Н.В. Чернобровов Релейная защита

том чувствительности:

kч=	I	ê.ìèí		(4-6)
		I	ñ.ç

Коэффициент чувствительности для защищаемой линии считается допустимым, если Iк.мин в 1,5 раза больше тока срабатывания защиты. Снижение kч ниже 1,5 не рекомендуется, так как действительный ток в реле при к. з. может оказаться меньше расчетного Iк.мин из-за неточности расчета токов к. з., влияния сопротивления в месте повреждения (не учитываемого при расчете) и погрешности трансформаторов тока, уменьшающей вторичный ток. При к. з. на резервируемом участке согласно ПУЭ допускаются kч = 1,2.

4-6. ВЫДЕРЖКА ВРЕМЕНИ ЗАЩИТЫ

а) Ступень времени

111

Выдержки времени защит с зависимой или ограниченно зависимой характеристикой также должны удовлетворять условию (4-11), но поскольку время действия этих реле зависит от тока, необходимо задавать пределы тока, при которых это условие должно выполняться. Положим, что линии, показанные на рис. 4-12, оборудованы защитой, имеющей ограниченно зависимую характеристику. Требуется выбрать характеристику защиты линии А (рис. 4-12) и согласовать ее с характеристикой защиты линии В, которая известна.

Защита линии А должна иметь время на ступень больше защиты линий В при всех к. з. в пределах зоны совместного действия защиты А и В, т. е. на линии В. Если при к. з. в точке К1, (начало зоны защиты В) ток к. з., проходящий через защи-

ты А и В, равен IК1, то при всех к. з. за точкой К1, т. е. в зоне работы защиты В, токи к. з. будут меньше. Следовательно,

условие селективности (4-11) должно выполняться при токе

112

Ik1.макс

и всех токах, меньших его. В случае к. з. на линии А время действия защиты А не должно согласовываться с защитой В и может быть сколь угодно малым; при этом ток к. з., проходящий через защиту А, будет больше Ik1.макс. Из этих условий вытекает следующее правило подбора зависимых характеристик:

1.	Строят исходную характеристику t = f (I) защиты В,		с которой проводится согласо-
вание	защиты А,	установленной на смежном участке (рис. 4-13).
2.	Определяют	максимальное значение токов к. з.	Ik1.макс, проходящих через защиты

Аи В при повреждении в начале участка, защищаемого защитой В (в точке К1).

3.Пользуясь заданной характеристикой защиты В, находят ее выдержку времени tB1 при токе Ik1.макс, т. е. при к. з. в начале защищаемой зоны, в точке К1 (рис. 4-12).

4. По условию селективности выдержка времени защиты	А при токе Ik1.макс должна пре-
вышать время защиты В tB1 на ступень t:
tA1 ≥ tB1 + Δt	(4-12)

Это условие должно выполняться не только при токах Ik1.макс, но и при всех меньших токах к. з.; характеристика защиты А, удовлетворяющая условию (4-12), подбирается при проектировании по типовым характеристикам реле, а в условиях эксплуатации — путём регулирования уставки времени реле.

5.Выбранная характеристика защиты А строится совместно с характеристикой защиты

В для наглядной проверки выполнения условия (4-12) при токах к. з. равных и меньших

Ik1.макс (рис. 4-13).

Совместное построение характеристик нескольких защит удобно вести относительно первичных фазных токов, но при этом нужно учитывать схему соединения токовых цепей защиты, от которой зависит соотношение между током в реле и током в фазе, т. е. kсх.

Если согласуемте защиты находятся на разных сторонах силового трансформатора, то их характеристики нужно привести к токам одного напряжения.

4-7. МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА С ПУСКОМ (БЛОКИРОВКОЙ) ОТ РЕЛЕ МИНИМАЛЬНОГО НАПРЯЖЕНИЯ

Для повышения чувствительности максимальной токовой защиты при к. з. и улучшения отстройки ее от токов нагрузки применяется пуск или, как часто называют, блокировка при помощи реле минимального напряжения (рис.4-14).

Из схемы видно, что защита может действовать на отключение только при условии срабатывания реле напряжения 1. Уставки реле напряжения 1 выбираются так, чтобы реле не работали при минимальном уровне рабочего напряжения, не давая возможности защите действовать на отключение, даже если токовые реле 3 замкнут свои контакты в результате

113

перегрузки линии.

При к. з. напряжение сети понижается и реле минимального напряжения 1 срабатывают, разрешая защите действовать на отключение.

В случае обрыва цепи, питающей реле напряжения, последние замыкают свои контакты и защита лишается блокировки. Поэтому в схеме предусмотрена сигнализация состояния контактов реле напряжения 1, указывающая на неисправность блокировки.

Для обеспечения надежной работы блокировки при двухфазных к. з. устанавливаются три реле напряжения 1, включаемые на линейные напряжения сети (независимо от числа токовых реле). Однако при включении на линейные напряжения реле 1 плохо реагируют на однофазные к. з. Поэтому в сети с заземленной нейтралью предусматривается дополнительно четвертое блокирующее реле 2, реагирующее на напряжение U0 нулевой последовательности, появляющееся при замыканиях на землю.

В сети с изолированной нейтралью токовая часть схемы выполняется двухфазной. В части реле напряжения схема должна выполняться трехфазной для обеспечения надежной работы при двухфазных к. з. Реле Н0 не устанавливается, поскольку защита должна действовать только при междуфазных к. з.

Ток срабатывания токовых реле 3 отстраивается не от максимальной нагрузки линии, а от длительной нормальной нагрузки /н.норм, которая на практике может быть в 1,5—2 раза меньше максимальной:

114

Напряжение Uраб.мин

обычно принимается на 5—10% ниже нормального уровня. Чувствительность реле напряжения проверяется по максимальному значению напряже-

ния при к. з. в конце зоны защиты. Коэффициент чувствительности kч = Uс.з /Uк.макс считается удовлетворительным, если он равен или превышает 1,5.

Практика показывает, что на длинных линиях, питаемых мощной системой, а также на линиях с реактором чувствительность реле напряжения оказывается недостаточной. Поэтому защита с блокировкой по напряжению применяется на линиях короткой и средней протяженности.

Напряжение срабатывания реле U0. Это — реле повышения напряжения. Оно действует при однофазных и двухфазных к. з. на землю, которые сопровождаются появлением напряжения нулевой последовательности Uо. В нормальном режиме U0 = 0.

Однако за счет погрешности фильтра, питающего реле, на его зажимах имеется некоторое напряжение небаланса Uнб, от которого реле должно быть отстроено, т. е. Uс.р > Uнб. Исходя из этого условия Uс.р обычно принимается равным или большим 15—20% максимального напряжения на зажимах фильтра при однофазных к. з. Величина небаланса легко определяется путем измерения напряжения на зажимах реле в условиях нормальной работы сети.

Максимальная защита с блокировкой минимального напряжения не действует при перегрузках, не сопровождающихся понижением напряжения, и имеет повышенную чувствительность к току к. з. по сравнению с простой максимальной защитой. Она применяется на линиях с большой аварийной нагрузкой, когда простая максимальная защита не обеспечивает достаточной чувствительности и надежной отстройки от перегрузки.

4-8. МАКСИМАЛЬНЫЕ ЗАЩИТЫ НА ПЕРЕМЕННОМ ОПЕРАТИВНОМ ТОКЕ

а) Требования к трансформаторам тока, питающим оперативные цепи

Источником переменного оперативного тока в схемах максимальных защит по соображениям, изложенным в § 1-9, в, обычно служат трансформаторы тока.

Основным требованием, предъявляемым к трансформаторам тока, питающим оперативные цени, является условие, чтобы мощность этих трансформаторов тока SТ была достаточна для покрытия мощности, потребляемой оперативной цепью Sо.ц, т. е. катушкой отключения выключателя и вспомогательными реле оперативной схемы защиты:

SТ ≥ Sо.ц

(4-16)

Величина Sо.ц в зависимости от типа привода выключателя колеблется от 30 до 500— 1000 Вт.

Номинальная мощность трансформаторов тока, при которой обеспечивается работа с погрешностью, не превосходящей 10%, относительно мала и при номинальном вторичном токе составляет 15 -75 В·А. Из сопоставления приведенных цифр следует, что нагрузка оперативных цепей во многих случаях может оказаться больше номинальной мощности трансформаторов.

115

Полученная зависимость SТ от zн при I1 = пост, показана на рис. 4-15. Пока zн мало, трансформатор работает в прямолинейной части характеристики намагничивания (рис. 3-2). Здесь I незначительно и SТ растет почти пропорционально росту zн. При некотором zн (оптимальном) SТ, достигает максимума. При дальнейшем увеличении zн трансформатор насыщается, Iнам и I растут очень быстро, величина (I1 — I) уменьшается и мощность SТ

начинает снижаться. Таким образом, каждый трансформатор тока имеет предельную максимальную мощность Sмакс, больше которой его нельзя загрузить. У отечественных трансфор-

маторов тока максимум отдаваемой мощности при номинальном токе достигает 300—1500 В·А. С увеличением нагрузки сверх номинальной ток намагничивания трансформаторов тока и погрешность по току I превосходят 10%. В условиях максимальных значений отдаваемой мощности погрешность I повышается до 30 — 60%.

Чтобы избежать больших погрешностей в цепях, питающих защиту, можно выделять питание оперативных цепей на отдельные трансформаторы тока. Однако такое разделение питания защиты и оперативных цепей для максимальной защиты обычно не требуется, так как правильную работу этой защиты можно обеспечить и при сильно нагруженных трансформаторах тока.

Если погрешность трансформаторов тока превышает 10%, то тогда подсчет вторичных токов срабатывания защиты и токов к. з., при которых задается время действия зависимых защит, нельзя вести по номинальному коэффициенту трансформации nT.

Для подобных расчетов используются характеристики, аналогичные 10%-ным (рис. 3-3), но построенные для 20 — 60%-ной погрешности (рис. 4-16).

Уменьшение нагрузки на трансформаторы тока можно получить последовательным соединением двух трансформаторов тока или повышением коэффициента трансформации

(см. гл. 3).

б) Приставки к приводам выключателей

Рассмотренные возможности работы трансформаторов тока в режиме максимальной отдачи мощности оказываются недостаточными для мощных выключателей 110 — 220 кВ, приводы которых имеют особенно большое потребление. Поэтому для расширения области применения оперативного переменного тока необходимо создание приводов с малым потреб-

116

лением мощности и несколькими отключающими катушками переменного тока.

Вкачестве одного из способов, позволяющего уменьшить потребление мощности приводов выключателей и приспособить имеющиеся приводы к работе на переменном оперативном токе, используются дополнительные устройства к приводам выключателей, получившие название приставок [Л. 25]. Принцип выполнения приставки и ее работы иллюстрируется на рис. 4-17.

Вобычном приводе (рис. 4-17,а) боек 1, освобождающий механизм отключения выключателя, приво-

дится в действие сердечником 9 катушки отключения НО, которая должна для этого получать значительную энергию от источника питания. При наличии приставки (рис. 4-17, б) освобождение механизма отключения производится не катушкой отключения, а мощной отключающей пружиной 2.

Нормально пружина 2 сжата и заперта в таком положении защелкой 3, При подаче тока в один из электромагнитов 4 его сердечник втягивается и ударяет по защелке. Защелка повертывается вокруг оси 5, ролик 6 скатывается с конуса 7, освобождая пружину 2 и подвижную систему 8. Последняя ударяет по бойку 1, который освобождает механизм отключения.

Возврат подвижной системы 8 в начальное положение осуществляется специальным заводящим электромагнитом ЗЭ, обмотка которого получает ток при включении выключателя от ключа КУ (рис. 4- 17, в) и, притягивая подвижную систему 8 к упору 10, сжимает пружину 2 и запирает ее роликом 6 защелки 3. Таким образом, электромагниты приставки 4 выполняют роль катушки отключения привода, но в отличие от последней потребляют 15 — 100 Вт, т. е. значительно меньшую мощность, так как для приведения в действие защелки 3 требуются небольшие усилия по сравнению с усилиями для освобождения отключающегося механизма выключателя.

в) Схемы максимальных защит на переменном оперативном токе

[Л. 24, 25, 26, 90]

Схемы максимальных защит с питанием оперативных цепей от переменного тока могут выполняться:

1)с питанием от трансформаторов тока — на принципе дешунтирования катушки отключения при срабатывании защиты;

2)с питанием от блоков питания;

3)с питанием от предварительно заряженных конденсаторов.

Ниже рассматривается каждая из трех схем.

Соображения, изложенные в § 4-3 и 4-4 о свойствах трехфазных и двухфазных схем и области их применения, остаются в силе и для защит на переменном оперативном токе.

г) Схемы с дешунтированием катушки отключения выключателя

Подобные схемы выполняются как с зависимой характеристикой времени действия, так и с независимой.

Схемы защит с зависимой характеристикой в двухфазном исполнении с одним и дву-

мя токовыми реле показаны на рис. 4-18.

117

118

119

При отклонении частоты на 1 Гц время действия меняется на 2%. Эта особенность реле должна учитываться при выборе ступени селективности. Подобные реле типа РВМ-12 на 4 с и РВМ-13 на 9 с выпускаются Чебоксарским электроаппаратным заводом. Их устройство показано на рис. 4-22. Реле имеет два насыщающих трансформатора, что позволяет включать их на ток двух фаз. Реле срабатывает при токе 2,5 — 5 А в зависимости от соединения обмоток и имеет потребление мощности 10 В·А при токе, равном двойному Ic.р. Разброс времени действия реле составляет у РВМ-12 0,12 с и у РВМ-13 - 0,25 с.

120