Дифференциальные защиты: Дифференциальная защита | это… Что такое Дифференциальная защита?

Дифференциальная защита | это… Что такое Дифференциальная защита?

Дифференциа́льная защи́та — один из видов релейной защиты, отличающийся абсолютной селективностью и выполняющейся быстродействующей (без искусственной выдержки времени). Применяется для защиты трансформаторов, автотрансформаторов, генераторов, генераторных блоков, двигателей, линий электропередачи и сборных шин (ошиновок). Различают продольную и поперечную дифференциальные защиты.

Содержание 1 Продольная дифференциальная защита 1.1 Принцип действия 1.2 Область применения 1.3 Принцип действия 1.4 Область применения 2 Направленная поперечная защита 3 Источники

Продольная дифференциальная защита

Принцип действия

Дифференциальная защита силового трансформатора

Принцип действия продольной дифференциальной защиты основан на сравнении токов, протекающих через участки между защищаемым участком линии (или защищаемом аппаратом).

Для измерения значения силы тока на концах защищаемого участка используются трансформаторы тока(TA1, TA2). Вторичные цепи этих трансформаторов соединяются с токовым реле(KA) таким образом, чтобы на обмотку реле попадала разница токов от первого и второго трансформаторов.

В нормальном режиме (1) значения величины силы тока вычитаются друг из друга, и в идеальном случае ток в цепи обмотки токового реле будет равен нулю. В случае возникновения короткого замыкания (2) на защищаемом участке, на обмотку токового реле поступит уже не разность, а сумма токов, что заставит реле замкнуть свои контакты, выдав команду на отключение поврежденного участка.

В реальном случае через обмотку токового реле всегда будет протекать ток отличный от нуля, называемый током небаланса. Наличие тока небаланса объясняется рядом факторов:

• Трансформаторы тока имеют недостаточно идентичные друг другу характеристики. Чтобы снизить влияние этого фактора, трансформаторы тока, предназначенные для дифференциальной защиты, изготавливают и поставляют попарно, подгоняя их друг к другу еще на стадии производства.
  Кроме того, при использовании дифференциальной защиты, например, трансформатора, у измерительных трансформаторов тока изменяют число витков, в соответствии с коэффициентом трансформации защищаемого трансформатора.
• Некоторое влияние на возникновение тока небаланса может оказывать намагничивающий ток, возникающий в обмотках защищаемого трансформатора. В нормальном режиме этот ток может достигать 5 % от номинального. При некоторых переходных процессах, например при включении трансформатора с холостого хода под нагрузку, ток намагничивания на короткое время может в несколько раз превышать номинальный ток. Для того, чтобы учесть влияние намагничивающего тока, ток срабатывания реле принимают большим, чем максимальное значение намагничивающего тока.
• Неодинаковое соединение обмоток первичной и вторичной стороны защищаемого трансформатора (например, при соединении обмоток Y/Δ) так же влияет на возникновение тока небаланса. В данном случае во вторичной цепи защищаемого трансформатора вектор тока будет смещён относительно тока в первичной цепи на 30°. Подобрать такое число витков у трансформаторов тока, которое позволило бы компенсировать эту разницу, невозможно. В этом случае угловой сдвиг компенсируют с помощью соединения обмоток: на стороне звезды обмотки трансформаторов тока соединяют треугольником, а на стороне треугольника соответственно звездой.

Следует отметить, что современные микропроцессорные устройства защиты способны учитывать эту разницу самостоятельно, и при их использовании, как правило, вторичные обмотки измерительных трансформаторов тока соединяют звездой на обоих концах защищаемого участка, указав это в настройках устройства защиты.

Дифференциальная защита трёхфазного трансформатора, обмотки которого соединены по схеме Y/Δ)

Область применения

Дифференциальная защита устанавливается в качестве основной для защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Одним из недостатков такой защиты является сложность её исполнения: в частности, требуется наличие надёжной, помехозащищённой линии связи между двумя участками, на которых установлены трансформаторы тока. В связи с этим, дифференциальную защиту применяют для защиты одиночно работающих трансформаторов и автотрансформаторов мощностью 6300 кВА и выше, параллельно работающих трансформаторов и автотрансформаторов мощностью 4000 кВА и выше и на трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше, если токовая отсечка не позволяет добиться необходимой чувствительности при коротком замыкании на выводах высокого напряжения, а максимальная токовая защита имеет выдержку времени более, чем 0,5 с.

<></>== Поперечная дифференциальная защита ==

Принцип действия

Принцип действия поперечной дифференциальной защиты так же заключается в сравнении значений токов, но в отличие от продольной, трансформаторы тока устанавливаются не на разных концах защищаемого участка, а на разных линиях, отходящих от одного источника (например, на параллельных кабелях, отходящих от одного выключателя). Если произошло внешнее короткое замыкание, то данная защита его не почувствует, так как разность значений силы тока, измеряемых на этих линиях, будет практически равна нулю. В случае же короткого замыкания непосредственно на одном из защищаемых кабелей разница токов не будет равняться нулю, что даст основание для срабатывания защиты.

Область применения

Данная защита устанавливается только как дополнительная, что связано с серьёзным её недостатком: в случае выведения из эксплуатации одной из линий, защита перестаёт быть селективной, поэтому её приходится отключать. Однако, этот вид защиты довольно прост в исполнении, а также позволяет производить селективное отключение в тех сетях, где нет возможности установить токовую отсечку. Поперечную защиту применяют для защиты кабельных линий, генераторов

Направленная поперечная защита

Применяется для защиты параллельных линий, присоединенным через самостоятельный выключатель.

Защита выбирает и отключает только одну поврежденную линию.

Защита состоит из пускового органа (токовое реле), которое включается также, как и в поперечной дифференциальной защите с участка направления мощности, включенного на разность токов защищаемых линий и на напряжение шин подстанции.

Оперативный ток подается на реле защиты через последовательное соединение вспомогательных контактов защищаемых линий для того, чтобы защита автоматически выводилась из действия при отключении одной из линий, во избежание ее не селективного действия при внешнем КЗ.

Значение и знак вращающего момента у реле направления мощности зависит от значения тока, напряжения и угла между ними.

При КЗ на линии 1 ток в линии 1 будет больше тока в линии 2, поэтому их разность, т.е. ток в реле, будет иметь такое же направление, как и ток в линии 1. Реле направления мощности замкнет контакт KW1 и защита отключит поврежденную линию 1.

При повреждении на линии 2 ток в ней будет больше тока в линии 1, и ток в реле изменит направление на противоположное. Замкнется контакт KW2 и защита отключит поврежденную линию 2.

Источники

• Голанцов Е.Б., Молчанов В. В. Дифференциальные защиты трансформаторов с реле типа ДЗТ-21 (ДЗТ-23). Москва, Энергоатомиздат, 1990
• «Релейная защита распределительных сетей» Издание второе, переработанное и дополненное. Я. С. Гельфанд Москва. Энергоатомиздат 1987.
• «Релейная защита энергетических систем» Чернобровов Н. В., Семенов В. А. Энергоатомиздат 1998
• «Руководящие указания по релейной защите. Вып. 13А(Б). Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110-500 кВ» Составитель Т.Н. Дороднова: Энергоатомиздат 1985,-96 с., ил.

Дифференциальная защита | это… Что такое Дифференциальная защита?

Дифференциа́льная защи́та — один из видов релейной защиты, отличающийся абсолютной селективностью и выполняющейся быстродействующей (без искусственной выдержки времени). Применяется для защиты трансформаторов, автотрансформаторов, генераторов, генераторных блоков, двигателей, линий электропередачи и сборных шин (ошиновок). Различают

продольную и поперечную дифференциальные защиты.

Содержание 1 Продольная дифференциальная защита 1.1 Принцип действия 1.2 Область применения 1. 3 Принцип действия 1.4 Область применения 2 Направленная поперечная защита 3 Источники

Продольная дифференциальная защита

Принцип действия

Дифференциальная защита силового трансформатора

Принцип действия продольной дифференциальной защиты основан на сравнении токов, протекающих через участки между защищаемым участком линии (или защищаемом аппаратом). Для измерения значения силы тока на концах защищаемого участка используются трансформаторы тока(

TA1, TA2). Вторичные цепи этих трансформаторов соединяются с токовым реле(KA) таким образом, чтобы на обмотку реле попадала разница токов от первого и второго трансформаторов.

В нормальном режиме (1) значения величины силы тока вычитаются друг из друга, и в идеальном случае ток в цепи обмотки токового реле будет равен нулю. В случае возникновения короткого замыкания (2) на защищаемом участке, на обмотку токового реле поступит уже не разность, а сумма токов, что заставит реле замкнуть свои контакты, выдав команду на отключение поврежденного участка.

В реальном случае через обмотку токового реле всегда будет протекать ток отличный от нуля, называемый током небаланса. Наличие тока небаланса объясняется рядом факторов:

• Трансформаторы тока имеют недостаточно идентичные друг другу характеристики. Чтобы снизить влияние этого фактора, трансформаторы тока, предназначенные для дифференциальной защиты, изготавливают и поставляют попарно, подгоняя их друг к другу еще на стадии производства. Кроме того, при использовании дифференциальной защиты, например, трансформатора, у измерительных трансформаторов тока изменяют число витков, в соответствии с коэффициентом трансформации защищаемого трансформатора.
• Некоторое влияние на возникновение тока небаланса может оказывать намагничивающий ток, возникающий в обмотках защищаемого трансформатора. В нормальном режиме этот ток может достигать 5 % от номинального. При некоторых переходных процессах, например при включении трансформатора с холостого хода под нагрузку, ток намагничивания на короткое время может в несколько раз превышать номинальный ток.
  Для того, чтобы учесть влияние намагничивающего тока, ток срабатывания реле принимают большим, чем максимальное значение намагничивающего тока.
• Неодинаковое соединение обмоток первичной и вторичной стороны защищаемого трансформатора (например, при соединении обмоток Y/Δ) так же влияет на возникновение тока небаланса. В данном случае во вторичной цепи защищаемого трансформатора вектор тока будет смещён относительно тока в первичной цепи на 30°. Подобрать такое число витков у трансформаторов тока, которое позволило бы компенсировать эту разницу, невозможно. В этом случае угловой сдвиг компенсируют с помощью соединения обмоток: на стороне звезды обмотки трансформаторов тока соединяют треугольником, а на стороне треугольника соответственно звездой.

Следует отметить, что современные микропроцессорные устройства защиты способны учитывать эту разницу самостоятельно, и при их использовании, как правило, вторичные обмотки измерительных трансформаторов тока соединяют звездой на обоих концах защищаемого участка, указав это в настройках устройства защиты.

Дифференциальная защита трёхфазного трансформатора, обмотки которого соединены по схеме Y/Δ)

Область применения

Дифференциальная защита устанавливается в качестве основной для защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Одним из недостатков такой защиты является сложность её исполнения: в частности, требуется наличие надёжной, помехозащищённой линии связи между двумя участками, на которых установлены трансформаторы тока. В связи с этим, дифференциальную защиту применяют для защиты одиночно работающих трансформаторов и автотрансформаторов мощностью 6300 кВА и выше, параллельно работающих трансформаторов и автотрансформаторов мощностью 4000 кВА и выше и на трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше, если токовая отсечка не позволяет добиться необходимой чувствительности при коротком замыкании на выводах высокого напряжения, а максимальная токовая защита имеет выдержку времени более, чем 0,5 с.

<></>== Поперечная дифференциальная защита ==

Принцип действия

Принцип действия поперечной дифференциальной защиты так же заключается в сравнении значений токов, но в отличие от продольной, трансформаторы тока устанавливаются не на разных концах защищаемого участка, а на разных линиях, отходящих от одного источника (например, на параллельных кабелях, отходящих от одного выключателя). Если произошло внешнее короткое замыкание, то данная защита его не почувствует, так как разность значений силы тока, измеряемых на этих линиях, будет практически равна нулю. В случае же короткого замыкания непосредственно на одном из защищаемых кабелей разница токов не будет равняться нулю, что даст основание для срабатывания защиты.

Область применения

Данная защита устанавливается только как дополнительная, что связано с серьёзным её недостатком: в случае выведения из эксплуатации одной из линий, защита перестаёт быть селективной, поэтому её приходится отключать. Однако, этот вид защиты довольно прост в исполнении, а также позволяет производить селективное отключение в тех сетях, где нет возможности установить токовую отсечку. Поперечную защиту применяют для защиты кабельных линий, генераторов

Направленная поперечная защита

Применяется для защиты параллельных линий, присоединенным через самостоятельный выключатель.

Защита выбирает и отключает только одну поврежденную линию.

Защита состоит из пускового органа (токовое реле), которое включается также, как и в поперечной дифференциальной защите с участка направления мощности, включенного на разность токов защищаемых линий и на напряжение шин подстанции.

Оперативный ток подается на реле защиты через последовательное соединение вспомогательных контактов защищаемых линий для того, чтобы защита автоматически выводилась из действия при отключении одной из линий, во избежание ее не селективного действия при внешнем КЗ.

Значение и знак вращающего момента у реле направления мощности зависит от значения тока, напряжения и угла между ними.

При КЗ на линии 1 ток в линии 1 будет больше тока в линии 2, поэтому их разность, т.е. ток в реле, будет иметь такое же направление, как и ток в линии 1. Реле направления мощности замкнет контакт KW1 и защита отключит поврежденную линию 1.

При повреждении на линии 2 ток в ней будет больше тока в линии 1, и ток в реле изменит направление на противоположное. Замкнется контакт KW2 и защита отключит поврежденную линию 2.

Источники

• Голанцов Е.Б., Молчанов В. В. Дифференциальные защиты трансформаторов с реле типа ДЗТ-21 (ДЗТ-23). Москва, Энергоатомиздат, 1990
• «Релейная защита распределительных сетей» Издание второе, переработанное и дополненное. Я. С. Гельфанд Москва. Энергоатомиздат 1987.
• «Релейная защита энергетических систем» Чернобровов Н. В., Семенов В. А. Энергоатомиздат 1998
• «Руководящие указания по релейной защите. Вып. 13А(Б). Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110-500 кВ» Составитель Т.Н. Дороднова: Энергоатомиздат 1985,-96 с., ил.

Дифференциальная защита — электрическая Артикул

Система питания

рави 24 марта 2022 г.

Реле максимального тока очень чувствительны, так как эти реле не могут различать большие нагрузки и незначительные неисправности. Схема дифференциальной защиты (или дифференциальные реле) используется в сети, чтобы избежать этой неисправности реле.

Реле, которые срабатывают, когда разность векторов двух или более одинаковых электрических величин превышает заданное значение, известны как дифференциальные реле .

Следовательно, дифференциальное реле тока срабатывает, когда фазовая разность токов входит и выходит из защищаемой системы.

Оба тока имеют одинаковую величину и совпадают по фазе в нормальных условиях. Но в ненормальном состоянии оба тока имеют разную величину и не совпадают по фазе.

Реле подключено таким образом, чтобы разница входного и выходного тока проходила через управляющую катушку.

Таким образом, если разница токов превышает заданное значение, реле срабатывает и посылает сигнал на выключатель.

Содержание

Дифференциальная защита

В большинстве схем дифференциальной защиты для измерения используется ток. Поэтому эта схема также известна как текущая дифференциальная схема или схема защиты цены Мерца.

Схема подключения дифференциальной защиты показана на рисунке ниже.

Внешняя неисправность дифференциальной защиты

Здесь два трансформатора тока (ТТ) с одинаковым коэффициентом подсоединены с обеих сторон системы, или необходимо защитить оборудование.

Вторичные обмотки обоих ТТ соединены последовательно. Следовательно, они несут индуцированные токи в одном и том же направлении.

Ток, протекающий через первичную обмотку трансформатора тока, представляет собой номинальный ток (нормальный ток).

В условиях внешней неисправности ток, протекающий через первичные обмотки обоих ТТ, равен I. Поскольку оба ТТ идентичны, токи вторичных обмоток обоих ТТ текут одинаково.

Следовательно, между обоими трансформаторами тока нет разницы. А ток, проходящий через рабочую катушку, остается нулевым.

Внутренние неисправности Дифференциальная защита

Ток протекает через неисправность с обеих сторон в состоянии внутренней неисправности. И этот ток не равен. Следовательно, ток, проходящий через вторичные обмотки, неодинаков.

Итак, разница обоих токов проходит через катушку реле (рабочую катушку). И этого тока достаточно для работы реле.

Недостатки

• Трансформаторы тока подключаются через контрольные кабели. Во время работы импеданс пилотного кабеля вызывает небольшую разницу между токами на концах защищаемого участка. Следовательно, чувствительное реле может срабатывать при очень небольшой разнице двух токов; даже вины нет.
• Здесь мы предположили, что оба трансформатора тока идентичны. Но некоторые конструктивные ошибки приводят к небольшим различиям в обоих второстепенных элементах. И это может привести к неисправности реле.
• В условиях серьезной неисправности трансформатор тока может насыщаться и вызывать разность вторичных цепей. Разница между токами может приближаться к пиковому значению, но это приводит к неточной работе реле.
• В условиях сильного тока емкость контрольного кабеля может привести к неточной работе реле.

Зона защиты дифференциального реле

Из вышеизложенного можно сказать, что дифференциальное реле срабатывает только при внутренней неисправности. И он остается неработоспособным в случае внешней неисправности.

Таким образом, дифференциальные реле срабатывают при возникновении неисправности на любой стороне оборудования. Или мы можем сказать, что дифференциальное реле срабатывает, когда возникает неисправность между трансформаторами тока.

Дифференциальная релейная зона защиты показана на рисунке ниже.

Зона защиты дифференциального реле

В идеальном случае при небольшой внутренней неисправности дифференциальное реле должно сработать и не реагировать на значительную внешнюю ошибку.

Но из-за неидеальных характеристик различных компонентов идеальное поведение дифференциальной защиты невозможно, особенно при тяжелых внешних замыканиях.

 480 всего просмотров,  1 просмотров сегодня

Исследование неправильной работы электромеханического дифференциального реле

Дифференциальная защита трансформатора на основе стандарта ANSI 87 является одним из наиболее распространенных методов защиты больших силовых трансформаторов благодаря своей выдающейся скорости и точности. Однако, учитывая сложность этого метода при применении к трансформаторам с заземлением по схеме «треугольник», ошибки, допущенные на этапах проектирования и/или монтажа, могут быть обнаружены не сразу и в конечном итоге могут привести к нежелательной работе — на это могут уйти месяцы или годы! В данной статье проводится анализ схем дифференциальной защиты двух трансформаторов 25 МВА, 138/12,47 кВ, питающих схему сеть-связь-магистраль, и исследуется, как неправильный монтаж и ввод в эксплуатацию секционного выключателя привели к полному отключению электроэнергии на промышленном объекте.

Дифференциальная защита

Обсуждение дифференциальной защиты начинается с одного из самых основных законов электротехники: закона тока Кирхгофа (KCL). Закон KCL гласит: « Алгебраическая сумма токов, входящих в узел (или замкнутую границу), равна нулю. ” Другими словами, количество тока, входящего в электрический узел, должно равняться количеству тока, выходящего из узла. Если эти токи неравны, присутствует непреднамеренный путь для тока. На рис. 1 показано базовое представление KCL.

Рисунок 1: Закон Кирхгофа о токе

Дифференциальные реле применяют KCL для защиты электрооборудования (например, шины, трансформатора, линии) с помощью трансформаторов тока (ТТ), которые должны быть установлены в каждой точке подключения для получения суммирования полного тока. Для выполнения суммирования каждый комплект ТТ необходимо завести в защитное устройство. Более современный подход позволяет передавать значения тока между реле с помощью оптоволокна (это выходит за рамки данной статьи).

Важно отметить, что полярность трансформаторов тока в этих системах играет важную роль: трансформаторы тока должны быть установлены и подключены таким образом, чтобы сумма суммарных токов равнялась нулю при нагрузке и внешних неисправностях. Это возможно только в том случае, если трансформаторы тока на каждом конце аппарата имеют противоположную полярность, а их результирующие токи в реле сдвинуты по фазе на 180 градусов. Более подробное объяснение протекания тока и полярности ТТ см. в разделе «Что такого негативного в обратной последовательности? Часть 2», NETA World , лето 2018 г. На рис. 2 показана типовая схема дифференциальной защиты шины.

Рис. 2: Схема дифференциальной защиты шины

Дифференциальная защита трансформатора с использованием электромеханических реле

Дифференциальная защита трансформатора первоначально выполнялась с использованием электромеханических реле. Многие из этих устройств все еще находятся в эксплуатации и теперь также доступны с цифровыми реле. Этим электромеханическим реле требуется, чтобы набор токов на каждой стороне трансформатора (токи торможения) подвергался физическому суммированию (ток срабатывания) для определения места повреждения (внутреннего или внешнего) с использованием метода процентной характеристики. Подробное объяснение этого метода см. в разделе 9.0079 Дифференциальные реле трансформаторов АББ типа HU и HU-1. Руководство по эксплуатации . На рис. 3 показаны токи торможения и срабатывания дифференциального электромеханического реле.

Рис. 3. Дифференциальная защита с использованием электромеханического реле (упрощенное)

Одной из самых больших проблем при дифференциальной защите трансформатора является широко применяемая конфигурация трансформатора с заземлением по схеме «треугольник-звезда». В этой конфигурации обмотки со стороны треугольника соединяют одну сторону данной обмотки (т. е. сторону полярности) с противоположной стороной соседней обмотки (т. е. сторону неполярности). При этом типе соединения токи, поступающие на трансформатор со стороны треугольника, считаются междуфазными, а токи, выходящие со стороны трансформатора, заземленной по схеме «звезда», считаются фазными со всеми тремя последними обмотками. заземлены с одной стороны. Эта конфигурация создает 30-градусный фазовый сдвиг между токами низкого и высокого напряжения, что необходимо учитывать для правильного применения дифференциальной защиты трансформатора. На рис. 4 показано соотношение между фазами и углами между первичными токами, заземленными по схеме «треугольник» и «звезда» (показана только фаза А). Более подробный анализ см. в работе Амберга и Рангеля 9.0079 Учебник по симметричным компонентам .

Рис. 4. Сдвиг на 30 градусов на заземленном трансформаторе по схеме «треугольник-звезда»

Компенсация тока и электромеханические реле

В предыдущем разделе описывался фазовый сдвиг на 30 градусов между обеими сторонами трансформатора. Чтобы нейтрализовать вторичные токи ТТ (и удовлетворить KCL), этот сдвиг должен быть устранен путем соединения ТТ по схеме «звезда-земля» со стороны треугольника, а соединение ТТ по схеме «треугольник» — со стороны заземления по схеме «звезда». Эта конфигурация треугольника ТТ создает междуфазные вторичные токи и, следовательно, поворачивает фазовые углы на 30 градусов. С этим окончательным сдвигом оба набора вторичных токов имеют разность фаз на 180 градусов.

Примечание. При дифференциальной защите трансформатора необходимо учитывать правильный выбор ответвления. Однако в анализируемой здесь неправильной работе TAP1 и TAP2 были выбраны правильно и не способствовали возникновению проблемы. Поэтому они не будут обсуждаться далее.

На рис. 5 показана правильная конфигурация трансформатора тока для дифференциальной защиты трансформатора с электромеханическими реле. Из-за противоположной полярности ТТ токи торможения, поступающие на реле, разнесены на 180 градусов.

Рис. 5: Вторичные ТТ, соединенные треугольником

Существующая система

Система, обсуждаемая в данном документе, состоит из двух входящих линий электропередачи 138 кВ; каждая линия питает выключатель 138 кВ. Затем каждый выключатель питает трансформатор мощностью 25 МВА, 138 кВ/12,47 кВ. На стороне низкого напряжения каждый трансформатор питает выключатель 12,47 кВ, который затем питает шину 12,47 кВ (обозначенную как шина A и шина B). Каждая шина обеспечивает питание трех разных фидеров (обозначенных как 1, 2 и 3 на шине A и 4, 5 и 6 на шине B). Соединение между шиной A и шиной B существует через автоматический выключатель, подключенный к обеим шинам.

ТТ на стороне высокого напряжения трансформатора соединены звездой-землей (коэффициент ТТ 100:5), а ТТ на стороне низкого напряжения трансформатора соединен треугольником (коэффициент ТТ 1200:5). Поскольку шины 12,47 кВ по своей конструкции являются частью дифференциальной схемы, трансформаторы тока на стороне нагрузки каждого фидера, а также один комплект трансформаторов тока от секционного выключателя должны быть подключены к реле 87Т (каждый комплект, подключенный по схеме треугольник и параллельно). На рис. 6 показана упрощенная однолинейная схема системы.

Рис. 6: Однолинейная схема существующей системы (упрощенная)

Замыкание фазы на землю

29.11.2017 произошло замыкание фазы C на землю после фидера 5. A недавно было установлено цифровое реле для защиты фидера 5, и во время неисправности был сформирован отчет о событии. Отчет о событии показывает, что отказ в системе длился приблизительно три цикла и имел максимальное значение тока приблизительно 2400 A _RMS . Во время этой аварии сработали реле дифференциальной защиты 87Т1 и 87Т2, на данном объекте произошло полное обесточивание (разомкнулись оба выключателя 138 кВ). На рис. 7 представлена ​​осциллограмма, формируемая реле фидера 5 при замыкании на землю.

Рис. 7: Замыкание фазы C на землю на фидере 5

Поиск и устранение неисправностей

Персонал площадки обнаружил замыкание на землю после фидера 5, установил, что оба 87 реле не сработали, и обратился за помощью к сторонней испытательной компании. для выяснения причин неправильных действий. Флаги реле были сброшены, реле блокировки были сброшены, выключатель 138 кВ на стороне А был замкнут (система оказалась частично под напряжением), а нагрузка поддерживалась на минимальном уровне до тех пор, пока не была определена первопричина.

Половина системы, которая была повторно включена, имела очень низкую нагрузку; поэтому устранение неполадок и ввод в эксплуатацию были затруднены. Кроме того, поскольку реле 87T1 было электромеханическим, было невозможно получить все токи торможения одновременно (цифровое реле способно регистрировать эти токи через отчет о срабатывании). Было решено устранить неполадки в другой половине системы, которая все еще была обесточена и изолирована.

Для проверки токов торможения, протекающих в 87T2, ток был подведен от клеммных колодок трансформатора тока выключателя обратно в реле. Учитывая, что нагрузка на ТТ намного выше, чем на проводку и вводы реле, не было необходимости поднимать провода перед испытанием. Один симметричный ток подавался в каждую точку подключения полярности на клеммных колодках трансформатора тока с 5 выключателями (ST2X-1, ST4X-1, ST6X-1), а измерения тока проводились цифровыми токоизмерительными клещами на а) выходе полевой проводки выключатель и б) ограничительный канал на 87Т2. Измеренные токи: а) 1,0 А (ожидаемый) и б) 0,6 А (неожиданный). На рис. 8 представлена ​​упрощенная схема проверки тока на фидере 5 и реле 87Т2 (только измеренные значения фазы А).

Рис. 8: Проверка тока на выключателе фидера 5 (упрощенно)

Согласно KCL, по неизвестному пути протекает ток 0,4 А. Персонал Зоны упомянул, что прерыватель связи был заменен несколько месяцев назад из-за старения. Он не был введен в эксплуатацию (т.е. выключатель и разъединители остались разомкнутыми). Тем не менее, были сделаны подключения, чтобы ввести его в эксплуатацию, если это необходимо. Также было упомянуто, что реле 87T в прошлом срабатывали из-за ложных срабатываний, и что эти события начали происходить вскоре после установки этого выключателя. Визуальный осмотр, проведенный в монтажном шкафу силового выключателя, показал, что на закорачивающих колодках ТТ, подключенных к реле 87Т, были установлены закорачивающие винты (рис. 9).). Использование цифровых токоизмерительных клещей подтвердило, что недостающие 0,4 ампера протекали по этому непреднамеренному пути. Поскольку трансформаторы тока соединены треугольником, их обмотки были закорочены, и через это короткое замыкание был создан путь тока (см. рис. 8), который затем создал выдающийся ток срабатывания. Этот ток срабатывания может стать достаточно высоким во время внешней неисправности, чтобы реле 87T ошибочно объявили внутреннюю неисправность и отключились.

Рис. 9. Клеммные колодки секционных выключателей CT, вставлены закорачивающие винты

Извлеченные уроки

Из этих неправильных операций было извлечено несколько уроков:

• При замене оборудования подстанции отдельные компоненты, являющиеся частью конкретного оборудования, могут повлиять на систему. В случае наружных выключателей трансформаторы тока должны быть полностью протестированы и введены в эксплуатацию перед повторным включением системы, чтобы обеспечить правильную работу.
• Использование электромеханических дифференциальных реле на трансформаторе, заземленном по схеме «звезда-треугольник», усложняет задачу из-за соединения трансформатора тока треугольником на стороне силового трансформатора, заземленной по схеме «звезда». Эти трансформаторы тока, соединенные треугольником, никогда нельзя закорачивать, потому что неполярная сторона одной фазы всегда подключается к полярной стороне другой фазы.
• Всякий раз, когда трансформаторы тока вводятся в систему, но не используются, их можно подключить по схеме «звезда» и замкнуть накоротко (они ни в коем случае не должны оставаться разомкнутыми).
• Системы защиты (в данном случае дифференциальные реле) необходимо повторно вводить в эксплуатацию при каждой модификации. Одной простой проверкой является измерение тока срабатывания при нагрузке силового трансформатора. Для электромеханических реле можно использовать цифровые клещи; для цифровых реле должно быть достаточно команды счетчика. Несоответствие между токами срабатывания и торможения должно быть низким и соответствовать спецификациям производителя реле.

Заключение

Процесс замены оборудования подстанции из-за старения и/или ограничений является очень распространенным, и все новые контрольно-измерительные приборы, вводимые в систему (например, трансформаторы тока), должны быть полностью протестированы и введены в эксплуатацию для обеспечения надлежащей работы. Без надлежащего тестирования и ввода в эксплуатацию ошибки могут остаться незамеченными и в конечном итоге привести к сбоям в работе.

Список литературы

Александр, К.