Pikap24.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое дифференциальная защита двигателя

Продольная дифференциальная защита

Принцип действия

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.

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

КОМПЛЕКСНАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЦИФРОВОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

  • Аннотация
  • Об авторе
  • Список литературы
  • Cited By
Читать еще:  Что такое молекулярный двигатель

Аннотация

В статье представлена комплексная модель для исследования цифровой дифференциальной защиты двухобмоточного силового трансформатора. Модель разработана в среде динамического моделирования MatLab-Simulink с использованием пакета расширения SimPowerSystems и включает в себя следующие элементы: источник питания, трехфазный силовой трансформатор, трехфазные группы трансформаторов тока и модель цифровой дифференциальной защиты трансформатора. Каждый элемент модели описан в степени, достаточной для понимания его реализации в среде динамического моделирования. Особое внимание уделено описанию принципов обработки, цифровой фильтрации и способам формирования рабочего и тормозного токов основного элемента комплексной модели – цифровой дифференциальной защиты трансформатора. Методом вычислительного эксперимента с использованием разработанной модели исследовано функционирование цифровой дифференциальной защиты трансформатора при внешних и внутренних (по отношению к защищаемому трансформатору) повреждениях: внутреннее короткое замыкание, внешние короткие замыкания без насыщения и с насыщением трансформаторов тока со стороны низшего напряжения. Для каждого рассмотренного случая приведены осциллограммы рабочего и тормозного токов исследуемой цифровой защиты. Особое внимание уделено анализу функционирования цифровой дифференциальной защиты трансформатора при анормальных режимах работы силового трансформатора: перевозбуждении и возникновении броска тока намагничивания. Приведены осциллограммы протекающих в данных режимах токов и их гармонический состав. Проанализированы причины возникновения данных режимов. Рассмотрены алгоритмы блокирования работы цифровой дифференциальной защиты трансформатора в анормальных режимах, основанные на гармоническом анализе протекающих токов. Показаны недостатки данных алгоритмов и отмечена необходимость их технического совершенствования.

Ключевые слова

Об авторе

Адрес для переписки: Румянцев Юрий В. — Белорусский национальный технический университет просп. Независимости, 65/2, 220013, г. Минск, Республика Беларусь Тел.: +375 17 292-65-52 y.rumiantsev@gmail.com

Список литературы

1. Sim Power Systems. User’s Guide. Version 5 [Electronic Resource] // MathWorks, 2011. Mode of Access: http://www.mathworks.com/help/releases/R2011a/pdf_doc/physmod/powersys/powersys.pdf. Date of Access: 01. 12. 2015.

2. Румянцев, Ю. В. Исследование надежности срабатывания цифровой дифференциальной защиты трансформатора в системе динамического моделирования MatLab-Simulink / Ю. В. Румянцев // Методические вопросы исследования надежности больших систем энергетики. Минск, 2015. Вып. 66: Актуальные проблемы надежности систем энергетики. С. 390–396.

3. Новаш, И. В. Расчет параметров модели трехфазного трансформатора из библиотеки MatLab-Simulink с учетом насыщения магнитопровода / И. В. Новаш, Ю. В. Румянцев // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2015. № 1. С. 12–24.

4. Королев, Е. П. Расчеты допустимых нагрузок в токовых цепях релейной защиты / Е. П. Королев, Э. М. Либерзон. М.: Энергия, 1980. 207 с.

5. Романюк, Ф. А. Информационное обеспечение вычислительного эксперимента в релейной защите и автоматике энергосистем / Ф. А. Романюк, В. И. Новаш. Минск: ВУЗ-ЮНИТИ, 1998. 174 с.

6. Новаш, И. В. Упрощенная модель трехфазной группы трансформаторов тока в системе динамического оделирования / И. В. Новаш, Ю. В. Румянцев // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2015. № 5. С. 23–38.

7. Wye-Connected Current Transformers Simplified Model Validation in MatLab-Simulink / F. Romanyuk [et al.] // Przegląd Electrotechniczny. 2015. Vol. 91, № 11. P. 292–295.

8. Ziegler, G. Numerical Differential Protection: Principles and Applications / G. Ziegler. 2 edition. Erlangen, Germany: Publicis Publishing, 2012. 287 р.

9. IEEE Guide for Protecting Power Transformers: IEEE Standard. C 37.91-2008.

10. Benmouyal, G. Removal of DC-Offset in Current Waveforms Using Digital Mimic Filtering / G. Benmouyal // IEEE Transactions on Power Delivery. 1995. Vol. 10, No 2. P. 621–630.

11. Перспективные технологии реализации микропроцессорных защит линий распредели-

12. тельных сетей / Ф. А. Романюк [и др.] // Перспективные материалы и технологии: в 2 т. / под ред. В. В. Клубовича. Витебск: ВГТУ, 2015. T. 1. С. 115–139.

13. Paithankar, Y. G. Fundamentals of Power System Protection / Y. G. Paithankar, S. R. Bhide. New Delhi: Prentice-Hall of lndia Private Limited, 2003. 287 p.

14. Madzikanda, E. A Practical Look at Harmonics in Power Transformer Differential Protection / E. Madzikanda, M. Negnevitsky // 2012 IEEE International Conference on Power System Technology. POWERCON 2012. Auckland, New Zealand. Article number 6401274.

15. Романюк, Ф. А. Исследование алгоритма блокировки токовых защит трансформатора в режимах броска тока намагничивания / Ф. А. Романюк, М. С. Ломан, А. С. Гвоздицкий // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2014. № 2. С. 5–10.

16. Kulidjian, A. New Magnetizing Inrush Restraining Algorithm for Power Transformer Protection / A. Kulidjian, B. Kasztenny, B. Campbell // IEEE Developments in Power Sys. Protec. Conf. 2001. P. 181–184.

Читать еще:  Ящик управления асинхронным двигателем схема

17. Guzman, A. Power Transformer Protection Improvements with Numerical Relays / A. Guzman, H. Altuve, D. Tziouvaras // CIGRE Study Committee B5 – Protection and Automation. 2005. Vol. 11.

Для цитирования:

Румянцев Ю.В. КОМПЛЕКСНАЯ МОДЕЛЬ ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ФУНКЦИОНИРОВАНИЯ ЦИФРОВОЙ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА. Энергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГ. 2016;59(3):203-224. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2016-59-3-203-224

For citation:

Rumiantsev Yu.V. A COMPREHENSIVE MODEL FOR THE POWER TRANSFORMER DIGITAL DIFFERENTIAL PROTECTION FUNCTIONING RESEARCH. ENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations. 2016;59(3):203-224. (In Russ.) https://doi.org/10.21122/1029-7448-2016-59-3-203-224


Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.

Виды дифзащиты

Дифзащита бывает продольной и поперечной. Устройства держат под контролем короткие замыкания.

Поперечная

Используется для одновременной защиты нескольких линий электропередач. Принцип работы заключается в сравнении значения нагрузок трансформаторных станций. Поперечная допускает установку ТТ на разных линиях электропередач, которые отходят от одного источника электрического питания.

Токовые цепи подключаются на разные значения линий электропередач. При коротком замыкании на одной из линий нагрузка увеличивается на второй. Реакция прессостата происходит при разных значениях токовой нагрузки на линиях.

Обратите внимание! При срабатывании поперечной дифференциальной защиты обеспечивается возможность самостоятельного определения поврежденного участка обслуживающим персоналом.

Продольная

Этот вид обеспечивает полноценную работу трансформаторных двигателей. Он характеризуется абсолютной селективностью, безотказностью для линий электропередач, которые имеют небольшую длину. Предоставляется возможность применения продольной защиты с другими видами.

Дифзащита сравнивает значения токовых нагрузок, которые протекают на участках линии через устройство. Чтобы замерить силу тока, используются трансформаторные станции. На двух ТТ соединяются цепи точками с прессостатом таким образом, чтобы на него воздействовала разница значений тока.

Продольный вид устройства

В этих схемах может возникать ток небаланса:

  • если появляются намагничивающиеся токи в обмотках трансформаторной станции. Такое случается, если переключить режим хх на полную нагрузку, что приводит к повышению номинального значения;
  • трансформаторная станция не всегда имеет такие же технические характеристики, как ТТ, с которым он работает в паре. Во избежание негативных последствий после выпуска ТТ проводятся испытания, которые определяют наиболее подходящие трансформаторные станции для работы в паре;
  • при отличающихся соединениях обмоток появляются токи небаланса. Уравнять значение электрических токов невозможно, если подбирать витки токовых трансформаторных станций.

К сведению! Устройство компенсации электрического тока небаланса устанавливается в современную микропроцессорную продольную дифференциальную защиту.

Области применения

С помощью высокоскоростных устройств дифференциальной защиты того или иного типа удаётся обезопасить работу большинства образцов электротехнического оборудования. К ним могут быть отнесены электродвигатели, ЛЭП, трансформаторы и генераторы распределительных подстанций и прочее.

Продольная дифференциальная токовая защита традиционно применяется в цепях предупреждения замыканий следующего оборудования:

  • Промышленные трансформаторные изделия;
  • Отдельные образцы трансформаторов электрических подстанций с рабочей мощностью свыше 6,3 кВА;
  • Параллельно включённые индуктивные устройства мощностью свыше 1000 кВА.

Основная область применения поперечных систем – высоковольтные линии электропередачи (ЛЭП), рассчитанные на напряжения 35-220 кВ. Помимо этого, дифференциальная защита может применяться на параллельно включаемых линиях электропередач с подводами от двух различных подстанций.

Однако использование такой защиты ограничено следующими факторами:

  • Сложность быстрого определения места КЗ;
  • Невозможность применения дзл в ЛЭП с автоматами;
  • Необходимость в выключении одной из линий, работающей на общую нагрузку.

Дополнительная информация. При двухстороннем питании высоковольтной трассы дифференциальная защита располагается с обоих её концов, а в случае одностороннего включения – только на источнике электроэнергии.

Отключение от технологических защит

Мощные двигатели 6(10) кВ являются сложными устройствами с рядом вспомогательных систем. Например, системой обеспечения давления масла в подшипниках двигателя. Или системой принудительного охлаждения. Кроме того в двигатель могут устанавливаться термодатчики со своим блоком контроля.

Такие системы образуют собственные технологические защиты двигателя, с которыми должен взаимодействовать терминал релейной защиты.

Это взаимодействие осуществляется через дискретные входы терминала

При отключении синхронного двигателя защита должна действовать не только на выключатель в ячейке 6(10) кВ, но и на автомат гашения поля, который обесточивает цепь возбуждения СД.

В следующий раз мы рассмотрим дуговую защиту ячеек КРУ и завершим цикл статей по типовым присоединениям 6(10) кВ.

Терминал защиты и автоматики двигателя 6(10) кВ типа БМРЗ-УЗД.

Разработчик НТЦ «Механотроника», www.mtrele.ru

Терминал содержит все перечисленные в статье защиты и автоматику

Дифференциальная защита трансформаторов
РЗЛ-05.T2, РЗЛ-05.T3

Широкий спектр функций
защиты и автоматики

Цифровой осцилограф
Журнал событий

Интеграция в
SCADA-системы

Температура эксплуатации
-40°C. +55°C

Читать еще:  Автомобиль как двигатель рекламы

Возможность программирования
логики (под заказ)

Назначение

Микропроцессорные устройства релейной защиты и автоматики серии РЗЛ-05.Т предназначены для выполнения функций основной защиты двухобмоточного (РЗЛ-05.Т2) или трехобмоточного (либо двухобмоточного с расщепленной обмоткой) (РЗЛ-05.Т3) трансформатора или автотрансформатора с высшим напряжением 35-110 кВ.

Устройства предназначены для установки в релейных отсеках КСО, КРУ, КРУН, а также на панелях, в шкафах управления электрических станций и подстанций 35-110 кВ.

Скачать подробное описание РЗЛ-05.T

Функции

  • Две ступени продольной дифзащиты − дифференциальная токовая отсечка (ДТО) и чувствительная дифференциальная токовая защита (ДТЗ) с торможением от сквозного тока и отстройкой от бросков тока намагничивания (с блокировкой по второй, третьей и пятой гармонике при броске намагничивающего тока). ДТО работает без каких-либо блокировок и не имеет торможения. Для ступени ДТЗ торможение выполняется от всех фазных токовых каналов.
  • Контроль исправности токовых цепей (КТЦ). Для своевременного выявления неисправности токовых цепей дифференциальной защиты, например, вследствие нарушения изоляции или неправильного соединения токовых цепей предусмотрена сигнализация небаланса в плечах дифференциальной защиты.
  • 5 ступеней максимальной токовой защиты, в т.ч. токовая отсечка (ТО) и защита от перегрузки трансформатора (ЗОП) с независимой и зависимой времятоковой характеристикой, с блокировкой от броска намагничивающего тока, с выбором срабатывания по направлению мощности. Есть возможность реализовать для ступеней МТЗ комбинированный пуск по току и минимальному напряжению (вольтметровая блокировка).
  • Логическая защита шин (ЛЗШ) для быстрого отключения выключателя ВВ НН при возникновении повреждения на шинах.
  • 3 ступени защиты от замыканий на землю в цепях ВН трансформатора по измеренному и расчётному току нулевой последовательности 3I0 стороны ВН.
  • Защита от неполнофазного режима (ЗОФ) по току обратной последовательности.
  • Внешняя (газовая) защита трансформатора. Срабатывания газовой защиты трансформатора происходит по сигналам от назначенных дискретных входов и действуют на реле отключения или сигнализацию.
  • Дуговая защита (ДгЗ) с ВОД-датчиками с возможностью контроля тока.
  • Резервирование отказов выключателя (УРОВ).
  • Свободно-программируемая логика (СПЛ), позволяющая свободно запрограммировать все дискретные входы, выходы и светодиоды устройства.
  • Энергонезависимый журнал событий (256 событий).
  • Аварийный осциллограф. При срабатывании защиты устройство производит запись мгновенных значений входных аналоговых (по выбору пользователя) и дискретных сигналов (входных, выходных, признаков работы защит).
  • Контроль температуры внутри устройства.
  • Контроль состояния дискретных входов устройства.


Тормозная характеристика дифференциальной защиты

Характеристика срабатывания (тормозная характеристика) определяет соотношение дифференциального (Idiff) и тормозного (Irest) токов. Ломанная линия А-В-С-Д делит плоскость на две части – область срабатывания и несрабатывания. Все, что лежит выше ломанной, является областью срабатывания.

Участок А – характеристика срабатывания представляет собой порог чувствительности дифференциальной защиты, учитывающий токовые помехи, такие как токи намагничивания. При значениях дифференциального тока ниже этой величины дифференциальная защита не срабатывает.
Участок В – учитывает погрешности, пропорциональные току, которые могут появляться из-за погрешностей первичных трансформаторов тока или входных трансформаторов устройства, либо погрешностей переключателя положений в трансформаторах с регулированием под нагрузкой (РПН). Время срабатывания ДЗТ при кратности дифференциального тока к уставке 1,2 составляет не более 45 мс.
Участок С – диапазон больших токов, которые могут приводить к возрастанию насыщения трансформаторов тока.
Участок D – область работы без торможения при больших уровнях тока в защищаемой зоне, где величина дифференциальных токов исключает возможность внешнего повреждения.
Время срабатывания ДТО составляет:
при кратности дифференциального тока к уставке 1,2 . 40 мс;
при кратности дифференциального тока к уставке более 2,0 . 30-35 мс.

Технические параметры

Схема подключения


Схема подключения внешних цепей к устройству РЗЛ-05.T3-5

Габариты

Скачать подробное описание РЗЛ-05.T

Дифференциальная защита генераторов

Защита генераторов, в статоре машины, действует на погашение магнитного поля генератора (отключением автомата АГП), с его последующим отключением от питающей сети, при помощи выключателя нагрузки самого генератора или выключателя на стороне блока ВН.

Существует 2 типа дифференциальной защиты генераторов:

  1. Продольная дифференциальная защита
  2. Поперечная дифференциальная защита.

Принцип действия дифференциальной защиты генераторов идентичен принципу действия дифференциальной защиты трансформаторов и линий. Основывается на разности токов, текущих в параллельно подключенных ветвях.

Реле включается в цепь с трансформатором тока, в перемычку между нейтралями параллельных обмоток статора.

Рис №4. Принцип действия поперечной дифференциальной защиты генератора

Рис №5. Продольная дифференциальная защита генератора

Принцип действия построен на сравнивании токов следующих со стороны выводов генератора.

Зона действия защиты распространяется на: обмотки генератора, выводы обмотки статора и на шины, вплоть до распределительного устройства.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector