27. Выбор уставок дистанционной защиты линий

Рассмотрим выбор характеристик трехступенчатой ДЗ на примере участка сети с одиночными ЛЭП, показанного на рис. a. Выбираются уставки ДЗ А, уставки ДЗ В и С принимаются заданными. Характеристики согласуемых защит t_з= f(Z) изображаются графически на диаграмме в осях Z,t (рис. б). На оси Z откладываются первичные сопротивления прямой последовательности Z₁участков сети.

При выборе сопротивления срабатывания ДО необходимо учитывать погрешности, вызывающие отклонение Z_c.зот принятой уставки Z_y. Действительное значение Z_c.з= Z_y± ΔZ. На значение ΔZ влияют погрешности ДО, ТН и ТТ. В расчетах принимается ΔТТ = –0,1; ΔТН = ± 0,05; ΔДО = ± 0,1. Помимо этих погрешностей вводится запас, учитывающий погрешности расчета и регулирования уставок. Расчет сопротивлений срабатывания удобнее вести в первичных величинах (Uр, Ip, Zp) с последующим пересчетом выбранных уставок на вторичную сторону.

Первая ступень защиты.Время срабатывания I ступени t_Iопределяется собственным временем действия ИО и элементов ЛЧ ДЗ (t_I= 0,02 ÷ 0,1 с). Сопротивление срабатывания Z_Iвыбирается из условия, чтобы ДО этой зоны не могли сработать за пределами защищаемой ЛЭП W1: Z_IA= k'Z_1W1= k' Z_1удL_AB, где Z₁W₁— первичное сопротивление прямой последовательности защищаемой ЛЭП W₁, k' — коэффициент, учитывающий ΔТН и ΔДО, могущие вызвать увеличение Z_IA(k'= 0,85 ÷ 0,9); Z_1yд— удельное сопротивление ЛЭП; l_АВ— длина W₁. Длина I зоны l_I= (0,85 ÷ 0,9)l_АВ.

Вторая ступень защиты служит для защиты с минимально возможной выдержкой времени t_IIучастка защищаемой ЛЭП, не вошедшего в зону I ступени. Сопротивление срабатывания Z_IIAи выдержку времени t_IIотстраивают от быстродействующих РЗ трансформаторов и ЛЭП, отходящих от шин противоположной подстанции.

Выдержка времени выбирается: t_IIA= t_IB+ Δt, где t_IB— максимальное время действия быстродействующих РЗ следующего участка (t_IB= 0,1 с), Δt = 0,3 ÷ 0,5 с. С учетом этого t_IIA= 0,4 ÷ 0,6 с. Для согласования с линейными РЗ II зона должна быть отстроена от самой короткой I ступени на следующем участке (Z_IB). Вторая зона должна быть отстроена от точки К', т.е. от конца I зоны ДЗ В с учетом ее сокращения, аналогично тому как отстраивалась I зона этой же ДЗ. Отсюда, считая, что источник В отключен: Z_IIA= k'(Z_W1+ k''Z_IB) = k' Z_1уд(L_AB+ k''L_BK1), где k" — коэффициент, учитывающий сокращение Z_IBна ΔZ, принимается равным 0,9; k' — коэффициент, учитывающий возможное увеличение Z_IIAв результате погрешностей ДО II зоны ДЗ A (k'= 0,85 ÷ 0,9). Протяженность II ступени ДЗ А l_IIА=(0,85 ÷ 0,9)(l_AB+ 0,9l_BKl).

Третья ступеньпредназначается для резервирования присоединений (ЛЭП и трансформаторов), отходящих от шин противоположной ПС (В на рис.a). Дистанционные органы этой ступени должны действовать при КЗ в конце наиболее длинной ЛЭП, отходящей от шин противоположной ПС, и за подключенными к ней трансформаторами. Удовлетворяющее условию резервирования Z_IIIобычно имеет значительную величину. Поэтому вторым условием для выбора Z_IIIявляется ее отстройка от Z_paб min. Часто второе условие является определяющим уставку и ограничивающим зону резервирования III ступени. При определении Z_paбнеобходимо учитывать ток самозапуска электродвигателей, при котором Z_pa6 min= U_pa6 min/ k_сзпI_{раб max}√3

Для обеспечения возврата ДО после отключения КЗ необходимо выполнить условие:

Z_в< Z_pa6 minили Z_в= Z_pa6 min/ k_отс, где k_отс= 1,1.

Сопротивление срабатывания Z_с.з(H), обеспечивающее условие возврата ДО в нагрузочном режиме при Z_pa6 min, находится с учетом k_в: Z_с.з(н)< Z_воз/ k_в= Z_pa6 min/ k_нk_в, подставив Zpaб min, получим

Z_с.з(н)< U_pa6 min/ k_нk_вk_сзпI_{раб max}√3.

Полученное значение Z_с.з(н), так же как и Z_paб min, является комплексным вектором с аргументом, равным углу нагрузки ϕ_н= 10 ÷ 30°.

25-26. Принцип действия индукционного реле направления мощности.

Индукционные реле мощности выполняются с подвижной системой в виде цилиндрического ротора. Реле имеет замкнутыйчетырехполюсныймагнитопровод1с выступающими внутрь полюсами. Между полюсами установлен стальной цилиндр (сердечник)2, повышающий магнитную проницаемость междуполюсного пространства. Алюминиевый цилиндр (ротор)3может поворачиваться в зазоре между стальным сердечником и полюсами. При повороте ротора3происходит замыкание контактов реле6.

Для возврата ротора и контактов в исходное положение предусматривается противодействующая пружина 7(рис.2.33,б).

Обмотка 4питается напряжениемU_Р = U_C/K_U, а обмотка5– токомI_P = I_C/K_I, гдеU_CиI_С– напряжение и ток сети (защищаемого элемента). ТокI_H = U_P/Z_Hв обмотке4создает магнитный потокФ_H(поляризующий).

ТокI_P, проходящий по обмотке5, создает магнитный потокФ_Т(рабочий).

На рис.2.34 изображена векторная диаграмма магнитных потоков Ф_HиФ_Т. За исходный для ее построения принимается вектор напряженияU_Р. ТокI_Hсдвинут по фазе относительно напряженияU_Рна угол α, а токI_P– на уголφ_Р.

Угол α определяется индуктивным и активным сопротивлением обмотки 4, питаемой напряжением, и называетсяуглом внутреннего сдвига реле.Уголφ_Рзависит от параметров сети и фаз подведенных к релеU_СиI_С.

Магнитные потоки Ф_НиФ_Тизображены на диаграмме совпадающими с создающими их токамиI_НиI_Р.

Из векторной диаграммы следует, что потоки Ф_НиФ_Т, а также токиI_НиI_Рсдвинуты по фазе на угол ψ = α – φ_Р, электромагнитный моментМ_Эсогласно формуле (2.13):

(2.17)

выражая Ф_НиФ_Тчерез создающие их токи, получим

(2.18)

где – мощность, подведенная к реле.

Анализируя выражение (2.18), можно сделать следующие выводы: электромагнитный момент peлeпропорционален мощности на его зажимах; знак электромагнитного момента реле определяется знакомsin(α– ψ_Р) и зависит от значенияφ_Ри угла внутреннего сдвигаα. Это иллюстрируется рис.2.34, где зона отрицательных моментов заштрихована. Незаштрихованная часть диаграммы соответствует области положительных моментов, гдеФ_ТопережаетФ_Н, аφ_Ри его синус имеют положительный знак. Линия АВ, проходящая через углыα–φ_Р= 0 и 180°, называетсялинией изменения знака момента. Она всегда расположена под угломαк векторуU_P, т.е. совпадает с направлением векторовI_HиФ_H.

Линия CD(перпендикулярная АВ) называетсялинией максимальных моментов. МоментМ_Эдостигает максимума приα–φ_Р= 90°, т.е. когдаI_РопережаетI_Hна 90°. Уголφ_Р, при которомМ_Эдостигает максимального значения, называетсяуглом максимальной чувствительности, значение которого зависит от углаα, который определяется отношениемX/Rв цепи напряжения.

Реле не действует, если отсутствует напряжение или ток в реле или если sin(α–φ_Р) = 0. Последнее условие имеет место приφ_Р=αиφ_Р=α+ 180°.

Таким образом, выражение (2.18) и рис.2.34 показывают, что рассмотренная конструкция есть реле, реагирующее на знак мощности S_Рили, иными словами, и – на угол сдвигаφ_Рмежду напряжениемU_Ри токомI_Р.