Вы здесь: Главная

Материалы

Основные виды повреждений, которые выявляют средства релейной защиты

Наиболее тяжелыми видами повреждений любой энергосистемы являются КЗ. Самыми тяжелыми и разрушительными из них являются трехфазные КЗ (2, а). При расчете токов КЗ, как правило, вводят определенные допущения . Так, обычно не учитывают переходное сопротивление в месте КЗ и активную составляющую внутреннего сопротивления генератора, а сопротивления всех трех фаз считают одинаковыми. С учетом таких допущений трехфазное КЗ является симметричным, то есть EA = ЕВ = EC = ЕФ; IА = IB = IС.

Ток трехфазного КЗ:

1.3. Основные виды повреждений, которые выявляют средства релейной защиты

где xг — внутреннее индуктивное сопротивление генератора (активным обычно пренебрегают);

r Л и хЛ — соответственно, активное и индуктивное сопротивления линии.

1.3. Основные виды повреждений, которые выявляют средства релейной защиты

Меньшую опасность с точки зрения устойчивости параллельной работы генераторов представляют двухфазные КЗ (3, а). При таком КЗ ток в неповрежденной фазе практически отсутствует (IA ≈ 0), а в поврежденных фазах токи равны по величине (ÍB = −ÍC, 3, б). Ток двухфазного КЗ:

1.3. Основные виды повреждений, которые выявляют средства релейной защиты

Ток однофазных КЗ в сети с глухозаземленной нейтралью (4) следует находить с учетом сопротивления цепи заземления З = rЗ + j × хЗ):

1.3. Основные виды повреждений, которые выявляют средства релейной защиты

В сетях с изолированной или компенсированной нейтралью однофазные замыкания короткими не являются (так как проводимость в месте повреждения не шунтирует источник питания) и обычно не требуют быстрого отключения (5, а). Такой ненормальный режим работы указанной сети (сети с малым током замыкания на землю) принято называть однофазным замыканием на землю.

1.3. Основные виды повреждений, которые выявляют средства релейной защиты 1.3. Основные виды повреждений, которые выявляют средства релейной защиты 1.3. Основные виды повреждений, которые выявляют средства релейной защиты

В месте замыкания возникает емкостной ток IЗ обусловленный распределенными емкостями фазных проводников сети относительно земли. В сущности, это однофазный ток (ток нулевой последовательности), распределенный между тремя фазами. Вторым проводником для этого тока является земля и заземленные грозозащитные тросы линий электропередачи (если они имеются).

1.3. Основные виды повреждений, которые выявляют средства релейной защиты

При расчете этого тока обычно пренебрегают активными и реактивными сопротивлениями генератора и линии, поскольку они значительно меньше емкостного сопротивления сети. Ток замыкания на землю равен геометрической сумме токов в фазах A и B (ÍCA и ÍCB соответственно) и противоположен им по фазе (5, б):

1.3. Основные виды повреждений, которые выявляют средства релейной защиты

Основные неблагоприятные факторы, возникающие при однофазных замыканиях на землю, — повышение напряжений неповрежденных фаз относительно земли до линейных и сравнительно небольшой емкостной ток в месте замыкания. Они способствуют возникновению других, более тяжелых видов КЗ и затрудняют поиск повреждения.

В электрических сетях напряжением 6-35 кВ начинает широко применяться резистивное заземление нейтрали . Различают следующие виды такого заземления:

низкоомное резистивное заземление нейтрали. Нейтраль сети соединяется с землей через небольшое сопротивление. При однофазном замыкании на землю возникает значительный ток, достаточный для работы релейной защиты на отключение;

высокоомное резистивное заземление нейтрали. Нейтраль сети соединяется с землей через большое сопротивление (соизмеримое с емкостным сопротивлением фаз относительно земли). Ток, возникающий при однофазном замыкании на землю, достаточен для определения поврежденного присоединения и работы релейной защиты на сигнал;

комбинированное заземление нейтрали. Этот вид заземления осуществляется путем присоединения высокоомного резистора параллельно дугогасительному реактору (ДГР). Он позволяет снижать уровень перенапряжений при неточной настройке реактора, а также способствует работе на сигнал простых релейных защит.

Способы реализации резистивного заземления связаны с особенностями устройства электрических сетей. В сетях, где нет выводов нейтралей обмоток (это, как правило, сети 6-10 кВ), заземляющий резистор подключается к искусственной нулевой точке, образованной первичными обмотками специального трансформатора заземления нейтрали (ТЗН) со схемой соединения обмоток «звезда с нулевым выводом/треугольник» (6, а).

1.3. Основные виды повреждений, которые выявляют средства релейной защиты

Если имеется трехобмоточный силовой трансформатор с выведенной на крышку трансформатора нейтралью обмотки (обычно в сетях 20 и 35 кВ), то заземляющий резистор присоединяется к этому выводу (6, б).

Комбинированное заземление осуществляется путем подключения заземляющего резистора параллельно ДГР к имеющимся электрическим цепям (7, а и б).

Определить токи при однофазных замыканиях на землю в этих электрических сетях можно следующим образом.

В сети с непосредственным присоединением резистора к нейтрали трансформатора на основе схемы замещения (8) комплексные токи в месте повреждения и в заземляющем резисторе соответственно определяются так:

1.3. Основные виды повреждений, которые выявляют средства релейной защиты

Здесь g и gN — соответственно проводимости места повреждения и заземляющего резистора; g = 1/Rп, где Rп — сопротивление в месте повреждения; gN = 1/RN, где RN — сопротивление заземления нейтрали; ÚN и ÚЗ — векторы напряжений нейтрали и поврежденной фазы относительно земли соответственно; ĖС — вектор фазной э.д.с. поврежденной фазы С; С — емкость фазы относительно земли.

При низкоомном заземлении нейтрали ωС << gN. Поэтому можно принять ωС = 0. Тогда векторы токов в месте повреждения и в заземляющем резисторе равны и определяются так:

1.3. Основные виды повреждений, которые выявляют средства релейной защиты

Для действующих значений этих токов можно записать:

1.3. Основные виды повреждений, которые выявляют средства релейной защиты

При стационарных металлических замыканиях gN << g и g + gN ≈ g. В этих условиях действующие значения токов в месте повреждения и в заземляющем резисторе можно определить так:

1.3. Основные виды повреждений, которые выявляют средства релейной защиты

Токи при однофазных замыканиях на землю в сетях с резистивным заземлением искусственной нулевой точки можно определить по аналогичной методике.

1.3. Основные виды повреждений, которые выявляют средства релейной защиты 1.3. Основные виды повреждений, которые выявляют средства релейной защиты

В реальных условиях, как правило, z << RN (где z — сопротивление нулевой последовательности заземляющего трансформатора) и z можно принять равным нулю. Тогда для тока в месте установки защиты при стационарном металлическом однофазном замыкании на землю можно записать:

1.3. Основные виды повреждений, которые выявляют средства релейной защиты

Реже возможны и другие, более сложные виды замыканий, представляющие собой различные сочетания рассмотренных выше: трехфазное КЗ на землю (9, а), двухфазное КЗ на землю (9, б), двойное КЗ на землю (9, в).

1.3. Основные виды повреждений, которые выявляют средства релейной защиты

Перечисленные замыкания могут иметь место как в сетях с глухозаземленной нейтралью, так и в сетях с изолированной (компенсированной) нейтралью.

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Яндекс.Метрика