- •1. Общие сведения о релейной защите (рз). Назначение рз, функции и свойства. Основные понятия рза.
- •(Доп материал с лекций)
- •2. Структурная схема устройств рза. Пусковые и измерительные органы рза.
- •Короткие замыкания и метод симметричных составляющих
- •Применимость мсс
- •Поперечная несимметрия
- •Металлические кз
- •1. Двухфазное кз (фазы в, с)
- •2. Однофазное кз (фаза а)
- •3. Двухфазное кз на землю
- •Найдем ток :
- •Изменение напряжений вдоль электропередачи при металлических кз
- •Учет переходного сопротивления
- •Продольная несимметрия
- •3. Измерительная часть устройств рза. Измерительные трансформаторы. Общие сведения. Схема замещения тт, схемы соединения тт и тн. Коэффициент схемы.
- •П огрешности измерительного трансформатора тока
- •Трансформаторы тока. Общие технические условия.
- •Р азметка зажимов измерительного трансформатора тока Схемы соединения измерительных трансформаторов тока
- •Конструкции трансформаторов тока
- •Измерительные трансформаторы напряжения (итн)
- •Погрешности измерительных трансформаторов напряжения
- •Схемы включения измерительных трансформаторов напряжения
- •Конструкция трансформаторов напряжения
- •Максимальная токовая защита (мтз)
- •Токовая отсечка (то)
- •Трехступенчатая токовая защита
- •Особенности задания выдержек времени
- •6. Способы повышения чувствительности защит. То, мтз с блокировкой по напряжению. Условия выбора уставок.
- •Условие выбора уставок для мтз
- •7. Направленные защиты. Схемы включения реле направления мощности. Направленная мтз лэп с 2 -ним питанием. То сетей с 2-ним питанием. Условия выбора уставок.
- •Критерии необходимости и достаточности токовых ненаправленных, направленных и дистанционных защит
- •9. Дистанционный принцип. Дистанционные защиты. 3-х ступенчатая дистанционная защита. Условия выбора уставок.
- •Характеристики органов сопротивления
- •Элементы и упрощённая схема дистанционной защиты
- •Работа схемы
- •Электромеханические реле
- •Доп. Инфа
- •Индукционные реле
- •1.1 Принцип действия
- •1.2 Электромагнитная сила и её момент
- •2.1 Реле с короткозамкнутыми витками
- •2.2 Время действия индукционных реле
- •2.3 Электромагнитный элемент (отсечка)
- •2.4 Недостатки индукционных конструкций
- •3.1 Конструкция реле
- •Блоки испытательные би-4, би-4м, би-6, би-6м
- •1. Подключение тт.
- •2. Подключение тн.
- •Статическое реле
- •Фазосравнивающая схема
- •Фильтры симметричных составляющих
- •Микропроцессорные устройства релейной защиты Микропроцессорные устройства релейной защиты
- •10. Защиты абсолютной селективности. Дифференциальный принцип. Продольная дифференциальная защита. Методы повышения чувствительности защит. Условия выбора уставок.
- •11. Поперечная дифференциальная защита. Область применения.
- •Ток кз в генераторе
- •Внутренние повреждения
- •Защиты генератора
- •1.Основные защиты.
- •2.Резервные защиты.
- •3.Защиты, действующие на сигнал.
- •Состав функций защиты и автоматики
- •Защиты от между фазных повреждений генератора (мтз, мтз с пуском по напряжению)
- •Дистанционная защита
- •Выдержка времени дистанционной защиты
- •Проверка по чувствительности
- •Защита от симметричных перегрузок
- •Защита ротора от перегрузок током возбуждения
- •Защита от несимметричных кз и перегрузок
- •Устройство блокировки при неисправности цепей напряжения, бнн
- •Замыкание одной фазы обмотки статора на землю
- •Защита с контролем основной частоты тока нулевой последовательности In
- •З ащита с контролем тройной частоты тока и напряжения нулевой последовательности in (un)
- •Расчётная схема и распределение напряжений 3 гармоники нулевой последовательности по обмотке статора генератора
- •Защита с наложением контрольного тока частоты 25 Гц через дгр
- •Внутренние замыкания в генераторе
- •Защита систем возбуждения
- •Система возбуждения. Схема Ларионова
- •Защита ротора с наложением напряжения. Схема и принцип работы
- •20. Рз блоков генератор-трансформатор и блоков генератор-трансформатор-линия. Особенности защит блоков.
- •Защиты блоков генератор-трансформатор и генератор-автотрансформатор
- •Защита от внешних к.З. И перегрузок.
- •Защита от несимметричных перегрузок и внешних к.З.
- •Защита от симметричных перегрузок и внешних к.З.
- •Защита от кз на землю в сети вн
- •Действие резервных защит
- •Дифференциальная защита на блоках генератор-трансформатор
- •3.1 Дифференциальная защита генератора
- •3.2 Дифференциальная защита повышающего трансформатора
- •Защита генераторов блоков от замыканий на землю
- •Защита от потери возбуждения
- •Защита от повреждения вводов 500-1150 трансформаторов
10. Защиты абсолютной селективности. Дифференциальный принцип. Продольная дифференциальная защита. Методы повышения чувствительности защит. Условия выбора уставок.
Защитами абсолютной селективности называются защиты, зона действия которых не выходит за пределы защищаемого объекта.
Основные принципы, известные уже на протяжении десятилетий, до сих пор применяются и не зависят от элементной базы, на которой выполняются сами устройства защиты.
Дифференциальная защита осуществляет сравнение измеряемых величин по амплитуде и по фазе. Указанное возможно при непосредственном сравнении мгновенных величин и сравнении векторов.
Назначение в случае генератора: защита от междуфазных повреждений в обмотке статора Г и на его выводах, а также от двойных замыканий на землю в цепях генераторного напряжения.
Характеристики (тоже в случае генератора):
1. Токозависимая нелинейная характеристика срабатывания
2. Отстройка от апериодических составляющих и высших гармоник.
3. Высокое быстродействие.
4. Высокая устойчивость функционирования при внешних повреждениях и насыщении ТТ.
5. Амплитудная коррекция входных токов.
Принцип измерения величин
Защиты, действующие на основе сравнения величин, можно также назвать “продольными дифференциальными защитами”.
Схема замещения при 3-ф металлическом КЗ на объекте.
Как можно увидеть, токи текут к месту КЗ со стороны всех источников (и генератора, и энергосистемы). Значит, пофазная векторная разность токов в начале и в конце каждой фазы не будет =0. На это и настроена дифференциальная защита.
Реализация защиты сосредоточенных объектов, где измерительные трансформаторы тока установлены в непосредственной близости друг от друга.
Заметим, что если соединение обмоток траснформатора Y-Δ, то либо используется промежуточный трансформатор тока, либо на стороне Y вторичные обмотки ТТ соединяются в Δ, а на стороне Δ – в Y.
ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ЦЕПЬ ДЛЯ ЦИФРОВЫХ ЗАЩИТ
При реализации цифровой защиты используется цифровая передача данных.
Измеряемые величины преобразуются в цифровой вид, и их передача осуществляется по выделенной волоконно-оптической линии связи или через цифровую систему обмена данными. В общем и целом, принцип функционирования защиты остается тем же, за исключением лишь того, что осуществляется цифровая передача данных.
В трехфазных системах, в общем случае, цифровые устройства защиты выполняют пофазное измерение, поэтому имеются три независимых друг от друга сравнения. Указанное обеспечивает следующие преимущества:
-четкое срабатывание защиты;
-один и тот же порог срабатывания для всех видов повреждений (за исключением особого случая для трансформаторов Y-Δ);
-одинаковая нагрузка на все трансформаторы тока;
-резервирование при сложных повреждениях.
При работе на линейном участке характеристики трансформатора тока указанные погрешности пропорциональны сквозному току. При протекании значительных токов, возможно насыщение измерительных трансформаторов тока, что влечет за собой быстрое увеличение тока небаланса.
Также возможно появление другой составляющей тока небаланса, обусловленной изменением положения отпаек РПН (так как промежуточный трансформатор тока не имеет возможности изменения коэффициента трансформации, он настроен только на 1 положение отпаек РПН).
Ложный дифференциальный ток в нагрузочном режиме и в режиме внешнего КЗ и адаптированная характеристика срабатывания
Total false current – общий ток небаланса (НБ)
CT false current – ток небаланса, обусловленный погрешностями ТТ
Mismatch false current - ток небаланса, обусловленный коэффициентами трансформации ТТ, изменением положения отпаек РПН)
∆IWF – ток намагничивания трансформатора
СТАБИЛИЗАЦИЯ ЗАЩИТЫ
Обычно для этого используют два способа.
Первый называется методом торможения – уставки реле повышаются при увеличении сквозного тока (тока внешнего КЗ). Помимо рабочей обмотки в дифференциальное реле входит тормозной элемент (тормозная обмотка), на который подаётся один из токов, либо сумма модулей токов в реле. Тормозной элемент включается последовательно в цепь одного из ТТ (в рассечку соединительных проводов) на вторичный ток одного из ТТ. На измерительный орган (ИО) ДифЗащиты подаётся разность токов рабочей и тормозной обмотки (с коэффициентами перед ними). Ток в тормозном элементе называется тормозным Iт. При внешнем КЗ или качаниях Iт=Iвнеш.КЗ. Реле приходит в действие, если Iр>kтIт, где kт – коэффициент торможения, kт=0,3-0,6. Коэффициент торможения kт регулируется помощью выбора количества витков в тормозных обмотках.
Второй – это метод высокого импеданса, при котором сопротивление реле таково, что даже при максимальном значении сквозного тока ток в дифференциальном органе недостаточен для срабатывания реле (в нашей стране используется редко, хорош при насыщении, но плох по остальным параметрам).
На схеме слева тормозные элементы есть в цепи каждого ТТ.
Схема ДифЗащиты с торможениеми токораспределение в её цепях при внешних КЗ и КЗ в зоне действия
Т – тормозная обмотка
Р – рабочая обмотка
Характеристика срабатывания ДЗТ
Условие селективности ДифЗащиты
kзап – коэффициент запаса.
НБ – небаланса.
В дифференциальном реле с торможением сквозной ток используется для повышения уставки дифференциального органа.
Дифференциальный ток равен векторной сумме фазных токов, измеренных на каждом конце генератора.
Тормозной ток (Ibias) равен скалярному среднему значению амплитуд этих токов.
ДОПОЛНИТЕЛЬНЫЕ МЕРЫ ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ СТАБИЛЬНОСТИ НА ПРИМЕРЕ MICOM P34X (Schneider Electric, микропроцессорное реле)
Торможение с выдержкой времени
Используемая величина торможения равна максимальной из величин торможения, рассчитанных за последний период (условно, используемый тормозной ток равен максимальному из мгновенных тормозных токов за период).
Переходное торможение
В случае внезапного возрастания измерения среднего торможения в расчет величины торможения вносится дополнительное торможение на пофазной основе. Эта величина затем экспоненциально затухает. Как только реле сработает, или, если величина среднего торможения снижается ниже уставки, переходное торможение сбрасывается до нуля. Переходное торможение используется для стабилизации защиты при внешних КЗ и позволяет отсрочить насыщение ТТ, вызванное небольшими токами внешних КЗ и большим отношением X/R. При КЗ с подпиткой с одного или двух концов дифференциальный ток будет доминантным, и переходное торможение не будет оказывать влияния.
Максимальное торможение
Величина торможения, используемая пофазно для характеристики процентного торможения, равна максимальному значению тормозного тока, рассчитанного из всех трех фаз.
НАСЫЩЕНИЕ ТТ
Симметричное насыщение с малой постоянной (апериодической) составляющей.
Насыщение характерно для ТТ с такими характеристиками, что рабочая предельная кратность меньше отношения тока КЗ к номинальному.
Насыщение из-за постоянной (апериодической) составляющей
Дифференциальная защита: Внешнее КЗ при насыщении ТТ
НАСЫЩЕНИЕ ТТ В ПЕРЕХОДНОМ РЕЖИМЕ
Пример ложного срабатывания диф. защиты при внешнем КЗ из-за насыщения трансформаторов
Слева – положение точек (каждая точка – момент времени, точки снимаются через фиксированный временной промежуток), в которых были замерены токи, на характеристике срабатывания ДифЗащиты. По оси абсцисс – ток в тормозной обмотке, по оси ординат – ток в рабочей обмотке. Сплошные прямые – характеристика срабатывания ДифЗащиты, Trip – зона срабатывания, Block – зона несрабатывания. Цветными крестиками выделены показанные на графиках вертикальными прямыми моменты.
Справа сверху – графики вторичных токов ТТ с обоих сторон трансформатора. Ниже – токи в рабочей и тормозной обмотке Диф. реле. Справа снизу – моменты срабатывания пофазных измерительных органов.
Судя по временной диаграмме внизу справа, защита не сработала (нижний столбец – срабатывание защиты), действующая характеристика срабатывания реле – красная пунктирная прямая.