Трехступенчатая токовая защита

Размещено на http://www.allbest.ru/

Введение

Электрические системы, в соответствии с их назначением, большую часть времени обеспечивают потребителей качественной электрической энергией. Но какими бы надежными ни были эти системы, в них неизбежно возникают повреждения и ненормальные режимы, которые, в свою очередь, могут приводить к возникновению аварий.

При возникновении повреждения или нежелательного режима управление электрическими системами должно осуществляться по особым алгоритмам. Это необходимо, чтобы и в экстремальных условиях все же обеспечить нормальное электроснабжение хотя бы части потребителей, предотвратить развитие аварии и снизить возможные объемы разрушения поврежденного электрооборудования. Для реализации этих особых алгоритмов управления используются средства противоаварийной автоматики, основу которых составляет релейная защита.

Релейная защита -- это огромная управляющая система, представляющая собой совокупность согласованно и целенаправленно действующих взаимосвязанных разнообразных по природе элементов и автоматических устройств. Она охватывает практически все основные элементы электроэнергетической системы (крупные и мелкие) -- от генераторов, вырабатывающих электрическую энергию, до приемников электрической энергии, преобразующих ее в другие виды энергии.

Независимо от того, какие принципы положены в основу отдельных устройств релейной защиты для выявления повреждений, система в целом должна безошибочно находить поврежденные элементы и отделять их от исправной части электроэнергетической системы. Ключевую роль в решении этой задачи играет логика целенаправленного взаимодействия устройств и параметры их срабатывания, обеспечивающие реализацию процедур взаимодействия.

Расчеты, выполняемые с целью определения конкретных значений параметров срабатывания устройств релейной защиты, имеют в связи с этим высочайшую практическую значимость и создают методическую базу для согласования устройств релейной защиты в единой электроэнергетической системе.

Методология расчетов релейной защиты для решения конкретных задач предусматривает поэтапное подробное и тщательное исследование объектов, на которых устанавливаются устройства релейной защиты, и электроэнергетической системы в целом. Выявляются предельные нормальные режимы контролируемых защитами объектов и определяются характеризующие их параметры. С учетом принципов действия защит и возможных повреждений контролируемых элементов электрических систем определяются предельные значения токов при коротких замыканиях. На основе полученных параметров режимов и коротких замыканий формируется структура системы релейной защиты.

электрический сеть токовый защита

1. Трехступенчатая токовая защита

Для того чтобы обеспечить надежную защиту электрических сетей при повреждениях, часто недостаточно использовать защиту одного вида. Так, токовые отсечки обеспечивают быстрое выявление повреждений, но имеют зоны нечувствительности в конце контролируемого объекта. МТЗ имеют достаточно протяженные зоны действия, но их приходится выполнять с большими выдержками времени срабатывания, особенно на головных участках сетей, где требуется высокое быстродействие. Для того чтобы максимально использовать достоинства защит разных типов, их объединяют в один комплекс.

Наибольшее распространение получили трехступенчатые токовые защиты. В качестве первой ступени используются токовые отсечки мгновенного действия (селективные токовые отсечки). В качестве второй -- токовые отсечки с выдержкой времени срабатывания (неселективные токовые отсечки).

Рисунок 1. Схема сети с трехступенчатыми токовыми защитами и соответствующими диаграммами токов КЗ и времени срабатывания

Трехступенчатые токовые защиты могут быть неполными. Например, на головной линии W1 (13), как правило, устанавливаются все ступени защиты. На смежных с головным участком сети линиях (W2) чаще используют только две ступени: первую и третью. На удаленных от источника питания объектах сети (линия W3) обычно достаточно только третьей ступени защиты -- МТЗ.

Расчеты целесообразно вести, начиная с наиболее удаленной от источника питания линии (W3). Первичный ток срабатывания третьей ступени защиты 3 определяется так:

(1)

где I_{С ЗАП W3} и I_{РАБ МАХ W3} -- соответственно значение тока самозапуска в послеаварийном режиме и максимальное значение рабочего тока в линии W3 в нормальном режиме;

k _З -- коэффициент запаса (для защит, имеющих выдержку времени);

k _в -- коэффициент возврата;

k _{С ЗАП W3} -- коэффициент самозапуска для линии W3.

Выдержка времени срабатывания третьей ступени защиты 3:

(2)

где t_{C3 Н4} -- максимальное время срабатывания защит нагрузок, с которыми третья ступень защиты 3 может иметь общую зону действия;

Дt -- ступень селективности.

Параметры срабатывания МТЗ второй и первой линий определяются аналогично:

(3)

Первичный ток срабатывания первой ступени (отсечки мгновенного действия) второй линии:

Аналогично определяется ток срабатывания первой ступени защиты 1:

(4)

Вторая ступень защиты 1 должна быть отстроена от тока срабатывания первой ступени защиты, установленной на следующей (второй) линии:

(5)

где k_{3 1-2} и k_{3 2-1} -- коэффициенты запаса по току второй ступени защиты первой линии и первой ступени второй линии соответственно; в общем случае значения этих коэффициентов различны, так как первая ступень защиты не имеет выдержки времени, а вторая -- с целью обеспечения селективности действия -- имеет.

По времени вторая ступень защиты 1 также должна быть отстроена от времени действия быстродействующих защит отходящих присоединений (вторая линия), с которыми имеет общую зону действия:

(6)

где t_{C3 2-1} -- время действия первой ступени защиты 2.

Токи срабатывания реле (вторичные токи) отдельных ступеней защит вычисляются так:

(7)

где I_C3 -- первичный ток срабатывания соответствующей ступени защиты;

k _СХ -- коэффициент схемы;

k _т -- коэффициент трансформации ТТ защиты.

Базовая схема токовой трехступенчатой защиты, устанавливаемой на отходящей линии электропередачи 10 кВ, показана на 14.

Чувствительность первых ступеней защит оценивается по величине зоны действия. Зона действия, как правило, определяется графически.

Чувствительность вторых ступеней может оцениваться по величине зоны действия или по значению коэффициента чувствительности. Если зона действия второй ступени полностью охватывает контролируемую линию, то третья ступень защиты этой линии выполняет только резервные функции. Если же зона действия второй ступени меньше длины контролируемой линии, то третья ступень защиты линии является основной.

Рисунок 2. Схема трехступенчатой защиты.

Чувствительность третьих ступеней защит оценивается по коэффициенту чувствительности, как у отдельных МТЗ.

Заключение

Трехступенчатая токовая защита представляет собой комбинацию из трех защит: МТЗ, ТО мгновенного действия и ТО с выдержкой времени. Подобная комбинация позволяет обеспечить более быстрое отключение при любом токе повреждения в основной и резервной зонах защиты, чем токовые защиты с меньшим количеством ступеней.

Список используемой литературы

1. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учеб. для вузов по спец. «Электроснабжение». - 4-е изд., перераб и доп. - М., Высшая школа, 2006, 639 с.

2. Правила устройств электроустановок. - М., 1998, 607 с.

3. Королев Е.П., Либерзон Э.М. Расчеты допустимых нагрузок в токовых цепях релейной защиты. - М., Энергия, 1980, 208 с.

4. Реле защиты / В.С. Алексеев, Г.П. Варганов, В.И. Панфилов, Р.З. Розенб- люм. - М., Энергия, 1976, 464 с.

5. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. - Л., Энегоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985, 296 с.

Размещено на Allbest.ru