ИЭ / 9 сем (станции+реле) / Экзамен / РЗ 9

2. Эпюры напряжений составляющих отдельных последовательностей; правила построения назначение. На примере высоковольтной сети с заземлённым режимом нейтрали дать оценку (чувствительность, мёртвые зоны) применения различных типов защит использующих симметричные составляющие напряжения при различных видах КЗ и обрыве провода. [Л7 1.3.5;Л2 1.6; Л9 15.8]

Эпюры напряжений составляющих отдельных последовательностей

Распределение напряжений отдельных последовательностей на различных элементах сети при трёхфазных, двухфазных и однофазных КЗ показаны на эпюрах рис. 2.1

Рисунок 2.1 Эпюры напряжений составляющих отдельных последовательностей при раз-

личных видах КЗ.

Напряжения различных последовательностей, подводимые к устройствам релейной за-

щиты, находятся путём алгебраического сложения напряжения в месте КЗ и соответству-

ющего падения напряжения на линии до шин подстанции, где установлена защита. В со-

ответствии с рис. 2.1, можно записать:

11

12

Обратимся к схеме рис. 15-18а, где в конце воздушной линии предполагается тот или иной вид несимметричного короткого замыкания. Характер эпюр напряжения отдельных после-

довательностей вдоль элементов рассматриваемой схемы представлен на рис. 15-18б, в и г для каждого несимметричного короткого замыкания. По мере приближения к генератору напряжение прямой последовательности возрастает, а напряжения обратной и нулевой по-

следовательностей, напротив, уменьшаются (по абсолютной величине). При указанном на рис. 15-18а соединении обмоток трансформатора напряжение нулевой последовательно-

сти за трансформатором отсутствует. Как видно из соотношения между Uк2 и Uко при однофазном коротком замыкании, в данном случае х0 ∑ > х2 ∑ . При другом соотноше-

нии между х0 ∑ и х2 ∑ соответственно изменятся эпюры напряжений U, и U2. Как видно, наибольшее искажение векторной диаграммы напряжений всегда получается в ме-

сте короткого замыкания. Для точек, расположенных ближе к источнику питания, это ис-

кажение становится всё меньшим. Полностью симметричной сохраняется система векто-

ров э.д.с.

В трансформаторах Z1т = Z2т, так как трансформаторы ведут себя одинаково для этих двух троек вращающихся векторов. А вот Z1т = Z2т ≠ Z0т. (Z1т > Z0т) Причина: Ф0 не могут замы-

каться по соседним стержням, а замыкаются по воздуху. Магнитные потоки прямой и об-

ратной последовательностей сдвинуты на 120 градусов и потому могут замыкаться по со-

седним стержням магнитной системы. Так как магнитное сопротивление по пути в воздухе больше магнитного сопротивления по пути в стали, то при одинаковых токах прямой и нулевой последовательностей Ф0 < Ф1.

Рисунок – К объяснению различного сопротивления трансформатора При соединении НН в треугольник, напряжение (как и ток) нулевой последовательности

13

падает в ноль, потому что ЭДС нулевой последовательности целиком расходуется на про-

ведение тока той же последовательности только через реактивность рассеяния обмотки НН и ток не выходит за пределы обмотки треугольника.

Для линии сопротивление обратной последовательности такое же, как и прямой потому что для элементов с магнитно связанными неподвижными друг относительно друга це-

пями (Т, АТ, ЛЭП) сопротивления прямой и обратной последовательности одинаковы,

т.к. взаимоиндукция между фазами от перемены чередования их не меняется.

Сопротивление нулевой последовательности линии зависит от токораспределения в земли, от собственной и взаимной индуктивности линий, а также от наличия грозотроса.

Цепность увеличивает сопротивление нулевой последовательности, наличие грозотроса уменьшает сопротивление нулевой последовательности.

На следующих рисунках показаны распределения напряжений, токов и мощностей при обрыве 1 фазы и потом при обрыве 2 фаз.

14

15

16

3. Распределение мощности прямой, обратной и нулевой последовательности при различных видах КЗ и обрыве провода. Возможные области применения РНМ в РЗА, преимущества и недостатки.

17

На рисунках выше представлено распределение мощности при разных видах КЗ, а

также при обрыве одной из фаз. Полученные диаграммы могут быть получены с помощью формул для симметричных составляющих мощностей:

1 = 31 1 1; 2 = 32 2 2; 0 = 30 0 0

1 = 31 1 1; 2 = 32 2 2; 0 = 30 0 0

Реле направления мощности – это органы, обеспечивающие направленное действие защиты.

В сети, где подстанции имеют двустороннее питание, при КЗ в любой точке токи повреждения протекают как по защитам, которые должны действовать при этом КЗ, так и по защитам, которые не должны действовать. Токовые реле, входящие в защиту, не могут определить, должна ли действовать защита. Этого не могут определить и реле напряжения,

ибо понижение напряжения на шинах подстанции происходит при любом КЗ на любой линии. И только совместное использование позволяет определить, какой же защите необ-

ходимо сработать.

Назначение: Реле направления мощности применяют в схемах РЗиА, когда требу-

ется определять направление (знак) активной или реактивной мощности для селективного срабатывания защиты. Различные модификации реле реагируют на токи и напряжения прямой, обратной или нулевой последовательности.

В основном, направленные защиты применяются в качестве основной в сетях до 35

кВ. В сетях 110–220 кВ применяется в качестве резервной, иногда в сочетании с токовой отсечкой применяется как основная защита.

Косновным недостаткам данных защит можно отнести:

•Большие выдержки времени вблизи источников питания;

• Сложность согласования защиты в сетях с большими нагрузками и небольшими по кратности токами КЗ;

• Наличие мертвой зоны при трехфазных замыканиях;

18

• Необходимость постоянного контроля цепей напряжения питающих реле мощности.

19

4. Выбор и обоснование схем подключения реле направления мощности.

Односистемное и трехсистемное исполнение реле. Использование векторных диаграмм для анализа направленных защит. Линии нулевых и максимальных моментов.

Схемы направленных защит

Рисунок 7 (а: векторная диаграмма напряжений и тока фазы А при трехфазном КЗ на линии. б: Векторная диаграмма токов и напряжений на зажимах реле и линии моментов РНМ)

Напряжения и токи, подводимые к реле при 90о и 30о схемах включения.

Недостатком 30о схемы является возможность отказа в действии реле при двухфазных КЗ из-за недостаточной величины напряжения. Ввиду этого для двухфазных защит 30-

градусная схема не применяется.

В отечественных энергосистемах в направленных токовых защитах принято использовать 90-градусную схему включения реле направления мощности смешанного типа. При этом в токовую катушку первого реле подается через ТТ ток фазы А, а к его потенциальной катушке подводится через ТН линейное напряжение ВС (рис. 7, а). Угол между этими векторами составляет 90º. Отсюда и произошло название схемы включения реле. Такое сочетание сигналов, подводимых к реле, улучшает работоспособность реле при близких коротких замыканиях.