ИЭ / 8 сем (станции+реле) / Экзамен / РЗ 8 сем

Рисунок – ток нагрузки, протекающий через защищаемые шины

Реле ДЗШ состоит из функций:

1)формирователя дифференциального и тормозного сигналов;

2)быстродействующего органа;

3)медленнодействующего органа;

4)дифференциально-фазного органа.

Рисунок – Упрощенная функциональная схема ДЗШ

71

Дифференциальный и тормозной токи в формирователе

1) В формирователе дифференциального и тормозного сигналов дифференциальный ток IДИФ формируется как модуль геометрической суммы всех токов, поступающих на входы реле ДЗШ. Тормозной ток ITОРМ определяется как полусумма модулей всех токов, поступающих на входы реле ДЗШ:

N

IQj

Iдиф = |∑ IБАЗ, Qj|,

j=1

N

IQj

Iторм = 0,5 ∑ |IБАЗ, Qj|,

j=1

где N –– максимальное количество подключений.

Для задания характеристики срабатывания ДЗШ вводится горизонтальный участок тормозной характеристики (ток начала торможения) и коэффициент торможения.

Коэффициент торможения равен отношению приращения дифференциального тока к приращению тормозного тока в условиях срабатывания:

s = ∆ IДИФ .

∆ IТОРМ

Чем меньше коэффициент торможения, тем меньше наклон прямой и тем чувствительнее защита.

72

Характеристика срабатывания ДЗШ состоит из горизонтального и наклонного участков, соединенных плавным переходом:

где IСР – ток срабатывания дифференциальной защиты;

IД.О. – начальный ток срабатывания;

IД.О очув. – начальный ток срабатывания ДЗШ при очувствлении;

KТ = tan α – коэффициент торможения;

IТ – тормозной ток;

IТ.О. – длина горизонтального участка характеристики срабатывания;

IТ.О очув. – ток начала торможения блокировки ДЗШ при очувствлении.

Органы ДЗШ

2) Быстродействующий орган ДЗШ определяет разность скорости нарастания передних фронтов дифференциального и тормозного токов при КЗ.

При КЗ в зоне дифференциальные и тормозные токи нарастают практически одновременно, а при внешнем КЗ – тормозной ток нарастает раньше дифференциального на (0,003 ÷ 0,005) с.

3) Медленнодействующий орган ДЗШ работает на принципе контроля формы дифференциального тока. При КЗ в зоне действия защиты дифференциальный ток по форме близок к синусоидальному и при выпрямлении

73

изменяется два раза за период. При внешнем КЗ дифференциальный ток

определяется насыщением высоковольтных трансформаторов тока и при выпрямлении изменяется один раз за период (при насыщении ТТ со стороны внешнего КЗ (из-за наличия апериодической составляющей тока) синусоидального сигнала уже не будет, а будет искажённый сигнал, который при выпрямлении изменяется единовременно за период).

4) Дифференциально-фазный орган является дополнительным критерием,

определяющим место нахождения КЗ: в зоне действия защиты (на шинах или ошиновке) или вне нее.

Зона КЗ

Определение зоны КЗ осуществляется по углу сдвига фаз между векторами токов I1 и I2, сформированных из токов присоединений. Тут I1 – наибольший из токов присоединений, а I2 векторная сумма всех токов присоединений за исключением I1:

İ1 = max(İПР.1, İПР.2, İПР.3, İПР.4),

4

İ2 = (∑ İПР.N) − İ1.

N=1

При КЗ на шинах угол между векторами токов I1 и I2 близок к нулю. При внешних КЗ этот угол может составлять величину до 180°.

Характеристика срабатывания ДЗШ

74

На рисунке представлена характеристика срабатывания ДЗШ, где линии с углами a) и b) соответствуют характеристике срабатывания при крайних значениях диапазона параметров срабатывания:

I – характеристика срабатывания при IД.О. = 0,4; IТ.О. = 2,0; KТ = 0,5; II – характеристика срабатывания при IД.О. = 1,2; IТ.О. = 1,0; KТ = 1,2; III – линия, соответствующая металлическим внутренним КЗ

(линия зависимости дифференциального тока от тормозного при внутренних металлических КЗ).

[«Крайние значения» – при отсутствии (линия с углом b) или наличии

(линия с углом a) очувствления.

Угол с) – предельный угол для второго участка характеристики, выше которого угол наклона второго участка быть не может (так как в таком случае будет неправильная работа защиты – несрабатывание при внутренних КЗ при больших токах).]

Расчёт параметров срабатывания ДЗШ

Расчёт параметров срабатывания ДЗШ сводится к определению начального тока срабатывания IСР,0 , тока начала торможения IТ.О. и коэффициента

75

торможения KТ.

Условия срабатывания защиты определяются следующими выражениями:

– для горизонтального участка характеристики срабатывания (IТ ≤ IТ.О.)

IД > IД.О.;

– для наклонного участка характеристики срабатывания (IТ > IТ.О.)

IД ≥ KТ ∙ (IТ − IТ.О.) + IД.О.;

где IД – дифференциальный ток (модуль геометрической суммы токов,

подводимых к защите);

IТ – тормозной ток (арифметическая полусумма токов, подводимых к защите);

IТ.О. – ток начала торможения;

IД.О. – начальный ток срабатывания защиты;

KТ – коэффициент торможения. (a=31°, b=50°, c=63°)

Очувствление дифференциальной защиты

Для ручного или автоматического (в цикле АПВ шин) опробования систем шин или ошиновки, как правило, используются присоединения с малым током КЗ. Аналогично при отключении КЗ на шинах или ошиновке возможно разновременное отключение выключателей, при этом последними могут отключаться выключатели наименее мощных присоединений. Для обеспечения надежного отключения КЗ на шинах или ошиновке и пуска УРОВ при срабатывании дифференциальной защиты в таких режимах, в том числе в цикле последующего АПВ, а также при опробовании ошиновки, предусмотрено автоматическое повышение чувствительности (очувствление)

дифференциальной защиты.

Очувствление дифференциальной защиты в составе шкафа ШЭ2607 051

производится путем уменьшения начального тока срабатывания и увеличения длины начального участка тормозной характеристики, а для очувствления дифференциальной защиты в составе шкафа ШЭ2607 065 предусмотрено реле

76

чувствительного токового органа.

Очувствление производится в следующих режимах:

–при срабатывании дифференциальной защиты для надежного доотключения и пуска УРОВ;

–в цикле АПВ шин или ошиновки;

–при ручном опробовании;

–оперативно с помощью переключателя (для ШЭ2607 051);

–при работе трансформатора (блока) с отключенными выключателями стороны высшего напряжения, что фиксируется с помощью реле тока УРОВ

(только для ШЭ2607 051).

Чувствительность

Чувствительность дифференциальной защиты в режиме очувствления определяется по методике, которая будет изложена ниже (см. тему «Проверка чувствительности ДЗШ/ДЗО»), при этом коэффициент чувствительности при опробовании должен быть не менее 1,5.

Для надежного отключения выключателей систем шин при работе ДЗШ, в

том числе в цикле АПВ шин, в шкафах защиты шин ШЭ2607 061 предусмотрено реле чувствительного токового органа (ЧТО). ЧТО имеет более высокую чувствительность, чем пусковой орган. Это вызвано тем, что при неуспешном АПВ токи КЗ могут быть значительно меньше расчетных для нормального эксплуатационного режима.

В шкафах защиты ошиновки ШЭ2607 051 реле ЧТО отсутствует, так как там реализовано очувствление уменьшением параметров срабатывания.

Проверка чувствительности ДЗШ/ДЗО

Проверка чувствительности ДЗШ/ДЗО должна производиться при расчётном виде КЗ на шинах/ошиновках в расчётных, по чувствительности,

режимах работы подстанции и питающей системы:

–в нормальном режиме с учётом тока нагрузки;

–в режиме обеспечения невозврата (для пуска УРОВ) при отключении КЗ

на шинах и отказе выключателя.

77

Коэффициент чувствительности (KЧ) в нормальном режиме:

IК.МИН

KЧ = IД.О. + KТ ∙ (IТОРМ.РАСЧ. − IТ.О.),

где IК.МИН – относительное минимальное значение периодической составляющей полного фазного тока рассматриваемого вида КЗ на шинах,

дифференциальной защиты;

IТ.О. – принятое значение тока начала торможения;

IТОРМ.РАСЧ. – тормозной ток, подводимый к защите при расчетном КЗ с учетом нагрузки и вычисляемый по выражению:

IТОРМ.РАСЧ. = IК.МИН + IНАГР,

где IНАГР – относительное значение арифметической суммы токов,

протекающих через защиту в нагрузочном режиме.

Значение коэффициента чувствительности KЧ должно быть не менее 2.

В случае KЧ < 2 оценка чувствительности защиты производится традиционным для защит с торможением способом: под коэффициентом чувствительности понимается кратность уменьшения тока КЗ, при которой защита находится на грани срабатывания.

На характеристику срабатывания ДЗШ (см. ниже) наносится точка «В» с

координатами:

IД = IК.МИН;

IТ = IК.МИН + IНАГР.

Проводится прямая, соединяющая точку «В» с точкой на оси абсцисс,

координата которой равна току IНАГР. Точка «А» пересечения прямой с характеристикой срабатывания ДЗШ является точкой, где защита находится на

78

грани срабатывания.

Первый случай, когда рассматриваемая прямая пересекает характеристику срабатывания в горизонтальной части.

Коэффициент чувствительности определяется по выражению:

IК.МИН

KЧ = IД.О. ,

где IД.О. – принятое значение начального тока срабатывания.

79

В случае, когда рассматриваемая прямая пересекает характеристику срабатывания в наклонной части, коэффициент чувствительности определяется по выражению:

IК.МИН

KЧ = IД.О. + KТ ∙ (IТ расч (в т.А). − IТ.О.).

Если полученное значение KЧ < 2, то необходимо увеличить значение IТ.О.

и повторить расчёт чувствительности.

80