Конспект лекцій з дисципліни „Релейний захист та автоматика” (стр. 23 )

На двообмоточних трансформаторах з розщепленою обмоткою гальмова обмотка включається на суму струмів трансформаторів струму, встановлених у ланцюзі кожної з розщеплених обмоток. Струм спрацьовування захисту залежить від числа витків і значення струму гальмової обмотки. При відсутності гальмування (Ігал=0) струм спрацьовування приймає значення мінімального струму спрацьовування Іс. з min. Йому відповідає мінімальна МДС спрацьовування Fc. р. min, рівна 100 А (див. мал. 11.4, б). Таким чином, для відстройки захисту від кидків струму намагнічування й від максимальних значень сталого первинного струму небалансу Інб. pозр. max1 при зовнішніх коротких замиканнях необхідно відповідним чином вибрати мінімальний струм спрацьовування захисту Іс. з min і число витків гальмової обмотки ωгал. Відстройка від кидків струму намагнічування, коли струм у гальмовій обмотці відсутній, досягається вибором струму Іс. з min за умовою (10.1). При цьому коефіцієнт відстройки kвідстр приймається рівним 1,5, тому що реле ДЗТ-11 має гірші, ніж реле РНТ, параметри відносно відстройки від несталих струмів через відсутність у НТТ реле короткозамкненої обмотки. Далі розрахунок витків НТТ реле ωосн і ωнеосн і максимального первинного струму небалансу Інб. pозр. max1 виконується, як і для реле РНТ, відповідно до табл.11.1. Доповненням до цього розрахунку є вибір числа витків гальмової обмотки ωгал, що забезпечує відстройку від Інб. pозр. max1. Характеристики реле ДЗТ-11 представляють залежність Fpо6 =f(Fгал), де Fpо6=Ірабωраб , а Fгал=Ігалωгал. З рис 11.4, б для умови спрацьовування Fc. p/Fгал= tgα. При зовнішніх коротких замиканнях неспрацьовування захистів буде забезпечено, якщо задовольняється умова

tgα≥ kвідстр Fpо6/ Fгал= kвідстр(Іроб/Ігал)( ωроб/ωгал). (11.15)

Відношення Іроб/Ігал дорівнює відношенню відповідних первинних струмів Іроб1/Ігал1. При зовнішніх коротких замиканнях Іроб1= Інб. pозр. max1, а первинний гальмовий струм Ігал1 дорівнює результуючому струму, що проходить по первинних обмотках трансформаторів струму, до яких приєднана гальмова обмотка. Для двообмоточного трансформатора Ігал1=І(3)к. зовн. мах. З (11.15)

ωгал≥ kвідстр Інб. pозр. max1ωроб/( І(3) к. зовн. мах tgα). (11.16)

де kвідстр =1,5; ωроб — число витків обмотки НТТ реле на стороні, до якої приєднана гальмова обмотка, при цьому враховується прийняте число витків ωосн, якщо розглянута сторона є основною, і прийняте число витків ωнеосн, якщо розглянута сторона є неосновною; tgα- тангенс кута нахилу до осі абсцис дотичної, проведеної з початку координат до характеристики спрацьовування реле, що відповідає мінімальному гальмуванню (нижня характеристика на мал. 11.4, б); для реле ДЗТ-11 tgα=0,75.

На трансформаторах, що захищаються, із числом груп трансформаторів струму більше двох, що мають джерела живлення з декількох сторін (мал. 11.4, в), струми небалансу мають, як правило, більші значення, чим для двообмоточних трансформаторів. Звичайно струми Інб. pозр при коротких замиканнях з різних сторін (точки К1, К2, К3) не однакові. Тому при використанні реле ДЗТ-11 його гальмова обмотка включається в той ланцюг захисту, у якому при зовнішньому короткому замиканні проходить струм, що обумовлює найбільший струм небалансу. У деяких випадках при недостатній чутливості виникає необхідність застосовувати реле з декількома гальмовими обмотками, наприклад ДЗТ-13.

При виборі струму спрацьовування захисту визначальними є ті ж умови, по яким визначається струм спрацьовування захисту двообмоточних трансформаторів. При цьому для спрощення одна з обмоток трансформатора, що захищається, наприклад на стороні ІІІ, передбачається відключеною й розрахунок виконується, як для двообмоточного трансформатора. Потім виконується розрахунок, коли відключена обмотка на стороні ІІ. При цьому обрані в попередньому розрахунку параметри захисту, що ставляться до обмотки на стороні І, повинні залишатися незмінними. У всіх випадках струми І1І, І1ІІ, І1ІІІ визначаються по відповідних номінальних напругах і номінальній потужності трансформатора не залежно від потужностей його окремих обмоток.

Диференційований струмовий захист із гальмуванням у комплекті пристрою ЯРЭ-2201. В захисті використовується реле з гальмуванням, виконане на мікроелектронній елементній базі. Схема й принцип дії реле розглянуті вище. Це реле забезпечує більш високу чутливість захисту, ніж реле ДЗТ. Відстройка захисту від кидків струму намагнічування здійснюється як і в захисті з ДЗТ, вибором мінімального струму спрацьовування за умовою (11.1) при коефіцієнті відстройки kвідстр=0,3...0,7. Відстройка від максимальних значень сталого первинного струму небалансу Інб. pозр. max1 при зовнішніх коротких замиканнях досягається вибором відповідного коефіцієнта гальмування kгал. У цьому випадку струм спрацьовування захисту завдяки гальмуванню повинен бути Іс. з=kвідстрІнб. pозр. max1 Значення коефіцієнта kвідстр приймається рівним 1,2—1,3. Гальмування створюється гальмовим струмом Ігал, що при зовнішніх коротких замиканнях дорівнює І(3) к. зовн. мах/КІ. Із захисної характеристики реле коефіцієнт гальмування

kгал=( Іс. р - Іс. р. mіn)/( Ігал-0,8 Іт. ном).

Нехтуючи наявністю Іс. р. mіn і 0,8 Іт. ном, з деяким запасом отримуємо kгал=Іс. р/Ігал. Відношення струмів у реле Іс. р/Ігал дорівнює відношенню відповідних первинних струмів Іс. з/І(3) к. вн. мах. З (11.7) максимальний первинний струм небаланса

Інб. pозр. max1=[(kапε+∆Upeг+∆fвр)/100] І(3) к. зовн. мах.

Із сказаного слідує

kгал=kвідстр(kапε+∆Upeг+∆fвр)/100. (11.17)

При kвідстр =1,3, kап=2, ε=10%, ∆Upeг =±16%, ∆fвр = 5% коефіцієнт гальмування kгал =0,533.

Є можливість встановлювати на реле коефіцієнт гальмування рівним 0,3, 0,45, 0,6. Уставка мінімального струму спрацьовування реле змінюється дискретно й становить 2; 2,5; 3,25; 4,5 і 6 А.

Загальна оцінка диференційних захистів трансформаторів. Диференційні захисти забезпечують швидке й селективне відключення ушкоджень у зоні, охоплюваної трансформаторами струму. Рекомендується застосовувати диференційний захист на поодиноко працюючих трансформаторах потужністю Рт≥6,3 MBА й на трансформаторах потужністю Рт≥4МВА, що працюють паралельно. Диференційний захист встановлюється також на трансформаторах потужністю Рт=1...4 МВА у тому випадку, якщо: струмова відсічка не задовольняє вимогам чутливості, а максимальний струмовий захист має витримку часу tc. з>0,5 с; трансформатор встановлений у районі, підлягаючому землетрусам.

При виборі схеми диференційного захисту необхідно насамперед розглянути можливість застосування найбільш простого з диференційних захистів - диференційної струмової відсічки. Тільки у випадку її недостатньої чутливості варто використати реле РНТ. Захисти з реле, що мають гальмування, найбільш складні, та їх застосування виправдане тільки неможливістю відстройки захисту без гальмування від сталих значень максимального струму небалансу при зовнішніх коротких замиканнях.

Диференційний струмовий захист має такий недолік-можливість відмовити через недостатню чутливість при внутрішніх коротких замиканнях, наприклад виткових. Це викликає необхідність встановлювати поряд з диференційним й газовий захист.

Лекція №12

12.1 МІКРОПРОЦЕСОРНІ КОМПЛЕКТНІ ПРИСТРОЮ РЕЛЕЙНОГО ЗАХИСТУ, КЕРУВАННЯ І АВТОМАТИКИ

У курсі «Електричні апарати» відзначалися переваги цифрових органів релейного захисту й автоматики перед електромеханічними й напівпровідниковими реле й розглянуті структурні схеми блоків цифрових вимірювальних реле прямої послідовності струму ИРТ, напруги ИРН, напрямку потужності ИРНМ і спрямованого реле опору ИНРС. Вони мають багато загального з мікропроцесорними пристроями релейного захисту й автоматики, що випускаються нашою промисловістю. Центральним вузлом як тих, так і інших є мікропроцесор, що здійснює арифметико-логічні перетворення інформації.

Перспективні цифрові мікропроцесорні комплекси створені науково-технічним центром (НТЦ) «Механотроніка» (м. Санкт-Петербург), спільним з міжнародним концерном ABB підприємством «АББ Реле-Чебоксари» і науково-виробничою фірмою (НПФ) «Радіус» НДІ «Зеніт» (г. «Зеленоград»). Ці комплекси є інтелектуальними технічними засобами. Їм властиві важливі позитивні властивості, повністю відсутні в аналогових пристроїв релейного захисту й автоматики. Розглянемо деякі з них.

12.2 Багатофункціональний мікропроцесорний блок БМРЗ-04 науково-технічного центра «Механотроніка»

Цей блок виконує різні функції релейного захисту, автоматики, керування й сигналізації й має великі інформаційні й сервісні властивості. Він містить весь комплекс захистів і автоматики лінії електропередачі в мережах з ізольованої або компенсованої нейтралью. Серед них: триступінчастий струмовий захист із контролем по напрузі й напрямку потужності з незалежної або залежної від струму витримкою часу; спрямований захист від однофазних замикань на землю; мінімальний захист напруги, пристрій автоматичного повторного включення; пристрій автоматичного включення резервних вимикачів і інші пристрої захисту й автоматики.

Як приклад розглянемо деякі з них.

Триступінчастий струмовий захист із контролем по напрузі й напрямку потужності. Функціональна схема захисту показана на мал. 12.1.

Мал. 12.1 Функціональна схема алгоритмів релейного захисту мікропроцесорного пристрою БМР 3-04

Програмна вимірювальна частина захисту містить три однофазних реле максимального струму КА1...КАЗ, підключених ключами SG1...SG3 через максиселектор (max) до вторинним вимірювальних трансформаторам струму TAL; фільтр напруги зворотної послідовності ZV2 і реле KV1; одне вимірювальне реле мінімальної напруги KV2 з мініселектором (min) трифазної напруги вторинних трансформаторів TVL; два реле напрямку потужності KW, включених по 90-градусній схемі (ІаUbc і ІсUаb).