Технические характеристики то 18 б: Погрузчик ТО-18 технические характеристики и устройство, размеры и эксплуатация, расход топлива

Восемь наиболее важных характеристик дистанционных реле (на основе сравнения импеданса)

Импеданс дистанционных реле

Некоторые цифровые реле измеряют абсолютный импеданс повреждения, а затем определяют, требуется ли операция в соответствии с границами импеданса, определенными на диаграмме R / X. Традиционные дистанционные реле и цифровые реле, которые имитируют элементы полного сопротивления традиционных реле, не измеряют абсолютный импеданс.

Они сравнивают измеренное напряжение повреждения с напряжением копии, полученным из тока повреждения и настройки импеданса зоны, чтобы определить, находится ли повреждение в зоне или вне зоны.Компараторы импеданса дистанционных реле или алгоритмы, которые имитируют традиционные компараторы, классифицируются в соответствии с их полярными характеристиками, количеством входных сигналов, которые они имеют, и методом, с помощью которого производится сравнение сигналов.

Общие типы сравнивают относительную амплитуду или фазу двух входных величин для получения рабочих характеристик, которые представляют собой прямые или окружности при нанесении на диаграмму R / X .

Обратите внимание, что эта техническая статья не об основах дистанционной защиты.Но, на всякий случай, скажем несколько вводных слов :

Основной принцип дистанционной защиты заключается в делении напряжения в точке реле на измеренный ток. Рассчитанный таким образом кажущийся импеданс сравнивается с импедансом точки досягаемости. Если измеренный импеданс меньше импеданса точки досягаемости, предполагается, что на линии между реле и точкой досягаемости существует неисправность.

На каждом этапе эволюции конструкции дистанционных реле развитие форм и сложности рабочих характеристик импеданса определялось доступной технологией и приемлемой стоимостью.

Поскольку многие традиционные реле все еще используются, и поскольку некоторые числовые реле имитируют методы традиционных реле, краткий обзор компараторов импеданса оправдан.

В комплекте:

1. Сравнение амплитуды и фазы
2. Характеристика простого сопротивления
3. Самополяризованное реле Mho
4. Offset Mho / Линзовидные характеристики
5. Полностью кросс-поляризованная характеристика Mho
6. Частично кроссполяризованная характеристика Mho
7. Четырехугольная характеристика
8. Защита от перепадов мощности

1.Сравнение амплитуды и фазы

Релейные измерительные элементы, функциональность которых основана на сравнении двух независимых величин, по сути, являются компараторами амплитуды или фазы. Для элементов полного сопротивления дистанционного реле сравниваемыми величинами являются напряжение и ток, измеряемые реле.

В зависимости от используемой технологии для выполнения сравнения доступно множество методов. Они варьируются от электромагнитных реле со сбалансированным лучом (сравнение амплитуд) и индукционного стакана (сравнение фаз) до компараторов диодов и операционных усилителей в дистанционных реле статического типа, до цифровых компараторов последовательности в цифровых реле и до алгоритмов , используемых в числовых реле .

Любой тип характеристики импеданса, который можно получить с одним компаратором, также можно получить с другим. Сложение и вычитание сигналов для одного типа компаратора дает необходимые сигналы для получения аналогичной характеристики при использовании другого типа.

Например, сравнение V и I в компараторе амплитуд дает круговую характеристику полного сопротивления с центром в начале диаграммы R / X. Если к фазовому компаратору применяется сумма и разность V и I, результат будет аналогичной характеристикой.

Вернуться к содержанию ↑

2. Характеристика простого импеданса

Эта характеристика не учитывает фазовый угол между током и приложенным к нему напряжением. По этой причине его характеристика импеданса при нанесении на диаграмму R / X представляет собой круг с центром в начале координат и радиусом, равным его настройке в омах.

Операция выполняется для всех значений импеданса меньше заданного, то есть для всех точек внутри круга.

Таким образом, характеристика реле, показанная на рисунке 1, является ненаправленной, и в этой форме она будет работать при всех КЗ вдоль вектора AL , а также при всех КЗ за сборными шинами вплоть до импеданса AM . A — точка ретрансляции, а RAB — угол, на который ток короткого замыкания отстает от напряжения реле для замыкания на линии AB и RAC является эквивалентным опережающим углом для замыкания на линии AC .

Вектор AB представляет полное сопротивление перед реле между точкой ретрансляции A, и концом линии AB . Вектор переменного тока представляет полное сопротивление линии переменного тока за точкой ретрансляции.

AL представляет собой мгновенную защиту Зоны 1, установленную для покрытия от 80% до 85% защищаемой линии.

Реле, использующее эту характеристику, имеет три важных недостатка:

1. Ненаправленный.Он будет видеть повреждения как перед, так и за точкой ретрансляции, и поэтому требует наличия направленного элемента, чтобы обеспечить правильную селективность.
2. Имеет неравномерное покрытие сопротивления замыканиям.
3. Он восприимчив к колебаниям мощности и большой нагрузке на длинную линию из-за большой площади, покрываемой кругом импеданса.

Направленное управление является важным качеством распознавания для дистанционного реле , чтобы реле не реагировало на неисправности за пределами защищенной линии.Этого можно добиться, добавив отдельный элемент управления направлением.

Характеристика полного сопротивления элемента управления направлением представляет собой прямую линию на диаграмме R / X, поэтому комбинированная характеристика реле направления и реле сопротивления представляет собой полукруг APLQ , показанный на рисунке 2.

Если неисправность происходит в точке F, , близкой к C, на параллельной линии CD , направленный блок R _D на A будет сдерживаться из-за тока I _F1 .В то же время блок импеданса не может работать из-за запрещающего выхода блока R _D . Если это управление не предусмотрено, элемент минимального сопротивления может сработать до размыкания выключателя C .

Реверс тока через реле с I _F1 на I _F2 при размыкании C может привести к неправильному отключению исправной линии, если направленный блок R _D сработает до импеданса устройство сбрасывается.

Это пример того, что необходимо учитывать надлежащую координацию нескольких релейных элементов для достижения надежной работы реле в условиях развивающейся неисправности.

В старых конструкциях реле тип решаемой проблемы обычно назывался «гонка контактов».

Вернуться к содержанию ↑

3. Самополяризованное реле Mho

Элемент импеданса mho обычно известен как таковой, потому что его характеристика представляет собой прямую линию на диаграмме проводимости.

Он грамотно сочетает в себе отличительные качества как управления вылетом, так и управления направлением, тем самым устраняя проблемы «гоночного хода» , которые могут возникнуть при использовании отдельных элементов управления вылетом и направлением.

Это достигается добавлением поляризационного сигнала.

Элементы импеданса Mho были особенно привлекательны по экономическим причинам, когда использовались электромеханические релейные элементы. В результате они широко используются по всему миру в течение многих лет, и теперь их преимущества и ограничения хорошо известны.По этой причине они до сих пор эмулируются в алгоритмах некоторых современных числовых реле.

Характеристика элемента импеданса mho при нанесении на диаграмму R / X представляет собой круг, окружность которого проходит через начало координат, как показано на рисунке 3 ниже.

Это демонстрирует, что элемент импеданса по своей природе является направленным и поэтому он будет работать только при повреждениях в прямом направлении по линии AB .

Импедансная характеристика регулируется установкой Zn, достижение полного сопротивления по диаметру и φ , угол смещения диаметра от оси R. Угол φ известен как характеристический угол реле (RCA) . Реле работает при значениях полного сопротивления замыкания Z _F в пределах своей характеристики.

Самополяризованная характеристика mho может быть получена с помощью схемы фазового компаратора, которая сравнивает входные сигналы S ₂ и S ₁ и срабатывает всякий раз, когда S ₂ отстает от S ₁ на угол между 90 ° и 270 °, как показано на диаграмма напряжения на Рисунке 3 (а).

Два входных сигнала:

S ₂ = V-IZ _n
S ₁ = V

где:

• В = аварийное напряжение от вторичной обмотки ТН
• I = ток короткого замыкания от вторичной обмотки ТТ
• Z _n = установка импеданса зоны

Характеристика на Рисунке 3 (а) может быть преобразована в плоскость полного сопротивления на Рисунке 3 (b) , разделив каждое напряжение на I .

Диапазон импеданса зависит от угла повреждения. Поскольку защищаемая линия состоит из сопротивления и индуктивности, ее угол повреждения будет зависеть от относительных значений R и X на рабочей частоте системы.

При возникновении дугового замыкания или замыкании на землю с дополнительным сопротивлением, например сопротивлением основания башни или замыканием через растительность, значение резистивной составляющей полного сопротивления короткого замыкания будет увеличиваться, чтобы изменить угол сопротивления. Таким образом, реле, имеющее характеристический угол, эквивалентный углу линии, будет недосягаемым в условиях резистивного замыкания .

Некоторые пользователи устанавливают RCA меньше, чем угол линии, чтобы можно было принять небольшое значение сопротивления замыканию, не вызывая недосягаемости.

Однако при настройке реле необходимо знать разницу между линейным углом θ и характеристическим углом реле Ø. Результирующая характеристика показана на рисунке 3, где GL соответствует длине защищаемой линии.

Если установлен Ø меньше θ, фактическое количество защищенных линий AB будет равно значению уставки реле AQ, умноженному на косинус (θ − Ø).

Следовательно, требуемая настройка реле AQ определяется по формуле:

AQ = AB / cos (θ − Ø)

Из-за физической природы дуги существует нелинейная зависимость между напряжением дуги и током дуги, что приводит к нелинейному сопротивлению. Используя эмпирическую формулу, полученную А. van C. Warrington, приблизительное значение сопротивления дуги можно оценить как:

R _a = L × 28,710 / I ^1,4

где:

• R _a = сопротивление дуги (Ом)
• L = длина дуги (метры)
• I = ток дуги (A)

На длинных воздушных линиях, проводимых на стальных опорах с воздушными заземляющими проводами, обычно можно пренебречь влиянием дугового сопротивления.Эффект наиболее существенен на коротких воздушных линиях и с токами короткого замыкания ниже 2000 А (т. Е. В минимальных условиях установки) или если защищенная линия имеет конструкцию с деревянными опорами без заземляющих проводов.

В последнем случае сопротивление замыкания на землю уменьшает эффективную зону действия замыкания на землю элемента «mho» зоны 1 до такой степени, что большинство замыканий обнаруживается во время зоны 2.

Эту проблему обычно можно преодолеть , используя реле с кросс-поляризованным MHO или полигональной характеристикой .

Если энергосистема заземлена через сопротивление, следует понимать, , что это не нужно учитывать в отношении уставок реле, за исключением влияния, которое уменьшение тока короткого замыкания может иметь на значение видимого сопротивления дуги. Сопротивление заземления находится в источнике за реле и изменяет только угол источника и соотношение импеданса источника и линии при замыканиях на землю.

Следовательно, это будет приниматься во внимание только при оценке характеристик реле с точки зрения коэффициента полного сопротивления системы.

Вернуться к содержанию ↑

4. Характеристики офсетной Mho / линзовидной формы

В условиях близкого замыкания, когда напряжение реле падает до нуля или почти до нуля, реле, использующее самополяризованную характеристику MHO или любую другую форму самополяризованной характеристики направленного сопротивления, может не сработать, когда это необходимо. ,

Методы покрытия этого состояния включают использование ненаправленных характеристик импеданса, таких как смещение mho, смещение линзовидного или кросс-поляризованного и поляризованного с памятью характеристик направленного импеданса .

Если используется токовое смещение, характеристика mho смещается, чтобы охватить начало координат, так что измерительный элемент может работать при крупных повреждениях как в прямом, так и в обратном направлениях.

Реле смещения mho имеет два основных применения:

4.1 Третья зона и резервная зона сборных шин

В этом приложении он используется в сочетании с измерительными блоками mho в качестве детектора неисправностей и / или измерительного блока для зоны 3. Таким образом, с обратным вылетом, проходящим в зону сборных шин, как показано на Рисунке 4, он обеспечит резервную защиту от неисправностей сборных шин.

Это устройство может быть также снабжено четырехугольником . Еще одним преимуществом приложения для Зоны 3 является защита от переключения на отказ (SOTF) , где временная задержка для Зоны 3 будет обходиться на короткий период сразу после подачи питания на линию, чтобы обеспечить быстрое устранение неисправности в любом месте. защищенная линия.

4.2 Устройство запуска носителя в дистанционных схемах с блокировкой носителя

Если модуль смещения mho используется для запуска сигнализации несущей, он устроен, как показано на рисунке 4 выше.Несущая передается, если неисправность является внешней по отношению к защищаемой линии, но находится в пределах досягаемости смещенного реле mho, чтобы предотвратить ускоренное срабатывание реле второй или третьей зоны на удаленной станции.

Передача предотвращается при внутренних неисправностях за счет работы локальных измерительных блоков MHO, что позволяет быстро устранить неисправность с помощью местных и удаленных автоматических выключателей.

4.3 Применение лентикулярной характеристики

Существует опасность того, что реле смещения mho, показанное на рисунке 4, может работать в условиях переключения максимальной нагрузки, если зона 3 реле имеет большую настройку досягаемости.Для обеспечения удаленной резервной защиты от неисправностей на соседнем фидере может потребоваться большая зона действия Зоны 3.

Чтобы избежать этого, можно использовать профилированный тип характеристики, где резистивное покрытие ограничено.

Имея «линзовидную» характеристику, соотношение сторон линзы (a / b) регулируется , что позволяет настроить его таким образом, чтобы обеспечить максимальное покрытие сопротивления замыканию, совместимое с простоями в условиях максимальной передачи нагрузки.

На рис. 5 показано, как линзовидная характеристика может выдерживать гораздо более высокие уровни линейной нагрузки, чем характеристики смещения mho и плоского импеданса.

Уменьшение полного сопротивления нагрузки с Z _D3 до Z _D1 будет соответствовать эквивалентному увеличению тока нагрузки.

На рисунке 5 можно увидеть, как область нагрузки определяется в соответствии с дугой с минимальным сопротивлением, ограниченной прямыми линиями, исходящими из начала координат, 0.

Современные числовые реле обычно не используют линзообразную форму характеристики, а вместо этого используют обнаружение превышения нагрузки (ослепление нагрузки) .Это позволяет использовать полную характеристику mho, но с предотвращением отключения в области плоскости полного сопротивления, которая, как известно, часто используется нагрузкой (Z _A -Z _B -Z _C -Z _D ).

Вернуться к содержанию ↑

5. Полностью кроссполяризованная характеристика Mho

В предыдущем разделе показано, как характеристика ненаправленного смещения mho по своей природе способна работать при близких замыканиях при нулевом напряжении, где не будет поляризующего напряжения, позволяющего работать с простым направленным элементом mho.

Одним из способов обеспечения правильного ответа MHO элемента для сбоев нулевого напряжения, чтобы добавить процент напряжения от здоровой фазы (ы) к главному напряжению поляризационного в качестве опорной фазы замены. Этот метод называется кросс-поляризацией, и он имеет то преимущество, что сохраняет и даже улучшает характеристики направленности характеристики mho.

При использовании системы памяти фазного напряжения, что обеспечивает несколько циклов опорного напряжения до замыкания во время аварии, разработана методика кросс-поляризации также эффективен для трехфазных разломов крупным планом .Для этого типа неисправности, ни одного здорового опорного напряжения фазы отсутствует.

Современные цифровые или числовые системы могут предложить синхронную опорную фазу для изменений частоты энергосистемы до или даже во время повреждения.

Как описано выше в Разделе 3 (Самополяризованное реле Mho), недостатком самополяризованной, простой характеристики полного сопротивления MHO при применении к цепям воздушных линий с высокими углами импеданса является то, что имеет ограниченное покрытие дуги или короткого замыкания. сопротивление .Проблема усугубляется в случае коротких линий, поскольку требуемая омическая уставка Зоны 1 является низкой.

Величина резистивного покрытия, обеспечиваемого кругом mho, напрямую связана с настройкой прямого вылета. Следовательно, результирующее резистивное покрытие может быть слишком маленьким по сравнению с ожидаемыми значениями сопротивления замыканию.

Еще одно преимущество применения кросс-поляризации к элементу импеданса mho — , что его резистивное покрытие будет улучшено .

Этот эффект проиллюстрирован на рисунке 6 для случая, когда элемент mho имеет 100% кросс-поляризацию. При кросс-поляризации от исправной фазы (фаз) или от системы памяти, резистивное расширение mho будет происходить во время сбалансированного трехфазного короткого замыкания, а также при несбалансированном замыкании.

Расширение не произойдет в условиях нагрузки, когда нет сдвига фаз между измеренным напряжением и поляризационным напряжением. Степень увеличения резистивной досягаемости зависит от отношения импеданса источника к настройке досягаемости реле (импеданса), что можно вывести со ссылкой на рисунок 6.

Следует подчеркнуть, что очевидное распространение характеристики полного кросс-поляризованного импеданса на квадранты отрицательного реактивного сопротивления на Рисунке 7 не означает, что будет работать при обратных КЗ.

При кросс-поляризации характеристика реле расширяется, чтобы охватить источник диаграммы импеданса только для прямых коротких замыканий .

Для обратных КЗ эффект заключается в том, чтобы исключить источник диаграммы импеданса, тем самым обеспечивая правильные направленные ответы для прямых или обратных замыканий на большом расстоянии.

Полностью кросс-поляризованные характеристики в настоящее время в значительной степени вытеснены из-за тенденции компараторов, подключенных к исправным фазам, работать в условиях сильного отказа на другой фазе.

Это не имеет значения для коммутируемого дистанционного реле, где один компаратор подключается к правильному сопротивлению контура короткого замыкания путем запуска единиц до начала измерения.

Однако современные реле предлагают независимое измерение импеданса для каждой из трех цепей замыкания на землю и трех цепей замыкания на землю. Для этих типов реле неправильное срабатывание исправных фаз нежелательно, особенно когда требуется однополюсное отключение для однофазных КЗ.

Вернуться к содержанию ↑

6.Частично кроссполяризованная характеристика Mho

Там, где не предусмотрен надежный независимый метод выбора неисправной фазы, современное непереключаемое дистанционное реле может использовать только относительно небольшой процент кросс-поляризации.

Выбранный уровень должен быть достаточным для обеспечения надежного направленного управления при наличии переходных процессов конденсаторного трансформатора напряжения (CVT) для крупных КЗ, а также для обеспечения надежного выбора неисправной фазы. Использование только частичной кросс-поляризации позволяет избежать недостатков характеристики полной кросс-поляризации, сохраняя при этом преимущества.

На Рисунке 8 показана типичная характеристика, которую можно получить с помощью этого метода (эталонные семейства Micromho, Quadramho и Optimho).

Вернуться к содержанию ↑

7. Четырехугольная характеристика

Эта форма многоугольной характеристики импеданса показана на рисунке 9. Характеристика обеспечивается настройками прямого вылета и резистивного вылета, которые регулируются независимо.Следовательно, он обеспечивает лучшее резистивное покрытие, чем любая характеристика типа mho для коротких линий.

Это особенно верно для измерения полного сопротивления замыкания на землю, когда сопротивление дуги и сопротивление замыканию на землю вносят вклад в самые высокие значения сопротивления замыканию.

Чтобы избежать чрезмерных ошибок в точности достижения зоны, обычно накладывают максимальное сопротивление с точки зрения достижимости зоны . Рекомендации по этому поводу обычно можно найти в соответствующих руководствах по реле.

Четырехсторонние элементы с плоскими линиями измерения реактивного сопротивления могут создавать проблемы погрешности измерения при резистивных замыканиях на землю, когда угол полного тока короткого замыкания отличается от угла тока, измеренного реле. Это будет тот случай, когда векторы напряжения локального и удаленного источников сдвинуты по фазе относительно друг друга из-за потока мощности до отказа.

Это можно преодолеть, выбрав альтернативу использованию фазного тока для поляризации линии измерения реактивного сопротивления.

Полигональные характеристики полного сопротивления очень гибкие с точки зрения покрытия полного сопротивления как для фазовых замыканий, так и для замыканий на землю. По этой причине большинство цифровых и цифровых дистанционных реле теперь имеют такую ​​форму характеристики.

Еще одним фактором является то, что не возникает дополнительных затрат на реализацию этой характеристики с использованием электромеханических дискретных компонентов или ранней технологии статических реле.

Вернуться к содержанию ↑

8.Защита от скачков мощности — использование характеристики сопротивления

Во время тяжелых условий качания мощности, из которых система вряд ли сможет выйти, стабильность может быть восстановлена ​​только в том случае, если источники качания отделены .

Если такие сценарии идентифицированы, колебание мощности или сбой, может быть развернута защита от отключения, чтобы стратегически разделить энергосистему в предпочтительном месте. В идеале, разделение должно быть выполнено таким образом, чтобы мощность установки и подключенные нагрузки по обе стороны от разделения были согласованы.

Этот тип помех обычно не может быть правильно идентифицирован обычной дистанционной защитой.

Как упоминалось ранее, часто требуется для предотвращения срабатывания схем дистанционной защиты во время стабильных или нестабильных колебаний мощности, чтобы избежать каскадного отключения . Чтобы инициировать разделение системы на случай ожидаемого нестабильного колебания мощности, может быть использована схема отключения при отклонении от шага, использующая элементы измерения сопротивления Ом.

Ом применяются вдоль прямой и обратной осей сопротивления диаграммы R / X, а их рабочие границы устанавливаются параллельно вектору полного сопротивления защищенной линии, как показано на рисунке 10.

Омные элементы импеданса делят диаграмму импеданса R / X на три зоны: A, B и C.Поскольку импеданс изменяется во время качания мощности, точка, представляющая импеданс, перемещается вдоль траектории качания, входя в три зоны по очереди и вызывая единицы Ом должны работать последовательно.

Когда полное сопротивление переходит в третью зону, последовательность отключения завершается, и катушка отключения выключателя может быть запитана под подходящим углом между системными источниками для прерывания дуги с небольшим риском повторного зажигания.

Только нестабильное колебание мощности может вызвать последовательное перемещение вектора импеданса через три зоны.

Следовательно, другие типы нарушений в системе, , такие как состояния отказа энергосистемы, не приведут к срабатыванию релейного элемента .

Вернуться к содержанию ↑

— OMICRON (ВИДЕО)

Источник // Руководство по автоматизации и защите сети от GE (Alstom Grid)