Lektsii_po_RZ_ch_2_20_01_12_studentam

в сетях высокого и сверхвысокого напряжения. Поскольку они обладают абсолютной селективностью, то не могут быть резервными. В качестве резервных для них используют защиты с относительной селективностью – дистанционные.

Основной недостаток таких защит – высокая стоимость.

Направленные защиты с ВЧ блокировкой работают лучше, чем дифференци- ально-фазные ВЧ защиты на линиях с ответвлениями. Теоретически их также можно выполнить более быстродействующими, чем дифференциально-фазные.

6ЗАЩИТА ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ СИСТЕМ

6.1ЗАЩИТА ОТ ОДНОФАЗНЫХ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ

Статистика говорит, что однофазные короткие замыкания являются наиболее частым видом повреждения в сетях с эффективно заземленной нейтралью.

В последнее время из-за большой распространенности автотрансформаторов и трансформаторов со схемами соединения \\∆ общее сопротивление нулевой последовательности неуклонно снижается. В ряде случаев (особенно рядом с мощными автотрансформаторами) ток однофазного короткого замыкания превосходит ток трехфазного. Поэтому и требования к скорости отключения однофазных коротких замыканий такие же жесткие, как и для трехфазных.

Используя понятие симметричных составляющих, можно заключить, что в случае поперечной несимметрии составляющие нулевой последовательности появляются только при коротком замыкании на землю.

Если обратиться к схеме замещения для токов нулевой последовательности (см. рис. 6.1), то можно отметить, что независимо от числа источников питания и конфигурации реальной сети (кроме кольцевой), для тока нулевой последовательности существует только один источник питания (в месте замыкания).

Z5

E0

Z6

Рисунок 6.1 – Пример схемы замещения для тока нулевой последовательности.

В связи с изложенным становится очевидным, что при использовании защит с фильтрами тока нулевой последовательности можно применять для однофазных коротких замыканий более простые защиты, чем для многофазных.

Восновном для защиты от однофазных коротких замыканий применяют ступенчатую токовую защиту нулевой последовательности, состоящую из двух-трех ступеней.

Вкачестве первой ступени выступает токовая отсечка нулевой последовательности без выдержки времени, которая отстраивается от максимального тока короткого замыкания в конце линии (6.1).

Вторая ступень защиты также выполняется токовой отсечкой нулевой последовательности, которая защищает всю длину линии и резервирует зону действия защиты следующего участка. От собственной первой ступени отсечка отстраивается выдержкой времени.

где IсI.з.2 – уставка первой ступени защиты нулевой последовательности сле-

дующего участка,

kр – коэффициент, учитывающий неравенство токов в участках линии, kотс = 1,1 - 1,2 – коэффициент отстройки.

В качестве третьей ступени защиты выступает максимальная токовая защита нулевой последовательности, отстроенная от тока небаланса и с выдержкой времени для селективности работы с предыдущими ступенями.

Принципиальная схема такой защиты дана на рис. 6.2.

6.2 РЕЗЕРВИРОВАНИЕ

6.2.1 Общие принципы резервирования

При выполнении релейной защиты в электроэнергетических сетях необходимо иметь в виду возможность отказа защиты или выключателя защищаемого присоединения. Поэтому, наряду с ростом технического совершенства и надежности защит и выключателей, предусматривается резервирование.

Возможны два основных, принципиально различных способа резервирования

– ближнее и дальнее.

Ближнее резервирование – выполняется защитами установки, на которой произошел отказ.

При этом предусматривается обычно несколько защит.

Дальнее резервирование – выполняется защитами (с относительной селективностью) смежных элементов.

Поскольку такие защиты действуют и на своем и на смежных элементах, то полная зона действия защиты делится на зону основного действия и зону резервного действия (см. рис. 6.5).

А

Рисунок 6.5 – Зоны основного и резервного действия защиты.

Устройство резервирования отказа выключателя (УРОВ) предназначено для дей-

ствия в случае отказа выключателя поврежденной электроустановки. УРОВ действует на отключение выключателей смежных элементов, через которые питается место повреждения.

УРОВ также является подвидом ближнего резервирования.

Все защиты можно разделить по выполняемым функциям по признаку резервирования:

Основная защита – защита, предназначенная для действия при всех или части видов повреждений в пределах всего элемента с временем, меньшим чем у других защит.

Резервная защита – защита, предназначенная для действия вместо основной в случаях, если она отказала или выведена из работы, а также вместо отказавших защит смежных элементов.

Вспомогательная защита – защита, выполняющая какие-либо дополнительные функции (защита мертвых зон), ускорение отключения на части элемента.

6.2.2 Дальнее резервирование

Производится защитами с относительной селективностью, обычно последними (третьими) и частично вторыми ступенями токовых, направленных и дистанционных защит.

Если основная защита по принципу действия не реагирует на повреждения вне защищаемого элемента (защита с абсолютной селективностью), то для резервирования предусматривается отдельная защита. При этом целесообразно выполнять ее так, чтобы она резервировала и основную защиту своего элемента.

Для лучшего резервирования основной защиты своего элемента стремятся сделать для резервной защиты независимые измерительные цепи (с отдельными измерительными трансформаторами тока или, чаще, отдельными вторичными обмотками одного измерительного трансформатора тока, трансформатор напряжения дублируется), отдельные цепи питания (источник питания оперативным током секционируется, для важных объектов устанавливаются две аккумуляторные батареи) и управления, не связанные с основной защитой.

Это также позволяет раздельно проводить проверку и ремонт защит на работающих элементах.

Кроме этого, желательно, чтобы основная и резервная защита имели разный принцип действия.

Достоинства дальнего резервирования: относительная простота и учет всех возможных нарушений в работе электроустановок, в том числе даже потеря оперативного тока.

Недостатки дальнего резервирования:

-недостаточная чувствительность в ряде случаев (через защиту в общем случае проходит только часть тока поврежденной линии, используются менее благоприятные значения напряжений),

-затруднительно или невозможно использовать преимущества секционированных и других схем соединения шин, потенциально позволяющих оставить часть присоединений в работе,

-большое время отключения повреждения,

-затруднительно или невозможно добиться селективности работы резервных ступеней защиты при внешнем коротком замыкании в сети сложной конфигурации,

-отключение ответвлений неповрежденных линий, если их защиты выполняют функции дальнего резервирования.

6.2.3 Ближнее резервирование

При ближнем резервировании отказы защиты и выключателя резервируются отдельно.

При резервировании отказа защиты в качестве резервной выступает защита, действующая только в пределах защищаемого участка.

В основном ближнее резервирование отказа защит реализуется путем дубли- рования. Устанавливается несколько независимых комплектов защит с отдельными измерительными цепями и цепями питания оперативным током (желательно). Для линий сверхвысокого напряжения применяется не менее трех взаиморезервирующих комплектов защит.

Отказ выключателя резервируется устройством резервирования отказа выключателя (УРОВ). Принцип действия УРОВ можно пояснить с помощью рис. 6.6.

I СШ

II СШ

ОСШ

S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8

Рисунок 6.6 – К пояснению принципа действия устройства резервирования отказа выключателя.

Предположим, что на изображенной схеме присоединения 1, 3, 5 и 7 фиксированы на первой системе шин, а 2, 4, 6, 8 – на второй. Шиносоединительный выключатель 10 нормально разомкнут. Обходная система шин является резервной. Направление потоков мощности в присоединениях показано стрелками. Будем считать, что подпитка места короткого замыкания возможна только со стороны питающих линий (3, 4, 7, 8).

При коротком замыкании на линии 1 и отказе выключателя 1 для ликвидации неустраненного повреждения устройство резервирования отказа выключателя присоединения 1 должно все линии, откуда возможна подпитка места повреждения. Таким образом, УРОВ воздействует на отключение выключателей 3 и 7. Неповрежденное присоединение 5 также теряет питание.

Действие УРОВ приводит к отключению секции или системы шин со всеми ее потребителями, или даже к отключению всей подстанции. В связи с этим предъявляются очень высокие требования к надежности УРОВ.

Требования к УРОВ:

-должно обеспечивать надежное отключение поврежденного присоединения,

-не должно срабатывать при исправном выключателе присоединения,

-не должно срабатывать при неправильных действиях персонала.

Ввиду этих требований, УРОВ выполняется в соответствии со следующими основными принципами:

-пуск УРОВ выполняется релейной защитой одновременно с подачей команды на отключение,

-УРОВ контролирует срабатывание выключателя независимо от релейной защиты,

-УРОВ срабатывает с выдержкой времени, необходимой для нормального отключения.

Упрощенная принципиальная схема УРОВ изображена на рис. 6.7.

Рисунок 6.7 – Упрощенная принципиальная схема УРОВ с пуском от дополнительного промежуточного реле с обмотками последовательного включения.

При срабатывании защиты присоединения РЗ1 подается ток в цепи электромагнита отключения YAT и срабатывает указательное реле KH. Одновременно промежуточное реле последовательного включения KL1 пускает УРОВ. Запускается (при замкнутом блокирующем контакте УК) реле времени KT. Если выключатель Q1 не отключился – не разомкнулся SQ, то по истечении выдержки времени срабатывает замыкающий контакт с замедлением KT.1, запуская указательное реле KH и промежуточные реле KL3 и KL4. Первое из них своими контактами 1-3 отключает питающие присоединения, а второе запрещает действие АПВ.

Аналогичные KL1 реле KL2 и другие (пунктир на рис. 6.7) устанавливаются в цепях защит других присоединений.

УК – устройство контроля наличия неотключенного короткого замыкания. Может выполняться по принципу, изображенному на рис. 6.8. Реле KVZ представляет собой фильтр-реле нулевой последовательности, которое, срабатывая (в случае несимметричных коротких замыканий), отключает сигнал на реле минимального напряжения KV, контакт KV1.1 которого является выходным контактом устройства контроля УК. В случае трехфазного короткого замыкания фильтр-реле не срабатывает, а реле KV срабатывает, когда напряжение снижается ниже его уставки.