Поведение защиты при качаниях

Поведение пусковых реле тока, напря­жения и сопротивления. Характер изменения I_кач, U_кач и z_кач таков, что защиты, реаги­рующие на указанные величины, могут приходить в действие. Действительно, сопоставляя уставки срабатывания со­ответствующих защит с кривыми изме­нения I_кач, U_кач, z_кач (рис. 13-2, а, б и в), легко убедиться в том, что реаги­рующие на ток, напряжение и сопро­тивление реле приходят в действие при качаниях.

Особенно неблагоприятные условия для защит, реагирующих на U иz, возникают в электрическом центре ка­чаний и в близлежащих от него точках из-за резкого понижения напряжения на этом участке сети.

Период качаний Т_кач за­висит от степени расхождения скоро­стей синхронных генераторов. Чем больше разница между ω_А>ω_В, тем меньше период качаний Т_кач.

Как видно из кривых на рис. 13-2, защиты действуют только в течение части периода качаний Т'. Так, напри­мер, токовые реле срабатывают при I_кач ≥ I_с.р и возвращаются при сни жении I_кач до величины I_воз. Аналогично ведут себя реле напря­жения и реле сопротивления.

Защиты, действующие мгновенно, могут сработать при любом значении периода качаний при условии, что у токовых реле I_с.р < I_{кач макс} а у реле напряжения и сопротивления U_с.р. и z_с.р. соответственно больше, чем U_{кач.мин} и z_кач._мин.

* При вычислении z_АВ для определения электрического центра, а также токов и напряжения при качаниях сопротивления генераторов замещаются сверхпереходным реактивным сопротивлением х"_d.

Защиты, имеющие выдержку времени, действуют при качаниях только при условии, что период качаний превышает время работы защиты. Однако защиты с выдержкой времени могут подействовать и при очень малых периодах качаний, если время возврата реле t_воз оказывается больше времени Т" (рис. 13-2, а). В этом случае реле не успевает вернуться за время спада качаний и, удерживаясь в сра­ботанном состоянии, может подействовать через несколько циклов качаний, когда истечет время его действия. При качаниях в си­стеме продолжительность периода качаний не остается постоян­ной. В связи с появившимся возмущением скорость вращения ротора машины начинает изменяться; например, увеличиваясь, она достигает некоторого предела, после чего начинает убывать и затем снова повышается, колеблясь вокруг значения синхронной скорости. Соответственно меняется и период качаний.

Различают два случая качаний: синхронные и асин­хронные. В первом случае появившееся нарушение синхрон­ной работы не сопровождается нарушением устойчивости (асин­хронным ходом) генераторов. При этом разница электрических скоростей генераторов ω_S = ω_а — ω_в, быстро уменьшается, при­ближаясь к нулю, а угол δ в процессе качаний не достигает 180°.

Во втором случае происходит нарушение устойчивой работы генераторов. Роторы вышедших из сихронизма машин и их э. д. с. провертываются относительно друг друга, а угол δ превосходит 180°. Для таких качаний характерны нарастание скольжения со₃ и уменьшение периода Т_кач. Напряжение и ток достигают при этом своих предельных значений. Исследования, проведенные за последнее время, показывают, что при определенных условиях и в этом случае генераторы могут втянуться в синхронизм. Однако этот процесс имеет достаточно длительный характер. Происхо­дящее при этом колебание напряжения отражается на работе потребителей. Поэтому в этих условиях необходимо принимать меры, вручную и автоматически способствующие быстрому восста­новлению синхронизма. Опыт показывает, что защиты с выдерж­кой времени 1,5 — 2 с, как правило, не успевают срабатывать во время качаний. При асинхронных качаниях их период умень­шается до очень малых значений, порядка 0,3—0,2 с.В этих слу­чаях неправильное действие защит с выдержкой времени воз­можно только при медленном возврате пусковых реле или реле времени. Однако первые периоды асинхронных качаний, а также последние периоды при затухании качаний во время втягивания в синхронизм (ресинхронизации) могут иметь продолжительность, достаточную для срабатывания защиты с большой выдержкой времени. Это особенно вероятно при медленном процессе наруше­ния статической устойчивости и подтверждается опытом эксплуа­тации (были случаи работы защиты с t= 3 ÷ 4 с).

Поведение направленной высокочастот­ной защиты. Неправильно работают при качаниях и ор­ганы направления мощности в. ч. защит. Из диаграммы на рис. 13-1, в и г видно, что при изменении угла δ от 0 до 360° угол сдвига между токами в линии и напряжением в данной точке сети (например, М) будет принимать ряд значений от 0 до 180° и от 180 до 360°.

При δ = 180° напряжения по обеим сторонам точки С электри­ческого центра качаний находятся в противофазе (рис. 13-1, в и г).

В результате этого мощность по концам линии МР, на кото­рой расположен электрический центр качаний, будет иметь поло­жительный знак и, следовательно, направленная высокочастот­ная защита, основанная на сравнении мощностей по концам линии, будет действовать так же, как и при к. з. в ее зоне, т. е. на отключение линии.

Отказ защиты при качания х. Во время кача­ний возможна не только неправильная работа защиты, но и ее отказ в действии при к. з. Типичная схема, при которой возможен подобный случай, изображена на рис. 13-3, а.

Если при к. з. на линии Л1 нарушится синхронная работа электростанций А и С и возникнут качания, то напряжение U_В на подстанции В, от которой питается поврежденная линия, будет пульсировать с частотой, определяемой периодом качаний Т_кач. Вместе с напряжением U_в будет колебаться и ток к. з. в Л1 I_к = = U_В/z_Вк (рис. 13-3, б). Если период качаний Т_кач окажется меньше выдержки времени защиты 1, а минимальный ток I_к._мин < I_воз защиты, то последняя не сможет подействовать на отклю­чение. Чем ближе к электрическому центру качаний расположена подстанция В, тем больше вероятность отказа защиты.

Для предотвращения подобного отказа защиты на линиях, где возможно резкое уменьшение тока к. з. при качаниях, следует применять мгновенно действующую защиту.

Дата добавления: 2014-12-23