Меню

Токи небаланса в дифференциальной защите линий

ТОКИ НЕБАЛАНСА В ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЕ

Выразив в (10.2) вторичные токи через первичные, с учетом погрешности ТТ получим Iнб в реле:

где IIнам и IIIнам – токи намагничивания, отнесенные ко вторичным обмоткам ТТ (ТАI и ТАII). Так как при внешнем КЗ, сквозных токах нагрузки и качаний первичные токи в начале и конце ЛЭП одинаковы, II = III, (из 10.5) получим

Это выражение показывает, что значение тока небаланса определяется различием значений токов намагничивания ТТ. Следовательно, для уменьшения тока небаланса необходимо выравнивать токи намагничивания IIнам и IIIнам по значению и фазе. Ток намагничивания ТТ (см. §3.2) зависит от магнитной индукции Вm,а также от вторичной ЭДС ЕвТТ (рис.10.2, а). Из сопоставления характеристик 1 и 2 на рис.10.2, а следует, что ток небаланса будет равен нулю при совпадении характеристик намагничивания 1 и 2 TAIи ТАII(рис.10.2, а) и равенстве вторичных ЭДС Евв режиме сквозных токов. Ток небаланса возрастает с увеличением магнитной индукции В,которая, в свою очередь, повышается при увеличении первичного тока КЗ Iк и вторичной нагрузки Zн. Ток Iнб особенно возрастает при работе в области насыщения ТТ, так как небольшое расхождение в их характеристиках намагничивания вызывает большое различие в токах намагничивания даже при одинаковых значениях вторичных ЭДС Ев(Вm) [см. рис.10.2, а при Вm(Ев) вточке С]. Поэтому стремятся к тому, чтобы при максимальном токе внешнего КЗ магнитопроводы ТТ не насыщались и работали в линейной части характеристики. Когда различие их Iнам невелико, погрешность ТТ е не превышает допустимых значений (10%).

Для выполнения этого условия применяются ТТ, насыщающиеся при возможно больших значениях Ев. Этому требованию наилучшим образом удовлетворяют ТТ класса Р,специально изготовляемые для дифференциальных РЗ (рис.10.2, б).

Принимаются также меры для ограничения значения Ев, от которого зависит значение магнитной индукции Вm,а следовательно, Iнам.

Чтобы избежать насыщения и увеличения Iнб, необходимо иметь Ев

17 Сентябрь, 2011 21918 ]]> Печать ]]>

Источник

8. Дифференциальная защита линий

8.1. Назначение и виды дифференциальных защит

На линиях отходящих от шин электростанций или узловых подстанций, часто по условиям устойчивости требуется обеспечить отключение КЗ в пределах всей защищаемой линии без выдержки времени. Это требование нельзя выполнить с помощью мгновенных токовых отсечек, защищающих только часть линии. Кроме того, отсечки неприменимы по условию селективности, на коротких ЛЭП, где токи КЗ в начале и в конце линии примерно одинаковы. В этих случаях используются дифференциальные защиты (ДЗ), обеспечивающие мгновенное отключение КЗ в любой точке защищаемого участка и не действующие при КЗ за пределами зоны действия.

Дифференциальные защиты подразделяются на:

продольные – для защит как одинарных, так и параллельных линий;

поперечные – для защиты только параллельных линий.

8.2. Продольная дифференциальная защита

8.2.1. Принцип действия защиты

Принцип действия продольных дифференциальных защит основан на сравнении величины и фазы токов в начале и конце защищаемой линии.

При КЗ вне защищаемой линии токи в начале и конце линии направлены в одну сторону и равны по величине (см. рис. 8.2.1. а)). При КЗ в пределах защищаемой линии, токи направлены в разные стороны и не равны по величине (как правило) (см. рис. 8.2.1. б)).

Принцип сравнения токов показан на рис. 8.2.2.: по концам линии установлены трансформаторы тока с одинаковым коэффициентом трансформации. Их вторичные обмотки соединяются кабелем и подключаются к дифференциальному реле.

Читайте также:  Как можно поменять направление движения двигателя постоянного тока

Различают две схемы построения дифференциальной защиты:

1. с циркулирующими токами;

2. с уравновешенными напряжениями.

На рис. 8.2.2. показана схема с циркулирующими токами. Для этой схемы ток протекающий по реле определяется:

При отсутствии погрешностей I 1 = I 2 и IP =0 реле не работает. Не происходит срабатывания и при качаниях в системе.

По принципу действия дифференциальная защита не реагирует на внешние КЗ, качания и токи нагрузки.

В действительности же трансформаторы тока работают с погрешностью: I 1 – I 2 = I нб чтобы не произошло ложного срабатывания защиты: I С.З. > I нб.макс .

Работа схемы с циркулирующими токами при КЗ на защищаемой линии с односторонним и двусторонним питанием, показаны на рис. 8.2.3. а) и б). Ток протекающий через реле:

где: I КЗ — полный ток КЗ.

Дифференциальная защита реагирует на полный ток I КЗ в месте повреждения, поэтому в сети с двусторонним питанием она обладает большей чувствительностью, чем токовые защиты.

Схема с уравновешенными напряжениями.

Работа дифференциальной защиты на основе схемы с уравновешенными напряжениями представлена на рис. 8.2.4.

В России а, ранее, в (СССР) применялись схемы дифференциальных защит с циркулирующими токами.

8.2.2. Токи небаланса в дифференциальной защите

Для уменьшения тока небаланса необходимо выровнять токи намагничивания трансформаторов по величине и фазе. Ток намагничивания трансформаторов тока зависит от магнитной индукции или вторичной ЭДС (см. рис. 8.2.5.)

Выполнить характеристики намагничивания идентичными у разных трансформаторов тока практически не удается.

Ток небаланса особенно возрастает при насыщении магнитопровода трансформатора. Даже при максимальном токе протекающем по первичной обмотке при КЗ, трансформаторы тока не должны насыщаться.

Пути уменьшения тока небаланса

1. Применяются трансформаторы тока насыщающиеся при возможно больших кратностях тока КЗ (трансформаторы тока класса Р(Д)).

2. Ограничение величины вторичной ЭДС:

Для этого уменьшают нагрузку Z Н и увеличивают коэффициент трансформации n Т .

3. Для выравнивания токов намагничивания II .нам и III .нам необходимо, чтобы нагрузка трансформатора тока была равной Z Н1 = Z Н2 .

Точных и простых для практики способов расчета тока небаланса ещё не разработано. При проектировании используют формулы, приведенные в «Руководящих указаниях по релейной защите».

8.2.3. Принципы выполнения продольной дифференциальной защиты

1. Использование промежуточных трансформаторов тока

Трансформаторы тока, соединяемые в дифференциальную схему, находятся на значительном расстоянии. Сопротивление соединительных проводов между трансформаторами тока очень велико. К примеру, для линии длиной 10 км и сечения контрольного кабеля 1,5 мм 2 , его сопротивление составит 130 Ом. Трансформаторы тока допускают нагрузку в пределах 1-2 Ом. Подобное затруднение преодолевается применением промежуточных трансформаторов тока TLA . Они уменьшают ток в соединительных проводах в nL раз, снижая нагрузку соединительных проводов, приведенную к зажимам основных трансформаторов тока в nL 2 раз.

2. Установка двух дифференциальных реле

Дифференциальная защита должна действовать на отключение выключателей на обоих концах защищаемой линии. Для этого устанавливают два дифференциальных реле. Однако подобный способ имеет недостаток из-за сопротивления соединительных проводов токи, поступающие в реле при сквозных КЗ не балансируются, даже при работе трансформаторов тока без погрешностей. Для уменьшения тока небаланса необходимо уменьшать сопротивление соединительных проводов.

При КЗ в зоне в схеме с одним реле в него поступает сумма вторичных токов трансформаторов тока: IP = I 1 + I 2 = IK . В схеме с двумя реле: (если сопротивление проводов равно нулю). То есть чувствительность защиты уменьшается.

Читайте также:  Магнитный пускатель постоянного тока 220в

(В схеме с уравновешенными напряжениями установка двух реле не меняет условий работы схемы.)

3. Использование дифференциальных реле с торможением

Для отстройки от токов небаланса получили распространение так называемые дифференциальные реле с торможением. Ток срабатывания у таких реле возрастает с увеличением тока внешнего КЗ. Принципиальная схема конструкции такого реле изображена на рис. 8.2.8.

где: IT — ток, протекающий через тормозную обмотку;

IP.0 — ток срабатывания реле при тормозном токе равном нулю;

kT — коэффициент торможения.

Схема включения реле с торможением показана на рис. 8.2.9. При внешнем КЗ в тормозной обмотке протекает ток КЗ, а в рабочей обмотке – ток небаланса; реле надежно не срабатывает.

При КЗ в зоне (см. рис. 8.2.10. ) в случае одностороннего питания I2 =0 и токи в рабочей и тормозной обмотках совпадают и равны I К ; при таких условиях реле сработает.

Зависимость IP = f ( IT ) изображена на рис. 8.2.11. При одинаковых условиях отстройки от тока небаланса при внешних КЗ, реле с тормозной характеристикой обладает большей чувствительностью по сравнению с простым дифференциальным реле.

Современные защиты оснащены тормозными реле на выпрямленном токе с реагирующим органом в виде поляризованного реле.

4. Включение дифференциальных реле через фильтры симметричных составляющих

Во всех выше рассмотренных схемах подразумевалась установка реле на трех фазах. Для выполнения таких схем необходимо 6 дифференциальных реле и не менее четырех соединительных проводов. Для уменьшения числа реле и соединительных проводов, реле включаются через фильтры симметричных составляющих или суммирующие трансформаторы ( см. рис. 8.2.12. ). На рисунке буквами KAZ обозначены фильтры токов, на их выходе протекает ток I Ф1 пропорциональный токам прямой последовательности. Составляющая прямой последовательности присутствует в фазных токах при всех видах КЗ. В схеме предусмотрены разделительные трансформаторы TL3 , 4 , с помощью которых цепь соединительного кабеля А – В отделяется от цепей реле. Такое разделение исключает появление в цепях реле высоких напряжений, наводимых в жилах кабеля при протекании токов КЗ по защищаемой линии. В нормальном режиме и при внешнем КЗ по соединительным жилам протекает ток, пропорциональный первичному току линии, а при КЗ на линии в соединительных проводах А – В проходит небольшой ток I1–I2 .

8.2.4. Комплект продольной дифференциальной защиты типа ДЗЛ

Принципиальная схема защиты типа ДЗЛ показана на рис. 8.2.13.

Данная защита оснащена специальным устройством контроля исправности соединительных проводов. По ним циркулирует контрольный постоянный ток. При обрыве или КЗ соединительного провода, прохождение тока нарушается и отслеживающие устройства выводят защиту из работы.

Соединительный провод защиты выполнен бронированным кабелем – обычно телефонным. Одновременно он может использоваться для связи и телемеханики.

В комплекте ДЗЛ используется комбинированный фильтр ( I1+kI2 ) прямой и обратной последовательности (1). Составляющая обратной последовательности возникает в сети при несимметричных повреждениях (2-х фазных и однофазных) и позволяет повысить чувствительность защиты увеличивая ток в реле. Фильтр ( I1+kI ) прямой и нулевой последовательности позволяет повысить чувствительность только при замыканиях на землю.

Источник

Общие сведенья. Токи небаланса в дифференциальной защите

Токи небаланса в дифференциальной защите

При внешних КЗ и нагрузке обеспечить полный баланс вторичных токов, поступающих в реле не удается:

В общем случае ток небаланса можно разложить на ряд составляющих:

Читайте также:  По проводнику согнутому в виде квадратной рамки со стороной 10 см течет ток 5а

где: Iнб.ТА – ток небаланса из-за погрешностей трансформаторов тока;

Iнб.рег – погрешность при изменении коэффициента трансформации N силового трансформатора;

Iнб.ком – ток небаланса из-за неточности компенсации токов в плечах защиты;

Iнб.нам – составляющая, вызванная наличием тока намагничивания Iнам у силового трансформатора.

Составляющая Iнб.ТА имеет наибольшую величину и является основной:

где: IIнам, IIIнам — токи намагничивания трансформаторов тока.

Iнб.рег — Компенсация неравенства первичных токов, осуществляемая с помощью компенсирующего трансформатора или вспомогательного автотрансформатора, обеспечивается при определенном значении коэффициента трансформации силового трансформатора N. Этот коэффициент может изменяться, особенно значительно у силовых трансформаторов оснащенных РПН. Обычно параметры компенсирующих устройств подбираются для среднего значения N. При отклонении от него на ±DN появляется ток небаланса:

где: Iскв — сквозной ток, протекающий через трансформатор.

Iнб.ком — Появляется в тех случаях, когда регулирующие возможности компенсирующих устройств не позволяют подобрать расчетные значения wy или na, необходимые для полной компенсации.

Iнб.нам — Ток намагничивания Iнам силового трансформатора нарушает расчетное соотношение между первичным и вторичным токами силового трансформатора:

В нормальном режиме Iнам составляет 1–5% от Iном. Ток намагничивания резко возрастает при увеличении напряжения на трансформаторе, при КЗ ток намагничивания резко уменьшается.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник



ТОКИ НЕБАЛАНСА В ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ И АВТОТРАНСФОРМАТОРОВ

date image2015-09-07
views image2067

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

а) Составляющие тока небаланса’

При внешних к. з. и нагрузке обеспечить полный баланс вторичных токов, поступающих в реле, не удается. Вследствие не­равенства вторичных токов в реле в указанных режимах появля­ется ток небаланса

который может вызвать неправильную работу защиты.

Неравенство вторичных токов обусловливается: погрешностью трансформаторов тока; изменением коэффициента трансформации силового трансформатора при регулировании напряжения; непол­ной компенсацией неравенства вторичных токов в плечах защиты; наличием Намагничивающих токов силового трансформатора, вно­сящих искажение в его коэффициент трансформации.

Каждая из этих причин порождает свою составляющую 1ас Рассмотрим эти составляющие и способы оценки их величины.

1) Составляющая /нб.т.т вызывается наличием по­
грешностей (токов намагничивания) трансформаторов тока, пи­
тающих защиту (рис. 16-19). С учетом токов намагничивания раз­
ность вторичных токов, проходящих в реле при внешнем к. 3.,

(1б-17а)

Считая, что неравенство первичных токов по величине и фаао полностью скомпенсировано, получим, что 1\1п\ — Тц/пц- С уче­том этого из (16-17а) следует, что в реле появляется ток:

(16-176)

Выражение (16-176) показывает, что, как и в дифференциаль­ных защитах линий и генераторов, ток небаланса, обусловленный погрешностью трансформаторов тока, равен геометрической рои-ности намагничивающих токов трансформаторов тона ио/цити. Эта составляющая тока небаланса имеет наибольшую поличипу и является основной.

2) Составляющая /нб.рег появляется при иимоиеиии
(регулировании) коэффициента трансформации N СИЛОВОГО транс­
форматора или автотрансформатора.

Компенсация неравенства первичных токов, осуществляемая с помощью компенсирующего трансформатора или вспомогатель­ного автотрансформатора, обеспечивается при о и р о д о лон­ных соотношениях токов обмоток СИЛОВЫХ трансформаторов, определяемых их коэффициентом трансформации N. При измене­нии N компенсация токов нарушается и в дифференциальном реле появляется ток небаланса /Нб.рег- Обычно параметры компенси­рующих устройств (wY или па) подбираются для среднего .значе­ния N. При отклонении от него на ±Д N% появляется ток не­баланса

(16-18)

где /Скв — сквозной ток к. з., протекающий через трансформатор. Обычно на силовых трансформаторах и автотрансформаторах предусматриваются ответвления, позволяющие изменять N в пре­делах ±5% номинального (среднего) значения. У трансформато­ров с регулировкой N под нагрузкой А N = ±10 ■*• 15%.

Источник