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 Uсм — UВ 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 — R12 — R13 – R 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: 325; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!