Оглавление
1. Общие вопросы выполнения релейной защиты электроэнергетических систем………………………………………………………………………………….4
1.1. Назначение релейной защиты…………………………………………………4
1.2. Требования к релейной защите.................................................................. 5
1.3. Изображение схем релейной защиты на чертежах................................... 6
1.4. Элементы защиты....................................................................................... 6
1.5. Принципы выполнения устройств релейной защиты................................ 7
1.6. Источники оперативного тока.................................................................... 8
2. Трансформаторы тока и схемы их соединений......................................... 11
2.1. Принцип действия..................................................................................... 11
2.2. Параметры, влияющие на уменьшение намагничивающего тока.......... 12
2.3. Выбор трансформаторов тока и допустимой вторичной нагрузки....... 14
2.4. Типовые схемы соединений трансформаторов тока............................... 15
2.4.1. Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в полную звезду...................... 15
2.4.2. Соединение трансформаторов тока и обмоток реле в неполную звезду.................. 17
2.4.3. Соединение трансформаторов тока в треугольник, а обмоток реле в звезду........ 18
2.4.4. Включение реле на разность токов 2 – фаз (схема восьмерки)................................... 19
2.4.5. Соединение трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности 20
2.4.6. Последовательное соединение трансформаторов тока............................................. 20
2.4.7. Параллельное соединение трансформаторов тока..................................................... 21
3. Реле.................................................................................................................. 22
3.1. Электромагнитные реле тока и напряжения............................................ 22
3.1.1. Принцип действия............................................................................................................ 22
3.1.2. Работа электромагнитного реле на переменном токе............................................... 23
3.2. Разновидности электромагнитных реле................................................... 25
3.2.1. Токовые реле...................................................................................................................... 25
3.2.2. Реле напряжения............................................................................................................... 25
3.2.3. Промежуточные реле...................................................................................................... 25
3.2.4. Указательные реле........................................................................................................... 27
3.2.5. Реле времени...................................................................................................................... 27
4. Максимальная токовая защита.................................................................. 29
4.1. Принцип действия токовых защит........................................................... 29
4.2. Защита линий с помощью МТЗ с независимой выдержкой времени..... 29
4.2.1. Схемы защиты.................................................................................................................. 30
4.2.2. Выбор тока срабатывания защиты.............................................................................. 35
4.2.3. Чувствительность защиты............................................................................................ 38
4.2.4. Выдержка времени защиты............................................................................................ 39
4.3. МТЗ с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения........ 40
4.3.1. Схема защиты.................................................................................................................. 40
4.3.2. Ток срабатывания токовых реле.................................................................................... 42
4.3.3. Напряжение срабатывания реле минимального напряжения..................................... 43
4.3.4. Чувствительность реле напряжения............................................................................. 44
4.3.5. Напряжение срабатывания реле нулевой последовательности................................. 44
4.3.6. Применение защиты........................................................................................................ 44
4.4. МТЗ с зависимой и с ограниченно зависимой характеристикой выдержки времени от тока............................................................................................................... 45
4.4.1. Принцип действия защиты............................................................................................. 45
4.4.2. Индукционные реле........................................................................................................... 46
4.4.3. Схема защиты.................................................................................................................. 51
4.4.4. Выдержки времени защит.............................................................................................. 51
4.5. МТЗ на переменном оперативном токе.................................................... 53
4.5.1. Схема с дешунтированием катушки отключения выключателей............................. 53
4.5.2. Схемы с питанием оперативных цепей защиты от блоков питания........................ 55
4.5.3. Схема защиты с использованием энергии заряженного конденсатора..................... 57
4.6. Поведение МТЗ при двойных замыканиях на землю.............................. 57
4.7. Область применения МТЗ........................................................................ 58
5. Токовые отсечки............................................................................................ 59
5.1. Принцип действия..................................................................................... 59
5.2. Схемы отсечек........................................................................................... 60
5.3. Отсечки мгновенного действия на линиях с односторонним питанием. 60
5.3.1. Ток срабатывания отсечки............................................................................................. 60
5.3.2. Зона действия отсечки.................................................................................................... 61
5.3.3. Время действия отсечки................................................................................................. 62
5.4. Неселективные отсечки............................................................................. 62
5.5. Отсечки на линиях с двусторонним питанием......................................... 63
5.6. Отсечки с выдержкой времени................................................................. 64
5.6.1. Сеть с односторонним питанием.................................................................................. 64
5.6.2. Сеть с двусторонним питанием.................................................................................... 65
5.7. Токовая трехступенчатая защита............................................................. 66
5.8. Применение токовых отсечек................................................................... 66
6. Измерительные трансформаторы напряжения........................................ 67
6.1. Принцип действия..................................................................................... 67
6.2. Погрешности трансформаторов напряжения.......................................... 68
6.3. Схемы соединений трансформаторов напряжения................................. 69
6.3.1. Схема соединения трансформаторов напряжения в звезду........................................ 69
6.3.2. Схема соединения обмоток трансформаторов напряжения в открытый треугольник...................................................................................................................................................... 70
6.3.3. Схема соединения трансформаторов напряжения в разомкнутый треугольник.... 71
6.4. Контроль за исправностью цепей напряжения........................................ 72
7. Токовая направленная защита................................................................... 75
7.1. Необходимость токовой направленной защиты...................................... 75
7.2. Индукционные реле направления мощности........................................... 76
7.2.1. Общие сведения................................................................................................................. 76
7.2.2. Конструкция и принцип действия.................................................................................. 77
7.2.3. Типы реле мощности........................................................................................................ 78
7.2.4. Характеристики реле мощности................................................................................... 79
7.2.5. Полярность обмоток....................................................................................................... 81
7.2.6. Самоход............................................................................................................................. 81
7.2.7. Индукционные реле мощности типа РБМ..................................................................... 81
7.3. Схема и принцип действия токовой направленной защиты................... 82
7.4. Схемы включения реле направления мощности..................................... 84
7.4.1. Требования к схемам включения...................................................................................... 84
7.4.2. 90° и 30° схемы................................................................................................................. 85
7.4.3. Работа реле, включенных по 90° и 30° схемам............................................................. 89
7.5. Блокировка максимальной направленной защиты при замыканиях на землю................................................................................................................ 92
7.6. Выбор уставок защиты............................................................................. 94
7.6.1. Ток срабатывания пусковых реле................................................................................... 94
7.6.2. Выдержка времени защиты............................................................................................ 96
7.6.3. Мертвая зона.................................................................................................................... 96
7.7. Токовые направленные отсечки............................................................... 98
7.9. Оценка токовых направленных защит..................................................... 99
Литература....................................................................................................... 100
Общие вопросы выполнения релейной защиты электроэнергетических систем
Изображение схем релейной защиты на чертежах
Данный вопрос изучается студентами самостоятельно.
Трансформаторы тока и схемы их соединений
Трансформатор тока – важный элемент релейной защиты. Он питает цепи защиты током сети и выполняет роль датчика, через который поступает информация к измерительным органам устройств релейной защиты.
Рис. 2
Типовые схемы соединений трансформаторов тока
Параллельное соединение трансформаторов тока
Схема соединения представлена на рис. 2.4.14.
Схема используется для получения нестандартных коэффициентов трансформации.
Рис. 2.4.14
Реле
Реле – автоматические приборы управления, обладающие релейным действием, т.е. скачкообразным изменением состояния управляемой цепи (например, её замыкание или размыкание) при заданных значениях величин, характеризующих определенное отклонение режима контролируемого объекта.
Типы реле:
Электрические – реагируют на электрические величины.
Механические – реагируют на неэлектрические величины: скорость истечения жидкости или газа, уровень жидкости.
Тепловые – реагируют на количество выделенного тепла или изменение температуры.
Электромагнитные реле тока и напряжения
Разновидности электромагнитных реле
Реле напряжения
По конструкции реле напряжения аналогичны токовым, подключаются к трансформаторам напряжения.
Реле РН–55. В реле напряжения для снижения вибраций подвижной системы обмотка реле включена в сеть вторичного тока не непосредственно, а через выпрямитель.
Указательные реле
Ввиду кратковременности прохождения тока в обмотке указательного реле они выполняются так, что сигнальный флажок и контакты реле остаются в сработавшем состоянии до тех пор, пока их не возвратит на место обслуживающий персонал.
Рис. 3.2.4
Типы указательных реле: РУ–21, СЭ–2, ЭС–41.
Максимальная токовая защита
Схемы защиты
Трехфазная схема защиты на постоянном оперативном токе
Схема защиты представлена на рис.4.2.2:
Основные реле:
Пусковой орган – токовые реле КА.
Орган времени – реле времени КТ.
Вспомогательные реле:
KL – промежуточное реле;
KH – указательное реле.
Рис. 4.2.2
Промежуточное реле устанавливается в тех случаях, когда реле времени не может замыкать цепь катушки отключения YAT из-за недостаточной мощности своих контактов. Блок-контакт выключателя SQ служит для разрыва тока, протекающего по катушке отключения, так как контакты промежуточных реле не рассчитываются на размыкание.
Двухфазные схемы защиты на постоянном оперативном токе
В тех случаях, когда МТЗ должна реагировать только при междуфазных КЗ, применяются двухфазные схемы с двумя или одним реле, как более дешевые.
Двухрелейная схема
Рис. 4.2.3
Рис. 4.2.3 (продолжение)
Достоинства
1. Схема реагирует на все междуфазные КЗ на линиях.
2. Экономичнее трехфазной схемы.
Недостатки
Меньшая чувствительность при 2 – фазных КЗ за трансформатором с соединением обмоток Y/D–11 гр. (В два раза меньше чем у трехфазной схемы).
Рис. 4.2.4
При необходимости чувствительность можно повысить, установив третье токовое реле в общем проводе токовых цепей. Чувствительность повышается в два раза – схема становиться равноценной по чувствительности с трехфазной.
Схемы широко применяются в сетях с изолированной нейтралью, где возможны только междуфазные КЗ. двухфазные схемы применяются в качестве защиты от междуфазных КЗ и в сетях с глухозаземленной нейтралью, при этом для защиты от однофазных КЗ устанавливается дополнительная защита, реагирующая на ток нулевой последовательности.
Одно-релейная схема
Рис. 4.2.5
Схема реагирует на все случаи междуфазных КЗ.
Достоинства
Только одно токовое реле.
Недостатки
1. Меньшая чувствительность по сравнению с 2 – релейной схемой при КЗ между фазами АВ и ВС.
2. Недействие защиты при одном из трех возможных случаев 2 – фазных КЗ за трансформатором с соединением обмоток Y/D–11 гр.
Рис. 4.2.6
3. Более низкая надежность – при неисправности единственного токового реле происходит отказ защиты.
Схема применяется в распределительных сетях 6...10 кВ и для защиты электродвигателей.
МТЗ с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения
Схема защиты
Для повышения чувствительности МТЗ при КЗ и улучшения отстройки её от токов нагрузки применяется пуск при помощи реле минимального напряжения.
Рис. 4.3.1
Рис. 4.3.1 (продолжение)
Защита может действовать на отключение только при условии срабатывания реле напряжения. При перегрузках ток возрастает, но защита не действует, даже если токовые реле КА приходят в действие. При КЗ напряжение на шинах подстанции снижается, реле минимального напряжения срабатывают, разрешая защите действовать на отключение.
Для надежной работы блокировки при 2 – фазных КЗ устанавливаются 3 реле напряжения KV, подключаемые на линейные напряжения. В этом случае при двухфазном КЗ, например ВС, напряжение UВС будет равным нулю и реле KV2 замкнет свои контакты, разрешая защите действовать на отключение. Однако при такой схеме включения реле плохо реагируют на однофазные КЗ. Поэтому в сетях с заземленной нейтралью предусматривается дополнительное реле KV0, реагирующие на напряжение нулевой последовательности, появляющиеся при замыканиях на землю. В сети с изолированной нейтралью реле KV0 не устанавливается, так как защита должна действовать только при междуфазных КЗ.
При обрыве цепей напряжения реле KV замыкают свои контакты и защита лишается блокировки, поэтому комплект защиты должен оснащаться устройствами контроля цепей напряжения, либо сигнализировать оперативному персоналу о снятии блокировки.
Применение защиты
МТЗ с блокировкой минимального напряжения не действует при перегрузках, не сопровождающихся понижением напряжения, и имеет повышенную чувствительность к току КЗ по сравнению с простой МТЗ.
Защита применяется на линиях с большой аварийной нагрузкой, когда простая МТЗ не обеспечивает достаточной чувствительности и надежной отстройки от перегрузки.
МТЗ с зависимой и с ограниченно зависимой характеристикой выдержки времени от тока
Индукционные реле
Схема защиты
Схема МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени представлена на рис. 4.4.7.
Рис. 4.4.7
МТЗ на переменном оперативном токе
Схемы МТЗ с питанием оперативных цепей от переменного тока могут выполняться:
1) с питанием от трансформаторов тока – на принципе дешунтирования катушки отключения при срабатывании защиты;
2) с питанием от блока питания;
3) с питанием от предварительно заряженных конденсаторов.
Схема с дешунтированием катушки отключения выключателей
Схема защиты с зависимой характеристикой
На рис. 4.5.1 изображена схема для привода с двумя катушками отключения. Схема выполняется на реле РТ–85 или РТ–95, имеющими мощные переключающие контакты (до 150 А).
Рис. 4.5.1
Особенности схем с дешунтированием
1. Для их выполнения нужны реле, контакты которых обладают необходимой мощностью для переключения проходящего через них тока КЗ 100…200 А.
2. После срабатывания защиты нагрузка трансформаторов тока резко возрастает за счет подключения катушки отключения. В результате чего увеличивается погрешность трансформаторов тока и вторичный ток, проходящий по реле, уменьшается. Погрешность трансформаторов тока должна быть такой, чтобы вторичный ток был достаточен для удержания в сработанном состоянии реле и надежного действия катушки отключения выключателя.
Схема защиты с независимой характеристикой
Схема защиты представлена на рис. 4.5.2. На схемах: TLA, TLC – промежуточные трансформаторы реле времени; KT – обмотка электродвигателя реле времени; KL1.3, KL2.3 – контакты, шунтирующие контакт реле времени.
Рис. 4.5.2
Пояснения к схеме.
1. Во избежания отказа реле времени при двухфазном КЗ АС цепь обмотки TLC разрывается размыкающим контактом КА1.2. В противном случае, как показано на рис. 4.5.3, ток, протекающий через обмотку электродвигателя очень мал и реле не сработает.
Рис. 4.5.3
2. После включения катушек отключения выключателей YAT ток от трансформаторов тока уменьшается, реле КА и КТ могут разомкнуть свои контакты. Однако благодаря самоудерживающим контактам промежуточных реле KL1.3 и KL2.3 преждевременного возврата реле KL при этом не произойдет.
Схема защиты с использованием энергии заряженного конденсатора
Схема защиты представлена на рис. 4.5.9. Здесь: УЗ – зарядное устройство, питаемое от трансформатора напряжения или трансформатора собственных нужд.
Катушка отключения выключателя YAT питается током разряда конденсатора.
Рис. 4.5.9
Токовые отсечки
Схемы отсечек
В сети с глухозаземленной нейтралью применяют трехфазные схемы, от КЗ всех видов. Для защиты от междуфазных КЗ используется двухфазная схема «неполная звезда». Схемы ТО аналогичны схемам МТЗ за отсутствием реле времени у мгновенных отсечек.
В сети с изолированной нейтралью или заземленной через большое сопротивление применяются двухфазные схемы.
Как и МТЗ, ТО выполняется на постоянном и переменном оперативном токах.
Отсечки мгновенного действия на линиях с односторонним питанием
Неселективные отсечки
Неселективная отсечка – это мгновенная отсечка, действующая за пределами своей линии.
Применяется в случаях, когда это необходимо для сохранения устойчивости. Неселективное действие исправляется при помощи АПВ, включающего обратно неселективно отключившуюся линию.
Отсечки с выдержкой времени
Сеть с двусторонним питанием
Рис. 5.6.2
IСЗ1=kНIК1, (5.8)
где IК1 – ток от системы при КЗ в конце зоны отсечки 2.
Токовая трехступенчатая защита
Обычно МТЗ сочетают с мгновенной отсечкой (МО) и отсечкой с выдержкой времени (ОВВ), (рис. 5.7.1).
Рис. 5.7.1
Измерительные трансформаторы напряжения
Схемы соединений трансформаторов напряжения
Схема соединения трансформаторов напряжения в звезду
Схема предназначена для получения напряжения фаз относительно земли и линейных напряжений.
Заземление нейтрали первичной обмотки ТН и наличие нулевого провода во вторичной цепи является обязательным условием для получения фазных напряжений относительно земли.
Обмотки реле 1,2,3 включены на фазные напряжения; 4,5,6 – на линейные напряжения.
Соединение ТН по схеме Y/Y может выполняться по 6 и 12 группам. Типовым является соединение по 12 группе.
На рис. 6.3.1: F – плавкий предохранитель; FA – плавкий предохранитель в цепях релейной защиты
Рассмотренная схема соединений может быть выполнена посредством трех однофазных ТН или одного трехфазного пятистержневого ТН (рис.6.3.2) Трехфазные трехстержневые ТН не применяются, так как в их магнитопроводе нет пути для замыкания магнитных потоков нулевой последовательности Ф0, создаваемых током I0 в первичных обмотках при замыкании на землю в сети. Поток Ф0 замыкается через воздух, это резко увеличивает IНАМ, вызывая недопустимый нагрев трансформатора.
Возможна дополнительная обмотка на основных или дополнительных стержнях для получения напряжения нулевой последовательности (рис. 6.3.2).
Рис. 6.3.1
Рис. 6.3.2
Схема соединения обмоток трансформаторов напряжения в открытый треугольник
Два однофазных ТН включены на два междуфазных напряжения. Между проводами вторичной цепи включаются реле. Схема позволяет получить 3 междуфазных напряжения.
Рис. 6.3.3
Схема соединения трансформаторов напряжения в разомкнутый треугольник
Схема соединения, показанная на рис. 6.3.4, позволяет получить напряжение нулевой последовательности:
(6.4)
В нормальном режиме UP=0.
Необходимым условием работы схемы является заземление нейтрали первичной обмотки ТН. При отсутствии заземления напряжение на реле будет отсутствовать. Для вторичной обмотки принимается UНОМ=100 В – для сетей с заземленной нейтралью и 100/3 В –для изолированной. Практически в нормальных условиях напряжение на реле составляет Uнб = 0,5...2 В.
При однофазном КЗ в сети с заземленной нейтралью (рис. 6.3.5):
UA=0; UB+UC=UФ=UP.
В сети с изолированной нейтралью (рис. 6.3.6): UP=3UФ, поэтому у ТН, предназначенных для таких сетей, вторичные обмотки имеют увеличенный в 3 раза коэффициент трансформации (например: 6000/100/3).
Рис. 6.3.4
Рис. 6.3.5
Напряжение нулевой последовательности может быть получено и от специальных обмоток трехфазных ТН (см. рис. 6.3.2). Чаще всего применяются ТН с двумя вторичными обмотками. Одна соединяется по схеме звезды, а вторая – разомкнутым треугольником (см. рис. 4.3.1 б).
Вторичные обмотки ТН подлежат обязательному заземлению. Оно является защитным, обеспечивая безопасность персонала при попадании высокого напряжения во вторичные цепи. Обычно заземляется нулевая точка звезды или один из фазных проводов. В проводах, соединяющих точку заземления с обмотками ТН, не должно быть коммутационных и защитных аппаратов.
Рис. 6.3.6
Токовая направленная защита
Индукционные реле направления мощности
Общие сведения
Реле направления мощности используется в схемах защит как орган, определяющий по направлению мощности, где произошло повреждение на защищаемой линии (К1) или на других присоединениях, отходящих от шин подстанции (К2) (рис. 7.2.1).
Рис. 7.2.1
Реле мощности имеет две обмотки (рис. 7.2.2). Взаимодействие токов, проходящих по обмоткам, создает электромагнитный момент, значение и знак которого зависят от напряжения (UP) и тока (IP) подведенного к зажимам реле и угла jР между ними.
Реле мощности должны обладать высокой чувствительностью и низкой мощностью срабатывания, так как при КЗ напряжение UP уменьшается, следовательно, мощность, подводимая к реле, при этом очень мала.
Рис. 7.2.2
Мощность срабатывания SCP – мощность, при которой реле замыкает свои контакты.
Полярность обмоток
Реле мощности изготавливают так, что при одинаковом направлении токов в обмотках реле замыкает свои контакты. Следовательно включать обмотки нужно таким образом, чтобы при КЗ на защищаемой линии токи в обмотках совпадали (см. рис. 7.2.2).
Самоход
Самоходом называют срабатывание реле направления мощности при прохождении тока только в одной его обмотке – рабочей или поляризующей. При этом реле может неправильно сработать при обратном направлении мощности, когда повреждение возникает в непосредственной близости от реле (UP=0). Причина самохода – несимметрия магнитных систем реле относительно цилиндрического ротора.
Схема и принцип действия токовой направленной защиты
Токовая направленная защита представляет собой МТЗ, дополненную реле направления мощности. Однофазная принципиальная схема ТНЗ представлена на рис. 7.3.1.
Рис. 7.3.1
Пусковой орган защиты: токовое реле КА.
Орган направления: реле направления мощности KW.
Орган времени: реле времени КТ.
Работа схемы: при КЗ на защищаемой линии реле KW замыкает свои контакты, а при КЗ на смежных линиях – нет. В нормальном режиме при направлении потока мощности от шин в линию реле KW может замыкать свои контакты, однако срабатывание защиты должно предотвращаться токовым реле КА, поэтому токовые реле должны быть отстроены от токов нагрузки. В тех случаях, когда токовые реле по условиям чувствительности не удаётся отстроить от максимальной нагрузки, применяется блокировка от реле минимального напряжения KV (рис. 7.3.2).
Рис. 7.3.2
Сети с изолированной нейтралью
ТНЗ устанавливается на двух одноименных фазах во всей сети.
Сети с глухозаземленной нейтралью
Защита устанавливается на трех фазах. Если защита служит для действия только при междуфазных КЗ – на двух фазах.
ТНЗ выполняются как на постоянном, так и на переменном оперативном токе. Двухфазная схема на переменном оперативном токе представлена на рис. 7.3.3.
Схема выполнена с дешунтированием катушки отключения, с токовыми пусковым органом и промежуточными реле KL1,KL2 с мощными переключающими контактами.
Схема должна быть дополнена устройствами, контролирующими исправность цепей напряжения.
Рис. 7.3.3
Рис. 7.3.3 (продолжение)
Схемы включения реле направления мощности
Требования к схемам включения
Реле KW включается, как правило, на фазный ток и фазное или междуфазное напряжение. Сочетание фаз тока и напряжения, питающего реле, называемое схемой включения, должно быть таким, чтобы реле правильно определяло знак мощности КЗ при всех возможных случаях и видах повреждений и чтобы к нему подводилась наибольшая мощность SР:
SP= UPIPsin(a–jР), (7.10)
где a – угол внутреннего сдвига реле.
Мощность SP может быть недостаточна для действия реле, при КЗ близких к месту установки реле снижается напряжение UP или при неблагоприятном значении угла jР – sin(a–jР)» 0. Отсюда вытекают следующие требования к схемам включения
1. Реле должно включаться на такое напряжение, которое при близких КЗ не снижается до нуля.
2. UP и IP, подводимые к реле, должны подбираться так, чтобы угол сдвига между ними jР в условиях КЗ не достигал значений, при которых SP на зажимах реле » 0.
7.4.2. 90° и 30° схемы
В современных схемах ТНЗ применяется включение реле направления мощности по так называемым 90° и иногда 30° схемам.
На рис. 7.4.1 приведена принципиальная схема максимальной направленной защиты с двумя пусковыми органами: тока и минимального напряжения и однофазными реле направления мощности, включенными по 90° схеме.
Рис. 7.4.1
Рис. 7.4.1 (продолжение)
На рис. 7.4.2 представлена принципиальная схема максимальной направленной защиты с токовым пусковым органом и трехфазным реле направления мощности, включенным по 30° схеме.
Рис. 7.4.2
Таблица 7.1
90° схема | 30° схема | |||
Реле | IP | UP | IP | UP |
IA | UBC | IA | UAC | |
IB | UCA | IB | UBA | |
IC | UAB | IC | UCB |
На рис. 7.4.3 и 7.4.4 представлены векторные диаграммы для 90° и 30° схемам соответственно.
Рис. 7.4.3
Рис. 7.4.4
Названия схем условны – их именуют по углам jР между UP и IP в симметричном трехфазном режиме при условии, что угол сдвига фаз между фазными током и напряжением равен нулю: (чисто активная нагрузка).
7.4.3. Работа реле, включенных по 90° и 30° схемам
Рассмотрим работу 90° схемы. (Анализ работы 30° должен быть выполнен студентами самостоятельно)
jМ.Ч.реле= – 30°,
a=90°+jМ.Ч=90–30=60°,
МЭ=kUPIPcos(jP+30°),
IP=IA, UP=UBC.
Трехфазное КЗ на линии
Рис. 7.4.5
Ток IA отстает от UА на jk – определяется активным и реактивным сопротивлением линии от шин до точки КЗ и влиянием активного сопротивления дуги, (рис. 7.4.5):
и – два предельных положения векторов тока;
– ток КЗ через дугу в начале линии;
– ток при КЗ за чисто реактивным сопротивлением.
Угол jP= – (90° – jk) – его предельные значения колеблются от 0 до 90°.
Диаграмма токов и напряжений на зажимах реле показана на рис. 7.4.6.
Рис. 7.4.6
Величина электромагнитного момента максимальна: МЭ.макс при jP= – 30° (jk = 60°). При jP =0 величина электромагнитного момента составляет 0,86 от МЭ.макс, при jP = –90° величина момента составляет 0,5 от МЭ.макс.
Из анализа векторной диаграммы можно сделать вывод, что работа реле при трехфазном КЗ в зоне и вне зоны действия будет правильной и величина электромагнитного момента МЭ вполне достаточной для действия реле.
С точки зрения величины UP, схема обеспечивает максимально возможное значение напряжения на зажимах реле, поскольку питается линейным напряжением.
Исследования показали, что 90° схема оказывается наиболее выгодной для реле направления мощности с углом a от 30° до 60°, оптимальные условия имеют место при a =45°.
Выводы по схеме
1. Знак момента реле при всех видах КЗ в зоне положителен, а вне зоны – отрицателен.
2. Величина электромагнитного момента МЭ в диапазоне возможных изменений угла jP остается значительной и достаточной для действия реле.
3. Напряжение UP при симметричных КЗ имеет максимально возможное значение, обеспечивающие минимальную величину мертвой зоны (при близких КЗ UP=0 – реле не срабатывает).
Недостаток 90° схемы
Возможность неправильной работы однофазных реле направления мощности KW при КЗ за силовым трансформатором с соединением обмоток Y/D. (Чисто теоретическая возможность: КЗ должно произойти через дугу с большим сопротивлением, на практике подобные происшествия не зафиксированы.) Трехфазные реле в подобных случаях должны действовать правильно.
90° схема считается лучшей и рекомендуется как типовая для реле направления мощности KW смешанного типа.
30° схема
Используется, в основном, для реле косинусного типа. Реле, включенные по такой схеме, ведут себя правильно при всех видах КЗ. Недостаток аналогичен реле, включенным по 90° схеме: – возможность отказа при КЗ за трансформатором Y/D.
Выбор уставок защиты
Литература
1. Электротехнический справочник. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – Т.3. – Кн. 1.
2. Шаббад М. А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. – Л.: Энергоатомиздат, 1985.
3. Беркович М. А. и др. основы техники релейной защиты / М. А. Беркович, В. В. Молчанов, В. А. Семенов. – М.: Энергоатомиздат, 1984.
4. Справочник по наладке вторичных цепей электростанций и подстанций / А. А. Антюшин, А. Е. Гомберг, В. П. Караваев и др.; Под ред. Э. С. Мусаэляна. – М.: Энергоатомиздат, 1989.
5. Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций. – М.: Энергоатомиздат, 1987.
6. Андреев В. А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. – М.: Высшая школа, 1991.
7. Чернобровов Н. В. Релейная защита. – М.: Энергия, 1974.