ИЭ / 9 сем (станции+реле) / Литература / Шнеерсон

Рис. 4.13. Фующионирование МТ3 с устанамиваемым временем возврата

при прерывистом токе

Т1

t1 -t2

t2

4 5 t6-t7,

Т1 •

182

Рис. 4.14. Характеристики срабатывания (а) и юэврата (б) МТЗ с зависимой выдержкой времени

срабатывания I =1,llp, при превышении которого производит­

ся пуск данной функции. Универсальным решением является возможность графического (по точкам) задания пользователем

необходимой характеристики.

Характеристики возврата МТЗЗ. Максимальная токовая за­ щита с зависимой от тока выдержкой времени может выпол­ няться или с мгновенным возвратом, если ток становиться мень­ ше порогового значения, или же со специальными характерис­ тиками возврата, обеспечивающими лучшее согласование с эле­ ктромеханическими реле, а также более эффективную работу при прерывистом токе. В соответствии с нормами IEEE харак­ теристики возврата описываются формулой

(4.5)

где значение G отличается в общем случае от значений, исполь­

зуемых в выражении (4.4).

На рис. 4.14,б в качестве примера приведены характеристи­ ки возврата МТЗЗ.

184

4.2.6. Использование пусковых и блокирующих сшналов в МТЗ

Имеющиеся в цифровых МТЗ сигналы пуска отдельных сту­ пеней и входы для их блокирования (см. рис. 4.10), позволяют в определенных случаях исключить такой существенный недо­ статок МТЗ как необходимость для обеспечения селективности увеличения выдержек резервных ступеней защит (см. рис.

и расширяют возможности других эффективных реше­

ний. В качестве примера, ниже рассматривается два распрост­ раненных случая [9].

А, основанный на том, что в данной радиальной сети при КЗ в

линии. Пусковые выходы МТЗ (см. рис. 4.10, сообщение 1>») всех отходящих линий объединены и подаются на блоки­

рующий вход быстродействующей ступени 1>> защиты пи-

АQ2

Питание

1

1

1

Отм.

Рис. 4.15. Использование блокирующих сигналов МТ3 д11Я защиты сборных шин

185

тающей линии (рис. 4.10, блок ,,(,, В результате, при К3 К(, в начале отходящей линии появляется сигнал .141114.-.(4 блоЮ1ру­

ющий отключение питающей линии быстродействующей ступе­ нью, а отключение производится защитой S2 отходящей линии. При К3 , (, на шинах (, ни одна из защит отходящих линий не запускается, и К3 отключается быстродействующей ступенью I >> защиты .-4 питающей линии, так как ее блокирование в этом случае не происходит. Ступень .-4 защиты .-(4 имеющая большую, чем ступень .--(4 выдержку времени 1-,4 обеспечи­ вает резервирование защит отходящих линий. Следует отметить, что для обеспечения селективности быстродействующая ступень защиты .-4 должна иметь небольшую временную задержку 11 >>, чтобы не допустить срабатывания до прихода блокирующего сигнала от защит отходящих линий.

Ускоренное отключение повреждений МТ3 с зависимой выдержкой времени в радиальных сетях. Данное решение по­ ясняет рис. 4.16, где МТЗ .-(4.-(4..4 с зависимой выдержкой времени имеют одинаковые ус­

186

кировки вышестоящей защиты должна автоматически снимать­ ся при отказе выключения нижестоящей защиты.

Недостатком подобного решения является отсуrствие резер­ вирования К3 на соседних линиях.

Для согласования работы защит отдельных участков при ма­ лых токах КЗ, соизмеряемых с током пуска Ip, необходимо не допустить случая, чтобы при К3 на нижестоящем участке запу­ стилась только защита вышестоящего участка, что приведет к неселективному отключению. Для этого каждая нижестоящая защита должна иметь несколько меньшую уставку по току по сравнению с соседней вышестоящей.

Подобное решение может быть применено и для отдельных ступеней МТЗ с независимой выдержки времени.

4.3. Токовые защиты на основе измерения симметричных составляющих

а.Т.43оввляоиеоонмзекихо

Основное преимущество использования симметричных со­ ставляющих токов и напряжений заключается в возможности повышения чувствительности и селективности РЗ при выявле­ нии несимметричных повреждений в ЭС. Указанное обусловле­ но тем, что в нормальном режиме ЭС векторы тока и напряже­ ния практически симметричны, т.е. образуют систему прямой последовательности. Незначительная несимметричность систе­ мы векторов (неодинаковость амплитуды и сдвиг углов, отли­ чающийся от 120°) вызвана отклонениями характеристик эле­ ментов ЭС и измерительных трансформаторов в отдельных фа­

зах.

При несимметричных К3 симметрия_ фазных величин отсуr­ ствует, т. е. возникают составляющие обратной и нулевой по­ следовательностей. Отметим, что составляющие нулевой после­ довательности возникают в соответствии с выражением (2.25а) только в случае, если система неуравновешенная, т. е. геомет­ рическая сумма токов фаз не равна нулю. Такие условия име­

ются при КЗ, связанных с землей. Например при двухфазном К3 между фазами А и В имеем Iл cp-Iв, Ic cpО, 1() () О, т.е. нулевой последовательности не возникает.

С учетом изложенного, защиты, реагирующие на симметрич­ ные составляющие обрапюй и нулевой последовательностей, не

(,),

нуждаются в отстройке уставок от максимальных значений фаз­ ных токов в нормальном режиме, что делает их значительнее чувствительнее к несимметричным повреждениям в ЭС.

4.3.2. Токовая защита обратной последовательности

Так же как и МТЗ, токовая защита обратной последователь­ ности может выполняться со ступенчатой или с зависимой от тока выдержкой времени, т.е. имеет характеристики, приведенные на рис. 4.8,б,г.

На рис. 4.17,а приведен вариант реализации защиты на осно­

ве трех ступеней, две из которых имеют независимые от тока 12 выдержки времени 112 > и ТI2 >> (блоки 9 и 10).

Характеристики ступени с зависимой от тока 12 выдержкой времени обеспечивает блок 8. Текущие вычисляемые цифровые

12

а)

11

-,---i-------------

б)

Рис. 4.17. Токовая защита обратной последовательносrи: а - струю-ура; б -- комбинированная характерисrика

188

значения 12 (блок 1) сравниваются с уставками по току отдель­ ных ступеней (блоки 2-4 и компараторы 5-7), обеспечивая необходимые параметры результирующей комбинированной ха­

рактеристики (рис. 4.17,6).

Вид зависимых от тока характеристик защиты по 12 опреде­ ляется защищаемым объектом. Для защиты электрических ма­ шин от перегрева вследствие несимметрии токов используется, например, характеристика вида

(4.10)

где К - фактор несимметрии, зависящий от параметров защи­ щаемого объекта; 12/Iном - относительное значение тока обрат­ ной последовательности.

В этом случае характеристика защиты должна быть комбини­

рованной по типу рис. 4.17,б, причем значение 12 > должно со­ ответствовать длительно допустимому току 12.доп несимметрии,

при превышении которого запускается зависимая характерис­ тика (4.10). При этом время возврата должно учитывать охлаж­

дение машины и в простейшем случае определяется соотноше­ нием:

(4.11)

где 12доп - длительно допустимый ток обратной последователь­ ности. Таким образом, возврат в исходное состояние происхо­

диТ при условии 12 < lдon через время t8• В практике нашли при­ менение как стандартные характеристики IEC и ANSI/IEEE (аналогично п. 4.2.5), рис. 4.14), так и специальные характери­

стики.

Защита обратной последовательности от обрыва фазы двигателя. Исчезновение тока в одной из фаз, вызванное обры­

вом цепи питания двигателя, сгоранием плавкого предохрани­ теля или неисправностью коммутационного аппарата, приводит к возникновению тока 12 вследствие существенной несимметрии токов. Однако значение 12 может быть достаточно малым, если мал ток нагрузки. Использование чувствительной уставки токо­ вой защиты по 12 для таких случаев недопустимо вследствие воз-

189

Рис. 4.18. Защита двигателя or обрыва фаз: а - сравнение симметричных составляющих;

6 - сравнение минимального и максимального тока фаз

можных небалансов по току при максимальной нагрузке и при пуске двигателя. Поэтому обычная защита по /2 в данном слу­ чае нечувсrвительна при обрыве фазы в режимах малой на­ грузки.

Эффективным является применение критерия отношения то­ ков обратной и прямой последовательностей К= 12/11 (рис.

4.18,а). Этот коэффициент зависит от соотношений между со­ противлениями обратной и нулевой последовательности и не за­ висит от тока нагрузки. Во избежание неправильного действия при К3 и коммутациях фаз защита от обрыва фазы должна быть отстроена от этих режимов по времени срабатывания.

Другим возможным решением при осуществлении защиты от обрыва фазы является использование в качестве критерия соот­ ношения между максимальным и минимальным значениями то­

ков отдельных фаз К= Imro/Imin (рис. 4.18,б). Этот критерий ха­

рактеризует возникшую при обрыве фазы несимметрию незави­ симо от абсолютных значений протекающих токов.

4.3.3. Токовая защита нулевой последовательности

Однофазные К3 являются наиболее распространенным видом К3 в ЭС. Так как уrроенный ток нулевой последовательности ра­ вен сумме фазных токов, схема включения 1Т с нулевым про­ водом (см. рис. 4.1) является фильтром токов нулевой последо­

вательности. Как и для токовых защит обратной последователь­ ности, основным преимуществом использования защиты, реа­

гирующей на ток нулевой последовательности, является возмож­ ность повышения чувствительности и снижение выдержки вре­ мени при однофазных КЗ вследствие отсутствия необходимой

190