Изображение схем релейной защиты на чертежах

Назначение релейной защиты

В электроэнергетических системах могут возникать повреждения и ненормальные режимы работы.

Повреждения: короткие замыкания – сверх ток, понижение напряжения – потеря устойчивости.

Ненормальные режимы – отклонения напряжения, тока и частоты.

Развитие аварии может быть предотвращено быстрым отключением поврежденного участка при помощи специальных автоматических устройств – релейной защиты.

Назначение – выявление места КЗ и быстрое отключение поврежденного участка от неповрежденной части.

Выявление нарушений нормального режима и подача предупредительных сигналов или проведение операций, необходимых для восстановления нормального режима. Связь РЗ с автоматикой – АПВ, АВР, АЧР.

Подробнее о повреждениях.

Причины: нарушение изоляции. ТВЧ – старение, механическое повреждение, перенапряжение.

ЛЭП – смыкание проводов.

Ошибки персонала.

Виды: КЗ – наиболее тяжелое.

Вследствие увеличения тока возрастает падение напряжения в элементах системы, что приводит к понижению напряжения во всех точках сети. Возникающая дуга разрушает оборудование, а понижение напряжения нарушает работу потребителей и устойчивость параллельной работы генераторов.

Замыкание на землю одной фазы в сети с изолированной нейтралью. (Обычно в системах собственных нужд эл. станций.)

Ток при этом невелик – несколько десятков ампер. Опасно тем, что вызывает перенапряжения – возможность перехода в междуфазное замыкание.

Ненормальные режимы

Перегрузка оборудования – перегрев ТВЧ и изоляции, её ускоренный износ.

Качания в системах – выход из синхронизма параллельно работающих генераторов. При этом ток колеблется от нуля до максимального, превосходящего нормальную величину значения. Садится напряжение.

Повышение напряжения – при внезапном отключении нагрузки.

Требования к релейной защите

Селективность – способность отключать только поврежденный участок сети.

Рис.1.2.1

Основное условие для обеспечения надёжного электроснабжения потребителей.

Быстродействие – главное условие для сохранения устойчивости параллельной работы генераторов. Уменьшается время снижения напряжения у потребителей, повышается эффективность АПВ, уменьшается ущерб для оборудования.

Таблица 1.1

Номинальное напряжение, кВ	Время действия релейной защиты, с
300...500	0, 1...0, 12
110...220	0, 15...0, 3
6...10	1, 5...3

Критерий – остаточное напряжение не менее 60 % от номинального. Кроме того, нужно учитывать и время срабатывания выключателей:

t_откл=t_з+t_в, (1.1)

где t_з – время действия защиты,

t_в – время отключения выключателя – 0, 15...0, 06 с.

Быстродействующей считается защита, имеющая диапазон срабатывания – 0, 1...0, 2 с, самые быстродействующие – 0, 02...0, 04 с.

В ряде случаев требование быстродействия является определяющим.

Быстродействующие защиты могут быть и неселективными, для исправления неселективности используется АПВ.

Чувствительность – для реагирования на отклонения от нормального режима.

Рис. 1.2.2

Резервирование следующего участка – важное требование. Если защита по принципу своего действия не работает за пределами основной зоны, ставят специальную резервную защиту.

Чувствительность защиты должна быть такой, чтобы она действовала при КЗ в конце установленной зоны действия в минимальном режиме системы.

Чувствительность защиты характеризуется коэффициентом чувствительности k_ч

, (1.2)

где I_к.мин – минимальный ток КЗ,

I_с.з – ток срабатывания защиты.

Надежность. Защита должна безотказно работать при КЗ в пределах установленной для неё зоны и не должна ложно срабатывать в режимах, при которых её работа не предусматривается.

Изображение схем релейной защиты на чертежах

Данный вопрос изучается студентами самостоятельно.

Элементы защиты

Пусковые органы – непосредственно и непрерывно контролируют состояние и режим работы защищаемого оборудования и реагируют на возникновение КЗ и нарушение нормального режима работы.

Это различные реле – автоматические устройства, срабатывающие при определенном значении воздействующей на него величины.

Логические органы – воспринимают команды пусковых органов и в зависимости от их сочетания, по заданной программе производят заранее предусмотренные операции.

Реле также подразделяются на основные и вспомогательные.

Типы основных реле: тока;

напряжения;

сопротивления;

мощности (определяющие величину и направление (знак)).

Реле бывают максимальными – действующие при возрастании контролируемой величины, и минимальными – при снижении этой величины.

Специальные реле: частоты;

тепловые.

Типы вспомогательных реле: времени;

указательные (для сигнализации);

промежуточные (передающие действие основных защит на отключение выключателей).

Каждое реле конструктивно можно подразделить на две части – воспринимающую и исполнительную.

Воспринимающая часть представляет собой обмотку, питающуюся током или напряжением.

Исполнительная часть – это механическая система, воздействующая на контакты реле, заставляя их замыкаться или размыкаться.

Источники оперативного тока

Оперативный ток – питает цепи дистанционного управления выключателями, оперативные цепи релейной защиты, автоматики.

Основное требование к источникам оперативного тока – надежность, при КЗ и ненормальных режимах напряжение источников оперативного тока и их мощность должны иметь достаточную величину как для действия релейной защиты, так и для отключения выключателей.

Постоянный оперативный ток

Источниками данного тока являются аккумуляторные батареи напряжением 110...220 В. Для повышения надежности сеть постоянного тока секционируется (рис1.6.1). Аккумуляторные батареи обеспечивают питание независимо от состояния основной сети и являются самым надежным источником питания. К недостаткам можно отнести высокую стоимость, необходимость в зарядных агрегатах, сложную сеть постоянного тока.

Рис. 1.6.1

Переменный оперативный ток

Источниками служат измерительные трансформаторы тока и напряжения, а также трансформаторы собственных нужд, подключаемые на ток и напряжение самой сети.

Трансформаторы напряжения и трансформаторы собственных нужд не пригодны для питания цепей релейной защиты при КЗ – так как напряжение в сети при этом резко снижается. Могут использоваться при ненормальных режимах: перегрузка, замыкание на землю.

Трансформаторы тока надежны для защит от КЗ – ток при этом увеличивается, мощность достаточна для питания оперативных цепей. Однако трансформаторы тока не обеспечивают необходимой мощности при повреждениях и ненормальных режимах, не сопровождающихся резким увеличением тока.

Чаще всего используется комбинированное питание от трансформаторов тока и напряжения. Принципиальная схема блоков питания типов БПТ представлена на рис. 1.6.2.

Рис. 1.6.2

Принцип действия

Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в силовую цепь. Вторичная обмотка замыкается на сопротивление нагрузки Z_Н – последовательно включенные реле и приборы.

Ток I₁, протекая по обмотке, создаёт магнитный поток Ф₁=Iw₁, под воздействием этого потока во вторичной обмотке наводиться ЭДС Е₂. По обмотке протекает ток I₂.

Если не учитывать потерь то:

, (2.1)

где – витковый коэффициент трансформации.

В заводских материалах на трансформаторы тока указывают номинальный коэффициент трансформации . Если не учитывать потери, то n_в=n_т.

В действительности же I₂ отличается от расчетного значения. Часть тока I₁ тратиться на создание намагничивающего потока:

(2.2)

Если разомкнуть вторичную обмотку, магнитный поток в магнитопроводе резко возрастет. Магнитопровод быстро расплавится. Кроме того на вторичной разомкнутой обмотке появиться высокое напряжение, достигающие десятков киловольт. Вторичная обмотка обязательно должна быть заземлена – если произойдет пробой изоляции, то при заземленной вторичной обмотке получится короткое замыкание, защитная аппаратура отключит поврежденный трансформатор, заземление вторичной обмотке делается прежде всего для обеспечения техники безопасности.

Причиной погрешностей в работе трансформаторов тока является ток намагничивания. Чрезмерно большие погрешности могут вызвать неправильные действия релейной защиты, поэтому стараются уменьшить ток намагничивания.

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.

Принцип действия

Существуют три основные разновидности конструкций электромагнитных реле:

1) с втягивающимся якорем;

2) с поворотным якорем;

3) с поперечным движением якоря.

Каждая конструкция содержит: электромагнит, состоящий из стального сердечника и обмотки, стальной подвижный якорь, несущий подвижный контакт, неподвижные контакты и противодействующую пружину.

Проходящий по обмотке ток I_р создает намагничивающую силу I_рw_р, под действием которой возникает магнитный поток Ф, замыкающийся через сердечник электромагнита, воздушный зазор и якорь. Якорь намагничивается и притягивается к полюсу электромагнита, переместившись в конечное положение, якорь своим подвижным контактом замыкает неподвижные контакты реле.

Ток срабатывания I_ср – наименьший ток, при котором реле срабатывает, I_ср – это ток, при котором электромагнитная сила превосходит силу сопротивления пружины, трения и массы.

Ток срабатывания регулируют: изменяя количество витков обмотки реле, I_ср меняется ступенчато; регулируя пружину, I_ср меняется плавно.

Ток возврата – при уменьшении тока в обмотках реле происходит возврат притянутого якоря в исходное положение под действием пружины.

I_воз – наибольший ток в реле, при котором возвращается в начальное положение.

Коэффициент возврата

. (3.1)

У реле, реагирующих на возрастание тока (максимальных реле), I_ср> I_воз ® k_воз < 1.

По мере перемещения якоря воздушный зазор уменьшается, магнитное сопротивление уменьшается. Электромагнитный момент увеличивается, а сила противодействующей пружины остается постоянной, возникает избыточный момент. Для возврата якоря необходимо уменьшить ток.

Реле минимального действия – реле, действующее при уменьшении тока.

Для срабатывания необходимо уменьшить ток до значения, при котором момент пружины превзойдет электромагнитный момент.

I_ср – наибольший ток, при котором отпадает якорь реле.

I_воз – наименьший ток, при котором втягивается якорь реле,

I_воз> I_ср ® k_воз > 1.

Токовые реле

Токовые реле – электромагнитные реле, включенные на ток сети (непосредственно или через трансформаторы тока).

Для уменьшения нагрузки на трансформатор тока токовые реле должны иметь по возможности малое потребление мощности. Обмотки токовых реле рассчитываются на длительное прохождение токов нагрузки и кратковременное – токов КЗ. k_воз должен приближаться к единице.

Реле РТ–40. Ток срабатывания регулируется плавно изменением натяжения пружины. Обмотка реле состоит из двух секций, что позволяет путём параллельного и последовательного включений изменять пределы регулирования тока срабатывания. При последовательном соединении число витков возрастает, увеличивается точность, диапазон уменьшается в 2 раза.

Обозначение реле РТ–40/0, 2 – диапазон токов срабатывания – 0, 05...0, 2 А;

РТ–40/20 – 5...20А.

В справочниках по реле указываются: пределы уставок, термическая стойкость, коэффициент возврата, потребляемая мощность.

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.

Промежуточные реле

Применяются, когда необходимо одновременно замыкать несколько независимых цепей или когда требуется реле с мощными контактами для замыкания/размыкания цепей с большим током.

Промежуточные реле по способу включения подразделяются на реле параллельного и последовательного включения.

Параллельное включение. Основные выходные реле: РП–23, РП–24. Реле, обладающие большим быстродействием: РП–211, РП–212 – 0, 01...0, 02 с. Обычно время срабатывания промежуточных реле от 0, 02 до 0, 1 с.

Рис. 3.2.1

Последовательное включение. Используется, если выходной сигнал при срабатывании защиты слишком кратковременен для обеспечения отключения выключателей.

Рис. 3.2.2

Параллельное включение с удерживающей последовательно включенной катушкой. РП–213, РП–214, РП–253, РП–255.

Рис. 3.2.3

В справочниках указываются номинальные величины напряжения, тока, время срабатывания, допустимый ток, контактная система реле.

Конструкция. Промежуточные реле в основном выполняются при помощи системы с поворотным якорем – достоинство этой системы в большой электромагнитной силе при малом потреблении мощности, удобна для изготовления многоконтактных реле.

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.

Реле времени

Служат для искусственного замедления действия устройств релейной защиты. Основное требование – точность. Погрешность во времени действия реле не должна превышать ±0, 25 с, а для высокоточных реле ±0, 06 с.

Рис. 3.2.5

Конструкция. При появлении тока в обмотке якорь втягивается, освобождая рычаг с зубчатым сегментом. Под действием пружины рычаг приходит в движение, замедляемое устройством выдержки времени. Через определенное время подвижный контакт замкнет контакты реле.

Рис. 3.2.6

Типы реле времени: ЭВ–100, ЭВ–200. Широко используется и полупроводниковые реле времени серии ВЛ. Изготовляются реле времени с синхронным электродвигателем серии Е–52, ВС–10. Реле серий Е–512, Е–513 имеют двигатели постоянного тока.

Для уменьшения размеров реле их катушки не рассчитаны на длительное прохождение тока. Поэтому реле, предназначенные для длительного включения под напряжение, выполняются с добавочным сопротивлением r_д.

Рис. 3.2.7

Максимальная токовая защита

Схемы защиты

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.

Чувствительность защиты

Ток срабатывания защиты I_с.з проверяется по условию чувствительности защиты:

, (4.6)

где I_к.мин – минимальный ток КЗ при повреждении в конце зоны действия защиты как основной, так и резервной.

Рис. 4.2.10

Значение k_ч для различных типов защит нормируется. В основной зоне k_ч как правило равен 1, 5; в зоне резервирования допускается 1, 2.

Выдержка времени защиты

Для обеспечения селективности выдержки времени МТЗ выбираются по ступенчатому принципу (см. рис. 4.2.1).

Разница между временем действия защит двух смежных участков называется ступенью времени (ступенью селективности):

Dt=t₂–t₁. (4.7)

Ступень времени Dt должна быть такой, чтобы при КЗ на линии w2, МТЗ II (см. рис. 4.2.1) не успевала сработать.

Определение ступени селективности Dt

При КЗ в точке К защита I работает в течение времени

t_з_I=t_вв_I+t_п_I+t_в_I, (4.8)

где t_вв_I – выдержка времени защиты I;

t_п_I – погрешность в сторону замедления реле времени защиты I;

t_в_I – время отключения выключателя Q1.

Условие несрабатывания защиты II при КЗ на линии w2

t_вв_II> t_вв_I+t_п_I+t_в_I. (4.9)

Выдержка времени защиты II может быть определена как

t_вв_II=t_вв_I+t_п_I+t_в_I+t_п_II+t_зап, (4.10)

где t_п_II – погрешность в сторону снижения выдержки времени защиты II;

t_зап – время запаса.

Таким образом, минимальная ступень времени Dt может быть вычислена как

Dt=t_вв_II – t_вв_I=t_п_I+t_в_I+t_п_II+t_зап. (4.11)

По формуле (4.11) определяется ступень времени для защит с независимой характеристикой времени срабатывания от тока.

Рекомендуется принимать Dt =0, 35...0, 6 с. В курсовой работе следует принимать Dt =0, 5 с.

Выбор времени действия защит

Для МТЗ с независимой выдержкой времени выдержка времени защит вычисляется по формуле (4.12), расчет начинается от МТЗ, установленных у потребителей электроэнергии (см. рис. 4.2.11):

t_вв(_n₎= t_вв(_n_–1)+ Dt. (4.12)

Рис. 4.2.11

t₁ =0; t₂ =0, 5с; t₃ =1с; t₄ =1, 5с; t₅ =2с.

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 U_ВС 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.

Принцип действия защиты

Наряду с независимой защитой применяется МТЗ с зависимой и ограниченно зависимой характеристиками выдержки времени от тока.

Рис. 4.4.1

Зависимая характеристика улучшает отстройку от токов кратковременных перегрузок I_п. Ускоряет отключение при КЗ в начале линии К1.

Зависимые защиты выполняются при помощи реле, работающих не мгновенно, а с выдержкой времени, зависящей от величины тока. Ниже рассматриваются принцип действия и конструкция этих реле, относящихся к индукционному типу.

Индукционные реле

Схема защиты

Схема МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени представлена на рис. 4.4.7.

Рис. 4.4.7

Выдержки времени защит

Порядок определения выдержек времени защит с зависимой или ограниченно зависимой характеристикой

1. Вначале выбирают характеристику времени защиты, расположенной ближе к потребителям электроэнергии (МТЗ 2). Время срабатывания защиты МТЗ 2 при КЗ в конце линии w2 (точка К_С ) определяется по ступенчатому принципу, как для обычной МТЗ. По известному току КЗ I_КС и времени срабатывания t_вв2с выбирается характеристика времени реле типа РТ–80 для защиты МТЗ 2 (см. рис. 4.4.8).

2. Определяют I_КВмакс (в начале участка защиты МТЗ 2, точка К_В ).

3. По характеристике времени срабатывания определяют время срабатывания защиты МТЗ 2 t_вв2в при токе I_КВмакс.

4. По условию селективности выдержка времени защиты МТЗ 1 при КЗ в точке К_В должна превышать время защиты МТЗ 2 на ступень селективности Dt:

t_вв1в=t_вв2в+Dt,

где Dt – для таких защит 0, 6...1 с. (В лабораторных и курсовых рекомендуется принимать Dt =0, 8 с.)

5. По известному току I_КВмакс и времени срабатывания t_вв1в выбирается характеристика времени реле типа РТ–80 для защиты МТЗ 1.

Рис. 4.4.8

Характеристика защиты МТЗ 1 подбирается при проектировании по типовым характеристикам реле, а в условиях эксплуатации – путем регулирования уставки времени реле. (С последней методикой студенты знакомятся на лабораторной работе.)

Область применения МТЗ

МТЗ применяется в качестве основной защиты для радиальных сетей до 10 кВ. Как резервная применяется в сетях всех напряжений.

Достоинства

1. Простота. 2. Надежность. 3. Небольшая стоимость. 4. Обеспечивает селективность в радиальных сетях с односторонним питанием.

Недостатки

1. Большие выдержки времени, особенно вблизи источников питания, в то время как именно здесь нужно быстро отключать КЗ.

2. Недостаточная чувствительность при КЗ в разветвленных сетях с большим числом параллельных цепей и значительными токами нагрузки.

Токовые отсечки

Принцип действия

Токовая отсечка – разновидность токовой защиты, позволяющая обеспечить быстрое отключение КЗ.

Токовые отсечки (ТО) подразделяются на

– отсечки мгновенного действия;

– отсечки с выдержкой времени (0, 3...0, 6 с).

Селективность токовых отсечек достигается ограничением их зоны работы.

Величина тока КЗ, протекающий по линии, зависит от места повреждения:

(5.1)

где E_C – ЭДС системы;

X_C – сопротивление системы;

X_WK – сопротивление линии до точки КЗ;

X_Y – удельное сопротивление линии;

L_K – длина от начала линии до места КЗ.

Рис. 5.1.1

Для обеспечения селективности ток срабатывания защиты I_C_.З> I_КЗ1 – тока КЗ на шинах противоположной подстанции.

Токовые отсечки применяются как в радиальных сетях с односторонним питанием, так и в сети, имеющей двустороннее питание.

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.

Ток срабатывания отсечки

По условию селективности защита не должна работать за пределами защищаемой линии АВ, в токе В (см. рис. 5.3.1):

I_СЗ=k_НI_{К(В)макс}, (5.2)

где I_{К(В)макс} – максимальный ток КЗ в фазе линии при КЗ на шинах подстанции В;

k_Н – коэффициент надежности, 1, 2...1, 3 – для отсечек ЛЭП с реле типа РТ.

Рис. 5.3.1

Зона действия отсечки

Зона действия ТО определяется графически (рис. 5.3.1) или по формуле:

(5.3)

где X_W – сопротивление линии;

X_C – сопротивление системы.

ПУЭ рекомендуют применять отсечку, если её зона действия охватывает не меньше 20% защищаемой линии.

Для устранения мертвой зоны направленных защит отсечка применяется и при меньшей зоне действия.

При схеме работы линии блоком с трансформатором отсечку отстраивают от тока КЗ за трансформатором (рис. 5.3.2). В этом случае отсечка защищает всю линию и весьма эффективна.

Рис. 5.3.2

Время действия отсечки

При применении быстродействующих промежуточных реле (с временем срабатывания 0, 02 с) t_ТО =0, 04...0, 06.

В схемах с промежуточными реле в расчетах не учитывается апериодическая составляющая тока, поскольку она затухает очень быстро, за 0, 02...0, 03 с.

На линиях, защищенных от перенапряжений трубчатыми разрядниками, отсечка может срабатывать при их действии. Время срабатывания разрядника: t_P =0, 01...0, 02 с, а при их каскадном действии – 0, 04...0, 06 с. В этом случае применяют промежуточные реле с временем действия – 0, 06...0, 08 с.

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

Применение токовых отсечек

Токовые отсечки используются как основные (в сетях низкого напряжения) и резервные (сети высокого напряжения) защиты на линиях с односторонним питанием. На линиях с двусторонним питанием отсечки используются как резервные защиты.

Отсечки применяются как резервные защиты для мощных силовых трансформаторов и как основные для маломощных.

Промышленностью выпускаются:

· токовая отсечка в двухфазном, двухрелейном исполнении – комплекты КЗ9 и КЗ9/2;

· МТЗ с независимой выдержкой времени в двухфазном, двухрелейном исполнении – КЗ12;

· МТЗ в двухфазном двухрелейном исполнении и ТО – двухфазное, трехрелейное исполнение – комплект КЗ13;

· МТЗ с независимой выдержкой времени – двухфазное, трехрелейное исполнение – комплект КЗ17.

Достоинства

1. Конструктивно одна из самых простых защит.

2. Высокая быстрота действия.

Недостатки

1. Неполный охват зоной действия защищаемой линии.

2. Непостоянство зоны действия под влиянием сопротивлений в месте повреждения и изменений режима системы.

Принцип действия

Измерительные трансформаторы напряжения (ТН) по принципу действия и конструктивному выполнению аналогичны силовым трансформаторам.

На рис. 6.1.1 изображен двухобмоточный измерительный трансформатор. Первичная обмотка w1 имеет несколько тысяч витков, вторичная w2 – несколько сотен. Буквой А(а) на схемах принято обозначать начало первичной (вторичной) обмотки, буквой Х(х) – конец. Напряжение вторичной обмотки можно определить как

, (6.1)

где – коэффициент трансформации измерительного трансформатора.

Рис. 6.1.1

Для питания защит ТН могут устанавливаться на шинах электростанций и подстанций и питать защиты всех присоединений (рис. 6.1.2 а) или устанавливаться на каждом присоединении (рис. 6.1.2 б).

а) б)

Рис. 6.1.2

При переключении присоединений с одной системы шин на другую необходимо производить переключение питания её защит на ТН другой системы шин. Обычно такое переключение делается автоматически при операциях с разъединителями (рис. 6.1.3).

Рис. 6.1.3

Токовая направленная защита

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 ( U_P ) и тока ( I_P ) подведенного к зажимам реле и угла j_Р между ними.

Реле мощности должны обладать высокой чувствительностью и низкой мощностью срабатывания, так как при КЗ напряжение U_P уменьшается, следовательно, мощность, подводимая к реле, при этом очень мала.

Рис. 7.2.2

Мощность срабатывания S_CP – мощность, при которой реле замыкает свои контакты.

Типы реле мощности

Выпускающиеся промышленностью типы реле мощности отличаются углом внутреннего сдвига.

1. a =0 (рис. 7.2.4)

М_Э=k₁U_PI_Psin(j_Р), (7.6)

12 3 4 5 6 7 8 9 10 Следующая ⇒