Лекция 7. Содержание лекции: защита воздушных и кабельных линий, назначение и схемы максимальной токовой защиты

Содержание лекции: защита воздушных и кабельных линий, назначение и схемы максимальной токовой защиты. Назначение и виды высокочастотных защит

Цель лекции: изучить основное назначение и принцип действия токовой защиты линий с односторонним питанием. Получить общие сведения о высокочастотных защитах, применяемых на линиях высокого и сверхвысокого напряжений.

7.1 Максимальная токовая защита

Принцип действия и селективность защиты. Максимальные токовые защиты (МТЗ) являются основным видом РЗ для се­тей с односторонним питанием. Они устанавливаются в начале каждой ЛЭП со стороны источника питания (рисунок 7.1, а). Каж­дая ЛЭП имеет самостоятельную РЗ, отключающую ЛЭП в случае повреждения на ней самой или на шинах питающейся от нее ПС, и резервирующую РЗ соседней ЛЭП.

При КЗ в какой-либо точке сети, например в точке К1 (рисунок 7.1, б), ток КЗ проходит по всем участкам сети, расположен­ным между источником питания и местом повреждения, в результате чего приходят в действие все РЗ (1, 2, 3, 4). Однако по условию селективности сработать на отключение должна только РЗ 4, установленная на поврежденной ЛЭП. Для обес­печения указанной селективности МТЗ выполняются с выдерж­ками времени, нарастающими от потребителей к источнику питания, как это показано на рисунок 7.1, б. При соблюдении это­го принципа в случае КЗ в точке К1 раньше других сработает МТЗ 4 и отключит поврежденную ЛЭП. Защиты 1, 2 и 3, имеющие большие выдержки времени, вернутся в начальное положение, не успев подействовать на отключение. Соответственно при КЗ в точке К2 быстрее всех сработает МТЗ 3, а МТЗ 1 и 2, име­ющие большее время, не успеют подействовать. Разновидности максимальной токовой защиты. Максималь­ные токовые защиты выполняются на электромеханических и статических реле прямого и косвенного действия по трех- и двухфазным схемам. По способу питания оперативных цепей МТЗ косвенного действия делятся на РЗ с постоянным и переменным оперативным током. По характе­ру зависимости времени действия от тока МТЗ подразделяют­ся на РЗ с независимой и зависимой характеристиками (рисунок 7.1, в).

7.2 Принципиальные схемы МТЗ на постоянном оперативном токе.

Рисунок 7.2 - Схема МТЗ

Схемы на электромеханических реле. На рисунке 7.2 приведе­на трехфазная схема МТЗ, выполненная на электромеханиче­ских реле, которые пока еще преобладают в электрических сетях нашей страны. Три измеритель­ных органа (рисунке 7.2 а) выполняются с помощью трех реле РТ-40, орган времени - с помощью реле типа РВ-100, исполни­тельный элемент - посредством промежуточного реле типов РП-20, РП-16 или других промежуточных реле, контакты кото­рых рассчитаны на ток электромагнита отключения выключа­теля. Из рассмотрения схемы понятно, что эта защита дей­ствует при всех видах КЗ. Трехфаз­ные схемы обычно применяются в сетях с глухозаземленными нейтралями (в Казахстане это сети 110 кВ и выше).

7.3 Выдержки времени защиты

Ступень времени.Для обеспечения селективности выдержки времени МТЗ выбираются по ступенчатому принципу (см. рисунок 7.1,а). Разница между временем действия МТЗ двух смежных участков (например, А и В на рисунке 7.1,б) называется ступенью времени или ступенью селективности:

t = t_A - t_B. (7.1)

Ступень t должна быть такой, чтобы при КЗ на каком-ни­будь участке сети (например, на W_В) МТЗ соседнего участка (т.е. на W_A ) не успевала сработать.

Для применяемых в эксплуатации реле и выключателей ступень времени колеблется у МТЗ с независимой выдержкой времени в пределах 0,35-0,6с.

7.1 Токовые отсечки, принцип действия токовых отсечек

Отсечка является разновидностью МТЗ, позволяющей обес­печить быстрое отключение КЗ. Токовые отсечки подразде­ляются на отсечки мгновенного действия и от­сечки с выдержкой времени.

Селективность токовых отсечек достигается ограниче­нием их зоны действия так, чтобы отсечка не работала при КЗ за пределами этой зоны, на смежных участках сети, РЗ которых имеет выдержку времени, равную или большую, чем отсечка. Для этого ток срабатывания отсечки (I_c.з) должен быть больше максимального тока КЗ (I_{к mах}), проходящего че­рез нее при повреждении в конце участка (например, AM на рисунке 7.3), за пределами которого она не должна работать: I_с.э >I_кM.

Действительно, ток КЗ в какой-либо точке рассматриваемо­го участка сети

I_к = E_c / (X_c + X_л.к) = E_c / (X_c + X_y l _л.к), (7.3)

где E_с - эквивалентная ЭДС генераторов энергосистемы; Х_с и X_л.к - сопротивление ЭЭС и участка ЛЭП (AM) до точки КЗ; Х_у - удельное сопротивление, Ом / км; l _л.к- длина участка до точки КЗ.

Рисунок 7.3 - Принцип действия токовых отсечек

Зона действия мгновенной от­сечки по условиям селективности не должна выходить за пределы защищаемой ЛЭП. Зона действия отсечки, работающей с выдержкой времени, выходит за пределы за­щищаемой ЛЭП и по условию се­лективности должна отстраивать­ся от конца зоны РЗ смежного участка по току и по времени. Токовые отсечки применяются как в радиальной сети с односторонним питанием, так и в сети, имеющей двустороннее питание.

Правила устройства электроустановок рекомендуют приме­нять отсечку, если ее зона действия охватывает не менее 20% защищаемой ЛЭП. Вследствие простоты отсечки она приме­няется в качестве дополнительной РЗ и при зоне действия, меньшей 20%, если основная РЗ ЛЭП имеет мертвую зону.

7.5 Назначение и виды высокочастотных защит

Высокочастотные (ВЧ) РЗ являются быстродействующими и предназначаются для ЛЭП 220 кВ и линий СВН (сверх высокого напряжения). Они при­меняются для быстрого отключения линии при. КЗ в любой ее точке с целью обеспечения устойчивости параллельной работы электрических станций и энергосистем в целом, а также в связи с ростом требований со стороны потребителей для со­хранения устойчивости технологического процесса.

Высокочастотные РЗ (ВЧЗ) состоят из двух комплектов, рас­положенных по концам защищаемой ЛЭП. Особенность ВЧЗ заключается в том, что для их селективного действия необхо­дима связь между комплектами защиты, осуществляемая по­средством токов ВЧ, которые передаются по проводам защи­щаемой ЛЭП. По принципу своего действия ВЧЗ не реагируют на КЗ вне защищаемой ЛЭП и поэтому, так же как дифферен­циальные РЗ, не имеют выдержки времени.

Применяются три вида ВЧЗ: направленные РЗс ВЧ-блокировкой, основанные на сравнении направления знаков мощности по концам защи­щаемой ЛЭП; дифференциально-фазные ВЧЗ, основан­ные на сравнении фаз токов КЗ по концам ЛЭП; комби­нированные направленные и дифференциально-фазные ВЧЗ, сочетающие оба упомянутые выше принципа. В связи с указанными особенностями перечисленные РЗ состоят из двух частей - релейной и высокочастотной.

Дата добавления: 2014-01-07