Дифференциальные токовые защиты

Назначение и виды защит. Принцип действия продольной дифференциальной защиты на примере защиты ЛЭП. Ток небаланса. Настройка продольной дифференциальной защиты. Определение тока срабатывания I_ср. Способы повышения чувствительности и отстроенности защиты. Поперечная дифференциальная токовая защита. Поперечная дифференциальная токовая направленная защита, ее особенности, выбор уставок и проверка чувствительности. Схемы и область использования поперечных дифференциальных направленных защит. [1, 2, 3, 4]

Методические указания

Дифференциальные токовые защиты являются быстродействующими. Их подразделяют на продольные и поперечные. Продольную дифференциальную токовую защиту используют для защиты одиночных линий малой протяженности. Принцип ее действия основан на сравнении величины и фазы токов одноименных фаз по концам защищаемой линии. Наибольшее распространение получила схема с циркулирующими токами, в которой дифференциальное реле подключается параллельно вторичным обмоткам трансформаторов тока, соединенных между собой при помощи соединительных проводов. Неравенство вторичных токов в плечах дифференциальной защиты приводит к появлению в реле тока, называемого током небаланса (I_нб); ток срабатывания защиты I_сз отстраивается от максимального тока небаланса I_нб в расчетном режиме. Необходимо разобраться, какие причины приводят к появлению I_нб, какие факторы влияют на его величину, а также как повысить чувствительность и отстроенность защиты. Нужно знать особенности выполнения продольной дифференциальной защиты линий, достоинства и недостатки.

Поперечные дифференциальные защиты применяются на параллель­ных или сдвоенных линиях, имеющих приблизительно одинаковые сопротивления.

Принцип действия основан на сравнении токов одноименных фаз, протекающих по обеим линиям в месте установки защиты. Поперечная дифференциальная защита не выявляет повредившуюся линию. Введение в схему защиты реле направления мощности устраняет указанный недостаток. Необходимо знать, как выбирается I_сз и проверяется чувствительность поперечной дифференциальной направленной защиты, достоинства и недостатки ее, схемы и область использования. Цифровое исполнение дифференциальных защит.

Вопросы для самопроверки

1. В чем заключается принцип действия продольной дифференциальной токовой защиты линий?

2. Каковы особенности выполнения продольной дифференциальной защиты?

3. Причины появления I_нб в реле?

4. Какие факторы влияют на величину I_нб?

5. Как можно повысить чувствительность и отстроенность продольной дифференциальной токовой защиты?

6. Как выбирается I_сз рассматриваемых защит?

7. В чем заключается принцип действия поперечной дифференциальной токовой направленной защиты линий?

8. Каковы причины появления "мертвой" зоны и зоны каскадного действия поперечной дифференциальной направленной защиты?

9. Почему в поперечной дифференциальной направленной защите оперативный ток необходимо подводить через блок - контакты выключателей обеих защищаемых линий?

10. Перечислите достоинства и недостатки дифференциальных защит, область использования.

11. Как выполняется измерительная и логическая части дифференциальной цифровой защиты?

Релейная защита и автоматика элементов СЭС

Защита и автоматика синхронных генераторов

Виды повреждений и ненормальных режимов работы синхронных генераторов (СГ) и требования, предъявляемые к защите. Типы применяемых защит и устройств автоматики генераторов. Автоматическое регулирование возбуждения (АРВ). [8, 16]

Методические указания

Необходимо познакомиться с видами повреждений и ненормальных режимов работы генераторов в статорной цепи и цепи возбуждения, чтобы понять, как должна действовать релейная защита при этих режимах, какие типы защит следует применять с учетом мощности генератора. Следует разобраться в работе продольной дифференциальной защиты обмотки статора генератора и в способах уменьшения величины тока I_нб. Известно, что на величину тока I_нб влияет апериодическая составляющая в токе к.з. и наличие в сердечнике ТТ остаточной индукции. Широкое распространение в практике получили защиты, использующие быстронасыщающиеся трансформаторы и реле с торможением. Нужно разобраться в принципах работы этих устройств.

Нужно знать работу схемы защиты от замыкания фазы обмотки статора на корпус, выбор параметров срабатывания и способы повышения их чувствительности. Следует обратить внимание на схему защиты от внешних к.з. Необходимо разобраться с токовыми защитами от симметричной перегрузки и от токов обратной последовательности.

Для поддержания заданного значения напряжения на выводах статорной обмотки применяется АРВ. Нужно хорошо разобраться в работах регуляторов пропорционального действия (компаундирование, коррекция), а также нужно иметь представление о регуляторах сильного действия. Надо знать, почему при АРВ ускоряется процесс самозапуска электродвигателей, обеспечивается устойчивость их работы и улучшается работа релейной защиты. Следует обратить внимание на методы регулирования возбуждения, на работу устройств форсирования возбуждения.

Вопросы для самопроверки

1. От каких видов повреждений и ненормальных режимов работы защищают генераторы? Турбогенераторы и гидрогенераторы, их конструктивные отличия. Особенности в защите турбогенераторов и гидрогенераторов.

2. Чем опасна несимметрия токов в фазах генераторов?

3. Для чего применяется устройство гашения поля (АГП)?

4. Почему при к.з. не только отключают генератор от сети, но и вводят в действие АГП?

5. Чем обуславливается перегрузка генераторов?

6. В каких случаях применяют защиту от замыкания на корпус (на землю) обмотки статора и по какому принципу она действует?

7. Как выполняют защиту обмотки статора от сверхтоков? Укажите методику ее расчета.

8. В чем преимущество МТЗ с пуском по напряжению перед МТЗ без такого пуска?

9. В чем заключается способ выполнения продольной дифференциальной защиты генераторов? Как выбирается ток срабатывания этой защиты?

10. Почему на гидрогенераторах устанавливается защита от повышения напряжения?

11. Для чего подмагничивают сердечники ТНПШ?

12. Для чего применяют в дифференциальной защите генератора промежуточный насыщающийся трансформатор (НТТ)?

13. Почему не принято отключать турбогенератор при замыкании на землю одной точки в цепи возбуждения?

14. В чем заключаются основные отличия выполнения защит низковольтных генераторов, мощностью до 1 МВт и свыше 1 МВт?

15. Какое назначение имеет устройство АРВ генераторов?

16. Почему устройство компаундирования без корректора напряжения не обеспечивает постоянства напряжения на выводах генератора?

17. В чем преимущество фазового компаундирования по сравнению с компаундированием полным током?

18. Для чего нужна релейная форсировка возбуждения?

19. В чем заключаются основные преимущества регуляторов сильного действия?

20. Цифровые защиты генераторов.

Защита и автоматика трансформаторов

Виды повреждений и ненормальных режимов работы и требования, предъявляемые к защите. Типы применяемых защит. Защита от междуфазных к.з. в обмотках и на выводах. Особенности дифференциальной защиты трансформаторов, расчет дифференциальных защит. Газовая защита. Защита трансформаторов от сверхтоков, обусловленных внешними к.з. и перегрузкой. Особенности защиты трансформаторов с соединением обмоток звезда-звезда с заземленной нейтралью. Защита трансформаторов без выключателей на стороне высшего напряжения. Полные схемы защиты трансформаторов. Автоматика силовых трансформаторов. [1, 2, 3, 5, 6, 7, 8]

Методические указания

Надо уяснить, какие виды повреждений и ненормальных режимов вероятны у силовых трансформаторов, и какие виды защиты надо установить в зависимости от мощности трансформаторов, схемы соединения обмоток. Следует обратить внимание на распределение тока в обмотках при к.з. на стороне низшего напряжения. Это важно для определения схемы защиты и ее чувствительности. При изучении дифференциальной защиты трансформа­тора надо учесть особенности работы его как объекта релейной защиты, состоящие в различии по величине и фазе токов сторон разных напряжений, в изменении величины тока при регулировании напряжения, в большой величине броска тока намагничивания при подаче на трансформатор напряжения, а также в конструктивной разнотипности ТТ, применяемых на стороне высшего и низшего напряжений силовых трансформаторов и в значительном различии сопротивлений плеч защиты.

Следует усвоить способы уменьшения величины тока небаланса, подбора ТТ для защиты и выбора схем соединения их вторичных обмоток, роль быстронасыщающегося трансформатора БНТ и его работу в переходных режимах.

Необходимо научиться рассчитывать ток срабатывания дифференциальной защиты и определять количество витков дифференциальной и уравнительных обмоток реле типа РНТ-565. Следует разобраться, в каких случаях дифференциальная защита должна выполняться при помощи реле типа ДЗТ. Необходимо ознакомиться со схемами защиты трансформатора на переменном оперативном токе с тем, как обеспечивается селективное действие резервных защит многообмоточных трансформаторов, как осуществляется защита трансформаторов, не имеющих включателей на стороне высшего напряжения. Надо обратить внимание на схемы защиты трансформаторов малой мощности с соединением обмоток звезда-звезда с нулем, на методику расчета уставок защиты. Следует знать виды средств автоматики, применяемых на трансформаторах, принцип работы и схему устройства автоматического регулирования напряжения у трансформаторов под нагрузкой (РПН).

Вопросы для самопроверки

1. Перечислите основные типы защит, устанавливаемых на трансформаторах в зависимости от их мощности.

2. На какие виды повреждений и ненормальных режимов работы трансформатора реагирует газовая защита?

3. Как определить расчетную величину тока небаланса?

4. В каких случаях на трансформаторах можно устанавливать дифференциальную отсечку и чем она отличается от дифференциальной защиты с реле РНТ?

5. В каких случаях можно применять для защиты трансформаторов от к.з. токовые отсечки?

6. Как соединяются вторичные обмотки ТТ дифференциальной защиты трансформатора с группой соединения Y/Δ?

7. Почему после доливки масла в трансформаторе газовая защита временно переводится на сигнал?

8. Как предотвращается неправильное действие дифференциальной защиты при бросках тока намагничивания?

9. В каких случаях целесообразно применять для трансформаторов МТЗ с пуском по напряжению?

10. Как выполняются защиты от замыкания фазы на нуль у трансформа­торов со схемой соединения обмоток Y/Y-12 с нулем?

11. Как влияет на расчет дифференциальной защиты трансформатора | РПН?

12. Как выполняется защита трансформаторов без выключателей на стороне высшего напряжения?

13. 3а счет чего достигается увеличение чувствительности дифференци­альной защиты в случае выполнения ее с реле РНТ-565 или ДЗТ-11 по сравнению с дифференциальной отсечкой? Устройство и работа реле ДЗТ-21(23).

14. Как устроено реле РСТ-15(16)? Что дает его применение?

15. Структурная схема защиты трансформатора в цифровом исполнении.

16. Какие виды автоматики предусматриваются на трансформаторах?

17. В каких случаях на трансформаторах целесообразно устанавливать АПВ или АВР?

18. Как осуществляется регулирование напряжения под нагрузкой у трансформатора?

19. Цифровые защиты трансформаторов; особенности и требования к АЦП и ЦАП?