Дифференциальная токовая защита.

Дифференциальная защита — один из видов релейной защиты, отличающийся абсолютной селективностью и выполняющейся быстродействующей (без искусственной выдержки времени). Применяется для защиты трансформаторов, автотрансформаторов, генераторов, генераторных блоков, двигателей, линий электропередач и сборных шин (ошиновок). Различают продольную и поперечную дифференциальные защиты.

Принцип действия продольной дифференциальной защиты основан на сравнении токов, протекающих через участки между защищаемым участком линии (или защищаемом аппаратом). Для измерения значения силы тока на концах защищаемого участка используются трансформаторы тока(TA1, TA2). Вторичные цепи этих трансформаторов соединяются с токовым реле(KA) таким образом, чтобы на обмотку реле попадала разница токов от первого и второго трансформаторов.

В нормальном режиме (1) значения величины силы тока вычитаются друг из друга, и в идеальном случае ток в цепи обмотки токового реле будет равен нулю. В случае возникновения короткого замыкания на защищаемом участке (2), на обмотку токового реле поступит уже не разность, а сумма токов, что заставит реле замкнуть свои контакты, выдав команду на отключение поврежденного участка.

В реальном случае через обмотку токового реле всегда будет протекать ток отличный от нуля, называемый током небаланса. Наличие тока небаланса объясняется рядом факторов:

· Трансформаторы тока имеют недостаточно идентичные друг другу характеристики. Чтобы снизить влияние этого фактора, трансформаторы тока, предназначенные для дифференциальной защиты, изготавливают и поставляют попарно, подгоняя их друг к другу еще на стадии производства. Кроме того, при использовании дифференциальной защиты, например, трансформатора, у измерительных трансформаторов тока изменяют число витков, в соответствии с коэффициентом трансформации защищаемого трансформатора.

· Некоторое влияние на возникновение тока небаланса может оказывать намагничивающий ток, возникающий в обмотках защищаемого трансформатора. В нормальном режиме этот ток может достигать 5 % от номинального. При некоторых переходных процессах, например при включении трансформатора с холостого хода под нагрузку, ток намагничивания на короткое время может в несколько раз превышать номинальный ток. Для того, чтобы учесть влияние намагничивающего тока, ток срабатывания реле принимают большим, чем максимальное значение намагничивающего тока.

· Неодинаковое соединение обмоток первичной и вторичной стороны защищаемого трансформатора (например, при соединении обмоток Y/Δ) так же влияет на возникновение тока небаланса. В данном случае во вторичной цепи защищаемого трансформатора вектор тока будет смещён относительно тока в первичной цепи на 30°. Подобрать такое число витков у трансформаторов тока, которое позволило бы компенсировать эту разницу, невозможно. В этом случае угловой сдвиг компенсируют с помощью соединения обмоток: на стороне звезды обмотки трансформаторов тока соединяют треугольником, а на стороне треугольника соответственно звездой.

Следует отметить, что современные микропроцессорные устройства защиты способны учитывать эту разницу самостоятельно, и при их использовании, как правило, первичные обмотки измерительных трансформаторов тока соединяют звездой на обоих концах защищаемого участка, указав это в настройках устройства защиты.

Дифференциальная защита устанавливается в качестве основной для защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Одним из недостатков такой защиты является сложность её исполнения: в частности, требуется наличие надёжной, помехозащищённой линии связи между двумя участками, на которых установлены трансформаторы тока. В связи с этим, дифференциальную защиту применяют для защиты одиночно работающих трансформаторов и автотрансформаторов мощностью 6300 кВА и выше, параллельно работающих трансформаторов и автотрансформаторов мощностью 4000 кВА и выше и на трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше, если токовая отсечка не позволяет добиться необходимой чувствительности при коротком замыкании на выводах высокого напряжения, а максимальная токовая защита имеет выдержку времени более, чем 0,5 с.

Принцип действия поперечной дифференциальной защиты так же заключается в сравнении значений токов, но в отличие от продольной, трансформаторы тока устанавливаются не на разных концах защищаемого участка, а на разных линиях, отходящих от одного источника (например, на параллельных кабелях, отходящих от одного выключателя). Если произошло внешнее короткое замыкание, то данная защита его не почувствует, так как разность значений силы тока, измеряемых на этих линиях, будет практически равна нулю. В случае же короткого замыкания непосредственно на одном из защищаемых кабелей разница токов не будет равняться нулю, что даст основание для срабатывания защиты.

Данная защита устанавливается только как дополнительная, что связано с серьёзным её недостатком: в случае выведения из эксплуатации одной из линий, защита перестаёт быть селективной, поэтому её приходится отключать. Однако, этот вид защиты довольно прост в исполнении, а так же позволяет производить селективное отключение в тех сетях, где нет возможности установить токовую отсечку. Поперечную защиту применяют для защиты кабельных линий, генераторов, двигателей, сборных шин.

Направленная поперечная защита

Применяется для защиты параллельных линий, присоединенным через самостоятельный выключатель. Защита выбирает и отключает только одну поврежденную линию.

Защита состоит из пускового органа (токовое реле), которое включается также, как и в поперечной дифференциальной защите с участка направления мощности, включенного на разность токов защищаемых линий и на напряжение шин подстанции.

Оперативный ток подается на реле защиты через последовательное соединение вспомогательных контактов защищаемых линий для того, чтобы защита автоматически выводилась из действия при отключении одной из линий, во избежание ее не селективного действия при внешнем КЗ.

Значение и знак вращающего момента у реле направления мощности зависит от значения тока, напряжения и угла между ними.

59 Дистанционное управление автоматикой.

Телемеханизация должна обеспечивать отображение на диспетчерском пункте состояния и положения основных элементом системы электроснабжения и передачу на диспетчерский пункт предупредительных и аварийных сигналов.

Объем телемеханизации должен обеспечить диспетчеру оперативное управление системой в целом и отдельными агрегатами, электрическими устройствами и связями для установления наиболее рациональных эксплуатационных режимов, а также для скорейшей локализации и ликвидации аварий, если эта задача не решается средствами автоматики. Телеуправление должно предусматривать сокращение обслуживающего персонала в разумных пределах.

Телеуправление (ТУ) с соответствующим объемом телеконтроля применяется с учетом частоты и эффективности его использования в тех случаях, когда оно дает возможность существенно улучшить ведение режима электроснабжения и ускорить ликвидацию аварий, нарушений и отклонений от нормального режима, если это невозможно или нецелесообразно выполнить при помощи автоматики.

Телесигнализация (ТС) применяется в тех случаях, когда она часто, полноценно и эффективно используется. Она должна обеспечивать передачу на пункт управления предупреждающих и аварийных сигналов, а в случае необходимости также отображение и состояние основных элементов системы электроснабжения.

Должны предусматриваться следующие показания:

- положения всех телеуправляемых объектов;

- положения отдельных крупных токоприемников, существенно влияющих на распределение мощности, которые по характеру эксплуатации должны управляться с места, т. е. из цеха;

- положения нетелеуправляемых высоковольтных выключателей на вводах, а также секционных, шиносоединительных и обходных выключателей, выключателей силовых трансформаторов и других высоковольтных электроприемников, которые по характеру эксплуатации находятся в ведении цеха электроснабжения;

- положения отделителей на вводах при напряжении 110 кВ и выше.

Кроме того, как правило, предусматриваются:

- общий сигнал с контролируемого пункта (КП) об аварийном отключении любого выключателя;

- общий сигнал с КП об отключении теле управляемого выключателя линии, трансформатора или ртутно-выпрямительного агрегата от внутренних повреждении, например, при действии газовой или дифференциальной защиты трансформатора и т. п.;

- общий сигнал с каждой головной подстанции о замыкании на землю в сетях высшего напряжения;

- общий сигнал о неисправностях на КП, извещающий о недопустимом изменения температуры в отапливаемых помещениях, о замыкании на землю и исчезновении напряжения в цепях оперативного тока, о повреждении в цепях трансформаторов напряжения. о переключении питания цепей телемеханики на резервный источник и т. п.;

- сигнал о неисправности каждого телеуправляемого трансформатора или выпрямительного агрегата, получаемый, например при перегрузке, перегреве или при срабатывании первой ступени газовой защиты; при этом сигнал о работе защиты от перегрузки, если она не действует на отключение, должен, как правило, выполняться с самовозвратом;

- сигнал о возникновении пожара (при появлении дыма) на необслуживаемых объектах:

- сигнал об открывании дверей на необслуживаемых объектах.

Телеизмерения (ТИ) должны обеспечить возможность замера основных параметров, отражающих работу системы электроснабжения, необходимых для правильного оперативного управления системой и для локализации и ликвидации аварий.

Рекомендуется следующий объем измерений с необходимыми коррективами на местные условия:

- напряжения на головных линиях или на шинах пунктов приема электроэнергии;

- тока на одном из концов линий между подстанциями, если по режиму работы эти линии могут перегружаться;

- тока на телеуправляемых трансформаторах и преобразовательных агрегатах при необходимости осуществления режимных переключений;

- суммарной мощности, получаемой от отдельных источников питания.

Средства телемеханизации

1. Телемеханические устройства. В системах электроснабжения промышленных предприятии наиболее целесообразны малопроводные многоканальные телемеханические устройства

Многопроводные телемеханические системы применяются очень редко при небольших расстояниях между диспетчерском и контролируемым пунктами, малом объеме телемеханизации и при рассредоточенном расположении объектов телемеханизации. Предпочтение следует отдавать бесконтактным устройствам телемеханики как более перспективным и надежным.

2. Телеизмерительная аппаратура. Для телеизмерения электрических параметров рекомендуется применять системы интенсивности: выпрямительную - для телеизмерения напряжения и тока; индукционно-выпрямительную - для телеизмерения мощности.

3. Диспетчерские щиты и пульты. Диспетчерский щит с изображением мнемосхемы контролируемой системы электроснабжения устанавливается на пункте управления. Могут быть применены мимические или световые диспетчерские щиты. Положение отдельных аппаратов системы на мимических щитах отображается с помощью мнемонических символов, а на световых щитах - сигнальными лампами.

Применяются панельные диспетчерские щиты планшетного типа, на которых схемы контролируемой системы размещаются на отдельных планшетах, или щиты мозаичного типа, состоящие из отдельных ячеек, в которые встраиваются ключи, кнопки, лампы, а также мнемонические символы оборудования.

Основным преимуществом секционных мозаичных щитов является легкая возможность изменения мнемонической схемы контролируемого объекта без вывода его из системы контроля и без нарушения внешнего вида щита.

4. Пункты управления (ДП) рекомендуется размещать на первом этаже. Они могут быть размещены в общем здании с административными службами системы энергоснабжения. Не допускается размещение пункта управления в зонах агрессивных газов, значительной запыленности, сильных шумов и в помещениях, имеющих вибрацию.

На ДП предусматриваются следующие помещения:

- диспетчерская, в которой размещаются диспетчерский щит и пульт;

- аппаратная, в которой размещаются телемеханические устройства, релейные панели, панели питания и телефонный кросс Аппаратную следует размещать рядом с диспетчерской или непосредственно под ней;

- релейная мастерская - помещение для мелкого ремонта телемеханической аппаратуры;

- помещение для ремонтных бригад, если они размещаются в этом здании; вспомогательные помещения. На крупных предприятиях рекомендуется предусматривать лабораторию телемеханики для испытания телемеханических устройств.

5. Каналы связи. В качестве каналов связи рекомендуется применять проводные линии с использованием жил в кабельных телефонных линиях.

Резервирование каналов связи телемеханики, как правило, не требуется, однако целесообразно предусматривать в кабелях свободные жилы для возможности расширения телемеханизируемой системы.

6. Источники питания. Питание телемеханических устройств переменного тока на ДП производится от источника напряжением 380/220 В, а постоянного тока - от выпрямительных устройств (ВУ) с трехфазной схемой питания. Символы диспетчерского щита и цепи сигнализации на ДП могут питаться переменным или постоянным током напряжением не выше 60 В

Пункты управления по требуемой степени бесперебойности питания относятся к потребителям 1-й категории а при наличии в контролируемой системе электроснабжения потребителей особой группы — к особой категории.

Питание ДП предусматривается от двух независимых источников, а при наличии в системе особых групп потребителей должен быть еще третий независимый источник. Питание линейных цепей (каналов связи) предусматривается от сети 380/220 В через отдельные ВУ.