4.6. Выбор уставок срабатывания дистанционной защиты

Рассмотрим выбор уставок на примере схемы рис. 4.6, а, состоящей из двух участков линий W1 и W2 с тремя источниками питания и понижаюшим трансформатором Т. Все защиты выполняются с использованием направленных ИО сопротивления с характеристикой в виде окружности, проходящей через начало координат. Выбор параметров срабатывания производится для защит одного направления – 1, 3, 5.

На рис. 4.6, б графически изображаются характеристики дистанционных защит.

Рис. 4.6. Участок сети, защищаемый защитой 1 (а) и изображение характеристик выдержек времени дистанционных защит в осях z, t (б)

Первая зона защиты. Первая ступень выполняется без выдержки времени. Селективность в режиме без КЗ и при внешних КЗ обеспечивается выбором сопротивления срабатывания. Время срабатывания первых ступеней защит для всех участков принимается одинаковым и равным .

Для исключения излишних отключений линии сопротивление срабатывания ИО должно быть выбрано меньше, чем сопротивление при КЗ в начале предыдущих элементов, т.е. меньше сопротивления линии:

,

,

где z_л – сопротивление прямой последовательности защищаемой линии W1, W3; k_отс – коэффициент, учитывающий с некоторым запасом погрешности Δz, могущие вызвать увеличение z_ср. Величина k_отс зависит от точности реле, обычно принимается k_отс=0,85-0,9.

Погрешность ТТ приводит к сокращению зоны действия защиты. Поэтому ТТ, питающие дистанционную защиту, следует выбирать по кривым 10% погрешности при максимальном токе КЗ в конце первой зоны.

Вторая зона защиты. Вторая ступень предназначена для защиты части участка, где не работает первая ступень, когда . Селективность без КЗ и при внешних КЗ обеспечивается выбором времени срабатывания и сопротивления срабатывания .

Для обеспечения селективности протяженность и выдержку времени второй зоны отстраивают от быстродействующих защит трансформаторов и линий, отходящих от шин противоположной подстанции.

При выбранном значении протяженность второй зоны не должна выходить за пределы зон быстродействующих защит линий и трансформаторов, питающихся от подстанции Б.

Сопротивление срабатывания второй ступени должно быть выбрано меньше, чем сопротивление Z_З при КЗ в конце зоны, защищаемой первой ступенью защиты предыдущего элемента, определяемой , или при КЗ за трансформатором в режиме, когда его сопротивление минимально (Z_т = Z_т.min).

Первичное сопротивление Z_З на входе ИО сопротивления второй ступени при КЗ в указанных точках определяется как

,

,

где , – коэффициенты токораспределения при КЗ на W2 и за трансформатором Т.

С учетом возможного сокращения первой зоны защиты на Δz вторая зона защиты должна быть отстроена аналогично тому, как отстраивалась первая зона защиты от конца линии:

,

,

где k_отс – коэффициент, учитывающий сокращение z_з на Δz, принимается равным 0,85-0,9. Принимается меньшее значение .

Выбранное значение сопротивления проверяется по условию надежного действия (чувствительности) при КЗ на шинах подстанции В. Согласно [1]:

.

Для линий сопротивлением 5-20 Ом следует стремиться, чтобы k_ч=1,5÷2, т.к. при малом k_ч защиты на линиях с небольшим сопротивлением могут отказывать при КЗ через сопротивление дуги.

Если вторая зона ненадежно охватывает защищаемую линию, т.е. k_ч<1,25, то ее можно отстраивать не от первой, а от конца второй зоны защиты В. При этом время действия второй зоны защиты А должно отстраиваться от времени второй зоны защиты В: , а величина должна выбираться по выражению определения сопротивления при наличии нескольких источников питания.

Третья зона защиты. Третья зона защиты выполняет в основном функции резервирования Селективность без КЗ обеспечивается сопротивлением срабатывания, а при внешних КЗ – выдержкой времени. Выбор выдержек времени, как и для токовых направленных защит, осуществляется по встречно-ступенчатому принципу.

Выбор сопротивления срабатывания производится с учетом двух условий:

1. Для исключения срабатывания ИО сопротивления в нагрузочных режимах его сопротивление срабатывания должно быть меньше минимального рабочего сопротивления при φ_р=φ_раб:

.

2. ИО третьей ступени, сработавший при КЗ на смежном участке, должен вернуться в исходное положение после отключение КЗ выключателем поврежденного участка. Диаграмма изменения сопротивления в этих режимах для защиты 1 приведена на рис. 4.7.

Рис. 4.7. Изменение Z_з при КЗ

При возникновении КЗ на W2 сопротивление на входе ИО сопротивления снижается от значения Z_раб.min до значения Z_к, а после отключения выключателя 3 возрастает до Z_пер.min – переходного сопротивления, обусловленного пониженным напряжением при появлении токов самозапуска электродвигателей и определяемого как Z_пер.min=Z_раб.min/k_з, где k_з – коэффициент запуска, больший единицы.

Для возврата ИО сопротивления в исходное положение его сопротивление возврата Z_в.з. при φ_р=φ_раб должно быть меньше переходного сопротивления Z_в.з.<Z_пер.min:

.

Коэффициент чувствительности третьей ступени проверяется при КЗ в конце своего участка (работа защиты как основной):

и в конце зоны резервирования – конце линии W2 и за трансформатором Т

,

, .

Наименьшее значение Z_раб.min имеет место при максимальном токе нагрузки в фазе I_{раб.мах} и пониженном уровне рабочего напряжения U_{раб.мин}, обычно принимаемого на 5-10% меньше номинального:

.

Под U_раб.min подразумевается линейное напряжение.