Дифференциальные защиты

Сентябрь 14, 2022

Главная
Алгебра
Дифференциальные защиты

Содержание

2. Дифференциальные защиты – это защиты с абсолютной селективностью. Они бывают на базе ТТ с измерительной схемой
3. В дифференциальных защитах с проводными каналами связи определяется геометрическая сумма или разность токов всех сторон защищаемого
4. Принцип действия продольной дифференциальной защиты: К1 – внешнее КЗ; К2 – внутреннее КЗ
5. По концам линии ставятся трансформаторы тока с одинаковыми коэффициентами трансформации. Вторичные обмотки соединяются между собой, параллельно
6. В режиме внешнего замыкания ток в реле равен нулю только для идеальных трансформаторов тока. Реальные трансформаторы
7. Из сопоставления характеристик 1 и 2 следует, что ток небаланса будет равен нулю только при полном
8. где – коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей в токе короткого замыкания; – коэффициент однотипности условий работы
9. Нарушение равенства токов в параллельных линиях по величине или фазе является признаком повреждения одной из них.
10. Применяется двух типов: на параллельных линиях, включенных под один общий АВ; с самостоятельными АВ – направленная
11. На одноименных фазах каждой линии устанавливаются ТТ с одинаковыми коэффициентами трансформации. Вторичные обмотки ТТ соединяются разноименными
12. Мертвая зона защиты Часть линий вблизи шин противоположной подстанции не охватывается защитой из-за недостаточной величины тока
13. m определяется исходя из следующего. Токи по линиям обратно пропорциональны сопротивлениям или длинам ветвей от шин,
14. При отключении одной из параллельных линий поперечная диф. защита превращается в мгновенную МТЗ оставшейся в работе
15. Схема защиты В сетях с малым током замыкания на землю защита выполняется на двух фазах. В
16. Оценка поперечной дифференциальной защиты Относится к числу простых и надежных. Является быстродействующей. Недостаток – наличие мертвой
17. Направленная поперечная дифференциальная защита Применяется на параллельных линиях с самостоятельными АВ на каждой из них. Защита
18. РНМ замыкает верхний или нижний контакт в зависимости от того, какая из двух линий повреждена. При
19. Каскадное действие поперечной диф. защиты Направленная поперечная защита также как и токовая диф. защита имеет мертвую
20. В этом случае I1 = IКЗ , I2 = 0, а ток в диф. реле защиты
21. Мертвая зона по напряжению При КЗ вблизи места установки защиты остаточное напряжение очень мало, а у
22. Схемы направленной поперечной дифференциальной защиты
23. Схемы выполняются с учетом следующих общих положений. ТТ на каждой линии соединяются по схеме полной звезды
24. Ток срабатывания пусковых органов защиты должен удовлетворять четырем требованиям. Реле не должны действовать при внешних КЗ.
25. 3. Реле должны отстраиваться от токов в неповрежденных фазах Iнеп.ф = Iн + kIкз при двухфазных
26. При этом расчетная кратность тока КЗ mр = kа Iн..max / Iном.ТТ, где kа - коэффициент
27. Чувствительность защиты определяется по коротким замыканиям на границе зоны каскадного действия и в точке равной чувствительности.
28. Направленная поперечная диф. защита нулевой последовательности
30. Скачать презентацию

Слайд 2

Дифференциальные защиты – это защиты с абсолютной селективностью.
Они бывают на

базе ТТ с измерительной схемой на циркулирующих токах и на базе измерительных трансреакторов (ТР) с измерительной схемой
на уравновешенных напряжениях.
Для работы абсолютно селективной защиты необходима информация о значениях электрических величин одновременно во всех присоединениях элемента к электрической сети.
Поэтому абсолютно селективные защиты используют специальные каналы связи, объединяющие все стороны защищаемого элемента.

Слайд 3

В дифференциальных защитах с проводными каналами связи определяется геометрическая сумма

или разность токов всех сторон защищаемого элемента: всех концов защищаемой линии;
всех сторон защищаемого силового трансформатора (автотрансформатора);
двух сторон (в нейтрали и на выводах) генератора;
всех присоединений сборных шин.

Слайд 4

Принцип действия продольной дифференциальной защиты: К1 – внешнее КЗ; К2 –

внутреннее КЗ

Слайд 5

По концам линии ставятся трансформаторы тока с одинаковыми
коэффициентами трансформации.
Вторичные

обмотки соединяются между собой, параллельно
обмоткам включается токовое реле.
В нормальном режиме работы или при внешнем КЗ
в точке К1, в обоих трансформаторах тока проходит одинаковый
первичный ток.
Ток в реле, определяется как разность вторичных токов и
приблизительно равен нулю:

При коротком замыкании в защищаемой зоне, точка К2 ,
в реле протекает сумма вторичных токов, и реле сработает:

Слайд 6

В режиме внешнего замыкания ток в реле равен нулю только для

идеальных трансформаторов тока.
Реальные трансформаторы тока обладают погрешностями, и через реле протекает ток небаланса. Основная причина возникновения тока небаланса пояснена на рис.

Ток небаланса дифференциальной защиты:
Iперв - первичный ток;
Iвт - вторичный ток ТТ;
Iкз – ток короткого замыкания;
Iнам1 и Iнам2 - токи намагничивания
трансформаторов тока TA1 и TA2;
Iнб - ток небаланса

Слайд 7

Из сопоставления характеристик 1 и 2 следует,
что ток небаланса
будет

равен нулю только при полном совпадении
характеристик, что реально никогда не бывает.
Поэтому, чтобы защита не сработала ложно при
внешних замыканиях, её ток срабатывания должен быть
больше максимально возможного тока небаланса:

Для определения тока небаланса пользуются
приближённой зависимостью

Слайд 8

где
– коэффициент, учитывающий наличие
апериодической составляющей в токе
короткого

замыкания;

– коэффициент однотипности условий
работы трансформаторов тока.
Значение 0.5 принимается при примерно
одинаковых вторичных токах;

– допустимая токовая погрешность
трансформаторов тока;

– максимальное значение тока внешнего
короткого замыкания.

Слайд 9

Нарушение равенства токов в параллельных линиях по величине или фазе

является признаком повреждения одной из них.

Поперечная дифференциальная защита
Применяется на параллельных линиях, имеющих одинаковые сопротивления. Основаны на сравнении величин и фаз токов, протекающих по обеим линиям.
Благодаря равенству сопротивлений в нормальном режиме и при внешнем КЗ токи в линиях равны по величине и фазе.

Слайд 10

Применяется двух типов:
на параллельных линиях, включенных под один общий АВ;
с

самостоятельными АВ – направленная поперечная диф. защита.
При одностороннем питании параллельных линий защита устанавливается только со стороны источника питания, а в сети с двухсторонним питанием – с обеих сторон параллельных линий.

Слайд 11

На одноименных фазах каждой линии устанавливаются ТТ с одинаковыми коэффициентами трансформации.

Вторичные обмотки ТТ соединяются разноименными зажимами по схеме с циркулирующими токами. Параллельно к соединительным проводам подключается реле. В нормальном режиме и внешнем КЗ ток в реле практически отсутствует

Через реле проходит лишь ток небаланса, вызываемый погрешностью
трансформаторов тока, и защита не работает.
Защита по принципу действия не реагирует в режимах нагрузки, внешних КЗ и качаниях, поэтому ее выполняют без выдержки времени и не отстраивают от токов нагрузки. Ток срабатывания должен быть больше максимального тока небаланса.
При КЗ на одной из линий баланс токов в реле нарушается.
При токе в реле Ip > Iс.р. защита действует и отключает общий АВ обеих линий.

Слайд 12

Мертвая зона защиты
Часть линий вблизи шин противоположной подстанции не охватывается защитой

из-за недостаточной величины тока в реле, вследствие уменьшения различия в величине токов, на разность I1 – I2 которых реагирует защита.
Границей действия защиты является точка КЗ, отстоящая от шин противоположной п/ст В на расстоянии m, в которой Iр = Iс.з.
Участок m линий при КЗ, в пределах которого ток в защите недостаточен для ее срабатывания, называется мертвой зоной защиты.
Для отключения КЗ в мертвой зоне требуется дополнительная защита.

Слайд 13

m определяется исходя из следующего. Токи по линиям обратно пропорциональны сопротивлениям или

длинам ветвей от шин, где установлена защита, до точки КЗ. При КЗ на границе мертвой зоны в точке m I1/ I2= (l+m)/(l-m), где l длина линий. Преобразуя это выражение и учитывая, что I1+ I2 = IКЗ и что при КЗ на границе мертвой зоны в точке m ток в реле равен I1 - I2 = Iс.з , получим m IКЗ = l Iс.з , откуда длина мертвой зоны m = l Iс.з / IКЗ . Для упрощения расчета мертвой зоны ток IКЗ определяется на шинах противоположной п/ст , а не на границе мертвой зоны. Защиту принято считать эффективной, если мертвая зона ее не превосходит 10%.

Слайд 14

При отключении одной из параллельных линий поперечная диф. защита превращается в

мгновенную МТЗ оставшейся в работе линии и действует неселективно. Поэтому в этом случае поперечная диф. защита должна выводиться из действия.

Слайд 15

Схема защиты
В сетях с малым током замыкания на землю защита выполняется

на двух фазах.
В сетях с большим током замыкания на землю защита выполняется на трех фазах. В этом случае ТТ на каждой линии соединяются по схеме полной звезды с нулевым проводом.
Для отключения защиты при выводе из действия одной из параллельных линий предусматривают автоматическое отключение защиты посредством блок-контактов на разъединителях. При отключении одного из разъединителей его блок-контакт разрывает цепь, по которой подается плюс к защите.

Слайд 16

Оценка поперечной дифференциальной защиты
Относится к числу простых и надежных. Является быстродействующей.

Недостаток – наличие мертвой зоны, а также необходимость отключения при выводе из действия одной из параллельных линий.
С учетом этого, кроме поперечной диф. защиты, на параллельных линиях необходимо предусматривать дополнительную защиту, действующую при КЗ на шинах противоположной п/ст, в мертвой зоне, а также при выводе из работы одной из линий.

Слайд 17

Направленная поперечная дифференциальная защита
Применяется на параллельных линиях с самостоятельными АВ на

каждой из них. Защита дополняется реле направления мощности двухстороннего действия или двумя реле направления мощности одностороннего действия, каждое из которых предназначается для отключения только одной линии.

Слайд 18

РНМ замыкает верхний или нижний контакт в зависимости от того, какая

из двух линий повреждена.
При КЗ на любой из линий в защите появляется ток Ip и она срабатывает. При КЗ на Л1 ток Ip имеет положительное направление, а при КЗ на Л2 он направлен в другую сторону.
Поскольку ток в поляризующей цепи РНМ, питаемой напряжением шин, имеет в обоих случаях одинаковое направление, то знак мощности на зажимах РНМ при КЗ на Л1 и Л2 будет различным. РНМ по знаку мощности определяет поврежденную линию и замыкает цепь отключения ее АВ.
Для двухстороннего отключения поврежденной линии защита устанавливается с обеих сторон параллельных линий.

Слайд 19

Каскадное действие поперечной диф. защиты
Направленная поперечная защита также как и токовая

диф. защита имеет мертвую зону m.

После отключения поврежденной линии с противоположной стороны не работающая до этого защита приходит в действие и отключает поврежденную линию. Например, при КЗ на Л1 в точке вблизи шин п/ст В защита А не работает, т.к. Ip < Iс.з. После отключения поврежденной Л1 со стороны п/ст В (где ток Ip достаточен для надежного действия защиты В) весь ток IКЗ направится от п/ст А к месту повреждения по Л1.

Слайд 20

В этом случае I1 = IКЗ , I2 = 0, а

ток в диф. реле защиты А резко возрастает и становится больше Iс.з. Диф. реле А срабатывают, РНМ выбирает поврежденную линию Л1 и защита действует на ее отключение.
При КЗ вблизи шин п/ст А, отключение поврежденной линии происходит аналогично: сначала работает ближняя к месту КЗ защита А, а затем защита В.
Такое поочередное действие защит называется каскадным, а зона mA и mB, в пределах которой диф. защита не действует, пока поврежденная линия не отключится с противоположной стороны, называется зоной каскадного действия защиты.
При каскадном действии защиты полное время отключения КЗ удваивается, что является недостатком защиты, поэтому зону каскадного действия стремятся сократить, для чего следует уменьшать Iс.з.

Слайд 21

Мертвая зона по напряжению
При КЗ вблизи места установки защиты остаточное напряжение

очень мало, а у КЗ у шин п/ст оно вообще равно 0. В этом случае мощность на зажимах РНМ оказывается недостаточной для его действия и защита отказывает в работе. Таким образом направленная поперечная защита имеет мертвую зону по напряжению. Ее величина не велика.

Слайд 22

Схемы направленной поперечной дифференциальной защиты

Слайд 23

Схемы выполняются с учетом следующих общих положений.
ТТ на каждой линии

соединяются по схеме полной звезды для трехфазных защит и по схеме неполной звезды – для двухфазных.
2. РНМ включается на ток и напряжение по типовым схемам, обеспечивающим наивыгоднейшие условия для их работы.
3. Пуск защиты производится пофазно. При этом пуск РНМ , включенные на ток неповрежденных фаз, не получают оперативного тока, вследствие этого не могут подействовать на отключение.
4. В случае обрыва или перегорания предохранителя в цепи напряжения реле может неправильно подействовать при КЗ на одной из параллельных линий. Поэтому должно быть предусмотрено устройство контроля исправности цепи напряжения.
5. Защита выполняется без выдержки времени, поскольку она не реагирует на внешние КЗ.

Слайд 24

Ток срабатывания пусковых органов защиты должен удовлетворять четырем требованиям.
Реле не должны

действовать при внешних КЗ. Для этого их ток срабатывания должен выбираться больше тока небаланса при КЗ на шинах противоположной п/ст:
Iс.з = kнIнб.max , где kн = 1,5 – 2.
2. Реле должны быть отстроены от суммарного тока нагрузки Iн.max параллельных линий для предотвращения ложного действия защиты при отключении одной из линий с противоположной стороны в нормальном режиме. При этом по оставшейся в работе линии протекает суммарный ток Iн.max обеих параллельных линий, который поступает в дифреле и РНМ. Если нагрузка передается от шин в сторону линии, то РНМ срабатывает, разрешая защите отключить оставшуюся линию. Необходимо иметь Iс.з > Iн..max , или
Iс.з = kнIн..max ,

Выбор уставок направленной поперечной дифференциальной защиты

Слайд 25

3. Реле должны отстраиваться от токов в неповрежденных фазах Iнеп.ф =

Iн + kIкз при двухфазных и однофазных КЗ.
Токи в неповрежденных фазах влияют на работу защиты при каскадном отключении поврежденной линии, т.к. в этом случае они текут только по одной оставшейся в работе линии.
4. Реле должны надежно возвращаться при максимальной нагрузке параллельных линий. Условия возврата обеспечиваются, если
Iс.з = kзап Iн..max / kвоз .
(основная формула)
Суммарный ток небаланса Iнб.max = Iнб.maxТТ + Iнб.maxR.
Для уменьшения Iнб.ТТ трансформаторы тока, выбираются по кривым 10% погрешности при максимальном значении тока внешнего КЗ на шинах противоположной п/ст, текущего по каждой параллельной линии Iкз.max .

Слайд 26

При этом расчетная кратность тока КЗ
mр = kа Iн..max / Iном.ТТ,
где

kа - коэффициент , учитывающий влияние апериодической составляющей тока КЗ, принимается равным 2.
Вторую составляющую тока небаланса Iнб.maxR определяют по формуле
Iнб.maxR = ∆Z% / 100 х kа Iкз.max /nT,
где ∆Z% = (zл1 – zл2)/zл1 х 100 – разница в процентах между сопротивлениями прямой последовательности обеих линий;
Iкз.max – максимальное значение суммарного тока КЗ (по обеим линиям) при повреждении на шинах противоположной п/ст.

Слайд 27

Чувствительность защиты определяется по коротким замыканиям на границе зоны каскадного

действия и в точке равной чувствительности. За точку равной чувствительности принимается точка короткого замыкания, при замыкании в которой токи в реле обоих комплектов равны. Защита удовлетворяет требованиям чувствительности при

Слайд 28

Дифференциальные защиты

Содержание

Дифференциальные защиты – это защиты с абсолютной селективностью. Они бывают на

В дифференциальных защитах с проводными каналами связи определяется геометрическая сумма

Принцип действия продольной дифференциальной защиты: К1 – внешнее КЗ; К2 –

По концам линии ставятся трансформаторы тока с одинаковыми коэффициентами трансформации. Вторичные

В режиме внешнего замыкания ток в реле равен нулю только для

Из сопоставления характеристик 1 и 2 следует, что ток небаланса будет

где – коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей в токе короткого

Нарушение равенства токов в параллельных линиях по величине или фазе

Применяется двух типов:на параллельных линиях, включенных под один общий АВ; с

На одноименных фазах каждой линии устанавливаются ТТ с одинаковыми коэффициентами трансформации.

Мертвая зона защитыЧасть линий вблизи шин противоположной подстанции не охватывается защитой

m определяется исходя из следующего. Токи по линиям обратно пропорциональны сопротивлениям или

При отключении одной из параллельных линий поперечная диф. защита превращается в

Схема защитыВ сетях с малым током замыкания на землю защита выполняется

Оценка поперечной дифференциальной защитыОтносится к числу простых и надежных. Является быстродействующей.

Направленная поперечная дифференциальная защита Применяется на параллельных линиях с самостоятельными АВ на