Категории
а) Линии с ответвлениями
За последнее время широкое распространение получают линии с ответвлениями, к которым подключаются подстанции, имеющие или не имеющие источников питания, как показано на рис. 14-11. Подключение таких подстанций к магистральным линиям может выполняться с выключателями на стороне высшего напряжения (рис. 14-11, а) или по упрощенным схемам — без выключателей (рис. 14-11, б).
В последнем случае возможны следующие варианты выполнения защиты и отключения трансформаторов, подключенных на ответвлениях, в случае их повреждения;
1. Защита трансформаторов осуществляется защитами магистральной линии на выключателях А и В. В этом случае трансформатор Т подключается к линии наглухо (рис. 14-11, б).
2. Защита трансформатора на ответвлении выполняется с помощью плавких предохранителей П (рис. 14-11, в).
3. На трансформаторе ответвления устанавливается релейная защита С от внутренних повреждений, которая действует на включение специального автоматического разъединителя К, называе мого короткозамыкателем (рис. 14-11, г). При повреждении в трансформаторе короткозамыкатель K включается и устраивает к. з. (однофазное или двухфазное), на ĸᴏᴛᴏᴩᴏᴇ реагирует защита магистральной линии, отключающая выключатели А и В. После отключения линии работает автоматический отделитель О, отключающий поврежденный трансформатор, и затем магистральная линия Л1 включается в работу с помощью АПВ.
Τᴀᴋᴎᴍ ᴏϬᴩᴀᴈᴏᴍ, в рассмотренном варианте на трансформаторе устанавливаются отделитель и короткозамыкатель.
4. Как и в предыдущем случае, на трансформаторе устанавливается защита С. При повреждении в трансформаторе она срабатывает и посылает по специальным каналам (проводным или высоко частотным по линиям электропередачи) импульс на отключение выключателей А и В линии (рис. 14-11, д).
Этот способ требует дорогостоящих каналов связи. Но он позволяет быстрее отключать поврежденный трансформатор и упрощает силовую часть трансформатора.
Наибольшее распространение на практике получили первые три варианта.
|
Подключение ответвлениями применяется как на одинарных, так и на параллельных линиях. В последнем случае трансформаторы, подключенные к разным линиям, работают раздельно на стороне низшего напряжения (рис. 14-11, ё). При отключении одной из линий или трансформатора с помощью АВР включается секционный выключатель Всекц и питание потребителей секции, потерявшей напряжение, восстанавливается от второго трансформатора.
Выполнение релейной защиты линий с маломощными трансформаторами на ответвлениях обычно не вызывает затруднения.
Осуществление же защиты линий с ответвлениями, имеющими мощные трансформаторы, и особенно при наличии со стороны ответвления источников питания наталкивается на некоторые трудности в части обеспечения селективности, быстроты действия и чувствительности. При этом подключение подстанций с помощью ответвлений дает значительное удешевление их сооружения, позволяет экономить оборудование и аппаратуру, ускоряет строительство подстанций и удешевляет их эксплуатацию. По этой причине разработку вопросов защиты линий с ответвлениями следует считать важной и нужной задачей.
Рассмотрим применение базовых видов защит на линиях с ответвлением.
б) Токовые и дистанционные защиты со ступенчатой характеристикой
Токовые ступенчатые защиты, реагирующие на ток фазы. На линиях с ответвлениями такие защиты устанавливаются на питающих концах линии (рис. 14-12). Для обеспечения селективности ток срабатывания быстродействующей ступени защиты (отсечка с t = 0) отстраивается не только от к. з. за пределами защищаемой линии (точки К1 и К2), но и от к. з. в К3 за трансфрматором отпайки (рис. 14-12) по выражению
где IК3макс — ток при к.з. в Кз; данный ток имеет максимальное значение при отключении линии на противоположном конце. При большой мощности трансформатора ответвления ток IК3макс может оказаться больше, чем ток при к. з. в К2 или К1, что приведет к уменьшению зоны отсечки.
Неселективное действие первой ступени защиты при к. з. в трансформаторе ответвления исправляется с помощью АПВ следующим образом. При к. з. в трансформаторе линия и трансформатор отключаются одновременно. Затем после автоматического отключения отделителя (рис. 14-11, г, е) линия включается от АПВ. Селективность второй и третьей ступени защит А и В линии к. з. на ответвлении обеспечивается согласованием выдержек времени этих ступеней с защитами Мт трансформатора ответвления. Третья зона защиты линий должна резервировать отказ выключателя С и максимальной защиты МТ трансформатора ответвления. При маломощных трансформаторах это требование часто оказывается трудно осуществимым.
При наличии источников питания на ответвлении защиты линий следует выполнять направленными, что облегчает выполнение условий селективности при к. з. за пределами линии.
Токовые защиты нулевой последовательности. По условию селективности вторая и третья зоны защиты линии должны согласовываться с защитами трансформатора ответвления по времени, а первая зона защиты должна отстраиваться от к. з. за трансформатором, если при этом в линии АВ появляются токи нулевой последовательности. При соединении обмоток трансформатора по схеме λ /∆ в случае замыкания на землю в сети треугольника токи I0 в линии отсутствуют и поэтому наличие ответвления не влияет на чувствительность первой ступени линейных защит А и В.
На чувствительность линейных защит нулевой последовательности (А и В) оказывает влияние состояние нейтрали Н трансформаторов, подключенных к ответвлению (рис. 14-12). В случае если нейтраль Н не заземлена, то ток 3I0К, проходящий в месте к. з. (в точке К4), распределяется между концами линии (А и В) обратно пропорционально сопротивлениям, нулевой последовательности обеих ветвей.
При заземлении нейтрали Н и к. з. в К4 часть тока 3I0К замыкается через нейтраль ответвления, вследствие чего токи 3I0A и 3I0В на концах линии уменьшаются. Степень уменьшения зависит от соотношения параметров сети, линии и трансформатора ответвления. Для повышения чувствительности защиты на линиях с ответвлениями трансформатор ответвления желательно не заземлять.
Дистанционные защиты. По соображениям селективности первая зона защиты отстраивается от к. з. за трансформатором ответвления (точка К8 на рис. 14-12), а вторая и третья — согласуются по времени с соответствующими защитами трансформатора ответвления (см. § 11-18).
в) Дифференциальные защиты
Поперечная направленная дифференциальная защитаможет устанавливаться на параллельных линиях с ответвлениями, но при этом крайне важно учитывать два обстоятельства:
1. Наличие ответвлений нарушает равенство токов в параллельных линиях Л1 и Лг в нормальном режиме, I1 ≠ I2 (рис. 14-13, а),в связи с этим в реле появляется ток
2. При к. з. за трансформатором ответвления защита приходит в действие, стремясь отключить линию с поврежденным ответвлением, что следует из токораспределения на рис. 14-13, б.
Для предупреждения неправильного действия поперечной дифференциальной защиты в нормальном режиме ее ток срабатывания отстраивается от тока небаланса, обусловленного нагрузкой ответвлений:
Для исключения работы защиты во втором случае, при к. з. на ответвлении, крайне важно
выполнить условие:
где I1(K3) и /2(К3) — токи к. з., проходящие по Л1 и Л2 в месте установки защиты при к. з. в К3 за одним из трансформаторов ответвления.
При наличии источников питания на ответвлениях появляется возможность неправильной работы поперечной дифференциальной защиты при к. з. вне параллельных линий, в чем можно убедиться из рассмотрения токораспределения в Л1 и Л2. Исключение этого недостатка возможно только отстройкой тока срабатывания защиты.
Продольная дифференциальная защита. На линиях с ответвлением эта защита может неправильно действовать при к. з. за трансформатором ответвления (в точке К3).
Как следует из рис. 14-14, токи по концам защищаемой линии в этом случае направлены от шин в линию (к месту к. з.), так же как и при к. з. на линии. Для исключения неправильной работы защиты ток срабатывания дифференциальных реле должен быть больше тока в них при к. з. в К3, т. е. Iс.з > IK3. Это условие можно выполнить только при маломощном трансформаторе ответвления, когда ток к. з. 1кз имеет небольшую величину. По этой причине продольная дифференциальная защита типа ДЗЛ в большинстве случаев оказывается неприменимой на линиях с ответвлениями. Для линий с ответвлениями необходима особая схема защиты, реагирующая на геометрическую сумму токов на концах линии и в ответвлении. Такие защиты еще находятся в стадии разработки.
г) Высокочастотные защиты [Л.91]
Дифференциально-фазная защита. На линиях с ответвлением дифференциально-фазная защита͵ основанная на сравнении фаз токов 1а и 1в по концам линии (рис. 14-15, а), действует неправильно при к. з. в точке К3 за трансформатором ответвления.
В этом случае токи по концам линии 1а и 1в совпадают по фазе, в связи с этим высокочастотные импульсы имеют прерывистый характер (рис. 14-15,-6) и защита работает, так же как и при повреждении на защищаемой линии.
Неправильное действие защиты в рассматриваемом случае можно предотвратить двумя способами: 1) отстройкой пускoвых реле, управляющих цепью отключения защиты, от к. з. за трансформатором, ответвления жги применением блокирующих реле, также отстроенных от к. з. за трансформатором [Л. 64] и 2) установкой дополнительного неполного комплекта дифференциально-фазной защиты на ответвлении.
В первом случае при к. з. за трансформатором ответвления пусковые реле в цени отключения защиты, установленной на обоих концах линии, не будут срабатывать и в связи с этим защита не сможет подействовать на отключение.
Отстройка пусковых реле от к. з. за трансформатором ведется в режиме, когда линия отключена на противоположной стороне, так как в этом случае токи к. з. и их симметричные составляющие в рассматриваемом комплекте защиты будут наибольшими.
Данный способ применим при условии, что коэффициент чувствительности пусковых реле при к. з. на ответвлении (точка К2) и на противоположной стороне линии (точка К2) будет достаточным для надежной работы защиты (т. е. если кч ≥ 2).
Второй способ применяется, если отстройка пусковых органов защиты по условиям ее чувствительности невозможна.
В этом случае на ответвлении устанавливается дополнительный неполный комплект С дифференциально-фазной защиты (рис. 14-16), используемый для блокирования комплектов А и В, при повреждениях за трансформатором ответвления, установленных на концах линии. Этот комплект С состоит из высокочастотного передатчика, пускающих его пусковых реле (рис. 14-16, в) и блока манипуляции, управляющего работой передатчика (см. рис. 12-21).
При к. з. за трансформатором ответвления ток в ответвлении Iс сдвинут по фазе на 180° относительно токов IA и 1В на концах линии (рис. 14-16, а).
В этих условиях передатчики на концах линии работают в положительные полупериоды токов IA и IA, а передатчик на ответвлении — в отрицательный полупериод этих токов. Ток высокой частоты генерируется непрерывно, как и при внешнем к. з., защита ДФЗ не работает (рис. 14-16, б).
В случае наличия источников питания со стороны ответвления на последнем устанавливается полный комплект дифференциально-фазной защиты. Рассмотрев распределение токов по концам линии и на ответвлении, нетрудно убедиться, что дифференциально-фазная защита͵ состоящая из трех полных комплектов, будет работать правильно при всех случаях повреждений. Готовится к выпуску фильтровая, в. ч. защита типа НФЗО для линий 110—330 кВ с ответвлениями.
Направленные защиты с высокочастотной блокировкой.Для обеспечения правильной работы защиты в общем случае (при наличии питания со стороны ответвления) крайне важно устанавливать комплекты защиты с трех сторон линии А В и С (рис. 14-17).
При к. з. за трансформатором ответвления в точке К3 мощность к. з. Sс на ответвлении направлена к шинам (рис. 14-17), комплект С пускает в. ч. передатчик, который посылает блокирующие импульсы, запрещающие работать комплектам А и В. При к. з. на линии последняя будет отключаться с. трех сторон комплектами защиты А, В и С.
При отсутствии источников питания со стороны ответвления на последнем достаточно установить только в. ч. передатчик и пускающие его пусковые реле(рис. 14-18), с тем чтобы комплект С блокировал защиты А и В при к. з. за ответв лениемв точке К3.
Комплект С можно не ставить, если пусковые реле защит А и В можно отстроить от к. з. в точке К3 без ущерба для чувствительности защиты при повреждении на защищаемой линии.
ГЛАВА ПЯТНАДЦАТАЯ
Читайте также
а) Линии с ответвлениями За последнее время широкое распространение получают линии с ответвлениями, к которым подключаются подстанции, имеющие или не имеющие источников питания, как показано на рис. 14-11. Подключение таких подстанций к магистральным линиям может... [читать подробенее]
а) Линии с ответвлениями За последнее время широкое распространение получают линии с ответвлениями, к которым подключаются подстанции, имеющие или не имеющие источников питания, как показано на рис. 14-11. Подключение таких подстанций к магистральным линиям может... [читать подробенее]