Г) Разновидности схем дифференциальных защит



На рис. 15-10 и 15-11 приведены три основные схемы дифферен­циальной защиты.

Первая схема (рис. 15-10, а) выполняется с помощью простых токовых реле типа РТ или ЭТ. Последовательно с ними включается сопротивление r = 5 ÷ 10 Ом, которое служит для уменьшения небаланса.

Для отстройки от тока небаланса ток срабатывания защиты при этой схеме приходится выбирать больше Iном.ген. Защита полу­чается малочувствительной, что является недостатком схемы.

Такие схемы применяются только для генераторов малой мощ­ности. Из соображений экономии трансформаторов тока они обычно выполняются двухфазными, при этом отключение двойных замыка­ний производится защитой от замыкания на землю.

Вторая, наиболее распространенная схема осуществляется с помощью реле РНТ-565. Она показана на рис. 15-10, б в трех­фазном исполнении. В реле РНТ используется только дифферен­циальная обмотка w Д. . Уравнительные обмотки остаются разомк­нутыми и не используются. Насыщающий трансформатор БНТ, через который поступает ток в дифференциальную обмотку реле РНТ, не пропускает апериодической составляющей I нб, и поэтому ток срабатывания защиты отстраивается только от периодической составляющей тока небаланса. Ток срабатывания защиты получает­ся при этом равным (0,5 ÷ 0,6) Iном.ген. Защита с РНТ более чувствительна, чем с простым токовым реле. Схема с реле РНТ применяется на генераторах средней мощности 25—100 МВт. При обрыве соединительного провода в одном плече токовой цепи защиты (например, фазы А от Т1) в реле Та, как это следует из токораспределения на рис. 15-10, в, появляется ток нагрузки от трансформатора тока Т II фазы А. Под воздействием этого тока защита может сработать при отсут­ствии повреждения в генераторе. В случаях, когда необходимо исключить подобную ложную работу защиты можно или загрублять защиту, выбирая I с.з > Iном.ген на 20—30%, или применять особую схему включения реле РНТ [Л. 84] с использованием уравнительной обмотки w у .

 

 

В этой схеме (рис. 15-10, г) дифференциальная обмотка каждого реле включается, как обычно, на разность токов, а одна из уравнительных обмо­ток — в нулевой провод дифференциальных реле. Обмотки wД и wу в каждом реле включаются встречно. При обрыве провода в плече защиты в реле этого плеча появляется ток нагрузки Iн  в обеих обмотках wД и wу. Число витков подбирается так, чтобы разность н. с, создаваемых этими обмотками при токе Iнб, RдRу была меньше н. с, необходимой для срабатывания реле. При соблюдении этого условия защита не будет действовать при обрыве соединительных проводов. При трехфазных и двухфазных к. з. в зоне и вне зоны ток в нулевом проводе отсутствует, поэтому уравнительная обмотка wу не влияет на работу защиты. При wД = 2 wу у ток срабатывания защиты получается равным 0,55 Iном.ген .При двойных замыканиях на землю ток сра­батывания получается больше за счет влияния уравнительной обмотки. Для  сигнализации о повреждении в токовой цепи в нулевой провод дифференци­альной защиты включается чувствительное токовое реле с Iс.р. ≈ 0,2 Iном.ген (рис. 15-10, в). В нормальном режиме ток в реле отсутствует; при обрыве про­вода в реле появляется ток оборванной фазы, и оно подает сигнал.

Опыт эксплуатации показывает, что при надежном выполнении токовых цепей и хорошем уходе за ними их повреждение происхо­дит очень редко. В связи с этим загрубление защиты или примене­ние рассмотренной схемы, не реагирующей на обрыв токовой цепи, является излишним. Указанные мероприятия, исключающие лож­ное действие защиты при обрыве токовых цепей, целесообразны только на генераторах, отключение которых приводит к наруше­нию электроснабжения потребителей.

Третья схема наиболее совершенная, она сочетает два принципа отстройки защиты от тока небаланса: торможение, при кото­ром ток Iс.р автоматически увеличивается с ростом тока к. з., и применение насыщающегося трансформа­тора БНТ для ограничения I нб , поступающего в реле. В резуль­тате такого сочетания защита весьма надежно отстраивается от тока небаланса и обладает высокой чувствительностью — при к. з. в генераторе ток срабатывания защиты Iс.з ≈ (0,1 ÷ 0,3) Iном.ген.

В качестве дифференциального реле в рассматриваемой схеме (рис. 15-11, а) применяется токовое реле с торможением от тока к. з. при внешних повреждениях. Реле имеет тормозную и рабочую обмотки. Реле Р включается по дифференциальной схеме на разность токов трансформаторов тока Т1 и Т II и через насыщаю­щийся трансформатор (БНТ)., Насыщающийся трансформатор состоит из первичной рабочей обмотки wр и вторичной w 2 , питаю­щей реле Р. По рабочей обмотке проходит ток Iр = IIBIIIB. Ток I р и н. с. рабочей обмотки I р wр приводят в действие реле. Тормозная обмотка wT включается на ток одного из плеч защиты обычно на ток трансформатора тока Т II — на главных выводах генератора. Ток I Т и н. с. ITwT  противодействует срабатыванию реле. Реле может сработать при условии, что I р wрITwTF с.р преобразуя это выражение, находим, что

 

где kт == wT/ wр — коэффициент торможения.

Характеристика срабатывания реле по уравнению (15-6) показана на рис. 15-11, в. Трехфазная схема защиты дана на рис, 15-11, б.

При внешнем к. з. по обмотке wр проходит ток I нб. Насыщаю­щийся трансформатор БНТ не пропускает в реле апериодическую составляющую I нб и исключает таким образом возможность сра-батывания реле от этой составляющей. В реле проходит только переменная составляющая I нб. Срабатывание реле под действием этой составляющей предотвращается с помощью тормозной об­мотки. По тормозной обмотке wTпроходит ток к. з. (I Т = I К ), загрубляющий реле, как это следует из выражения (15-6) и характе­ристики реле на рис. 15-11, в. Подбирая витки wр и wT так, чтобы I нб wр < Ik wT, можно исключить действие реле от тока небаланса. В заграничной практике защита с торможением имеет широкое применение, но без использования БНТ. Такая защита менее надеж­на в отношении отстройки от тока небаланса в неустановившемся режиме.

д) Выбор тока срабатывания защиты [Л. 2, б, 22] и трансформа­торов тока

Для исключения неправильной работы дифференциальной защиты при внешних к. з. ток срабатываниия защиты должен отстраиваться от максимального значения тока небаланса, воз­никающего в этом режиме. Исходя из этого условия, первичный ток срабатывания определяют по выражению

где кн — коэффициент надежности.

 

Расчет I нб . Согласно (15-4) ток небаланса равен разности намагничивающих токов трансформаторов тока дифференциальной защиты. Он достигает наибольшего значения при максимальном токе внешнего к. з. Ik .макс. Выражая ток намагничивания транс­форматоров тока Т1 и Т II (рис. 15-6, б) через их токовую погреш­ность в относительных единицах fiI и fiII (см. § 3-1), получаем:

Для повышения чувствительности защиты при повреждениях в генераторе и надежности при внешних к. з. необходимо выполнить мероприятия по снижению I нб, рассмотренные в § 15-2, б, а именно: установить трансформаторы тока класса Р или Д, обеспечить по возможности равенство сопротивлений плеч и выбрать величину сопротивления нагрузки z н для каждого трансформатора тока по кривым предельной кратности, или 10%-ным характеристикам.

При соблюдении последнего условия погрешность каждого трансформатора тока не может превысить 10% (или 0,1).

Если принять, что fiII = 0,1, а fiI = 0, то согласно (15-8) небаланс будет наибольшим и равным 0,1 тока к. з.:

При равномерной загрузке плеч и идентичности характеристик трансформаторов тока разница в их погрешностях будет меньше 0,1. Это учитывается в расчетной формуле I нб (15-9) с помощью коэффициента однотипности kодн, тогда

                  I нб.макс = k одн ·0,1 Ik .макс                               (15-10)

При однотипности трансформаторов тока и равенстве сопротив­лений плеч принимается, что kодн = 0,5. При несоблюдении этих условий kодн = 1.

Выражение (15-10) определяет установившееся зна­чение I нб. В начальный момент к. з. в токе к. з. имеется апериоди­ческая составляющая, которая намагничивает трансформаторы тока и увеличивает их расчетную максимальную погрешность (см. § 11-3) fi принятую в выражении (15-10) равной 0,1.

Это увеличение fi  по рекомендации Руководящих указаний [Л. 2] оценивается коэффициентом kа = 1 ÷2. С учетом этого коэффициента в общем случае:

                  I нб.макс= ka k одн fiIk .макс;                                 (15-11)

где Ik .макс— периодическая составляющая максимального тока к. з., проходящего через трансформаторы тока защиты, при трех­фазном к. з. на выводах генератора (вне зоны дифференциальной защиты) в момент времени t = 0; kодн= 0,5; fi = 0,1; kа выби­рается с учетом схемы защиты.

Расчетное выражение I нб по (15-10) и (15-11) является при­ближенным, поэтому коэффициент кн в (15-7) следует принимать равным 1,3—1,5. Ниже приводятся некоторые особенности выбора /с.3 в зависимости от схемы защиты и типа дифференциальных реле.

Выбор уставок для схемы с БНТ по рис. 15-10, б. Защита с диф­ференциальными реле, включенными через БНТ (реле типа РНТ-565), не реагирует на апериодическую слагающую I нб и поэтому ее нужно отстраивать от периодической составляющей тока неба­ланса, т. е. от небаланса установившегося режима (когда затухают апериодические составляющие I нб). Расчетный ток небаланса определяется по уравнению (15-11), в котором при­нимается ka = 1. С учетом этого ток срабатывания дифференци­альной защиты с реле РНТ согласно (15-7) равен:

                         Iс.з = k Нkоднfi Ik .макс-                                               (15-12)

Число витков дифференциальной обмотки РНТ определяется по величине намагничивающей силы, необходимой для срабатыва­ния реле Fс.р. = I с.р w Д, откуда

                                 ;

Если защита не должна действовать при обрыве провода в токовых цепях схемы, то кроме условия (15-12) необходимо выполнить условие:

                          Iс.з =1,3Iном.г                                                          (15-12а)

В этом случае ток Iс.3 принимается равным большему из двух значений по формулам (15-12) и (15-12а), после чего находится число витков w Д = F с.р/ I с.р.

Выбор уставок дифференциальной защиты с реле ДЗТ-11/5, име­ ющим торможение типа. Уставки выбираются из условия недей­ствия защиты от тока I нб.макс при внешнем к. з. Поскольку диф­ференциальное реле включается через БНТ, то защита отстраивает­ся от периодической составляющей I нб. Исходным для выбора уставок являются заводские параметры реле ДЗТ-11/5. Намагни­чивающая сила рабочей обмотки, необходимая для срабатывания реле при отсутствии торможения, F с.р = 100 А; число витков wр рабочей обмотки не регулируется: wр = = 142; здесь 0,7 — ток срабатывания Iро при Iт = 0. Характеристика сраба­тывания реле F с.р = f ( FT ) задается заводом; она имеет вид, аналогичный характеристике 1 на рис. 15-11, в, но дается в осях координат F р и FT .

Выбор уставок сводится к определению тока срабатывания Iс.з и числа витков тормозной обмотки wT. Ток срабатывания защиты должен быть больше I нб.мак c . Ток небаланса находится по выраже­нию (15-11). Определив I нб.мак c, находят Iс.з = кн1нб.мако; кн при­нимается равным 1,3—1,5. Затем подсчитывается н. с. срабатывания рабочей обмотки Fс.р = . По характеристике реле графи­ческим путем находится н. с. торможения FT , соответствующая расчетному F с.р. По найденному значению FT определяются витки

                                   ,                                                 (15-13)

где I(3)к.макс— максимальный ток при внешнем к. з.,по которому рассчитывался ток I нб.макс.

Чувствительность защиты проверяется при к. з. на выводах генератора при отсутствии торможения и при наличии его. В первом случае кч = , во втором — кч = ; здесь I(3)k — полный ток к. з. в месте повреждения, он равен сумме токов, поступающих из сети I(3)k.сети и от генератора I(3)k.ген F с.р — опреде­ляется по характеристике срабатывания реле при FTI(3)kwT,.

Выбор уставок для схемы с простыми токовыми реле (без БИТ и без торможения) по рис. 15-10, а. Токовые реле в этой схеме реагируют на полный ток небаланса. Поэтому защиту необходимо отстраивать от максимального значения I нб в неустановив­шемся режиме по (15-11).

В соответствии с этим Iс.з = кнка kодн fi Ik .макс , коэффициент ка, учитывающий увеличение тока небаланса в неустановившемся режиме, принимается равным 2.


Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 365; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!