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

Подождите немного. Документ загружается.

ми обмоток от 2,5 до

А. Недостатком реле является изменение

скорости вращения ротора, а следовательно, и выдержки вре-

мени при изменении частоты (погрешность составляет 2% на

1 Гц). Подобные реле типа РВМ-12 (на 4 с) и РВМ-13 (на 9 с) вы-

пускает ЧЭАЗ, который освоил также выпуск нового реле серии

РСВ-13.

Токовое промежуточное реле типа РП-361 (рис. 4.21) состоит

из электромагнитного реле клапанного типа 4, питающегося

от выпрямителя 2. Ток к выпрямителю подается от ПНТ 1, под-

ключенного к ТТ. Реле приходит в действие при замыкании

обмотки 4 контактами реле времени или пусковых реле

(рис.

4.19). ПНТ 1 ограничивает значения напряжения и тока,

питающих реле 4, что облегчает условия работы выпрямителя

и контактов реле, замыкающих цепь обмотки реле 4. Кроме

того,

уменьшается потребление реле 4 при больших токах.

Конденсатор 3 сглаживает кривую вторичного тока. Ток сраба-

тывания реле равен 2,5 или 5 А в зависимости от соединения

первичных обмоток ПНТ. Потребление реле при 2/

ср

равно

6 Вт. Наибольшего значения оно достигает при разомкнутой

вторичной цепи ПНТ. Переключающие контакты устроены

как показано на рис. 4.19 и могут переключать ток до 150 А.

Расчет тока срабатывания МТЗ и проверка надежности дей-

ствия всех элементов схемы после дешунтирования ЭО состо-

ит из четырех этапов.

Выбирается первичный и вторичный токи срабатывания

токовых реле (/

с 3

и /

с р

) по (4.4) - (4.6). Проверка погрешности

ТТ производится для МТЗ с независимой характеристикой при

токе 1

СЗ

, а для зависимых - при токе КЗ, при котором задается

время действия МТЗ. Сопротивление обмоток реле времени и

промежуточных реле 2

принимается наибольшим, т. е. при

разомкнутой вторичной цепи ПНТ этих реле.

Проверяется надежность работы вспомогательных реле

и ЭО после дешунтирования ЭО:

' = МсЭО.

(

4Л8

где /

эо ~

ток

срабатывания ЭО;

—

вторичный ток ТТ после

дешунтирования.

Минимальное значение коэффициента чувствительности

для ЭО, определяемое для обеспечения их надежного сраба-

тывания, должно быть приблизительно на 20% больше к

211

принимаемого для соответствующих РЗ [1, 10]. Например,

для МТЗ в основной зоне к

= 1,5, а для ЭО *с

« 1,8. В зоне ре-

зервирования требуется для МТЗ к

= 1,2, а для ЭО к

* 1,44.

Аналогично определяется условие надежности работы вспо-

могательных реле, чувствительность которых значительно вы-

ше чувствительности ЭО.

Соответствующий току

первичный ток с учетом погреш-

ности ТТ, определяемой 1

нам

, равен:

К = (**' + *ишЖ/ = (МсЭО + 'нам)*/- (4.19)

Проверяется отсутствие возврата реле РТ и РП-341 (РП-361)

после дешунтирования ЭО. Для этого необходимо, чтобы вто-

ричный ток /д, проходящий по реле после дешунтирования

ЭО,

удовлетворял условию

% * Мвоз = *

, (4-20)

где 4

и /

с-р

- токи возврата и срабатывания дешунтирующего

реле;

= 1,2.

Коэффициент возврата для электромагнитного элемента

реле РТ-85 может приниматься в пределах 0,3-0,4, для дешун-

тирующих промежуточных реле типов РП-341 и РП-361 - не

более 0,4. Для полупроводниковых реле, у которых к

* 1, в

схеме МТЗ должны быть предусмотрены специальные меро-

приятия, предотвращающие возврат дешунтирующих органов

после их срабатывания и дешунтирования ЭО.

Как и в предыдущем случае, соответствующий первичный

ток

'Г= (Мвоз +'нам)К/- (4-21)

Ток намагничивания /

нам

может быть найден по экспери-

ментальной характеристике [/ = /(/

) (см.

3.3) или по кри-

вым погрешностей ТТ (см. рис. 3.3).

Проверяется надежность работы контактов реле, дешун-

тирующих ЭО:

та

= -пР *

22)

где /

к тах

- максимальный ток КЗ.

212

Если условие (4.22) не выполняется, необходимо определить

2тах

с учетом 1

нам

, т. е. насыщения ТТ (см. гл. 3). Если и в этом

случае условие (4.22) не обеспечивается, необходимо увели-

чить К/ или применить другие схемы оперативного перемен-

ного тока.

Оценка принципа дешунтирования. Достоинством схем с

дешунтированием является их простота, высокая надежность

действия при КЗ. МТЗ с дешунтированием нашли широкое при-

менение в распределительных сетях 6-10 кВ на присоедине-

ниях с выключателями, имеющими пружинные приводы. На

выключателях с электромагнитными и пневматическими

приводами, выпускаемыми промышленностью, принцип де-

шунтирования неприменим, так как мощность ТТ недостаточ-

на для их отключения. Схемы дешунтирования неприменимы

также для РЗ со сложной логической схемой.

Схемы питания оперативных цепей МТЗ от выпрямительных '

блоков. В тех случаях, когда простейший способ использова-

ния ТТ для питания оперативных цепей МТЗ по схеме дешун-

тирования не проходит (например, на присоединениях, обору-

дованных выключателями с электромагнитными или пневма-

тическими приводами, ЭО которых потребляют большую

мощность, а также при наличии сложных устройств РЗ, в том

числе полупроводниковых), возможно применение выпрями-

тельных блоков питания (БП). Блок питания является устрой-

ством, преобразующим с помощью выпрямителя переменное

напряжение или ток сети в выпрямленное напряжение Щ

шП

которое используется для питания оперативных цепей РЗ,

цепей отключения выключателей и сигнализации [111.

Применяются два вида блоков: с выпрямленным током, по-

лучаемым от ТТ; с выпрямленным напряжением, получаемым

от ТН или трансформатора собственных нужд (ТСН).

Схемы токового блока питания (БПТ), включенного на ТТ,

и блока напряжения (БПН), включенного на ТН или ТСН,

приведены на рис. 4.22. Каждый блок состоит из выпрямителя,

на вход которого в схеме БПТ (рис. 4.22, а) подается ток от ТТ

через ПНТ ТЬА, а в схеме БПН (рис. 4.22,

6")

- напряжение ТН

либо ТСН через промежуточный трансформатор ТЬУ. В обоих

блоках промежуточные трансформаторы служат для отделе-

ния вторичных цепей ТТ и ТН (ТСН) от оперативных цепей

управления и РЗ, а также для получения необходимого уровня

213

а) 6)

Рис.

4,22. Принципиальные схемы блоков питания:

а- БПТ-Ц; б-БПН-Ш

выходного напряжения блока и его регулирования. Каждый

блок работает на свои сборные шинки управления (ШУ), к

которым подключены оперативные цепи [12].

Токовые блоки применяются для питания оперативных це-

пей МТЗ от КЗ, а блоки напряжения для РЗ, реагирующих на

повреждения и ненормальные режимы, при которых на ТН

(ТСН) сохраняется напряжение, обеспечивающее необходи-

мый уровень напряжения на выходе БПН.

Выпрямленное напряжение, получаемое на выходе БП,

имеет пульсирующий характер в виде полуволн постоянного

знака. Поэтому питание устройств РЗ, построенных на полу-

проводниковых элементах, возможно только при установке на

выходе блоков сглаживающих фильтров, ограничивающих пуль-

сацию выходного напряжения БП до 3%.

Для надежного действия РЗ уровень среднего значения на-

пряжения на выходных зажимах блоков {/

б п

должен быть до-

статочным для срабатывания элементов логической схемы.

Это напряжение не должно быть меньше 0,8[/

ном

. Наибольшее

значение Щ

не может превышать (1,1 -

1,15)С/

Н0М

Эти преде-

лы выходного напряжения должны обеспечиваться при изме-

нении входных величин БП от минимального до максималь-

ного значения в диапазоне действия РЗ. Чтобы выполнить это

условие, в БПТ используется разделительный ПНТ (ТЬА на

рис.

4.22, а), который насыщается при малых значениях вход-

ного тока (около 5 А), меньших тока срабатывания РЗ, пита-

ющихся от блока, с тем чтобы выходное напряжение БПТ было

достаточным для их действия. В насыщенной части характе-

214

Рис.

4.23. Характеристики 1/

вых

= /(/

х) токового блока с феррорезо

нансным контуром для контуров раз

ных нагрузок блока

(1—3)

'йх1 1/х2 1»ХЗ

(х

ристики намагничивания, определяющей зависимость вторич-

ного напряжения (У

вых

промежуточного трансформатора от

входного тока 7

ВХ)

действующее значение этого напряжения ~

изменяется незначительно, что и обеспечивает его стабиль-

ность на выходе БПТ. Но при таком способе стабилизации

в кривой вторичного напряжения ПНТ появляются пикообраз-

ные амплитуды. Суммируясь с основной гармоникой, они

обусловливают опасные перенапряжения, которые могут по-

вредить диоды, изоляцию ПНТ и ухудшить работу логических

реле.

Для устранения таких перенапряжений к зажимам вторич-

ной обмотки ПНТ подключается конденсатор С, образующий

с индуктивностью ветви намагничивания ПНТ феррорезонан-

сный контур.

Вольт-амперные характеристики БПТ при наличии ферро-

резонансного контура при различных нагрузках (К

) изображе-

ны на рис. 4.23. С увеличением нагрузки увеличивается зна-

чение /

вх

Блоки серии БП-11 (БПТ-11 и БПН-11), рассчитанные на

длительную нагрузку 20 Вт и кратковременную 40 Вт, - самые ^

маломощные. Они выполняются на напряжения 24 и НО В.

Вторая группа блоков БПЗ (БПЗ-401, выпускаемые вместо

БПН-101,

и БПЗ-402, выпускаемые вместо ВПТ-401) рассчитана

на длительную нагрузку 100 и 200 Вт при выходном номиналь-

ном напряжении 100 и 200 В.

Устройство БПЗ-401 (рис. 4.24, а) питается от ТН. При вклю-

чении устройства в сеть с

нои

равным 127, ПО или 100 В, сек-

ции первичных обмоток

ъ>[

и ^", промежуточного трансформа-

тора напряжения ТЬУ соединяются последовательно, а на-

кладки 5X1 и 5X2 устанавливаются соответственно в положе-

ние /, /V или VI. Отводы II, III и V вторичной обмотки позволя-

ют устанавливать необходимый уровень [/

вых

при отклонении

входного напряжения.

215

НУ и

- ИМ'

©(ЫхЬ(Ь© && от

лл

УШ\

в)

ч$

Рис.

4.24. Блоки питания типов:

а-БПЗ-401;

б-БПЗ-402

Конденсатор С1 предназначен для защиты диодов от кратко-

временных перенапряжений, возникающих в цепях перемен-

ного тока. Оперативные цепи РЗ подключаются к выводам

7 и 10, а заряжаемые конденсаторы - к выводам 6 и 10. Диоды

УБ1 и УГ)2 предотвращают разряд заряженных конденсаторов

при исчезновении или понижении напряжения питания.

Реле КЬ (поляризованное реле типа РП-7) служит для сигнали-

зации при исчезновении напряжения питания. Резистор 1?

и конденсатор С2 уменьшают переменную составляющую то-

ка в обмотке реле КЬ.

Устройство БПЗ-402 (рис. 4.24, б) состоит из промежуточного

насыщающегося трансформатора тока ТЬА, конденсатора С и

выпрямительного моста У5, разделительных диодов УБ1 и

УИ2 и токоограничивающего резистора К. Переключение оди-

наковых секций первичной обмотки ы[ и м>" с последователь-

ного соединения на параллельное позволяет увеличивать

ток наступления феррорезонанса в 2 раза. Наличие отводов в

каждой секции позволяет изменять ток наступления резонан-

са ступенчато. Подключая накладкой 5X2 конденсатор С к

отводам /, II или III, можно в небольших пределах изменять

ток наступления феррорезонанса. С помощью накладки 5X2

изменяется номинальное значение выходного напряжения:

в положении

- 110 В, в положении III -

220

В.

216

77.1/

О —

Й---Н+. ГЙ---44

-В+

-е+

-й-

•Е*

•е*

-Си

а)

У5

-Е*

-Е4

-Й-

П/1

К трансформаторам тока

1Ш1ЛШ

—

Рис.

4.25. Блоки питания типов:

а - БПН-1002; 6 - БПТ-1002

Кроме того, существуют мощные блоки БПТ-1002 и БПН-1002

на 800 и 1500 Вт при выходном напряжении ПО и 220 В. Блоки

БПН-1002 выпускаются трехфазными (рис. 4.25).

Промышленность выпускает все БПТ с феррорезонансным

контуром и с ответвлениями, позволяющими изменять резо-

нансный ток 7

. Параметры контура ЬС подбираются так, что-

бы резонанс наступал при /

вх

1^'

= 3

-*-

10 А, меньшем, чем ток

срабатывания МТЗ. Блоки напряжения работают, как прави-

ло,

при отклонениях входных напряжений от нормальных не

более 10-15%. Для применения БПН в режимах, сопровожда-

ющихся глубоким понижением напряжения (ниже 15% нор-

мального), выпускаются трехфазные блоки со стабилизатором

в виде дросселей насыщения БПНС-2 (рис. 4.26). Шесть дрос-

селей насыщения (Ы-Ьб) включены по схеме трехфазного маг-

нитного усилителя с самонасыщением.

Регулирующее действие стабилизатора основано на изме-

нении сопротивления 2 дросселей насыщения в зависимости

от тока подмагничивания /

в общей обмотке управления и>

Значение и направление тока подмагничивания определяется

схемой управления СУ и зависит от значения выходного на-

пряжения. При повышении напряжения схема управления

обусловливает увеличение индуктивности дросселей, а при

понижении - более глубокое насыщение дросселей.

217

«"вт о-

Рис.

4.26. Блок питания типа БПНС-2

л оперативным

цепям защиты

и управления

трансформатора

Рис.

4.27.

Включение блоков питания в РЗ трансформаторов

Блок БПНС-2 обеспечивает достаточную мощность для

действия РЗ при всех несимметричных КЗ, а для отключения

трехфазных КЗ необходима подпитка от токового блока.

Имеющийся на выходе блока БПНС-2 встроенный сглажи-

вающий фильтр позволяет использовать его для питания полу-

проводниковых РЗ и ВЧ приемопередатчиков.

Блоки питания могут использоваться в качестве индивидуа-

льных блоков, питающих оперативные цепи РЗ одного присо-

единения (ЛЭП, трансформатора), или в виде групповых, пи-

тающих РЗ нескольких присоединений. При этом уменьшает-

ся количество БП, не появляется разветвленная сеть опера-

тивных цепей.

Блоки БП-11 имеют малую мощность и поэтому могут ис-

пользоваться только как индивидуальные - для отдельной РЗ.

Блоки БП-101 и БП-1002 могут служить в качестве групповых.

Схема включения БП на ток и напряжение сети должна вы-

бираться так, чтобы на выходе блока имелость достаточное

напряжение для приведения в действие элементов логиче-

ской схемы и ЭО выключателя при всех видах КЗ, на которые

должна реагировать рассматриваемая РЗ.

Наиболее рациональной схемой включения токового блока,

218

применяемой в сети с изолированной нейтралью, является

включение на разность вторичных токов ТТ двух фаз

-1

Логические схемы, получающие питание от БП, выполняют-

ся так же, как и в РЗ на постоянном оперативном токе.

При включении на разность токов двух фаз напряжение на

выходе БПТ Ш

вых

БП)

появляется при всех видах междуфазных

КЗ и двойных замыканий, возможных в этих сетях, за исключе-

(2)

нием случая К за трансформатором с соединением обмоток

г/д или при К за трансформатором с соединением обмоток

г/т

При необходимости действия РЗ и в этих случаях, дополни-

тельно к БПТ, включенному на разность токов фаз А и С,

устанавливается второй БПТ (рис. 4.27), включенный на ток

третьей фазы В (при наличии на ней ТТ), либо блок напряже-

ния БПН, включенный на междуфазное напряжение 11

АС

тех

же фаз, от которых питается БПТ. Достаточность уровня вы-

ходного напряжения Г/

БЫХ

БП Д

ЛЯ

срабатывания элементов ло-

гической схемы и ЭО определяется при минимальном значе-

нии входного тока /

взс тт

для БПТ и 1/

вхт

для БПН.

Питание БПТ средней и большой мощности необходимо осу-

ществлять от отдельных обмоток ТТ (по условию допустимой

нагрузки).

Положительной стороной БП является возможность их при-

менения для РЗ со сложными логическими схемами, для РЗ

как от КЗ, так и от ненормальных режимов. Недостатком БП

является ограниченная мощность, не позволяющая использо-

вать их для отключения "тяжелых" выключателей 110-220 кВ,

относительная сложность расчета и обеспечения выходного

напряжения токовых блоков в функции от входного тока.

Использование энергии заряженного конденсатора для пи-

тания оперативных цепей защиты. Предварительно заряжен-

ный конденсатор используется как источник оперативного то-

ка в режиме его разряда на элементы оперативной цепи, под-

ключаемые к конденсатору при срабатывании РЗ. Предвари-

тельный заряд конденсатора обычно осуществляется в усло-

виях нормального режима от напряжения сети. Заряженный

конденсатор может питать оперативные цепи РЗ при любом

повреждении и ненормальном режиме, независимо от значе-

ния тока и напряжения защищаемого участка.

Схема МТЗ с использованием заряженного конденсатора

в качестве источника оперативного тока приведена на рис. 4.28.

' 219

/ш ПА тип

няп

кт

у/п

-сь

--Оц

0тп Г//

Рис.

4.28. Схема МТЗ с питанием цепей отключения выключателя от заряжен-

ного конденсатора:

—

токовые цепи; б

—

цепи отключения

В этой схеме при срабатывании токовых реле КА1 и (или) КА2

и после замыкания контакта реле времени КТ1 к УАТ подклю-

чается через указательное реле КН заряженный конденса-

тор С, под действием тока разряда которого срабатывает ка-

тушка УАТ, отключающая выключатель. Конденсатор заряжа-

ется в нормальном режиме от ТН через зарядное устройство УЗ.

Емкость конденсатора должна быть достаточной для накопле-

ния энергии IV, необходимой для приведения в действие реле

или УАТ. Энергия заряженного конденсатора определяется

по формуле

N = С1/

/2,

(4.23)

где 1/

- напряжение заряженного конденсатора.

Для получения требуемого значения при возможно мень-

шей емкости С следует увеличить 1/

. В устройствах заряда,

выпускаемых промышленностью, принято (7

= 400 В.

Особенностью схемы, в которой заряженный конденсатор

используется как источник оперативного тока, является крат-

ковременность тока разряда. Поэтому конденсаторы, приме-

няемые в схеме РЗ, за короткий промежуток времени разряда

могут приводить в действие только один электромеханиче-

ский элемент оперативных цепей, работающий без замедле-

ния (промежуточное реле или ЭО). С учетом этого предвари-

тельно заряженные конденсаторы, предусматриваются в

основном для питания ЭО выключателей и применяются в

тех случаях, когда мощность ТТ, используемых для питания

оперативных цепей непосредственно или через блоки питания,

оказывается недостаточной.

220