Направленная токовая защита: Направленная токовая защита (Страница 1) — Студенческий Раздел — Советы бывалого релейщика

28.Токовые направленные защиты.
Принцип действия защиты. 

Токовые направленные защиты

Направленные защиты ставятся на линиях с двухсторонним
питанием.

На линиях с двухсторонним питанием используются:

1.    
Токовые отсечки.

2.    
Направленная максимальная защита.

3.    
Продольная дифференциальная защита.

4.    
Дистанционная защита.

5.    
Высокочастотная защита.

Первая ступень
защиты.

ТО без выдержки времени обладает селективностью
на линиях с двусторонним питанием. Она используется в качестве пер­вой ступени
токовой направленной защиты

Выбор ее тока срабатывания
рассмотрен в лекции № 7. Реле направления мощности ставят, если требуется
повысить чувствительность токовой отсечки.

Вторая ступень защиты.

Токовая отсечка с выдержкой
времени, которая ставится на линиях с односторонним питанием, также обладает
селективностью и на линиях с двусторонним питанием.

При выборе ее тока срабатывания
необходимо учитывать токи подпитки от второго источника.

При коротких замыканиях в точках K1 и K2 ток , проходящий в мес­те установки защиты A1, оказывается меньше
токов  и  за счет тока
«подпитки» от генератора G2.
Отношения

называют коэффициентами токораспределения. Их учитывают при выборе тока
срабатывания второй ступени линии А1.

Третья ступень защиты – максимальная токовая защита

Для селективного действия в сетях с двусторонним питанием
МТЗ дополняется измерительным органом направления мощности КW. Такая защита  называется  
токовой  направленной.

Измерительные органы защиты.

1.    
Максимальное реле тока – РТ-40.

2.    
Реле направления мощности.

Защита реагирует не только на значение тока в защищаемом
элементе, но и на его фазу относительно на­пряжения на шинах у места уста­новки
защиты.

Селективное действие защиты обеспечивается соответствующим
включением органа направления мощности и выбором выдержки времени.

Принцип действия защиты.

При замыкании в любой точке фаза тока протекающего через
защиты А1 и А4 не меняется. Их можно выполнить без
реле направления мощности.

Векторные диаграммы при замыкании в точке К1

Векторные диаграммы при замыкании в точке К2

Фаза тока при перемещении точки КЗ от К1
к К2 в защитах А2 и А3 меняется на противоположную. Это используется в
направленной защите.

Реле направлении мощности защиты А2
срабатывает при сдвиге фаз соответствующему КЗ в т. К1, а А3 – при сдвиге фаз,
соответствующему КЗ в т. К2.

При КЗ в т. К1 срабатывают
измерительные органы защит А1,А2,А4.

Для селективного отключения линии АБ согласовывают выдержки
времени защит А1 и А4. 

При КЗ в т. К2 срабатывают
измерительные органы защит А1,А3,А4.

Для селективного отключения линии БВ согласовывают выдержки
времени защит А1 и А4. 

Токовые направленные защиты — презентация онлайн

1. Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

Тема:
Токовые направленные защиты

2. Введение

Направленная защита – это защита,
действующая только при определенном
направлении (знаке) мощности КЗ.
Применяются
для
обеспечения
селективности в сетях с двусторонним
питанием и кольцевых сетях.
Устанавливается
с
обеих
сторон
защищаемой линии.
Выполняется
на
реле
направления
мощности.
2

3. Принцип действия

KW
–
орган KH – сигнальное реле;
направления мощности;
И – 1 на выходе при
KA – орган тока;
двух 1 на входе;
KT – реле времени;
ИЛИ – 1 на выходе при
хотя бы одной 1 на входе.
3

4. Принцип действия

Условия обеспечения селективности при КЗ
в точке:
K1: tсз2
K2: tсз1 > tсз2 > tсз3 и tсз4
K3: tсз1 > tсз2 > tсз3 > tсз4 > tсз5
4

5. Выбор выдержек времени

K1: tсз2
K2: tсз1 > tсз3 и tсз4
K3: tсз1 > tсз3 > tсз5
5

6. Выбор выдержек времени

Не
все
защиты
должны
выполняться
направленными. В рассматриваемой схеме
направленными должны быть только защита
2 и 5.
6

7. Зона каскадного действия

Зона
каскадного
действия – это часть
защищаемой линии, в
которой при КЗ защита
не
действует
до
отключения линии с
противоположного
конца.
7

8. Мертвая зона

При трехфазных КЗ вблизи места
установки направленной защиты напряжение,
подводимое к реле направления мощности,
может оказаться настолько малым, что это
реле не сработает, а следовательно, защита
откажет.
Часть защищаемой линии, при КЗ в которой
защита не срабатывает из-за недостаточного
напряжения, подводимого к реле направления
мощности, называется мертвой зоной.
8

9. Выбор тока срабатывания

Ток срабатывания направленной МТЗ:
kотс kсзп
I с.з.
I раб max
kв
Дополнительное условие для
глухозаземленной нейтралью:
(1)
сетей с
I с.з. kотс I н ф
(2)
где Iнф – ток в неповрежденной фазе.
Согласование чувствительности защит:
I с.з.n kотс I с.з.(n-1 )
9

10. Выбор тока срабатывания

I н ф I н kI к
Iнф – ток в неповрежденной фазе;
Iн – ток нагрузки;
kIк – доля тока, замыкающегося по неповрежденной фазе при КЗ
на землю.
10

11. Схема направленной МТЗ

11

12. Реле направления мощности

Реле направления мощности используется в
схемах защит в качестве органа, который по
направлению
(знаку)
мощности,
протекающей по защищаемому элементу,
определяет элемент (участок), в котором
произошло повреждение.
На
практике
находят
применение
индукционные
(серия
РБМ)
и
микроэлектронные
реле
направления
мощности (серия РМ).
12

13. Принцип работы

1 – магнитопровод; 2 – сердечник; 3 – алюминиевый
ротор; 4 – токовая обмотка; 5 – обмотка напряжения; 6 –
контактный мостик;7 – неподвижные выходные контакты;
8 – противодействующая пружина.
13

14. Векторная диаграмма РНМ

Iр – вектор
тока в токовой
обмотке реле;
Iн – вектор
тока в обмотке
напряжения
реле;
Uн
–
напряжение,
подведенное к
реле.
M э k1U р I р sin р k1S р
14

15.

Угловая характеристика РНМ

15

16. 90-градусная схема включения РНМ

Реле
Ток, Iр
Напряжение, Uр
KW1
KW2
KW3
IA
IB
IC
UBC
UCA
UAB
16

17. Выводы

1. Применение органа направления мощности позволяет
обеспечить селективность токовых защит в кольцевых
сетях с одним источником питания и в радиальных сетях с
двухсторонним
питанием.
2. Защита
отличается
простотой
и
надежностью.
3. К недостаткам защиты относятся:
− малое быстродействие;
− недостаточная чувствительность в нагруженных и
протяженных линиях электропередач;
− наличие мертвой зоны по напряжению, что может
привести к отказу при трехфазных коротких замыканиях
вблизи места установки защиты.
17

Принципы действия и основные органы направленной токовой защиты |

Направленными называются защиты, которые реагируют на определенное направление мощности к.з. Необходимость в них возникла в кольцевых сетях и в сетях с двухсторонним питанием, т.к. в таких сетях обычные токовые защиты (МТЗ ) не обеспечивают селективности.

При К1     tсз2<tсз3<tсз4
При К2     tсз3<tсз2<tсз1

Выполнить эти требования не представляется возможным, т.е. обычные МТЗ не удовлетворяют требованиям селективности.Для обеспечения селективности необходимо установить в такой сети направленные МТЗ, которые работают только при направлении мощности от шин в линию. В сети где установлены направленные защиты при к.з. в точке К1 работают защиты 2,4,1. Для обеспечения селективности необходимо чтобы tсз2<tсз4. При к.з. в точке К2 работают защиты 3,1,4 а для селективности необходимо чтобы tсз3<tсз1.

Принципиальная схема направленных МТЗ на постоянном оперативном токе.

Защита содержит:

1)Пусковой орган — токовое реле КА
2)орган направления мощности — реле КW
3)орган выдержки времени — реле КТ.

В нормальном режиме контакты реле направления мощности могут быть замкнуты, если поток мощности, передаваемой по линии направлен от шин в линию. Однако защита в этом режиме не срабатывает, т.к. в нормальном режиме разомкнуты контакты КА.

При к.з. на линии срабатывает пусковой орган и орган направления мощности и защита отключает выключатель.

При к.з. » за спиной » защиты при к.з. в точке К2 реле КА может сработать, но КW держит контакты разомкнутыми, т.к. мощность к.з. направлена из линии к шинам.
Наличие реле направления мощности разделяет все защиты на две группы: с четными и нечетными номерами. В результате выбор выдержек времени защиты можно проводить по встречноступеньчатому принципу.

Первая ступень защиты. У токовой направленной защиты пер¬вая ступень может быть ненаправленной, оставаясь обычной токо¬вой отсечкой без выдержки времени

Вторая ступень защиты. Условия выбора параметров второй ступени такие же, как и условия выбора параметров токовой отсечки с выдержкой времени ненаправленных токовых защит. Это значает что вторая ступень защиты Q1 должна быть отстроена по времени от первых ступеней защит Q2 всех отходящих от шин подстанции линии от быстродействующих защит QЗ трансформаторов, подключенных к этим шинам.

Третья ступень защиты — максимальная токовая направленная защита. Выбор времени срабатывания осуществляется как для максимальной ток.защиты

Статьи по теме

Защита линий напряжением 6…35 кВ. Максимальная токовая направленная защита линий

Тема 7.
Защита линий напряжением 6…35 кВ 

Лекция
№9. Максимальная токовая направленная защита линий

Содержание
лекции

1.Принцип
действиямаксимальной токовой направленной защиты линий.

2.Включение реле мощности

3.Выбор
уставок максимальных токовых направленных защит

4.
МТНЗ в кольцевых сетях

5.Токовые
защиты  на  двух параллельных линиях

6.Схемы МТНЗ

9.1.
Принцип действия максимальной токовой направленной защиты линий.

В сетях с двухсторонним питанием, в сложных сетях с одним или несколькими источниками
питания невозможно добиться селективного действия МТЗ и ТО.

Поясним это на примере. На рис. 9.1 приведена схема системы электроснабжения с
двумя источниками питания G1и G2.

В случае МТЗ при КЗ в точке К1 придут в действие все защиты. При этом для
селективного отключения поврежденного участка АБ необходимо, чтобы выдержка
времени t2 комплекта
защиты АК2 была меньше выдержки времени t3 комплекта защиты АК3и выдержки
времени t4 защиты
АК4, т.е. t2 < t3 и  . t2 < t4.

При
КЗ в точке К2                 t3 < t2 и  . t3 < t1.

Из этих неравенств видно,
что к защитам АК2 и АК3 предъявляются противоречивые требования. Невозможно
выполнить условие, чтобы в одно и то же время выдержка времени защиты АК2 была
бы и больше и меньше выдержки времени защиты АК3. Поэтому в таких сетях МТЗ не
может быть селективной.

Токовые отсечки могут
быть селективными в сетях с двухсторонним питанием, но при этом они, как
правило, имеют недостаточную чувствительность.

Всеми
перечисленными недостатками не обладаетмаксимальная токовая
направленная защита (МТНЗ) линий.

МТНЗ реагирует не только на абсолютную
величину тока в защищаемой линии, но и на фазу  этого тока относительно
напряжения на шинах у места установки защиты, т.е. действует в зависимости от направления
мощности при КЗ. Такое ее действие обеспечивается благодаря включению в схему
защиты реле направления мощности.

Рис.9.1. Схема
системы электроснабжения (а) и векторные диаграммы токов КЗ и напряжений при КЗ
в точках К1 и К2 (б).

9.2.Включение реле
мощности

Рассмотрим векторные
диаграммы токов и напряжений при КЗ в точках К1 и К2 (рис.9.1). При построении
векторных диаграмм за положительное направление тока принято его направление от
шин в сторону линии. Угол сдвига фаз тока относительно вектора напряжения
считается положительным при отстающем токе и отрицательным при опережающем
токе.

Из векторных диаграмм видно,
что фаза тока в месте включения защит АК2 и АК3 относительно напряжения Uб при
перемещении повреждения из точки К2 в точку К3 сдвинулась на 180^о.

Таким образом,  защиту АК2
необходимо выполнить так, чтобы она действовала на отключение только при углах
между током и напряжением, соответствующих КЗ в точке К1, а защиту АК3  — при
повреждении в точке К2. Из этого следует, что реле мощности при подведении к
нему напряжения  Uр = Uб и тока Iр = Iкз должно
замыкать контакты при угле φл и не замыкать их при угле φл – 180^о.

В качестве реле мощности чаще
применяют реле типа РБМ, на индукционном принципе действия и электронное реле
типа РМ.

Реле мощности включается таким
образом, чтобы сочетания напряжений и токов по величине и фазе были бы
достаточными для срабатывания реле при различных видах КЗ.

В энергосистемах чаще применяются
схемы включения реле и на полные напряжения и токи фаз, из которых наиболее
распространена 90^о схема (рис. 9.2). Название схемы носит условный
характер и определяет угол    φр = 90^о между напряжением Uр и
опережающим его током Iр.

При 90^о схеме к реле фазы А подводят ток I_А и напряжениеU_ВС, к реле
фазы В — ток I_В и
напряжениеU_СА, а к реле
фазы С ток I_С и напряжениеU_АВ.

Рис.9.2. 90^о
схема включения реле мощности

Эта схема обладает следующими
свойствами:

1. Четко срабатывает при всех видах
КЗ при включении на ток поврежденной фазы;

2. Может иметь мертвую зону при
трехфазных КЗ;

3. Может срабатывать ложно при
двухфазных и однофазных КЗ при включении на ток неповрежденной фазы.

Рассмотрим более подробно
свойства 90^о схемы. Реле мощности может отказать в действии, если Uр
снижается настолько

Токовая защита нулевой последовательности: принцип действия и назначение

Наиболее частой неисправностью в трёхфазной сети является замыкание на землю. Межфазные замыкания встречаются реже. В сетях 110 кВ от однофазных замыканий на землю используется токовая защита нулевой последовательности, сокращенно ТЗНП. В этой статье мы рассмотрим её устройство, принцип действия и назначение.

Что такое нулевая последовательность

Для того чтобы разобраться как работает ТЗНП, сначала нужно вспомнить что такое трехфазная сеть. Трехфазная сеть — это сеть переменного синусоидального тока. В трёхфазной цепи фазы сдвинуты друг относительно друга на 120 градусов. Вот так это выглядит на графике:

Интересно! Основные идеи и положения трехфазных сетей электроснабжения были разработаны Михаилом Осиповичем Доливо-Добровольским. Он разработал трёхфазный асинхронный двигатель с КЗ ротором типа беличья клетка, с фазным ротором и пусковым реостатом, искрогасительную решетку, фазометр, стрелочный частотомер.

Если изобразить это на векторной диаграмме, то изображение будет напоминать трехлучевую звезду. При условии равенства токов и напряжений между фазами такая система будет называться симметричной. Геометрическая сумма этих векторов равна нулю.

Важно! Различают прямую и обратную последовательность чередования фаз. Фазы обозначаются буквами A, B и C. Тогда последовательность A B C — прямая, C B A — обратная. При этом угол сдвига фаз в обоих случаях составляет 120 градусов. При нулевой последовательности вектора всех фаз направлены в одном направлении, соответственно результирующий вектор значительно превышает таковой (в 3 раза, по сравнению с нулевой последовательностью) в нормальном состоянии системы.

В случае межфазного замыкания токи во всех фазах возрастут, система все равно останется симметричной. А напряжения и токи нулевой последовательности равны нулю, как и в нормальном состоянии цепи.

В результате однофазного замыкания на землю система станет несимметричной и будут наблюдаться токи нулевой последовательности I0 и U0. Допустим замкнула фаза C, тогда токи фаз A и B устремятся к нулю, а в фазе C к трети от Iкз.

Тогда:

I0=1/3(Ik+0+0)

Отсюда Iк=I0*3. Эти токи возникают под воздействием напряжения КЗ или Uк0 между выводом обмотки трансформатора или генератора и точкой, в которой произошло замыкание.

Область применения на практике

Теоретическая часть без предварительной подготовки воспринимается достаточно сложно, поэтом перейдем к практике и ответим на вопрос, где применяется ТЗНП.

Как уже было сказано токовая защита нулевой последовательности используется в ВВ сетях напряжением 110 кВ с заземленной нейтралью. В сетях среднего напряжения 6, 10 кВ и больше с изолированной нейтралью не используется. Это связано с тем, что в сетях с заземленной нейтралью токи КЗ на землю очень большие.

Важно! Так как ТЗНП защищает от КЗ на землю, ее иногда называют земляной защитой (ЗЗ).

Как это работает

Принцип работы ТЗНП заключается в отключении коммутационной аппаратуры в случае однофазных замыканий с определенной выдержкой времени. Задержка времени нужна для организации селективности защит на разных трансформаторных подстанциях.

Пример схемы токовой защиты нулевой последовательности изображен на рисунке ниже:

В ней используется токовое реле КА и реле мощности KW. Для контроля тока по фазам в ТЗНП используются трансформаторы тока (ТТ). Это специальные измерительные трансформаторы надеваются на шину или провод. На его обмотках наводится ЭДС пропорциональное току, протекающему через жилу или шину.

Одним из главных условий корректной работы ТЗНП является то, чтобы у ТТ были одинаковые кривые намагничивания. Это значит, что они должны быть не просто одинаковы по входным и выходным характеристикам, но и быть одной марки. Кроме того, стоит отметить, что погрешности их выходных параметров не должны быть больше 10 процентов. Их вы видите на картинке ниже.

Чтобы получить токи выведенной из баланса системы сигнал пропускают через фильтр. В реальном применении соединяют обмотки трансформаторов между собой. Это называют фильтром токов нулевой последовательности.

В нормальном состоянии электросети токи нулевой последовательности равны нулю, соответственно Iвыходные фильтра ТЗНП тоже равны нулю. В аварийном режиме, при КЗ, выходной ток отличен от нуля. Остальные части ТЗПН настраиваются таким образом, чтобы исключить ложные срабатывания под определенный ток КЗ.

Если ранее токовая защита нулевой последовательности представляла собой релейные схемы, то в настоящее время выпускаются микропроцессорные терминалы для защитных цепей. То есть, современная ТЗНП может выполняться на микроконтроллерных схемах.

Рассмотренная система используется в качестве резервной защиты. Благодаря её свойствам можно достичь селективность срабатывания, где РЗиА каждой последующей ТП срабатывает быстрее, чем на предыдущей. Защита нужна чтобы минимизировать дальнейшие повреждения ЛЭП, трансформаторов, генераторов, а также, чтобы обезопасить окружающую среду и людей, которые могут попасть в опасную зону.

Напоследок рекомендуем просмотреть полезное видео по теме статьи:

Теперь вы знаете, что такое токовая защита нулевой последовательности, как она работает и для чего нужна. Если возникли вопросы, обязательно задавайте их в комментариях под статьей!

Материалы по теме:

Ш2600 06.58Х — Шкаф поперечной дифференциальной токовой защиты линий 110-220 кВ

Предлагаются типовые решения, выполненные на основе приведенных вариантов выполнения шкафов защиты.

Терминал «ТОР 300 ПДТЗ 58х»

  В терминале реализованы следующие функции РЗА:

• направленная поперечная дифференциальная токовая защита линии;
• направленная максимальная токовая защита линии;
• устройство резервирования при отказе выключателя;
• блокировка при неисправностях цепей напряжения;
• функция определения места повреждения.

Терминал обеспечивает осциллографирование с частотой дискретизации 1000 Гц и хранение в энергонезависимой памяти до 200 записей.

Поперечная дифференциальная токовая защита линии

Функция защиты селективно срабатывает при всех видах коротких замыканий в защищаемой линии электропередачи, а также при переходе одного вида замыкания в другой, в том числе при насыщении трансформатора тока с погрешностью до 50 %. ПДТЗ отстроена от всех внешних КЗ, реверса мощности и качаний, оперативных переключений.

ПДТЗ не срабатывает при отключении одной из линий.

 Максимальная токовая защита линии

В защите реализована функция направленной МТЗ. МТЗ предназначена для защиты одной из параллельных линий при отключении второй линии. МТЗ включена на дифференциальный ток, поэтому не срабатывает в нормальном режиме, а также при внешних замыканиях в режиме работы двух параллельных линий.

 Функция резервирования при отказе выключателя

В защите реализована функция УРОВ. УРОВ содержит три однофазных реле тока максимального действия. Время возврата УРОВ при сбросе тока от 30 I_ном до 0 составляет менее 20 мс.

 Блокировка при неисправности цепей напряжения

Для исключения ложной работы ПДТЗ при повреждениях (всех видах продольной и поперечной несимметрии) во вторичных цепях напряжения в защите реализована функция БНН.

Время срабатывания БНН при обрыве одной, двух или трёх фаз «звезды» ТН и при всех возможных видах замыканий во вторичных цепях напряжения с нормальным предшествующим режимом работы ВЛ составляет не более 15 мс.

 Особенности защиты

• Простая и надежная защита, обладающая абсолютной селективностью;
• Функция определения расстояния до места повреждения на линии электропередачи: максимальное использование доступной информации и адаптация к рабочему режиму.

К сведению проектных организаций: карты заказа на шкафы, используемые в проектах для ПАО «МОЭСК», предоставляются по запросу.

Дифференциальная токовая защита | Бесплатные дипломные работы на DIPLOMKA.NET

Дифференциальная токовая защита
Дифференциальная защита является одной из наиболее распространенных быстродействующих защит от междуфазных коротких замыканий, а в системах с глухозаземленной нейтралью — и от однофазных коротких замыканий. Дифференциальные защиты широко применяют для защиты линий электропередачи, синхронных генераторов, силовых трансформаторов, а также синхронных и асинхронных электродвигателей большой мощности.
Возможны два принципа выполнения дифференциальных защит: 1) циркулирующими токами и 2) с уравновешенными напряжениями. Защиты с циркулирующими токами в настоящее время имеют преимущественное применение. Их мы и рассмотрим.
Дифференциальной защитой с циркулирующими токами называют защиту, работа которой основана на принципе сравнения токов, например, в начале и конце защищаемого элемента. Дифференциальный принцип применяют для продольных, а также для поперечных защит. Продольные дифференциальные защиты применяют для одиночных линий электропередачи, для синхронных генераторов, силовых трансформаторов, а также для электродвигателей, а поперечные дифференциальные защиты—для параллельно работающих линий электропередачи.
Для осуществления дифференциальной продольной защиты линии на обоих ее концах устанавливают однотипные трансформаторы тока, вторичные обмотки которых с помощью вспомогательных проводов соединяют между собой последовательно; к вспомогательным проводам параллельно присоединяют токовое реле.
При нормальном режиме работы, а также при внешнем коротком замыкании, например в точке К-1, токи в первичных обмотках трансформаторов тока равны по величине и совпадают по фазе. Через обмотку реле протекает разность вторичных токов, т. е. Ip = I1 – I2.
Если предположить, что характеристики токовых зависимостей трансформаторов тока полностью совпадают, то указанная разность токов равна нулю, т. е. Ip = 0, защита не действует. Во вспомогательных проводах защиты при этом циркулирует ток, равный по величине вторичному току трансформаторов тока. По этой причине данную схему и называют схемой с циркулирующими токами. Защищаемой зоной является участок, заключенный между трансформаторами тока. В случае короткого замыкания в защищаемой зоне и при одностороннем питании через обмотку реле проходит ток I1 от трансформатора тока, установленного со стороны питания (во вторичную обмотку трансформатора тока, установленного с другой стороны линии, при этом ток почти совершенно не проходит вследствие большого сопротивления его вторичной обмотки). Если Ip = I1 будет равен или больше Ip, то защита сработает и отключит выключатели В-1 и В-2.
При коротком замыкании в защищаемой зоне и двустороннем питании через реле проходит ток (принимаем ток короткого замыкания чисто индуктивным) Ip = I1 + I2, защита срабатывает и отключает В-1 и В-2.
Выше при рассмотрении короткого замыкания в точке К-1 мы предполагали, что характеристики трансформаторов тока полностью совпадают, и поэтому принимали Ip = 0. В действительности же благодаря некоторому различию в выполнении магнитных систем первичного тока, трансформаторов тока характеристики
токовых зависимостей двух даже однотипных трансформаторов тока никогда точно не совпадают. Различие указанных характеристик трансформаторов
тока обусловливает и различие в величинах их вторичных токов при одном и том же значении первичного тока.
Вследствие этого при нормальном режиме работы, а также при внешнем коротком замыкании (точка К-1) через реле дифференциальной защиты протекает некоторый тон Інб, называемый током небаланса. Значение последнего при прочих равных условиях зависит от величины первичного тока. При нормальной нагрузке Інб ток небаланса сравнительно невелик (Інб.н) при внешнем коротком замыкании ток небаланса увеличивается, достигая, например, при первичном токе Ік-1 значения Інб.к-1.
Значение тока небаланса зависит также от момента времени после короткого замыкания. Наибольшего значения Інб.макс. ток небаланса достигает в первые периоды внешнего короткого замыкания, когда через первичные обмотки трансформаторов тока проходит полный ток короткого замыкания. Отметим, что первое время ток короткого замыкания состоит из двух токов переменного и постоянного, называемых периодической и апериодической слагающими. Наличие в первые периоды в токе короткого замыкания апериодической слагающей вызывает насыщение магнитных систем трансформаторов тока и как следствие резкое увеличение тока небаланса. По мере затухания тока короткого замыкания уменьшается и ток небаланса.
Дифференциальные защиты выполняют быстродействующими. При внешних коротких замыканиях они не должны работать. В связи с этим ток срабатывания их реле выбирают с учетом максимального возможного тока небаланса при внешнем коротком замыкании Іс.р.> Інб.макс. максимальный ток небаланса при внешнем коротком замыкании.
Так как значения Інб.макс. в первые периоды внешнего короткого замыкания велико, то чувствительность защиты с током срабатывания, выбранным согласно условию, получается обычно сравнительно малой. В целях повышения чувствительности защиты проводят целый ряд мероприятий, одним из которых является применение трансформаторов тока, магнитопроводы которых не насыщаются при протекании через их первичную обмотку тока любого значения в пределах до максимального возможного тока короткого замыкания данного участка. Из сравнения характеристик 1 и 2 трансформаторов следует, что при том же значении первичного тока Ік-1 ток небаланса І’ нб.к-1 Другим весьма эффективным мероприятием является применение дополнительных трансформаторов тока специальной конструкции, являющихся и называемых быстронасыщающимися (сокращенно БНТ). Первичные обмотки БНТ подключают к соединительным проводам вторичных обмоток трансформаторов тока защищаемого элемента; к вторичным обмоткам БНТ присоединяют токовое реле. Сущность работы защиты с БНТ заключается в следующем. При внешнем коротком замыкании через первичные обмотки трансформаторов тока защиты протекает ток, состоящий, как указывалось выше, из периодической и апериодической слагающих. Ток небаланса, проходящий при этом через первичную обмотку БНТ, также содержит периодическую и апериодическую слагающие. Апериодическая слагающая тока вызывает быстрое и сильное насыщение сердечника БНТ, что препятствует трансформации во вторичную его обмотку как апериодической, так и периодической слагающих тока небаланса. По мере затухания апериодической слагающей насыщение сердечника БНТ уменьшается и периодическая слагающая тока небаланса начинает трансформироваться во вторичную обмотку БНТ. Однако максимальное значение тока небаланса, протекающего при этом через вторичную обмотку БНТ и обмотку реле, получается значительно меньше, чем при отсутствии БНТ. Последнее позволяет принимать ток срабатывания защиты меньше Інб.макс. и повышать тем самым чувствительность защиты.
При коротком замыкании в защищаемой зоне через первичную обмотку БНТ протекает уже не ток небаланса, а периодическая и апериодическая слагающие трансформированного тока короткого замыкания. Значение периодической слагающей при этом велико.
В первые периоды благодаря сильному насыщению сердечника БНТ, вызванному апериодической слагающей тока, периодическая слагающая тока трансформируется плохо. Однако после затухания апериодической слагающей тока периодическая слагающая полностью трансформируется во вторичную обмотку БНТ, и поскольку ее значение велико, то реле надежно срабатывает и отключает выключатели поврежденной цепи. Плохая трансформация периодической слагающей в первые периоды (до затухания апериодической слагающей) приводит не к отказу в срабатывании защиты, а только к некоторому замедлению ее действия (на 1—1,5 периода), что практического значения в большинстве случаев не имеет.
Дифференциальная защита, следовательно, не действует при повреждении вне защищаемой зоны и потому не требует введения выдержки времени по селективности с другими защитами сети. Время действия дифференциальной защиты составляет не более 0,05—0,1 сек. Такое быстродействие является большим достоинством дифференциальной защиты. Вторым ее достоинством является достаточно высокая чувствительность, особенно в случае применения БНТ. Кроме того, защита проста по выполнению и достаточно надежна в работе.
К недостаткам дифференциальной токовой защиты следует отнести то, что она не защищает цепь при внешних коротких замыканиях и от перегрузок, а также возможность ложного срабатывания защиты при повреждениях или обрыве вспомогательных соединительных проводов вторичной цепи. Благодаря своим преимуществам дифференциальная защита с циркулирующими токами нашла широкое применение в электрических системах. Схемы дифференциальной продольной защиты, находят применение для защиты линий сравнительно небольшой длины, исчисляемой десятками или сотнями метров. Например, такие схемы находят применение для защиты кабельных линий, питающих распределительные устройства собственных нужд электростанций.
Для линий большой длины, например в несколько километров, выполнить защиту по схеме затруднительно вследствие слишком большого сечения вспомогательных проводов, которые при этом пришлось бы проложить для соединения между собой вторичных обмоток трансформаторов тока. Если же для этой цели использовать провода с нормально применяемыми сечениями (2, 5, 4, 6 мм2), то нагрузка трансформаторов тока, а следовательно, и токи небаланса при внешних повреждениях получатся очень большими, а чувствительность защиты — очень низкой.
В связи с этим для линий большой длины применяют схемы защиты с реле специальной конструкции, обеспечивающими достаточно высокую чувствительность защиты и при соединительных проводах нормальных сечений.
Работа дифференциальной поперечной токовой защиты основана на сравнении токов двух линий по величине и фазе. Защита является быстродействующей. Дифференциальную поперечную защиту обычно применяют для защиты от междуфазных повреждений кабельных линий напряжением 3—35 кв, работающих по две параллельно и подключенных под один выключатель. Защиту выполняют двухфазной, так как сети указанного напряжения работают с незаземленной нейтралью или с нейтралью, заземленной через дугогасящую катушку.
При нормальном режиме работы, а также при внешнем коротком замыкании по обеим параллельно работающим линиям протекают равные по величине токи. Через реле защиты протекает ток небаланса.
Так как трансформаторы тока линий установлены в одном распределительном устройстве недалеко друг от друга, то длина вспомогательных соединительных проводов, как правило, невелика, а нагрузка на трансформаторы тока, даже при небольшом сечении проводов, и ток небаланса сравнительно малы. Защита может быть выполнена достаточно большой чувствительности. При отключении одной из линий защита превращается в максимальную токовую без выдержки времени и становится неселективной. Во избежание ложного действия защиты цепь ее оперативного тока автоматически разрывает блок-контактами разъединителей линий.
При коротких замыканиях вблизи шин противоположной подстанции разность токов, протекающих на линиях, может быть мала, а ток, протекающий через реле, может быть меньше его тока срабатывания; защита работать не будет. Расстояние при коротком замыкании, в пределах которого это происходит, называют мертвой зоной защиты.
Дифференциальные поперечные направленные защиты широко применяют для защиты параллельно работающих линий с выключателями на обоих концах. Такие линии защитить с помощью простейших токовых защит не представляется возможным, так как они не могут обеспечить селективности отключения линий. Селективности отключения последних можно добиться, например, с помощью направленных токовых защит с селективно подобранными выдержками времени. Однако при дифференциальных поперечных направленных защитах для селективного отключения линий не требуется выдержки времени; дифференциальные защиты выполняются быстродействующими и поэтому имеют большее применение.
Дифференциальная поперечная направленная защита имеет два основных органа: пусковой и направления мощности. В качестве пускового органа используют быстродействующие реле максимального тока, а в качестве органа направления мощности—реле направления мощности двустороннего действия или два реле одностороннего действия, срабатывающие при разном направлении мощности.
На каждой линии устанавливают однотипные трансформаторы тока, вторичные обмотки которых соединяют по схеме с циркулирующими токами. Токовые обмотки пускового органа и органа (или органов) направления мощности соединяют между собой последовательно и подключают параллельно к соединительным проводам трансформаторов тока. Напряжение к реле направления мощности подводят от трансформаторов напряжения, присоединенных к сборным шинам установки, на которой смонтирован данный комплект защиты. Исходя из схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока и реле, эту схему защиты довольно часто называют направленной восьмеркой.
Защиту выполняют в двух комплектах, включаемых по одному с каждого конца защищаемых линий.
Принципиальная однолинейная схема защиты с однофазными реле напряжения мощности одностороннего действия. К реле подведено напряжение, по фазе обратное напряжению, подведенному к реле, что необходимо для селективного отключения только одной поврежденной линии. При нормальном режиме работы, а также при внешнем коротком замыкании через реле обеих защит протекает только ток небаланса. Во избежание ложного действия защит в этом случае необходимо, чтобы ток срабатывания их пусковых реле был больше Інб.макс. согласно.
При коротком замыкании в защищаемой зоне, например на линии Л-2 в точке К-1, через токовые обмотки реле защит проходят токи Ір. При этом срабатывают пусковое реле и реле направления мощности и со стороны подстанции П-1 отключается выключатель В-2 поврежденной линии Л-2; со стороны подстанции П-2 отключается выключатель В-4. Реле направления мощности благодаря указанному выше способу подведения напряжения имеет отрицательный момент вращения; его контакты удерживаются разомкнутыми.
При коротком замыкании в защищаемой зоне линии Л-1 направление тока в токовых обмотках реле изменяется (по сравнению с направлением тока при коротком замыкании на линии Л-2), благодаря чему срабатывает реле направления мощности и отключается выключатель В-1; со стороны подстанции П-2 отключается выключатель В-3. Реле направления мощности 3 удерживает контакты разомкнутыми.
Дифференциальная направленная защита правильно действует только при параллельной работе двух линий. В случае отключения одной из них дифференциальный принцип нарушается и дальнейшее оставление защиты в работе может привести к неселективному отключению второй линии при внешних коротких замыканиях, так как дифференциальная направленная защита превращается в обычную направленную токовую защиту без выдержки времени. Во избежание этого дифференциальные поперечные направленные защиты при отключении одной из линий автоматически выводят из работы путем разрыва оперативной цепи блок-контактами приводов выключателей.
Ток срабатывания пусковых токовых реле должен быть больше Інб.макс при внешнем коротком замыкании, и в то же время во избежание ложного срабатывания защиты в режиме, когда одна из линий отключена, а по оставшейся в работе линии проходит максимальный нагрузочный ток Ін.макс он должен быть больше Ін.макс Последний в большинстве случаев больше Інб.макс поэтому ток срабатывания пусковых реле обычно принимает в соответствии с (21-2).
На линиях, оборудованных дифференциальной поперечной направленной защитой, приходится предусматривать еще дополнительные защиты, которые при отключении одной из линий служат для защиты оставшейся в работе линии, а при параллельной работе линий используются в качестве защит от сверхтоков перегрузки и внешних коротких замыканий, на которые дифференциальная защита не реагирует. Дополнительные защиты являются также резервными к дифференциальной на случай отказа в работе последней.
В качестве дополнительных защит широко применяют максимальные токовые защиты (направленные и ненаправленные), токовые отсечки и т. д. Дифференциальную поперечную направленную защиту благодаря ее простоте выполнения и надежности действия широко применяют в сетях почти всех высоких напряжений и особенно широко в сетях напряжением 35 кв и выше.

Основы направленной максимальной токовой защиты в электросетях

Почему направленная максимальная токовая защита?

Почему мы используем направленную максимальную токовую защиту? Когда становится важным направление тока повреждения ? Что ж, электрическая сеть включает в себя сеть электростанций, подстанций и линий электропередачи. Помимо простой радиальной системы с односторонним питанием, существуют и другие более сложные системы, такие как силовые системы с двухсторонним питанием и параллельные питатели в форме кольца.

Основы направленной максимальной токовой защиты в электросети (на фото: реле защиты ABB REF615; предоставлено: MARUF KHAN через Youtube)

Поэтому во многих случаях необходимо знать не только величину тока короткого замыкания, но и его направление .

Радиальная система с двухсторонней подачей показана на рисунке 1. В этом примере линия подается с обоих концов . Зоны защиты обозначены эллипсами. Требуется размыкать все выключатели в любой одной зоне защиты, в которой происходит короткое замыкание, но ни один из остальных.

В этом примере невозможно настроить адекватную схему защиты с использованием ненаправленных устройств защиты .

Рисунок 1 — Система с двусторонним питанием

Рассмотрим неисправность F _C5 . В соответствии с определением зон должны срабатывать только автоматические выключатели 4 и 5. Поскольку CB 3 находится в непосредственной близости от CB 4, не будет большой разницы в токах короткого замыкания, протекающих через эти два выключателя, поэтому IED-устройства IDMT (реле защиты с обратным определенным минимальным временем) не смогут различать их.Такая же ситуация применяется для CB 5 и CB 6.

Это означает, что при использовании ненаправленных устройств выключатели 3, 4, 5 и 6 отключатся в случае неисправности на F _C5 . Тогда ясно, что нам нужно устройство, способное определять направление тока короткого замыкания, а также его величину .

Устройства направленной максимальной токовой защиты могут удовлетворить это требование, , хотя и за дополнительную плату . Направленные IED определяют направление тока короткого замыкания путем измерения напряжения с помощью трансформатора напряжения, а также тока с помощью трансформатора тока и определения разности фаз.

В этой технической статье не подробно описывается, как именно это достигается, но видно, что можно определить направление тока короткого замыкания и принять решение об отключении на основе этого критерия.

Снова рассмотрим неисправность в F _C5 . На этот раз предположим, что у нас есть направленные СВУ. Если мы сконфигурируем IED для отключения по сверхтоку, только если направление тока от шины, CB 4 и CB 5 сработают, , но CB 3 и CB 6 не будут .

Подводя итог //

Устройство IED от перегрузки по току должно срабатывать всякий раз, когда аварийная мощность уходит от шины, но должно сдерживаться всякий раз, когда аварийная мощность течет к шине. Существуют и другие ситуации, которые не связаны с двумя источниками, , когда необходимы устройства направленной защиты .

Параллельные питатели в системе с односторонним питанием

Одним из примеров является система с односторонним питанием из параллельных фидеров. На рисунке 2 показана ситуация, когда неисправность на одной из параллельных линий возникает как от неисправной линии, так и от исправной.

Рисунок 2 — Параллельные фидеры в системе с односторонним питанием

На этой диаграмме показано, что ток короткого замыкания будет течь не только от источника через CB 4, но также и от источника через CB 1, CB 2, шину B и CB3 . Если используются ненаправленные ИЭУ, сработают все автоматические выключатели, тем самым изолируя исправный участок линии между (1) и (2).

Эта проблема может быть решена путем введения направленных IED в точках (2) и (3). Если направление срабатывания установлено таким образом, что они срабатывают при повреждении вдали от шины, сработают только выключатели в требуемой зоне.В приведенном выше примере CB 2 не отключит , поскольку неисправность передается по направлению к шине.

Направленные IED на дороже на , чем ненаправленные. Более того, они требуют использования дополнительного трансформатора напряжения. По этим причинам их следует использовать только в случае крайней необходимости. При осмотре вы можете увидеть, что в этом примере ненаправленных IED будет достаточно для позиций (1) и (4).

Система кольцевого главного фидера

Другой пример, где требуются направленные IED, — это система кольцевого главного фидера , как показано на рисунке 3.Такая система позволяет поддерживать питание всех нагрузок, несмотря на неисправность любого участка фидера. Неисправность в любой секции вызывает отключение только выключателей, связанных с этой секцией.

Затем мощность течет к нагрузке по альтернативному пути.

Рисунок 3 — Защита кольцевого фидера с помощью направленных сверхтоковых ИЭУ

Направленные ИЭУ и их направление срабатывания показаны стрелками на схеме. Двусторонние стрелки указывают на ненаправленных IED-устройств, поскольку они срабатывают при токах, протекающих в любом направлении .

Направленная максимальная токовая защита (ВИДЕО)

Ссылка // Принципы автоматизации подстанции Майкла Дж. Бергстрома

Определение направления направленных сверхтоковых реле • Услуги по обучению электротехнике Valence

Читатель недавно задал вопрос о прямом и обратном направлениях, описанных в разделе «Реле максимального тока » серии «Справочник по тестированию реле» .В качестве примера я использовал электромеханические реле направления, что, возможно, было ошибкой. Давайте еще раз посмотрим на элемент направленной максимальной токовой защиты (67) с точки зрения системы.

Начнем с простой линии передачи с источником слева и нагрузкой справа. Ток течет в обозначение полярности ТТ на выключателе 3 и в реле направленной максимальной токовой защиты (67) в том же направлении. Любой ток, протекающий через знак полярности, считается прямым направлением.

Векторная диаграмма для этой ситуации может выглядеть следующим образом. Каждая нагрузка представляет собой комбинацию сопротивления и индуктивности, поэтому нормальный рабочий диапазон для этой линии — это заштрихованная зеленым область, когда ток течет в автоматический выключатель 3.

Давайте посмотрим, что видит реле направленной максимальной токовой защиты (67), подключенное к автоматическому выключателю 4 при тех же условиях. Это реле предназначено для защиты той же линии передачи с другого направления.Ток попадает на отметку неполярности ТТ, и реле определяет, что ток покидает линию передачи; или в обратном направлении.

Векторная диаграмма теста измерителя на реле направленной максимальной токовой защиты (67), подключенном к автоматическому выключателю 4, будет выглядеть следующим образом. Ток течет в обратном направлении, и оранжево-красная заштрихованная область отображает нормальную область, когда ток течет в нагрузку за реле.

Если мы поменяем местами источник и нагрузку, вы можете поменять местами векторные диаграммы выше для каждого реле.Давайте встряхнем ситуацию, включив автоматический выключатель 8 и применив замыкание фазы A на землю на 50% ниже по линии. Это ошибка, поэтому:

• Поврежденное напряжение должно упасть пропорционально серьезности неисправности
• Ток повреждения должен быть значительно больше, чем ток нормальной нагрузки.
• Ток повреждения должен отставать от напряжения на 40–89,9 градусов в зависимости от характеристик линии, напряжения и серьезности повреждения.
• Фазы без неисправности должны оставаться относительно такими же.

Оба тока короткого замыкания протекают в линию передачи, поэтому направленные реле максимального тока, подключенные к автоматическим выключателям 3 и 4, будут видеть ток в прямом направлении, потому что ток течет в обе отметки полярности ТТ.

Если мы представим, что неисправность составляет ровно 50% от линии, оба источника идентичны, а полное сопротивление между источниками и повреждением также одинаковы, мы можем использовать одну и ту же векторную диаграмму для обоих реле.Очевидно, что в реальном мире этого не будет, и нынешние величины будут другими. Типичная область для короткого замыкания в прямом направлении возникает в зеленой заштрихованной области для обоих реле.

Теперь давайте посмотрим на неисправность, которой нет в линии передачи.

Ток повреждения протекает на отметку полярности ТТ, подключенного к автоматическому выключателю 3, поэтому реле направленной максимальной токовой защиты (67) распознает повреждение в прямом направлении. Если ток короткого замыкания больше уставки перегрузки по току, реле сработает.

Направленные схемы максимальной токовой защиты были заменены реле полного сопротивления линии (21), чтобы предотвратить возникновение подобной ситуации. Основное назначение этого реле — отключать неисправности в линии передачи, а не неисправности где-то еще в системе, как здесь. Реле импеданса линии распознает, что неисправность возникла не в линии передачи, и игнорирует эту неисправность, если только оно не было запрограммировано на обеспечение резервной защиты со значительной временной задержкой.

Ток повреждения протекает через знак неполярности ТТ, подключенного к автоматическому выключателю 4, поэтому реле направленной максимальной токовой защиты (67) распознает повреждение в обратном направлении. Оранжево-красная заштрихованная область указывает на типичную область неисправности за реле.

Направленные реле максимального тока могут быть настроены на срабатывание при неисправностях в прямом направлении, что защитит оборудование перед реле. Или они также могут быть настроены на срабатывание при неисправностях за реле в обратном направлении.Прямое и обратное движение обычно определяется нормальным протеканием тока в реле, поэтому не забудьте проверить соединения трансформатора тока, прежде чем делать какие-либо предположения.

Неправильное определение прямого и обратного хода — легкая ошибка. Если у меня когда-либо возникают сомнения по поводу некоторых настроек реле или испытаний направленной максимальной токовой защиты, я обычно спрашиваю инженера-конструктора: «Вы хотели сработать, если неисправность в линии передачи или в шине?» (Вы можете использовать любую легко определяемую характеристику для вашей ситуации.) Как только они ответят на этот вопрос, я проверю соединения ТТ и проведу тест на линии передачи и посмотрю, не сработает ли она. Затем я применяю неисправность в обратном направлении, чтобы убедиться, что она не сработает. Всегда спрашивайте инженера, что они намеревались сделать, если есть какие-либо сомнения.

Вы также можете сначала выполнить тест в любом направлении и посмотреть, в каком направлении реле настроено на срабатывание. Если для вас это не имеет смысла, вы можете спросить инженера: «Вы имели в виду срабатывание реле при неисправности шины?»

Я надеюсь, что это поможет прояснить определения прямого и обратного хода для реле направленной максимальной токовой защиты (67).Следующая публикация по этой теме «Проверка направленных реле максимального тока», надеюсь, поможет прояснить характеристический угол.

Поделитесь этой статьей или оставьте комментарий, если вы нашли ее полезной. Может показаться, что это не так уж много, но это помогает нам продолжать создавать для вас больше бесплатного контента.

Кроме того, в качестве бонуса вы можете щелкнуть изображение ниже, чтобы зарегистрироваться, и мы бесплатно вышлем вам шпаргалку по определению направления в направленных реле максимального тока . Он превращает то, что мы только что рассмотрели, в простую двухстраничную сводку в формате PDF, которую вы можете распечатать и взять с собой:

Направленная максимальная токовая защита (67) | Системы измерения и контроля электроэнергии

В то время как функции реле 50 и 51 (мгновенная и максимальная токовая защита с выдержкой времени) контролируют величину линейного тока и защищают от превышений, существуют приложения, где направление линейного тока так же важно, как и величина.В таких случаях нам нужна функция защитного реле, способная различать ток в одном направлении и ток в другом направлении. Обозначение числового кода ANSI / IEEE для направленной защиты с измерением тока: 67 .

Одним из таких приложений является защита генератора , где реле максимального тока контролирует величину тока в точке, где генератор электроэнергии подключается к более крупной сети генераторов. Проблему контроля направленного тока легче всего понять в контексте схемы генератора постоянного тока (DC) и батареи, которую мы сейчас рассмотрим в качестве введения в тему:

Рассмотрим генератор постоянного тока, подключенный к вторичной ячейке (т. е.е. аккумулятор. Здесь полярность напряжения никогда не меняется, но направление тока действительно меняется в зависимости от того, действует ли генератор как источник энергии (заряжает аккумулятор) или «двигается» и действует как мощность , нагрузка (разрядка аккумулятора) :

Генератор, действующий как источник (в данном случае для зарядки аккумулятора), выполняет свою функцию. Генератор, работающий как двигатель, потребляющий энергию от батареи в качестве нагрузки, определенно не выполняет свою функцию.Следовательно, мы будем рассматривать любой ток в неправильном направлении (генератор как нагрузка) как чрезмерный, в то время как значительный ток в правильном направлении (генератор как источник) будет считаться совершенно нормальным. Если бы мы установили реле максимального тока в этой простой системе постоянного тока, мы бы предпочли, чтобы оно было более чувствительным к току (т. Е. Срабатыванию более низкого значения) в «обратном» направлении, чем к току в «прямом» направлении.

Системы питания переменного тока не сильно отличаются в этом отношении.В прямом направлении тока генератор действует как источник энергии, посылая электроэнергию на любые нагрузки, подключенные к шине генератора. В направлении обратного тока ток сдвигается по фазе на 180 градусов по сравнению с направлением прямого тока, и в этот момент генератор действует как нагрузка для любого другого генератора (ов) в сети. Этот фазовый сдвиг очевиден, если мы сравним формы сигналов от измерительных трансформаторов PT и CT, подключенных к генератору:

Основная проблема, с которой мы сталкиваемся при разработке реле переменного тока направленного действия, заключается в том, как обнаружить этот фазовый сдвиг между прямым и обратным током.В нашей схеме генератора постоянного тока обратный ток можно легко обнаружить, отслеживая полярность падения напряжения на последовательном сопротивлении. Однако в цепи переменного тока единственный способ определить, идет ли линейный ток в неправильном направлении, — это сравнить форму волны тока с другой «эталонной» формой волны (например, линейным напряжением). Разница в фазовом сдвиге между прямым током и обратным током будет 180 градусов. Таким образом, для направленного защитного реле переменного тока требуется не менее двух сигнальных входов : один, представляющий линейный ток, который необходимо контролировать, а другой, служащий в качестве опорной величины поляризации или , которая будет использоваться для сравнения фаз.

Эта поляризационная величина может быть линейным напряжением, это может быть другой ток в системе, или это может быть даже некоторая комбинация, в которой один сигнал обеспечивает поддержку на случай, если другой поляризационный сигнал станет слишком слабым. Проблема поиска подходящего поляризационного сигнала в энергосистеме для направленного реле проистекает из того факта, что уровни сигналов напряжения и тока могут сильно варьироваться в условиях неисправности, а именно тогда, когда нам нужно, чтобы защитное реле выполняло свою работу. Рассмотрим, например, использование линейного напряжения генератора в качестве поляризационного сигнала для сравнения с линейным током в реле 67. Теперь представьте, что у этого генератора есть серьезная неисправность в обмотках. Любые другие генераторы, подключенные к той же шине, теперь будут отправлять мощность в неисправный генератор: явный случай обратного потока мощности (в генератор), когда нам нужно, чтобы реле срабатывало. Однако, если неисправность приводит к значительному снижению линейного напряжения вышедшего из строя генератора, направленное реле может получить слишком слабый поляризационный сигнал для правильной работы и, таким образом, может не сработать выключатель генератора, соединяющий неисправный генератор с шиной.

Современные микропроцессорные направленные реле имеют определенное преимущество в этом отношении по сравнению с устаревшими конструкциями электромеханических реле, поскольку они могут разумно выбирать лучшую поляризующую величину для использования в условиях неисправности. Реле, производимые Schweitzer Engineering Laboratories, имеющие элементы направленной защиты для токов заземления и нейтрали, например, используют запатентованный алгоритм, называемый логикой «Лучшего выбора направленного элемента заземления», для выбора одной из нескольких реальных и вычисленных поляризационных величин (например. г. ток нейтрали, полное сопротивление нулевой последовательности, полное сопротивление обратной последовательности). Защитные реле на базе микропроцессоров могут рассчитывать симметричные составляющие (прямая, обратная и нулевая последовательность) из измерений под напряжением, а затем использовать эти рассчитанные величины в логике защиты точно так же, как необработанные измерения напряжения и тока. Учитывая тот факт, что величины обратной последовательности проявляются только в условиях асимметричного сбоя и что асимметричные отказы более распространены, чем симметричные отказы, способность вычислять эти величины в условиях отказа и использовать их для принятия решений об отключении действительно является мощным преимуществом.

Направленное реле максимального тока

[67]: Цифровые реле

Пожалуйста, поделитесь и распространите слово:

В этом посте работа реле направленного тока вместе с его настройками объяснена. Дается подробное объяснение настроек реле направления с характеристическим углом , максимальным крутящим моментом и напряжением поляризации .

Числовое Направленное реле максимального тока

Принцип работы направленного реле максимального тока:

Направленные реле максимального тока работают в прямом или обратном направлении с защитой от сверхтока.

Если направленное реле установлено в прямом направлении, означает, что неисправность происходит в прямой зоне, то срабатывает только реле. И наоборот, если реле установлено в обратном направлении, означает, что неисправность происходит в обратной зоне, тогда работает только реле.

Обычно означает, что прямое направление относится к потоку мощности от сборной шины (к защищенной зоне), а обратное направление относится к потоку мощности к сборной шине.

Характеристики реле направления:

Реле направления идентифицируют зону срабатывания с помощью поляризационного напряжения и характеристического угла .

Рабочие характеристики реле направления

Реле направления требуется опорное напряжение для определения направления токов. Это напряжение, снятое с трансформаторов потенциала . Опорное напряжение называется поляризационным напряжением. Реле работает в определенном направлении, когда ток короткого замыкания находится в том же направлении и превышает установленное значение максимального тока.

• Характеристический угол реле: RCA

Характеристический угол — это фазовый угол, на который регулируется опорное или поляризационное напряжение, так что направленное реле работает с максимальной чувствительностью.

Характеристический угол также называется направленным углом, поскольку он определяет направление срабатывания реле.

• Максимальный угол крутящего момента: MTA

Максимальный угол крутящего момента — это угол, образованный током короткого замыкания по отношению к его фазному напряжению. Это ожидаемый угол разлома, и он полностью предсказуем. Этот угол отличается для фазовых замыканий и замыканий на землю.

• Центр зоны или линия максимального крутящего момента:

Центр зоны — это линия, образованная углом наклона, где реле демонстрирует максимальную чувствительность.В этой линии ток реле находится в фазе с опорным или поляризационным напряжением.

Это граничная линия, которая разделяет плоскость на зоны работы и запрета.

Передняя зона составляет +/- 85 ° по обе стороны от линии максимального крутящего момента или от центра линии передней зоны.

Зона обратного срабатывания является зеркальным отображением передней зоны.

• Изменения происходят во время неисправности:

Каждый раз, когда происходит отказ в линии передачи или сборных шинах, напряжение уменьшается пропорционально серьезности повреждения, а ток увеличивается больше, чем нормальные токи.Ток короткого замыкания носит запаздывающий характер. Величины и углы здоровой фазы не изменились.

Настройки направленной защиты от перегрузки по току:

Следует отметить, что работа от направленной перегрузки по току различается для фазных замыканий и замыканий на землю. Вариация заключается в выборе поляризационных напряжений.

1. Направленная защита от перегрузки по току для фазовых замыканий [67]:

Элементы направленных фазных замыканий работают с квадратурным соединением для предотвращения потери поляризационной величины при фазных замыканиях.То есть, каждый из токовых элементов регулируется напряжением, полученным от двух других фаз.

Это соединение обеспечивает фазовый сдвиг на 90 ° (текущее опережающее напряжение) между опорной и рабочей величинами.

Ток каждой фазы сравнивается с напряжением между двумя другими фазами. Как I _L1 сравнивается с V ₂₃ .

Эти поляризационные напряжения определяются внутри самого реле. Не нужно устанавливать внешне.

Ожидаемый угол повреждения называется Максимальный угол крутящего момента в электромеханических реле.

(Обычно этот угол составляет -30 ^o для воздушных линий и -45 ^o для подземных кабелей для фазовых замыканий. )

Он используется для расчета характеристического угла и определения центра зоны. В числовых реле нет настройки максимального угла крутящего момента.

• Настройка характеристического угла:

Характеристический угол реле RCA задается в настройках защиты от замыкания фазы реле.Диапазон составляет (от -95 до +95 градусов). Параметр Char Angle должен быть указан при настройке реле максимального тока.

Пример:

Для примера рассмотрим замыкание фазы под углом -30 ^o . Ток повреждения отстает от напряжения на 30 ^o . [Это максимальный угол крутящего момента]

Характеристический угол = 90 ^o [Угол квадратуры] — Максимальный угол крутящего момента

Характеристический угол = 90-30 = 60 ^o .

Установка характеристического угла для фазовых замыканий

• Центр передней зоны :

Это зона, в которой реле работает с максимальной чувствительностью.

Центр передней зоны = Угол Vref + угол наклона

= 0 ^o + 60 ^o

= 60 ^o

Когда измеренное напряжение поляризации падает На этом уровне настройки выходной направленный сигнал не подается, и, следовательно, защита направления будет заблокирована.

Установка минимального напряжения предотвращает некорректную работу реле при выходе из строя предохранителя / срабатывании автоматического выключателя.

Направленная максимальная токовая защита от замыканий на землю:

Каждое замыкание на землю в реле вычисляется как измеренное или прямое замыкание на землю. Выбор напряжения поляризации различен для этих двух типов замыканий на землю.

Чтобы понять разницу между измеренными замыканиями на землю и расчетными замыканиями на землю Прочтите здесь .

2. Направленная токовая защита для измеренных замыканий на землю: [67G]

Элементы направленного замыкания на землю для обнаружения замыканий на землю Используется метод поляризации с нулевой последовательностью фаз. Поляризация напряжения достигается для элементов защиты от замыканий на землю (они отличаются от фазовых замыканий) путем сравнения соответствующего тока I ₀ с его эквивалентным напряжением V ₀ .

Эти напряжения доступны только при замыкании на землю. Напряжение неисправной фазы падает, а другие фазы остаются в норме.

Эти поляризационные напряжения определяются внутри самого реле. Не нужно устанавливать внешне.

Ожидаемый угол повреждения называется Максимальный угол крутящего момента в электромеханических реле.

(Этот угол обычно варьируется от 0 ^o до -90 ^o в зависимости от типа используемого заземления нейтрали.)

Для систем с резистивным заземлением = 0 ^o

Заземляющий трансформатор с резистором = — 15 ^o

Система распределения с глухим заземлением = -45 ^o

Система передачи с твердым заземлением = -65 ^o

Системы с реактивным заземлением = -90 ^o

Используется для расчета характеристического угла и определения центра зона. В числовых реле нет настройки максимального угла крутящего момента.

• Настройка характеристического угла:

Характеристический угол реле RCA задается в настройках реле защиты от замыканий на землю. Диапазон составляет (от -95 до +95 градусов). Параметр Char Angle должен быть указан при настройке реле Directional OC.

Пример:

Для примера рассмотрим замыкание на землю под углом -15 ^o в системе, заземленной через сопротивление.Ток повреждения Отстает от напряжения на 15 ^o . [Это максимальный угол крутящего момента]

Характеристический угол = 0 ^o — Максимальный угол крутящего момента

Характеристический угол = 0-15 = -15 ^° .

Установка характеристического угла при замыкании на землю

• Центр передней зоны :

Это зона, в которой реле работает с максимальной чувствительностью.

Центр передней зоны = Угол Vref + Угол наклона

= 0 ^o -15 ^o

= -15 ^o

. неисправности любого типа.Как упоминалось ранее, когда измеренное напряжение поляризации падает ниже этого уровня, направленный выходной сигнал не выдается, и, следовательно, защита направления будет заблокирована.

Установка минимального напряжения предотвращает некорректную работу реле при выходе из строя предохранителя / срабатывании автоматического выключателя.

3. Направленная токовая защита для производных замыканий на землю: [67G]

Для обнаружения замыканий на землю используется метод поляризации с нулевой последовательностью фаз или отрицательной последовательностью фаз.

• Поляризация нулевой последовательности фаз:

Напряжения нулевой последовательности доступны всякий раз, когда PT представляет собой ПЯТЬ конечностей, которые могут обеспечить тракт нулевой последовательности или подключенный PT с разомкнутым треугольником. Этот тип подключения обеспечивает поляризующие напряжения нулевой последовательности.

В этом случае для поляризации используются напряжения нулевой последовательности V ₀ и токи нулевой последовательности I ₀ .

• Поляризация с обратной последовательностью фаз:

Если установлен двухфазный (фаза-фаза) или трех конечностей, напряжения нулевой последовательности недоступны. В этом случае для поляризации используются напряжения обратной последовательности фаз V ₂ и токи обратной последовательности I ₂ .

Выбор параметров реле характеристического угла, максимального угла крутящего момента и минимального напряжения аналогичен параметрам «Измеренные замыкания на землю», как описано выше.

Дайте мне знать, если вам интересно, проверьте Применение направленных реле максимального тока в линиях передачи, подробно объясненное г-ном Крисом.

Примеры | Направленная максимальная токовая защита — Документация для пользователя HYPERSIM®

Этот пример модели можно найти в программном обеспечении в разделе Prction> Directional_Ovrcf.

Системы защиты помогают в безопасной эксплуатации электросети, изолируя поврежденный участок с помощью выключателей. Реле в этой секции срабатывают согласованно для достижения высокой селективности. Хотя большинство реле в существующей сети являются ненаправленными, в некоторых случаях требуется дискриминация на основе направления, чтобы определить, должно ли реле реагировать или нет. Скоординированный отклик реле вместе с направленностью обеспечивает безопасную работу сети и сводит к минимуму перерывы в обслуживании.В этом отношении очень полезны направленные реле максимальной токовой защиты.

Направленная максимальная токовая защита используется для защиты системы, когда токи короткого замыкания могут циркулировать в любом направлении по сетевой линии. С увеличением проникновения источников распределенной генерации (DG) в распределительную сеть становится еще более важным применение направленной защиты для обеспечения правильного обнаружения неисправностей и обеспечения координации защиты.

Этот пример демонстрирует работу реле направленной максимальной токовой защиты (505167).

Некоторые предположения:

В этом примере предохранители, устройства повторного включения и секционные выключатели не реализованы. Боковые линии защищены направленными реле максимального тока главной линии.

Защита DG также не рассматривается в этом примере. Основное внимание уделяется защите фидера.

Распределительный фидер 25 кВ, 60 Гц используется в качестве примера для демонстрации работы реле направленной максимальной токовой защиты. Сеть имеет два генерирующих источника: вышестоящую сеть, смоделированную как источник напряжения, и сеть мощностью 5 МВА, 2.ДГ 4 кВ (смоделированный как синхронная машина), подключенный на другом конце фидера через трансформатор 2,4 кВ / 25 кВ (вывод треугольником — заземление звездой). ДГ работает на 1,8 МВт и работает в фотоэлектрическом режиме. Сеть состоит из множества нагрузок, таких как динамические нагрузки, несимметричные нагрузки, асинхронные двигатели и т. Д. Схема системы показана в приведенном выше примере.

Трансформатор тока (CT) и трансформатор напряжения (VT) эмулируются датчиками измерения тока и напряжения соответственно.Соотношения ТТ и ТН выбраны как 100 A / 1 A и 25 кВ / 110 В соответственно. На рисунке ниже показана страница 2 модели с измерениями датчика, подключенными к реле направленной максимальной токовой защиты (505167).

Вся сеть разделена на три секции 1, 2 и 3. Направленные реле максимального тока (505167) в различных секциях сконфигурированы, как показано на рисунке и в таблице.

1

Левый

Настройки направления

В реле 2, 3, 5 и 6 направленный элемент (67P) включен как показано ниже:

Тогда как в реле 1 и 4 направленный элемент (6 7P) отключен.

Координация реле

Координация реле ниже по потоку

В таблице ниже показаны параметры реле ниже по потоку, а также методика расчета шкалы времени:

9022 9023 909 США Инверсия 226 9023 9022 9022 9023 909 0,26

Обычно ток срабатывания реле выбирается таким образом, что: 1,2 I _{full_load} срабатывание <1/3 I _{min_Fault}

Время работы с использованием U. S. Inverse (U2) согласно IEEE C37.112-2018 выглядит так:

где T.D. — настройка набора времени

Расчет настройки набора времени

Шаг 1: На этом шаге устанавливается набор времени для реле 3.
Выберите наименьшее значение настройки шкалы времени для реле 3 (0,04 с). Никакой преднамеренной задержки по времени не предусмотрено, потому что он не несет ответственности за резервное копирование.

Для короткого замыкания (трехфазное замыкание на землю, близкое к реле) на реле 3 () * на время срабатывания реле 3 составляет:

Шаг 2: На этом шаге устанавливается Time Dial для реле 2.

Мы координируем реле 2 с реле 3 для короткого замыкания для реле 3.

Для замыкания на реле 3 реле 2 будет действовать как резервная защита, время срабатывания реле 2 будет :

Ожидаемое время срабатывания реле 2 = время срабатывания реле 3 + интервал времени согласования (пример: 0,05 с)

= 0,008 + 0,05 с

= 0,058 с

Шаг 3: Аналогичным образом реле 1 координируется с реле 2.

Характеристики выходных реле с параметрами из приведенной выше таблицы показаны на рисунке ниже:

* Были проведены исследования неисправностей, и были обнаружены токи короткого замыкания.

Координация вышестоящих реле

Параметры вышестоящих реле показаны в таблице ниже:

9019

9019 9019

9019

9019

9019

Реле	Базовый ток (A)	6 Базовое напряжение (В)	51P Ток срабатывания (о. е.)	Шкала времени (с)	Тип кривой
4	0.41	65,508	1,3	0,38	Инверсный США (U2)
5	0,09	65,508	2	0,305		65,508	1,3	0,04	US Inverse (U2)

Кривые характеристик вышестоящих реле с параметрами из таблицы выше показаны на рисунке ниже:

Чтобы начать моделирование в в установившемся режиме сеть должна быть инициализирована потоком нагрузки.

Откройте сеть -> Поток нагрузки и убедитесь, что частота составляет 60 Гц .

Откройте настройки моделирования и включите параметр «Выполнить поток нагрузки и установить начальные условия при запуске моделирования». Убедитесь, что шаг по времени установлен на 50 мкс .

Случай 1: Координация перегрузки по току и роль схемы резервной защиты

Трехфазное замыкание на землю (ABC-G) возникает при t = 0,2 с на 7-километровой боковой линии, подключенной к шине 14 в секции 2.Поскольку неисправность происходит в секции 2, реле 2 и 5 должны улавливать и сбрасывать неисправность, размыкая выключатели (CB) 2 и 5 соответственно.

В этом случае демонстрируется, что в

Шаги, которые необходимо выполнить:

Откройте контрольный pl линии ‘L8’, которая представляет собой боковую линию длиной км, подключенную к шине 14 в секции 2. Включите ‘ Программирование времени ‘на вкладке’ Timing ‘.

Это позволяет не управлять Brk2 с выхода реле 2.Это необходимо для моделирования сценария отказа выключателя.

Теперь запустите моделирование и запустите ScopeView, откройте шаблон: «Directional_xml».

Убедитесь, что оба параметра ‘Sync’, а затем начните сбор данных. На рисунке ниже показаны напряжения, токи выходных реле и выход отключения.

Как показано, реле 2 срабатывает через 0,0 с (с момента возникновения неисправности), а выключатель 2 (предполагается, что он управляется реле 2) не может устранить неисправность. Реле 1, которое является резервной защитой от неисправностей секции 2, срабатывает в 0.1975 с и устраняет повреждение путем размыкания выключателя 1. Это наглядно демонстрирует согласованность между реле и важность схемы резервной защиты.

На рисунке ниже показаны напряжения, токи и срабатывание реле на входе. Так как неисправность находится в секции 2, реле обнаруживает и сбрасывает неисправность с помощью выключателя CB 5.

Как показано на рисунке, реле 5 срабатывает через 0,0727 с (с момента неисправности) и сбрасывает неисправность, размыкая выключатель. 5, как и ожидалось.Реле 4 и 6 не работают.

Случай 2: Важность направленного элемента в схеме защиты

A.

Когда направленный элемент включен в реле

Трехфазное замыкание на землю (ABC-G) применяется при t = 0,2 s на линии длиной 6 км, соединенной между шинами 26 и 30 в секции 3. Поскольку неисправность возникает в секции 3, все нижестоящие реле (1, 2 и 3) будут видеть направление неисправности в заданном направлении, но реле 3 с Самая низкая установка Time Dial подберет и сбросит неисправность.Реле 5 и 6 на входе будут видеть направление неисправности, противоположное установленному, поэтому не будут реагировать. Ненаправленное реле 4, расположенное выше по потоку, обнаружит и устранит неисправность.

Тестовый пример описан на рисунке ниже:

Шаги, которые необходимо выполнить:

Остановите моделирование и убедитесь, что настройка « Enable phase directional 67P » реле 2, 3 и 5 установлена ​​на проверил.

Откройте панель управления линии L8, которая представляет собой 7-километровую боковую линию, подключенную к шине 14 в секции 2. Отключите « Time Programming » на вкладке « Timing ».

Откройте панель управления линии «L6», которая представляет собой линию длиной 6 км, соединенную между шинами 26 и 30 в секции 3. Включите « Программирование времени » на вкладке « Timing ».

Откройте панель управления Brk2, во вкладке «Control» измените « Control type » с « Internal » на « External (входные контакты) ».

Запустите моделирование и просмотрите результаты в ScopeView.

На рисунке ниже показаны напряжения, токи выходных реле и выход отключения.

Поскольку неисправность находится в секции 3, реле 3 срабатывает первым через 0,0161 с (с момента неисправности) и устраняет неисправность, размыкая прерыватель 3, как ожидалось.

На приведенном ниже рисунке показаны напряжения, токи входных реле и выход отключения.

Поскольку неисправность находится в секции 3, реле 4 срабатывает первым через 0,1237 с (с момента неисправности) и устраняет неисправность, размыкая прерыватель 4, как ожидалось.

B. Когда направленный элемент отключен в реле

В этом случае отображается реакция системы защиты при отключенном направленном элементе (67P). Условия отказа аналогичны описанным в случае 2A.

Шаги, которые необходимо выполнить:

Остановите моделирование и отключите направленный элемент, сняв отметку с параметра « Enable phase directional 67P » реле 3, 4, 5 и 6. Запустите моделирование и просмотрите результаты в ScopeView.

На рисунке ниже показаны напряжения, токи выходных реле и выходы отключения. Поскольку все реле, расположенные ниже по потоку, регистрируют неисправность, реле 3 с наименьшим значением шкалы времени (0,04 с) срабатывает первым.

На рисунке ниже показано, что реле 3 срабатывает первым через 0,0161 с (с момента возникновения неисправности) и устраняет неисправность путем размыкания выключателя 3.

В восходящем направлении реле 6 с наименьшей настройкой шкалы времени (0,04 с). ) сначала подберет и изолирует разделы 2 и 3. DG по-прежнему будет подавать сигнал о неисправности, поскольку неисправность находится в секции 3, поэтому реле 4 сработает и сбросит неисправность. На приведенном ниже рисунке показаны напряжения, токи и выходы реле на входе реле.

Из рисунка ниже видно, что реле 6 (теперь ненаправленное) срабатывает через 0,0158 с (с момента сбоя) и размыкает сбой, поэтому реле 4 срабатывает через 0,1236 с (с момента сбоя). неисправность), размыкает прерыватель 4 и устраняет неисправность.

Примечание: видно, что даже если реле 6 сработало в 0.0158 с (с момента повреждения), реле 3 все еще отслеживает токи повреждения из-за временной задержки срабатывания выключателя. Реле 3 срабатывает через 0,0161 с (с момента неисправности).

Это показывает, что при отсутствии элементов направления реле не могут различать исправные и неисправные участки. Это ясно демонстрирует важность элемента направления , который обеспечивает селективность реле максимального тока.

(PDF) Интеллектуальная защита распределения с использованием направленного реле максимального тока только по току

6

ТАБЛИЦА LE II

O

ЭКСПЛУАТАЦИЯ ТОЛЬКО НАПРАВЛЕННОЙ ПЕРЕГРУЗКИ ТОКА

РЕЛЕ С НЕСКОЛЬКИМИ ПИТАНИЯМИ СИСТЕМЫ ПРОИЗВОДСТВА 9000 7000 ИСТОЧНИКОВ ИСТОЧНИКА 9000 ИСТОЧНИКОВ ИСТОЧНИКА

000 7000 точка повреждения, вызывающая обратный ток от узла

G к точке повреждения (между H и R).Это заставит реле G &

H идентифицировать обратную неисправность, как показано во второй строке таблицы II

. Тогда участок между точкой повреждения и источником 𝑍

𝑅

будет изолирован при размыкании выключателя в узле R, учитывая, что реле

настроены на отключение при прямом замыкании.

После этого, при отсутствии источника 𝑍

𝑅

, источник 𝑍

𝑆

будет пытаться

питать участок между узлом G и точкой разлома

между H&R.Это вызовет ток в противоположном направлении

(от G к точке повреждения между H и

R) по сравнению с начальным направлением тока до повреждения.

С помощью традиционного направленного реле

на основе поляризации напряжения мы можем идентифицировать это изменение направления. Аналогичным образом, для реле только тока

, это тогда прибегло бы к случаю, показанному

на рис. 8, в результате чего реле G и H увидели новый противоположно направленный ток

.В следующих циклах реле только тока G

& H обнаружат прямую неисправность.

В худшем случае, после того, как выключатель R размыкается и неисправность

является постоянной, реле G и H будут видеть аварийный ток (обратное направление

, протекающее от узла G к точке повреждения), при этом

не будет видеть нормальный ток перед повреждением. Для этого переключения на случай отказа

[5], если определение направления не может быть выполнено при отсутствии действительного тока до повреждения

, это будет помечено как выходящее за пределы чувствительности

(т.е.е., нейтраль или 0), а функция ненаправленной защиты

должна обгонять, чтобы изолировать источник 𝑍

𝑆

путем размыкания выключателя

в узле G. Направленное реле на основе поляризации напряжения, которое будет

видеть изменение направления (от узла G к точке повреждения),

, но обнаруживать неисправность только в зависимости от начальной настройки обнаружения неисправности

.

Д.Неисправности замыкания

Традиционное направленное реле на основе поляризации напряжения

становится ненадежным, когда сбой происходит слишком близко к реле

, например, сбой вблизи подстанции. В этом случае

реле почти заземлено из-за короткого замыкания, обычно

, известного как замыкание [1], и традиционный направленный метод

дает сбой. Направленное обнаружение только тока дает

альтернативную возможность решить эту проблему.

IV. C

ВКЛЮЧЕНИЕ

В этой статье мы представили новую концепцию реактивного реле di-

, работающего только по току, без использования опорного напряжения

, как это делается в традиционных направленных реле. Принцип

только тока использует ток до повреждения в качестве поляризующей величины.

В нормальных условиях фазовый угол тока

от цикла к циклу не будет сильно отличаться. В условиях неисправности

будут значительные изменения фазового угла.

Направление повреждения может быть прямым (между реле и сетью) или

обратным (между реле и источником), что влияет на фазовый угол

полярность. Анализ сигналов, полученных во время неисправностей,

подтверждает возможность применения предложенного метода.

В этой статье мы также описали возможное использование

токового направленного реле для интеллектуальной направленной защиты

в распределительных системах. Возможные применения

включают локализацию участка неисправности в распределительных системах

с использованием централизованной схемы защиты.В этой схеме все реле направления

только по току передают свои относительные данные о направленном измерении

централизованному вычислительному блоку

, который затем оптимально определяет места повреждения, которые необходимо изолировать.

В качестве альтернативы могут использоваться узловые схемы, в которых каждое реле

на каждом узле прослушивает свой предыдущий узел и сравнивает свое собственное решение

о направлении с решением предыдущего узла. Для

обеих схем место повреждения будет между смежными реле

, показывающими противоречащие друг другу решения.Релейное реле di-

, работающее только по току, может успешно применяться для локализации неисправностей

в источниках нескольких поколений. Направленная защита для распределительных систем

— это ключевая область, в которой необходимо задействовать интеллектуальную сеть

. По соображениям стоимости традиционные направленные реле

на основе поляризации напряжения, как правило, не могут быть применены, что делает дешевое направленное реле

, работающее только по току, единственным жизнеспособным решением.

A

ЗНАНИЕ

Авторы хотели бы поблагодарить Корнеля Шеррера, Фахрудина

Мекича, Дж.Д. Лобо, Марека Фульчика, Пшемыслава Бальцерека, Питера

Криппнера, Андреа Анденна за их поддержку.

R

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

[1] У. А. Элмор, Теория защитных реле и ее приложения, 2-е изд.

Марсель Деккер: Нью-Йорк, 2003.

[2] П.М. Андерсон, Защита энергосистемы, МакГроу-Хилл: Нью-Йорк, 1999.

[3] Дж. Хорак, «Концепции направленных реле максимального тока (67)», В Proc. 59-я

IEEE Conf. Protective Relay Engineers, 2006.

[4] З. Ган, С. Элангован, А. К. Лев, «Реле максимального тока

на основе микроконтроллера и реле максимального тока направления с защитой от замыкания на землю»,

Electric Power Systems Research, vol.38, стр. 11-17, 1996.

[5] А. Укил, Б. Дек, В. Шах, «Направленное реле максимального тока только по току»,

IEEE Sensors Journal, 2010 (на рассмотрении).

[6] AG Phadke, JS Thorp, Synchronized Phasor Measurements and their

Applications, Springer: New York, 2008.

[7] I. Daubechies, Десять лекций по вейвлетам, Общество промышленной и

прикладной математики: Philadelphia, 1992.

[8] A. Ukil, Интеллектуальные системы и обработка сигналов в энергетике,

Springer: Heidelberg, 2007.

[9] А. К. Прадхан, А. Рутрей, С. Мадхан Гудипалли, «Оценка направления неисправности

в радиальной распределительной системе с использованием изменения фазы в последовательности тока

», IEEE Transactions Power Delivery, vol. 22, нет. 4, pp. 2065-

2071, 2007.

[10] М. М. Эйсса, «Оценка новой технологии направленной защиты по току

с использованием полевых данных», IEEE Transactions Power Delivery, vol.

20, шт. 2, pp. 566-572, 2005.

Направленное реле максимального тока индукционного типа | Строительство

Реле максимального тока индукционного типа:

Реле мощности направленного действия не подходит для использования в качестве реле защиты направленного действия в условиях короткого замыкания.Когда происходит короткое замыкание, напряжение в системе падает до низкого значения, и в реле может быть недостаточный крутящий момент, чтобы вызвать его срабатывание. Эту трудность преодолевает направленное реле максимального тока индукционного типа, которое практически не зависит от напряжения системы и коэффициента мощности

.

Конструктивные детали: На рис. 21.19 показаны конструктивные детали типичного направленного реле максимального тока индукционного типа. Он состоит из двух релейных элементов, установленных на общем корпусе, а именно.

1. Направляющий элемент и
2. Ненаправленный элемент.

1. Элемент направления: По сути, это направленное реле мощности, которое срабатывает, когда мощность течет в определенном направлении. Катушка потенциала этого элемента подключена через трансформатор напряжения (P.T.) к системному напряжению. Токовая катушка элемента запитана через трансформатор тока. по току цепи. Эта обмотка проходит над верхним магнитом ненаправленного элемента.Контакты отключения (1 и 2) направленного элемента включены последовательно с вторичной цепью элемента максимального тока. Следовательно, последний элемент не может начать работать, пока не замкнется его вторичная цепь. Другими словами, направленный элемент должен сработать первым (т.е. контакты I и 2 должны замкнуться), чтобы сработал элемент максимального тока.

2. Ненаправленный элемент: Это элемент максимального тока, подобный во всех отношениях ненаправленному реле максимального тока, описанному в Ст.21.11. Шпиндель диска этого элемента имеет подвижный контакт, который замыкает неподвижные контакты (контакты цепи отключения) после срабатывания направленного элемента.

Можно отметить, что перемычка для установки штекера также предусмотрена в реле для установки тока, но для ясности и простоты он не показан на рисунке. Отводы предусмотрены на верхнем магните элемента максимального тока и подключены к мосту.

Эксплуатация: В нормальных рабочих условиях мощность течет в нормальном направлении в цепи, защищенной реле.Следовательно, направленное реле максимального тока индукционного типа (верхний элемент) не работает, тем самым оставляя элемент максимального тока (нижний элемент) обесточенным. Однако при коротком замыкании ток или мощность имеют тенденцию течь в обратном направлении. В этом случае диск верхнего элемента вращается и замыкает неподвижные контакты 1 и 2. Этим замыкается цепь элемента максимального тока.

Диск этого элемента вращается, и прикрепленный к нему подвижный контакт замыкает цепь отключения.Это приводит в действие автоматический выключатель, который изолирует неисправную секцию. Два релейных элемента расположены так, что окончательное отключение контролируемого ими тока не происходит до тех пор, пока не будут выполнены следующие условия:

1. ток течет в таком направлении, чтобы управлять направленным элементом.