8.2 Расчёт дистанционной защиты
Рассчитаем уставки защиты линии электропередачи С-63 (Камала-2 – Красноярская ГРЭС-2) согласно [7–9].
Первая ступень комплекта дистанционной защиты, установленного со стороны 18-9
Первичное сопротивление срабатывания защиты, Ом
а) отстройка от КЗ в конце защищаемой линии
где
– коэффициент надёжности, о.
е.;
б) от КЗ в конце параллельной линии
где
– сопротивление срабатывания защиты
параллельной линии, Ом;
– коэффициент токораспределения,
определяется как отношение протекающего
тока по защищаемой линии к току,
протекающему по параллельной линии,
при трёхфазном КЗ в конце неё в каскаде
в режиме I, о. е.;
,
где
– ток трёхфазного КЗ, протекающий по
участку, где установлена защита в
каскадном режиме, А
(таблица Б.2.2);
– ток, протекающий по смежному
участку, А (таблица
Б.2.2).
Принимаем меньшее первичное сопротивление срабатывания защиты
Ом.
Вторичное сопротивление срабатывания реле, Ом
.
Вычислим сопротивления уставок, Ом
;
.
Полученные значения сопротивлений уставок позволяют построить характеристику реле сопротивления первой ступени дистанционной защиты со стороны 18-9 (рисунок 8.1).
Рисунок 8.1 – Характеристика срабатывания реле сопротивления первой ступени
Дополнительными данными для построения являются:
–
угол наклона нижней части
характеристики (отсчёт по часовой
стрелке от действительной оси R)
принимаем
;
–
угол наклона левой части
характеристики (отсчёт против часовой
стрелки от действительной оси R)
принимаем
.
Угол наклона прямой,
характеризующей сопротивление уставки,
и правой части характеристики одинаковы
.
Выставляем ближайшие значения
уставок
,
,
,
.
Проверка чувствительности по току точной работы
где
– ток, протекающий в месте установки
защиты, при трёхфазном КЗ в конце ВЛ в
минимальном режиме, А
(таблица
Б.3.20);
– ток десятипроцентной
точности работы, А.
Первая ступень комплекта дистанционной защиты, установленного со стороны 9-18
Определим первичное сопротивление срабатывания защиты, Ом:
а) отстройка от КЗ в конце защищаемой линии
где – коэффициент надёжности, о. е.;
б) от КЗ в конце параллельной линии в каскаде
где
– сопротивление
срабатывания защиты параллельной линии,
Ом;
– коэффициент токораспределения, равный отношению протекающего тока по защищаемой линии к току, протекающему по параллельной линии, при трёхфазном КЗ в её конце в режиме II, о. е.;
где
– ток трёхфазного КЗ, протекающий по
участку, где установлена защита в
каскадном режиме, А (таблица Б.2.3);
– ток, протекающий по смежному
участку, А (таблица Б.2.3).
Принимаем меньшее первичное сопротивление срабатывания защиты
Ом.
Вторичное сопротивление срабатывания реле, Ом
.
Вычислим сопротивления уставок, Ом
;
.
Исходя из полученных значений сопротивлений, получим характеристику реле сопротивления первой ступени дистанционной защиты (рисунок 8.1).
Выставляем ближайшие значения
уставок
,
,
,
.
Проверка чувствительности по току точной работы
где
– ток, протекающий в месте установки
защиты, при трёхфазном КЗ в конце ВЛ в
минимальном режиме, А
(таблица
Б.3.21);
– ток десятипроцентной точности работы, А [4].
Первая ступень ДЗ работает без выдержки времени.
Вторая ступень комплекта дистанционной защиты, установленного со стороны 18-9
Определим первичное сопротивление срабатывания защиты, Ом:
а) отстройка от КЗ на шинах СН трансформатора (Т20)
,
где
– сопротивление трансформатора стороны
низкого напряжения;
где
– коэффициент токораспределения,
который определяется как отношение
протекающего тока по защищаемой линии
С-63 к току, протекающему по трансформатору
Т20 при
трёхфазном КЗ в точке 92, в максимальном
режиме (таблица Б.1.10);
б) согласование с первой ступенью защиты смежной линии ПС Камала-2 – ПС Камарчага
,
где
,
где
–
коэффициент токораспределения, который
определяется как отношение протекающего
тока по защищаемой линии С-63 к току,
протекающему по смежной линии С-54 (С-806)
при трёхфазном КЗ в конце смежной линии
в точке 106, в максимальном режиме (таблица
Б.1.11);
в) согласование с первой ступенью защиты смежной линии ПС Камала-2 – ПС Канская
,
где
,
где – коэффициент токораспределения, который определяется как отношение протекающего тока по защищаемой линии С-63 к току, протекающему по смежной линии С-65 (С-67) при трёхфазном КЗ в конце смежной линии в точке 10, в максимальном режиме (таблица Б.1.13);
г) согласование с первой ступенью защиты смежной линии ПС Камала-2 – ПС Бородинская
,
где
,
где – коэффициент токораспределения, который определяется как отношение протекающего тока по защищаемой линии С-63 к току, протекающему по смежной линии С-52 при трёхфазном КЗ в конце смежной линии в точке 35, в максимальном режиме (таблица Б.1.21);
д) отстройка от КЗ в конце параллельной линии в каскаде
Дальнейший расчёт ведётся по меньшему значению
.
Приведём расчёт вторичного сопротивления срабатывания защиты
Уставки
,
выбираем по формулам
Ом;
Ом.
Выставляем ближайшие значения
уставок
,
,
,
,
.
Полученные значения сопротивлений уставок позволяют построить характеристику реле сопротивления второй ступени дистанционной защиты со стороны 18-9 (рисунок 8.2).
Рисунок 8.2 – Характеристика срабатывания реле сопротивления второй ступени
Сделаем проверку чувствительности второй ступени дистанционной защиты. Значение коэффициента чувствительности, согласно [8], не должно быть меньше его минимального значения, равного 1,3.
Вторая ступень комплекта дистанционной защиты, установленного со стороны 9-18.
Определим первичное сопротивление срабатывания защиты, Ом:
а) отстройка от КЗ на шинах ВН АТ1 ПС «Камала-2»
,
где
– сопротивление автотрансформатора
АТ1 стороны
высокого напряжения;
где – коэффициент токораспределения, который определяется как отношение протекающего тока по защищаемой линии С-63 к току, протекающему по автотрансформатору АТ1 при трёхфазном КЗ в точке 6, в максимальном режиме (таблица Б.1.12);
б) согласование с первой ступенью защиты смежной линий Красноярская ГРЭС 2 – ПС Шумково
где
где
–
коэффициент токораспределения, который
определяется как отношение протекающего
тока по защищаемой линии С-63 к току,
протекающему по смежной линии С-123 при
трёхфазном КЗ в конце смежной линии в
точке 84, в максимальном режиме (таблица
Б.1.15);
в) согласование с первой ступенью защиты смежной линий Красноярская ГРЭС 2 – ПС Промбаза
где
где – коэффициент токораспределения, который определяется как отношение протекающего тока по защищаемой линии С-63 к току, протекающему по смежной линии С-01 при трёхфазном КЗ в конце смежной линии в точке 97, в максимальном режиме (таблица Б.1.16);
г) отстройка от КЗ на шинах НН трансформатора (Т1)
,
где
– сопротивление трансформатора стороны
низкого напряжения;
где – коэффициент токораспределения, который определяется как отношение протекающего тока по защищаемой линии С-63 к току, протекающему по трансформатору Т1 при трёхфазном КЗ в точке 13, в максимальном режиме (таблица Б.1.17);
д) отстройка от КЗ в конце параллельной линии в каскаде
Приведём расчёт вторичного сопротивления срабатывания защиты, Ом
Уставки
,
выбираем по формулам
Ом;
Ом.
Выставляем ближайшие значения
уставок
,
,
,
,
.
Проверка чувствительности по току точной работы
,
где
–
ток протекающий по
защищаемой линии, при трёхфазном КЗ в
точке 41, в минимальном режиме (таблица
Б.3.21).
Определим время срабатывания защиты
с,
где
– время срабатывания первой ступени
дистанционной защиты, принимаем 0 секунд;
– время
работы УРОВ, с;
– ступень
селективности.
Третья ступень комплекта дистанционной защиты.
Отстройка от сопротивления нагрузки
,
где
–
коэффициент надёжности;
– коэффициент возврата;
– угол полного сопротивления
соответственно линии и нагрузки в
рассматриваемом режиме после отключения
внешнего короткого замыкания.
,
где
– максимальное значение первичного
рабочего тока в защищаемой линии (раздел
7).
Приведём расчёт вторичного сопротивления срабатывания защиты
Уставки , выбираем по формулам
Ом;
Ом.
Выбираем = 11,13 Ом; = 25,58Ом; φ1 = 79,9о; φ2 = -15о;
φ3 = 115о.
Визуально определить
чувствительность защиты можно путём
построения в одной системе координат
(рисунок 8.4) характеристики срабатывания
реле сопротивления третьей ступени и
вектора
,
получаемые при КЗ за соответствующим
смежным элементом. Срабатывание органов
ДЗ происходит,
когда замеряемые сопротивления
находятся внутри характеристики
срабатывания реле сопротивления третьей
ступени.
Рисунок 8.4 – Характеристика срабатывания реле сопротивления третьей ступени
Расчёт коэффициента чувствительности третьей ступени дистанционной защиты в зоне защищаемого участка и в зоне действия защиты.
Определим время срабатывания защиты, с
Значение коэффициента чувствительности по току точной работы, согласно [8], не должно быть меньше его минимального значения, равного 1,3.
Расчёт коэффициента чувствительности со стороны 18-9.
В зоне защищаемого участка
где
–
ток протекающий по
защищаемой линии, при трёхфазном КЗ в
точке 98, в минимальном режиме, А (таблица
Б.3.20).
В зоне действия защиты
где
–
ток протекающий по
защищаемой линии, при двухфазном КЗ в
точке 74, в минимальном режиме, А (таблица
Б.3.22).
где
–
ток протекающий по
защищаемой линии, при двухфазном КЗ в
точке 109, в минимальном режиме, А (таблица
Б.3.11).
где
–
ток протекающий по
защищаемой линии, при двухфазном КЗ в
точке 40, в минимальном режиме, А (таблица
Б.3.23).
Расчёт коэффициента чувствительности со стороны 9-18.
В зоне защищаемого участка
где
–
ток протекающий по
защищаемой линии, при трёхфазном КЗ в
точке 41, в минимальном режиме, А (таблица
Б.3.21).
В зоне действия защиты
где
–
ток протекающий по
защищаемой линии, при двухфазном КЗ в
точке 97, в минимальном режиме, А (таблица
Б.3.12).
где
–
ток протекающий по
защищаемой линии, при двухфазном КЗ в
точке 14, в минимальном режиме, А (таблица
Б.3.13).
где
–
ток протекающий по
защищаемой линии, при двухфазном КЗ в
точке 13, в минимальном режиме, А (таблица
Б.3.14).
В защите предусмотрена дополнительная ненаправленная II ступень, действующая при близких трёхфазных КЗ, когда все междуфазные напряжения на входе РС близки к нулю. Для определения направленности, используется напряжение предаварийного режима (работа по «памяти»).