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

4.6.4. Использование двустороннего измерения направления мощности

Во многих случаях, целесообразна фиксация направления мощности при К3 не только в зоне действия, но и в противопо­ ложной области - зоне недействия. Наличие порога действия по току для реле направления мощности, реагирующего на пол­ ные величины (компараторы 1-3 на рис. 4.27,а) или на активную или реактивную составляющие тока дает возмож­ ность получить реле направления мощности двустороннего дей­ ствия. При этом фиксируется три возможных состояния: К3 в положительном направлении; К3 в отрицательном направлении; отсутствие К3 или условий для измерения направления мощно­ сти. Пример характеристики двустороннего реле направления мощности при использовании полных токов и напряжений при­ веден на рис. 4.32,а.

Примем <рм.ч - угол максимальной чувствительности, равно­ удаленный от границ зоны действия в положительном направ­ лении. Условия срабатывания, соответствующие характеристи­ ке в положительном направлении (рис. 4.32,а) с учетом обще­ го выражения (2.26) примут вид:

Рис. 4.32. Общий случай характеристик реле направления мощносrн двустороннеrо действия:

а - реагирование на полные токи; 6 - реагирование на составляющие нулевой последовательносrн

211

Для реле с характеристикой в отрицательном направлении:

Примем аналогичное определение угла максимальной чувст­ вительности < >м.ч для реле, реагирующихна активную и реак­ тивную составляющие тока нулевой последовательности (актив­ ную и реактивную мощности) в сетях с малым током замыка­ ния на землю. Характеристика общего вида, объединяющая ре­ ле активной и реактивной мощности (рис. 4.29,б и 4.31), при­ ведена на рис. 4.32,б. Характеристика срабатывания описывает­ ся в общем случае условием

(4.34)

В частности для реле реактивного тока (рис. 4.29,б) имеем

(!)м.ч = З1t/2, откуда из (4.34) получим

что идентично выражению (4.25). Для реле активного тока (рис. 4.31) необходимо в (4.34) принять < >м.ч = 1t, что приводит к выражению (4.30) при AR = ЗI0уст·

Значение < >м.ч• от которого зависит расположение характери­ стик на рис. 4.32, определяется в общем случае параметрами защищаемой сети и предъявляемыми к УРЗ требованиями.

Принцип «обратного блокирования». В качестве примера на рис. 4.33 показана возможность использования двустороннего

измерения направления мощности для быстрого отключения ко­ ротких замыканий в сетях с двусторонним питанием [9].

На трех участках линии с выключателями ./(!)./0 установле­ ны защиты .,(!)..+0 Каждая из защит содержит ненаправленную токовую ступень (!)('2:.)действующую с небольшой выдержкой времени на отключение соответствующего выключателя, а так­ же органы выявления направления мощности. От шин подстан­ ции В питаются потребители, подключенные через выключате­ ли ..'2:.0 ..0 с ненаправленными токовыми защитами ..(0 ..,0 За­ щиты .,)..0 имеют реле направления мощности двусторонне­ го действия, фиксирующие положительное (от шин в линию)

212

БШ

Рис. 4.33. Обеспечение селективности в сетях с двухсторонним (каnьцевым) питанием на основе принципа «обраmой блокировки»

или отрицательное направление мощности. Предполагается, что

расстояние между местами установки смежных защит позволя­

ет обеспечить обмен сигналами между ними. Защиты 51-52, 52-53, 53-54, 54-S5, 55-S6 обмениваются блокирующими

сигналами. Для защит, установленных по концам линии (5152, S3-S4, S5-56), каждый блокирующий сигнал генерирует­ ся при направлении мощности от линии к шинам (фиксация внешнего повреждения). Для смежных защит (52-53, S4-55)

блокирующий сигнал генерируется при направлении мощности

от шин в линию (внутреннее КЗ). При этом для всех защит эле­ ментов, подсоединенных к шинам организована блокирую­ щая шина БШ; обеспечивающая блокирование защит 52, 53 пи­ тающих присоединений при подаче на нее сигналов от реле на­

правления мощности защит S2 и S3 (направление мощности в линию) или при действии защит 57, 58 присоединений потре­ бителей.

Указанный обмен сигналами дает принципиальную возмож­ ность выполн ния быстродействующей селективной защиты от­

дельных участков линий и сборных шин.

При КЗ К1 на участке АВ каждая из защит 53-56 блокирова-

213

на предыдущей по номеру защитой, вследствие направления мощности от линий к шинам. При К3 К2 на линии ВС защита

S1 блокирована сигналом от S2, защита S2 - сигналом от SЗ (через БIII). По тем же условиям блокированы защиты S5 и S6 (соответственно сигналами от S4 и S5).

При К3 К3 на отходящей линии защита S2 блокирует S1, S4 блокирует S5, а S5-S6. Защиты S2 и SЗ блокируются сигналом от защиты S8 через БШ, т.е. в этом случае срабатывает только защита S8.

При К3 К4 на шинах В зашиты S2 и S3 являются незаблоки­

рованными вследствие отсутствия запуска защит S7, S8 отходя­ щих линий и отсутствия блокирующих сигналов от защит S1 и S4. Указанное обеспечивает отключение питающих шины В ли­ ний. Остальные защиты S1, S4, S5, S6 являются заблокирован­ ными до отключения КЗ.

214

Защита от теIUiовой перегрузки

5.1. Общие положения

перегрузках, является повышение температуры защищаемого объекта вследствие роста тепловой энергии, выделяемой проте­

кающим током. Рассмотренные в гл. 4 токовые защиты, как и другие виды защит, производят сравнительно быстрое отключе­

ние объекта при КЗ, обеспечивая при этом как защиту объекта от последствий длительного протекания тока, так и селектив­

ность отключения. При этом повышение температуры контро­ лируется лишь косвенно по значению и длительности протека­ ния тока и не учитывает температурные свойства объекта и тем­ пературу окружающей среды. В то же время температура отдель­ ных элементов энергосистем, прежде всего обмоток двигателей, генераторов, трансформаторов, а также кабельных и воздушных

Рис. 5.1. температурная защита сrатора ('ГЗС) генератора:

)('ГЗ,-- входы измерения эффективных значений фазных токов; ДГ - датчик тем­ nературы; ), - nреобразователь темnературы с выходным сигналом постоянного тока I., линейно зависящим от температуры; 4 - вход измерения температуры

)('ГЗ,-

5.1

[9].

кр -

ct ,

216

Обозначим: Лt? ом = t°- t°0кр - температурный перегрев объ­

екта при номинальной мощности ном; t?ioм - температура объ­ екта при номинальном токе.

При этом справедливо соотношение

С учетом (5.4) уравнение нагрева (5.3) можно представить в виде:

(5.5)

Так как выделяемая мощность пропорциональна квадрату то­ ка, то уравнение (5.5) можно записать в виде:

Для упрощения введем относительные величины, приняв за

базовые номинальный ток lнow перегрев Лt 011 объекта при но­ минальном токе и постоянную времени нагрева объекта t:

217

Переходя с учетом обозначений (5.7) от относительных вели­ чин к абсолютным, из (5.8) имеем уравнение нагрева:

Решением уравнения (5.8) является текущее значение отно­ сительной температуры 0 = 0(t):

0(t) = Ae-<l't + В.

Обозначим относительную температуру объекта в момент на­ чала отсчета (t = О) 8r=O = 80 и относительную установившую­ ся температуру (t = оо) 8ycr· При этом в установившемся режи­

ме (при d0/dt = О) Oycr = 1;.

С учетом этого и обозначений (5.7) решение уравнения (5.8) имеет вид:

(5.10)

Выражение (5.10) позволяет контролировать текущую темпе­ ратуру объекта при известных значениях начальной температу­

ры, температуры окружающей среды и протекающего тока.

Пусть 0доп - относительная допустимая температура объек­ та. Приняв в выражении (5.10) 0(t) = Одоп• получим время tcp, за которое температура объекта возрастает до значения 8доп:

tcp =

Переходя к абсолютным величинам с учетом принятых в (5.7) обозначений получим:

(5.12)

218

где tg - температура в момент t = О.

Таким образом, зная перегрев объекта при номинальном то­ ке дt ом, начальную температуру объекта t3; температуру окру­ жающей среды t кр, можно определить допустимое время отклю­ чения при токе 1, исходя из возрастания температуры до значе­

ния t п·

При реализации цифровой защиты необходимо пользоваться не решением (5.11) при постоянном значении тока IP' а общим численным решением дифференциального уравнения нагрева и охлаждения(5.8), описывающим любые изменения тока. Для малых отрезков времени Лt уравнение (5.8) примет вид

откуда получим

(5.13)

Это уравнение является упрощенной тепловой моделью про­ цесса нагрева, позволяющей вычислять текущую температуру 0(t) на основе предшествующей температуры 0(t - Лt). При этом значение относительной температуры окружающей среды 00кр либо принимается известным, либо вводится непрерывно в про­ грамму с помощью преобразователя температуры ПТ, отслежи­

вающего температуру окружающей среды (см. рис. 5.1). Рассмотрим распространенный случай, когда по объекту пред­

где Iдоп - ток, соответствующий допустимому перегреву объек-

219

12 1

k2i!:-k2i!:

12

---1

k2I;oм