RU2093942C1

RU2093942C1 - Electrical equipment protection method

Info

Publication number: RU2093942C1
Application number: RU93021524A
Authority: RU
Inventors: С.Ф. Мокеев; А.С. Мокеев
Original assignee: Государственное предприятие Ленинградская атомная электростанция им.В.И.Ленина
Priority date: 1993-04-23
Filing date: 1993-04-23
Publication date: 1997-10-20

Abstract

FIELD: relay protective gear for electrical equipment, including short-circuit protection. SUBSTANCE: use is made of voltage-response plugging current relay implementing function

, where left part of expression is modulus of sum of two quantities; i is imaginary unit; Ir, Kr, Φ_r are parameters determining, respectively, radius of Ir (A) and coordinates of KrU(A) and Φ_r (radian) of center of circle of protective gear failure in polar coordinates of protected electrical installation current vector. EFFECT: improved reliability. 2 dwg

Description

Настоящее изобретение относится к области релейной защиты электрооборудования и может быть использовано для защиты электроустановок разного вида от коротких замыканий (к.з.). The present invention relates to the field of relay protection of electrical equipment and can be used to protect electrical installations of various types from short circuits (short circuit).

Известны разные способы защиты электрооборудования от к.з. максимальные токовые защиты (м.т.з.), м.т.з. с вольтметровой блокировкой, дифференциальные защиты, направленные защиты и т.д. [1]
Из известных способов наиболее близким по технической сущности являются дистанционные направленные защиты, исполнительный орган которых выполнен на реле сопротивлений, сравнивающем две величины

где

коэффициенты, характеризующие параметры реле,

текущие значения векторов напряжения и тока защищаемой электроустановки. Сравнение величин производится либо по абсолютному значению, либо по фазе с использованием полупроводниковой техники или на реле индукционной или электродинамической систем [1]
Недостатком этого способа защиты является аппаратная сложность и дороговизна комплекса защиты и в связи с этим он не нашел широкого применения в защите электрооборудования низкого напряжения (10 кВ и ниже). Кроме того, во многих случаях эти защиты не обеспечивают необходимой чувствительности и селективности (защиты трансформаторов, секций, электродвигателей и т.д.).There are various methods of protecting electrical equipment against short-circuit maximum current protection (m.t.z.), m.t. with voltmeter interlock, differential protection, directional protection, etc. [one]
Of the known methods, the closest in technical essence are remote directional protection, the executive body of which is made on a resistance relay comparing two quantities

Where

coefficients characterizing relay parameters,

current values of the voltage and current vectors of the protected electrical installation. Comparison of values is made either by absolute value or by phase using semiconductor technology or on a relay of induction or electrodynamic systems [1]
The disadvantage of this protection method is the hardware complexity and high cost of the protection complex, and in this regard, it has not found wide application in the protection of low voltage electrical equipment (10 kV and below). In addition, in many cases, these protections do not provide the necessary sensitivity and selectivity (protection of transformers, sections, electric motors, etc.).

Целью настоящего изобретения является получение простой в исполнении защиты с повышенной чувствительностью для применения в широком спектре защищаемого электрооборудования. Эта цель достигается путем использования реле, реализующего функцию

где i мнимая единица,

текущие значения векторов тока и напряжения защищаемого присоединения,
I_p, K_p, Φ_p - параметры, определяющие радиус I_p(A) и координаты K_p•U(A) и Φ_p (радиан) центра круга несрабатывания защиты в полярных координатах вектора тока защищаемого присоединения. При этом параметры круга несрабатывания выбирают из условия наложения его на векторную диаграмму токов нормального режима работы электроустановки и режима внешнего к.з.The aim of the present invention is to provide a simple protection with increased sensitivity for use in a wide range of protected electrical equipment. This goal is achieved by using a relay that implements a function.

where i is the imaginary unit,

current values of current vectors and voltage of the protected connection,
I _p , K _p , Φ _p - parameters that determine the radius I _p (A) and the coordinates K _p • U (A) and Φ _p (radian) of the center of the circle of failure of protection in the polar coordinates of the current vector of the protected connection. In this case, the parameters of the failure circle are selected from the condition of imposing it on the vector diagram of the currents of the normal operation mode of the electrical installation and the external short-circuit mode.

На фиг. 1 изображены круг 1 несрабатывания защиты при напряжении сети, равном номинальному (U_сети U_ном.), круговая диаграмма 2 векторов тока I₁ нормального режима, включая режим пуска. Там же дан вектор I₂ "далекого" к. з. при U_сети ≈ U_ном.
На фиг. 2 изображен круг 1 несрабатывания защиты при напряжении сети, равном нулю, (U_сети ≈ 0) к.з. в месте установки защиты. При этом вектор I₁ ток присоединения при внешнем к.з. вектор I₂ - ток присоединения при к.з. в зоне.In FIG. 1 shows a circle 1 of failure of protection at a network voltage equal to the rated voltage (U _network U _nom. ), A pie chart of 2 current vectors I _{1 of} normal mode, including the start mode. In the same place, the vector I _{2 of the} “distant” c. at U _network ≈ U _nom.
In FIG. 2 shows circle 1 of the failure of protection at a network voltage equal to zero, (U _network ≈ 0) short circuit at the place of installation of protection. In this case, the vector I ₁ is the connection current with an external short-circuit vector I ₂ - connection current at short circuit in the zone.

Выбор параметров реле I_p, K_p, Φ_p производится в следующем порядке:
1. Определяется радиус I_p круга несрабатывания при известных токах к.з. защищаемого присоединения при повреждении в месте установки защиты (U 0) при "внешнем" к.з. I₁ по формуле:
I_p K₁ K₂ I₁,
где K₁ коэффициент запаса, принимаемый равным 1,1 1,2 в зависимости от типа реле,
K₂ коэффициент апериодической составляющей тока "внешнего" к.з. I, принимаемый равным 1,0 1,5 в зависимости от времени срабатывания защиты и характера тока I₁.The selection of relay parameters I _p , K _p , Φ _{p is} performed in the following order:
1. The radius I _{p of the} circle of failure for the known short-circuit currents is determined protected connection in case of damage at the place of installation of protection (U 0) with an "external" fault I ₁ according to the formula:
I _p K ₁ K ₂ I ₁ ,
where K ₁ the safety factor, taken equal to 1.1 1.2 depending on the type of relay,
K ₂ coefficient of the aperiodic component of the current of the "external" short circuit I, taken equal to 1.0 1.5 depending on the response time of the protection and the nature of the current I ₁ .

2. Определяется зона токов нормальной работы присоединения, включая режимы пуска, самозапуска, перегрузки и т.д. 2. The zone of currents of normal operation of the connection is determined, including the start, self-start, overload, etc.

3. Определяются параметры K_p и Φ_p из условия наложения круга несрабатывания реле на зону токов нормальной работы присоединения, определенной в пункте 2.3. The parameters K _p and Φ _{p are} determined from the condition of imposing a circle of non-operation of the relay on the zone of currents of normal operation of the connection, defined in paragraph 2.

Для примера, проведем согласно предлагаемому способу выбор защиты ввода секции, основной нагрузкой которой являются асинхронные двигатели:
1. Из соображений селективности защита действует с выдержкой времени, отстроенной по времени от защиты отходящих фидеров, и в связи с этим коэффициент K₂ принимается равным I и I₁ определяется как E"/X, где E" сверхпереходная ЭДС асинхронного двигателя с учетом затухания за время работы защиты, X результирующий реактанс двигателей, подключенных к секции.For example, according to the proposed method, we will choose the protection of the input section, the main load of which are asynchronous motors:
1. For reasons of selectivity, the protection operates with a delay time that is set up in time from the protection of the outgoing feeders, and in this regard, the coefficient K _{2 is} taken to be I and I ₁ is defined as E "/ X, where E" is the super-transient EMF of the induction motor taking into account the attenuation during protection operation, X resulting reactance of motors connected to the section.

2. Определяется радиус I_p круга несрабатывания реле
I_p 1,1 • I₁
3. Определяется зона токов нормальной работы потребителей секции. Вектор тока нагрузки секции с асинхронными двигателями описывает окружность с радиусом I_п/2 с центром с координатами I_п/2- Φ_p 90^o в полярных координатах, где I_п пусковой ток потребителей секции.2. The radius I _{p of the} circle of failure of the relay is determined
I _p 1,1 • I ₁
3. The zone of currents of normal operation of consumers of the section is determined. The load current vector of a section with induction motors describes a circle with a radius of I _p / 2 centered at coordinates I _p / 2- Φ _p 90 ^o in polar coordinates, where I _{p is the} starting current of consumers in the section.

4. Определяется центр круга несрабатывания совмещением его с центром окружности по пункту 3. 4. The center of the circle of failure is determined by combining it with the center of the circle according to paragraph 3.

5. Если выбранный радиус I_p<I_п/2, радиус круга выбирается равным I_p K₁•I_п/2, где K₁ коэффициент запаса.5. If the selected radius is I _p <I _p / 2, the circle radius is chosen equal to I _p K ₁ • I _p / 2, where K _{1 is} the safety factor.

Предлагаемый способ защиты просто реализуется с помощью магнитного (ампервитками) или электрического суммирования с использованием электромагнитных или магнитоэлектрических реле. The proposed method of protection is simply implemented using magnetic (ampere-turns) or electrical summation using electromagnetic or magnetoelectric relays.

Предлагаемая защита позволяет иметь:
1. Простую и чувствительную защиту, практически, для всего спектра электроустановок (трансформаторов, двигателей, секций, линий электропередачи и т.д.).The proposed protection allows you to have:
1. Simple and sensitive protection, practically, for the whole range of electrical installations (transformers, motors, sections, power lines, etc.).

2. Фазочувствительную защиту от замыкания на землю с высоким коэффициентом чувствительности в сетях как с большим, так и с малыми токами замыкания на землю. 2. Phase-sensitive earth fault protection with a high sensitivity coefficient in networks with both high and low earth fault currents.

3. Эффективное дальнее резервирование защит, особенно в сетях напряжения до 1 кВ, где низка, как правило, чувствительность традиционных защит и остро стоят проблемы пожарной безопасности электротехнических коммуникаций. 3. Effective long-distance redundancy of protection, especially in voltage networks up to 1 kV, where, as a rule, the sensitivity of traditional protection is low and the fire safety problems of electrical communications are acute.

Claims

A method of protecting electrical equipment, including measuring current and voltage, determining an electrical parameter and shutting down the electrical installation when the electrical parameter exceeds the setpoint, characterized in that the module uses the sum of two values proportional to the current vectors I and voltage U of the electrical installation, the specified setting is determined by expression

where on the left side of the expression is the modulus of the sum of two quantities, i is the imaginary unit;
I _p , K _p , Φ _p are the parameters that determine the radius Ip (A) and the coordinates КрU (A) and Φ _p - (radian) of the center of the circle of failure of protection in polar coordinates of the current vector of the protected electrical installation, respectively
the parameters of the circle of failure of protection are selected from the conditions of imposing it on the vector diagram of the currents of the normal operation mode of the electrical installation and the external short circuit mode.