Защита электрических сетей. Поперечная дифференциальная защита линий.
Защита электрической сети — комплекс контруктивно-технологических решений и инженерно-технических мероприятий, целью которых является защита электрической цепи потребителя электрической энергии. Разделяется на устройства первичной и вторичной защиты.
Устройства первичной защиты электрической сети
Обеспечивают:
· общее отключение сети при превышении напряжением питающей сети порогового значения и последующее восстановление подключения при возврате в пределы нормы,
· отключение при снижении напряжения питающей сети ниже нижнего порога.
Устанавливаются на вводе электрической сети, в случае частного дома или квартиры, сразу послесчётчика электрической энергии.
Примеры:
· автоматическое защитное устройство (АЗУ-60).
Способ работы — адаптивный: при потенциальной опасности принятие решения на отключение принимается контроллером, который анализирует параметров питающей сети. В современных контроллерах применяется микропроцессорная обработка сигнала предварительно полученного специальными устройствами (например, измерительным трансформатором).
Отличия:
· выдерживают высокие токи потребления от 6 до 60 Ампер,
· рассчитаны на высокую скорость срабатывания от 0,01 до 0,005 секунды.
Так как период в питающей сети частотой в сети 50 Гц составляет 0,02 секунды, то и время срабатывания защитного устройства, контролирующего сетевое напряжение, должно быть меньше 0,02 секунды.
Устройства вторичной защиты электрической сети
Обеспечивают:
· стабилизацию напряжения,
· отключение нагрузки (в виде подключенных отдельных энергопотребляющих приборов, квартир, частных домов) при превышении напряжением питающей сети порогового значения.
Способ работы — инерционный: отключение происходит после возникновения опасного напряжения, время срабатывания превышает 0,1 секунды.
Отличия:
· обеспечивают защиту лишь в очень ограниченных пределах, так как устройства работаю по инерционному способу,
· не рассчитаны на импульсные скачки напряжения.
Примеры устройств вторичной защиты:
· плавкие предохранители,
· автоматические выключатели,
· блоки бесперебойного питания,
· стабилизаторы напряжения,
· устройства токовой защиты (УЗО).
Токовая поперечная дифференциальная защита (рис. 10.5) применяется для защиты двух параллельных линий, присоединённых к шинамподстанции. Здесь трансформаторы тока линий также имеют одинаковыекоэффициенты трансформации. Реле тока КА и токовые обмотки реле направления мощности KW1 и KW2 включаются на разность токов вторичных обмоток трансформаторов тока ТА1 и ТА2.При нормальном режиме и при внешнем КЗ (точка К2) токи в линияхравны, токи через реле КА и токовые обмотки I реле KW1 и KW2 равнынулю (за исключением тока небаланса) и защита не срабатывает.При КЗ на одной из линий в зоне защиты (точка К1) равенство токовнарушается (через Q1 больше, чем через Q2) и реле КА срабатывает (припревышении разности токов тока срабатывания) и через контакты KW1или KW2 отключает повреждённую линию. В данной схеме необходимыдва реле направления мощности KW1 и KW2 для определения повреждённой линии.
При отключении одной из параллельных линий защита должна автоматически отключаться во избежание отключения неповреждённойлинии. Для этого последовательно с контактом КА токового реле включены вспомогательные («нормально открытые») контакты Q1.1 и Q2.1 выключателей Q1 и Q2.
МТЗ двухобмоточного понижающего трансформатора без пуска по напряжению.
Билет №3
1.Основные сведения о коротких замыканиях. Короткие замыкания, возникающие в электрических сетях, машинах и аппаратах, отличаются большим разнообразием как по виду, так и по харак-теру повреждения.
Для упрощения расчетов и анализа поведения релейной защиты при повреждениях исключают-ся отдельные факторы, не оказывающие существенного влияния на значения токов и напряже-ний.
Рис. 1.14 Основные виды коротких замыканий: (в тетради)
Основные виды коротких замыканий:
а – трехфазное; б – двухфазное;
в – двухфазное на землю; г – однофазное
В частности, как правило, не учитывается при расчетах переходное сопротивление в месте КЗ и все повреждения рассматриваются как непосредственные (или, как говорят, «глухое» или «ме-таллическое») соединение фаз между собой, или на землю (для сети с заземленной нейтра-лью). Не учитываются токи намагничивания силовых трансформаторов и емкостные токи линий электропередачи напряжением до 330 кВ. Сопротивления всех трех фаз считаются одинаковы-ми.
Основные виды КЗ показаны на рис. 1.14. Междуфазные КЗ — двухфазные и трехфазные — возникают в сетях как с заземленной, так и с изолированной нейтралью. Однофазные КЗ могут происходить только в сетях с заземленной нейтралью.
Основными причинами, вызывающими повреждения на линиях электропередачи, являются пе-рекрытия изоляции во время грозы, схлестывания и обрывы проводов при гололеде, набросы, перекрытия изоляции испражнениями птиц (аистов), перекрытия загрязненной и увлажненной изоляции, ошибки персонала и др.
Трехфазное короткое замыкание. Симметричное трехфазное КЗ — наиболее простой для рас-чета и анализа вид повреждения. Он характерен тем, что токи и напряжения всех фаз равны по значению как в месте КЗ, так и в любой другой точке сети:
Ia=Ib=Ic;Ua=Ub=Uc;Векторная диаграмма токов и напряжений при трехфазном КЗ приведена на рис. 1.15. Посколь-ку рассматриваемая система симметрична, ток КЗ, проходящий в каждой фазе, отстает от соз-дающей его ЭДС на одинаковый угол (ϕ), определяемый соотношением активного и реактив-ного сопротивлений цепи короткого замыкания:
Для линий 110 кВ этот угол равен 60—78°; 220 кВ (один провод в фазе) — 73—82°; 330 кВ (два провода в фазе) — 80—85°; 500 кВ (три провода в фазе) — 84—87°; 750 кВ (четыре провода в фазе) — 86—88° (большие значения угла соответствуют большим сечениям проводов).
Напряжение в месте КЗ равно нулю, а в любой другой точке сети может быть определено, как показано на рис. 1.15, б. Так как все фазные и междуфазные напряжения в точке трехфазного короткого замыкания равны нулю, а в точках, удаленных от места КЗ на небольшое расстояние, их уровни незначительны., Рассматриваемый вид повреждения представляет наибольшую опасность для работы энергосистемы с точки зрения устойчивости параллельной работы элек-тростанций и узлов нагрузки.
Рис. 1.15 Трехфазное КЗ;
а – расчетная схема; б – диаграмма токов и напряжений в месте КЗ; в – векторная диаграмма для определения напря-жений в промежуточных точках сети.
Рис.Двухфазное короткое замыкание.При двухфазном КЗ токи и напряжения разных фаз неоди-наковы. Рассмотрим соотношения токов и напряжений, характерные для двухфазного КЗ между фазами В и С (рис. 1.16). В поврежденных фазах и месте КЗ проходят одинаковые токи, а в не-поврежденной фазе ток КЗ отсутствует Ia=0;Ib=Ic;Междуфазное напряжение (U) в месте КЗ равно нулю, а фазные напряжения Ub=Uc=E/2;Ubc=0;Так же как и при трехфазном КЗ, токи, проходящие в поврежденных фазах, отстают от создаю-щей их ЭДС (в данном случае от ЭДС или параллельного ему вектора ) на угол φbcE&bcU&к, оп-ределяемый соотношением активных и реактивных сопротивлений цепи.
Соответствующие векторные диаграммы для места КЗ построены на рис. 1.16, а. По мере уда-ления от места КЗ фазные напряжения UB, Uси междуфазное напряжение будут увеличи-ваться, как показано на рис. 1.16, а штриховыми линиями для точки п. acU&
| С точки зрения влияния на устойчивость параллельной работы генераторов и на работу элек-тродвигателей рассматриваемый вид повреждения представляет значительно меньшую опас-ность, чем трехфазное КЗ. Рис. 1.17. Векторная диаграмма токов и на-пряжений в месте двухфазного КЗ между фа-зами В и С на землю. | Рис. 1.18. Векторная диаграмма токов и на-пряжений в месте однофазного КЗ на землю фазы А. |