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

Визуальные сообщения

Рис. 1.3. Защита типа 75D5: а - вид спереди; б - вид сзади

11

достигается тем, что каждая защита, например S1, не только из­ меряет ток в месте своей установки (1%%()но и передает эту ин­ формацию в непрерывной цифровой форме по волоконно­ оптическим каналам связи к другим, смежным с ней защитам. При этом передаваться могут и одиночные, и суммарные значе­ ния токов. В результате каждая защита S1-S4 контролирует па­ раметр Ц, что обеспечивает правильное функционирование всей системы РЗ. На рис. 1.3 приведены фотографии защиты 7SDS и отмечены места ввода (вывода) информации в соответ­ ствии с рис. 1.1.

Входная аналоговая информация от измерительных трансфор­ маторов тока и напряжения подводится к клеммам на задней стороне устройства (рис. 1.3,б). Через специальные разъемы для подсоединения волоконно-оптических кабелей происходит об­ мен непрерывной цифровой информацией %)%,( ), между устрой­ ствами о текущих значениях векторов токов и суммы токов. Соединения на задней стороне устройства обеспечивают также обмен информацией с пользователем и другими объектами (ло­ гические сиrnалы %(%,( (%,сообщения, параметры и уставки).

На лицевой плате устройства установлены элементы визуаль­ ной сиrnализации (светодиоды и дисплей) и различные кнопки для ввода параметров и уставок. Тут же располагается и разъ­ ем для подключения персонального компьютера (ПК) для вво­ да параметров и уставок и вывода сообщений различного вида.

1.3. Виды повреждений

Основным видом повреждений в ЭС являются повреждения изоляции - короткие замыкания и замыкания на землю (в се­ тях с изолированной или компенсированной нейтралью) -

табл. 1.1.

Однофазные К3 и замыкания на землю составляют 80-90% всех повреждений. Возможны и более сложные повреждения. Например, при обрыве одной фазы линии упавший конец про­ вода вызывает появление однофазного К3 или замыкания на землю одновременно с разрывом фазы. Частота возникновения повреждений зависит от уровня номинального напряжения се­ ти, способа прокладки линии и состава грунта, наличия грозозащитных тросов и разрядников, а также от погодных условий.

%()

ТабJJИца 1.1. Основные виды повреждений в трехфазных сетях

Все приведенные в табл. 1.1 виды повреждений мoryr проис­

ходить при наличии переходного сопротивления в месте повреж­ дения, прежде всего сопротивления, вносимого электрической дугой или посторонними предметами. При замыканиях на зем­

лю важной составляющей переходного сопротивления является

сопротивление опоры Rоп, несущей провод (рис. 1.4,а), и сопро­ тивление земли, зависящее от вида почвы, значения и длитель­

ности протекания тока.

Общий случай, учитывающий все возможные виды переход­ ных сопротивлений в месте КЗ, показан на рис. 1.4,б. Обычно переходное сопротивление при замыканиях на землю находит­

ся в пределах 5-20 Ом. В особых случаях (при малом числе за­ землений в сети и скалистом грунте) оно может достигать со­ тен ом [10].

(),

В

Рис. 1.4. КЗ на землю (а) и общий случай замыкания в ЭС (--

1.4. Основные требования к защитным функциям

1.4.1. Чувствительность

Как указывалось, одной из основных задач РЗ является защи­ та элементов энергосистемы от повреждений, обусловленных КЗ и аномальными режимами, и выдача команд и сигналов, спо­ собствующих восстановлению электроснабжения.

На рис. 1.5 показана электрическая сеть, в которой в точке К1 происходит КЗ на линии :J­.­ При этом токи КЗ протекают не только по линии :J­,­ но и по другим элементам ЭС. Одной из основных :Jадач РЗ (защит S1-511) является по возможнос­

ти быстрое отключение поврежденного элемента (линии :J­(,­ что обеспечивает как сохранность элементов ЭС, так и быст­ рое восстановление электроснабжения.

В рассматриваемом случае это обеспечивается отключением защитами 5.­ и 5.­ выключателей 1­­ и 1.­ по концам линии :J­.­ При этом место КЗ изолируется от источников напряжения (ге­ нератор Gl, эквивалентная система Nl), и тем самым прекра­

щается протекание токов КЗ по поврежденным и ряду непо­ врежденных элементов сети.

(,,

1.4.2. Селективность

Селеюпивность есть свойство релейной защиты формировать команды отключения только поврежденного участка или мини­ мального числа участков электрической сети вблизи места по­ вреждения, с тем чтобы свести к минимуму недоотпуск энер­

гии потребителям. Так, селективность релейной защиты означает, что устройст­ ва защиты )%,и )(, должны при К3 , (, подействовать соответст­ венно на вЫ1СЛючатели Q6 и Q7 раньше, чем устройства защи­

ты S1-S5 и S8-S11, которые также измеряют токи КЗ. Толь­ ко при этих условиях в данной ЭС с двусторонним питанием электроснабжение потребителей Vl и V2 будет сохранено. Обес­ печение селективности является достаточно сложной задачей вследствие того, что тоI<И К3 протекают как по поврежденным, так и по неповрежденным элементам.

Существуют два принципиально отличающихся способа обес­ печения селективности, в соответствии с которыми классифи­ цируются релейные защиты - защиты с относительной селек­ тивностью и защиты с абсолютной селективностью.

1.5. Релейная защиrа с О'Пlосительной селекnmносrью

Если релейная защита не может обеспечить отключение 100% защищаемого объекта без введения замедления при К3 в конце защищаемой зоны для отстройки от внешних КЗ, то такая за­ щита обладает относительной селективностью. Защиты, ис­ пользующие данные о токах и напряжениях только в месте сво­ ей установки, обладают относительной селективностью. Пояс­ ним сказанное на примере участка сети с односторонним пита­ нием, состоящего из линий Wl-WЗ (рис. 1.6).

В данном случае достаточно отключение лишь одного вы­ ключателя на каждой из линий для отделения места повреж­ дения при К3 от источника энергии. Если точка К,-в конце ли­ нии Wl расположена достаточно близко к шинам подстанции В, а точка К2Wв начале линии W2 расположена также достаточ­ но близко к шинам В, то токи и напряжения, подводимые к за­ щите S1 при КЗ в точках К,-и К-,-практически одинаковы. Это означает, что если защита S1 охватывает КЗ %%(в конце линии Wl и срабатывает при этом без замедления, то с большой вероятностью она сработает без замедления и при замыкании

16

к2 в начале линии W2, т.е. селективность защиты S1 не будет

обеспечена.

Для обеспечения селективности необходимо, чтобы защита S1

Рис. 1.6. Сrупеичатые характерисrики защит в сети с односторонним питанием

17

б)

Рис. 1.7. Плавно-зависимая от тока выдержка времени (а) и характеристики защит в сети с односторонним питанием и плавно-зависимой от тока выдержкой времени (б)

18

как с увеличением расстояния от места установки защиты до места КЗ ток К3 уменьшается и время срабатывания соответст­

венно увеличивается (рис. 1.7,6). В сетях с двусторонним и многосторонним питанием для

обеспечения оnюсительной селективности используется также принцип, иллюстрируемый рис. 1.6 и 1.7,б, однако устройства

релейной защиты имеют в своем составе дополнительные реле,

контролирующие угол между током и напряжением при К3 (см.

гл. 4).

Таким образом, РЗ с оnюсительной селективностью характе­ ризуется двумя основными свойствами:

•содержит ступени выдержки времени или имеет характери­ стики измерительных реле с замедлением в действии, позволя­ ющие охватить 100% защищаемого участка;

•обеспечивает резервные функции при отказе выключателя или защит на соседних участках.

1.6.Релейная защита с абсолютной селективностью

Релейная защита обладает абсолютной селективностью, если она охватывает полностью защищаемый объект (участок) и не срабатывает при К3 вне защищаемого объекта. Это может быть обеспечено только в случае, если для измерения или принятия решения об отключении используется дополнительная инфор­ мация с противоположного конца (или концов) защищаемого объекта.

Возможны два принципа построения защит абсолютной се­ лективности [3] - с непосредственным (рис. 1.8,а) и косвен­ ным (рис. 1.8,б) сравнением сигналов:

Рис. 1.8. Принципы построеНЮ! защит абСОIUО'П!ой селеКТИ11НОСТИ

с непосредственным {а) и косвенным {б) сравнением сиmап:ов

19

При непосредственном сравнении сигналов измеряемыми ве­ личинами РЗ являются сигналы с различных сторон объекта. При косвенном сравнении сигналов защиты обмениваются логи­ ческой информацией о действии измерительных органов, уста­ новленных по концам объекта.

Использование для измерительных органов информации с раз­

(( концов защищаемого объекrа (в защите с непосредствен­ ным сравнением сигналов) позволяет обеспечить принципиально

новое качество РЗ (абсолютную селективность), которого нельзя достигнуть при использовании только информации с одного из концов защищаемого объекrа. В качестве примера на рис. 1.9 проиллюстрирован принцип дифференциальной защиты объекта (воздушная или кабельная линия, трансформатор и т.п.), облада­ ющей абсолютной селективностью.

При К3 К1 внутри объекта направления токов i0 и iь одина­ ковы относительно концов объекта (полярности трансформа­ торов тока TAl и ТА всегда одинаково ориентированы отно­

Рис. 1.9. Принцип действия дифференциальной защиты объекта, обладающей абсолютно й селективностью, при внутреннем (а) и внешнем (б) КЗ

)(,