Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем

Подождите немного. Документ загружается.

1) строится исходная характеристика I

/(/) МТЗВ, с которой

согласуется МТЗА (рис. 4.12, б);

2) определяется максимальное значение токов КЗ

1щ

тах

проходящих через МТЗА и МТЗВ при повреждении в начале

участка, защищаемого МТЗВ (в точке К1) (рис. 4.12, а);

3) пользуясь заданной характеристикой МТЗВ, находим ее

выдержку времени

1^1

токе

1щ

тах

, т. е. при КЗ в начале за-

щищаемой зоны, в точке К1 (рис. 4.12, б);

4) по условию селективности выдержка времени МТЗА при

токе

1к1

тах

должна превышать время

Хщ

МТЗВ на ступень АI:

*А1

*В1

+ Л*- (4-12)

Это условие должно выполняться при токах /< 1т

тах\

5) выбранная характеристика МТЗА строится совместно с ха-

рактеристикой МТЗВ для наглядной проверки выполнения

условия (4.12) при токах КЗ, равных и меньших 1щ

тах

. Совмест-

ное построение характеристик нескольких МТЗ удобно вести

относительно первичных фазных токов, но при этом нужно учи-

тывать схему соединения токовых цепей МТЗ, от которой зави-

сит соотношение между током в реле и током в фазе, т. е. к

сх

Если согласуемые МТЗ находятся на разных сторонах силового

трансформатора, то их характеристики нужно привести к токам

одного напряжения. Выдержка времени МТЗА с независимой

характеристикой при согласовании ее с ограниченно зависи-

мой характеристикой МТЗ У?в отстраивается по времени

(рис.

4.12, в) от

*з

РИ токе

= /

3 А

•

(

с.з А

(

с.з

в + А'- При токах

{в > ^с.зА выдержка времени

1д

уменьшится и, следовательно,

селективность будет обеспечена.

4.7. МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАШИТА С ПУСКОМ

ОТ РЕЛЕ НАПРЯЖЕНИЯ

Для повышения чувствительности МТЗ дополняется измери-

тельным органом (блокировкой) напряжения (ОН), который,

разрешая РЗ действовать при КЗ, запрещает ей срабатывать

(блокирует) в режиме максимальной нагрузки и при само*

запуске электродвигателей.

Структурная схема МТЗ с дополнительным органом напря-

жения показана на рис. 4.13. Измерительный орган напряжения

(ИОН) выполняется с помощью реле минимального напряжения

Рис.

4.13. Структурная схема МТЗ с пуском

по напряжению

Рис.

4.14. Схема МТЗ с пуском от реле ми-

нимального напряжения:

—

оперативные цепи; б

—

цепи пере-

менного напряжения

Л/. 2

Сигнал

"*АВ

КУ

вС *

СЛ

КУ и действует совместно с реле КА измерительного органа то-

ка (ИОТ) по логической схеме И на пуск реле времени.

Во время КЗ, когда возрастает ток и уменьшается напря-

жение, срабатывают оба измерительных органа ИОН и ИОТ

и с заданной выдержкой времени МТЗ действует на отключе-

ние.

Если же в результате перегрузки защищаемого элемента

токовые реле КА приходят в действие, ИОН блокирует РЗ, так

как реле напряжения не действуют. Недействие ИОН при пе-

регрузке обеспечивается выбором уставки срабатывания реле

КУ такой, чтобы оно не срабатывало при минимальном рабочем

напряжении С/

ртш

. благодаря этому ток срабатывания КА

отстраивается не от

нтпах

а от тока нагрузки нормального ре-

жима /р.но

рм

••р.норм

(4.13)

202

КА11 КТ

о-

XV 1

^Г

""I 141

° УАТ

-ЧЬЭД-

Сигнал

а)

КУ2

IV 2

ХУ2.Г

ыь

От

Г/

б)

Рис.

4.15. Схема МТЗ с комбинированным пуском от реле минимального напря-

жения и реле напряжения ОП:

—

оперативные цепи; 6

—

цепи переменного напряжения

Сравнив выражения (4.2) и (4.13), можно убедиться, что чув-

ствительность токовых реле МТЗ с пуском по напряжению вы-

ше чувствительности реле без пуска по напряжению.

Пусковой орган по напряжению в схеме на рис. 4.14 выпол-

нен с тремя реле, включенными на междуфазные напряжения

(рис.

4.14,

б).

Такая схема обеспечивает надежное срабатывание

ИОН при любом виде междуфазных КЗ, поскольку при этом

значительно снижается хотя бы одно из междуфазных напря-

жений.

Поскольку в случае обрыва цепи напряжения одно из реле

КУ сработает и МТЗ может подействовать ложно, если токо-

вые реле КА придут в действие от тока перегрузки, в схеме РЗ

предусмотрена сигнализация при замыкании контактов ре-

ле КЬ.

Уставка срабатывания ИОН определяется по выражению

Ц.

-'р тт

(4.14)

так, чтобы обеспечить восстановление нормального положе-

ния реле напряжения (например, размыкание контактов реле

минимального напряжения) при восстановлении минималь-

ного рабочего напряжения в сети после отключения внешне-

го КЗ.

Напряжение срабатывания реле напряжения при этом бу-

203

дет равно:

*отс

где

=••

1,1

-ь

1,25;

отс

1,1

ч-

1,2;

Ш1П

- остаточное напряжение

при самозапуске электродвигателей; К

- коэффициент транс-

формации ТН.

Чувствительность ИОН при КЗ определяется коэффициентом

/с

= 14.3/Цс лип

Цс

тах ~ максимальное значение остаточ-

ного напряжения при КЗ в конце второго (резервируемого)

участка МТЗ; при этом допустимо к

1,2.

Во втором варианте (рис. 4.15) ИОН выполняется в виде

комбинированного устройства из двух реле напряжения КУ,

КУ2.

Реле максимального напряжения КУ2, включенное че-

рез фильтр напряжения обратной последовательности, реаги-

рует на появление составляющей ОП 1/

и служит для пуска

МТЗ при несимметричных КЗ. Реле минимального напряжения

КУ, включенное через размыкающий контакт КУ1, предназна-

чено для действия ИОН при трехфазных КЗ. Такая схема ИОН

по сравнению с первым вариантом (рис. 4.14) обеспечивает бо-

лее высокую чувствительность как при несимметричных, так

и при симметричных КЗ. При несимметричных КЗ появляется

напряжение ОП, реле КУ2 срабатывает, приводя в действие

КУ, последнее замыкает контакт КУ1, разрешая действовать

МТЗ.

Уставка срабатывания реле КУ2 отстраивается от напряже-

ния небаланса 1/

нб

фильтра 2У2:

сл

= 0,0617

ном

. (4.15)

При трехфазном КЗ в первый момент его возникновения

кратковременно (в течение 0,02-0,05 с) появляется несиммет-

рия напряжений, сопровождающаяся появлением 1/

. В резуль-

тате этого в первый момент КЗ срабатывает реле КУ2 и затем

после размыкания контакта КУ2.1 реле КУ. После исчезнове-

ния несимметрии контакт КУ2.1 снова замыкается и на реле

КУ подается напряжение 1/

, равное остаточному напряжению

в месте установки МТЗ. Реле КУ останется в сработанном со-

стоянии, если

воз

11^. Таким образом, действие реле КУ

(4.14а)

204

при К определяется не

, а

воз

которое на 10-15% больше

напряжения срабатывания, что и обеспечивает большую чув-

ствительность данного типа ИОН при трехфазных КЗ.

4.8. МАКСИМАЛЬНЫЕ ТОКОВЫЕ ЗАЩИТЫ

НА ПЕРЕМЕННОМ ОПЕРАТИВНОМ ТОКЕ

Требования к ТТ, питающим оперативные цепи. Источником

переменного оперативного тока в схемах МТЗ по соображениям,

изложенным в § 1.9, обычно служат ТТ. Основным требованием,

предъявляемым к ТТ, питающим оперативные цепи, является

условие, чтобы их мощность 5р

была достаточна для покрытия

мощности, потребляемой оперативной цепью 5

0 ц

, т. е. мощно-

сти,

необходимой для срабатывания электромагнита отклю-

чения (ЭО) выключателя 5

элементов логической части

РЗ 5

%Т **

о.ц =

ЭО +

л.ч

•

(

-16)

Большую часть мощности 5

0 ц

составляет потребление ЭО

выключателя. В зависимости от типа привода выключателя

значение 5

оц

при токе срабатывания ЭО колеблется от 30

до 1000 Вт. Эта мощность, как правило, превышает значение

номинальной мощности ТТ (5тт

ном

при этом токовая погреш-

ность ТТ Д7 выходит за пределы значений, допустимых для

устройств РЗ. Поэтому в тех случаях, когда из-за большой на-

грузки, создаваемой оперативными цепями, погрешность

Д/ > 10%, для питания оперативных цепей выделяются отдель-

ные ТТ, не связанные с измерительной частью РЗ. Мощность,

отдаваемая ТТ 5тт = 4^в>

имеет

некоторое предельное значе-

ние.

С учетом того, что вторичное напряжение ТТ 1/

= /

, а

вторичный ток

= 1

/Щ - Д/:

5тт = 4

= |-|-Д7)Ч, (4.17)

где 2

- сопротивление нагрузки оперативных цепей ТТ (см.

§3.1).

При некотором оптимальном значении 2

мощность

5рт достигает своего максимума. При дальнейшем увеличе-

205

СОПИ

Рис.

4.16. Зависимость мощности 5тт>

отдаваемой ТТ, от нагрузки 2

при раз-

личных значениях первичных токов

сопзЬ 1

Х и

- Д/

резко уменьшается и 5рх начинает снижаться (рис. 4.16).

Таким образом, каждый ТТ имеет предельную мощность

&Т7

тах-

ля

отключения выключателей 110-220 кВ с механиз-

мом отключения, требующим больших усилий, мощность ТТ

оказывается недостаточной.

Схемы МТЗ на переменном оперативном токе. Схемы МТЗ

с питанием оперативных цепей от источников переменного

тока (см. § 1.9) могут выполняться: с непосредственным пита»-

нием от ТТ по принципу дешунтирования ЭО выключателей;

с питанием выпрямленным током, от специальных блоков пи-

тания; с питанием от предварительно заряженных конденса-

торов.

Схемы с дешунтированием электромагнитов отключения

выключателя. Подобные схемы МТЗ в отечественной практи-

ке выполняются только на электромеханических реле как с

зависимой, так и независимой характеристикой выдержки

времени.

Схемы МТЗ с зависимой характеристикой. На рис. 4.17, а

приведена наиболее распространенная двухфазная схема с

двумя ТТ, установленными на фазах А и С и с двумя токовыми

реле КА1 и КА2, действующими с выдержкой времени, завися-

щей от тока. Трансформаторы тока ГА А и ТАС, питающие то-

ковые реле, включенные по схеме неполной звезды, использу-

ются как источники оперативного тока.

Привод выключателя выполняется с двумя ЭО (УАТ1 и

УАТ2),

которые приходят в действие от токов, проходящих в

ГАА и ТАС. Вторичный ток ТТ подается в УАТ1 и УАТ2 кон-

тактами токовых реле КА1 и КА2. Их контакты должны быть

рассчитаны на переключение больших токов до 150 А и произ-

206

Рис.

4.17. Двухфазная МТЗ

на переменном оператив-

ном токе с дешунтирова-

нием ЭО:

а — с двумя реле РТ-80

или РТ-90; б

—

с одним реле

«1к1

У А Т1 У А Тс

ТАЯ

ДЛ/

\ТЙС

а)

[01

КА2

ГА А)

-&-

КА

,га]

водить операцию переключения без разрыва вторичной цепи ТТ.

Принцип выполнения подобной контактной системы показан

на рис. 4.18. В нормальном режиме токовые реле не действуют,

их подвижный контакт 3 находится в положении 1, при ко-

тором вторичная цепь каждого ТТ замкнута и ее ток питает

обмотку соответствующего реле КА. Цепи обоих ЭО (УАТ1

и УАТ2) разомкнуты.

При КЗ одно или оба реле КА срабатывают. Подвижный

контакт 3 сработавшего реле, например КА1, переключается

и замыкает сначала неподвижный контакт 2 (рис. 4.17 и 4.18),

подключая УАТ1 ко вторичной цепи ТТ, а затем без разрыва

цепи ТТ размыкает контакт 1, дешунтируя при этом УАТ1.

После дешунтирования весь ток ТАА замыкается через УАТ1,

который отключает выключатель (3.

На рис. 4.17, б приведена двухфазная схема с одним токовым

реле КА. В этой схеме привод выключателя имеет один элект-

ромагнит отключения УАТ. Реле КА и УАТ включены на ток

^р

1л ~1с-

Рис.

4.18. Контактная система реле РТ-85

и РТ-90, предназначенная для дешунти-

рования электромагнита отключения фаз

и разрыва цепи тока:

• — путь тока после замыкания

контактов 2 и 3; -»

—

путь тока до замыка-

ния контактов 2 и 3

УАТ

=п

->" V

т>1,

7? .

-Шь=

КЛ

207

ТАЛ КЛ1 У4ГГ

Рис.

4.19. Схема МТЗ с независимой выдержкой времени, выполненная на прин-

ципе дешунтирования:

—

токовые цепи и цепи отключения;

—

цепи реле времени; в

—

цепи вы-

прямленного тока

В обеих схемах в качестве токовых реле применяются реле

РТ-85 или РТ-90 (см. §2.11), имеющие ограниченно зависимую

характеристику времени действия и специальные контакты

для дешунтирования электромагнита отключения.

Схема защиты с независимой выдержкой времени. На

рис.

4.19 изображена схема в двухфазном исполнении с двумя

токовыми реле, включенными на токи фаз А и С: КА1 и КА2.

Логическая часть схемы состоит из реле времени КТ и проме-

жуточных реле КЫ и КЬ2, дешунтирующих УАТ1 и УАТ2. Схе-

ма выполняется с помощью РТ-40 и специальных реле пере-

менного тока: времени

РВМ-11,

промежуточных РП-361 и ука-

зательных.

Для ограничения и стабилизации значений токов, посту-

пающих в обмотку реле времени КТ (типа РВМ), последняя

питается током через промежуточные насыщающиеся транс-

форматоры тока (ПНТ) ТЬА и ТЬС При КЗ реле КТ включается

на вторичный ток ПНТ (ТЬА или ТЬС) контактами пусковых

реле тока КА1 или КА2. Однако при двухфазной КЗ между фа-

зами А и С будут работать оба пусковых реле и реле КТ ока-

жется включенным на сумму вторичных токов 1

+ 1

, которая

в этом случае равна нулю, поскольку

—1

Для исключения

этого недостатка в схеме предусмотрено размыкание вторич-

ной цепи ТЬС контактами реле КА1, что обеспечивает и в

этом случае действие КТ от тока фазы А. Промежуточные ре-

208

ле КЫ и КЬ2 включаются через ПНТ на токи 1

и /

. Обмотки

КЫ и КЬ2 питаются токами через выпрямители У81 и УБ2.

Контакты промежуточных реле, дешунтирующие электромаг-

ниты отключения, выполняются так же, как у токовых реле

в схемах на рис. 4.17 и рассчитаны на переключение до 150 А.

При КЗ в зоне сработавшее реле, например КА1, замыкает вто-

ричную цепь ТЬА (рис. 4.19, а), приводя в действие КТ. После

замыкания контакта КТ1 (рис. 4.19, в) КЫ переключает кон-

такт КЫ.1 в верхнее положение без разрыва цепи ТАЛ. Ток 1

замыкается через УАТ1, который отключает выключатель.

При срабатывании КА2 или КА1 и КА2 вместе схема действует

аналогично.

Возврат всех реле в исходное состояние происходит после

отключения КЗ и, следовательно, при отсутствии тока в ЭО.

Поэтому в рассматриваемой схеме и во всех других, у которых

оперативные цепи питаются от ТТ, вспомогательный (блоки-

ровочный) контакт выключателя в цепи ЭО не требуется.

Схемы с дешунтированием имеют особенность, заключа-

ющуюся в том, что ТТ до момента срабатывания РЗ нагруже-

ны,

как обычно, сопротивлением реле и соединительных про-

водов. Благодаря этому обеспечиваются нормальные условия

работы ТТ с допустимой погрешностью е < 10%. После срабаты-

вания токовых релу МТЗ нагрузка 2

на ТТ резко увеличива-

ется из-за подключения ЭО. При этом возрастает погрешность

ТТ,

а ток, проходящий по реле и ЭО, уменьшается. Для обес-

печения надежного срабатывания ЭО и удержания в срабо-

танном состоянии всех реле МТЗ необходимо проверять расче-

том, что после подключения ЭО ток ТТ [7

/К/)

АГ]

оста-

ется больше /

ср

.эо

4оз реле. Для повышения надежности

действия ЭО в схеме на рис. 4.19 предусмотрено отключение

выключателя, даже если после подключения ЭО вернутся

пусковые реле КА.

Реле времени типа РВМ. В схеме применяется особый эле-

мент времени, реагирующий на ток ТТ типа РВМ. Основным

элементом реле (рис. 4.20) является синхронный однофазный

двигатель, состоящий из статора 1 и ротора 2. Обмотка статора

питается от ТТ через ПНТ. Благодаря насыщению ПНТ обес-

печивается неизменное напряжение на вторичной обмотке,

питающей двигатель, при токах в первичной обмотке до 150 А

и ограничивается значение вторичного тока, что позволяет

замыкать и размыкать ее цепь контактами обычных токовых

реле.

209

^даХппп

..ши*'

Рис.

4.20. Устройство токового

реле времени типов РВМ-12,

РВМ-13:

—

статор и ротор мик-

родвигателя; 3—5

—

зубчатые

колеса; 6

—

редуктор; 7

—

рам-

ка с контактными цилиндра-

ми;

8—

контакты; 9

—

поводок

уставки выдержки времени;

10 - буксирная стрелка; 11 —

возвратная пружина; 12 —

упор;

13 — замок; 14 —

пружина

Рис.

4.21.

Токовое промежуточ-

ное реле типа РП-361

пп

При срабатывании пускового реле РЗ {КА1 или КА2 на

рис.

4.19) оно замыкает вторичную цепь трансформатора ПНТ.

В двигателе появляется ток, его ротор 2 втягивается в статор,

цилиндрическое зубчатое колесо 3 на оси ротора сцепляется

с зубчатой передачей (редуктором) 4-6, которая приводит в

движение подвижные контакты реле времени 8. Через время

1р,

определяемое числом оборотов ротора, контакты 8 замыкаются.

Ротор вращается с постоянной (синхронной) скоростью оз = 2л/,

где / - рабочая частота сети (50 Гц). Возврат реле осуществля-

ется пружиной 11. Ток срабатывания реле регулируется витка-

210