Назад в библиотеку

ДИСКРЕТНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ЗАЩИТА

Автор:Т. А. Бархатова, С. А. Краузе, К. И. Никитин, Н. А. Терещенко
Источник:Омский государственный технический университет. 2020. Материалы V Региональной научно-технической конференции. С. 13–16 [Электронный ресурс]. – Режим доступа: https://elibrary.ru/...

Аннотация

Т.  А.  Бархатова, С.  А.  Краузе, К.  И.  Никитин, Н.  А.  Терещенко. Дискретная дифференциальная защита. Рассмотрена дифференциальная защита на герконах, которая предлагается для использования на длинных воздушных и кабельных линиях электропередачи, так как традиционная защита на них может срабатывать неверно из-за большой длины контрольного кабеля и вследствие этого насыщений трансформаторов тока. Описан принцип действия, приведена структурная схема дифференциальной защиты и диаграммы сигналов при коротком замыкании в зоне действия защиты и при внешнем повреждении. Поскольку она состоит из двух полукомплектов, установленных по концам линии, и они обмениваются друг с другом дискретными сигналами срабатываний герконов, то трансформаторы тока не насыщаются и защита лишена этого недостатка.

I. ВВЕДЕНИЕ

защиты электроустановок являются наиболее чувствительными и простыми в техническом исполнении [1–3]. К тому же они обладают высоким быстродействием и абсолютной селективностью. Но на длинных ВЛЭП проблематично использовать традиционную продольную дифференциальную защиту на трансформаторах тока (ТТ). Это связано с тем, что контрольные кабели большой длины обладают достаточно большим сопротивлением и ТТ насыщаются. Поэтому предлагается использовать дискретную дифференциальную защиту с применением герконов.

II. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ

Геркон – это герметизированный контакт, обладающий комплексным свойством измерительного и дискретного органа. Благодаря таким свойствам он используется в релейной защите электроустановок исполнении [4,  5]. Геркон срабатывает в переменном поле с промышленной частотой f = 50 Гц с частотой 100 Гц (рис. 1).

Рисунок 1 – Срабатывание геркона в переменном магнитном поле

Рисунок 1 – Срабатывание геркона в переменном магнитном поле

Где (рис. 1) НСР – напряжённость магнитного поля, при которой срабатывает геркон. Как видно из диаграммы (рис. 1) в один период промышленной частоты геркон срабатывает 2 раза, в каждом полупериоде по 1 разу. Это свойство можно использовать в ДЗ. Если подавать на геркон половину периода промышленной частоты от однополупериодного выпрямителя, то он будет обладать поляризованными свойствами (рис. 2).

Рисунок 2 – Схема, показывающая поляризационные свойства геркона

Рисунок 2 – Схема, показывающая поляризационные свойства геркона

На диаграмме будут сигналы (рис. 3.) Опыты показывают, что геркон может быть использован в построении дифференциальной защиты.

Рисунок 3 – Срабатывание геркона в магнитном поле катушки, на который подается однополупериодный выпрямленный ток

Рисунок 3 – Срабатывание геркона в магнитном поле катушки, на который подается однополупериодный выпрямленный ток

III. ТЕОРИЯ

Если с каждого ТТ в ДЗ сигналы выпрямить, подать на геркон и сравнивать сигналы (рис. 4), то анализируя их, можно различать в зоне действия происходит КЗ (рис. 5) или вне (рис. 5).

Рисунок 4 – Дифференциальная защита с использованием герконов, получающих сигнал от ТТ

Рисунок 4 – Дифференциальная защита с использованием герконов, получающих сигнал от ТТ

Принцип работы такой схемы заключается в следующем. Сигналы от трансформаторов тока ТА1 и ТА2 поступают на соответствующие промежуточные трансформаторы TLA1 и TLA2. Напряжение с выхода этих промежуточных трансформаторов выпрямляется с помощью соответствующих диодов VD1 и VD2 и подается на соответствующие катушки L1 и L2, в полях которых находятся соответственно герконы К1 и К2. Таким образом, герконы работают в поляризованном режиме. Сигналы о срабатывании герконов подаются в схемы сравнения СС1 и СС2.

IV. РЕЗУЛЬТАТЫ ЭКСПЕРИМЕНТОВ

При КЗ в зоне действия (рис. 5) токи через ТТ будут протекать от шин в точку К1.

Рисунок 5 – Токи в ТТ при КЗ в зоне действия защиты

Рисунок 5 – Токи в ТТ при КЗ в зоне действия защиты

Как видно из диаграммы (рис. 6), срабатывания герконов совпадают в одни и те же моменты, т.к. через ТТ ТА1 и ТА2 мощности направлены от шин в линию. Поэтому между импульсами в срабатывании герконов существует промежуток времени t1 больше половины периода промышленной частоты:

t1 > 0,01 с

При внешнем КЗ (рис. 7) токи через ТТ будут протекать в точку К2. В ТА1 ток КЗ будет протекать от шин в линию, а в ТА2 ток КЗ будет протекать из линии к шинам. Как видно из диаграмм (рис. 8) сигналы срабатывания геркона К1 и К2 будут не совпадать во времени.

Эти сигналы в СС1 и СС2 накладываются и время τ между импульсами будет меньше половины периода промышленной частоты, таким образом, t2 < 0,01 с.

По результату измерения этого времени можно судить о месте возникновения КЗ – в зоне срабатывания защитить или вне зоны. При этом сигналы могут передаваться на сколько угодно и какое расстояние, ТТ не будут насыщаться.

Рисунок 6 – Диаграммы сигналов в ДЗ при КЗ в зоне действия защиты

Рисунок 6 – Диаграммы сигналов в ДЗ при КЗ в зоне действия защиты

Рисунок 7 – Токи в ТТ при КЗ в зоне действия защиты

Рисунок 7 – Токи в ТТ при КЗ в зоне действия защиты

Рисунок 8 – Диаграммы сигналов в ДЗ при КЗ вне зоны действия защиты

Рисунок 8 – Диаграммы сигналов в ДЗ при КЗ вне зоны действия защиты

V. ОБСУЖДЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ

Данная работа только начало исследований и разработки. Здесь еще надо решить проблему настройки и выставления уставок дифференциальной защиты ВЛЭП. Доработать схему сравнения устройства. Но моделирование показало, что система работоспособна и вполне конкурентна с выпускаемыми устройствами защиты. Она проще в построении, надежнее и дешевле.

VI. ВЫВОДЫ И ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Таким образом, использование герконов для дифференциальной защиты ВЛЭП позволяет реализовать возможность защищать линии большой длины. При этом ТТ не будут насыщаться, и защита будет работать селективно и правильно во всех режимах.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Федосеев А. М., Федосеев М. А. Релейная защита электроэнергетических систем: учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1992. 528 с.
2. Чернобровов Н. В. Семенов В. А. Релейная защита энергетических систем: учеб. пособие для техникумов. М., Энергоатомиздат, 1998. 800 с.
3. Руководящие указания по релейной защите. Вып. 9. Дифференциально-фазная высокочастотная защита линий 110–330 кВ. М.: Энергия, 1972. 115 с.
4. Клецель М. Я., Алишев Ж. Р., Мануковский А. В., Мусин В. В. Свойства герконов при использовании их в релейной защите // Электричество. 1993. № 9. С. 18–21.
5. Клецель М. Я., Мусин В. В. О построении на герконах защит высоковольтных установок без трансформаторов тока // Электротехника. 1987. № 4. С. 11–13.