Принцип работы дифференциальных реле с торможением ДЗТ .

    Для отстройки от токов небаланса получили распространение так называемые дифференциальные реле с торможением. Ток срабатывания у таких реле возрастает с увеличением тока внешнего КЗ.

Рис.47. Устройство электромеханического реле сопротивления.

 

    I_{C . P .} = k_TI_T + I_{P .0}                               

где: I_T - ток, протекающий через тормозную обмотку;

I_P.0. - ток рабочей обмотки реле;

   k_T - коэффициент торможения.

Соотношение витков ω_Р и ω_Т подбирается таким, чтобы рабочий момент Мр при КЗ в зоне превосходил момент Мт, благодаря чему реле срабатывает.

При отсутствии КЗ должно соблюдаться равенство моментов М_Р=М_Т+М_П.

Если принять М_П=0 и выразить моменты через токи, то k ₁ I ² _Р = k ₁ I ² _Т,    отсюда ток в рабочей обмотке, необходимый для срабатывания реле:

 

Рис.48. Схема включения реле с торможением. Внешнее КЗ.

 

 При внешнем КЗ (рис. 48.) в тормозной обмотке протекает ток КЗ, а в рабочей обмотке – ток небаланса; реле надежно не срабатывает.

  

Рис.49. Схема включения реле с торможением. КЗ в зоне защиты.

 

 

При КЗ в зоне (рис. 49.) в случае одностороннего питания I₂=0 и токи в рабочей и тормозной обмотках совпадают и равны I_К; при таких условиях реле сработает.

   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.

Применение реле типа ДЗТ, обладающих магнитным торможением от токов внешних коротких замыканий позволяет уменьшить ток срабатывания и повысить чувствительность защиты.

Следует отметить, что по сравнению с реле РНТ реле ДЗТ обладает несколько худшей отстройкой от токов небаланса с апериодической слагающей.

На упрощенной схеме реле ДЗТ-11 (рис. 50) ω_Т — так называемая обмотка торможения, число витков которой подбирается из ряда: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 18, 24. Характеристики рабочей и уравнительных обмоток те же, что и для реле РНТ-565. Благодаря наличию обмотки торможения на магнитопроводе БНТ ток срабатывания защиты выбирают только по условию отстройки от броска тока намагничивания (ток небаланса не учитывают). Обычно это приводит к еще большему увеличению чувствительности защиты.

 

Рис.50. Упрощенная схема дифференциального реле серии ДЗТ-11.

 

Рис.51. Схема продольной дифференциальной защиты З-х обмоточного трансформаторов на основе реле ДЗТ.

 

 

Продольная дифференциальная защита

Генератора.

В качестве защиты от междуфазных коротких замыканий в генераторе применяется быстродействующая продольная дифференциальная защита, её схема для одной фазы генератора показана на рис. 52.

Принцип действия защиты основан на сравнении величин и фаз токов в начале и конце обмотки фазы статора. С этой целью с обеих сторон обмотки статора устанавливаются трансформаторы тока и с одинаковыми коэффициентами трансформации.

Рис.52. Схема и принцип действия продольной дифференциальной защиты.

 

    При к.з. вне зоны (рис.52а) первичные токи равны по величине и направлены в одну сторону (к месту к.з.). Ток в реле, при идеальной работе трансформаторов тока равен нолю и поэтому - защита не работает. В действительности из-за погрешности трансформаторов тока и в реле появляется ток небаланса. При нагрузке  защита также не действует.

     При коротком замыкании в зоне (рис. 52б) первичные токи к.з. на обеих сторонах обмотки направлены встречно (к месту к.з.). В результате этого вторичные токи в реле суммируются и реле приходит в действие. Для прекращения к.з. защита должна отключить генераторный выключатель и АГП (рис. 53).

    Для быстрого отключения такого повреждения дифференциальная защита генератора должна выполнятся трёхфазной.

  Зона действия защиты ограничена участком между трансформаторами тока. При выполнении защиты стремятся расширить её зону; с этой целью трансформаторы тока обычно устанавливают возле непосредственно у выключателя, так чтобы повреждения на всех токоведущих частях от выводов генератора до выключателя выключалась мгновенно дифференциальной защитой.

    Обрыв соединительного провода в схеме дифференциальной защиты нарушает баланс токов в реле и вызывает неправильную работу защиты при сквозных к.з. или даже в нормальном режиме. Поэтому токовые цепи защиты должны выполняются с особой надёжностью. Вторичные обмотки трансформаторов тока дифференциальной защиты заземляется только у одной группы трансформаторов.

Рис. 53. Схема дифференциальной защиты синхронного генератора.

Для исключения работы дифференциальной защиты от тока небаланса могут использоваться способы:

- применение дифференциального реле серии РНТ-565 с быстронасыщающимся трансформатором БНТ, для отстройки от бросков, возникающих в этом режиме;

- применение реле ДЗТ с торможением от тока сквозного к.з., торможение позволяет увеличить чувствительность защиты за счёт отстройки от внешних и к.з. и асинхронного режима.

 

Пример расчёта уставок.

Дано:

Рг=300 МВт,

Uном=20 КВ,

Cosφ=0.85,

Iкз=101930 А,

Fср=100 МДС рабочей обмотки,

Iкз³=101930 А,

Imax³=1447000 А

Номинальный ток генератора (кА):

Выбираем ТТ с коэффициентами трансформации:

12000/5 - для линейных выводов генератора;

 

Номинальный вторичный ток:

- для линейных выводов генератора

А

 

 

Принимаем число витков рабочей обмотки реле:

- для линейных выводов генератора Wр=144 витка;

 

Вторичный минимальный ток срабатывания реле для линейных выводов генератора:

Расчётный ток небаланса для нулевых выводов генератора:

 

где: ε - относительная погрешность ТТ, принимается 0,1;

Кодн- коэффициент однотипности принимаем 1;

Капер - коэффициент, что учитывает апериодическую составляющую тока, для реле серии ДЗТ с насыщающимся трансформатором принимается равным 1,0;

Imax³ - периодическая составляющая тока короткого замыкания, кА.

 

Намагничивающая сила рабочей обмотки реле Fр:

Котс=1.6 коэффициент отстройки от намагничивающей составляющей тока небаланса.

 

Принимаем

Коэффициент чувствительности:

где Iср.min=0.695 А – минимальный ток срабатывания реле