Двойное замыкание на землю

Страницы работы

Содержание работы

10. Сложные виды повреждений

Сложные виды повреждений представляют собой совокупность нескольких несимметричных замыканий или нарушений продольной несимметрии отдельных участков системы. Возможны случаи, когда в системе одновременно возникают как поперечные, так и продольные несимметрии в самых различных комбинациях.

Практический интерес обычно представляет одновременное нарушение симметрии лишь в двух точках системы, так как более сложные повреждения являются редкими исключениями. Поэтому в дальнейшем рассмотрена лишь двукратная несимметрия, причем предполагается, что обе несимметрии возникают практически одновременно.

Рассмотрим основные принципы расчета таких повреждений. Их конкретное применение показано на двух наиболее часто встречающихся случаях: при двойных замыканиях на землю в сети с изолированной нейтралью и при однофазном КЗ с одновременным разрывом фазы.

10.2. Двойное замыкание на землю

Предположим в произвольных точках М и N сети, работающей с изолированной нейтралью, произошли одновременные замыкания на землю фаз В и С (рис.10.1,а). При этом для упрощения примем, что оба замыкания являются металлическими, а все элементы сети – чисто индуктивными Граничные условия в общих точках замыкания будут:

Приняв неповрежденную фазу А за основную, запишем через симметричные составляющие следствия, которые вытекают из этих граничных условий:

и, наконец, из (10.2) в соответствии с (10.3):

Равенство (10.4) показывает, что симметричные составляющие токов в обоих местах замыкания не являются независимыми переменными, а находятся в жесткой связи между собой, как это наглядно иллюстрируют векторные диаграммы на рис. 10.2.

Рис.10.1.Двойное замыкание на землю.

а – принципиальная схема; б – векторные диаграммы токов в точках M и N,

в – векторные диаграммы напряжений в точках М и N.

Рис.10.2.Симметричные составляющие токов в местах двойного

замыкания на землю.

Рис.10.3.Элементарные схемы прямой (а), обратной (б) и нулевой (в) последовательностей при двойном замыкании на землю.

Электрические схемы замещения отдельных последовательностей для рассматриваемого случая приведены на рис.10.3.

Уравнения связи между токами и напряжениями прямой и обратной последовательностей в точках М и N(рис.10.1,а).

Для прямой последовательности (рис.10.3,а):

Для обратной последовательности (рис.10.3,б):

Для нулевой последовательности (рис.10.3,в):

Для схемы нулевой последовательности (рис. 10.3,в) имеется лишь одно уравнение:

Благодаря простоте соотношений, вытекающих из граничных условий, решение полученной системы 12 уравнений сводится к замене всех неизвестных, например, через ток для его определения получаем следующее выражение:

(10.10)

Для тока поврежденных фаз в местах замыкания на землю имеем:

Выражения для симметричных составляющих напряжений в точках М и N Удобнее представить через ток IMB = –IN0 и при этом получить:

Михаил Пирогов, заместитель генерального конструктора, начальник отдела РЗА
Евгений Илюхин, главный специалист отдела РЗА
ООО «НТЦ «Механотроника», г. Санкт-Петербург

В сети с изолированной нейтралью возможны одновременные замыкания на землю разноименных фаз в двух разных точках сети. В этих случаях желательно отключить не оба места повреждения, а только одно.
Селективный вариант дистанционной защиты от двойных замыканий предлагают специалисты НТЦ «Механотроника».

В сети с изолированной нейтралью возможны одновременные замыкания на землю разноименных фаз в двух разных точках сети. В этих случаях желательно отключить не оба места повреждения, а только одно. Селективный вариант дистанционной защиты от двойных замыканий предлагают специалисты НТЦ «Механотроника».

Согласно действующей редакции ПУЭ [1] для защиты от многофазных замыканий воздушных и кабельных линий в сетях с изолированной нейтралью следует предусматривать двухфазное двухрелейное выполнение защиты. При включении защиты в одни и те же фазы по всей сети такая реализация защиты в большинстве случаев обеспечивает отключение только одного места повреждения при двойном замыкании на землю.

Выполнение трехрелейной схемы допускается в целях повышения чувствительности защиты [1].

После ликвидации двойного замыкания сеть остается в работе с однофазным замыканием на землю. Такой принцип работы защиты позволяет повысить надежность электроснабжения потребителей.

Тем не менее может произойти отключение двойного замыкания на землю в двух местах, если поврежденными окажутся фазы, на токи которых включены устройства релейной защиты сети. Большая часть потребителей может остаться без электроэнергии.

Для устранения этого недостатка НТЦ «Механотроника» предлагает использовать трехфазную трехрелейную схему защиты, фазные органы которой обладают индивидуальными выдержками времени. Данный принцип использован в дистанционной защите от двойных замыканий на землю в блоках БМРЗ-152-КСЗ.

ОБЕСПЕЧЕНИЕ СЕЛЕКТИВНОСТИ

Реле сопротивления дистанционной защиты блока БМРЗ-152-КСЗ включены на междуфазные напряжения и разность соответствующих фазных токов. При появлении тока нулевой последовательности, всегда возникающего на участке между точками замыкания на землю, происходит автоматическое переключение работы алгоритма защиты на реле сопротивления, включенные по схеме с токовой компенсацией.

Сопротивление контуров «фаза–земля» рассчитывается при этом по формуле [2]:

где Z Ф0 – сопротивление контура «фаза–земля», Ом;
Û Ф0 – фазное напряжение контура, В;
Î Ф – фазный ток контура, А;
k КОМП – коэффициент компенсации тока нулевой последовательности;
Î₀ – ток нулевой последовательности, А.

Отключение только одного места повреждения при двойном замыкании на землю обеспечивается наличием собственной выдержки времени для каждого контура всех ступеней дистанционной защиты от двойных замыканий на землю.

Данная возможность реализована с помощью выдержек времени защиты [3]: выдержек времени контуров ( Т А0 , Т В0 , Т С0 ) и выдержек времени ступеней ( Т ₁, Т ₂). Суммарная выдержка времени соответствующего контура и соответствующей ступени определяет время срабатывания защиты. Таким образом, селективность действия защиты зависит от правильности выбора выдержек времени защиты.

Выдержки времени контуров Т А0 , Т В0 , Т С0 следует выбирать так, чтобы они отличались друг от друга не менее чем на ступень селективности.

Выдержка времени второй ступени защиты Т ₂ должна быть больше суммы выдержки времени первой ступени Т ₁ и максимальной из выдержек времени контуров Т А0 , Т В0 , Т С0 не менее чем на ступень селективности.

Значения соответствующих выдержек времени защиты должны быть одинаковыми во всей защищаемой сети. При этом необходимо принять во внимание, что маркировка фаз на различных подстанциях сети может отличаться.

ПРИМЕР

Рассмотрим работу защиты при двойных замыканиях в сети, схема которой приведена на рис. 1 (питание осуществляется со стороны ПС1).

Рис.1. Двойное замыкание на землю

Выдержки времени защит от двойных замыканий на землю имеют следующие значения: Т А0 = 0, Т В0 = 0,3 с, Т С0 = 0,6 с, Т ₁ = 0, Т ₂ = 0,9 с, что удовлетворяет условиям обеспечения селективной работы защиты.

При возникновении двойного замыкания на землю в точках К1 и К2 в зонах действия первых ступеней защит КСЗ-1 и КСЗ-2 произойдет пуск обеих защит. С выдержкой времени Т В0 = 0,3 с ( Т ₁= 0) сработает защита КСЗ-2 на отключение линии ВЛ2 со стороны ПС2. После этого произойдет возврат защиты КСЗ-1.

В результате ликвидации двойного замыкания на землю сеть останется в работе с однофазным замыканием на землю. Питание потребителей ПС2, за исключением ВЛ2, сохраняется.

При возникновении двойного замыкания на землю в точках К1 и К3 в зонах действия первой ступени защиты КСЗ-1 и второй ступени защиты КСЗ-2 произойдет пуск обеих защит. С выдержкой времени Т С0 = 0,6 с ( Т ₁ = 0) сработает защита КСЗ-1 на отключение линии ВЛ1 со стороны ПС1. После этого произойдет возврат защиты КСЗ-2 (выдержка времени КСЗ-2 составляет 1,2 с).

При наличии дополнительного питания ПС2 все потребители ПС2 и ПС3 сохранят питание.

Аналогичным образом нетрудно проанализировать любые другие комбинации замыканий на землю в рассматриваемой сети, приводящие к протеканию значительного тока нулевой последовательности через ПС2. Во всех случаях результат работы защиты будет соответствовать одному из двух рассмотренных вариантов.

УДОБСТВО ЭКСПЛУАТАЦИИ

Дополнительно стоит отметить тот факт, что дистанционная защита линии напряжением 35 кВ выполнена на той же аппаратной платформе, что и защиты, устанавливаемые на вводных и секционных выключателях, высоковольтных электродвигателях, устройствах компенсации реактивной мощности, отходящих линиях на напряжение 6–35 кВ.

Различие устройств данной серии определяется лишь программным обеспечением. Использование решений на базе БМРЗ-152 позволяет сократить до минимума количество устройств, находящихся в резерве. Кроме того, на базе БМРЗ-152 может быть выполнена общесекционная автоматика по частоте и напряжению, а также автоматика регулирования напряжения трансформатора.

Алгоритм дистанционной защиты от двойных замыканий на землю блока БМРЗ-152-КСЗ, использующий трехфазную трехрелейную схему защиты, позволяет значительно повысить надежность электроснабжения потребителей, обладают понятными принципами работы и выбора уставок защиты.

ЛИТЕРАТУРА

1. Правила устройства электроустановок. 6-е изд. СПб.: Изд-во ДЕАН, 2005. – 464 с.
2. Федосеев А.М., Федосеев М.А. Релейная защита электроэнергетических систем: учеб. для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Энергоатомиздат, 1992. – 528 с., ил.
3. Цифровой блок релейной защиты типа БМРЗ-100, БМРЗ-152-Д-КСЗ-01. Руководство по эксплуатации ДИВГ.648228.039-02.05 РЭ.

© ЗАО "Новости Электротехники"
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Двойное замыкание

Двойные замыкания могут быть как развитие аварии в результате однофазных замыканий и как самостоятельное замыкание в двух точках сети, что значительно реже. [1]

Двойные замыкания на землю по этой же причине должны отключаться на обоих поврежденных элементах. [2]

Двойные замыкания на землю практически имеют место, и то относительно редко, тслько в системах с изолированными нейтралями, в которых дистанционные защиты от однофазных замыканий на землю не требуются. Поэтому использование только для двойных замыканий на землю отдельных дистанционных органов является нецелесообразным и не практикуется. [3]

Двойные замыкания могут возникнуть вследствие перенапряжений, возникающих на здоровых фазах при появлении однофазного замыкания в электрических сетях. [4]

Двойные замыкания на корпус в цепях управления могут привести к ложной работе отдельных узлов схемы. Во избежание этого предусмотрено реле напряжения РЗЗ, включенное между делителем напряжения – потенциометром 2СУВ и корпусом экскаватора. С появлением второй земли в цепях схемы управления реле РЗЗ срабатывает. Включается звуковой сигнал и выключается контактор КБ, отключающий цепи управления. [5]

Двойное замыкание на землю является, как правило, следствием длительной работы сети с однофазным замыканием на землю. Замыкание на землю другой фазы в другой точке сети возникает вследствие повышенных ( до междуфазных) значений напряжений неповрежденных фаз относительно земли. [7]

Двойные замыкания на землю в электродвигателях 3 – 10 кВ, как и многофазные к. [8]

Двойное замыкание на землю представляет опасность для генератора, и поэтому по правилам электротехнических установок при появлении одного замыкания на Рис – 14 30 – ПРИН землю на оставленном в работе генера – ты бмТки роторе должна включаться защита от вто – тора от замыкания рого замыкания на землю. [10]

Двойные замыкания на землю, как и многофазные, должны отключаться без выдержки времени. [11]

Двойному замыканию на корпус предшествует замыкание на корпус в одной точке. Поэтому на гидрогенераторах и крупных синхронных компенсаторах устанавливают защиту, сигнализирующую о появлении замыкания в одной точке. После появления сигнала машину останавливают для отыскания и устранения повреждения. На турбогенераторах устанавливают защиту от двойных замыканий на корпус. Дежурный персонал включает эту защиту при появлении ( обнаружении) замыкания на корпус в одной точке. [12]

Двойному замыканию на корпус предшествует замыкание на корпус в ОДНОЙ точке. Поэтому на гидрогенераторах и крупных синхронных компенсаторах устанавливают защиту, сигнализирующую о появлении замыкания в одной точке. После появления сигнала машину останавливают для отыскания и устранения повреждения. На турбогенераторах устанавливают защиту от двойных замыканий на корпус. Дежурный персонал включает эту защиту при появлении ( обнаружении) замыкания на корпус в одной точке. [13]

Двойному замыканию на корпус предшествует замыкание на корпус в одной точке. Поэтому на гидрогенераторах и крупных синхронных компенсаторах устанавливают защиту, сигнализирующую о появлении замыкания в одной точке. После появления сигнала машину останавливают для отыскания и устранения повреждения. На турбогенераторах устанавливают защиту от двойных замыканий на корпус. Дежурный персонал включает эту защиту при появлении ( обнаружении) замыкания на корпус в одной точке. [14]

От двойных замыканий на землю ( одно – в статоре электродвигателя, а другое – в сети) – однорелейная токовая отсечка нулевой последовательности без вы-держки времени. [15]