|
|
Основные защиты высоковольтных линий (дифференциально-фазная защита типа ДФЗ-201)Основные защиты высоковольтных линий (дифференциально-фазная защита типа ДФЗ-201) Основные защиты высоковольтных линий (дифференциально-фазная защита типа ДФЗ-201) Дифференциально – фазная защита типа ДФЗ-201 применяется в качестве основной защиты воздушных линий электропередачи напряжением 110 – 220 кВ, на которых необходимо отключение всех видов повреждений без выдержки времени при КЗ в любой точке защищаемой линии. В основу действия защиты положен дифференциальный принцип или сравнение фаз токов на противоположных концах линии. В отличие от обычных дифференциальных защит, диффазные защиты могут защищать объекты значительно большей протяженности (сотни километров). Защита передает информацию о направлении тока с объекта на объект по высокочастотному (как правило) каналу, основным элементом которого является линия электропередачи. Некоторые приемопередатчики имеют модификации для организации связи по волоконно – оптическим линиям (ВОЛС), но широкого распространения они пока не получили, поэтому ограничимся рассмотрением высокочастотных (ВЧ) каналов связи и их элементов. При КЗ вне зоны ДФЗ не работает, поэтому не может использоваться для дальнего резервирования. ДФЗ не реагирует на перегрузки, качания, асинхронный ход и неполнофазные режимы в системе. Защиты ДФЗ могут использоваться на линиях, оборудованных устройствами пофазного АПВ (ОАПВ). Защита состоит, как правило, из двух (иногда трех) полукомплектов. Каждый из них включает в себя релейную и высокочастотную часть. Зона действия защиты ограничивается трансформаторами тока, установленными по концам защищаемой линии. Differential - phase protection type DFZ-201 is used as the main protection of overhead transmission lines with voltage of 110 - 220 kW, which is necessary to disable all kinds of damage without delay short-circuit at any point of the protected line. The basis of the protection actions laid differential principle or the comparison phase currents at opposite ends of the line. Unlike conventional differential protection, diffaznye protection can protect objects much greater extent (hundreds of kilometers). Protection provides information on the current direction of the object to an object at a high frequency (usually) channel, the main element of which is a transmission line. Some transceivers have a modification for communication over fiber - optic lines (FOL), but widespread, they have not yet received, why restrict ourselves to the high-frequency (HF) communication channels and their elements. At fault is DFZ zone does not work, so it can not be used for remote backup. DFZ is not responding to overload, swing, asynchronous course and unbalance in the system. Protection DFZ can be used on lines equipped with per phase reclosure (APA) devices. Protection generally consists of two (sometimes three) half-sets. Each of them includes a relay and a high-frequency part. Coverage is limited to protect the current transformers mounted on the ends of the protected line.
Структурная схема полукомплекта защиты ДФЗ-201 ВЧП – высокочастотный приемопередатчик. Основные сведения о различных типах приемопередатчиков приведены выше. В состав релейной части защиты (элементы, объединенные в группу «ДФЗ») входят: - пусковой орган (ПО); - орган управления передатчиком или манипуляции (ОМ); - орган сравнения фаз токов (ОСФ); - выходное реле (ВР); - логическая часть защиты (Л); The block diagram of half-sets protection DFP-201 VSCHP - high frequency transceiver. Basic information about the different types of transceivers are shown above. The composition of the protection relay (elements combined in the "DFP" group) are: - Launcher body (ON); - A transmitter control or manipulation (OM); - Comparing the current phase body (Cсfb); - Output relay (Or); - The logical part of the protection (L); Пусковой орган выполняет запуск передатчика при появлении КЗ в окружающей сети. Орган манипуляции управляет параметрами ВЧ сигнала, формируемого передатчиком. Орган сравнения фаз токов (ОСФ) по информации, полученной от приемника, определяет место КЗ: в зоне действия защиты или за ее пределами. Выходное реле воздействует на отключение выключателя (В) Логическая часть защиты по информации, полученной от пускового органа, формирует команды на пуск ВЧ передатчика, подготовку органа сравнения фаз к действию на отключение и готовит схему выходного реле. Starting authority starts the transmitter with the appearance of faults in the network environment. The organ manipulation controls the parameters of the RF signal generated by the transmitter. comparing the current phase Authority (CSFs), according to information received from the receiver determines the short circuit: in the protection of coverage area or beyond. The output relay acts on the circuit breaker (B) The logical part of the protection on the information obtained from the starting body, forms a team to start the RF transmitter, the preparation phase comparison authority to act on the trip and prepares relay output circuit. Диаграмма, поясняющая работу защиты при коротком замыкании в зоне действия и за её пределами, приведена на рисунке:Diagram illustrating the operation of the protection in case of short circuit in the action zone and outside it, is given below:
Диаграмма работы дифференциально – фазной защиты Наличие сигнала на выходе передатчика определяется управляющими сигналами, поступающими либо из релейной части защиты при возникновении ненормальных режимов сети, либо от органов управления ВЧП. Когда передатчики не работают (защита находится в режиме ожидания) и приемники ничего не принимают, на выходе приемников протекает постоянный ток определенной величины (10 мА или 20 мА), называемый током покоя. При этом ЭДС во вторичной обмотке трансформатора органа сравнения фаз не наводится, так как магнитный поток в его сердечнике не изменяется. Ток в реле органа сравнения фаз (2-ПР4) равен нулю. The presence of the signal at the transmitter output is determined by the control signals coming from any part of relay protection in the event of abnormal network conditions, or from CDV controls. When the transmitter does not work (protection is in standby mode) and the receivers do not accept, at the output of receivers takes a direct current a certain value (10 mA or 20 mA), called the current peace. When this electromotive force in a secondary winding of the transformer body phase comparison is not induced, as the magnetic flux is not changed in its core. The current in the phase comparison relays body (WP4-2) is zero. При коротком замыкании в зоне действия защиты (для защиты линии А - Б) положительные полупериоды условного тока I1+кI2 полукомплектов АБ (подстанция А, линия в сторону подстанции Б) и БА совпадают (диаграммы а1, б1). Положительному (или отрицательному в зависимости от типа ВЧ поста) полупериоду тока соответствует появление высокочастотного импульса на выходе ВЧ передатчика UВЧП (в1). Импульсы на входе приемника UВХ ПРМ от собственного передатчика и принимаемые с противоположного конца линии совпадают или близки по фазе (г1). При отсутствии сигнала ток выхода приемника IПР равен 20 мА (в некоторых случаях – 10 мА), а при появлении сигнала падает до нуля (д1). Прерывистый ток приема через трансформатор органа сравнения фаз преобразуется в пульсирующий ток в обмотке реле 2-ПР4 (IПР4 на диаграмме е1). При КЗ вне зоны действия защиты (защита линии Б – В) положительные полупериоды условного тока сдвинуты примерно на 180° (а2, б2). Импульсы на входе приемника от собственного передатчика и принимаемые с противоположного конца линии находятся в противофазе (г2). Ток приема и ток в обмотке 2-4ПР равны нулю (д2, е2). If a short circuit in the protection range (to protect the line A - B) positive half cycle I1 + kI2 conditional current half-sets AB (substation A line in the direction of the substation B) and BA coincide (Figures A1 and B1). Positive (or negative depending on the type of HF post) half-cycle current corresponds to the emergence of high-frequency pulse output UVCHP RF transmitter (c1). Pulses on Ui Rx receiver input from its own transmitter and received from the opposite end of the line are the same or close to the phase (G1). In the absence of receiver Ilim equal to 20 mA current output signal (in some cases - 10 mA), and falls to zero (e1) when a signal. Intermittent reception current through phase comparison transformer body is converted into a pulsating current in the relay coil 2-WP4 (IPR4 e1 diagram). When faults outside the protection coverage (protection line B - B) positive half cycle of the current conditional shifted by about 180 ° (a2, b2). The pulses at the receiver from its own transmitter and received at the opposite end of the line are in antiphase (r2). Receiving current and the coil current is zero 2-4PR (d2, e2). И еще о дифференциально-фазных защитах - на странице ДФЗ
Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 stydopedia.ru Все материалы защищены законодательством РФ.
|
Если расстояние транспортной магистрали небольшое или в целях безопасности необходимо спрятать линию электропередач в земле, то используются кабели.
Воздушные и кабельные линии электропередач постоянно находятся под напряжением, величина которого определена структурой электрической сети.
Назначение релейной защиты ЛЭП
В случае повреждения изоляции любого места кабельной или протяженной воздушной ЛЭП приложенное к линии напряжение создает ток утечки или короткого замыкания через нарушенный участок.Причинами нарушения изоляции могут стать различные факторы, которые способны самоустраниться или продолжать свое разрушительное воздействие. Например, пролетающий между проводами воздушной ЛЭП аист создал междуфазное замыкание своими крыльями и сгорел, упав рядом.
Assignment of relay protection of power transmission line
In the event of damage to the insulation of the cable anywhere or extended overhead line voltage is applied to the line creates a leakage current or a short circuit through the broken section.
The causes insulation failure can be a variety of factors that can exclude himself or to continue their devastating effects. For example, flying between the wires overhead line Stork created a phase to phase fault with their wings and burned, falling nearby. Или дерево, выросшее очень близко от опоры, во время бури порывом ветра повалено на провода и закоротило их. Or a tree that grew up very close to the support, while a wind gust of the storm fell on the wire and shorted them.
В первом случае короткое замыкание возникло на короткий промежуток времени и исчезло, а во втором — нарушение изоляции носит длительный характер и требует устранения обслуживающим электротехническим персоналом.
Такие повреждения способны нанести большой ущерб энергетическим предприятиям. Токи возникающих коротких замыканий обладают огромной тепловой энергией, способной сжечь не только провода подводящих линий, но и разрушить силовое оборудование на питающих подстанциях.
По этим причинам все возникающие повреждения на ЛЭП необходимо мгновенно ликвидировать. Это достигается снятием напряжения с поврежденной линии на питающей стороне. Если же такая ЛЭП получает питание с обеих сторон, то они обе должны отключить напряжение.
Функции постоянного отслеживания электрических параметров состояния всех линий электропередач и снятия с них напряжения со всех сторон при возникновении любых аварийных ситуаций возложены на сложные технические системы, которые называют по сложившейся традиции релейными защитами.
Прилагательное «релейные» образовано от элементной базы на основе электромагнитных реле, конструкции которых возникли с появлением первых линий электропередач и совершенствуются до наших дней. For these reasons, all resulting damage to power lines must be immediately eliminated. This is achieved by removing the voltage from the damaged line on the supply side. If such a transmission line is powered from both sides, they both have to turn off the voltage.
Features continuous monitoring of the electrical parameters of the status of all power lines and removing them from the stress from all sides in the event of any emergency situations are assigned to the complex technical systems, which are called by tradition relaying.
The adjective "relay" is derived from the element base on the basis of the electromagnetic relay, the design of which arose with the advent of the first transmission lines and improved to this day.
Широко внедряемые в практику энергетиков модульные защитные устройства на основе микропроцессорной техники и компьютерных технологий не исключают пока полную замену релейных устройств и по сложившейся традиции тоже заносятся в устройства релейных защит.
Принципы построения релейных защит
Органы контроля состояния сети
Principles of relay protection
Supervision network status
Для отслеживания электрических параметров линий электропередач необходимо иметь органы их измерения, которые способны постоянно контролировать любые отклонения нормального режима в сети и, одновременно, отвечать условиям безопасной эксплуатации.
В линиях электропередач всех напряжений эта функция возложена на измерительные трансформаторы. Они подразделяются на трансформаторы:
тока (ТТ);
напряжения (ТН).
Поскольку качество работы защит имеет первостепенное значение для надежности всей электросистемы, то к измерительным ТТ и ТН предъявляются повышенные требования по точности работы, которые определяются их метрологическими характеристиками.
Классы точности измерительных трансформаторов для использования в устройствах РЗА (релейных защит и автоматики) нормированы величинами «0,5», «0,2» и «Р».
To monitor the electrical parameters of power lines need to have bodies of their measurements, which are able to continuously monitor all of the normal mode rejection in the network and at the same time meet the requirements for safe operation.
The power lines of all voltages, this function is assigned to the measuring transformers. They are divided into transformers:
• Current (DC);
• voltage (VT).
Since the quality of protection is of paramount importance for the reliability of the electrical system, by measuring current and voltage transformers are increased requirements for accuracy of which are determined by their metrological characteristics.
Accuracy classes of measuring transformers for use in devices RZA (relay protection and automation) are normalized values of "0.5", "0.2" and "P".
Измерительные трансформаторы напряжения
Общий вид установки трансформаторов напряжения на ВЛ-110 кВ показан на картинке ниже.
Здесь видно, что ТН устанавливаются не в любом месте протяженной линии, а на распределительном устройстве электрической подстанции. Каждый трансформатор подключается своими первичными выводами к соответствующему проводу ВЛ и контуру земли.
Преобразованное вторичными обмотками напряжение выводится через рубильники 1Р и 2Р по соответствующим жилам силового кабеля. Для использования в устройствах защит и измерений вторичные обмотки соединяются по схеме «звезда» и «треугольник», как показано на картинке для ТН-110 кВ.
Для снижения потерь напряжения и точной работы релейной защиты используется специальный силовой кабель, а к его монтажу и эксплуатации предъявляются повышенные требования.
Измерительные ТН создаются под каждый вид напряжения линии электропередачи и могут включаться по разным схемам для выполнения определенных задач. Но все они работают по общему принципу — преобразование линейной величины напряжения ЛЭП во вторичное значение 100 вольт с точным копированием и выделением всех характеристик первичных гармоник в определенном масштабе.
Коэффициент трансформации ТН определяется соотношением линейных напряжений первичной и вторичной схемы. К примеру, для рассматриваемой ВЛ 110 кВ его записывают так: 110000/100.
Измерительные трансформаторы тока
Эти устройства тоже преобразовывают первичную нагрузку линии во вторичные значения с максимальным повторением всех изменений гармоник первичного тока.
В целях удобства эксплуатации и обслуживания электрооборудования их тоже монтируют на распределительных устройствах подстанции.
Трансформаторы тока включаются в схему ВЛ не так, как ТН: они своей первичной обмоткой, которая обычно представлена всего одним витком в виде прямого токовода, просто врезаются в каждый провод фазы линии. Это хорошо видно на приведенной выше фотографии.
Коэффициент трансформации ТТ определяется соотношением выбора номинальных величин на этапе конструирования ЛЭП. Например, если линия электропередач рассчитывается на транспортировку токов 600 ампер, а на вторичной стороне ТТ будет сниматься 5 А, то применяют обозначение 600/5.
В энергетике принято два стандарта значений вторичных токов, которые применяются:
5 А для всех ТТ до 110 кВ включительно;
1 А для линий 330 кВ и выше.
Вторичные обмотки ТТ соединяются для подключения к устройствам защит по разным схемам:
полной звезды;
неполной звезды;
треугольника.
Каждое соединение имеет свои специфические особенности и применяется для определенных видов защит различными способами. Пример соединения трансформаторов тока линии и обмоток токовых реле в схему полной звезды показан на картинке.
Этот наиболее простой и распространенный фильтр гармоник используется во многих схемах релейных защит. В нем токи от каждой фазы контролируются индивидуальным одноименным реле, а сумма всех векторов проходит через обмотку, включенную в общий нулевой провод.
Способ использования измерительных трансформаторов тока и напряжения позволяет в точном масштабе переносить первичные процессы, происходящие на силовом оборудовании во вторичную схему для использования их в аппаратной части релейных защит и создания алгоритмов работы логических устройств по ликвидации аварийных процессов на оборудовании.
Органы обработки полученной информации
В релейных защитах основным рабочим элементом является реле — электротехнический прибор, который выполняет две основные функции:
отслеживает качество контролируемого параметра, например, тока и в нормальном режиме стабильно поддерживает и не изменяет состояние своей контактной системы;
при достижении критического значения, называемого уставкой или порогом срабатывания, мгновенно переключает положение своих контактов и находится в этом состоянии до тех пор, пока контролируемая величина не вернется в область нормальных значений.Принципы формирования схем включения реле тока и напряжения во вторичные цепи помогает понять представление синусоидальных гармоник векторными величинами с изображением их на комплексной плоскости.
Processing the information received organs
In relaying the main operating element is a switch - electrical device that performs two main functions:
• monitors the quality of the controlled parameter, such as current and normally supports stable and does not change the state of its contact system;
• If a critical value, called the setpoint or the minimum threshold, instantly switches the position of the contacts and in this state as long as the monitoring value will not return to normal values.
The principles of the relay switching schemes of current and voltage in the secondary circuit helps to understand representation of sinusoidal harmonic vector quantities with the image of the complex plane.
Внизу картинки показана векторная диаграмма для типичного случая распределения синусоид по трем фазам А, В, С при рабочем режиме электроснабжения потребителей.
Контроль состояния цепей тока и напряжения
Частично принцип обработки вторичных сигналов показан на схеме включения ТТ и обмоток реле по схеме полной звезды и ТН на ОРУ-110. Этот метод позволяет собрать вектора способами, изображенными ниже.
Включение обмотки реле в любую из гармоник этих фаз позволяет полностью контролировать происходящие в ней процессы и отключать схему из работы при авариях. Для этого достаточно использовать соответствующие конструкции релейных устройств тока или напряжения.
Приведенные схемы являются частным случаем многообразного использования различных фильтров.
Способы контроля проходящей по линии мощности
Устройства РЗА контролируют величину мощности на основе показаний все тех же трансформаторов тока и напряжений. При этом используются известные формулы и соотношения полной, активной и реактивной мощностей между собой и выраженные их значения через вектора токов и напряжений.
Здесь учитывается, что вектор тока формируется приложенной ЭДС к сопротивлению линии и одинаково преодолевает его активные и реактивные части. Но при этом происходит падение напряжения на участках с составляющими Ua и Up по законам, описанным треугольником напряжений.
Мощность может передаваться из одного конца линии в другой и даже менять свое направление при транспортировке электроэнергии.
Изменения ее направления возникают в результате:
переключений нагрузок оперативным персоналом;
качаний электроэнергии в системе благодаря воздействию переходных процессов и иных факторов;
возникновения аварийных режимов.
Работающие в составе РЗА реле мощности (РМ) учитывают колебания ее направлений и настраиваются на срабатывание при достижении критической величины.
Способы контроля сопротивления линии
Устройства релейной защиты, оценивающие расстояние до места возникшего короткого замыкания на основе замера электрического сопротивления, называют дистанционными, или сокращенно ДЗ защитами. Они тоже в своей работе используют цепи трансформаторов тока и напряжения.
Для измерения сопротивления применяется выражение закона Ома, описываемое для участка рассматриваемой цепи.
При прохождении синусоидального тока через активные, емкостные и индуктивные сопротивления вектор падения напряжения на них отклоняется в разные стороны. Это учитывается поведением релейным защит.
resistance line control methods
relay protection devices, estimating the distance to the short circuit has arisen on the basis of measuring the electrical resistance, called spacers or abbreviated DMZ defenses. They are also used in the work circuit current and voltage transformers.
To measure the resistance of the expression is used Ohm's Law, described for the section of the circuit concerned.
When passing through the active sinusoidal current, capacitive and inductive impedance vector of the voltage drop across them is deflected in different directions. It takes into account the behavior of relay protection.
По этому принципу в устройствах РЗА работают многочисленные виды реле сопротивлений (РС). According to this principle, many types of resistance relay (RS) working in relay protection and automation devices.
Способы контроля частоты на линии
Для поддержания стабильности периода колебаний гармоник тока, передаваемого по линии электропередач, используются реле контроля частоты. Они работают по принципу сравнения эталонной синусоиды, вырабатываемой встроенным генератором, с частотой, получаемой от измерительных трансформаторов линии.
После обработки этих двух сигналов реле частоты определяет качество контролируемой гармоники и при достижении значения уставки изменяет положение контактной системы.
Особенности контроля параметров линии цифровыми защитами
Приходящие на замену релейным технологиям микропроцессорные разработки тоже не могут работать без вторичных величин токов и напряжений, которые снимаются с измерительных трансформаторов ТТ и ТН.
Для работы цифровых защит информация о вторичной синусоиде обрабатывается методами дискретизации, которые заключаются в наложении на аналоговый сигнал высокой частоты и фиксации амплитуды контролируемого параметра в месте пересечения графиков.
За счет малого шага дискретизации, быстрых способов обработки и применения метода математической аппроксимации получается высокая точность измерения вторичных токов и напряжений.
Вычисленные таким способом цифровые величины используются в алгоритме работы микропроцессорных устройств.
Логическая часть релейных защит и автоматики
После того как первичные величины токов и напряжений передаваемой по ЛЭП электроэнергии смоделированы измерительными трансформаторами, выделены для обработки фильтрами и восприняты чувствительными органами релейных устройств тока, напряжения, мощности, сопротивления и частоты наступает очередь работы логических релейных схем.
В основу их конструкции положены реле, работающие от дополнительного источника постоянного, выпрямленного или переменного напряжения, которое еще называют оперативным, а питаемые им цепи — оперативными. В этот термин вложен технический смысл: очень быстро, без излишних задержек выполнять свои переключения.
От скорости работы логической схемы во многом зависит быстрота отключения аварийной ситуации, а, следовательно, степень ее разрушительных последствий.
По способу выполнения своих задач реле, работающие в оперативных цепях называют промежуточными: они получают сигнал от измерительного органа защиты и передают его коммутацией своих контактов исполнительным органам: выходным реле, соленоидам, электромагнитам отключений или включений силовых выключателей.
Промежуточные реле обычно имеют несколько пар контактов, которые работают на замыкание или размыкание цепи. Они используются для одновременного размножения команд между разными устройствами РЗА.
В алгоритм работы релейных защит довольно часто вводится задержка времени для обеспечения принципа селективности и формирования очередности определенного алгоритма. Она на период действия уставки блокирует работу защиты.
Этот ввод задержки создается с помощью специальных реле времени (РВ), обладающих часовым механизмом, влияющим на скорость срабатывания своих контактов.
Логическая часть релейных защит использует один из множества алгоритмов, созданных для разных случаев, которые могут возникнуть на линии электропередач конкретной конфигурации и напряжения.
В качестве примера можно привести всего лишь некоторые названия работы логики двух релейных защит, основанных на контроле тока ЛЭП:
токовая отсечка (обозначение быстродействия) без выдержки времени или с выдержкой (обеспечение избирательности РВ) с учетом направления мощности (за счет реле РМ) либо без него;
максимальная токовая защита, которая может быть наделена теми же контролями, что и отсечка в комплекте с проверкой минимального напряжения на линии или без нее.
В работу логики релейных защит часто вводятся элементы работы автоматики различных устройств, например:
однофазного или трехфазного повторного включения силового выключателя;
включения резервного питания;
ускорения;
частотной разгрузки.
Логическая часть защиты линии может быть выполнена в небольшом релейном отсеке прямо над силовым выключателем, что характерно для комплектных распределительных устройств наружной установки (КРУН) с напряжением до 10 кВ, или занимать несколько панелей 2х0,8 м в релейном зале.
Например, логика защит линии 330 кВ может размещаться на отдельных панелях защит:
резервных;
ДЗ — дистанционной;
ДФЗ — дифференциально фазной;
ВЧБ — высокочастотной блокировки;
ОАПВ;
ускорения.
Выходные цепи
Оконечным элементом релейной защиты линии служат выходные цепи. Их логика тоже строится на использовании промежуточных реле.
Выходные цепи формируют порядок работы выключателей линии и определяют взаимодействие с соседними присоединениями, устройствами (например, УРОВ — резервного отключения выключателя) и другими элементами РЗА.
У простых защит линии может быть всего одно выходной реле, срабатывание которого приводит к отключению выключателя. В сложных системах разветвленных защит создаются специальные логические цепи, работающие по определенному алгоритму.
Окончательное снятие напряжение с линии при возникновении аварийной ситуации осуществляется силовым выключателем, который приводится в действие усилием электромагнита отключения. Для его работы подводятся специальные цепи питания, способные выдерживать мощные нагрузки.