Токовая отсечка с выдержкой времени.

Основной недостаток токовой отсечки без выдержки времени состоит в том, что она защищает только часть линии. В связи с этим возникает необходимость иметь вторую ступень токовой защиты. Вместе с первой ступенью она должна обеспечить защиту всей линии и шины приемной подстанции.

Вторая ступень А^II1 является относительно селективной. Она может срабатывать при КЗ в начале следующей линии. Для того, чтобы она не срабатывала раньше первой ступени следующей линии в зоне l^I _A2 токовой отсечки А^I2 линии БВ, ее делают с выдержкой времени.

Выдержка времени должна быть больше времени срабатывания t^I_А2 ТО без выдержки времени на некоторое время ∆t, Это время называется ступенью селективности.

t^II_А1 = t^I_А2+∆t.

Ступень селективности учитывает

- время отключения tо.в. выключателя Q2;

- погрешности во время действия t_П1 защиты А^II1 и t_п2 защиты А^I2.

- учитывается также некоторое время запаса tзап.

С учетом всего этого

∆t = tо.в. + tп1 + tп2 + tзап.

В расче­тах принимают ∆t =0,3 ... 0,6 с, поэтому выдержка времени t^II_А1 второй ступени обычно не превышает 0,5 с.

Ток срабатывания I^IIс.зА1 токовой отсечки ли­нии АБ рассчитывается по формуле

I^IIс.з.А1= k^IIотс.* I^Iс.зА2 где k^IIотс= 1,1-1,05.

При таком выборе тока срабатывания I^IIс.з.А1 и выдержки вре­мени t^II_А1, в зону действия второй ступени защиты входит линия АБ’ и шины приемной подстанции.

Она обеспечивает дальнее резервирование в случае отказа отсечки A^I2 при коротких замыканиях на линии БВ вблизи шин подстанции Б и ближнее резервирование в случае отказа А^I1 первой ступени защиты линии АБ. Если выдержка времени второй ступени оказывается приемлемой, то первая ступень может отсутствовать.

Вторую ступень выполняют с независимой от тока выдержкой времени.

Чувствительность второй ступени проверяется по минимальному току повреждения при металлическом к.з. в конце защищаемой линии. При этом коэффициент чувствительности должен быть k_Ч^II>1,3... 1,5.

Преимущества ТО с выдержкой времени:

1. Имеет сравнительно небольшое время срабатывания.

2. Способна осуществлять дальнее и ближнее резервирование.

3. При соответствующем выборе ее параметров сохраняет селективность и на линиях с двусторонним питанием.

Недостатки:

1. В ряде случаев чувствительность ее оказывается недостаточной.

Билет №16

Задача:

Вычислить токи срабатывания и зоны действия токовых отсечек без выдержки времени линий 110 кВ с односторонним питанием. Зону действия токовых отсечек определить графоаналитическим и аналитическим методом.

Вариант	Длина линий, км		Удельное сопротивление , Ом/км	Ток КЗ в т. К1, кА
	W1	W2	X1	Iк макс	Iк мин
1	50	120	0,4	12	9
2	80	130	0,4	11	7

Решение: (1 вариант)

Токовые отсечки без выдержки времени по условию селективности не должны действовать за пределами защищаемых линий при любых видах КЗ и любых режимах работы. Для этого ток должен быть отстроен от максимального тока при КЗ в конце линии в максимальном режиме работы системы по формуле:

Зона действия фазной отсечки определяется при минимальных токах в линии, имеющих место при двухфазном КЗ и минимальном режиме работы системы.

Вычисляем максимальные токи при трехфазном КЗ в конце линии АБ и БВ соответственно и

Сопротивление системы в максимальном и минимальном режимах вычисляем по данным токов трехфазного КЗ на шинах п/ст А:

Удельное сопротивление линий принимаем равным 0,4 Ом/км.

С учетом этого рассчитываем токи КЗ в конце каждой линии:

Токи срабатывания отсечек:

Для графического определения максимальной зоны действия отсечек вычисляем максимальные токи при трехфазном КЗ и минимальные токи при двухфазном КЗ в нескольких точках линии. По вычисленным токам строятся кривые зависимости токов КЗ в линии от ее длины (рис.1). Границами зоны действия токовой отсечки являются точки пересечения прямой, соответствующей току срабатывания отсечки, с этими кривыми.

Токи КЗ в произвольных точках линии рассчитывается по формулам:

где m – часть длины линии L, - сопротивление системы в максимальном или минимальном режиме работы системы.

Результаты расчета сведены в таблицу:

	Максимальный режим	Минимальный режим
L,км	I(3)к.з.,кА	I(2)к.з.,кА
0	12,00	7,79
10	6,83	4,97
20	4,78	3,65
30	3,67	2,89
40	2,98	2,39
50	2,51	2,03
75	1,80	1,48
100	1,40	1,17
125	1,15	0,96
150	0,97	0,82
170	0,87	0,73

Проводим на графике прямые, соответствующие значениям и и определяем их зоны защиты. Для отсечки линии АБ минимальная защищаемая зона -79,5 %, а максимальная - 57% от длины защищаемой линии. Для отсечки линии БВ - 73% и 52% соотвественно.

Аналитически зоны действия отсечек могут быть определены из условия равенства тока при КЗ на линии в конце зоны действия отсечки току срабатывания отсечки:

откуда

в процентах

Аналогично для двухфазного КЗ:

Рассчитываем числовые значения для линии АБ:

Результаты аналитического и графо-аналитического мотода совпадает.

Решение: (2 вариант)

Токовые отсечки без выдержки времени по условию селективности не должны действовать за пределами защищаемых линий при любых видах КЗ и любых режимах работы. Для этого ток должен быть отстроен от максимального тока при КЗ в конце линии в максимальном режиме работы системы по формуле:

Зона действия фазной отсечки определяется при минимальных токах в линии, имеющих место при двухфазном КЗ и минимальном режиме работы системы.

Вычисляем максимальные токи при трехфазном КЗ в конце линии АБ и БВ соответственно и

Сопротивление системы в максимальном и минимальном режимах вычисляем по данным токов трехфазного КЗ на шинах п/ст А:

Удельное сопротивление линий принимаем равным 0,4 Ом/км.

С учетом этого рассчитываем токи КЗ в конце каждой линии:

Токи срабатывания отсечек:

Для графического определения максимальной зоны действия отсечек вычисляем максимальные токи при трехфазном КЗ и минимальные токи при двухфазном КЗ в нескольких точках линии. По вычисленным токам строятся кривые зависимости токов КЗ в линии от ее длины (рис.1). Границами зоны действия токовой отсечки являются точки пересечения прямой, соответствующей току срабатывания отсечки, с этими кривыми.

Токи КЗ в произвольных точках линии рассчитывается по формулам:

где m – часть длины линии L, - сопротивление системы в максимальном или минимальном режиме работы системы.

Результаты расчета сведены в таблицу:

	Максимальный режим	Минимальный режим
L,км	I(3)к.з.,кА	I(2)к.з.,кА
0	11,00	6,06
20	4,61	3,22
40	2,92	2,19
60	2,13	1,66
80	1,68	1,34
110	1,28	1,04
140	1,03	0,85
170	0,86	0,71
210	0,71	0,59

Проводим на графике прямые, соответствующие значениям и и определяем их зоны защиты. Для отсечки линии АБ минимальная защищаемая зона -81 %, а максимальная – 68,5% от длины защищаемой линии. Для отсечки линии БВ - 69% и 48% соотвественно.

Аналитически зоны действия отсечек могут быть определены из условия равенства тока при КЗ на линии в конце зоны действия отсечки току срабатывания отсечки:

откуда

в процентах

Аналогично для двухфазного КЗ:

Рассчитываем числовые значения для линии АБ:

Результаты аналитического и графо-аналитического мотода совпадает.

Схема РУ с двумя секциями сборных шин и обходным устройством

Простое секционирование не решает проблемы планового ремонта отдельных выключателей секции. В случае если необходимо провести ремонт или замену выключателя любого отходящего присоединения, приходится отключать всю секцию, что в некоторых случаях недопустимо. Для решения проблемы используется обходное устройство. Обходное устройство представляет собой один или два обходных выключателя на две секции, обходные разъединители и обходную систему шин. Обходную систему шин подключают через обходные разъединители к разъединителям выключателей присоединений с противоположной от основной системы шин стороны. В случае, когда необходимо провести плановый ремонт или замену какого-либо выключателя, включают обходной выключатель, включают соответствующий нужному выключателю обходной разъединитель, затем ремонтируемый выключатель вместе с его разъединителями отключают. Теперь питание отходящего присоединения осуществляется через обходной выключатель. Подобные системы получили распространение в РУ на напряжении 110—220 кВ.

С двумя системами сборных шин

Подобное РУ похоже по устройству на РУ с секционированием сборных шин и обходным устройством, но, в отличие от него, обходная система шин используется как рабочая, нагрузки на систему распределяют между обеими системами шин. Это делается для повышения надёжности электроснабжения. Отсутствие питания на одной из систем шин допускается только временно, пока ведутся ремонтные работы на другой системе шины.

К достоинствам этой системы относятся:

• Возможность планового ремонта любой системы шин, без вывода из эксплуатации всего РУ.

• Возможность разделения системы на две части, для повышения надёжности электроснабжения.

• Возможность ограничения тока короткого замыкания

К основным недостаткам следует отнести:

• Сложность схемы

• Увеличение вероятности повреждений на сборных шинах из-за частых переключений разъединителей.

Наибольшее распространение система получила в РУ на напряжение 110—220 кВ

2.Чем отличаются потери от падения напряжения и как их определяют?

Падение напряжения- геометрическая (векторная) разность между комплексами напряжений начала и конца линии. Падение напряжения — это векторАВ, т. е.

AB^→ = U₁ – U₂ = √3I₁₂Z₁₂

Продольной составляющей падения напряжения ∆U₁₂^Кназывают проекцию падения напряжения на действитель­ную ось или на напряжение ∆U₁₂^К = АС.

Индекс «к» означает, что ∆U₁₂^К- проекция на напряжение конца линии U₂. Обычно ∆U₁₂^Квыражается через данные в конце линии: U₂, P₁₂^К, Q₁₂^К.

Поперечная составляющая падения напряжения U₁₂^К - это проекция падения напряжения на мнимую ось,U₁₂^К= СВ. Таким образом,

U₁ – U₂ = √3I₁₂Z₁₂ = ∆U₁₂^К + jU₁₂^К

Часто используют понятие потеря напряжения — это ал­гебраическая разность между модулями напряжений на­чала и конца линии.U₁ – U₂ =AD. Если попе­речная составляющая - мала (например, в сетях Uном ≥ 110 кВ), то можно приближенно считать, что потеря напряжения равна продольной составляющей падения на­пряжения.