Файл: Курсовой проект должен включать в себя введение, основную часть и заключение, а также список использованной литературы.pdf

однофазного замыкания на землю находятся в пределах от нескольких сотен ампер до нескольких ампер. В первой группе вариантов функции защиты от
ОЗЗ могут исполнять защиты от междуфазных КЗ, при условии их трехфазного исполнения и отключения поврежденного элемента без выдержки времени. Во второй группе вариантов, с «высокоомным» резистивным заземлением нейтрали, значения активного тока замыкания на землю подбираются в пределах от 1 до 7 А соответственно значению емкостного тока данной сети. Таким образом, суммарный ток в месте повреждения оказывается в раз больше емкостного тока сети (при отсутствии резистора). При таких небольших значениях тока поврежденный элемент можно не отключать мгновенно, что дает возможность оперативному персоналу перевести питание на другой источник, а затем произвести отключение поврежденного элемента. Надо отметить, что для современных токовых защит SEPAM такие значения тока промышленной частоты вполне достаточны для срабатывания при ОЗЗ.
Режим
№3в
России используется не только на блочных электростанциях, но и на газокомпрессорных станциях и на других промпредприятиях, а также может использоваться в других сетях среднего напряжения.
Аппаратуру для резистивного заземления нейтрали в России предлагают не только МЭЩ, но и Раменский завод “Энергия”, ПНП “Болид” и др.
Использование резистивного заземления нейтрали для создания активной составляющей в токе ОЗЗ возможно и в сочетании с компенсацией емкостных токов с помощью ДГР.
Требования к защитам от замыканий на землю в сетях 6-35 кВ. В режимах нейтрали №1 и №2 и при высокоомном резисторе в режиме № 3 допускается действие защит от ОЗЗ только на сигнал, за исключением тех электроустановок, которые питают торфоразработки, карьеры, шахты, строительные механизмы и т.п. На таких объектах ОЗЗ сопровождаются высокими напряжениями прикосновения и шаговыми напряжениями, которые могут быть причиной несчастных случаев. Поэтому должна выполняться селективная защита от ОЗЗ с действием на отключение поврежденного присоединения без выдержки времени и еще дополнительная резервная защита, отключающая все источники питания (вводы) подстанции с небольшой задержкой около 0,5 с. В SEPAM имеется возможность выполнить резервную защиту по напряжению нулевой последовательности с t
с.з
0,5 с и уставкой по напряжению 15% от значения первичного номинального линейного напряжения ТН.
При действии защиты на сигнал персонал обязан немедленно приступить к определению присоединения с ОЗЗ. При наличии селективной защиты на линиях это выполняется по показаниям сигнальных элементов, а при отсутствии селективной защиты - путем поочередного кратковременного отключения и включения линий и фиксации при этом напряжения нулевой
2

последовательности (рис.2.4).
Таким образом, защиты от ОЗЗ должны удовлетворять основным требованиям, которые предъявляются ко всем устройствам релейной защиты
[1,2]:
 селективность,
 быстродействие (особенно при необходимости отключения ОЗЗ),
 чувствительность,
 надежность.
Наряду с этим предъявляются требования, характерные для современных микропроцессорных защит (самодиагностика, запоминание событий, дистанционное получение информации и др.).
Принципы выполнения защит от ОЗЗ и их использование в сетях
6-35 кВ России в зависимости от применяемого режима нейтрали. Для защиты (сигнализации) при ОЗЗ используются следующие принципы:
1) измерение напряжения нулевой последовательности 3U
0
(режимы
1, 2, 3);
2) измерение тока нулевой последовательности 3I
0 промышленной частоты (50 Гц)- только в режиме 3 и, при определенных условиях, в режиме
1;
3) измерение гармонических составляющих в токе ОЗЗ (режим 2);
4) измерение мощности нулевой последовательности промышленной частоты (режим 1);
5) измерение переходных токов и напряжений нулевой последовательности при возникновении ОЗЗ (режим 1 и 2).
Принципы защиты от ОЗЗ №№ 1, 2, 4 могут быть реализованы с помощью SEPAM. Для реализации принципов №№ 3 и 5 требуются другие
(отдельные) устройства РЗ.
Устройство контроля изоляции сети 6-35 кВ. Устройство контроля изоляции фиксирует факт возникновения ОЗЗ по напряжению нулевой последовательности. Практически все устройства контроля изоляции выполняются с использованием трансформаторов напряжения, либо трехфазных пятистержневых ТН, либо - трех однофазных ТН, соединенных по схеме открытого треугольника с заземленной нейтралью. Как правило, на питающих подстанциях устанавливаются трехфазные пятистержневые ТН с тремя обмотками: первичной, вторичной и дополнительной, соединенной по схеме, называемой "разомкнутый треугольник" (рис.2.4).
Устройство контроля изоляции может быть выполнено несколькими способами (рис.2.4,

увеличатся, вплоть до 1,73 фазного напряжения. Для управления звуковым сигналом при ОЗЗ может использоваться выходной сигнал терминалов
SEPAM.
Другим распространенным способом выполнения сигнализации замыканий на землю является использование дополнительной (третьей) обмотки трансформатора напряжения, соединенной по схеме разомкнутого треугольника, которая является фильтром напряжения нулевой последовательности 3U
0
(рис.2.4,а). В нормальном режиме сети при симметричных напряжениях фаз А, В и С на выводах этой обмотки напряжение практически отсутствует (имеется только напряжение небаланса; значение вторичного напряжения небаланса обычно не превышает 1 В; это напряжение свидетельствует об исправности ТН, отсутствии обрывов и замыканий в его вторичных цепях).
При однофазном металлическом замыкании на землю, например, провода фазы А напряжение этойфазы относительно земли становится равным нулю.Напряжения неповрежденных фаз В и С увеличиваются в 1,73 раза, а их геометрическая сумма становится равной утроенному значению фазного напряжения (рис.2.4,б,в). Для того, чтобы напряжение на реле в этих случаях не превышало стандартного номинального значения 100 В, трансформаторы напряжения с обмотками, соединенными по схеме "разомкнутый треугольник", имеют повышенный в 3 раза коэффициент трансформации, например: n
т
=
Рисунок 2.4 - Схемы включения (а) устройств контроля изоляции, защиты напряжения нулевой последовательности и векторные диаграммы
3
/
100 10000

напряжений при однофазном замыкании на землю (б и в); ТН - трансформатор напряжения;V1V3-вольтметры
Под воздействием напряжения нулевой последовательности 3U
0
, которое при металлическом замыкании достигает 100 В, защита напряжения нулевой последовательности срабатывает на сигнал или на отключение.
Последнее выполняется на подстанциях, откуда питаются линии, отключаемые при замыканиях на землю по условиям техники безопасности
(см. выше). Защита по напряжению нулевой последовательности является здесь резервной по отношению к основным селективным защитам этих линий и действует на отключение подстанции или секции с выдержкой времени 0,5  0,7 с для отстройки от основной защиты.
Устройство контроля изоляции в виде максимальной защиты напряжения нулевой последовательности SEPAM является простой и чувствительной защитой от замыканий на землю, но, к сожалению, неселективной.
Обмотка трансформатора
3U
0
"разомкнутый треугольник" используется также для питания других защит от замыканий на землю
(например, направленных).
Токовая защита нулевой последовательности, ненаправленная, с независимой времятоковой характеристикой.
Токовая защита, реагирующая на действующее значение полного тока нулевой последовательности (3I
0
) промышленной частоты, применяется в сетях 6-
35 кВ, работающих в режиме №1 "Изолированная нейтраль" и в режиме №3
"Нейтраль, заземленная через резистор". Селективность и чувствительность этой защиты обеспечивается выбором соответствующих параметров резистивного заземления и уставок РЗ.
При использовании SEPAM в качестве измерительного органа защиты от ОЗЗ селективная работа защиты в режиме изолированной нейтрали
(рис.2.1) может быть обеспечена при условии, когда суммарный емкостной ток сети I
C
(минимально возможный из всех режимов работы сети) существенно превышает собственный емкостной ток любого фидера I
с.фид.макс
(при внешнем ОЗЗ). Это условие получается из двух условий выбора тока срабатывания защиты:
- условия несрабатывания при внешнем ОЗЗ:
I
с.з
 k н
 k бр
 I
с.фид.макс
, гдеk н
 1,2 (коэффициент надежности); k бр
= 3  5 (коэффициент
“броска”, учитывающий бросок емкостного тока в момент возникновения
ОЗЗ, а также способность реле реагировать на него); и условия срабатывания (чувствительности): k
ч
= I
C
/ I
с.з
= 1,5  2.
Бросок емкостного тока представляет собой апериодический процесс, который частично подавляется фильтрами цифровых терминалов. Поэтому, при использовании длязащитыотОЗЗцифровыхрелесерииSEPAM,можноприниматьзначение: k бр

=1  1,5.
Защита должна работать с минимальной выдержкой времени 50 мс.
Несмотря на меньшее влияние броска емкостного тока на работу
SEPAM при внешних ОЗЗ, не всегда возможно обеспечить селективность
(избирательность) рассматриваемого типа ненаправленной защиты в сети с изолированной нейтралью, особенно в сетях с нестабильной первичной схемой сети и, следовательно, периодически изменяющимися значениями собственных емкостных токов отдельных фидеров и суммарного емкостного тока, а также в сети с малым количеством фидеров. Это же относится к сетям
6-10 кВ, работающим с перекомпенсацией, разрешенной «Правилами» [1].
При резонансной настройке ДГР (режим нейтрали № 2) данный принцип выполнения защиты от ОЗЗ вообще не может быть использован. Невозможно обеспечить селективную (избирательную) работу этого типа защиты в сетях с параллельно работающими фидерами 6(10) кВ и в сетях с еще более сложной конфигурацией.
В воздушных сетях 6-10 кВ рассматриваемые токовые ненаправленные защиты нулевой последовательности используются сравнительно редко, т.к. для включения измерительного органа защиты требуется кабельная "вставка" для включения кабельного ТТНП, а также потому, что в воздушных сетях невелики значения токов 3I
0
при ОЗЗ.
Токовые защиты нулевой последовательности используются для защиты от ОЗЗ генераторов, работающих на сборные шины, и электродвигателей 6 и 10 кВ на электростанциях и на подстанциях.
Собственный емкостной ток электрических машин не столь велик, как у кабельных линий, в связи с чем, условие несрабатывания защиты при внешних ОЗЗ выполняется легче, чем для кабельных линий. При необходимости для повышения чувствительности допускается вводить выдержку времени (около 0,5 с), которая практически позволяет не учитывать бросок емкостного тока при внешнем ОЗЗ.
В режиме резистивного заземления нейтрали рассмотренная здесь токовая ненаправленная защита может иметь большую чувствительность, поскольку при ОЗЗ к суммарному емкостному току сети I
C
прибавляется
(геометрически) активный ток резистивного заземления (рис.2.3).
Токовая защита нулевой последовательности, ненаправленная, с обратнозависимой времятоковойхарактеристикой. Характеристики для цифровых реле SEPAM см. выше.
Селективность работы такой защиты обеспечивается тем, что значение суммарного тока ОЗЗ поврежденного присоединения (т.е. суммы емкостных токов всех неповрежденных присоединений в геометрической сумме с активным током резистора) обеспечит более быстрое срабатывание SEPAM именно на поврежденном присоединении, чем на любом из неповрежденных присоединений. Для обеспечения селективного отключения поврежденного присоединения рекомендуется наиболее "крутая" обратнозависимая характеристика, например, чрезвычайно обратнозависимая по стандарту

МЭК. Реализация данной характеристики возможна в SEPAM 80 в режиме
«персонализированная характеристика» защиты 50/51N.
Ток срабатывания защиты I
с.з выбирается (как указано выше) из условия несрабатывания при внешних ОЗЗ. Таким образом, селективная работа защиты обеспечивается на фидере, где произошло ОЗЗ, за счет меньшего времени срабатывания реле при большем значении суммарного тока I
ОЗЗ
по сравнению с емкостными токами неповрежденных фидеров.
После отключения поврежденного фидера защиты всех неповрежденных фидеров автоматически возвращаются в исходное положение.
Если эта защита от ОЗЗ должна действовать только на сигнал, то необходимо выполнить специальную коммутацию для блокировки защит неповрежденных присоединений после срабатывания защиты поврежденного присоединения (см. «Энергетик», 2001 г., № 3, стр.32).
Рассмотренные ненаправленные токовые защиты с независимой времятоковой характеристикой и с обратнозависимой времятоковой характеристикой могут обеспечивать селективное отключение фидера с ОЗЗ только при определенной конфигурации защищаемой сети 6 (10) кВ, параметрах кабелей и других условиях, и, разумеется, при правильном выборе рабочих уставок. Однако, в сетях с изолированной нейтралью без резистивного заземления с очень небольшими значениями емкостных токов
(рис.2.1) и малым количеством отходящих линий ненаправленные токовые защиты принципиально не могут обеспечить селективное отключение линий с ОЗЗ. Поэтому в таких сетях могут использоваться токовые направленные защиты от ОЗЗ на терминалах SEPAM 40 и 80 серий.
Направленные защиты в терминалах SEPAM. Направленная защита от однофазных замыканий на землю предназначена для селективного отключения линий при однофазных замыканиях на землю и может применяться в сетях с суммарным емкостным током не менее 0,2 А. Однако в связи с большой вероятностью возникновения однофазных замыканий на землю на ВЛ через переходные сопротивления и с учетом некоторого запаса по чувствительности применение этой направленной защиты целесообразно в тех сетях, например 10 кВ, где минимальное значение суммарного емкостного тока по крайней мере в 2,5  3 раза выше, т.е. 0,5  0,6 А
(первичных).

Рисунок 2.5 - Принципиальная схема включения направленной защиты от ОЗЗтипа SEPAM (а) и пояснение принципа ее действия при ОЗЗ на одной из ВЛ сети (б).
Токовые цепи реле
SEPAM подключаются к кабельному трансформатору тока нулевой последовательности ТТНП типа CSH 120 или
CSH 200 (рис.2.5,а), в связи с чем, защищаемая воздушная линия должна иметь кабельную вставку (ввод).
Цепи напряжения реле SEPAM включаются на напряжение нулевой последовательности
3U
0
, получаемое от обмотки трансформатора напряжения ТН, соединенной в разомкнутый треугольник (рис.2.5,а).
Таким образом, при однофазном замыкании на землю, например, на воздушной линии 10 кВ ВЛ3 (рис.2.5,б) токи I
C1
, I
C2
, определяемые емкостью фаз неповрежденных линий ВЛ1, ВЛ2 по отношению к земле, имеют условное направление к месту повреждения на линии ВЛ3 и, таким образом, по-разному направлены на поврежденной и неповрежденной линиях. На