекающих к шинам по двум линиям, равна току, оттекающемуот шин по поврежденной линии. Сумма токов равна нулю, и реле не действует. Насамом деле при внешнем коротком замыкании в реле проходит ток небаланса,обусловленный разной погрешностью трансформаторов тока, включенных в схемузащиты
В отличие отпродольной дифференциальной защиты генератора ток небаланса в дифференциальнойзащите шин определяется не только и не столько различием характеристиктрансформаторов тока, но главным образом различием нагрузки на трансформаторытока поврежденного и неповрежденных присоединений, определенных разнымивеличинами проходящих по ним токов. На трансформаторах тока неповрежденныхприсоединений, через каждый из которых проходит только часть тока короткогозамыкания,
Защита шингенераторного напряжения
Наэлектростанциях и подстанциях с реактированными линиями на шинах 6—10 кВприменяются специальные защиты шин, обеспечивающие быстрое отключение короткихзамыканий, возникающих на шинах. Наиболее просто защита шин осуществляется с помощью неполной дифференциальнойзащиты, выполненной токовыми реле, включенными на сумму токов всех источниковпитания. На схеме рис. 3 токовые реле — пусковые органы защиты включены на токигенератора, трансформатора связи с системой и секционного выключателя. Защитаобычно выполняется в двухфазном исполнении, так как применяется для защиты шин6—10 кВ, работающих с изолированной нейтралью.
/>
Рис.3 Схема неполной дифференциальной защиты шин
Неполнаядифференциальная защита шин (рис. 3) обычно выполняется двухступенчатой: перваяступень — токовая отсечка, предназначенная для действия при коротких замыканияхна шинах; вторая ступень — максимальная токовая защита, предназначеннаярезервировать защиты отходящих линий при коротких замыканиях за реакторами.
При короткихзамыканиях на соседней секции, в генераторе или трансформаторе защита вдействие не приходит, так как в реле при этом будет попадать только токнагрузки, а ток короткого замыкания будет балансироваться и в реле не попадет.
Перваяступень защиты шип действует без выдержки времени на отключение всех источниковпитания, за исключением генераторов, отключение которых будет осуществлено ихтоковыми защитами. Вторая ступень защиты действует с выдержкой времени,отстроенной от максимальной выдержки времени защит отходящих линий, паотключение трансформаторов, секционных и шиносоедннительпых выключателей.Обычно на второй ступени защиты предусматривается также и вторая выдержкавремени, с которой она действует на отключение генераторов, подключенных кповрежденной секции шин, если после отключения трансформаторов, секционных ишиносоединительных выключателей короткое замыкание не устранилось. На рис. 3 непоказан шиносоединительный выключатель, при наличии которого его цепи должныподключаться к токовым цепям защиты шин. На время опробования резервной системышин через шиносоединительный выключатель в схеме защиты должно бытьпредусмотрено устройство, автоматически выводящее при этом действие защиты шинна все присоединения, за исключением шиносоединителыюго выключателя. В случае,если первая ступень неполной дифференциальной защиты шин не обеспечиваетнеобходимой чувствительности при к. з. на шинах, может применяться неполнаядифференциальная дистанционная защита шин.
При этом обычноиспользуется схема дистанционной защиты с одним реле сопротивления спереключением в цепях тока и напряжения или только в цепях напряжения. Уставкасрабатывания реле сопротивления отстраивается от короткого замыкания зареактором. Пусковые токовые реле защиты используются в качестве второй ступенианалогично схеме, рассмотренной выше. На крупных подстанциях и станциях в рядеслучаев недостаточную чувствительность имеет вторая ступень защиты шин, необеспечивающая резервирование при коротких замыканиях за реакторами паотходящих линиях. Это особенно нежелательно, так как при коротких замыканиях зареакторами до выключателей отводящих линий вторая ступень защиты шин являетсяединственной защитой, действующей при повреждении в этой точке.
5. СхемаАВР, назначение, принцип действия
Ни одноустройство или система не обладает абсолютной надежностью, в том числеисточники питания. Для повышения надежности питания ответственных потребителейприменяется питание от двух и более источников, при этом потеря одногоисточника питания компенсируется питанием от второго источника. Сетинапряжением 110 кВ и выше работают, как правило, с замыканием всех транзитов,так как отключение основных связей может быть покрыто запасом по перегрузочнойспособности резервных связей. В сетях более низкого напряжения параллельнаяработа двух источников, как правило, недопустима.
При этомприменение АВР имеет некоторые ограничения. Согласно ПУЭ все потребителиэлектрической энергии делятся на три категории:
· Iкатегория — к потребителям этой группы относятся те, нарушениеэлектроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей,значительный материальный ущерб, опасность для безопасности государства,нарушение сложных технологических процессов и пр.
· IIкатегория — к этой группе относят электроприёмники, перерыв в питаниикоторых может привести к массовому не доотпуску продукции, простою рабочих,механизмов, промышленного транспорта.
· IIIкатегория — все остальные потребители электроэнергии.
В основномАВР используется для потребителей первой категории: в коммунально-бытовых,общественных и производственных зданиях. Основная задача АВР это быстроевосстановление и подачи электроэнергии, для этого АВР запускает режим подачиэнергии из запасных источников, до момента пока не будет установлена иисправлена причина нарушения подачи на основной линии.
Принцип действия АВР:
В качествеизмерительного органа для АВР в высоковольтных сетях служат реле минимальногонапряжения, подключённые к защищаемым участкам через трансформаторы напряжения.В случае возникновения изменения напряжения на защищаемом участке реле даётсигнал в схему АВР. При этом автоматическое включение резерва происходит несразу, должно быть соблюдено несколько правил, например:
Наличиенеисправности на линии которое вызывает короткое замыкание, необходимоустранение причины.
Приконтролируемом выключении, в данном случае также недопустимо срабатывание АВР.Также могут быть и другие условия для включения АВР, они необходимы для тогочтобы включение было действительно необходимым и не повлекло других более серьезныхаварий в электросети.
В случае,когда все заданные параметры соблюдены происходит безопасное включение АВР. Приэтом АВР самостоятельно запускает проверку всех условий и на основании полученныхданных идет дальнейший сигнал.
АВР разделяют на:
· АВРодностороннего действия. В таких схемах присутствует одна рабочая секцияпитающей сети, и одна резервная.
· АВРдвухстороннего действия. В этой схеме любая из двух линий может быть какрабочей, так и резервной.
Как правило на устройство АВР устанавливают дополнительноеоборудование:
· световаяиндикация и звуковая сигнализация;
· приборыучета и распределения электроэнергии;
· приборыконтроля нагрузки и параметров электропитания.
КонструкцияАВР:
Щит АВР представляет собойсборно-разборную металлоконструкцию. Дверь шкафа закрывается на замок.Аппаратура крепится на монтажных панелях и профилях. В корпусе щита имеютсяшины нулевая и защитного заземления.
Устройства АВР предусматриваются для восстановленияпитания потребителей путем автоматического присоединения резервного источникапитания при отключении рабочего источника питания. Устройства АВРпредусматриваются также для автоматического включения резервного оборудованияпри отключении рабочего оборудования, приводящем к нарушению нормальноготехнологического процесса.
К устройствам АВР предъявляются следующиетребования:
1. Схема АВР должнаприходить в действие при исчезновении напряжения на шинах потребителя по любойпричине, в том числе при аварийном, ошибочном или самопроизвольном отключениивыключателей рабочего источника питания, а также при исчезновении напряжения нашинах, от которых осуществляется питание рабочего источника. Включениерезервного источника часто допускается также при КЗ на шинах потребителя.
2. Дляуменьшения длительность перерыва питания потребителей, включение резервногоисточника питания должно производиться сразу же после отключения рабочегоисточника.
3. ДействиеАВР должно быть однократным.
4. АВР недолжно выполняться до отключения выключателя рабочего источника для того, чтобыисключить параллельную работу двух источников и включение резервного источникана неустранившееся КЗ.
5. Должнопредусматриваться ускорение защит резервного источника после работы АВР.
Опробование устройств АВР механизмов собственных нуждэлектростанций должно производиться оперативным персоналом не реже одного разав шесть месяцев, а устройств АВР вводов питания собственных нужд – не режеодного раза в год. Допуск этого персонала к таким опробованиям оформляетсяраспоряжением технического руководителя предприятия. Опробование выполняется поспециальным инструкциям, методикам и программам.
www.ronl.ru
Реферат на тему:
Релейная защита — комплекс автоматических устройств, предназначенных для быстрого (при повреждениях) выявления и отделения от электроэнергетической системы повреждённых элементов этой электроэнергетической системы в аварийных ситуациях с целью обеспечения нормальной работы ее исправной части. Действия средств релейной защиты организованы по принципу непрерывной оценки технического состояния отдельных контролируемых элементов электроэнергетических систем. Релейная защита (РЗ) осуществляет непрерывный контроль состояния всех элементов электроэнергетической системы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов. При возникновении повреждений РЗ должна выявить повреждённый участок и отключить его от ЭЭС, воздействуя на специальные силовые выключатели, предназначенные для размыкания токов повреждения.
Релейная защита является основным видом электрической автоматики, без которой невозможна нормальная работа энергосистем.
БЫСТРОДЕЙСТВИЕ — это свойство релейной защиты, характеризующее скорость выявления и отделения от электроэнергетической системы повреждённых элементов. Показателем быстродействия является время срабатывания защиты — это интервал времени от момента возникновения повреждения до момента отделения от сети повреждённого элемента.
Селективность — свойство релейной защиты, характеризующее способность выявлять поврежденный элемент электроэнергетической системы и отключать этот элемент только ближайшими к нему выключателями. Это позволяет локализовать повреждённый участок и не прерывать нормальную работу других участков сети.
ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТЬ — это свойство, характеризующее способность релейной защиты выявлять повреждения в конце установленной для неё зоны действия в минимальном режиме работы энергосистемы. Другими словами, — это способность чувствовать те виды повреждений и ненормальных режимов, на которые она рассчитана, в любых состояниях работы защищаемой электрической системы. Показателем чувствительности выступает коэффициент чувствительности, который для максимальных защит (реагирующих на возрастание контролируемой величины) определяется как отношение минимально возможного значения сигнала, соответствующего отслеживаемому повреждению, к установленному на защите параметру срабатывания (уставке).
НАДЁЖНОСТЬ — это свойство, характеризующее способность релейной защиты действовать правильно и безотказно во всех режимах контролируемого объекта при всех видах повреждений и ненормальных режимов для действия при которых данная защита предназначена, и не действовать в нормальных условиях, а также при таких повреждениях и нарушениях нормального режима, при которых действие данной защиты не предусмотрено. Иными словами, надежность — это свойство релейной защиты, характеризующее ее способность выполнять свои функции в условиях эксплуатации, ремонта, хранения и транспортировки. Основные показатели надёжности — время безотказной работы и интенсивность отказов (количество отказов за единицу времени).
Пусковые органы непрерывно контролируют состояние и режим работы защищаемого участка цепи и реагируют на возникновение коротких замыканий и нарушения нормального режима работы. Выполняются обычно с помощью реле тока, напряжения, мощности и др.
Измерительные органы определяют место и характер повреждения и принимают решения о необходимости действия защиты. Измерительные органы также выполняются с помощью реле тока, напряжения, мощности и др. Функции пускового и измерительного органа могут быть объединены в одном органе.
Логическая часть — это схема, которая запускается пусковыми органами и, анализируя действия измерительных органов, производит предусмотренные действия (отключение выключателей, запуск других устройств, подача сигналов и пр.). Логическая часть состоит, в основном, из элементов времени (таймеров), логических элементов, промежуточных и указательных реле, дискретных входов и аналоговых выходов микропроцессорных устройств защиты.
Катушка реле тока K1 (контакты А1 и А2) включена последовательно со вторичной обмоткой трансформатора тока ТА. При коротком замыкании, на участке цепи, в котором установлен трансформатор тока, возрастает сила тока, и пропорционально ей возрастает сила тока во вторичной цепи трансформатора тока. При достижении силой тока значения установки реле K1, оно сработает и замкнёт рабочие контакты (11 и 12). Цепь между шинами +EC и -EC замкнётся, и запитает сигнальную лампу HLW.
Данная схема приведена как простой пример. В эксплуатации используются более сложные логические схемы.
wreferat.baza-referat.ru
и автоматика паралельной линии с двухсторонним питанием, и блока мощностью 200 Мвт.
Введение.
Энергетическая программа на длительную перспективу предусматривает дальнейшее развитие ЕЭС. Ввод в эксплуатацию линий электропередач высокого и сверхвысокого напряжения, электростанций большой мощности, интенсивное развитие основных и распределительных сетей черезвычайно усложнили проблему управления
В связи с этим идет непрерывный процесс развития и совершенствования техники релейной защиты. Создаються и вводяться в эксплуатацию новые защиты для дальних ЛЭП, для крупных генераторов, трансформаторов и энергоблоков. Разрабатываються новые виды полупроводниковых дифференциально-фазных защит, которые проще и надежнее в эксплуатации.
Релейная защита являеться оновным видом электрической автоматики, без каторой невозможна надежная работа современных энергетических систем. Она осуществляет непрерывный контроль за состоянием и режимом работы всех элементов энергосистемы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов. При возникновении повреждений защита выявляет и отклбчает от системы поврежденный участок. При возникновении ненормальных режимов защита выявляет из и в зависимости от характера нарушения производит операции необходимые для востановления нормального режима или подает сигнал дежурному персоналу.
В современных электрических системах релейная защита тесно связана с электрической автоматикой, предназначенной для быстрого автоматического восстановления нормального режима и питанее потребителей.
Основные требования предъявляемые к релейной защите:
Селективность.
Быстрота действия.
Чувствительность.
Надежность.
2. Защита линии 220 кВ.
Согласно ПУЭ раздела релейной защиты, параграф 3.4.115 — “на параллельных линиях с двухсторонним питанием на напряжение 220 кВ и длинной 120 км, в качестве основной целесообразно использовать ДФЗ от междуфазных коротких замыкании и коротких замыканий на землю”. Согласно ПУЭ раздел 3.2.116 — ”на параллельных линиях с двухсторонним питанием на напряжение 220 кВ и длинной 120 км, в качестве резервных защит целесообразно поставить трех ступенчатую защиту от междуфазных коротких замыканий и ступенчатую токовую защиту нулевой последовательности от замыканий на землю”.
Перечень защит линии с двухсторонним питанием с напряжением 220 кВ и длинной 120 км.
Основная: Диференциально-фазная защита от междуфазных коротких замыкании и коротких замыканий на землю, типа ДФЗ-201.
Резервные: Дистанционная от междуфазных коротких замыканий. Токовая защита нулевой последовательности типа КЗ-15.
Токовая отсечка.
Автоматика “АПВ”
Расчетная схема.
Дифференциальнофазная защита с ВЧ блокировкой.
Данная защита работает на линиях любой длинны в сетях любой конфигурации и отключает мгновенно любой вид короткого замыкания в пределах защищаемой линии.Принцип действия основан на сравнении фаз по концам защищаемой линии, при помощи ВЧ (высоко частотного сигнала).
Схема ВЧ оброботки линии.
ВЧ обработке подвергаеться одна фаза линии и ВЧ сигнал замыкаеться по контуру фазфземля. В комплект ВЧ апаратуры входит: генератор ВЧ (ГВЧ), приемник ВЧ (ПВЧ), загородительный фильтр который представляет собой колебательны контур, он настраиваеться врезонанс с частотой ВЧ сигнала по этому ВЧ сигнал не может сквозь этот фильтр пройти. С — конденсатор связи устанавливаеться для того, чтобы отделить ГВЧ и ПВЧ от высокого напряжения и не пропустить ток промышленной частоты в ВЧ аппаратуру.
ВЧ сигнал = (50¸300 кГц.
Считаем ток положительным если он идет от шин своей подстанции в защищаемую линию.
Особенности работы ВЧ аппаратуры.
ГВЧ управляються токами промышленной частоты, причем ГВЧ начинает выробатывать ВЧ сигнал только в том случае когда на его вход подаеться положительная полуволна тока промышленной частоты.
ПВЧ принемают ВЧ сигналы и от своего генератора и от генератора стоящего на противоположном конце линии.
Если на вход приемника сплошной ВЧ сигнал то на выходе ПВЧ ток равен нулю. А если на входе сигнал отсутствует или идет прерывистый ВЧ сигнал то на выходе ПВЧ появляеться ток вызывающий работу реагирующего органа защиты.
Глядя на диаграммы токов при внешнем коротком замыкании можно зделать вывод что, если токи по концам линии находяться в противофазе то ГВЧ работают поочередно по этому в ВЧ канале идет сплошной сигнал и на выходе ПВЧ ток равен нулю следовательно защита не работает.
Привнутреннем коротком замыкании ток по концам линии совпадает по фазе поэтому в ВЧ канале идет прерывный сигнал а значит на выходе ПВЧ пояляеться импульсный ток который сглаживаеться и подаеться в реогирующий орган а следовательно защита срабатывает.
Принципиальная схема ДФЗ-201
Схема каждого из полукомплектов состаит из трех органов:
Пусковой орган.
Орган манипуляции (управление ГВЧ)
Орган сравнения фаз.
Пусковые органы подразделяються на:
Пусковые органы работающие при несиметричных коротких замыканиях, это реле КА1, КА2.
Пусковые органы работающие при симметричных коротких замыканиях, реле KAZ1, KAZ2, каторые стоят на выходе фильтра токов обратной последовательности (ФТОП).
Пусковые органы также подразделяютьса на:
чувствительные KA1, KAZ1
и грубые KA2, KAZ2. Установки грубых реле в 1.5¸2 раза выше чем у чувствительной.
Эта разделения необходимы для того чтобы защита ложно не работала при внешних коротких замыканиях. Чувствительные пусковые органы запускают ГВЧ а грубые собирают цепочку на реагирующий орган реле KL3 на веходе ПВЧ. Чувствительный пусковой орган обладает большей чувствительностью чем грубый пусковой орган на противоположном конце.
Орган манипуляции состоит из комбинировании фильтра токов прямой и обратной последовательности. Он необходим для того чтобы преобразовать трехфазную систему токов в однофазную. И еще состоит изоргана управления ГВЧ.
Орган сравнения фаз находиться на выходе ПВЧ в него входит реагирующий орган KL3 контакт которого замыкаясь отключает выключатель при повреждениях на линии.
Расчет ДФЗ-201
Расчет пусковых органов реагирующие на симметричные короткие замыкания.
Ток срабатывания защиты реле КА1
Iсз, ка1 = Котс/Кв*Iраб.max
Котс = 1.2 — коэфицент надежности, отстройки, учитывает погрешность реле и погрешность в расчете.
Кв = 0.8 — коэфицент возврата реле.
Iраб.mах = Smax/(Ö3*Uном)
Smax = P/cos a
P = 150 (Мвт) — переток мощности по линии электро передач в нормальном режиме.
Smax = 150/0.8 = 187500 (кВ*А)
Iраб.max = 187500/(Ö3*220) = 492 (А)
Iсз, ка1 = 1.2/0.8*492 = 738 (А)
Ток срабатывания защиты реле КА2
Iсз, ка2 = 2*Iсз, ка1 = 1467 (А)
Кч = Iкз(кз-1)/Iсз(ка1) ³ 1.5
Если Кч£ то используеться реле сопротивления которое входит в комплект
ДФЗ-201
Iср(ка1) = Iсз(ка1)/Ki ном * Ксх
Кi ном = Iном/5 — коэфицент трансформации.
Для расчета Iкз,min возьмем точку короткого замыкания К-2 при отключенной линии подпитки и одного генераторного блока.
Iкз,min = (E’*Uср)/(Ö3*(Xл+X7)
Е’ = 1.13 для G = 100 и 200 (Мвт.)
Iкз,min = (1.13*280)/Ö3*56.5 = 2.6 (кА)
Кч = 2600/738 = 3.5
Защита прошла по чувствительности т.е. реле сопротивления в схеме не используеться.
Расчет пусковых органов реагирующих на несимметричные короткие замыкания.
Ток срабатывания защиты реле KAZ1.
Iсз,kaz1 > Iнб, фтоп
Iнб, фтоп = I’нб+I”нб
I’нб = 0.02*Iраб,max — обусловленно погрешностями самого фильтра.
I’нб = 0.02*492 = 9.84 A — обусловленно несеметрией токов в фазах.
I”нб = 0.01*Iраб,max
I”нб = 0.01*492 = 4.92 А
Iсз,kaz1 = (Kотс/Кв)*(0.02+0.01)*Iраб,max
Котс = 1.2 — коэфицент надежности, отстройки, учитывает погрешность реле и погрешность в расчете.
Кв = 0.5 — коэфицент возврата для поляризованного реле
Iсз,kaz1 = (1.2/0.5)*0.03*492 = 35.42 A
Ток срабатывания защиты реле KAZ2.
Iсз,kaz2 = 2*Iсз,kaz1
Iсз,kaz2 = 2*35.42 = 70.8 A
Кч = (0.5*Iном)/Iсз,kaz1 ³ 1.5
Если Кч£1.5 то помимо фильтра токов обратной последовательности подключаем фильтр токов нулевой последовательности.
Iном = Iраб,max/1.5
Iном = 492/1.5 = 328 А
Кч = (0.5*328)/35.42 = 4.6
Защита прошла по чувствительности, т.е. в схеме ФТНП не используеться.
Фазная хоректеристика защиты.
Расчет КЗ-15
I ступень: Токовая отсечка мгновенного действия
tсз,I £ 0.1 (сек)
I. Режим короткого замыкания.
Пояснительная схема.
Дла расчета максимального тока одну линию отключают выключателюми
Q1 и Q2.
Для расчетного режима составляем схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей.
Хт1 = Хт2 = Хт,0 (Ом)
Хл1 = Х л2 = 24 (Ом)
Хл,0 = 5*Хл1 = 5*24 = 120 (Ом)
Хs = 1.5*Xs1 = 1.5*9 = 13.9 (Ом)
Определяем резусьтирующие сопротивления.
Х1S; Х2S; Х0S
Схема замещения прямой и обратной последовательности.
Х1S = Х2S = Хs+Хл = 9+24 = 33 (Ом)
Схема замещения нулевой последовательности.
Х’0S = Xs,0 = 14 (Ом)
Х’’0S = Xл,0 = 120 (Ом)
Xтр,2 = 14 (Ом)
Х0S = 14½½120½½14 = 6.6 (Ом)
Х0S = 6.6 < Х1S = 33 (Ом) — следовательно расчетным являеться ток двухфазного короткого замыкания на землю.
Составляем схему замещения для двухфазного короткого замыкания на землю.
www.ronl.ru
и автоматика паралельной линии с двухсторонним питанием, и блока мощностью 200 Мвт.
Введение.
Энергетическая программа на длительную перспективу предусматривает дальнейшее развитие ЕЭС. Ввод в эксплуатацию линий электропередач высокого и сверхвысокого напряжения, электростанций большой мощности, интенсивное развитие основных и распределительных сетей черезвычайно усложнили проблему управления
В связи с этим идет непрерывный процесс развития и совершенствования техники релейной защиты. Создаються и вводяться в эксплуатацию новые защиты для дальних ЛЭП, для крупных генераторов, трансформаторов и энергоблоков. Разрабатываються новые виды полупроводниковых дифференциально-фазных защит, которые проще и надежнее в эксплуатации.
Релейная защита являеться оновным видом электрической автоматики, без каторой невозможна надежная работа современных энергетических систем. Она осуществляет непрерывный контроль за состоянием и режимом работы всех элементов энергосистемы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов. При возникновении повреждений защита выявляет и отклбчает от системы поврежденный участок. При возникновении ненормальных режимов защита выявляет из и в зависимости от характера нарушения производит операции необходимые для востановления нормального режима или подает сигнал дежурному персоналу.
В современных электрических системах релейная защита тесно связана с электрической автоматикой, предназначенной для быстрого автоматического восстановления нормального режима и питанее потребителей.
Основные требования предъявляемые к релейной защите:
Селективность.
Быстрота действия.
Чувствительность.
Надежность.
2. Защита линии 220 кВ.
Согласно ПУЭ раздела релейной защиты, параграф 3.4.115 — “на параллельных линиях с двухсторонним питанием на напряжение 220 кВ и длинной 120 км, в качестве основной целесообразно использовать ДФЗ от междуфазных коротких замыкании и коротких замыканий на землю”. Согласно ПУЭ раздел 3.2.116 — ”на параллельных линиях с двухсторонним питанием на напряжение 220 кВ и длинной 120 км, в качестве резервных защит целесообразно поставить трех ступенчатую защиту от междуфазных коротких замыканий и ступенчатую токовую защиту нулевой последовательности от замыканий на землю”.
Перечень защит линии с двухсторонним питанием с напряжением 220 кВ и длинной 120 км.
Основная: Диференциально-фазная защита от междуфазных коротких замыкании и коротких замыканий на землю, типа ДФЗ-201.
Резервные: Дистанционная от междуфазных коротких замыканий. Токовая защита нулевой последовательности типа КЗ-15.
Токовая отсечка.
Автоматика “АПВ”
Расчетная схема.
Дифференциальнофазная защита с ВЧ блокировкой.
Данная защита работает на линиях любой длинны в сетях любой конфигурации и отключает мгновенно любой вид короткого замыкания в пределах защищаемой линии.Принцип действия основан на сравнении фаз по концам защищаемой линии, при помощи ВЧ (высоко частотного сигнала).
Схема ВЧ оброботки линии.
ВЧ обработке подвергаеться одна фаза линии и ВЧ сигнал замыкаеться по контуру фазфземля. В комплект ВЧ апаратуры входит: генератор ВЧ (ГВЧ), приемник ВЧ (ПВЧ), загородительный фильтр который представляет собой колебательны контур, он настраиваеться врезонанс с частотой ВЧ сигнала по этому ВЧ сигнал не может сквозь этот фильтр пройти. С — конденсатор связи устанавливаеться для того, чтобы отделить ГВЧ и ПВЧ от высокого напряжения и не пропустить ток промышленной частоты в ВЧ аппаратуру.
ВЧ сигнал = (50¸300 кГц.
Считаем ток положительным если он идет от шин своей подстанции в защищаемую линию.
Особенности работы ВЧ аппаратуры.
ГВЧ управляються токами промышленной частоты, причем ГВЧ начинает выробатывать ВЧ сигнал только в том случае когда на его вход подаеться положительная полуволна тока промышленной частоты.
ПВЧ принемают ВЧ сигналы и от своего генератора и от генератора стоящего на противоположном конце линии.
Если на вход приемника сплошной ВЧ сигнал то на выходе ПВЧ ток равен нулю. А если на входе сигнал отсутствует или идет прерывистый ВЧ сигнал то на выходе ПВЧ появляеться ток вызывающий работу реагирующего органа защиты.
Глядя на диаграммы токов при внешнем коротком замыкании можно зделать вывод что, если токи по концам линии находяться в противофазе то ГВЧ работают поочередно по этому в ВЧ канале идет сплошной сигнал и на выходе ПВЧ ток равен нулю следовательно защита не работает.
Привнутреннем коротком замыкании ток по концам линии совпадает по фазе поэтому в ВЧ канале идет прерывный сигнал а значит на выходе ПВЧ пояляеться импульсный ток который сглаживаеться и подаеться в реогирующий орган а следовательно защита срабатывает.
Принципиальная схема ДФЗ-201
Схема каждого из полукомплектов состаит из трех органов:
Пусковой орган.
Орган манипуляции (управление ГВЧ)
Орган сравнения фаз.
Пусковые органы подразделяються на:
Пусковые органы работающие при несиметричных коротких замыканиях, это реле КА1, КА2.
Пусковые органы работающие при симметричных коротких замыканиях, реле KAZ1, KAZ2, каторые стоят на выходе фильтра токов обратной последовательности (ФТОП).
Пусковые органы также подразделяютьса на:
чувствительные KA1, KAZ1
и грубые KA2, KAZ2. Установки грубых реле в 1.5¸2 раза выше чем у чувствительной.
Эта разделения необходимы для того чтобы защита ложно не работала при внешних коротких замыканиях. Чувствительные пусковые органы запускают ГВЧ а грубые собирают цепочку на реагирующий орган реле KL3 на веходе ПВЧ. Чувствительный пусковой орган обладает большей чувствительностью чем грубый пусковой орган на противоположном конце.
Орган манипуляции состоит из комбинировании фильтра токов прямой и обратной последовательности. Он необходим для того чтобы преобразовать трехфазную систему токов в однофазную. И еще состоит изоргана управления ГВЧ.
Орган сравнения фаз находиться на выходе ПВЧ в него входит реагирующий орган KL3 контакт которого замыкаясь отключает выключатель при повреждениях на линии.
Расчет ДФЗ-201
Расчет пусковых органов реагирующие на симметричные короткие замыкания.
Ток срабатывания защиты реле КА1
Iсз, ка1 = Котс/Кв*Iраб.max
Котс = 1.2 — коэфицент надежности, отстройки, учитывает погрешность реле и погрешность в расчете.
Кв = 0.8 — коэфицент возврата реле.
Iраб.mах = Smax/(Ö3*Uном)
Smax = P/cos a
P = 150 (Мвт) — переток мощности по линии электро передач в нормальном режиме.
Smax = 150/0.8 = 187500 (кВ*А)
Iраб.max = 187500/(Ö3*220) = 492 (А)
Iсз, ка1 = 1.2/0.8*492 = 738 (А)
Ток срабатывания защиты реле КА2
Iсз, ка2 = 2*Iсз, ка1 = 1467 (А)
Кч = Iкз(кз-1)/Iсз(ка1) ³ 1.5
Если Кч£ то используеться реле сопротивления которое входит в комплект
ДФЗ-201
Iср(ка1) = Iсз(ка1)/Ki ном * Ксх
Кi ном = Iном/5 — коэфицент трансформации.
Для расчета Iкз,min возьмем точку короткого замыкания К-2 при отключенной линии подпитки и одного генераторного блока.
Iкз,min = (E’*Uср)/(Ö3*(Xл+X7)
Е’ = 1.13 для G = 100 и 200 (Мвт.)
Iкз,min = (1.13*280)/Ö3*56.5 = 2.6 (кА)
Кч = 2600/738 = 3.5
Защита прошла по чувствительности т.е. реле сопротивления в схеме не используеться.
Расчет пусковых органов реагирующих на несимметричные короткие замыкания.
Ток срабатывания защиты реле KAZ1.
Iсз,kaz1 > Iнб, фтоп
Iнб, фтоп = I’нб+I”нб
I’нб = 0.02*Iраб,max — обусловленно погрешностями самого фильтра.
I’нб = 0.02*492 = 9.84 A — обусловленно несеметрией токов в фазах.
I”нб = 0.01*Iраб,max
I”нб = 0.01*492 = 4.92 А
Iсз,kaz1 = (Kотс/Кв)*(0.02+0.01)*Iраб,max
Котс = 1.2 — коэфицент надежности, отстройки, учитывает погрешность реле и погрешность в расчете.
Кв = 0.5 — коэфицент возврата для поляризованного реле
Iсз,kaz1 = (1.2/0.5)*0.03*492 = 35.42 A
Ток срабатывания защиты реле KAZ2.
Iсз,kaz2 = 2*Iсз,kaz1
Iсз,kaz2 = 2*35.42 = 70.8 A
Кч = (0.5*Iном)/Iсз,kaz1 ³ 1.5
Если Кч£1.5 то помимо фильтра токов обратной последовательности подключаем фильтр токов нулевой последовательности.
Iном = Iраб,max/1.5
Iном = 492/1.5 = 328 А
Кч = (0.5*328)/35.42 = 4.6
Защита прошла по чувствительности, т.е. в схеме ФТНП не используеться.
Фазная хоректеристика защиты.
Расчет КЗ-15
I ступень: Токовая отсечка мгновенного действия
tсз,I £ 0.1 (сек)
I. Режим короткого замыкания.
Пояснительная схема.
Дла расчета максимального тока одну линию отключают выключателюми
Q1 и Q2.
Для расчетного режима составляем схемы замещения прямой, обратной и нулевой последовательностей.
Хт1 = Хт2 = Хт,0 (Ом)
Хл1 = Х л2 = 24 (Ом)
Хл,0 = 5*Хл1 = 5*24 = 120 (Ом)
Хs = 1.5*Xs1 = 1.5*9 = 13.9 (Ом)
Определяем резусьтирующие сопротивления.
Х1S; Х2S; Х0S
Схема замещения прямой и обратной последовательности.
Х1S = Х2S = Хs+Хл = 9+24 = 33 (Ом)
Схема замещения нулевой последовательности.
Х’0S = Xs,0 = 14 (Ом)
Х’’0S = Xл,0 = 120 (Ом)
Xтр,2 = 14 (Ом)
Х0S = 14½½120½½14 = 6.6 (Ом)
Х0S = 6.6 < Х1S = 33 (Ом) — следовательно расчетным являеться ток двухфазного короткого замыкания на землю.
Составляем схему замещения для двухфазного короткого замыкания на землю.
www.ronl.ru
