Главная  Дифференциальные защиты 

[0] [1] [2] [ 3 ] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13]

дическому одиополярному броску тока намагничивания соответствует первый период, а со второго периода апериодический бросок тока намагничивания "трансформированный", разнополярный.

Ориентировочные кривые токов на входе рабочей цепи и на выходе корректирующего звена при протекании тока КЗ с периодической составляющей при ненасыщенных и насыщенных трансформаторах тока даны на рис. 4 и 10,

На рис. 5 показаны кривые приведенных первичного и вторичного токов и индукции в трансформаторе тока в режиме глубокого насыщения при переходном процессе. Для качественной оценки принята прямоугольная характеристика намагничивания (ПХН) трансформатора тока [6]. Из рис, 5 видно, что вторичный ток будет отсутствовать (появятся паузы ?п) при достижении индукцией В индукции насыщения. Паузы будут повторяться до тех пор, пока кривая /п не станет симметричной относительно оси времени.

Для обеспечения достаточного быстродействия защиты в целом необходимо, чтобы в переходных режимах была обеспечена работа чувствительного измерительного органа при токах, меньпшх двухкратного тока срабатывания отсчечки, при котором обеспечивается быстродействие последней [8]. Для этого трансформаторы тока защиты целесообразно рассчитывать по кривым предельных кратностей для удвоенного тока срабатывания отсечки. Время срабатывания отсечки при двойной кратности тока иа входе защиты находится в пределах 20-25 мс и с ростом кратности тока равномерно уменьшается. Поскольку время срабатывания времяимпульсной схемы больше периода промышленной частоты, введение дифференциальной отсечки уменьшает вероятность замедления защиты в целом, т. е. приводит к повышению ее быстродействия.

Торможение от второй гармоники, используемое в основном для отстройки от периодических бросков тока намагничивания, также создает возможность замедления срабатывания защиты в переходном режиме при насыщении трансформаторов тока.

По экспериментальным данным [9] максимальное время срабатывания защиты при больших кратностях токов КЗ в защищаемой зоне составляет не более 66 мс (разность между временем срабатывания в данном режиме и минимальным временем срабатывания защиты равна 33 мс) при номинальной нагрузке трансформаторов тока. При снижении нагрузки трансформаторов тока время замедления защиты снижается. В реальных условиях нагрузка трансформаторов тока высокого напряжения, как правило, находится в пределах 0,3-0,7 номинальной.

В реальных условиях время срабатывания зацщты зависит от вида КЗ. При всех многофазных КЗ возникновение усповий, вызывающих одновременное замедление реле нескольких фаз защиты, практически невозможно, поэтому при этих видах КЗ защита срабатывает без замедления. Наиболее частым видом КЗ является однофазное корот-22

От РО других сраз

От пристаЗо} дополни-тельного торможения

От ДО других фаз

"1

У - BP

Рис, 6. Схруктурная схема защиты

кое замыкание (90% общего числа повреждений). В этом случае замедление срабатывания маловероятно при питании места повреждения с нескольких сторон. При писании только с одной стороны возможно замедление срабатывания защиты, однако вероятность возникновения замедления согласно статистическим данным [9] составляет менее 10%.

Отстр(Шка от внешних коротких замыканий. Аналогично дифференциальным защитам с торможением на эпектромагнитных реле (например, типа ДЗТ-11) для отстройки от установившихся, а также переходных токов небаланса используют так называемое "процентное" торможение от токов плеч защиты.

Требование отстройки от небаланса переходного режима внешнего КЗ с помощью "процентного" торможения (в совокупности с другими факторами) является определяющим, поскольку форма тока небеланса переходного режима при определенных условиях может оказаться такой, что времяимпульсный принцип и торможение от второй гармоники будут недостаточными для обеспечения надежной отстройки защиты.

Структурная схема защиты (рис. 6) содержит: рабочую цепь?Я; цепь торможения от второй гармоники ТЦ1\ цепь процентного торможения ТЦ2, на вход которой подаются токи плеч защиты /j и /з", времяимпульсный реагирующий орган Р0\ дифференциальную отсечку ДО, на вход которой с выхода РЦ подается выпрямленный ток; усилитель У, на входы которого подключаются выходы РО всех трех фаз; выходные реле BP, на которые подается выход У и выходы ДО всех трех фаз; блок питания БП, служащий источником питания РО, У, BP. На входы РЦ и ТЩ подается ток дифференциальной цепи защиты /д. На вход РО с выхода рабочей цепи РЦ подается рабочий ток гр, выпрям-



р<р

1 Ь 1

I r

I £ (


Рис, 7. Временная диаграмма рабоы реагирующего органа защиты при однопо-лярном броске тока намагничивания

Рис. 8. Временная диаграмма работы реагирующего органа защиты при синусои-далыюм токе КЗ в защищаемой зоне

ленный по схеме двухполу пер йодного выпрямления без сглаживания, а с выходов тормозных цепей ТЦ1 и ТЦ2 - токи смещения (м] и i.2bi-прямлеиные по схеме двухполупериодного выпрямления со сглаживанием и направленные встречно 1р-

Элементы РЦ, ТЦ1, ТЦ2, ДО и РО входят в модуль реле защиты дифференциальный МРЗД, отдельный для каждой фазы.

Элементы У, BP и БП являются общими для всех трех фаз защиты н входят в модуль питания и управления МПУ.

Орган РО состоит из релейного формирователя прямоугольных импульсов /*Ф, элемента выдержки времени на возврат ВВ и элемента выдержки времени на срабатывание ВС.

В нормальном режиме и режиме внешнего КЗ рабочий ток на входе РО /р будет меньше суммы токов срабатывания РО (сумма тока ipo и тока смещения /см =см1 +1см2)> поэтому сигнал иа выходе РФ будет равен нулю.

При 1р > + IcmI + на входе РО и на выходе РФ появляется единичный сигнал, поступающий на вход ВВ, а это в свою очередь приводит к появлению единичного сигнала на выходе ВВ. При исчезновении единичного сигнала на входе ВВ сигнал на выходе ВВ становится равным нулю голько по истечении выдержки времени элемента ВВ на возврат (Гв = 4,5 5 мс), принятой для исполнения защиты на 50 Гц. Выходной сигнал ВВ является входным для элемента ВС. Единичный сигнал иа выходе ВС появляется при наличии единичного сигнала иа входе ВС в течение времени, превышающего уставку элемента ВС на Гр. рэ-ную 21-23,5 мс. Этот сигнал усиливается усилителем У, и защита срабатывает через выходные реле BP.

При однополяриом броске намагничивающего тока (рис. 7) длительностью пауз tn на выходе РФ больше выдержки времени Гц и на выходе элемента ВВ имеются паузы с периодом следования, равным периоду промышленной частоты. При этом элемент ВС, имеющий установку Грр больше периода промышленной частоты, ие срабатывает и сигнал на его выходе остается нулевым. При синусоидальном токе (рис. 8) длительность пауз на выходе РФ зависит от отношения амплитуды тока /р к заданному уровню срабатьшания /р. Еслн отношение такое, что tn<tQ, то иа выходе ВВ появляется единичный сигнал, не имеющий пауз. При этом спустя время Гр на выходе ВС появляется сигнал, что приводит к срабатыванию защиты. Учитывая высокие уровни токов КЗ и то, что минимальный ток срабатывания защиты не бопее 0,7 номинального, можно считать, что при всех КЗ в защищаемой зоне обеспечивается соблюдение условия fn <в- Рисунки 7 и 8 поясняют принцип выполнения защиты, но не учитывают действительные режимы трансформации больших токов трансформаторами тока и наличие в рабочей цепи РЦ корректирующего звена. На рис. 9 дана временная диаграмма работы РО при реальных апериодических бросках тока намагничивания с "трансформированными" отрицательными полуволнами. За базу построения принят рис. 2.

Определяющими для несрабатывания элемента В являются в данном режиме большие паузы с Гп2 >в; с tnl h на режим работы элементов ВВ и ВС, и РО в целом ие влияют.

На рнс. 10 даны кривые токов на входе рабочей цепи /д, на выходе корректирующего

dir,

и РО В целом меньшие паузы

звена

на входе РО L

временная диаграмма работы РО при токах КЗ с апериодвче-ской составляющей при насы-

Рис. 9. Осциллограммы тока на входе рабочей цепи /д (а), на выходе кор-

ректирующего звена -;-(б), на

входе реагирующего органа (р (в) и временная диаграмма работы реагирующего органа при апериодическом броске тока намагничивания (г)





Рис. 10. Осциллограммы тока на входе рабочей цепи /д (а), на

выходе корректируюшего звена (б), на входе реагирующего

Р<Р О

органа 1р (б) и временная диаграмма работы реагирующего органа при КЗ в защищаемой зоне, наличии в точке КЗ апериодической составляющей и при насыщении трансформаторов тока (е)

ПГ-1 г-II-II-1 r-ir

щеиных трансформаторах тока. Наличие апериодической составляющей и насыщение трансформаторов тока не препятствуют нормальному срабатыванию РО и защиты в целом.

Для сравнения на рис. 11 даны кривые токов и временная диаграмма работы РО прн отсутствии корректирующего звена для режима, аналогичного режиму рис. 10. В этом случае наличие пауз на заданном уровне п1 > tg приводит к блокированию РО и защиты в целом.


( "t

1 [

J ~ 1

1

Рис. II, Осциллограммы тока на входе рабочей цепи /д (а), на входе реагирующего opi-ана /р (б) и временная диаграмма работы реагирующего органа при КЗ в защищаемой зоне наличии апериодической составляющей в токе КЗ и насыщении трансформаторов тока при отсутствии корректирующего звена (в)

Устройство заищты. Дифференциальная защита ДЗТ-20 выполнена трехфазной, трехрелейиой. Три модуля дифференциальных репе 1МРЗД - ЗМРЗД (рис. 12, 13), а также модуль питания и управления МПУ устанавливаются в общей кассете. В зависимости от конкретной схемы и параметров защищаемого трансформатора, автотрансформатора или блока генератор-трансформатор кассета дополняется необходимым числом выравнивающих автотрансформаторов тока и приставок дополнительного торможения, которые устанавливаются иа панели защиты отдельно от кассеты.

Принципиальная схема дифференциального модуля МРЗД зацщты ДЗТ-20. Схема модуля содержит следующие основные узлы (рис. 12, 13): рабочую цепь РЦ, дифференциальную отсечку ДО, цепь торможения от второй гармоники ТЦ1, цепь процентного торможения ТЦ2 и реагирующий орган РО.

Рабочая цепь состоит из трансреактора ТЛ V, выпрямительного моста иа диадах VD1 - VD4, резисторов R8, R9 и конденсатора С5. Трансреактор является согласующим и изолирующим элементом. Ответвления от его первичной обмотки wl служат для выравнивания токов в плечах защиты в диапазоне от 2,5 до 5 А, Обмотка w2 трансреактора через выпрямительный мост нагружена на резисторы R8 и R9. Сумма сопротивлений цепи дифференциальной отсечки R2 и R5 выбирается на порядок больше суммы сопротивлений R8 и R9, поэтому влиянием этой цепи на процессы в рабочей цепи можно пренебречь.

Конденсатор CS, включенный параллельно обмотке w2, предназначен для защиты вторичной цепи трансреактора от высокочастотных помех с частотами более 1 кГц. Емкость С5 незначительна и практически не оказывает влияния на характеристики защиты в рабочем диапазоне частот. Подбором обмоточных данных трансреактора и значений сопротивлений резисторов R8, R9, а также R3 в цепи ТЦ1 реализуется дифференцирующее корректирующее звено, обеспечивающее восстановление бестоковых пауз в "трансформированном" токе включения. Постоянная времени вторичной цепи трансреактора с учетом ветви намагничивания т равна примерно 0,06 периода промышленной частоты. Такое значение г позволяет увеличить отстройку от "трансформированных" токов включения в 3-5 раз. При этом защита не замедляется при синусоидальных токах КЗ в защищаемой зоне с апериодической составляющей, которая практически полностью поглощается ветвью намагничивания трансреактора за время, равное 0,18 периода промышленной частоты (3,6 мс).

Дифференциальная отсечка ДО выполнена на диоде VD5, резисторах R2, R4, R5, конденсаторах С1, С6 и реле с магнитоуправляемым контактом КА. Диод VD5 препятствует разряду конденсаторов С1 и С6 на рабочую цепь во время пауз в токе. С помощью переключателя SX2, выведенного на лицевую панель модуля I МРЗД, может быть получена уставка отсечки 6 /отв,ном ипи 9 /отв,ном- Постоянная времени цепи



[0] [1] [2] [ 3 ] [4] [5] [6] [7] [8] [9] [10] [11] [12] [13]

0.0018