ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЕ РЕЛЕ С ТОРМОЖЕНИЕМ ТИПА SPAD 346 С
Реле SPAD 346С выполняет функции дифференциальной токовой защиты, максимальной токовой защиты, защиты от замыканий на землю, УРОВ.
Дифференциальное реле предназначено для защиты двухобмоточных силовых трансформаторов и блоков генератор- трансформатор от коротких замыканий между обмотками, межвитковых замыканий, замыканий на землю и коротких замыканий на выводах, а также для защиты генераторов от замыканий между обмотками и коротких замыканий на выводах в зоне защиты. Реле может применяться для защиты трехобмоточных трансформаторов, если из одного направления подается больше 3/4 мощности КЗ.
Защита от межвитковых замыканий в обмотках, от КЗ между обмотками и КЗ в зоне действия защиты осуществляется трехфазной дифференциальной защитой с торможением.
Для защиты от замыканий на землю на сторонах ВН и НН трансформатора можно выбрать один из четырех принципов: дифференциальная токовая защита с торможением для сетей с большим током замыкания на землю; чувствительная дифференциальная защита нулевой последовательности для сетей с ограниченным током замыкания на землю; токовые защиты нулевой последовательности, реагирующие на нулевые составляющие фазных токов или на ток в нейтрали трансформатора.
Хорошее электрическое торможение, блокировки обеспечивают несрабатывание защиты при бросках тока намагничивания, при включении и перевозбуждении трансформатора.
Реле SPAD346C включает три отдельных модуля: модуль трехфазной дифференциальной защиты с торможением SPCD3D53; модуль защиты от замыканий на землю SPCD 2D55; модуль МТЗ и защиты от замыканий на землю SPCJ 4D28.
Модуль SPCD 3D53 выполняет функцию защиты от КЗ между обмотками и на выводах, межвитковых замыканий в обмотках. Дифференциальное реле сравнивает фазные токи на обеих сторонах защищаемого объекта. Если дифференциальный ток фазных токов в одной из фаз превысит уставку характеристики срабатывания с торможением или ступень отсечки, модуль подает сигнал срабатывания. Причиной появления дифференциального тока могут быть различные амплитуды или разница фаз токов.
Промежуточные ТТ обычно используются в дифференциальной защите трансформаторов для подстройки группы соединений и выравнивания вторичных токов основных ТТ. Промежуточные ТТ используются также для устранения составляющих тока нулевой последовательности фазных токов при замыканиях на землю вне защищаемой зоны. Реле SPAD346C не требует промежуточных трансформаторов для защиты силовых трансформаторов, так как модуль дифференциальной защиты позволяет подстроить группу соединений трансформатора, коэффициенты трансформации и исключить составляющую тока нулевой последовательности фазных токов цифровым способом на стороне ВН и/или на стороне НН.
Срабатывание модуля дифференциальной защиты SPCD 3DS3 основывается на составляющей первой гармоники фазных токов (постоянная составляющая и гармонические составляющие фазных токов фильтруются цифровым путем).
В дополнение к ступени с торможением модуль SPCD 3D53 имеет отдельную регулируемую ступень токовой защиты без выдержки времени. Ступень токовой отсечки срабатывает, когда первая гармоника, рассчитанная из дифференциального тока, превышает установленный предел срабатывания.
Если тормозной ток меньше 30 % дифференциального тока, то высока вероятность повреждения в защищаемой зоне. В этом случае уставка срабатывания уменьшается вдвое, а блокировки ступени с торможением автоматически снимаются.
Модуль SPCD3D53 имеет интегрированный регистратор анормальных режимов, который может записывать 6 фазных токов, внутренние сигналы срабатывания и блокировки модуля, входные сигналы управления.
Некоторые технические данные модуля
Диапазон коррекции коэффициента трансформации ТТ со стороны ВН силового трансформатора 0,40 -1,5 (аналогично со стороны НН).
Ступень дифференциального тока с торможением; основная уставка 5-50 %; время срабатывания, включая замедление выходного реле, 30-40 мс; погрешность срабатывания ±4%.
Ступень дифференциальной отсечки: диапазон уставок разностного тока = 5- 30; время срабатывания при токе около 35 мс, при токе более 2,6 - 20 мс.
Модуль защиты от замыканий на землю SPCD 2D55. Если в защищаемой зоне происходят однофазные и двухфазные КЗ на землю, чувствительность дифференциальной защиты, измеряющей фазные токи, может быть недостаточной, в частности, если нейтраль звезды трансформатора заземлена через сопротивление. Модуль SPCD 2D55 обеспечивает защиту на сторонах ВН и НН обмоток трансформаторов Защита от замыканий на землю может быть выбрана из следующих четырех:дифференциальная токовая защита с торможением, основанная на сравнении нулевой составляющей фазных токов и тока в нейтрали трансформаторов; чувствительная дифференциальная защита нулевой последовательности, основанная на сравнении тока в нейтрали трансформатора и геометрической суммы фазных токов трансформатора; токовая защита нулевой последовательности, реагирующая на амплитуду составляющей нулевой последовательности основной частоты фазных токов; токовая защита, реагирующая на амплитуду основной частоты тока, проходящего в нейтрали трансформатора. Защиты от замыканий на землю на сторонах ВН и НН независимы друг от друга, поэтому принцип защиты на стороне ВН не должен быть таким же, что на стороне НН.
Цифровая дифференциальная токовая защита е торможением срабатывает исключительно при замыканиях на землю в защищаемой зоне, т.е. в зоне между фазными ТТ и ТТ, подключенным в нейтрали. Реле измеряет дифференциальный ток как разность между током нулевой последовательности фазных токов и током нейтрали.
При КЗ на землю в защищаемой зоне разность фаз между током нулевой последовательности фазных токов и током нейтрали больше чем 90 грд., т.е. ток нулевой последовательности и ток нейтрали направлены в сторону защищаемой зоны. При расчете дифференциального тока направление тока нулевой последовательности и тока нейтрали выбирается таким образом, что срабатывание возможно, если разность фаз этих токов превышает 90°. Чем меньше разность фаз (чем ближе она к 90°), тем больше должен быть дифференциальный ток, необходимый для срабатывания.
Работа цифровой дифференциальной токовой защиты тормозится в зависимости от фазных токов (токов нагрузки) на стороне защищаемой обмотки таким образом, что с увеличением фазных токов на соответствующей стороне увеличивается дифференциальный ток, необходимый для пуска.
Если ток нулевой последовательности фазных токов равен нулю, а ток нейтрали превышает предел срабатывания, то в защищаемой зоне происходит КЗ на землю и реле срабатывает по истечении заданной выдержки времени. Подобная ситуация может возникнуть, когда трансформатор подсоединен к сети со стороны ВН при внутреннем КЗ на землю на стороне ПН. В данном случае сработает защита на стороне НН.
При использовании принципа цифровой дифференциальной защиты с торможением соотношение тока нейтрали и тока нулевой последовательности фазных токов должно быть больше уставки на стороне ВН и больше уставки на стороне НН, чтобы осуществить запуск защиты от КЗ на землю на соответствующей стороне. Уставки обеспечивают селективность защиты с учетом распределения тока замыкания на землю между нейтралью трансформатора и сетью.
МТЗ нулевой последовательности и МТЗ нейтрали.
Метод МТЗ нулевой последовательности может использоваться для защиты от замыканий на землю обмоток, соединенных в треугольник и подключенных к сети с заземленной нейтралью. Сумма фазных токов, т.е. сумма токов нулевой последовательности в фазах, рассчитывается в модуле реле на основе фазных токов, подведенных к реле. Сумма трех фазных токов не будет равна нулю при внутренних замыканиях на землю. Особое внимание следует уделять уставкам по времени срабатывания во избежание излишних срабатываний, когда фазные ТТ насыщаются при внешних КЗ или бросках тока намагничивания.
Защита от замыканий на землю по току нейтрали может использоваться в качестве резервной защиты от замыканий на землю. Эта защита запускается, когда ток нулевой последовательности или ток нейтрали превышает установленный предел пуска. Время срабатывания имеет независимую выдержку.
Технические данные МТЗ аналогичны цифровой дифференциальной защите.
Комбинированный модуль МТЗ и защиты от замыкании на землю SPCJ 4D28 предназначен для защиты от одно-, двух- и трехфазных КЗ силовых трансформаторов и блоков генератор- трансформатор. Защита включает три ступени: первая работает с независимой или обратнозависимой выдержкой времени; вторая и третья - в режиме с независимой выдержкой времени. МТЗ запускается сразу же, как только ток одной или нескольких фаз превысит величину уставки соответствующей ступени. Если превышение тока длится достаточно долго для того, чтобы превысить выдержку времени срабатывания, установленную для модуля, запущенная ступень подает сигнал отключения на выключатель.
Комбинированный модуль SPCJ 4D28 предназначен для использования в качестве ненаправленной защиты от замыканий на землю и резервной защиты от замыканий на землю. Модуль защиты от замыканий на землю имеет две ступени: с низкой и высокой уставкой. При запуске ступени формируется сигнал пуска, который может подводиться к соответствующему выходному сигналу. Если замыкание на землю сохраняется по истечении уставки времени срабатывания, соответствующая ступень выдает сигнал срабатывания.
Ступени с низкой уставкой могут иметь как независимую, так и обратнозависимую выдержку времени; ступени с высокой уставкой имеют только независимую выдержку времени. Срабатывание различных ступеней может полностью запрещаться путем выбора соответствующей установки переключателей конфигурации.
Кроме того, комбинированный модуль SPCJ 4D23 обеспечивает защиту от обрыва фаз, которая контролирует минимальный и максимальный фазный ток и рассчитывает дифференциальный ток между фазами. Защита от обрыва фаз может использоваться для контроля состояния сети. При защите силовых трансформаторов со схемой соединения Y/Y защита от обрыва фаз может выполнять сигнальную функцию.
Устройство и принцип работы дифференциального реле с торможением SРAD 346С. Устройство SPAD состоит из трех модулей и нескольких узлов, обеспечивающих необходимые функции защиты, управления, автоматики и сигнализации. Блок-схема и схема соединений дифференциального реле представлена на рис. 31. Питание реле производится от преобразовательного блока питания, который обеспечивает необходимые уровни напряжения для функционирования блоков реле.
Переменный ток от измерительных ТТ подается через клеммные колодки на блок входных трансформаторов U6. В этом блоке гальванически разделяются цепи устройства от цепей измерительных трансформаторов и преобразуются уровни входных с и шало в до необходимых для работы АЦП уровней. Преобразованные сигналы от блока трансформаторов с помощью гибкого экранированного жгута поступают на вход измерительных модулей U1, U2, где обрабатываются. Измерительные модули выполняются в виде самостоятельных устройств на микропроцессорной элементной базе. Они имеют независимую систему самоконтроля, которая обеспечивает высокую надежность модулей, благодаря постоянному контролю аппаратной и программной части. Модули преобразуют сигналы от промежуточных трансформаторов в последовательность двоичных кодов и сравнивают с уровнем уставок. В случае превышения уставки в регистры памяти записываются параметры аварийного режима и формируется логический сигнал, поступающий на вход блока управления U4.
Рис. 31. Блок-схема и схема соединений дифференциального реле с торможением SPAD 346С
На вход блока управления поступают также логические сигналы от блоков входов Xl/1-Xl/l0, которые обеспечивают прием внешних сигналов и гальваническую развязку.
Блок управления обрабатывает поступающие на его входы сигналы по определенному алгоритму и формирует сигналы срабатывания выходных реле сигнализации и отключения. Блок выходных реле обеспечивает прием команд от блока управления и срабатывание реле сигнализации (Х2/8-Х2/16) и отключения (X1/11-X1/18, Х2/3-Х2/6). Микропроцессорная часть устройства постоянно контролирует состояния выходных реле, обеспечивая высокую готовность к действию. Предусмотрены меры, исключающие самопроизвольное срабатывание выходных реле.
Технические данные.
Нижняя ступень сверхтока: ток трогания; режим с независимой выдержкой времени - (0,5-5,0); режим с обратнозависимой выдержкой времени - (0,5-2,5); время трогания - около 70 мс; время возврата после срабатывания - по выбору 60, 100, 500 или 1000 мс; время возврата после отключения внешнего КЗ <30 мс; погрешность срабатывания - от уставки ±3%
Верхняя ступень сверхтока: ток трогания (0,5-40,0); собственное время срабатывания - около 40 мс; время возврата < 30 мс; время срабатывания - 0,04-300 с; коэффициент возврата - около 0,96.
Нижняя ступень замыкания на землю: ток трогания - (0,1-0,8); время трогания - около 70 мс; режим с независимой выдержкой времени — 0,05-300 с; время возврата после срабатывания - по выбору 60, 100, 500 или 1000 мс; коэффициент возврата - около 0,96.
Верхняя ступень замыкания на землю: ток трогания (0,1-10,0); время трогания - около 50 мс; время срабатывания - 0,05-300 с.
УРОВ. Все модули дифференциального реле с торможением SPAD346C имеют встроенное УРОВ, что позволяет реализовать надежную систему отключения выключателя.