книги2 / 75

PERSPECTIVESCIENTIFICRESEARCH:EXPERIENCE,PROBLEMSANDDEVELOPMENTPROSPECTS

Материалы и методы.

В сетях сложной конфигурации с несколькими источниками питания простые и направленные МТЗ не могут обеспечить селективного отключения КЗ. Так, при КЗ на W2 (рис. 1) МТНЗ 3 должна подействовать быстрее РЗ 1, а при КЗ на W1 – наоборот, МТНЗ 1 должна подействовать быстрее РЗ 3 [1-4].

Рисунок 1 – Кольцевая сеть с двумя источниками питания (О – максимальная токовая направленная защита; ∆ – дистанционная

защита)

Эти противоречивые требования не могут быть выполнены с помощью МТНЗ. Кроме того, МТНЗ часто не удовлетворяет требованиям быстродействия и чувствительности. Селективное отключение КЗ в сложных кольцевых сетях может быть обеспечено с помощью дистанционной защиты.

Структура цифровой дистанционной защиты . На рисунке 2

приведена структурная схема алгоритма трехступенчатой цифровой ДЗ для одной фазы [2]. В общем случае в блоках Ф, к которым подведены вторичные фазные токи i(t) и нап ряжение u(t), выполняются функции формирования измерительных органов

~ 40 ~

ПЕРСПЕКТИВНЫЕНАУЧНЫЕИССЛЕДОВАНИЯ:ОПЫТ,ПРОБЛЕМЫИПЕРСПЕКТИВЫРАЗВИТИЯ

сопротивления трех ступеней РСI, РСII и РСIII. В качестве уставок задаются параметры срабатывания Zс.р и возврата Zв.р ступеней. Если ZIр<ZIс.р, то срабатывает РСI первой ступени и при отсутствии блокирующих сигналов защита действует на отключение выключателя без выдержки времени. Блокирующие сигналы запрещают действовать защите, например, при качаниях и неисправностях в цепях напряжения.

Рисунок 2 – Структурная схема алгоритма трехступенчатой ДЗ (условно на одну фазу)

Срабатывание РСII при отсутствии блокирующих сигналов фиксируется меткой К. При этом запускается орган выдержки времени второй ступени ОВII, набирающий заданное время

МЕЖДУНАРОДНАЯНАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯКОНФЕРЕНЦИЯ | НИЦВЕСТНИКНАУКИ | WWW.PERVIY-VESTNIK.RU

~ 41 ~

PERSPECTIVESCIENTIFICRESEARCH:EXPERIENCE,PROBLEMSANDDEVELOPMENTPROSPECTS

срабатывания tIIс. Если к моменту набора времени РСII по-прежнему находится в состоянии после срабатывания и отсутствует блокирующий сигнал, то защита действует на отключение выключателя и возврат ОВII. При увеличении значения ZIIр > ZIIс.р в процессе набора выдержки времени, но при ZIIр<ZIIв.р набор tIIс продолжается, РСII еще не возвращается. При возврате РСII (например, за счет отключения внешнего КЗ) присваивается значение К=0 и ОВII возвращается [3].

Аналогично работает ступень III при срабатывании РСIII и по истечению tIIIс.р.. Если ступень I выполняется с выдержкой времени, то схема аналогична приведенным схемам для ступеней II и III.

Метка К исключает излишние запуски ОВ11, если Zс.р< Zр< Zвр.

Характеристики микропроцессорных дистанционных защит. Микропроцессорная дистанционная защита работает при всех видах повреждения, измеряя разность фазных токов при междуфазных КЗ и линейное напряжение между двумя фазами. При однофазном КЗ реле измеряет фазный ток и фазное напряжение.

Сопротивление при однофазном замыкании значительно больше, чем при междуфазном Х0 =(2…5.5)Х1. Кроме этого, в проводе,

вкотором возникло КЗ, наводится напряжение от тока, протекающего

вдругих линиях, находящихся в зоне влияния. В защите все это учитывается коэффициентом компенсации кп. При однофазном

замыкании реле измеряет величину Zр Uр /(Iр кпI0 ). К

фазному току добавляется ток нулевой последовательности, умноженный на коэффициент компенсации. Поскольку ток в смежных линиях может не совпадать по фазе с током на поврежденной линии, коэффициент компенсации представляет собой комплексную величину, поэтому должны быть рассчитаны величина и угол компенсации. ДЗ учитывает что, КЗ может быть через дугу, имеющую активное сопротивление. Это сопротивление учитывается расширенной характеристикой защиты. Величина сопротивления дуги зависит от величины тока и длины дуги. При замыкании на землю ток меньше, а длина дуги значительно больше. Поэтому и сопротивление дуги значительно больше. Уставки по активному сопротивлению защиты выполняются по возможности большими и отстраиваются от активного сопротивления нагрузки.

~ 42 ~

ПЕРСПЕКТИВНЫЕНАУЧНЫЕИССЛЕДОВАНИЯ:ОПЫТ,ПРОБЛЕМЫИПЕРСПЕКТИВЫРАЗВИТИЯ

Дистанционная защита PD-532 или MiCOM P433-P439 может быть выполнена с круговой или прямоугольной характеристикой.

Технические характеристики цифровых защит

Устройства защиты типа MiCOM P433 – P439 имеют 6 ступеней, четырехступенчатую защиту от замыканий на землю и четырехступенчатую токовую защиту обратной последовательности. Все ступени могут быть выполнены направленными и может быть использована схема ускорения защиты по ВЧ каналу.

Устройство MiCOM Р439 имеет жидкокристаллический графический дисплей, на котором может быть изображена мнемосхема ячейки с разъединителями и заземляющими ножами и заложена возможность управления до 6 аппаратами. Поэтому область применения такой защиты – ячейки с дистанционным управлением разъединителями и заземляющими ножам, например КРУЭ.

Защита MiCOM P441 срабатывает при междуфазных КЗ и при замыканиях на землю и имеет 5 ступеней ДЗ. Устройство имеет также трехступенчатую защиту от замыканий на землю и четырехступенчатую МТЗ от междуфазных КЗ. МТЗ от междуфазных КЗ может быть выполнена направленной. Может быть также использована схема ускорения защиты по ВЧ каналу.

В серии MiCOM Р540 имеется набор ДЗ линии. Блок MiCOM Р541 не имеет АПВ и предназначен для применения ДЗ в виде резервной защиты, MiCOM Р542 имеет четырехкратное АПВ. Перечисленные защиты могут работать по проводному или оптоволоконному каналу [4].

Для того, чтобы обеспечить селективную защиту с небольшими выдержками времени, особенно на коротких линиях, необходимо применять четырехступенчатую защиту.

Устройства дистанционной защиты MiCOM P433-Р435 работают при междуфазных КЗ и при замыканиях на землю и имеет 6 ступеней. В состав защиты входят четырехступенчатые защиты от междуфазных КЗ и замыканий на землю.

На воздушных линиях должно быть предусмотрено АПВ. В данном случае, АПВ обычно выполняется однократным, чтобы не увеличивать объем повреждений на линии, так как даже при однократном включении линия включается от АПВ два раза (с двух сторон). Устройство АПВ может быть выполнено с контролем

МЕЖДУНАРОДНАЯНАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯКОНФЕРЕНЦИЯ | НИЦВЕСТНИКНАУКИ | WWW.PERVIY-VESTNIK.RU

~ 43 ~

PERSPECTIVESCIENTIFICRESEARCH:EXPERIENCE,PROBLEMSANDDEVELOPMENTPROSPECTS

синхронизма с одной из сторон, для чего на линии должен быть установлен ТН.

Рекомендуется применять следующие устройства защиты:

1.Набор из двух дистанционных защит MiCOM P441 или P435 с ВЧ каналом.

2.Набор дистанционной защиты MiCOM Р435, P441 и продольной ДЗ MiCOM Р541, Р542.

3.Набор дистанционной защиты MiCOM Р435, P441 и продольной дифференциально-фазной защиты MiCOM Р547.

Устройства защиты фирмы АВВ. Для линий 110-220 кВ предлагаются устройства защиты типа REL 500. Аппаратура АВВ отличается значительным объемом функций.

Защиты включают:

1.Дистанционную защиту от всех видов замыканий с общим критерием повреждения и пятью независимыми ступенями для отключения многофазных КЗ и замыканий на землю. Защиты имеют четырехугольную характеристику с вырезом в зоне наибольших нагрузок.

2.Четырехступенчатую токовую направленную защиту нулевой последовательности для отключения замыканий на землю,

3.Библиотеку дополнительных базовых функций защиты, автоматики, блокировок и конфигурируемых логических схем.

4.Наличие функции определения места повреждения.

5.Набор функций управления.

6.Вырез в характеристике.

7.Возможность ускорения защиты по проводному, оптоволоконному или высокочастотному каналу.

Заключения.

В качестве вывода можно сделать следующее, который заключается в достоинстве использования цифровых защит:

самодиагностика – непрерывная автоматическая самопроверка цифровых реле позволяет персоналу быть уверенным в их исправном состоянии и в надежности срабатывания при коротких замыканиях, этим обеспечивается сохранность электрооборудования, устраняется возможность излишних отключений потребителей;

совмещения функций управления, контроля и защиты электроустановок в каждом цифровом многофункциональном

~ 44 ~

ПЕРСПЕКТИВНЫЕНАУЧНЫЕИССЛЕДОВАНИЯ:ОПЫТ,ПРОБЛЕМЫИПЕРСПЕКТИВЫРАЗВИТИЯ

устройстве (терминале) позволяют создавать на их основе нижний уровень – автоматизированную систему управления технологическими процессами (АСУ ТП) энергетического или другого объекта;

ускорение отключения коротких замыканий, которое достигается возможностью использования различных времятоковых характеристик, нескольких ступеней токовых защит, минимальных ступеней селективности (0,15-0,2 с);

сокращение расходов при сооружении энергетических объектов и при их обслуживании;

обеспечение безопасности оперативного и релейного персонала за счет дистанционного обслуживания энергоустановок.

Применение того или иного вида микропроцессорных защит зависит прежде всего от выполняемых функций и удобства обслуживания, и конечно же стоимости оборудования.

Список литературы

[1]Правила устройства электроустановок // 6-е изд. – М.: Энергоатомиздат, 1999.

[2]Чернобровов Н.Б. Релейная защита. / Н.Б. Чернобровов – М.: Энергия, 1984.

[3]Евминов Л.И. Применение микропроцессорной техники в устройствах РЗА. Практическое пособие к лабораторным работам по курсу "Релейная защита и автоматика систем электроснабжения" для студентов спец. 1-43 01 03 "Электроснабжение" / Л.И. Евминов, А.О. Добродей – Гомель, ГГТУ, 2004 (МУ № 2967).

[4]Курганов В.В. Выбор защитных характеристик и расчет уставок цифровых реле. Пособие для курсового и дипломного проектирования по курсу "Релейная защита и автоматика систем электроснабжения" для студентов спец. 1-43 01 03 "Электроснабжение".

©Г. Нурыева, 2022

МЕЖДУНАРОДНАЯНАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯКОНФЕРЕНЦИЯ | НИЦВЕСТНИКНАУКИ | WWW.PERVIY-VESTNIK.RU

~ 45 ~

PERSPECTIVESCIENTIFICRESEARCH:EXPERIENCE,PROBLEMSANDDEVELOPMENTPROSPECTS

УДК 621

МЕТОДЫ РАССТАНОВКИ ЦИФРОВЫХ ЗАЩИТ В ТРАНСФОРМАТОРАХ

Э.Д. Аразова,

студентка 5-го курса

А.С. Мухамметназаров,

научный руководитель, Государственный энергетический институт Туркменистана, г. Мары

Аннотация: С ростом строительства потребителей первой категории, возникает необходимость применения цифровых защит, т.к. индукционные и электромеханические реле не удовлетворяют требуемой надёжности и селективности защиты. В данной научной статье приводится пример расстановки защиты трансформатора микропроцессорной защиты с использованием комплекта MiCOM разных комплектов.

Ключевые слова: цифровые устройства, селективность, защита трансформатора

Введение. В настоящее время на вновь строящихся и реконструируемых электрических подстанциях применяются современные микропроцессорные системы защиты (цифровые реле)

типов Sepam 2000, Spac 800, MiCOM Р124, БМРЗ и др. В цифровых реле запрограммировано большое число функций защит с различными характеристиками срабатывания, при этом не увеличивается аппаратная избыточность устройства, что невозможно выполнить в аналоговых защитах. На практике при внедрении цифрового реле, как правило, без предварительного анализа используют такую же защитную характеристику, как и в аналоговых защитах, ранее применявшихся на данном защищаемом объекте. Вместе с тем, подбор оптимальной защитной характеристики позволяет не только увеличить быстродействие защиты, но и повысить ее чувствительность и селективность. Максимальная токовая защита (МТЗ) трансформаторов напряжением 6(10)/0,4 кВ в аналоговом

~ 46 ~

ПЕРСПЕКТИВНЫЕНАУЧНЫЕИССЛЕДОВАНИЯ:ОПЫТ,ПРОБЛЕМЫИПЕРСПЕКТИВЫРАЗВИТИЯ

варианте, как правило, выполнялась с независимой от тока выдержкой времени, равной 0,5 с (реле РТ-40) [1].

Материалы и методы. Применение для этой цели индукционного реле РТ-80 не дает преимуществ, поскольку минимальное время его срабатывания не может быть меньше 0,5 с. Введение выдержки времени срабатывания в МТЗ необходимо для обеспечения селективности с автоматическим выключателем (автоматом) ввода на стороне 0,4 кВ.

Лидерами в производстве микропроцессорных устройств РЗА являются европейские концерны AREVA, MiCOM, ABB, SIEMENS и др. Цифровые защиты, выпускаемые этими фирмами, имеют высокую стоимость, которая окупается их высокими техническими характеристиками и многофункциональностью.

Основные характеристики микропроцессорных защит значительно выше, чем электромеханических или электронных. Так, коэффициент возврата измерительных органов составляет 0,95…0,97 (вместо 0,80…0,85 у электромеханических реле), аппаратная погрешность – в пределах 2…5%, мощность, потребляемая от измерительных трансформаторов тока и напряжения, находится на уровне 0,1…0,5 В∙А (вместо 10…50 В∙А у электромеханических реле) [2].

ЦР требуется надежный источник питания. Практически независимо от числа реализуемых функций, цифровое устройство РЗ потребляет от сети оперативного тока мощность порядка 5…20 Вт.

Собственное время срабатывания измерительных органов цифровых реле осталось практически таким же, как у их электромеханических аналогов.

На рисунке 1 показана расстановка защит трансформатора, выполненная на реле MiCOM Р124 на вводах ВН и Р122 – на вводе НН. ДЗТ выполнена на реле MiCOM Р632. Газовая защита подключается на дискретный вход устройства MiCOM Р124 [3].

МЕЖДУНАРОДНАЯНАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКАЯКОНФЕРЕНЦИЯ | НИЦВЕСТНИКНАУКИ | WWW.PERVIY-VESTNIK.RU

~ 47 ~

PERSPECTIVESCIENTIFICRESEARCH:EXPERIENCE,PROBLEMSANDDEVELOPMENTPROSPECTS

Рисунок 1 – Расстановка защит на понижающем двухобмоточном трансформаторе

Для ввода ВН во всех случаях целесообразно применить устройство MiCOM Р124, имеющее автономное питание, независящее от наличия оперативного тока на подстанции. Дополнительные токовые органы, входящие в состав MiCOM Р632 используются для дублирования резервных защит, а свободные токовые органы – для блокировки РПН, сигнализации перегрузки, автоматики охлаждения и.т.д. Распределение функций ЦР приведены в табл.1. Взамен MiCOM P 621 может быть использовано MiCOM P 622, при этом появляется возможность выполнить блокировку МТЗ дополнительно по напряжению обратной последовательности.

~ 48 ~