Дифференциальные защиты шин, ошиновок, трансформаторов

В рамках техучебы для диспетчеров подготовил небольшую презентацию по теме дифференциальных защит шин и трансформаторов.
Смотреть презентацию: http://1drv.ms/18lVAM1
Скачать презентацию: https://yadi.sk/d/p1DzO0HOfEzu3

Эта презентация содержит обзорную информацию по устройствам дифференциальной защиты шин и ошиновок, трансформаторов и автотрансформаторов.
Включает логику работы устройств и порядок эксплуатации.



Дифференциальная защита — один из видов релейной защиты, основанный на принципе сравнения направления и величины тока по сторонам защищаемого объекта.
Отличается абсолютной селективностью и быстродействием.






Сборные шины (ошиновка) защищаются от всех видов КЗ дифференциальной защитой шин (ДЗШ) или ошиновки (ДЗО).



Зона действия дифзащиты ограничена используемыми трансформаторами тока.
Дифзащита измеряет дифференциальный ток — разницу между втекающим в защищаемую зону и вытекающим из нее током (что пришло, то ушло).
Дифференциальный ток в нормальном режиме и при внешнем повреждении близок к нулю.
При внутренних повреждениях дифток резко возрастает.
При превышении дифтоком заданной уставки защита срабатывает.

Зоны защит пересекаются на СВ



Из-за погрешностей ТТ, которые особенно велики при внешних повреждениях, дифток не равен нулю в нормальном режиме.
Поэтому уставка дифзащиты отстраивается от небаланса при внешнем КЗ. Кроме того, чтобы исключить работу защиты при неисправности токовых цепей, уставка отстраивается также от максимального рабочего тока одного присоединения.

Зоны защит пересекаются в ТТ, а СВ попадает в зону ДЗШ 1С



ДЗШ, как правило, работает без выдержки времени.
Дифток контролируется по каждой фазе отдельно.

Зоны защит соприкасаются в общей вторичной обмотке ТТ СВ, ток этого трансформатора тока учитывается в дифтоке ДЗШ секций с разными знаками.



При внутреннем повреждении ДЗШ действует на отключение всех питающих присоединений защищаемой зоны.
Тупиковые присоединения при отсутствии подпитки и выключатели трансформаторов могут не отключаться от ДЗШ по усмотрению собственника.
Тупиковые тяговые подстанции считаются присоединениями с двухсторонним питанием.



На некоторых объектах при отключении всех присоединений шин возможно возникновение феррорезонанса, в этих случаях применяют следующую схему действия ДЗШ:
1. Отправка сигнала №1 (телеотключение с запретом АПВ) на противоположную сторону по одному из присоединений или останов ВЧ передатчика ДФЗ;
2. Отключение остальных питающих присоединений защищаемой зоны.



Дополнительной функцией дифзащиты обычно является отключение от УРОВ.
УРОВ может быть выполнен как общеподстанционными, так и в составе АУВ присоединений или ДЗШ.
Но в любом случае УРОВ не самостоятельно отключает присоединения, а посылает команду в ДЗШ, где уже выполнены необходимые цепи отключения.
Это делается для экономии кабельных связей, выходных реле и прочего.
Поэтому при выводе из работы ДЗШ (выводятся цепи отключения) будет выведено и действие УРОВ на отключение.



УРОВ действует на те же выключатели, что и ДЗШ.
Схема УРОВ может предусматривать отправку команды №1 (телеотключение с запретом АПВ) на противоположную сторону отказавшего присоединения, сокращая таким образом время ликвидации КЗ на шинах ступенчатыми защитами.












После действия ДЗШ должно быть АПВ шин.
Если в АУВ присоединений выполнен контроль напряжения на шинах, возможна автоматическая сборка шин.
На АУВ присоединений должен быть выведен запрет АПВ после ДЗШ, а режимы АПВ присоединений выбраны следующим образом:
  • На присоединении, опробующем шины после ДЗШ, выбирается режим АПВ с контролем отсутствия напряжения на шинах.
  • На остальных присоединениях выбирается режим АПВ с контролем наличия напряжения на шинах (или КС).



1. Возникновение КЗ



2. Отключение присоединений от ДЗШ, исчезновение КЗ



3. Опробование шин от присоединения с АПВ КОНШ



4. Сборка шин – включение отключенных присоединении с АПВ КННШ или КС



Если в АУВ присоединений контроль напряжения не выполнен, предусматривается только автоматическое опробование шин (АПВ шин) одним выключателем, на котором выведен запрет АПВ при работе ДЗШ.
На остальных выключателях запрет АПВ должен быть введен, чтобы исключить многократное включение на устойчивое повреждение на шинах.
Даже в случае успешного АПВ шин эти выключатели не будут включены, сборка шин производится ручным включением.
При работе защит присоединений АПВ сохраняется (запрет АПВ действует только при работе ДЗШ).



1. Возникновение КЗ



2. Отключение присоединений от ДЗШ, исчезновение КЗ



3. Опробование шин от присоединения с АПВ КОНШ



4. Включение СВ по КС, остальные выключатели остаются отключенными.

Согласно стандарту по переключениям АПВ шин в целях безопасности нужно выводить на время операций с шинным разъединителем, находящимся под напряжением. Для вывода АПВ шин достаточно на АУВ опробующего присоединения ввести запрет АПВ при действии ДЗШ, либо установить режим АПВ с контролем наличия напряжения на шинах. Вместо этого можно установить общий запрет АПВ шин всех присоединений с помощью ключа на панели ДЗШ (при наличии такого ключа).
На подстанциях нового поколения с дистанционным управлением разъединителями (через АСУ ТП) вывод АПВ шин не требуется.



ДЗШ распознаёт, на каких именно шинах произошло КЗ и селективно отключает эти шины.
Для этого ДЗШ контролирует дифток по каждой шине (секции) отдельно и действует только на выключатели, подключенные к этой шине (секции).
Бывают ситуации, когда шины (секции) не могут быть поделены с помощью ШСВ (СВ):
— при объединении шин (секций) разъединителями;
— при снятии питания с цепей управления ШСВ (СВ).
В этих случаях нужно вводить на ДЗШ режим «Без фиксации», при котором контролируется общий дифток по всем шинам действие идёт на все присоединения.

В случаях перевода присоединений с одной СШ на другую, необходимо оперативно исключить это присоединение из одной дифсуммы и включить в другую. Если такое переключение в ДЗШ не предусмотрено для данного присоединения, то при внешних КЗ возможна излишняя работа. Поэтому необходимо в таких случаях также вводить режим «Без фиксации».

Если режим «Без фиксации» не предусмотрен, то ДЗШ во всех указанных ситуациях нужно выводить из работы.



В электромеханике объединение токовых цепей производится непосредственно, в микропроцессорной технике – внутри логики терминала.
В режиме «Без фиксации» возможен вывод из дифференциальной суммы токов ТТ СВ для уменьшения уровня погрешностей в дифтоке.

В распределенных микропроцессорных ДЗШ, таких как Siemens 7SS, может быть выполнена автоматическая фиксация присоединений по шинам от блок-контактов разъединителей.



1. При работах на ТТ или в токовых цепях дифзащиты, при прогрузке цепей тока от постороннего источника или при сварочных работах, когда возможно обтекание ТТ током, их надо исключить из схемы защиты.
Т.к. возможно появление дифференциального тока на реле.



Выдержка из стандарта по переключениям
2. Операции с находящимися под напряжением шинными разъединителями и выключателями, примыкающими к шинам, необходимо выполнять при введенных в работу ДЗШ и УРОВ.
Допускается при выведенных ДЗШ или УРОВ выполнять операции с находящимися под напряжением шинными разъединителями с дистанционным приводом и выключателями, примыкающими к шинам, при введенных временных защитах или ускорениях соответствующих резервных защит.

Для предотвращения развития и ликвидации нарушений нормального режима допускается при выведенной ДЗШ или УРОВ выполнять операции под напряжением шинными разъединителями и выключателями, примыкающими к шинам, при введенных ускорениях соответствующих резервных защит или введенных временных защитах.

При необходимости кратковременного (до 30 мин) вывода ДЗШ допускается не вводить ускорение резервных защит. При этом запрещается выполнять в зоне действия упомянутой защиты операции разъединителями и выключателями.



При включении шин (секций) их опробование осуществляется от ШСВ, СВ, ОВ, линейных выключателей.
Для обеспечения скорейшего отключения при включении на повреждение, на время опробования требуется ввести чувствительные быстродействующие защиты на этих выключателях или перестроить ДЗШ в «режим опробования».
Режим опробования – ввод чувствительного органа ДЗШ и перестройка логики отключения.



При включении шин (секций) их опробование зачастую осуществляется от ШСВ (СВ, ОВ).
Допустим, 2С опробуется от 1С через СВ.
Если при этом исключить ток СВ из дифтока ДЗШ, т.е. создать «Открытое плечо ДЗШ», в момент опробования в зону защиты помимо 1С будет входить и 2СШ.
При включении СВ на повреждение сработает ДЗШ.
Чтобы избежать отключения неповрежденной секции в таких случаях предусматривают кратковременную блокировку действия ДЗШ на отключение всех присоединений на время, достаточное для включения и отключения СВ, обычно около 0.3 сек.
Если по истечении этого времени дифток сохраняется – ДЗШ действует на отключение всех присоединений.

Однако в некоторых случаях такая кратковременная блокировка ДЗШ не нужна:
— при ремонте ШСВ (могут «хлопать» выключателем во время его проверок);
— при работе ШСВ (ШОВ) в качестве обходного (могут опробовать присоединение).

Блокировка ДЗШ осуществляется нормально закрытым контактом (два контакта KL34.1 и KL34.2 собранные параллельно для надежности). Если он разомкнут, то ДЗШ блокирована. Поэтому для отключения этой блокировки оперативно вводят накладку, которая шунтирует этот контакт. Поэтому накладку называют «Шунт ДЗШ». Она выводит кратковременную блокировку ДЗШ при включении ШСВ.
В нормальном режиме накладка выведена.
В других схемах может быть выполнена накладка «Блокировка ДЗШ от СВ», служащая той же цели, но в инверсных положениях.



Выдержка из Стандарта «Переключения в электроустановках» ГОСТ Р 55608-2013
Дело в том, что уставка ДЗТ не отстраивается от тока нагрузки, а ДЗШ отстраивается и не сработает в нагрузочном режиме без одной БИ-шки.
Сработает при внешнем КЗ, но это случай маловероятный.



Продолжение из Стандарта



Ввиду масштабов действия ДЗШ особое внимание уделяется контролю исправности ее токовых цепей.
Классическим методом контроля исправности токовых цепей (КТЦ) является длительное наличие дифференциального тока (ниже уставки ПО). Кроме того, ежедневно персонал должен контролировать значение дифференциального тока или тока в нулевом проводе и при обнаружении значительного увеличения этого тока принять соответствующие меры.
При появлении сигнализации о неисправности ДЗШ должно заблокироваться автоматически.
При этом необходимо вывести выходные цепи ДЗШ из работы и ввести оперативное ускорение на резервных защитах АТ и на противоположных концах линий, где это требуется согласно инструкции по обслуживанию устройств релейной защиты.
Кроме того, может потребоваться ввод защит без выдержки времени на СВ (ШСВ).
После снятия сигнала о неисправности, как правило, перед вводом в работу требуется ручная деблокировка ДЗШ с помощью кнопки на панели защиты.

Применяются и другие способы контроля исправности токовых цепей более хитрые (7UT, ШШ51).



Зоны защит, как и в случае с ДЗШ, пересекаются (ДЗО Т1 и ДЗО Т2, а также ДЗО и ДЗТ, и еще ДЗО и Защиты линий.
ДЗО действует на выключатели, смежные с зоной защиты.
Так на рисунке слева ДЗО действует на отключение СВ 220, ВЛ 220 кВ и выключатели силового трансформатора на стороне 10 кВ.
На рисунке справа ДЗО действует на отключение трансформатора со всех сторон. Также здесь при включении РП вводится «Режим РП», аналогичный режиму «Без фиксации» ДЗШ



Дифференциальная защита применяется в качестве основной для защиты трансформаторов и автотрансформаторов.
Работает при повреждении внутри трансформатора и ошиновки, зона ограничена расстановкой используемых трансформаторов тока.

Торможение – увеличение значения уставки при увеличении значения тока через защиту.
Например дифференциальный ток – модуль суммы токов, тормозной ток – сумма модулей токов.
Торможение позволяет предотвратить излишнюю работу ДЗТ при внешнем КЗ, больших сквозных токах и значительных токах небаланса.

Принцип действия аналогичен ДЗШ и другим дифференциальным защитам.



Однако, при защите трансформатора имеют место некоторые особенности по сравнению с ДЗШ (ДЗО):
1. Токи на стороне ВН и НН в нагрузочном режиме и при внешнем КЗ отличаются по величине;
2. При соединении первичных обмоток трансформатора «Звезда-Треугольник» токи на стороне ВН и НН отличаются не только по величине, но и по фазе;
3. Наличие регулирования под нагрузкой (РПН), т.е. изменения коэффициента трансформации (Ктт).



4. Необходимость компенсации токов нулевой последовательности в схемах «Звезда с нулем — Звезда» или «Звезда с нулем – Треугольник», когда ТТ на стороне треугольника включены не в треугольник.
Размещение ТТ внутри треугольника не решает проблемы.



5. Наличие броска тока намагничивания (БТН) в трансформаторе.
Бросок тока намагничивания в силовом трансформаторе возникает из-за скачкообразного изменения напряжения на зажимах трансформатора, при этом магнитный поток в сердечнике трансформатора установиться сразу не может, возникает переходный процесс, сопровождаемый возникновением апериодического затухающего тока.
Обычно ошибочно считают, что эти броски случаются только при подключении трансформатора к сети на холостом ходу (XX).
Броски намагничивающего тока при определенных условиях возможны и при подключении трансформатора с нагрузкой, и в режиме короткого замыкания.
Амплитуда увеличения тока зависит в большей степени от моментов отключения трансформатора и постановки его под напряжение и максимальна в случае подачи напряжения на трансформатор в момент перехода значения напряжения через ноль.
Постоянная затухания, т.е. длительность броска зависит от мощности трансформатора, на мощных трансформаторах (АТ) длительность может достигать 3-4 секунд и более.
Для предотвращения излишнего срабатывания при БТН применяют дифференциальное реле РНТ с быстронасыщающимся трансформатором, а в МП терминалах применяется блокировка работы ДЗТ по второй гармонической составляющей тока, возникающей при БТН.



Слайд для самообразования!
Не новый, но не получивший распространения в России и СССР принцип построения защиты шин, тем не менее, получил широкое распространение в Европе и мире.
Трансформаторы тока одной системы шин с одинаковым коэффициентом трансформации собираются последовательно и включаются на активное сопротивление.
В нормальном режиме сумма токов ТТ равна нулю, но при возникновении внутреннего повреждения дифференциальное равновесие нарушается и возникает дифференциальный ток. На сопротивлении появляется падение напряжения. На это напряжение реагирует измерительный орган защиты.
Данный принцип отличается простотой и низкими требованиями к вторичным цепям (меряется напряжение, а не ток).
На данном принципе возможно построение и защит трансформаторов (ABB).


0 комментариев

Только зарегистрированные и авторизованные пользователи могут оставлять комментарии.