ЗАЩИТА ШИН 110—500 кВ С ТРАНСФОРМАТОРАМИ ТОКА, ИМЕЮЩИМИ ПОВЫШЕННУЮ ПОГРЕШНОСТЬ

⇐ ПредыдущаяСтр 73 из 75Следующая ⇒

В тех случаях, когда погрешность трансформаторов тока не удается ограничить и она выходит за пределы 10%, рассмотренная выше простая дифференциальная защита шин (§ 19-2) оказывается недостаточно чувствительной и надежной. В этих случаях могут применяться дифференциальные защиты с торможением или дифференциально-фазные защиты. Разработке и освоению этих защит за последнее время уделяется значительное внимание.

Дифференциальная защита шин с торможением. Защита работает так же, как и аналогичная защита трансформаторов (см. § 16-4). Реагирующий орган защиты выполняется с помощью дифференциального реле с торможением, у которого рабочий ток срабатывания (I_р._с.р) зависит от величины тормозного тока (I_Т), т. е. I_р._с.р = f (I_Т) (рис. 19-13, б). Наличие торможения позволяет допускать значительно большие (чем при простых реле) токи небаланса, возникающие в тех случаях, когда погрешность трансформаторов тока не превышает 10%.

Токовые цепи защиты соединяются, как правило, по дифференциальной схеме, при этом токи плеч используются в качестве тормозных токов I_Т, а дифференциальный ток, равный геометрической сумме токов всех присоединений , является рабочим током I_р защиты.

Если в качестве реагирующего органа применяются электромеханические реле, питающиеся переменным током трансформаторов тока, то число тормозных обмоток реле в общем случае должно быть равно числу присоединений, отходящих от защищаемых шин. Такие защиты получаются сложными и применяются редко.

Защита значительно упрощается при выполнении ее на выпрямленном токе. В этом случае реагирующий орган может осуществляться с помощью поляризованных и магнитоэлектрических реле или на полупроводниках.

Простейшая схема с поляризованным реле, наиболее наглядно поясняющая принцип выполнения дифференциальной защиты с торможением, показана на рис. 19-13, а.

Тормозная обмотка реле Т включена на сумму выпрямленных токов присоединений: I_Т = . В этом случае тормозной ток равен арифметической сумме токов всех присоединений (Л₁, Л₂, ..., Л_п).

Рабочая обмотка питается выпрямленным дифференциальным током I_д. Принцип действия такой защиты не требует пояснений. Описание подобной защиты дано в [Л. 104].

Дифференциально-фазная защита шин. Принцип действия защиты основан на сравнении фаз токов присоединений при внешнем к. з. и при к. з. на шинах (рис. 19-14).

Пренебрегая фазными сдвигами первичных токов, можно считать, что в первом случае (при внешнем к. з., рис. 19-14, а) токи, притекающие к шинам и утекающие от них, имеют противоположные фазы (т. е, сдвинуты на 180°), а во втором (рис. 19-14, б) — токи всех присоединений совпадают по фазе.

В соответствии со сказанным реагирующий орган дифференциально-фазной защиты должен сравнивать между собой углы сдвига фаз токов всех присоединений. При совпадении фаз токов всех присоединений реагирующий орган должен работать, а при наличии тока хотя бы одного присоединения, сдвинутого на 180°, — не действовать. Такое сравнение можно осуществить с помощью схемы, показанной на рис. 19-15, а, характеризующей общий принцип выполнения подобного фазного органа.

Вторичные обмотки вспомогательных трансформаторов ВТ, установленных на каждом присоединении, соединяются одноименными зажимами на параллельную работу через однополупе-риодные выпрямители В, пропускающие только положительные полуволны питающего их тока.

К выходу этого контура подключен фазный орган Ф, реагирующий на сдвиг фаз между первичными токами присоединений I₁, I₂, ..., I_n.

Поскольку выпрямители В всех присоединений соединены параллельно, из всех токов присоединений (совпадающих по фазе) через выпрямители будет проходить только один ток, положительная полуволна которого имеет наибольшее значение I_макс. Выпрямители В на остальных присоединениях (с меньшими токами) будут закрыты обратным напряжением, создаваемым выпрямителем, пропускающим ток I_макс.

Таким образом, к органу сравнения фаз Ф подводится напряжение U_ф =k I_максR.

При к. з. на защищаемых шинах (в К₁ на рис. 19-16, а) токи по всем присоединениям, имеющим источники питания, направлены к месту к. з., т. е. к шинам, и совпадают по фазе, если не учитывать различие в углах сопротивлений присоединений и фаз э. д. с. источников питания. В этих условиях положительные полуволны первичного тока всех присоединений совпадают. Ток присоединения, по которому проходит наибольший ток к. з., пропускается соответствующим выпрямителем, проходит по сопротивлению R и воздействует на реагирующий орган Ф (рис. 19-15).

В отрицательные полупериоды тока присоединений диоды выпрямителей В заперты и ток в фазном контуре отсутствует. В результате этого напряжение U_ф на входе фазного органа имеет прерывистый характер, как показано на рис. 19-16, а.

Фазный орган устроен так, что при наличии разрыва («скважности») в кривой входного напряжения он срабатывает.

При внешнем к. з. токи, идущие к шинам и уходящие от них к месту к. з., сдвинуты на 180°.

В результате этого ток в фазном контуре течет непрерывно, соответственно этому кривая U_ф имеет также непрерывный характер (рис. 19-16, б). При наличии сплошного импульса на входе фазный орган Ф не работает.

Фазная характеристика реле Ф, определяющая зависимость его I_с.р = f(φ ) приведена на рис. 19-17. С учетом угловых погрешностей, возникающих из-за различия в фазах э. д. с. источников питания, углов сопротивлений присоединений и угловой погрешности трансформаторов тока ширина зоны действия фазного органа принимается приблизительно равной 140°.

В ряде защит [Л. 77, 79] орган сравнения фаз Ф выполняется с помощью транзистора Т, управляющего работой электромагнитного реле Р, как показано на рис. 19-15, б. При наличии напряжения U_ф триод открыт и шунтирует реле Р, не позволяя ему работать. При отсутствии U_ф триод Т закрывается и реле может работать.

Специальные испытания показывают, что дифференциально-фазные защиты, обладая достаточной чувствительностью при к. з. на шинах, могут быть надежно отстроены от небалансов при выполнении защиты на трансформаторах тока с погрешностью, достигающей в установившемся режиме 20—30%.

Дифференциально-фазная защита может выполняться односистемной, для этого необходимо, чтобы вспомогательные трансформаторы ВТ были выполнены в виде сумматоров или комбинированных фильтров.

В СССР применяются дифференциально-фазные защиты, разработанные Грузэнерго [Л. 78], Белорусэнерго, использовавшими опыт применения подобных защит в Чехословакии [Л. 77] и Институтом автоматики Министерства приборостроения.

Оценка защит. Оба варианта дифференциальной защиты (с торможением и фазным органом) чувствительнее простой дифференциальной защиты шин, более надежно отстраиваются от внешних к. з., позволяют снизить требования к точности трансформаторов тока и уменьшить сечение контрольного кабеля в токовой цепи защиты.

Общим недостатком обеих защит является отсутствие мер по отстройке от повышенных погрешностей трансформаторов тока в переходных режимах, обусловленных апериодической составляющей тока к. з.

Дальнейшие разработки и опыт эксплуатации этих защит позволят полнее оценить оба варианта новых защит и целесообразность их широкого применения. Завод ЧЭАЗ начинает выпуск защиты с торможением.

ГЛАВА ДВАДЦАТАЯ

⇐ Предыдущая 66 67 68 69 70 71 727374 75 Следующая ⇒