МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА НА ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПРИБОРАХ



Защита предназначена для линий 6—10 кВ, разработана ВНИИэлектропривод на типовых функциональных и логи­ческих элементах серии «Логика», изготавливается заводом ЧЭАЗ. Структурная схема защиты представлена на рис. П-1. Защита выполняется двухфазной, она состоит из двух измерительных органов ИОа и ИОс, один из которых реагирует на ток фазы А,

а второй — фазы С, и логической части ЛЧ, включающей в себя логический элемент ИЛИ, элемент времени В, усилитель У и выходное промежуточное реле РП. Измерительный орган пред­ставляет собой токовое реле на выпрямленном токе, состоящее из промежуточного трансформатора тока ПТ, выпрямителя ВМ и усилителя Р, работающего в релейном режиме (триггера). Вторичный ток IВ (рис. П-2) трансформаторов тока поступает в промежуточный трансформатор ПТ, который уменьшает его до допустимого для элементов схемы значения. С помощью выпря­мителя В вторичный ток трансформатора ПТ I 'В  выпрямляется и подводится на вход (точка М) релейного элемента Р типа ЭТ-Ф05. При токе в линии Iл >Iс.з на выходе релейного элемента Р появляется напряжение Uр.вых, которое воздействует на элемент времени В (рис. П-3). Реле В является конденсаторным реле вре­мени типа ЭТ-В06, создающим выдержку времени защиты. Элемент времени В работает при действии любого из двух реле Р и связан с ними с помощью схемы ИЛИ. По истечении установленной выдержки времени на выходе В появляется напряжение, которое подводится на вход однокаскадного усилителя У типа Т-402.

Последний усиливает сигнал, полученный от В, и замыкает цепь выходного промежуточного реле РП, Реле РП срабатывает и подает импульс на отключение защищаемой линии.

Полные схемы измерительного органа и логической части защиты показаны на рис. П-2 и П-3. Питание электродов транзи­сторов в каждом элементе этих схем (Р, В, У) осуществляется от специальных шинок (+), (—) и (0), на которые подается стабили­зированное напряжение от блока питания, не показанного на схеме. Потенциал шинки (+) равен +6 В, шинки (—) —12 В и шинки (0) — нулю.

Рассмотрим схему измерительного органа и логической части и покажем, что устройство в целом действует как максимальная токовая защита.

Измерительный орган (рис. П-2). Как уже было отмечено, ток линии Iл трансформируется с помощью трансформаторов тока ТТ и промежуточного трансформатора ПТ, выпрямляется выпрями­тельным мостом ВМ и подводится на вход (в точку М) релейного элемента Р. Релейный элемент является реагирующим элементом измерительного органа; он представляет собой трехкаскадный усилитель постоянного тока с положительной обратной связью. Обратная связь обеспечивает лавинообразный процесс нараста­ния выходного напряжения (сигнала) Uр.вых, т.е. скачкообразное его изменение, при появлении входного сигнала Uр.вх больше определенного значения, которое можно назвать напряжением срабатывания реле U с. р.

Как видно из рис.П-2, на базу триода Т1 (точку М) через сопротивление R 3 подается положительное напряжение смеще­ния UСМ, а через сопротивление R1 — напряжение Uр.вх, получае­мое с зажимов выпрямителя ВМ. Результирующее напряжение на базе Т равно:

Напряжение U СМ = пост., поэтому знак и величина U рез зависят от величины Uр.вх, которое определяется током Iл. Погра­ничным условием начала работы элемента Р, а следовательно, и измерительного органа является равенство Uр.вх = Uсм) чему соответствует определенная величина тока Iл. Этот ток является током срабатывания защиты 1С.3. При Iл < Iс.з напряжение Uрез на базе транзистора Т1 имеет [согласно (П-1)] положительный знак, при этом триод Т1 закрыт, а его коллектор и точка а, к которой подключена база Т2, имеют отрицательный потенциал —12 В. Триод Т2 представляет собой транзистор типа п-р-п. Как известно, такой транзистор открывается при положительном смещениии закрывается при отрицательном. Следовательно, при закрытом триоде Т1 триод Т2 также закрыт, так как потен­циал точки а (базы Т2) ниже потенциала точки b (эмиттера Т2) на величину падения напряжения в сопротивлениях диодов Д4 и Д5, по которым проходит ток цепи, образованной сопротивле­нием R и рассматриваемыми диодами. При закрытом триоде Т2 на базу триода Т3 подается положительное напряжение смещения через сопротивление R7, которое при закрытом триоде Т2 равно 6 В, если пренебречь сопротивлением открытых диодов Д6 и Д7. При этих условиях триод Т3 закрыт, а напряжение на выходе элемента Р в точке 8 UР.вых = 0, так как эта точка связана с нуле­вой шинкой открытым диодом Д7. Из сказанного следует, что при Iл< 1с.з  в выходной сигнал измерительного органа равен нулю, это означает, что измерительный орган не действует.

При появлении тока Iл >1с.з  напряжение Uрез на базе триода Т1 изменяет знак на отрицательный и триод Т1 начи­нает открываться. Открытие триода Т1  вызывает появление поло­жительного потенциала на базе триода Т2. Последний открывается и подает на базу Т3 отрицательный потенциал, триод Т3  начинает открываться, при этом потенциал точки 9 меняется. Он становится по мере уменьшения сопротивления триода Т3 более отрицатель­ным, приближаясь к —12 В. По обратной связи с зажима 9 через сопротивление R4 на базу Т1  дается дополнительный ток, способ­ствующий открытию Т1, Тг и Т3. Процесс носит лавинообразный характер. При полном открытии всех триодов на выходе 8 появ­ляется отрицательный сигнал Uрвых= — 12 В, это означает, что реагирующий элемент Р измерительного органа сработал. Сказан­ ное показывает, что рассмотренный измерительный орган ведет себя как реле максимального тока. Регулирование 1с.з  приводится с помощью делителя R 1 . Выходной сигнал с зажима 8 измеритель­ного элемента подается на схему ИЛИ.

Логическая часть защиты (рис. П-3). Все элементы логической части (ИЛИ, В, У) питаются так же, как и измерительный орган от трех шинок (—), (+) и (0), имеющих те же потенциалы (—12 В, +6В, 0В).

Элемент ИЛИ образуется двумя диодами Да и Дс, c выхода которых сигнал поступает через диод Д и сопротивление R 1 на вход элемента времени В (базу триода Т1).

Элемент времени имеет четыре триода: Т1, Т3, Т4 типа р-п-р и Т2 типа п-р-п. Для создания выдержки времени служит конден­сатор С. При отсутствии выходного сигнала на измерительном органе сигнал на входе элемента времени U Ввых = 0. В этом случае триод Т1  закрыт, так как по сопротивлению R 2 на базу Т1 подается смещение U СМ = + 6 В. Сопротивление R4 ≥ R 3 (в 100 раз), поэтому напряжение на конденсаторе С, равное паде­нию напряжения на R 3 , при закрытом триоде Т1 будет близко к нулю, вследствие чего конденсатор С разряжен. Как видно из схемы, база триода Т2 (триод типа п-р-п) имеет отрицательное смещение, поэтому триод Т2 закрыт. На базу Т3 по сопротивлению R5 подается смещение +6 В, поэтому Т3 также закрыт. По дели­телю, образованному сопротивлениями R 6 , R7, R8, на базу тран­зистора Т4 подается отрицательный сигнал ( ≈ — 2,35 В). Триод Т4 открыт и подает на зажим 9, являющийся выходом элемента В, потенциал нулевой шинки, который равен нулю. В результате этого напряжение UВвых = 0, т. е. выходной сигнал отсутствует. Таким образом, при отсутствии входного сигнала элемент В не работает.

Усилитель (У). Потенциал с выхода 9 элемента В подается на усилитель У. При нулевом потенциале на входе усилителя база триода Т1 имеет положительное смещение +6 В по сопротивлению R2 и он закрыт. При этом цепь катушки реле РП, включен­ного в цепь коллекотора Т1, разомкнута и реле не работает.

После срабатывания измерительного органа фазы А или С или обоих вместе на выходе элемента ИЛИ появляется сигнал отрица­тельного знака —12 В, поступающий на вход элемента времени В, на базу триода Т1 этого элемента. Результирующее напряжение на базе Т1  в этом случае равно разности UсмUВ вх и имеет отри­цательный знак, так как UВ вх > Uсм. При отрицательном напря­жении на базе триод Т1 открывается. После открытия Т1потен­циал точки т становится больше потенциала точки п и диод Д3 закрывается. Под действием разности напряжения (18 В) между шинками (+) и (—) конденсатор С начинает заряжаться. Заряд­ный ток проходит по контуру R 4 С. Через время t , определяемое постоянной Т = 1/R4С, потенциал базы Т2 (точки п) сравняется с потенциалом зажима 8. Тогда триод Т2 открывается и на базе Т3 возникает отрицательный по отношению к эмиттеру потенциал. Триод Т3 открывается, подавая в точку К потенциал нулевой шины (0). При этом база триода Т4 получает положительный потенциал и закрывается. На выходе элемента В (зажим 9) по­является отрицательный сигнал через диод Д4, получаемый с точки l делителя R 11 — R12R13R 14. Отрицательный сигнал с зажима 9 элемента В поступает на вход усилителя У. Триод усилителя Т1 открывается, замыкая цепь выходного реле РП, последнее срабатывает и посылает импульс на отключение. После отключения защищаемой линии ток Iл пропадает и все триоды схемы возвращаются в первоначальное состояние, в связи с чем выходные сигналы элементов Р, В и У становятся равными нулю, ток в реле РП исчезает и оно прекращает свою работу. Регулиро­вание времени действия элемента В осуществляется изменением емкости конденсатора С и сопротивления R4.

Из приведенного анализа работы схем измерительного органа и логической части следует вывод, что защита реагирует на вели­ чину тока и срабатывает при токе Iл> 1с.з   с заданной выдерж­кой времени, т. е. ведет себя как токовая максимальная защита с независимой характеристикой.

Для удобства промышленного производства и эксплуатации рассмотренная схема максимальной защиты выполняется в виде единого блока, называемого по терминологии, принятой в элек­тронной технике, модулем. Все элементы схемы: транзисторы, диоды, сопротивления, конденсаторы — размещаются на платах с печатным монтажом и заливаются эпоксидным компаундом, защищающим элементы модуля от повреждения. В случае появле­ния неисправностей модуль заменяется новым. Подобные схемы находятся в эксплуатации и работают надежно.

 

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие к пятому изданию................................................................          

Глава первая. Общие понятия о релейной защите............               

1-1. Назначение релейной защиты                  

1-2. Повреждения в электроустановках..........................................               

1-3. Ненормальные режимы....................... ......................................................

1-4. Основные требования, предъявляемые к релейной защите . .         

1-5. Элементы защиты, реле и их разновидности .. ....................               

1-6. Способы изображения реле и схем защиты на чертежах ....     

1-7. Способы включения реле на ток и напряжение сети..........               

1-8. Способы воздействия защиты на выключатель..................................

1-9. Источники оперативного тока...................................................               

Глава вторая. Реле..........................................................................               

2-1. Общие принципы выполнения реле..........................................               

2-2. Электромеханические реле.........................................................               

2-3 Электромагнитные реле...............................................................................

2-4. Электромагнитные реле тока и напряжения..........................               

2-5. Электромагнитные промежуточные реле..............................................

2-6. Указательные реле........................................................................................

2-7. Реле времени...............................................................................................................................                 

2-8. Поляризованные реле..................................................................................

2-9. Индукционные реле........................................................................               

2-10. Индукционные реле тока и напряжения...................................               

2-11. Токовое индукционное реле серии РТ-80 и РТ-90.................               

2-12. Индукционные реле направления мощности..........................               

2-13. Магнитоэлектрические реле........................................................               

2-14. Реле с использованием полупроводников...............................               

2-15. Реле на выпрямленном токе, реагирующие на одну электрическую величину                                                                                                                                                                                                                                        69

2-16. Реле на выпрямленном токе, сравнивающие абсолютные значения двух напряжений U1  и UII

2-17. Реле на сравнении фаз двух электрических величин U1 и UII

Глава третья. Трансформаторы тока и схемы соединений ..     

3-1. Трансформаторы тока и их погрешности..............................................

3-2. Параметры, влияющие на уменьшение намагничивающего тока                

3-3.     Требования к точности трансформаторов тока, питающих релейную защиту                         

3-4.    Выбор трансформаторов тока и допустимой вторичной нагрузки              

3-5. Обозначение выводов обмоток трансформаторов тока и векторные диаграммы                           

3-6. Новые устройства для получения информации о первичном токе

3-7. Типовые схемы соединений трансформаторов тока...........     

3-8. Нагрузка трансформаторов тока..............................................     

3-9. Фильтры симметричных составляющих токов......................     

Глава четвертая. Максимальная токовая защита........     

4-1. Принцип действия токовых защит............................................     

4-2. Защита линий с помощью максимальной токовой защиты

4-3. Схемы защиты................................................................................     

4-4. Поведение максимальной защиты при двойных замыканиях на землю                     

4-5. Выбор тока срабатывания защиты..........................................     

4-6. Выдержка времени защиты.........................................................     

4-7. Максимальная токовая защита с пуском (блокировкой) от рале минимального напряжения          

4-8. Максимальные защиты на переменном оперативном токе

4-9. Максимальная защита с реле прямого действия..................     

4-10. Общая оценка и область применения максимальной токовой защиты                       

Глава пятая. Токовые отсечки.................................................     

5-1. Принцип действия токовых отсечек.........................................     

5-2. Схемы отсечек................................................................................     

5-3. Отсечки мгновенного действия на линиях с односторонним питанием                        

5-4. Неселективные отсечки...................................................................

5-5. Отсечки на линиях с двусторонним питанием...........................

5-6. Отсечки с выдержкой времени........................................................

5-7. Токовая трехступенчатая защита.............................................    

5-8. Оценка токовых отсечек...............................................................    

Глава шестая. Трансформаторы напряжения и схемы их соединений                    

6-1. Основные сведения........................................................................    

6-2. Погрешности трансформатора напряжения..........................    

6-3. Схемы соединений трансформаторов напряжения.............    

6-4. Повреждения в цепях трансформаторов напряжения и контроль за их исправностью   

6-5. Емкостные делители напряжения..................................................

6-6. Фильтр напряжения обратной последовательности...............

Глава седьмая. Токовая направленная защита.....................

7-1. Необходимость направленной защиты в сетях с двусторонним питанием . . .                       

7-2. Схема и принцип действия токовой направленной защиты

7-3. Схемы включения реле направления мощности............... .    

7-4. Поведение реле мощности, включенных на ток неповрежденной фазы                      

7-5. Блокировка максимальной направленной защиты при замыканиях на землю                    

7-6. Выбор уставок защиты.................................................................

7-7. Мертвая зона..................................................................................    

7-8. Токовые направленные отсечки...............................................    

7-9. Краткая оценка токовых направленных защит........................

Глава восьмая. Защита от замыканий на землю в сети с большим током замыкания на землю                

8-1. Общие сведения.................................................................................

8-2. Максимальная токовая защита нулевой последовательности

8-3. Токовые направленные защиты нулевой последовательности

8-4. Отсечки нулевой последовательности                                                  

8-5. Ступенчатая защита нулевой последовательности..................

8-6. Питание поляризующей обмотки реле мощности нулевой последовательности от трансформаторов тока                       

8-7. Оценка и область применения защиты..........................................

Глава девятая. Защита от замыканий на землю в сети с малым током замыкания на землю ..                          

9-1. Токи и напряжения при однофазном замыкании на землю

9-2. Основные требования к защите.......................................................

9-3. Принципы выполнения защиты от замыканий на землю. . 
9-4. Токовые защиты, реагирующие на емкостный ток сети и на искусственно созданные токи нулевой последовательности                                                                                                          

9-5. Направленная защита.....................................................................

9-6. Защиты, реагирующие па высшие гармоники тока компенсированной сети                             

9-7. Защиты, реагирующие на токи неустановившегося режима

                                                                                                                              

Глава десятая. Дифференциальная защита линий..............

10-1. Назначение и виды дифференциальных защит..................      

10-2. Принцип действия продольной дифференциальной защиты

10-3. Токи небаланса в дифференциальной защите                                   

10-4. Общие принципы выполнения продольной дифференциальной защиты линий                

10-5. Устройство контроля исправности соединительных проводов   

10-6. Продольная дифференциальная защита линий тина ДЗЛ          

                                                                                                                              

10-7. Оценка продольной дифференциальной защиты...............      

10-8. Принцип действия и виды поперечных дифференциальных защит параллельных линий   

10-9. Токовая поперечная дифференциальная защита...............      

10-10. Направленная поперечная дифференциальная защита . .
10-11. Направленная поперечная дифференциальная защита нулевой последовательности                         

10-12.. Направленная поперечная дифференциальная защита с раздельными комплектами от междуфазных и однофазных к. з

10-13. Способы повышения чувствительности пусковых органов поперечной дифференциальной защиты                

10-14. Оценка направленных поперечных дифференциальных защит                        

10-15. Токовая балансная защита [Л. 42]..........................................      

Глава одиннадцатая. Дистанционная защита..........      

11-1. Назначение и принцип действия...................................................

11-2. Характеристики выдержки времени дистанционных защит 

11-3. Элементы и упрощенная схема дистанционной защиты  
11-4.   Характеристики срабатывания дистанционных реле и их изображение на комплексной плоскости                                                                                                                                       

11-5. Принципы выполнения реле сопротивления и основные требования к их конструкциям    

11-6. Реле сопротивления на выпрямленном токе, выполняемые с помощью полупроводниковых приборов            

11-7. Электромеханические реле сопротивления...............................

11-8. Точность работы реле сопротивления и ток точной работы         

11-9. Дистанционные органы защиты...................................................

11-10. Упрощенные схемы с уменьшенным числом дистанционных органов                    

11-11. Причины, искажающие работу дистанционных органов        

11-12. Пусковые органы дистанционной защиты...........................      

11-13. Схемы дистанционных защит..................................................      

11-14. Схемы защит на полупроводниках...............................................

11-15. Выбор уставок дистанционной защиты................................              

11-16. Краткие выводы...........................................................................              

Глава двенадцатая. Высокочастотные защиты.........              

12-1. Назначение и виды высокочастотных защит........ . . . .                 

12-2. Принцип действия направленной защиты с высокочастотной блокировкой                           

12-3. Высокочастотная часть защиты............................................              

12-4.  Направленная защита с высокочастотной блокировкой              

12-5. Разновидности направленных высокочастотных защит и их схемы                          

12-6. Дифференциально-фазная высокочастотная защита.......              

12-7. Дифференциально-фазная высокочастотная защита типа ДФЗ-2                         

12-8. Выбор уставок дифференциально-фазной высокочастотной защиты                        

12-9. Оценка высокочастотных защит............................................              

Глава тринадцатая. Предотвращение неправильных дейст­вий защиты при качаниях                   

13-1. Характер изменения тока, напряжения и сопротивления на зажимах реле при качаниях             

13-2. Поведение защиты при качаниях...........................................              

13-3. Меры по предотвращению неправильных действий защиты при качаниях                         

13-4. Устройство блокировки защиты при качаниях, реагирующее на ток или напряжение обратной последовательности ....     

13-5. Устройство блокировки защиты при качаниях, реагирующее на скорость изменения тока, напряжения или сопротивления....................................................................................

Глава четырнадцатая. Защита линий сверхвысокого на­ пряжения и защита линий с ответвлениями........................................................................................................................              

14-1. Защита линий сверхвысокого напряжения..........................              

14-2.    Защита линий с ответвлениями..............................................              

Глава пятнадцатая. Защита генераторов...................................

15-1. Повреждения и ненормальные режимы работы генераторов, основные требования к защите генераторов        

15-2. Защита от междуфазных коротких замыканий в обмотке статора . . . .                       

15-3. Защита от замыканий между витками одной фазы...........              

15-4. Защита от замыкания обмотки статора на корпус (на землю)                          

15-5. Защита от сверхтоков при внешних к. з. и перегрузках . . .           

15-6. Защита гидрогенераторов от повышения напряжения ....      

15-7. Защита ротора .....................................................................................

15-8. Полная схема защиты генератора ......................................................

15-9. Защита синхронных компенсаторов.....................................             

Глава шестнадцатая. Защита трансформаторов и авто­трансформаторов                         

16-1. Повреждения и ненормальные режимы работы  трансфор­маторов и автотрансформаторов, виды защит и требования к ним                         

16-2. Защита от сверхтоков при внешних коротких замыканиях         

16-3. Защита от перегрузки................................................................             

16-4. Токовая отсечка...........................................................................             

16-5. Дифференциальная защита...................................................................

16-6. Токи небаланса в дифференциальной защите трансформаторов и автотрансформаторов    

16-7. Токи намагничивания силовых трансформаторов и автотрансформаторов при включении под напряжение...........................................................................................................      

16-8. Схемы дифференциальных защит................................................

16-9. Краткая оценка дифференциальных защит трансформаторов                

16-10. Газовая защита трансформаторов...............................................

16-11. Токовая защита от замыканий на корпус (кожух) трансформатора                                          

16-12. Особенности защиты трансформаторов без выключателей на стороне высшего напряжения           

16-13. Защита вольтодобавочных регулировочных трансформаторов                 

Глава семнадцатая. Защита блоков генератор — трансформатор и генератор — трансформатор — линия............................................................................................................     

17-1. Особенности защиты блоков...................................... . . .        

17-2. Защита блока генератор — трансформатор.......................     

Глава восемнадцатая. Защита электродвигателей...     

18-1. Общие требования к защите электродвигателей.....................

18-2. Основные виды защит, применяемых на электродвигателях        

18-3.    Некоторые свойства асинхронных электродвигателей ...
18-4. Защита электродвигателей от коротких замыканий между фазами                           

18-5. Защита электродвигателей от замыканий одной фазы на землю                         

18-6. Защита электродвигателей от перегрузки...........................     

18-7. Защита электродвигателей от понижения напряжения

18-8. Защита электродвигателей напряжением ниже 1000 В . . .
18-9. Расчет токов самозапуска электродвигателей и остаточного напряжения на их зажимах 

18-10. Защита синхронных электродвигателей...............................     

Глава девятнадцатая. Защита сборных шин...............     

19-1. Виды защит шин и требования к ним.....................................     

19-2. Дифференциальная защита шин..................................................

19-3. Мероприятия по повышению надежности дифференциальной защиты шин                           

19-4. Ток срабатывания дифференциальной защиты шин с реле, включенными через БНТ [Л. 4]    

19-5. Разновидности схем дифференциальной защиты шин [Л. 4]

19-6. Оценка дифференциальной защиты шин и область ее применения                         

19-7. Неполная дифференциальная защита шин..........................     

19-8. Защита шин при помощи токовой отсечки..........................     

19-9. Дистанционная защита шин....................................................     

19-10. Защита шин 110—500 кВ с трансформаторами тока, имеющими повышенную погрешность           

Глава двадцатая. Резервирование действия релейной за­щиты и выключателей   

20-1. Необходимость и способы резервирования........................     

20-2. Принципы выполнения устройства резервирования отказа выключателей (УРОВ)                              

20-3. Оценка устройств резервирования.........................................     

Приложение........................................................................................................     

Список литературы...............................................................................................

 


Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 214; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!