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

67 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

34460. Искусство Западной Европы ХVII века. Своеобразие исторического пути Франции ХVII в. Н. Пуссен – основоположник классицизма в живописи 19.64 KB
  Творчество замечательного рисовальщика и гравера Жака Калло 1593 1635 завершавшего свое образование в Италии явно испытало заметное влияние итальянского искусства. На творчестве Луи Ленена 1593 1648 отчетливо прослеживается влияние голландского искусства художник изображает крестьян без пасторальности без сельской экзотики не впадая в слащавость и умиление. Основой теории классицизма был рационализм опирающийся на философскую систему Декарта предметом искусства классицизма провозглашалось только прекрасное и возвышенное этическим и...
34461. Развитие бытового жанра в Англии ХVIII в. У. Хогарт. Влияние идей просветителей на портрет и пейзаж середины и второй половины ХVIII в. Английская школа портрета Дж. Рейнольдс. Т. Гейнсборо 18.89 KB
  Гейнсборо. Томас Гейнсборо 1727 1788 второй великий портретист XVIII столетия. В английской живописи эпохи Просвещения Рейнолдс и Гейнсборо выражают как бы две стороны просветительской эстетики: рационалистическую и эмоциональную. Для формирования Гейнсборо проведшего свою юность и молодость в провинции и сохранившего глубокую любовь к природе своего края старые мастера за исключением разве ван Дейка не имели такого значения как для Рейнолдса.
34462. Развитие искусства Италии в ХVIII в. Италия. Творчество Д.Б.Тьеполо. Развитие пейзажа (А. Каналетто, Т. Гварди) 17.04 KB
  был Джованни Баттиста Тьеполо 1696 1770 последний представитель барокко в европейском искусстве. Тьеполо автор гигантских росписей как церковных так и светских в которых архитектура природа люди звери сливаются в одно декоративное целое в единый декоративный поток. У Тьеполо был огромный декоративный дар и высокая колористическая культура как правило вообще присущая венецианским художникам. В одном из полотен для палаццо Дольфино в Венеции Триумф Сципиона особенно наглядно видно как умел и любил Тьеполо писать триумфальные...
34463. Творчество Ж.Л. Давида. Ж.Д. Энгр и формирование принципов неоклассицизма 18.99 KB
  В преддверии Великой французской революции в живописи Франции появляется Жак Луи Давид 1748 1825. Познакомившись с памятниками античности испытав влияние трудов Винкельмана и живописи немецкого классицистического художника Рафаэля Менгса Давид находит свой путь. Так выкристаллизовывался новый стиль и Давид в своей картине Клятва Горациев 1784 1785 выступил его глашатаем.
34464. Эстетическая программа романтизма. Романтизм во Франции. Творчество Т. Жерико и Э. Делакруа. Романтизм в Германии. Творчество Ф.О. Рунге и К.Д. Фридриха 19.64 KB
  Делакруа. Энгр непримиримый враг романтиков до конца жизни говорил что Делакруа пишет бешеной метлой а Делакруа обвинял Энгра и всех художников Школы в холодности рассудочности в отсутствии движения в том что они не пишут а раскрашивают свои картины. Об этом говорят и темы экзотического Востока и иллюстрации к Байрону и Шелли и Охота на львов и портрет 20летнего Делакруа. Истинным вождем романтизма стал Эжен Делакруа 1798 1863 сын бывшего члена революционного Конвента Его первые работы Ладья Данте и...
34465. Реализм в искусстве Франции второй половины ХIХ века. Пейзаж барбизонской школы. Крестьянский жанр Ф. Милле 17.83 KB
  Одно время работал в Барбизоне Жан Франсуа Милле 1814 1875. Родившийся в крестьянской среде Милле навсегда сохранил связь с землей. Крестьянский мир основной жанр Милле.
34466. Искусство импрессионизма. История возникновения группировки импрессионистов и эстетическая платформа. Живописная система импрессионистов. Основные представители течения 14.24 KB
  Искусство импрессионизма. Импрессионизм франц. предопределил направленность импрессионизма и который также и в 1870 80е гг. Название импрессионизм возникло после выставки 1874 на которой экспонировалась картина К.
34467. Искусство постимпрессионизма. Особенности изобразительного языка. Основные представители течения (Поль Сезанн, Винсент Ван Гог, Поль Гоген) 21.89 KB
  Основные представители течения Поль Сезанн Винсент Ван Гог Поль Гоген Художники которых в истории искусства именуют постимпрессионистами Сезанн Ван Гог и Гоген не были объединены ни общей программой ни общим методом. затем уехал в родной Прованс г. Постимпрессионистом называют и великого голландца Винсента Ван Гога 1853 1890 художника воплотившего душевную смятенность современного человека. Только после 30 лет Ван Гог целиком посвящает себя живописи.
34468. Основные художественные направления в искусстве первой половины ХХ века. Фовизм. Экспрессионизм. Кубизм. Футуризм. Абстракционизм. Сюрреализм 22.45 KB
  Основные художественные направления в искусстве первой половины ХХ века. ярко прослеживаются на искусстве Франции явившейся родиной фовизма кубизма и его разновидности пуризма она дала своих дадаистов сюрреалистов абстракционистов. Сюрреалистическое направление в искусстве родилось как философия потерянного поколения чья молодость совпала с Первой мировой войной. Теория сюрреализма строилась на философии интуитивизма Анри Бергсона интуиция единственное средство познания истины ибо разум здесь бессилен и акт творчества имеет...