Устройство для дистанционной защиты многофазных электрических установок от замыканий на землю

Устройство для дистанционной защиты многофазных электрических установок от замыканий на землю

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ устройства для дистанционной зашиты многофазных электрических установок с заземленной нейтралью от замыканий на землю.

K авторскому свидетельству Л. М. Бреслер, заявленному

13 февраля 1934 года !сг!р. о перв. И 142283).! т вь!да!е авторского свидетельства опубликовано 30 ян!вр:! 1о35 года.. где:

1, — напряжение положи1:и тельной последовательности фаз у места установки реле;

", — напряжение отрицательной последовательности фаз у места устансвки реле;

V!,„, — напряжение нулевой последовательности фаз у места установки реле;

Существующие устройства для дистанционной защиты от замыкания на землю высоковольтных сетей представя .ет собой обычно три дистанционных реле, включенных на фазовое напряжение и фазовый ток. Такая систеиа =:àùèòû имеет тот недо "таток, что величина замеряемого помощью реле и!:!г!едгнца или регктанца зависит не тот!ь,"л от места аварии,удаленности места аварии от места установки реле, но и от целого ряда дополнительных и меняющихся, в зависимости от =-ксплоатацион ых условий, факторов. Для пояснения сказан!Ного авторо! Произведен ниже под счет величины тока и нап.ряжения, подведенных к дистанционному рсле, в случае замыкания на землю одной фазы.

Всякую сложную систему электрических сетек можно заменить эквивалентной — элементарной системой, показанной на фиг. i чергежа. На этой фигуре т и и- — два генерирующих источника, — рассматриваемый нами участок защищенной линии; 11-- эквивалентная параллельная линия, импеданц которой равен импеданцу всей параллельно приключенной электрической системы. (.пращивается, каковы оудут величины напряжения и тока, подведенных

; к реле, установленному вблизи генери, рующего источника m, если замыкаI ние на землю фазы а произойдет в точке fz.

Напряжение, подзедечное к реле

Но

t )„,=11„,(lz1 iR)+1! R+ " --. Л

I î„, — 1!!„ (1ZO R} 1о " 1 .,о

1 ) 1,".7 .,I .

1 „, — напряжение тельной последовательположиности фаз в точке Е;

V — напряжение отрицательнои последовательности фаз в точке Е;

Vor., — напряжение нулевой последовательности фаз в точке Е;

1„„. I., 1 — соответственно токи положительной, отрицательной и нулевой последовательности фаз токов, протекающих от станции т к месту аварии (точка Й);

I, — ток нулево" последовательности фаз параллельнои ликии;

1,„, Т„, Ip соответственно токи flo ложительнои, отрицательной и нулевой последовательности фаз токов, протекающих от станции п к месту аварии;

l — расстояние от места установки реле до места аварии в километрах;

Z — равное Z,, — импеданц одного километра линии для токов положительнои и отрицательной последовательности фаз;

Zp — соответственно импеданц для токов нулевой последовательности фаз;

R — сопротивление места повреждения (сопротивление дуги и переходное сопротивление места заземления);

Л4,„„ — импеданц взаимоиндукции одного километра соседней параллельной линии.

Подставив значения V Р,„и Vp из уравнений (2!, (3) и (4) в уравнение (1) и приняв во внимание, что

V, + V,ä+T, =0, так как при замыкании на землю фазы а эта сумма ; -! V,z+ Vpz —— V„z — — О, получим

=1, „(И;+g)+ I . (1Л,+Р)+ — 1, (Zzp+ R) - - (1, + 1.„- - 1,, )ß+

+I„,, „М, „()

Прибавив к правой части уравнения (5) и затем отняв от нее член

I... (lZ, +R) и учтя, что 1,,„+ Х,„+ чим

V„„, =. 1,.Ä EZi -, - Ip „, l (Zp — 2;,) +

+ (Iàò+ ап) R I I,.èiï Mp„„, (6 измеряемый помощью

Импеданц, реле

Ip>„

l(Z )+ аю

V„, Z = — - -" =lZ +

1, ат 1 anð

1 „ 1

ЮИ

О . г, (!n

{7) Из этого выражения видно, что импеданц, замеряемый помощью реле, зави, сит не только от расстояния l до места аварии, но и от отношения тока нуле вой последовательности к току повреж, денной фазы (второй член правой части уравнения). от сопротивления дуги (третий член правой части уравнения), оТ импеданца взаимоиндукции и тока ну левой последовательности, протекаю, щего по параллельной линии (четвертый член правой части уравнения). Эти, добавочные члены вносят большей частью значительные искажения заме) ! ряемого импеданца и, таким образом, основное качество дистанционного реле,, выдержка времени Koroðoão зависит от длины 1, теряется.

Для того, чтобы сделать импеданцнукз защиту менее зависимой от посторонних вышеперечисленных факторов, имеется ряд искусственных методов компенсации этих дополнительных чле нов. Одним из методов этой компенсации является так называемая „токо, вая компенсация" .

Уравнение (6) может быть представлено в следующем виде: айаг = аи ок 1 о

1I I0 . д

Если к реле подвести не ток поврежденной фазы, а ток

I 1 то р l Xl(1 /)p(9)

Из выражения (9) видно, что третий и четвертый члены правой части уравнения (7) выпадают, то-есть измеренный импеданц значительно ближе к деистви. тельному импеданцу поврежденного участка.

Полную токовую компенсацию произвести черезвычайно трудно, так как коэфициенты уравнения (ба) при 1 „, и /,„,„представл".þò собой векторы, то есть токи 1,„,„и 1 „„„нужно не только соответствующим образом трансформировать, но и векторы этих токов нужно повернуть на некоторый угол, Регулирование поворота векторов тока черезвычайно затруднительно. Поэтому большинство заграничных фирм при осуществлении токовой компенсации ограничивается только соответствующей трансформацией токов 1 без поворота этих векторов и, таким образом, осуществляют только части чну "o компенсацию.

Предлагаемое устройство имеет целью дать полную компенсацию влияния токов нулевой последовательности фаз как поврежденной, так и параллельной линии, и кроме того уменьшить число дистанционных реле, применяемых для защиты от замыкания на землю, без переключения как в цепи тока, так и в цепи напряжения (обычно применяются три реле, . о одному реле на каждую фазу; в предлагаемой сис-,еме применяется одно реле на все тои фазы).

Сущность предлагаемого устройства заключается в том, что к реле подводятся напряжение Г, +-- 2 Г и ток

1,„, + 2/,,„,. Умножив на два уравнение (3) и сложив результат с уравнением (2), получим: так как при замыкании на землю

T + 2 Г,,=-О.

Импеданц, подведенчгяй к реле, < 1m W

/, - -2

>m (Т 1)

Хак видно из этого выражения, импе, данц, замеряемый помощью реле, зави, сит от расстояния 1 и от сопротивле-! ния R дуги, то-есть порядок точности, измерения будет, примерно, такой же. как в случае полной токовой компен; сации (см. уравнение (9).

На фи". 2, б, 7 чертежа изображены электрические схемы предлагаемого устройства для дистанционной защиты, ; котсрые дают решение задачи подвеl дечия к реле напряжения „, —, 2 Т.,„, и тока 1,„,+2/ ; фиг. 3, 4, 5 и 8 изображают векторные диаграммы, поясняющие действие устройства. !

Реле выполняется с двумя обмотками напряжения и двумя токовыми обмот; ками, причем одна из токовых обмоток имеет в два раза больше витков, чем г втораo., а число витков одной обмотки напряжения в Т 2 раз больше другой.

На фиг. 2 показан способ питания, пепи напряжения реле. Здесь hf — предЯ ставляет собой электромагнит напря жения реле, а Л1 — добавочный электромагнит, причем этот электромагнит должен быть рассчитан таким образом, чтобы коэфициенты взаимоиндукции обоих магнитов М и М, были одинаковы.

Добавочный электромагнит Мд служит для компенсации импеданца взаимоиндукции обмоток магнита М . Обмотки

Р этих магнитов включаются таким образом, что потоки катушек / и // направлены навстречу друг другу.

Реле питается от двух однофазных трансформаторов чапряженич Х„, соединенных в открытый треугольник. Сопротивление г1 подбирается таким образом,, чтобы цепь 3 — 4 имела импеданцный угол в 60 . Сопротивление R подбирается таким образом, чтобы численно оно было равно импеданцу цепи 3 — 4. Сопротивление r. и х подбираются таким образом, чтобы цепь 5 — 6 имела такой же импеданц, как цепь 3 — -4, и импеданцнь1й угол, равный 60 .

Если все указан ibIp BblU;å условия выполнены, то по цепи 5 — 6 будет протекать ток, величина которого зависит от величины нап1ряжени". положительной последовательности, а г.о цепи 3--4 будет протекать ток, зависящий от величины напряжения отрицательной последовательности фаз.

1 11-1дуктивное надекие напряже!1ия

3 в цепях 3 — 4 и 5 — 6 paBно — „-- î —. фа2 зового напряжения соответствуюгцей

cNM3 FTpN÷ í0é составл;-1 ю:;,. 11 (cN (7H 3

Таким образом инд к-.-ивное падение напряжения на KBT>ILLH // Оуд т

1/ равно -- --- величины напряже1гия по3 ожительной последовательности фаз и повернуто в сторону отставания QT напряжения положителььlой последовательности фазы:. на 90", как это 1:

Каэако 1!а ДИаГPBMYi фИГ. г. «t!i",К ГИЗ,1 ное падение напряжения в катушка // ! будст равно —: — от напряж=-.ни.=. ОтриI цательной IiocjjpgoBB I елькостI", фаз будет OTCTBBBTb ОТ BPI(TO;..i;-: капов?HCHH i соответствующей посл:::.Довательности фазы IIa 90 . Таким образом. магнитодвижущая сила магнита Л3 будет про.О

V 3 порциональна I,<..,. -1- 2 <,Д ). диаграмма напряжений отрицательной последовательности фаз показана на фиг. 5.

Схема питания токовой цепи устрой| ства показана на фиг. 6. В токову10 цепь также включается добавочный электромагнит Л1 последовательно с катушками токового электромагнита l0 назначение электромагнита Ид такое же, ; как и в цепи напряжений, то-есть ! компенсация импеданца взаимоиндукции обеих катушек реле.

Сопротивления Л; и /, подбира отся

Tc:ким Образом, чтОбы импеданцные углы цепей 1 — 2 и 3 — 4 были равнь!

60 и обе цепи 3.— 2 и 3 — 4 имели одинаковое полное сопротивление.

Нктивное сопротивление и берется равным полному сопротивлению цепи 31 — 2. Такая система представляет

; собой фильтр токов положительнои и Отрицательной Г!Ослепователы!Ости фаз. По цепи 1 — 2 мо-ут прогекать, только токи Отрицательной после, дОВа,rBrtb«OCти фа"., а ПО ЦЕПИ 3-4

: могут протекать To".bll0 токи положительной последовательн:сти фаз. Об могка 3 имеет Б д;1а ра -:а бОльше Витков. Чаем Оомотка /3. ь7аоота фильтра, поясняется фиг. 7 и диаграммой фиг. 8. !, Если систе.1а токов /., /B и /,, пре.,л в ! ставляет coooN симм. тричн7!0 с ..ст мy

r токов, то по цепи:, ток г1ротекать не будет, так как точки и и и будут иметь одинаковый потенциал. Вектор Haпляжения между точками и и и будет, : очезидно, направлен 13с вектору /, так . как Й- — акт :BHîå сопротивление и —:Ок ! протека1о1ций по Р, б;дет ра:.:ен, ... L <.31, . Личина этого напояжения будет рав:-;а

Напояжение между точкаJ \ ми 3 и и будет равно произведени!:О / -, и вектор з-,010 напряжения о л"..т

ОпеI7pкать вактОр тск, ", на 60 и !

ЕСТЬ BPКТОР . ОУ:T PBBBH ГIО ВЕEIH1,Г чине и ОО >атак пО Hc .правлению B I1-!

r тору ",„так как /, = —, а импедан. !BI a

3 . угол вектора Г, равен 60 (услов1 е, оговоренное выше). Таким образом, ! видно, что потенциалы точек и; и г !, равны, вследстьие чего по цепи соп о, тивления, ток протек=ть не буд1 т, ! то-есть токи положительной последова. тельности фаз по цепи i,, не бу33JT ! протекать. Яналогично можно видеть, Множитель

1 3

Б входит в велиk 3 что токи отрицательной последовательности фаз не будут протекать по цепи Г,. Поэтому цепь Г представляет собой цепь токов отрицательной последовательности фаз, причем величина тока, протекающего по этой цепи, в У 3 раз больше составляющей отрицательной последовательности фаз и опережает вектор тока фазы а на 90, и цепь Г, представляет собой цепь положительной последовательности фаз и величина тока, протекающего по этой цепи, в У 3 раз больше составляющей положительной последовательности фаз и опережает фазу а на 90 . Так как катушка / имеет в два раза больше витков, чем катушка !!, то магнитодвижущая сила магнита М„будет пропорциональна У 3 (/ „„+ 2 !., „).

Таким образом

У 3

С,. (<,,-2 ., /

С, У 3 (!, „ - 2 /.„„) где С, и С вЂ” коэфициенты пропорциональности. чину постоянной прибора. Таким образом реле будет замерять импеданц, +2 V„, равный

/, +2/,,„, Предмет изобретения.

Устройство для дистанционной защиты многофазных электрических установок с заземленной нейтралью от замыканий на землю с применением реле полного сопротивления, компенсированных от влияния тока нулевой последовательности в поврежденной линии и от воздействия параллельных линий, Отличающееся тем, что, с целью более полной компенсации, электромагниты напряжения и тока в реле сопротивле ния присоединены к измерительным трансформаторам через таким образом соразмеренные инду кционные и омические сопротивления, чтобы первый питался от напряжения, равного геометрической сумме напряжения поло-! жительной последовательности и удвоен1 ного напряжения отрицательной после довательности поврежденной линии, второй — током, равным такой же сумме токов аналогичного наименования.. "" 7

/,ч 7

JC

«

1.

7 (1

7Г

7 у !

:Зксмрт и редзктор П Ч. Г;.7ь ".-.

1 ..J г7

-1

Г 17 ..,((и.-(. - лг ::„." я: 6 1вск я„ 12, За-.<. 2355