21247

ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С БОЛЬШИМ ТОКОМ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ (СЕТИ 110 КВ И ВЫШЕ)

Лекция

Энергетика

Поэтому была разработана особая защита от однофазных замыканий которая получила название защиты нулевой последовательности. Она выполняется в виде токовой максимальной защиты и токовой отсечки реагирующих на основной признак короткого замыкания на землю – ток нулевой последовательности. Лист 19 ФИЛЬТР ТОКА НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ Токовый орган токовой защиты нулевой последовательности подключается к фильтру тока нулевой последовательности. Это позволяет добиться более высокой чувствительности защиты по сравнению с токовыми защитами...

Русский

2013-08-02

169 KB

60 чел.

Лист 18

ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С БОЛЬШИМ ТОКОМ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ (СЕТИ 110 КВ И ВЫШЕ)

В сетях 110 кВ и выше примерно 70 % случаев повреждений приходится на однофазные замыкания на землю. Поэтому была разработана особая защита от однофазных замыканий, которая получила название защиты нулевой последовательности. Она выполняется в виде токовой максимальной защиты и токовой отсечки, реагирующих на основной признак короткого замыкания на землю – ток нулевой последовательности.

Ток нулевой последовательности возникает при замыкании на землю только в той сети , где имеются трансформаторы с заземлёнными нейтралями. Если в сети заземлена лишь одна нулевая точка, то при замыкании на землю токи нулевой последовательности проходят только на участке сети между местом замыкания и заземлённой нулевой точкой. Если в сети есть несколько заземлённых нулевых точек, то токи нулевой последовательности протекают по всем участкам сети между местом замыкания и заземлёнными нулевыми точками. Таким образом, распределение токов нулевой последовательности определяется расположением не генераторов, а заземлённых нейтралей. При этом область распространения токов нулевой последовательности определяется схемами соединения всех обмоток трансформаторов и автотрансформаторов в данной сети.

Лист 19

ФИЛЬТР ТОКА НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

Токовый орган токовой защиты нулевой последовательности подключается к фильтру тока нулевой последовательности. В качестве фильтра используется нулевой провод трёх трансформаторов тока, соединённых в звезду.

Рисунок 4.1

Ток в реле КА на рисунке 4.1

Защита может сработать только при коротком замыкании на землю. При других повреждениях ток в реле равен нулю. Благодаря этому защита не реагирует на нагрузку и её не надо отстраивать от токов нормального режима и перегрузок. Это позволяет добиться более высокой чувствительности защиты по сравнению с токовыми защитами, реагирующими на фазные токи.

Однако в действительности в нулевом проводе всегда присутствует ток небаланса

Ток небаланса определяется нелинейностью и неодинаковостью характеристик намагничивания трансформаторов тока в фильтре, а также неравенством нагрузки на трансформаторы тока в разных фазах.

Для ограничения тока небаланса необходимо выравнивать токи намагничивания трансформаторов тока, то есть

1 трансформаторы тока должны работать в ненасыщенном режиме – должны удовлетворять условию 10 % погрешности при наибольшем токе, когда защита не должна срабатывать;

2 в фильтр необходимо объединять трансформаторы тока с одинаковыми характеристиками намагничивания;

3 необходимо обеспечить одинаковую загрузку трансформаторов тока в трёх фазах.

Лист 20

ВЫБОР УСТАВОК ЗАЩИТЫ

Время действия защиты выбирается по ступенчатому принципу и нарастает в сторону заземлённых нейтралей трансформаторов.

Рисунок 4.2

tс.з.0.1  tс.з.0.2 + t

tс.з.0.2  tс.з.0.3 + t

tс.з.0.3 = 0

Время действия защиты 3 (рисунок 4.2) не должно согласовываться с защитами за трансформатором, что значительно увеличивает быстродействие защит 1, 2, 3. Если бы трансформатор на рисунке 4.2 имел соединение обмоток Y0/Y0, то согласование было бы необходимо.

Ток срабатывания определяется из условия отстройки от наибольшего тока небаланса Iнб.max

kн  1.3 1.5 (для эл-мех. реле)

Если выдержка времени tс.з.0.1 защиты нулевой последовательности 1 превышает время действия tс.з.2 защиты от междуфазных КЗ предыдущего участка 2, то Iнб.max определяется для нормального режима, так как защита нулевой последовательности не успеет неселективно сработать при междуфазном КЗ на предыдущем участке. Если же защита нулевой последовательности работает быстрее, чем защита от междуфазных КЗ предыдущего участка, то Iнб.max определяется для режима трёхфазного КЗ в конце основной зоны защиты. Во втором случае

kодн  0,5  1 – коэффициент однотипности;

fi – погрешность трансформатора тока; fi = 0.1 если трансформаторы тока удовлетворяют требованию допустимой погрешности;

Iк(3) – максимальное значение тока трёхфазного КЗ в конце основной зоны защиты.

При малом времени срабатывания защиты в формуле необходимо учесть влияние апериодической составляющей тока – вводится коэффициент kа  1.5  2.

Чувствительность защиты

I0.min – минимальный ток нулевой последовательности при однофазном КЗ в зоне защиты.

Лист 21

НАПРАВЛЕННЫЕ ТОКОВЫЕ ЗАЩИТЫ НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

Если в сети есть две и более заземлённых нейтралей, то для селективного действия защит в их схемы вводится орган контроля направления мощности.

Рисунок 4.3

Реле направления мощности включают на напряжение нулевой последовательности. При этом защита не имеет мёртвой зоны к близким КЗ, но к удалённым КЗ реле мощности имеет пониженную чувствительность.

ОТСЕЧКИ НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

Отсечки нулевой последовательности выполняются также как и обычные ТО для ускорения отключения замыкания на землю. ТО нулевой последовательности может выполняться направленной, мгновенной или с выдержкой времени. Принцип выбора и расчёта уставок такой же как и для ТО, включённых на фазные токи.

СТУПЕНЧАТАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

Принцип выбора и расчёта уставок такой же как и для токовых защит, включённых на фазные токи. Защита выполняется как правило трёхступенчатой.

ОЦЕНКА ЗАЩИТЫ НУЛЕВОЙ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТИ

Достоинства:

1 простота схемы защиты и её расчёта;

2 за счёт простоты схемы защиты достигается высокая надёжность РЗ;

3 высокая чувствительность защиты

4 надёжная работа органа направления мощности при КЗ в зоне защиты;

5 высокой быстродействие

Недостатки:

1 действует только при замыканиях на землю;

2 реагирует на фазные токи в неполнофазном режиме;

3 возможно ложное срабатывание при обрыве фазного провода во вторичных цепях трансформаторов тока.

Лист 22

ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ В СЕТИ С МАЛЫМ ТОКОМ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ

В сетях с изолированной или компенсированной нейтралью однофазное замыкание на землю не сопровождается протеканием сверхтоков и не является коротким замыканием. Требования к защите от однофазного замыкания в таких сетях отличаются от требований к РЗ от КЗ.

Немедленная ликвидация однофазного замыкания на землю не требуется, так как такое замыкание не представляет непосредственной опасности (если ток замыкания не превышает допустимого значения для данной сети). Поэтому защита должна выполняться на сигнал, если по требованиям безопасности немедленное отключение не требуется. Защита должна реагировать и на неустойчивые КЗ.

ПРОСТЕЙШАЯ ЗАЩИТА ОТ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ

Простейшей защитой от замыканий на землю является общая неселективная сигнализация о появлении замыкания. Такая защита состоит из трёх реле минимального напряжения, включённых на напряжение фаз (рисунок 4.4,а), или одного реле напряжения, включённого на напряжение нулевой последовательности (рисунок 4.4,б).

Рисунок 4.4

При возникновении сигнала дежурный персонал поочерёдным отключением присоединений определяет повреждённую линию. В большинстве случаев эта схема не приемлема, поскольку нарушается питание потребителей и требуется значительное время на переключения.

Лист 23


Общие принципы выполнения защиты от однофазных

замыканий на землю в сети с малым током замыкания на землю

В сетях с изолированной или компенсированной нейтралью однофазное замыкание на землю не сопровождается протеканием сверхтоков и не является КЗ. Требования к защите от однофазного замыкания в таких сетях отличаются от требований к РЗ от КЗ – немедленная ликвидация однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) не требуется, так как такое замыкание не представляет непосред-ственной опасности (если ток замыкания не превышает допустимого значения для данной сети). Поэтому защита должна выполняться на сигнал, если по требованиям безопасности не требуется немедленное отключение. Защита должна реагировать и на неустойчивые ОЗЗ.

1. В сетях с изолированной нейтралью могут применяться простейшие токовые защиты нулевой последовательности.

Если сеть с компенсированной нейтралью, то построение селективных защит от ОЗЗ по простым схемам затруднено вследствие компенсации ёмкостного тока и нарушения естественного токораспределения. В этом случае могут быть применены более сложные защиты (перечислены ниже).

2. Токовые и токовые направленные защиты, реагирующие на токи нулевой последовательности, созданные «искусственным» путём – а) времен-ным нарушением компенсации, б) постоянной перекомпенсацией, в) наложе-нием на ток в сети искусственно созданного тока непромышленной частоты.

3. Защиты, реагирующие на установившиеся остаточные токи замыкания на землю (ток замыкания содержит высшие гармоники и активную составляю-щую).

4. Защиты, реагирующие на токи переходного режима.

Простейшая защита от ОЗЗ

Простейшей защитой от замыканий на землю является общая неселектив-ная сигнализация о появлении замыкания. Такая защита состоит из трёх реле минимального напряжения, включённых на напряжение фаз (рис. 3.33, а), или одного реле напряжения, включённого на напряжение нулевой последователь-ности (рис. 3.33, б).

Рис. 3.33

При возникновении сигнала дежурный персонал поочерёдным отключением присоединений определяет повреждённую линию. В большинстве случаев эта схема не приемлема, поскольку нарушается питание потребителей и требуется значительное время на переключения.

Токовые защиты от ОЗЗ

В связи с недостатками неселективной сигнализации от ОЗЗ были разработаны селективные токовые и токовые направленные защиты, реагирующие на ток или мощность нулевой последовательности.

Основная сложность здесь заключается в обеспечении достаточной чувствительности защиты, поскольку ток повреждения очень мал по сравнению с рабочими токами электроустановки (менее 30 А в месте замыкания). При использовании трёхтрансформаторного фильтра нулевой последовательно-сти ток срабатывания защиты не может быть ниже 20  25 А. Поэтому трёхтрансформаторный фильтр не обеспечивает необходимой чувствитель-ности – с его помощью невозможно отличить ток небаланса в нормальном режиме от тока замыкания на землю. Применяется особый т.т нулевой последовательности (ТНП), который имеет значительно меньший ток небаланса. Магнитопровод ТНП (рис. 3.34) охватывает все три фазы и за счёт этого суммирует не вторичные токи (как трёхтрансформаторный фильтр), а первичные токи фаз. Следовательно, повышается чувствительность защиты.

Рис. 3.34

Из анализа токораспределения при ОЗЗ в сети с изолированной нейтралью (рис. 3.35) очевидно, что

 через ТНП неповреждённых линий проходит ёмкостный ток только этих линий 3I0.л = 3Uфсл;

 через ТНП повреждённой линии проходит суммарный ток всех неповреждённых линий.

Рис. 3.35

Для обеспечения селективности ток срабатывания защиты необходимо отстроить от ёмкостного тока самой линии при внешнем ОЗЗ и от макси-мального тока небаланса ТНП.

Если сеть состоит из малого числа линий, или если линии сильно различаются по длинам, то селективную токовую защиту будет невозможно построить на рассмотренном принципе. В таком случае необходимо применять направленную защиту нулевой последовательности, реагирующую на направление мощности нулевой последовательности, при этом отстройка от собственных ёмкостных токов линии не требуется.

Если защита действует на сигнал, то возможно неселективное действие защит на одном присоединении (рис. 3.36). По сработавшим защитам (3, 6, 9 на рис. 3.36) устанавливается повреждённый участок линии. Если защита действует на отключение, то вводится орган выдержки времени. Уставки по времени подбираются по ступенчатому принципу, как в МТЗ.

Рис. 3.36

Устройства защиты, реагирующие на гармонические

составляющие тока ОЗЗ

В настоящее время заводом ЧЭАЗ выпускается аналоговое устройство сигнализации замыканий на землю, измеряющее сумму высших гармонических составляющих в токе ОЗЗ (от 150 до 650 Гц) – УСЗ-3М. УСЗ-3М – групповое устройство, состоящее из прибора, который поочередно подключается к ТНП каждого из кабелей, что дает возможность персоналу однозначно определить фидер с ОЗЗ по относительно большему показанию прибора (принцип относительного замера). Устройство нашло широкое применение в распредели-тельных сетях городов и крупных промышленных предприятий, несмотря на ряд известных недостатков:

 непригодность для использования в сложных сетях с параллельными линиями;

 невозможность фиксации кратковременных ОЗЗ;

 необходимость выезда оперативного персонала на подстанцию для большого числа измерений с целью определения поврежденного фидера;

 из-за большого времени для отыскания фидера с ОЗЗ.

Выполнение защит от ОЗЗ на микропроцессорной

элементной базе

Основу такой защиты составляют измерительные органы (ИО) с обратнозависимой от тока временной характеристикой, подключенные к ТНП различных присоединений. Логика защиты предусматривает одновременный пуск нескольких ИО при возникновении ОЗЗ и последующий запрет набора выдержки времени по факту срабатывания первого из них. Первым в данном случае будет срабатывать ИО на поврежденном присоединении вследствие большего тока при ОЗЗ, обеспечивая, таким образом, селективность защиты.

Необходимо отметить, что в микропроцессорных защитах зарубежного производства отсутствует возможность измерения высших гармонических составляющих тока при ОЗЗ вследствие того, что режимы с изолированной или компенсированной нейтралью там не используются. Этот недостаток исключен в микропроцессорных защитах отечественного производства (БМРЗ, Сириус, SPAC).

PAGE  5

б)

)

+

Сигнал

Сигнал

KV3

KV2

KV1

KV1

+

KV3

KV2

а

b

с

0

TV

KV

TV

KW

tс.з.0.1              >                tс.з.0.2               >                  tс.з.0.3

ЛЭП 2

ЛЭП 1

KW

КА0

КА1

КА2

КА3

TA

Y   

В3

В5

В2

КА

В1

TA

В4

А     В     С

110 кВ

KV

TV

Сигнал

+

б)

а

b

с

0

KV1

KV2

KV3

+

KV1

KV2

KV3

Сигнал

а)

ТНП

А     В     С

А

В

С

Л 1

1

2

3

Л 2

Л 3

U0

1

2

3

4

5

6

7

8

9


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

2310. Философия Нового времени 124.65 KB
  Философия Нового времени и её ориентация на науку. Философия Ф. Бэкона. Разработка Бэконовского индуктивного метода познания. Проблема очищения интеллекта от заблуждений. Дуализм Р. Декарта. Дедуктивный метод познания Декарта. Учение о врожденных идеях. Номинализм и материализм Т. Гоббса. Пантеизм Б. Спинозы. Учение о предустановленной гармонии и теория познания Лейбница.
2311. Контроль качества материалов и сварных соединений 991.29 KB
  Металлографический анализ. Классификация видов технического контроля. Энергия излучения. Виды дефектов, встречающихся в основном металле и сварных швах. Магнитные и электромагнитные методы контроля.
2312. Использование нечеткой логики при моделировании и проектировании 736.94 KB
  Membership Function Editor. Пакет Fuzzy Logic Toolbox. Нечеткая логика в программе Simulink. Функции пакета, запускаемые из рабочей области. Нелинейное шумоподавление.
2313. Животные в мире музыки 20.59 KB
  Итак, ребята, я очень рада приветствовать всех вас, пришедших на это мероприятие! Своим присутствием здесь вы показываете, что вы люди творческие, и что музыка не безразлична вам.
2314. Расчет припусков 684.04 KB
  Понятие о припуске и методы его определения. Расчет величины припуска на обрабатываемую поверхность. Методика определения предельных промежуточных размеров и окончательных размеров заготовки.
2315. Внеклассное мероприятие: О вреде алкоголя 20.63 KB
  Расширить представление подростков о негативных последствиях употребления алкогольных напитков. Познакомить подростков с эффективными способами реализации своих потребностей. Формировать сознательное отношение учащихся к своему здоровью. Пропагандировать здоровый образ жизни.
2316. Экскаватор одноковшовый с гидравлическим приводом 3.51 MB
  Ориентировочная вместимость ковша определяется по формуле. Определим расстояние от оси поворота стрелы до уровня расположения. Копание без поворота и с поворотом ковша. Расчет на прочность элементов рабочего оборудования.
2317. Виділення басейна ріки. Визначення морфометричних показників ріки 796.3 KB
  Мета: сформувати навички по визначенню річкового басейну, основних морфометричних характеристик ріки та басейну. Завдання: виділення за топокартою басейну ріки, підрахування основних морфометричних характеристик водотоків і головної ріки.
2318. Культурологія. Курс лекцій 448.3 KB
  Сучасність як доба перехідності. Цивілізація XX століття й проблема людини. Давньокитайська духовна культура. Вино в системі античної культури. Духівництво в системі культури середньовіччя. Походження трагедії і комедії. Ренесанс як художній тип культури. Особливості культурного розвитку.