22. Блокировка дз при неисправности цепей напряжения (Назначение. Принцип действия).

Органа блокировки при неисправностях цепей напряжения 5 (выполняются при помощи реле минимального напряжения).

При к.з. срабатывают пусковые реле 1 и реле направления мощности 4, которые своими контактами подают плюс постоянного оперативного тока к контактам реле дистанционных органов 2 и реле времени третьей зоны В_III. Если к.з. возникло в первой зоне защиты, то срабатывает реле сопротивления первой зоны ДО_I, а если повреждение произошло во второй зоне, то срабатывает реле сопротивления второй зоны ДО_II.

При срабатывании ДО_I собирается цепь через промежуточное реле РП на отключение выключателя без выдержки времени, а при срабатывании ДО_II отключение линии осуществляется с выдержкой времени (через реле времени В_II и далее через промежуточное реле РП).

При к.з. за пределами второй зоны защиты дистанционные органы ДО_I и ДО_II не работают, однако, когда истечёт выдержка времени срабатывания реле времени В_III, запущенного пусковым органом ПО, срабатывает промежуточное реле РП, которое своими контактами подаёт импульс на отключение выключателя линии.

Рис.5-9. Упрощённая схема трёхступенчатой дистанционной защиты.

БЛОКИРОВКИ ПРИ НЕИСПРАВНОСТЯХ ЦЕПЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ

В цепях измерительных ТН возможны неисправности, при которых исчезает напряжение, подводимое к защите: обрывы цепей, их замыкание, срабатывание автоматов или перегорание предохранителей, ошибки персонала.

При неисправностях могут отказывать одни ИО и ложно срабатывать другие. Для обнаружения этих неисправностей используются блокировки при неисправностях в цепях напряжения (БН).

При обнаружении неисправности БН либо выводит защиту из действия (если она может ложно сработать на отключение), либо действует на сигнал. К БН предъявляются требования: срабатывать при любой неисправности во вторичных цепяхTV, не срабатывать при КЗ в первичных цепях, обладать быстродействием (большим, чем защита), если требуется выводить защиту

Принцип ее действия основан на сравнении векторных сумм напряжений цепей,соедененных по схеме звезды и по схеме разомкнутого треугольника.

Если происходит обрыв в цепях напряжения нарушается баланс магнитных потоков в сердечнике трансформатора 2ТН и в его вторичной обмотке появляется напряжение,что вызывает срабатывание реле 1РН. Реле 1РН может блокировать работу дистанционного органа или вдавать сигнал о неисправности цепей напряжения в зависимости от данного режима работы.

23. Защиты от замыканий на землю в сетях с большими токами замыкания на землю (Принцип действия. Состав. Назначение отдельных ступеней).

Электрические сети напряжением 110 кВ и выше, как правило, выполняются с глухим заземлением нулевых точек трансформаторов. Такие сети являются сетями с большими токами замыкания на землю, так как в них к.з. на землю сопровождаются прохождением больших токов к.з., которые значительно превышают токи нагрузки и приводят к значительным разрушениям электрооборудования и понижению напряжения.

Для защиты линий от к.з. на землю (однофазных и двухфазных) применяются специальные защиты, реагирующие на ток и напряжение нулевой последовательности.

Напомним основные положения из метода симметричных составляющих, касающихся токов и напряжений нулевой последовательности, возникающих в сети при к.з. на землю.

Сущность этого метода состоит в том, что любая 3-х фазная несимметричная система векторов токов или напряжений может быть заменена суммой 3-х симметричных систем:

Векторные диаграммы систем симметричных составляющих представлены на рис.4-1.

Рис.4-1. Векторные диаграммы систем симметричных составляющих:

а) прямой последовательности; б) обратной последовательности;

в) нулевой последовательности.

Из рис. 4-1 видно, что:

• Векторы прямой последовательности вращаются против часовой стрелки, следуют друг за другом в чередовании А-В-С;

• Вектора обратной последовательности вращаются в чередовании А-С-В;

• Векторы нулевой последовательности совпадают по фазе и по направлению.

В нормальном симметричном режиме, а также при симметричном 3-х фазном к.з. полные токи и напряжения равны току и напряжению прямой последовательности, составляющие обратной и нулевой последовательности равны нулю.

Составляющие обратной последовательности возникают в сети при любой несимметрии: 1 фазные к.з., 2-х фазные к.з., обрыв фазы, несимметричная нагрузка.

Из теории симметричных составляющих при замыканиях на землю необходимо выделить следующие положения:

1. Составляющие нулевой последовательности появляются только при к.з. на землю (однофазных и 2-х фазных), а также при обрыве одной или двух фаз. При междуфазных к.з. без земли (3-х и 2-х фазных) токи и напряжения нулевой последовательности отсутствуют.

Например, при к.з. на фазе А токи в месте повреждения равны:

;

и т.к. ,

то (4-1)

Напряжение повреждённой фазы в месте к.з. , т.к. эта фаза связана с землёй, поэтому напряжение нулевой последовательности:

(4-2)

При однофазном к.з. ток нулевой последовательности в месте повреждения равен 1/3 тока к.з. в той же точке и совпадает с ним по фазе, а напряжение нулевой последовательности равно 1/3 геометрической суммы напряжений неповрежденных фаз.

Таким образом, в месте к.з. на землю проходит ток равный сумме токов нулевой последовательности I₀ всех трёх фаз, который и является действительным током повреждения I_K=3I₀. Этот ток направляется через землю к заземлённым нейтралям трансформаторов и возвращается в фазы сети, причем появление токов нулевой последовательности возможно только в сети, где имеются трансформаторы с заземлёнными нейтралями.

2. Если трансформатор имеет соединение обмоток /, то замыкание на землю на стороне треугольника не вызывает токов нулевой последовательности на стороне звезды.

3. Если сети различных напряжений связаны трансформатором, имеющим схему соединения /, с заземлёнными нулевыми точками обеих обмоток, то замыкание на землю в сети одной звезды вызывает появление токов нулевой последовательности в сети второй звезды.

4. При наличии автотрансформаторов, связывающих сети двух напряжений, замыкание на землю в сети одного напряжения вызывает появление токов нулевой последовательности в сети другого напряжения.

Распределение токов нулевой последовательности при однофазном к.з. представлены на рис. 4-2.

Рис.4-2 Распределение токов нулевой последовательности при 1ф. к.з.

а) при заземлении нейтрали с одной стороны линии;

б) при заземлении нейтралей с обеих сторон линии;

в) при заземлении нейтралей в сети ВН и НН;

г) при к.з. в сети с АТ.

Большое распространение в сетях с глухозаземлённой нейтралью получила ступенчатая защита нулевой последовательности. Наиболее полноценной является 3-х ступенчатая токовая защита нулевой последовательности, состоящая из мгновенной ТО, токовой отсечки с выдержкой времени и МТЗ нулевой последовательности (Рис. 4-6).

Рис.4-6. Принципиальная схема 3-х ступенчатой токовой защиты нулевой последовательности.

Выводы:

1. Для защиты линий от к.з. на землю в сетях с большими токами замыкания на землю применяются токовые защиты, реагирующие на ток и напряжение нулевой последовательности (МТЗ и ТО).

2. МТЗ нулевой последовательности имеет важное преимущество по сравнению с обычной МТЗ – не реагирует на нагрузку и поэтому обладает высокой чувствительностью.

3. МТЗ и ТО нулевой последовательности нашли широкое применение в сетях с глухозаземлённой нейтралью источника в радиальных сетях с односторонним питанием.

4. Наиболее полноценной защитой от к.з. на землю является 3-х ступенчатая токовая защита нулевой последовательности, состоящая из мгновенной ТО (1 ступень), ТО с выдержкой времени (2 ступень) и МТЗ нулевой последовательности (3 ступень).