Ввод уставок максимальной токовой защиты (ANSI 50/51) в терминалы SEPAM 20, 40 и 80 серий

Выбранные характеристики МТЗ и рассчитанные значения уставок в терминалы SEPAM вводятся следующим образом.

Перед вводом значений уставок необходимо выбрать нужный режим настройки терминала SEPAM на работу, либо с коэффициентом TMS (Time Multiplier Setting), либо с выдержкой времени срабатывания защиты при кратности тока, равном 10I_ср.защ (10I/I_s).

При настройке защиты с помощью блока клавиатуры и индикации (HMI) необходимо предварительно ввести ключ пароля, позволяющий изменить режимы настройки и значений уставок терминала SEPAM. При нажатии на кнопку «ключ» защита запрашивает пароль. При нажатии на кнопку «ввод» (данная кнопка терминала так же выполняет функцию сброс защиты «reset») на дисплее отобразится старший разряд четырехзначного десятичного значения поля для ввода пароля. Нажатием на кнопки «перемещение курсора вверх и вниз» выставить старший разряд числового значения пароля. Нажатием на кнопку «ввод» перейти к следующему разряду четырехзначного десятичного значения поля, и таким образом установить четыре разряда числового пароля. Установив значение младшего разряда пароля и нажав кнопку «ввод», закрыть введенное значение пароля. Перемещением курсора «вниз» перейти в режим — применить введенное значение «Apply» и нажать кнопку «ввод». Если введенное значение пароля верно, то на экране дисплея (в верхней его части) появятся изображение двух ключей. На заводе — изготовителе цифровых терминалов SEPAM устанавливается пароль «0000».

Нажать кнопку «настройка SEPAM» на лицевой панели терминала. Внутри меню «настройка SEPAM» выбрать панель настройки «Settings» или «General settings» (в зависимости от типа программируемого терминала). Этот режим выводится на дисплей при повторном нажатии на данную кнопку. При отображении на экране дисплея режима настройки «Settings» с помощью кнопок перемещения курсора «вверх» и «вниз» перейти в поле настроек «Settings mode» и выбрать режим программирования уставок с применением коэффициента TMS или временным интервалом работы защиты при кратности тока, равном 10I_ср.защ (10I/I_s). После выбора необходимого режима работы нажать кнопку «ввод». Далее при помощи кнопки перемещение «вниз» перейти в режим сохранения выбранных настроек «Apply» и нажать кнопку «ввод».

Нажать кнопку выбора «характеристик защит». Терминал перейдет в режим отображения меню «Protections». С помощью кнопок перемещения курсора «вверх» и «вниз» выбрать режим ввода уставок для МТЗ «50/51» или «Phase» (в зависимости от типа программируемого терминала). Выбрать режим ввода активных (основных А) и вторичных (В) групп уставок для каждой из ступеней МТЗ. С помощью кнопок перемещения курсора «вверх» и «вниз» перейти в режим выбора типа характеристики защиты «Curve» и нажать кнопку «ввод». С помощью кнопок перемещения курсора «вверх» и «вниз» выбрать необходимый тип характеристики:

• · независимая характеристика (Definite),
• · стандартная обратно зависимая характеристика (французский стандарт),
• · длительно обратно зависимая характеристика,
• · очень обратно зависимая характеристика,
• · чрезвычайно обратно зависимая характеристика,
• · ультра зависимая характеристика,
• · зависимая характеристика типа RI,
• · IEC SIT/A (стандартная обратно зависимая характеристика МЭК),
• · IEC LIT/B (очень обратно зависимая характеристика МЭК),
• · IEC VIT/B
• · IEC EIT/C
• · IEEE умеренно обратно зависимая характеристика (МЭК),
• · IEEE очень обратно зависимая характеристика (МЭК),
• · IEEE чрезвычайно обратно зависимая характеристика (МЭК),
• · IAC обратно зависимая характеристика,
• · IAC очень обратно зависимая характеристика,
• · IAC чрезвычайно обратно зависимая характеристика,
• · персонализированная характеристика.

«Персонализированная характеристика» имеется только в терминалах SEPAM 80. После выбора необходимого типа характеристики МТЗ нажать кнопку «ввод» и с помощью кнопки переместиться по меню «вниз» перейти на строку меню установка тока срабатывания защиты I_s «Threshold». Нажать кнопку «ввод» и установить поочередно все десятичные разряды значения уставки срабатывания защиты и размерность уставки (А/kA).

• · при выставлении независимой от тока характеристики уставка по току срабатывания может быть задана в диапазоне 0,1 I_n——Ј—I_ср.защ——Ј 24 I_n,
• · при выставлении зависимой от тока характеристики уставка по току срабатывания может быть задана в диапазоне 0,1 I_n——Ј—I_ср.защ——Ј 2,4 I_n.

После этого нажать кнопку «ввод». Далее с помощью кнопки переместиться по меню «вниз», перейти на строку меню «Delay» для выставления времени срабатывания защиты при кратности тока, равном 10I_ср.защ (10I/I_s) или коэффициента TMS (в зависимости от ранее выбранного режима работы терминала).

• — Выдержка времени срабатывания реле при 10I_ср.защ выбирается из диапазона:
  • · для независимой от тока характеристики 50 мс Ј Т Ј 300 с,
  • · для зависимых от тока характеристик 100 мс Ј Т Ј 12,5 с.
• — Значение уставок ТМS, в зависимости от типа заданных характеристик, выбирается из диапазона:
• · обратно зависимая характеристика SIT и SIT/A (МЭК)0,04 Ј k_ТМS? 4,20;
• · очень обратно зависимая характеристика 0,07 Ј k_ТМS Ј 8,33;
• · LIT очень обратно зависимая характеристика0,01 Ј k_ТМS Ј 0,93;
• · IEC LIT/B (очень обратно зависимая характеристика МЭК)0,01Ј—k_ТМS Ј 0,93;
• · чрезвычайно обратно зависимая характеристика (EIT)0,13 Ј—k_ТМS Ј15,47;
• · IEEE умеренно обратно зависимая характеристика (МЭК) 0,42 Јk_ТМS Ј 51,86;
• · IEEE очень обратно зависимая характеристика (МЭК)0,73Јk_ТМSЈ 90,57;
• · IEEE чрезвычайно обратно зависимая характеристика (МЭК)1,2 Ј k_ТМSЈ 154,32;
• · IAC обратно зависимая характеристика0,33 Ј k_ТМSЈ 42,08;
• · IAC очень обратно зависимая характеристика0,61 Ј k_ТМSЈ 75,75;
• · IAC чрезвычайно обратно зависимая характеристика1,08 Ј k_ТМSЈ 134,4.

Далее при помощи кнопки перемещение курсора «вниз» перейти в режим применения выбранных уставок «Apply» и нажать кнопку «ввод».

Ввод уставок и настройку защит более удобно выполнить с помощью персонального компьютера и программного обеспечения SFT 2841.

Приложение I

Описание и выбор уставок МТЗ функции логической селективности в терминалах SEPAM

Применение цифровых устройств в технике релейной защиты позволило применять алгоритмы, повышающие эффективность действия защит. Функция логическая селективность позволяет значительно снизить выдержку времени отключения выключателя и повышает эффективность МТЗ находящихся ближе к источнику питания. Это обусловлено тем, что выдержки времени действия временных МТЗ по мере приближения к источнику питания значительно возрастают. Функция логическая селективность в терминалах SEPAM применяется с максимальными токовыми защитами (МТЗ) ANSI 50/51, направленными токовыми защитами ANSI 67, а также с защитами от ОЗЗ ANSI 51N/51N (или ANSI 67N/67NC — направленными защитами от ОЗЗ) в сетях с глухозаземленной нейтралью, изолированной нейтралью и резистивным заземлением нейтрали.

Выполнение функции логическая селективность обеспечивает минимальное время срабатывания защит при возникновении КЗ. Логическая селективность эффективна как при радиальных, так и замкнутых схемах электроснабжения.

Все токовые терминалы SEPAM имеют специальные входы и выходы для приема и передачи сигналов логической блокировки защит. Исключение составляют цифровые защиты электродвигателей (например, SEPAM M20, М41), которые имеют только выходные цепи для выдачи сигнала логической блокировки. Это обусловлено тем, что для любых устройств релейной защиты защита двигателя всегда является предыдущим элементом. Алгоритм выполнения функции логической селективности в терминале Sepam M20 приведен на рис. П-1.

Рис.П-1. Алгоритм выполнения функции логической селективности в терминале Sepam M20

Релейная защита должна действовать селективно, но при отказе предыдущей защиты должна действовать последующая с заданной ступенью селективности по времени. В радиальных схемах для выполнения функции логической селективности могут применяться ненаправленные токовые защиты.

Необходимо отметить, что аппаратная поддержка функции логическая селективность имеет таймер (t = 200 мс), который запускается после срабатывания логической или временной МТЗ. Если через это время выключатель не отключится, то сигнал логической блокировки снимается с последующей защиты и та, в свою очередь, сразу же выдаст команду на отключение выключателя. То есть устройство логической селективности дублирует действие УРОВ.

Рис.П-2. Алгоритм выполнения функции логической селективности в терминалах Sepam S20 и T20

Использование функции логической селективности на терминалах SEPAM приводится в типовых проектах. Поэтому, для унификации вторичных схем РЗ и А, рекомендуется использовать выходные реле передачи сигнала логической блокировки и дискретные входы приема сигнала логической блокировки в терминалах Sepam аналогично типовым проектам. К примеру для приема сигнала AL логической блокировки в терминалах SEPAM 20 серии применяется логический вход I13, а для выдачи сигнала блокировки используются выходные реле О3 и О14. Алгоритм выполнения функции логической селективности в терминалах Sepam S20 и T20 приведен на рис. П-2.

Алгоритм выполнения функции логической селективности в терминалах Sepam S40, S41, T40, T42 и G40 приведен на рис. П-3. В терминалы Sepam 40 серии введен дополнительный таймер с временной задержкой 30 мс. Данный таймер необходим для устранения ложного срабатывания логической МТЗ при дребезге контакта, посылающего сигнал логической блокировки.

Рис.П-3. Алгоритм выполнения функции логической селективности в терминалах Sepam S40, S41, T40, T42 и G40

Схема выполнения функции логической селективности для радиальной схемы электроснабжения приведена на рис. П-4. При выполнении функции логическая селективность в терминалах SEPAM 20 серии применяется 1 и 2 ступени МТЗ группы, А для логической МТЗ и 1 и 2 ступени МТЗ группы В для временной МТЗ. В терминалах SEPAM 40 серии используются 1 и 2 ступени для логической МТЗ, а 3 и 4 ступени для временной МТЗ. Функцию логической селективности терминалов Sepam 80 серии см. в документации на эти терминалы.

При возникновении КЗ в точке, А (т.А, рис. П-4) ток КЗ протекает только через группу трансформаторов тока ТА1 защиты А1. Защита А1, не получив сигнала логической блокировки от предыдущих защит, срабатывает с минимальной выдержкой времени.

При возникновении КЗ в точке Б (т.Б, рис. П-4) ток КЗ протекает через группы трансформаторов тока ТА1 и ТА3 защит А1 и А3. Защита А3, не получив сигнала логической блокировки от предыдущей защиты А4, работает с минимальной выдержкой времени. В свою очередь защита А3 выдает сигнал логической блокировки защите А1. При отказе выключателя Q3 терминал А3 снимает сигнал логической блокировки (см. выше) с терминала А1. В этом случае, терминал А1 без выдержки времени формирует сигнал на отключение выключателя Q1.

При КЗ в точке В (т.В, рис. П-4) ток КЗ протекает через группы трансформаторов тока ТА1, ТА3 и ТА4 защит А1, А3 и А4. В защите электродвигателя А4 отсутствует вход логического ожидания, и защита А4 работает с минимальной выдержкой времени. Например, 100 мс. Это необходимо для отстройки от ложного срабатывания защиты при броске апериодической составляющей пускового тока электродвигателя.

Рис.П-4. Схема выполнения функции логической селективности шин при радиальной схеме электроснабжения

Рис.П-5. Алгоритм выполнения функции логической селективности в терминале SEPAM S42

Защита А4 выдает сигнал логической блокировки защите А3, а защита А3 выдает сигнал логической блокировки защите А1. При отказе выключателя Q4 через временной интервал 200 мс сигнал логической блокировки снимется с терминала А3. Терминал А3 без выдержки времени выдаст сигнал на отключения выключателя Q3. При отказе выключателя Q3 через 200 мс снимется сигнал логической блокировки с терминала А1, и терминал А1 без выдержки времени выдаст сигнал на отключение выключателя Q1. Сигнал логической блокировки в терминалах SEPAM формируется при запуске логической МТЗ, а снимается после отключения выключателя как с помощью логической, так и временной МТЗ, или через 200 мс при отказе выключателя. То есть максимальное время отключения выключателя Q1 при отказе выключателей Q3 и Q4 составит 500 мс.

Выполнение функции логической селективности в замкнутых сетях обеспечивается при использовании направленных защит, например цифровых терминалов SEPAM S42. Алгоритм выполнения функции логической селективности в терминале SEPAM S42 приведен на рис. П-5. Эти устройства имеют два комплекта токовых направленных защит (код ANSI 67) от междуфазных КЗ и два комплекта токовых направленных защит (код ANSI 67N) от ОЗЗ. Команды логического ожидания выдаются одновременно защитами 67 и 67N. При возникновении междуфазного КЗ и ОЗЗ в разных направлениях терминал отдает приоритет защите 67. В этом случае сигнал логической блокировки выдается по направлению действия защиты 67. Для передачи сигнала логической блокировки применяется выход защиты 67, срабатывающий при 80% от значения уставки I_s. Этот параметр срабатывания защиты позволяет избежать неточностей в определении КЗ при значениях тока КЗ близкого к значению уставки I_S. Первый комплект, как правило, настраивается для обнаружения КЗ в линии, а второй для обнаружения КЗ на сборных шинах. Каждая из этих направленных защит имеет свои входы и выходы сигналов логической блокировки. Эти устройства обладают раздельной функцией логической селективности в зависимости от направления к месту КЗ. Это обеспечивает передачу и прием сигнала логической блокировки в зависимости от направления обнаруженного повреждения.

Рис.П-6.Схема выполнения функции логической селективности шин в замкнутой схеме электроснабжения

При возникновении КЗ в точке, А (т.А, рис. П-6) защита А1 формирует сигнал на отключение выключателя Q1. С помощью защиты А2 отключается выключатель Q3 и выдается сигнал блокировки (резервным для данного КЗ) защитам А3 и А4. При отказе выключателя Q3 терминал А2 через 200 мс снимет логическую блокировку с терминала А3 и А3 выдаст сигнал на отключение выключателя Q4. Сигнал управления выключателем Q4 запустит таймер блокировки логического ожидания терминала А3.

При КЗ в точке Б (т.Б, рис. П-6) защиты А2 и А3 сформируют сигналы на отключение соответственно выключателей Q3 и Q4. При этом направленные защиты А2 и А3 выдают сигналы логической блокировки соответственно защитам А1 и А4. При отказе выключателя Q3 сигнал логической блокировки, посылаемый защитой А2 на защиту А1, снимается и КЗ ликвидируется защитой А1 отключением выключателя Q1.

При КЗ в точке В (т.В, рис. П-6) защита А4 формирует сигнал на отключение выключателя Q2. Защита А3 отключает выключатель Q4 и выдается сигнал логической блокировки (резервным защитам для данного КЗ) защите А2. И так далее.

При необходимости внесения дополнительных условий в логику функции логической селективности (например, МТЗ должна быть с комбинированным пуском по напряжению) стандартная функция логической селективности выключается, а вместо нее с помощью редактора логических уравнений пишется другая логика, адаптированная под заданные условия. Это возможно только в терминалах SЕРАМ 40 и 80 серий.

Расчет уставок логической максимальной токовой защиты:

Ток срабатывания выбирается по условиям (1−1) и (1−2) см. параграф 1 раздел 1−5 .

Время срабатывания принимается 150 мс по условию отстройки от пуска МТЗ отходящих элементов. Времятоковая характеристика — независимая.

Пример выполнения защиты от междуфазных КЗ

Выбор уставок с использованием принципа временной селективности действия защит

Выполним расчет токов КЗ (для схемы рис.П.-7). По заданному значению тока КЗ на шинах 6,3 кВ (I_кз⁽³⁾=5000 А без учета подпитки от электродвигателя М) или мощности КЗ на выходе системы Е_с напряжением 6,3 кВ.

1. Определим внутреннее сопротивление системы:

0,728 Ом, Если задано значение мощности КЗ на выходе системы Е_с (Sc=54,5 МВ А):

• 0,728 Ом.
• 2. Определим сопротивление трансформатора ТР1, приведенное к ВН:

Ом .

3. Определим ток трехфазного КЗ за трансформатором ТР1, приведенное к ВН:

• 939 А
• 4. Определим номинальный ток трансформатора ТР1(со стороны 6,3 кВ):

58 А.

Для масляных трансформаторов допускается длительная перегрузка по току любой обмотки на 5% номинального тока ответвления, если напряжение на ответвлении не превышает номинального значения. С учетом этого, длительно максимальный допустимый ток трансформатора определяется из выражения:

I_{макc.доп.ТР1.} = I_ном.ТР1 + (5I_ном.ТР1)/100 = 58 +2,9 = 60,9 А.

Это выражение отражает длительно допустимый ток трансформатора, неработающего в режиме систематических перегрузок. Если при эксплуатации трансформатора возможны перегрузки (и они допустимы), то в этом случае определяется ток, потребляемый трансформатором с учетом допустимых перегрузок.

Рис.П-7. Расчетная схема участка сети

5. Выбираем уставку по току для токовой отсечки защиты 1 трансформатора ТР1 из условий отстройки от значения тока трехфазного КЗ на стороне 0,4 кВ и отстройки от броска намагничивающего тока трансформатора:

I_c.о.1 = k_ост I⁽³⁾_КЗ = 1,15 939 «1080 А,.

I_c.о.2 = k_ост I_ном k_бр = 1,15 60,9 7,05 «—494 А,.

I_c.о.1 > I_c.о.2.

Выбираем значение I_c.о.1 тока срабатывания токовой отсечки по отстройке от трехфазного КЗ на выводах вторичной обмотки трансформатора ТР1:

I_c.о.= I_c.о.1 = 1080 А.

Для обеспечения селективности действия защиты время срабатывания отсечки выбираем tc.о. = 100 мс.

Выбираем ток срабатывания МТЗ (защита 1) по условию отстройки от максимального значения тока нагрузки трансформатора ТР1, с учетом самозапуска обобщенной нагрузки в сетях без электродвигателей напряжением выше 1000 В:

I_cр.з. і 4 I_{макс.доп.ТР1.},.

I_cр.з. = k_отс 4I_{макс.доп.ТР1.}/ k_в = 1,15 4 60,9/0,93 «301 А.

Время срабатывания МТЗ определяется временем срабатывания предыдущей защиты на автоматическом выключателе (или защиты дальнего резервирования) в сети 0,4 кВ плюс ступень селективности по времени Dt = 0,3 0,4 с. Предположим, что полученное время составило t_cр.з. = 1,1 с.

6. Определим номинальный ток электродвигателя М (мощностью Pном = 2 МВА с коэффициентом пуска kпуск = 6; cosj—= 0,86; h—= 92,5%), работающего в сети 6,3 кВ:

• 231 А.
• 7. Выбираем значение уставки тока срабатывания отсечки (защита 2) по отстройке от пускового тока электродвигателя М:

I_c.о.= k_отс k_пуск I_ном.дв./ k_в = 1,15 6 231/0,93 «1714 А.

Для отстройки защиты от апериодической составляющей броска пускового тока электродвигателя М время срабатывания отсечки выбираем t_c.о. = 100 мс.

8. Выбираем уставку по току для МТЗ (защита 3) по условию КЗ в двигателе М:

I_c.о. = [k_ост (I_с.о.2+ I_{мак.доп.ТР1.})]/ k_в = [1,15 (1714 +60,9)]/0,93 «2195 А Уставка по времени для МТЗ c независимой характеристикой (защита 3):

t_c.о. = t_c.о.пр + Dt =100 +300 =400 мс, где: t_c.о.пр — максимальное время срабатывания предыдущих защит, ?t — ступень селективности.

Выбор уставок с использованием принципа логической селективности.

• · Параметры срабатывания защит 1, 2 и 3 по току выбираются, как и в предыдущем случае, при алгоритме временной селективности работы защит.
• · Время срабатывания защиты 3, при выполнении функции логическая селективность, выбираем t_c.о. = 150 мс. Эта уставка по времени обеспечивает отстройку от времени пуска токовых отсечек предыдущих защит. То есть, при возникновении КЗ на сборных шинах 6,3 кВ, отсечка защиты 3, не получая сигнала логической блокировки, сработает с выдержкой времени 150 мс (а не через 400 мс, как это было при временной селективности). Режим логической селективности в работе защит позволяет уменьшить время отключения КЗ.

Приложение II.

Основные коды стандарта ANSI C37.2 функций устройств релейной защиты (частично реализованы в терминалах SEPAM).

Приложение III.

Применение цифровых терминалов Sepam.