Защита по напряжению обратной последовательности

Напряжение прямой последовательности что это такое

Вопрос состоит в следующем: Необходимо оценить значение напряжения обратной последовательности при обрыве 1й и 2х фаз в питающей сети. Как показано на рисунке, резервный трансформатор станции находится в режиме хх, при этом происходит обрыв одной или 2х фаз в питающей сети 220 кВ. По моим предположениям единственной защитой от такого режима будет защита по напряжению обратной последовательности, уставку которой я не могу найти. Прошу помочь материалами, книгами, кто чем сможет.

P.S. Извиняюсь за рисунок, надеюсь получился понятный.

2 Ответ от Комрад 2013-06-08 06:33:23

Re: Расчет напряжения обратной последовательности

Все просто. всегда в сетях есть некий небаланс U2 из-за перекоса. ПО ГОСТ по нормам качества эл.энергии он равен 0,04Uном. Поэтому для защит обратной последовательности берут с нектор. запасом отталкиваясь от этих 4%. Типовая уставка 6%. Если ТН 100В — то 6 В. Эта уставка приведена в РУК РЗА выпуск №13

3 Ответ от grsl 2013-06-08 06:40:00

grsl
Администратор
Неактивен

Зарегистрирован: 2011-01-07
Сообщений: 6,122
Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Расчет напряжения обратной последовательности

с какой стороны будете устанавливать ТН? я не знаю какой либо фундаментальнок литературы по поводу. с точки зрения теорий, ваш случай черезвычайно мерзкий. 1. в случае пропадения одно фазы напряжение и на ВН и на НН останется неизменым, и наряжение обратной и нулевой последовательности будет равным ( или около того ) нулю.

Что такое нулевая последовательность?

Преимущественное большинство сетей получают питание по трехфазной системе. Которая характеризуется тем, что напряжение каждой фазы смещено на 120º.

Читайте также: Элегаз SF6, Гексафторид серы

Рис. 1. Форма напряжения в трехфазной сети

Как видите из рисунка 1 на диаграмме б) показана работа сбалансированной симметричной системы. При этом если выполнить геометрическое сложение представленных векторов, то в нулевой точке результат сложения будет равен нулю. Это означает, что в системах 110, 10 и 6 кВ, для которых характерно заземление нейтралей трансформаторов, при нормальных условиях работы, какой-либо ток в нейтрали будет отсутствовать. Также следует отметить, что геометрически смена фаз может подразделяется на такие виды:

прямой последовательности, при которой их чередование выглядит как A – B – C;
обратной последовательности, при которой чередование будет C – B – A;
и вариант нулевой последовательности, соответствующий отсутствию угла сдвига.

Для первых двух вариантов угол сдвига будет составлять 120º.

Рис. 2. Прямая, обратная и нулевая последовательность

Посмотрите на рисунок 2, здесь нулевая последовательность, в отличии от двух других, показывает, что векторы имеют одно и то же направление, но их смещение в пространстве между собой равно 0º. Подобная ситуация происходит при однофазном кз, при этом токи двух оставшихся фаз устремляются в нулевую точку. Также эту ситуацию можно наблюдать и при междуфазных кз, когда две из них, помимо нахлеста, попадают еще и на землю, а в нуле будет протекать ток лишь одной фазы.

При возникновении трехфазных кз в нейтрали обмоток ток не будет протекать, несмотря на аварию. Потому что токи и напряжения нулевой последовательности по-прежнему будут отсутствовать. Несмотря на то, что фазные напряжения и токи в этой ситуации могут в разы возрасти, в сравнении с номинальными.

Принцип работы ТЗНП

Практически все релейные защиты, действие которых отстраивается от появления токов нулевой последовательности, имеют схожий принцип. Рассмотрите вариант такой схемы, демонстрирующей действие защиты.

Принципиальная схема простейшей ТЗНП

Здесь представлен вариант включения реле тока Т, которое подключается ко вторичным обмоткам трансформаторов тока (ТТ), собранных в звезду. В данной ситуации нулевой провод от звезды обмоток трансформаторов отфильтровывает составляющие нулевой последовательности, в случае их возникновения. При условии, что система работает симметрично, обмотки реле Т будут обесточенными. А при условии, что в одной из фаз произойдет замыкание на землю, ТТ отреагирует на это, из-за чего по нулевому проводу потечет ток. Это и будет та самая составляющая нулевой последовательности, из-за которой произойдет возбуждение обмотки реле Т.

После чего происходит выдержка времени, определяемая параметрами реле В. При истечении установленного промежутка времени токовая защита посылает сигнал на соответствующую коммутационную установку У. Которая и производит отключение трехфазной сети. Более сложные варианты схемы могут включать и реле мощности, которое позволяет отлаживать работу защиты по направлению.

В случае междуфазных повреждений симметрия не нарушиться, а лишь измениться величина токов. А ТТ будут продолжать компенсировать токи, стекающиеся в нулевой провод. Преимущество такой схемы заключается в том, что при максимальных рабочих токах, все равно не будет срабатывать защита, поскольку будет сохраняться симметрия.

Но при существенном отличии в магнитных параметрах измерительных трансформаторов, произойдет дисбаланс в системе, и по нулевому проводнику будет протекать ток небаланса. Что может обуславливать ложные срабатывания токовой защиты даже в тех сетях, где соблюдается номинальный режим питания.

Расчет токов обратной последовательности

Метод симметричных составляющих относится к специальным методам расчета трехфазных цепей и широко применяется для анализа несимметричных режимов их работы, в том числе с нестатической нагрузкой. В основе метода лежит представление несимметричной трехфазной системы переменных (ЭДС, токов, напряжений и т.п.) в виде суммы трех симметричных систем, которые называют симметричными составляющими.
Различают симметричные составляющие
прямой
,
обратной
и
нулевой
последовательностей, которые различаются порядком чередования фаз.

Симметричную систему прямой последовательности образуют (см. рис. 1,а) три одинаковых по модулю вектора и со сдвигом друг по отношению к другу на рад., причем отстает от , а — от .

Введя, оператор поворота , для симметричной системы прямой последовательности можно записать

Читайте также: Номинальная скорость вращения двигателя постоянного тока

Симметричная система обратной последовательности образована равными по модулю векторами и с относительным сдвигом по фазе на рад., причем теперь отстает от , а — от (см. рис. 1,б). Для этой системы имеем

Система нулевой последовательности состоит из трех векторов, одинаковых по модулю и фазе (см. рис. 1,в):

При сложении трех указанных систем векторов получается несимметричная система векторов (см. рис. 2).

Любая несимметричная система однозначно раскладывается на симметричные составляющие. Действительно,

Таким образом, получена система из трех уравнений относительно трех неизвестных , которые, следовательно, определяются однозначно. Для нахождения сложим уравнения (1)…(3). Тогда, учитывая, что , получим

Для нахождения умножим (2) на , а (3) – на , после чего полученные выражения сложим с (1). В результате приходим к соотношению

Для определения с соотношением (1) складываем уравнения (2) и (3), предварительно умноженные соответственно на и . В результате имеем:

Формулы (1)…(6) справедливы для любой системы векторов , в том числе и для симметричной. В последнем случае .

В заключение раздела отметим, что помимо вычисления симметричные составляющие могут быть измерены с помощью специальных фильтров симметричных составляющих, используемых в устройствах релейной защиты и автоматики.

Свойства симметричных составляющих токов и напряжений различных последовательностей

Рассмотрим четырехпроводную систему на рис. 3. Для тока в нейтральном проводе имеем

Тогда с учетом (4)

т.е. ток в нейтральном проводе равен утроенному току нулевой последовательности.

Если нейтрального провода нет, то и соответственно нет составляющих тока нулевой последовательности.

Поскольку сумма линейных напряжений равна нулю, то в соответствии с (4) линейные напряжения не содержат составляющих нулевой последовательности.

Читайте также: Системы измерительных приборов. Классы точности.

Рассмотрим трехпроводную несимметричную систему на

Тогда, просуммировав эти соотношения, для симметричных составляющих нулевой последовательности фазных напряжений можно записать

Если система ЭДС генератора симметрична, то из последнего получаем

в фазных напряжениях симметричного приемника отсутствуют симметричные составляющие нулевой последовательности;
симметричные составляющие нулевой последовательности фазных напряжений несимметричного приемника определяются величиной напряжения смещения нейтрали;
фазные напряжения несимметричных приемников, соединенных звездой, при питании от одного источника различаются только за счет симметричных составляющих нулевой последовательности; симметричные составляющие прямой и обратной последовательностей у них одинаковы, поскольку однозначно связаны с соответствующими симметричными составляющими линейных напряжений.

При соединении нагрузки в треугольник фазные токи и могут содержать симметричные составляющие нулевой последовательности . При этом (см. рис. 5) циркулирует по контуру, образованному фазами нагрузки.

Сопротивления симметричной трехфазной цепи для токов различных последовательностей

Если к симметричной цепи приложена симметричная система фазных напряжений прямой (обратной или нулевой) последовательностей, то в ней возникает симметричная система токов прямой (обратной или нулевой) последовательности. При использовании метода симметричных составляющих на практике симметричные составляющие напряжений связаны с симметричными составляющими токов той же последовательности. Отношение симметричных составляющих фазных напряжений прямой (обратной или нулевой) последовательности к соответствующим симметричным составляющим токов называется комплексным сопротивлением прямой

последовательностей.

Пусть имеем участок цепи на рис. 6. Для фазы А этого участка можно записать

Тогда для симметричных составляющих прямой и обратной последовательностей с учетом, того, что , на основании (9) имеем

Отсюда комплексные сопротивления прямой и обратной последовательностей одинаковы и равны:

Для симметричных составляющих нулевой последовательности с учетом равенства соотношение (9) трансформируется в уравнение

откуда комплексное сопротивление нулевой последовательности

В рассмотренном примере получено равенство сопротивлений прямой и обратной последовательностей. В общем случае эти сопротивления могут отличаться друг от друга. Наиболее типичный пример – различие сопротивлений вращающейся машины для токов прямой и обратной последовательностей за счет многократной разницы в скольжении ротора относительно вращающегося магнитного поля для этих последовательностей.

Общие положения

Электрическая система состоит из большого количества элементов. В случае аварии на каком-либо из них, система перестает быть симметричной. Для анализа, зачастую применяют метод симметричных составляющих, суть которого состоит в том, что

Расчет электрических величин проводят с использованием схем замещения. Комплексные сопротивления для каждой из последовательностей — различны. Поэтому на основании принципа наложения, несимметричный режим представляют как результат наложения трех симметричных режимов. Проводят три расчета для схем замещения прямой, обратной и нулевой последовательности и искомая электрическая величина определяется как сумма составляющих трех последовательностей.

Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения. часть II (стр. 8 )

Одно из ключевых понятий в области электрики является селективность. Не секрет, что безопасность работы электросетей крайне важна, а обеспечить ее можно разными способами. Селективность – это особая функция релейной защиты, благодаря которой удается избегать поломок устройств и повышать их эксплуатационный срок.

Общее понятие селективности

Как уже было сказано, под селективностью понимают особенность релейной защиты. Она определяется возможностью выискивать неисправный элемент во всей электросети и отключать именно аварийный участок, а не всю систему.

Селективная защита может быть абсолютной и относительной.

Абсолютная защита предполагает точное срабатывание предохранителей на том участке сети, где случилось замыкание или поломка.
Относительная селективность вызывает отключение автоматов, находящихся также около места поломки, если защита на тех участках не сработала.

Главные функции

Ключевые задачи селективной защиты — обеспечение бесперебойного функционирования электросистемы и недопустимость сгорания механизмов при появлении угроз. Единственным условием для корректной работы такого типа защиты считают согласованность защитных агрегатов между собой.

Читайте также: Антенна 433 МГц. Антенны на 433 МГц своими руками

Как только возникает аварийная ситуация, испорченный участок при помощи селективной защиты мгновенно определяется и отключается. При этом исправные места продолжают работу, а отключенные никак им в этом не мешают. Селективность существенно снижает нагрузку на электрические установки.

Базовый принцип обустройства такого типа защиты кроется в оборудовании автоматов с номинальным током, который меньше, чем у прибора на вводе. В сумме они могут превышать номинал группового автомата, но по отдельности – никогда. К примеру, при установке вводного устройства на 50 А следующий аппарат не должен обладать номиналом выше 40 А. Первым всегда сработает агрегат, находящийся максимально близко к месту ЧП.

ОБРАТИТЕ ВНИМАНИЕ! Выбор автоматов, в том числе и для защиты с абсолютной селективностью, зависит от их номинала и характеристик срабатывания, которые имеют обозначения В, С и D. Зачастую приборами, которые оберегают электросистему, служат различные виды автоматов, предохранителей, УЗО.

Таким образом, к основным функциям селективной защиты можно отнести:

обеспечение безопасности электрических приборов и работников;
быстрое выявление и отключение той зоны электросистемы, где случилась поломка (при этом рабочие зоны не прекращают функционирование);
снижение негативных последствий для рабочих частей электромеханизмов;
снижение нагрузки на составные механизмы, предотвращение поломок в неисправной зоне;
гарантия непрерывного рабочего процесса и постоянного электроснабжения высокого уровня.
поддержка оптимальной работы той или иной установки.

5.1. Исходные данные к расчету защит

), типа ТВФ‑63 с номинальной мощностью 63 МВт, номинальным напряжением 10,5 кВ, номинальным током 4,33 кА, ; ; , емкостью трех фаз 0,614 мкФ. Связь с системой осуществляется через трансформатор типа ТДЦ‑80000/220, .

Расчет токов КЗ ведем в именованных единицах, при-нимая для системы

кВ. Тогда сопротивления элементов в схеме замещения (рис. 5.1, б

) и схема замещения прямой последовательности (
б
) к примеру расчета защиты генератора

Ток КЗ на шинах генераторного напряжения (точка К2) равен:

Ток на шинах высшего напряжения трансформатора (точка К1):

Виды селективной защиты

Полная и частичная

Полная защита предназначена для последовательного подключения приборов. При аварии максимально быстро сработает тот защитный агрегат, который находится ближе всех к месту поломки. Частичная селективная защита во многом похожа на полную, но функционирует лишь до определенной величины тока.

Читайте также: Почему греются провода электропроводки

Временная и времятоковая

Временная селективность – это когда у последовательно подсоединенных аппаратов при идентичных характеристиках тока установлена отличающаяся выдержка времени на срабатывание (при последовательном увеличении от проблемной зоны до источника питания). Временная защита применяется, чтобы автоматы могли подстраховать друг друга в случае сбоя. К примеру, первый должен сработать через 0,1 секунды, если он неисправен, спустя 0,5 секунды в дело вступает второй, а при необходимости третий заработает через 1 секунду.

Времятоковую селективность считают максимально сложной. Для нее применяется аппаратура 4 групп – А, В, С и D. У каждой из них наблюдается персональная реакция на электроток и отключение в необходимый момент. Наилучшая защита достигается в группе A, которая используется в основном для электроцепей. Самый популярный тип агрегатов — С, однако специалисты не советуют устанавливать их повсеместно и непродуманно.

Селективность по току

Данная разновидность схожа по методу работы с временной, однако отличие в том, что главным критерием выступает предельная величина токовой отметки. Значения тока выстраиваются в порядке убывания от источника питания до объектов загрузки.

Если около выключателя А возникает КЗ, защита конца В не должна работать, а сам выключатель обязан снимать напряжение с прибора. Чтобы селективность по току гарантировала тотальную избирательность, потребуется иметь большое сопротивление между обоими выключателями. Его получают при помощи:

протяженной линии электропередачи;
вставки обмотки трансформатора;
включения в разрыв провода сечения меньшего размера.

В) Токовая защита обратной последовательности

Защита реагирует на ток обратной последовательности, появляющийся при несимметричных к. з. внешних и в трансформаторе. Схема защиты показана на рис. 16-10. Защита состоит из токового реле Т2,

включенного через фильтр обратной последовательности Ф2, и реле времени
В,
обеспечивающего необходимую выдержку времени.

Ток срабатывания защиты I

2с.з выбирается в общем случае, исходя из двух условий [Л. 5]:

1) отстройки защиты от тока небаланса фильтра Ф2 при максимальной нагрузке трансформатора:

2) согласования по чувствительности

с защитами присоединений, отходящих от шин, на которые включен трансформатор:

2расч — ток
I
2, проходящий по трансформатору в условиях несимметричного к. з., при котором защита рассматриваемого присоединения находится на грани срабатывания.

Определение I

2расч дано в [Л. 6]. Анализ показывает, что при
I
с.з
=
(0,5 ÷ 0,7)
I
ном трансформатора условия (16-6) и (16-7) обычно выполняются.

Читайте также: Изолированная система в термодинамике: определение, специфические особенности и примеры

Отсюда следует, что чувствительность защиты обратной последовательности при несимметричных к. з. получается зна чительно большей, чем у максимальной защиты, у которой I

На трехобмоточных повышающих трансформаторах, имеющих питание с двух или трех сторон, для обеспечения селективности при несимметричных внешних к. з. необходимо применять направленную защиту с органом направления мощности, реагирующим на мощность обратной последовательности.

Защита обратной: последовательности реагирует только на двухфазные и однофазные к. з., поэтому она обычно дополняется приставкой от трехфазных к. з. Последняя выполняется, как и на генераторах (§ 15-5), в виде однофазной максимальной защиты с блокировкой по напряжению (реле Т

и
Н
на рис. 16-10).

2 может применяться и на понизительных трансформаторах.

Г) Токовая защита нулевой последовательности

Защита реагирует на ток I

0, появляющийся в трансформаторе при внешних к. з. (однофазных и двухфазных на землю) и к. з. в трансформаторе. Она применяется на повышающих трансформаторах и устанавливается со стороны обмотки высшего и среднего напряжения, если последние соединены по схеме звезды и работают с глухозаземленной нулевой точкой. Защита имеет два варианта исполнения, показанные на рис. 16-11, а и б. В обоих случаях защита состоит из токового реле Т0, включенного на ток нулевой последовательности
I
0.

В схеме на рис. 16-11, а

ток 3
I
0 получается от трехтрансформаторного фильтра нулевой последовательности, а в схеме рис. 16-11,
б
— от трансформатора тока, включенного в провод, связывающий нейтраль трансформатора с землей. Вторая схема проще и охватывает своей зоной действия обмотки звезды силового трансформатора. Благодаря указанным преимуществам она рекомендуется к применению.

Для обеспечения селективности защита выполняется с реле времени В.

Уставки защиты. Ток срабатывания защиты, включенной на ток в заземляющем проводе трансформатора (рис. 16-11, б), выбирают, исходя из двух условий:

1) Для соблюдения селективности защита трансформатора должна быть согласована по чувствительности с защитами нулевой последовательности линий, отходящих от шин электростанции А

(рис. 16-11,
в).
2) Защита должна надежно действовать при однофазных и двухфазных к. з. в конце наиболее длинной линии, отходящей от шин А.

По первому условию

0расч — ток нулевой последовательности в трансформаторе при однофазном и двухфазных к. з. на землю в условиях, когда защита, с которой производится согласование по чувствительности, находится на грани срабатывания, т. е. когда ток 3
I
0 в этой защите (например, в Зло линии
Л1)
равен ее току срабатывания: 3
I
0Л =
I
с.зло. Как видно из рис. 16-11,
в,
на котором приведена в качестве примера схема сети, ток 3
I
0т в нейтрали трансформатора составляет часть тока 3
I
0Л, проходящего в линии. Это отношение характеризуется коэффициентом распределения
k
т= З
I
0т/3
I
0л. Отсюда 3
I
0т =
к
т
·310Л.
Допустив, что 3
I
0л =
I
с.зло, найдем соответствующий ток в нейтрали трансформатора

На трехобмоточных трансформаторах (рис. 16-12), имеющих две обмотки (// и ///) с заземленными нейтралями, защиты нулевой последовательности выполняются направленными, что необходимо для обеспечения селективности.

Защита на автотрансформаторах. На выполнение этой защиты влияют особенности автотрансформаторов, и она поэтому имеет некоторые отличия от трансформаторной защиты:

1. У автотрансформаторов заземляются концы обмоток среднего напряжения, являющиеся общей частью обмотки автотрансформатора. Как указывалось, по общей части обмотки

протекают встречно направленные токи высшего и среднего напряжения (рис. 16-2, б).

При к. з. на землю (рис. 16-13) в сети одного напряжения (например, в точке К) в заземляющем проводе течет ток

3
I
0 = 3
I
0С — 3
I
0в.
Этот ток получается меньше своих составляющих
и может оказаться недостаточным для надежной работы защиты. Поэтому
защита нулевой последовательности в заземляющем проводе автотрансформатора не устанавливается, ее включают на трехтрансформаторный фильтр I
0,
устанавливаемый со стороны выводов высшего и среднего напряжения.
При таком исполнении она реагирует на полные токи 3
I
0 высшего и среднего напряжения, т. е. на 3
I
0В и 3
I
0С соответственно.

Читайте также: Люминесцентные лампы: плюсы и минусы

2. Вследствие наличия электрической связи между обмотками высшего и среднего напряжения автотрансформатора к. з. на землю на стороне одного напряжения вызывает токи I

0
на стороне другого.
В связи с этим возникает необходимость в согласовании выдержек времени защит нулевой последовательности на выводах высшего и среднего напряжения автотрансформатора. Для обеспечения селективности эти защиты выполняются направленными (рис. 16-14), так чтобы каждая из них действовала только при к. з. в сети своего напряжения.

3. Поскольку наличие автотрансформаторной связи между сетями высшего и среднего напряжения приводит к необходимости согласования выдержек времени защит, реагирующих на ток I

0, в сетях одного напряжения с защитами сетей другого напряжения, это увеличивает число ступеней и вызывает повышение выдержек времени на защитах. Для их уменьшения защиты нулевой последовательности на автотрансформаторах рекомендуется выполнять двух-ступе н чат ыми и направленными (рис. 16-14). Первая ступень осуществляется в виде отсечки с
t
= 0,5 с. Она отстраивается от быстродействующих защит присоединений, отходящих от шин. Вторая ступень выполняется как чувствительная защита, полностью резервирующая защиту следующего участка сети.

Ток срабатывания защиты должен отстраиваться от тока небаланса, возникающего в трех- трансформаторном фильтре I

0 при междуфазных к. з., и согласовываться по чувствительности с защитами отходящих линий согласно (16-86).

Ток небаланса определяется так же, как и в аналогичной защите линий (см. гл. 8).

д) Защита от внешних к. з. на землю повышающих трансформаторов, работающих с разземленной нейтралью

Для ограничения токов к. з. часть повышающих трансформаторов работает с разземленной нейтралью. Для таких трансформаторов возникает опасность при выделении их па изолированную работу на сеть, имеющую замыкание на землю одной из фаз.

Подобные условия могут возникнуть, если, например, при однофазном к. з. на одной из линий (рис. 16-15, а)

ее защита или выключатель откажут в действии. Тогда все присоединения, питающие место к. з. током
I
0, отключаются резервными защитами (точки отключения отмечены на чертеже крестиком), а трансформатор
Т2
с незаземленной нейтралью останется работать на выделившийся участок сети с повреждением в точке
К.
Как известно, в такой сети при замыкании на землю возникают опасные перенапряжения, которые могут повредить изоляцию трансформатора.

Для предупреждения этого трансформаторы, работающие с изолированной нейтралью, должны иметь резервную защиту, отключающую их при замыканиях на землю раньше, чем могут отключиться трансформаторы с заземленными нейтралями.

В качестве указанной защиты может применяться:

1) токовая защита нулевой последовательности, установленная на параллельно работающих трансформаторах с заземленной нейтралью.

Для этого на защите нулевой последовательности трансформатора Т1 с заземленной нейтралью предусматриваются две выдержки времени (рис. 16-15, б).

С меньшей выдержкой защита отключает трансформатор
Т2
с разземленной нейтралью, а с большей — трансформатор
Т1
с заземленной нейтралью;

2) защита, реагирующая на появление напряжения U

0
(рис. 16-15, в).
Эта защита выполняется с помощью чувствительного реле повышения напряжения
Н0,
которое включается на разомкнутый треугольник шинного трансформатора напряжения.

При к. з. на землю в сети защита Но

приходит в действие и отключает трансформатор с разземленной нейтралью с выдержкой времени меньшей, чем на защитах
I
0 трансформаторов с заземленной нейтралью.

Напряжение срабатывания реле Но

отстраивается от
U
нб и согласуется по чувствительности с защитами отходящих линий;

3) Защита обратной последовательности, реагирующая на ток I

2, появляющийся при к. з. на землю.

Полные схемы и другие варианты указанных выше защит, приведены в [Л. 5].

Расчет селективности автоматов

Устройства защиты — это в большинстве случаев не какие-то хитрые приборы, а стандартные и хорошо знакомые всем автовыключатели. Чтобы обеспечить им верную селективность, нужно просто верно подобрать натройки параметров. Работа таких агрегатов базируется на следующем условии:

Iс.о.послед ≥ Kн.о.* I к.пред., где:

Iс.о.послед — ток, при котором защита начинает действовать;
I к.пред. — ток короткого замыкания в конце защитной зоны;
Kн.о. — коэффициент надежности, который зависит от ряда настроек.

Вычислить селективность при управлении приборов по времени можно, используя такую схему:

tс.о.послед ≥ tк.пред.+ ∆t, где:

tс.о.послед и tк.пред. — временные интервалы, через которые срабатывают отсечки автоматов в порядке близости к источнику питания;
∆t — временная ступень селективности.

5.2. Расчет продольной дифференциальной защиты

1. В соответствии с п. 2.1.1 принимаются схема дифференциальной защиты с реле типа РНТ и два расчетных условия для выбора тока срабатывания:

а) отстройка от тока небаланса выполняется согласно выражениям (5.1) и (5.2):

б) отстройка от номинального тока генератора, согласно выражению (5.3):

В качестве расчетного принимается

2. Ток срабатывания реле находится по (5.4)

3. Расчетное число витков рабочей обмотки находится по (5.5):

принимается витков, откуда

4. Чувствительность защиты определяется по первичным токам

Защита при двухфазном КЗ линии и токопровода

Рис. 1. Форма напряжения в трехфазной сети

прямой последовательности, при которой их чередование выглядит как A – B – C;
обратной последовательности, при которой чередование будет C – B – A;
и вариант нулевой последовательности, соответствующий отсутствию угла сдвига.

Для первых двух вариантов угол сдвига будет составлять 120º.

Рис. 2. Прямая, обратная и нулевая последовательность

Читайте также: Правильное подключение лампы ДРЛ

Принцип работы ТЗНП

Принципиальная схема простейшей ТЗНП

В) Токовая защита обратной последовательности

Ток срабатывания защиты I

2с.з выбирается в общем случае, исходя из двух условий [Л. 5]:

1) отстройки защиты от тока небаланса фильтра Ф2 при максимальной нагрузке трансформатора:

Читайте также: Руководство пользователя устройств для умного дома от ITEAD

2) согласования по чувствительности

с защитами присоединений, отходящих от шин, на которые включен трансформатор:

Определение I

и
Н
на рис. 16-10).

2 может применяться и на понизительных трансформаторах.

Г) Токовая защита нулевой последовательности

Читайте также: Детектор утечки бытового газа и CO (2 в 1) с возможностью подключения к системе сигнализации

Защита реагирует на ток I

В схеме на рис. 16-11, а

Для обеспечения селективности защита выполняется с реле времени В.

По первому условию

протекают встречно направленные токи высшего и среднего напряжения (рис. 16-2, б).

При к. з. на землю (рис. 16-13) в сети одного напряжения (например, в точке К) в заземляющем проводе течет ток

Читайте также: Особенности лампы лб 36

0 при междуфазных к. з., и согласовываться по чувствительности с защитами отходящих линий согласно (16-86).

Ток небаланса определяется так же, как и в аналогичной защите линий (см. гл. 8).

д) Защита от внешних к. з. на землю повышающих трансформаторов, работающих с разземленной нейтралью

Подобные условия могут возникнуть, если, например, при однофазном к. з. на одной из линий (рис. 16-15, а)

В качестве указанной защиты может применяться:

2) защита, реагирующая на появление напряжения U

При к. з. на землю в сети защита Но

Напряжение срабатывания реле Но

отстраивается от
U
нб и согласуется по чувствительности с защитами отходящих линий;

3) Защита обратной последовательности, реагирующая на ток I

2, появляющийся при к. з. на землю.

Полные схемы и другие варианты указанных выше защит, приведены в [Л. 5].

Выбор уставок для ТЗНП

Для обеспечения ступенчатого принципа вывода линии, токовая защита, контролирующая появление нулевой последовательности в цепях, должна соответствовать селективности срабатывания. Здесь под селективностью понимается последовательное отключение определенных участков цепи, в зависимости от их значимости, с целью определения места повреждения или выделения поврежденного промежутка. Для этого выбираются соответствующие уставки срабатывания по времени для защиты. Рассмотрите пример выбора уставок на такой схеме.

Пример выбора уставок

Как видите, ТЗНП в данном случае отстраивается по тому же принципу, что и максимальная токовая защита, но с меньшей величиной выдержки времени. В этом примере каждая последующая ступень защиты выдерживает временную задержку на промежуток Δt больше, чем предыдущая. То есть время срабатывания первой токовой отсечки, в сравнении со второй будет рассчитываться по формуле: t1 = t2+ Δt. А время срабатывания второй по отношению к третей будет составлять t2 = t3+ Δt. Таким образом каждое последующее реле выполняет функцию резервной защиты.

Если обмотки преобразовательных устройств включаются по системе звезда – треугольник, а также звезда – звезда, ТЗНП первичных и вторичных цепей не совпадают. Из-за того, что замыкание в линиях высокого напряжения не обязательно вызовет появление составляющих нулевой последовательности в низких обмотках и питаемой ими цепи. Так как селективность ТЗНП для каждой из них должна выстраиваться независимо, на практике должна обеспечиваться их независимая работа.

Такая система ступенчатых защит позволяет минимизировать дальнейший переход повреждения на другие участки сети и силовое оборудование. А также помогает вывести из-под угрозы персонал, обслуживающий эти устройства. Главное требование к токовой защите – предотвращение ложных коммутаций по отношению к соответствующей зоне срабатывания.

Дифференциальная защита двигателя

Это быстродействующая защита двигателей большой мощности от междуфазных коротких замыканий. Обычно состоит из двух степеней — дифференциальной отсечки (ДТО) и дифф. защиты с торможением (ДЗТ). Последняя может быть выбрана с уставкой срабатывания ниже или выше номинального тока двигателя.

Если ДЗТ выбирается с уставкой срабатывания ниже номинала, то она оказывается более чувствительной, но при этом возможны ложные срабатывания при обрыве токовых цепей. На современных защитах используются различные комбинации пусковых органов и блокировок, чтобы повысить чувствительность ДЗТ, но при этом своевременно выявить нарушение токовых цепей. Например, работа ДЗТ с уставкой выше номинала и автоматическое очувствление при КЗ. Алгоритмы дополняются сигнализацией небаланса в токовых цепях для оповещения оперативного персонала.

ДТО является грубой ступенью, которая отстраивается от броска апериодической составляющей тока при включении двигателя. Основное назначение ДТО — резервирование ДЗТ, которая имеет ряд алгоритмических блокировок и может отказать при сложных повреждениях.

Практическая реализация ТЗНП

Сегодня токовая защита, реагирующая на возникновение нулевой последовательности, может реализовываться микропроцессорными установками и посредством реле. В большинстве случаев устаревшие реле повсеместно заменяются на более новые версии токовой защиты. Но, помимо ТЗНП настраиваются в работу дистанционные, дифференциальные защиты и прочие устройства. Чья работа основывается как на симметричных составляющих, так и на других параметрах сети.

Помимо этого, в своем классическом исполнении ТЗНП не имеет возможности определять место повреждения. То есть для нее не имеет значение, в каком месте произошел обрыв. Поэтому для определения направления, в котором ток протекает по направлению к земле, применяют направленную защиту. Такая система отстраивается не только на токах, а и на напряжении, возникающем от нулевой последовательности. Данные величины подаются с трансформаторов напряжения, включенных по системе разомкнутого треугольника.

Схема работы направленной защиты

При замыкании в зоне резервирования токовой защиты к одной из обмоток реле мощности поступает напряжение, а на вторую обмотку поступает ток нулевой последовательности, используемый для токовой защиты. При условии, что вектор мощности направлен в линию, реле мощности разблокирует срабатывание токовой защиты. В противном случае, когда направление мощности указывает, что неисправность произошла на другом участке, реле мощности продолжит блокировать срабатывание токовой защиты.

Сегодня практическая реализация такой защиты выполняется посредством микропроцессорных блоков REL650 или на реле ЭПЗ-1636. Каждый, из которых уже включает в себя и токовую отсечку, и дистанционную защиту, и пусковое реле для возобновления питания.

Суммарная максимальная токовая защита[править]

Суммарная максимальная токовая защита

Селективность токовых отсечек достигается ограничением их зоны действия так, чтобы отсечка не работала при КЗ за пределами этой зоны, на смежных участках сети, РЗ которых имеет выдержку времени, равную или большую чем отсечка. Токовые отсечки подразделяют на отсечки мгновенного действия

и
отсечки с выдержкой времени
. Зона действия мгновенной отсечки не должна выходить за пределы защищаемого присоединения. Зона действия отсечки с выдержкой времени выходит за пределы своего присоединения и по условию селективности должна отстраиваться от конца зоны смежного участка по току и по времени.

Токовая направленная защита

– защита, реагирующая на ток и направление (знак) мощности КЗ в месте их включения. Для реализации направленности защиты применяется орган направления мощности (ОНМ).

Назначение дополнительных обмоток ТН

Особенностью напряжения нулевой последовательности (3Uo) является тот факт, что оно не появляется в результате междуфазных замыканий, а является только следствием КЗ на землю. Причем, не важно, где происходит замыкание: в электроустановке с изолированной или глухозаземленной нейтралью.

Читайте также: Светильники для подвесных потолков — подробный обзор

Фильтром для выделения этой величины являются специальные обмотки трансформаторов напряжения (ТН).

Этот процесс происходит по-разному в зависимости от конструкции трансформаторов. Если используются три одинаковых ТН, у каждого из них имеется специальная обмотка, выводы которой обозначены буквами «Ад» и «Хд». Эти обмотки соединяются между собой последовательно, с обязательным соблюдением направления. Провод от вывода «Хд» фазы «А» идет на вывод «Ад» фазы «В» и так далее. Такая схема включения называется разомкнутым треугольником.

В итоге на оставшихся разомкнутыми выводах «Ад» первой фазы и «Хд» последней в любого случае повреждения в сети, связанного с замыканием на землю, появится 3Uo. Можно его измерить, а также использовать для работы сигнализации, подключив к обмотке реле напряжения. Можно использовать и для работы защит, но об этом – немного позднее.

В трансформаторах напряжения, объединяющих обмотки трех фаз в одном корпусе, не требуется выполнять внешние соединения для фильтра 3Uo. Все уже выполнено заранее, внутри корпуса трансформатора.

Если в предыдущем случае выделение 3Uo происходит путем последовательного сложения векторов напряжений за счет коммутации проводников, то внутри трехфазного ТН это происходит за счет сложения магнитных потоков в сердечнике. Поэтому, в зависимости от его формы, внутренняя схема соединений обмоток Ад-Хд может отличаться.

Но сути это не меняет: в итоге на корпусе рядом с выводами основных обмоток, использующихся для учета, измерения и защиты, появляется выводы от объединенной дополнительной обмотки 3Uo. Обозначается она точно так же, как и на однофазных ТН.

Интересное видео о ТЗНП смотрите ниже:

Сигнализация о замыкании на землю

В сетях 6-10 кВ, где нейтраль изолирована, работа с «землей» возможна некоторое время. Но замыкание нужно активно искать. И чем раньше начнется поиск, тем лучше.

Для контроля изоляции используются вольтметры, подключенные к обмоткам ТН на фазные напряжения.

В сети без повреждений все они показывают одинаковую величину. Стоит случиться однофазному замыканию, как показания вольтметра поврежденной фазы снизятся. Вольтметр покажет ноль при полном устойчивом КЗ. Так определяется фаза с повреждением.

Но, чтобы взглянуть на вольтметры, нужно сгенерировать предупредительный сигнал.

Для этого используется контроль величины 3Uo с помощью реле.

При его срабатывании зажигается табло, привлекающее к себе внимание.

Величину 3Uo принято регистрировать с помощью самопишущих приборов, а также она обязательно записывается аварийными осциллографами или микропроцессорными терминалами в момент любой аварии, даже не связанной с замыканиями на землю.

Еще один пример применения сигнализации, работающей от 3Uo, связан с эксплуатацией установок компенсации емкостных токов.

Отключать разъединитель дугогасящей катушки запрещено при наличии «земли» в сети. Для этого рядом с коммутационным устройством устанавливается индикаторная лампа, либо блок-замок рукоятки блокируется при наличии 3Uo системой автоматики.

Защита при двухфазном КЗ линии и токопровода

В данной статье речь пойдет о способе повышения чувствительности защиты линии и токопровода при двухфазном КЗ и обеспечения дальнего резервирования в сетях напряжением 6-10 кВ.

Электрические распределительные сети 6-10 кВ являются одними из наиболее разветвленных и протяженных. В значительной степени надежность работы этих сетей зависит от чувствительности релейной защиты к КЗ на предыдущих участках.

Однако, защита может оказаться не чувствительной к двухфазному КЗ на каком-то участке линии и часто не резервирует защиты предыдущих участков при их отказе в срабатывании или при отказе выключателя.

Подобные отказы могут вызвать тяжелые аварии, сопровождаемые повреждением оборудования, не рассчитанного на длительное протекании токов КЗ.

Наиболее распространенным видом КЗ является двухфазное КЗ, при котором токи в поврежденных фазах протекают в противоположных направлениях. Эта особенность двухфазного КЗ может быть использована для выполнения чувствительной МТЗ, которая обеспечит высокую чувствительность не только при КЗ на поврежденной линии, но и в качестве резервной при КЗ на предыдущем участке, например при внутреннем повреждении в трансформаторе или электродвигателе.

Таким образом, при двухфазном КЗ предлагаемая защита действует не при увеличении тока в реле, а при уменьшении.

Схема работает следующим образом. В нормальном режиме, пуске или самозапуске электродвигателей размыкающие контакты реле мощности обратной последовательности KWZ1…KWZ3 (см. рисунок) разомкнуты, а замыкающие контакты этих реле замкнуты.

При двухфазном КЗ, например между фазами А и В в точке К1 на линии Л1, замыкаются размыкающие контакты реле KWZ1. Замыкающие контакты реле KWZ2 и KWZ3 остаются замкнутыми. После срабатывания реле времени КТ1 поврежденная линия Л1 отключается.

При двухфазном КЗ, например между фазами А и В в точке К2 на линии Л2, действует защита этой линии. Защита линии Л1 не действует, так как разомкнут контакт реле мощности KWZ2 при направлении мощности в сторону источника питания.

При двухфазном КЗ, например между фазами А и В в точке КЗ на линии ЛЗ, действует защита этой линии. В случае отказа в срабатывании защиты или выключателя действует защита линии Л2.

Для осуществления защиты необходимо установить ТТ с кольцевым сердечником, пропустить через каждый ТТ два изолированных проводника разных фаз (см. рисунок) или фазы кабелей и подключить к ТТ направленные реле мощности.

При двухфазномКЗ разность токов поврежденных фаз весьма мала, что вызывает замыкание контакта одного из реле мощности обратной последовательности.

Обрыв провода в токовых цепях маловероятен и поэтому возможность ложного срабатывания не рассматривается.

Ток срабатывания отстраивается от максимального тока небаланса, который определяется при наладке, и согласовывается по чувствительности с аналогичной защитой на предыдущем участке (линия ЛЗ).

Самобалансирующаяся защита чувствительнее защиты обратной последовательности выполненной с реле мощности обратной последовательности, так как ее ток срабатывания, согласованный по чувствительности с защитой на предыдущем участке, намного больше.

Для обеспечения чувствительности защит линии и дальнего резервирования при двухфазном КЗ представляется целесообразным выполнение защиты, действующей при уменьшении тока в реле мощности, благодаря протеканию тока поврежденных фаз через ТТ с кольцевым сердечником в разных направлениях.

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.

Использование 3Uo в составе защит

В сетях с изолированной нейтралью совместное использование напряжений и токов нулевой последовательности позволяет определить направление на точку короткого замыкания. Но в настоящее время существуют более эффективные методы точного определения места повреждения в этих сетях.

Гораздо большую пользу подобная схема приносит в сетях в глухозаземленной нейтралью (ЛЭП-110 кВ и выше).

Подключение напряжения 3Uo (нулевой последовательности) и тока 3Io к обмоткам реле направления мощности позволяет определить, произошло ли однофазное КЗ в линии или вне ее. Так обеспечивается селективность работы защиты от однофазных замыканий на землю.

источники:

https://el-come.ru/s-azov/obratnaya-posledovatelnost-faz.html

https://toolprokat43.ru/sistemy-osveshcheniya/zashchita-po-toku-obratnoj-posledovatelnosti-2.html

https://ec70.ru/osveshchenie/zashchita-po-toku-obratnoj-posledovatelnosti-2.html