2 Лекция. Расчеты уставок тзнп, условия согласования ступеней тзнп
Содержание лекции: приведен принцип расчета уставок ТЗНП и условия согласования ступеней ТЗНП.
Цель лекции: изучить расчет уставок и схему ТЗНП.
Как уже отмечалось выше, токовые ненаправленные защиты НП (нулевой последовательности) применяются на ЛЭП с односторонним питанием места КЗ токами Iо там, где заземленные нейтрали трансформаторов расположены с одной стороны линии (рисунок 2.1, а).
Мгновенные отсечки НП отстраиваются от тока 3Iо mах при КЗ на шинах противоположной ПС:
Iс.з = kотс3I0 max (2.1)
Ненаправленные токовые отсечки НП можно применять также в сети, имеющей заземленные нейтрали с обеих сторон защищаемой ЛЭП (рисунок 2.2 а).
Рисунок 2.1- Защита линий с помощью отсечек нулевой последовательности (а); графический расчет и зона действия этих отсечек (б); согласование времени и зон действия РЗ2 и 3; 1- Iс.з - мгновенной отсечки на W1; 2- Iс.з2 -отсечки с выдержкой времени на W1; 3- Iс.з3 - отсечки мгновенного действия на W2; lз1, lз2, lз3,-зоны действия отсечек 1.2,3.
Рисунок 2.2- Расчет Iс.з мгновенной отсечки нулевой последовательности в сети с двусторонним питанием токами I0
В этом случае селективность действия ненаправленной отсечки АК0 достигается отстройкой ее тока срабатывания от токов, проходящих по защищаемой ЛЭП как при КЗ на шинах противоположной ПС В, так и при КЗ на шинах ПС А, где установлена отсечка (рисунок 2.1, а). По большему из этих двух токов 3IOK l max или 3IOK 2 max определяется ток Iс.з. ак, обеспечивающий селективность отсечки. Если при этом чувствительность ненаправленной отсечки окажется недостаточной, следует применять направленную отсечку НП. Расчет ведется по (2.1).
Отсечки с выдержкой времени (реле 2 на рисунке 1.5, а) отстраиваются по току и времени от мгновенной токовой отсечки НП 3 следующей ЛЭП W2. При расположении нейтралей с одной стороны защищаемой линии W1 ток 3I0 в отсечках 2 и 3 при КЗ на ЛЭП W2 одинаков. Поэтому, исходя из условия селективности, принимают
Iс.з2 = kотсIc.з з , (2.2)
где kотс = 1,2.
Выдержка
времени t2
= t3
+
t.
Максимальная токовая защита НП. При согласовании уставки времени с РЗ трансформаторов необходимо учитывать, что МТЗ НП, в отличие от МТЗ, реагирующих на фазные токи, не действует при КЗ за понижающими трансформаторами с соединением обмоток Y/ или Y/Y с изолированными нейтралями, поскольку при этом на стороне высшего напряжения ток 3I0 не возникает. Зоны действия отсечек определяются графически по точке пересечения кривой 3I0 = f(lP-K) с прямой Iс.з, как показано на рисунке 2.1б. Для полноценной защиты отсечки мгновенные и с выдержкой времени должны дополняться МТЗ НП, полностью резервирующей предыдущие присоединения.
Направленные отсечки нулевой последовательности. Ток срабатывания направленной мгновенной отсечки НП выбирается так, чтобы она не действовала при КЗ за шинами противоположной подстанции В (рисунок 2.2, а, б). Для выполнения это го требования необходимо принять
Ic.з = kн 3Iорасч. (2.3)
Значение Iорасч должно определяться для реально возможной схемы сети и режима заземленных нейтралей, при которых определяемый ток будет
максимальным.
В общем случае чувствительность МТЗ НП
характеризуется коэффициентом
чувствительности kч
= 3Io
min
/
Iос.з,
где 3Io
min
- минимальный
ток НП при однофазном КЗ на землю для
двух случаев: в конце защищаемой ЛЭП и
в конце резервируемого участка. В первом
случае считается нормальным kч
1,5,
а во втором -
не
менее 1,2.
Уставки отсечки с выдержкой времени. Селективность отсечки (АК1 на рисунке 2.3) с выдержкой времени t > 0 обеспечивается ограничением ее зоны срабатывания, так чтобы отсечка АК1 не действовала за пределами быстродействующей зоны защиты АК2, установленной на следующем участке (W2), и была бы согласована с АК2 по времени. Исходя из этого условия ток срабатывания рассматриваемой отсечки АК1 отстраивается от тока ЗIо, появляющегося в защищаемой ЛЭП W1 при КЗ в конце зоны РЗ АК2 (точка М на ЛЭП W2). Ток срабатывания отсечки АК1 определяется по выражению
Iс.з = kотс kт 3IоМ mаx , (2.4)
где 3IоМ mаx - максимальное значение периодической составляющей тока ЗIо, проходящего по W2, при КЗ на землю в точке М (в конце зоны РЗ, от которой производится отстройка); kт - коэффициент токораспределения, учитывающий влияние тока подпитки Iот от нейтрали трансформатора Т, подключенного к шинам противоположной ПС В, kт = 3I0W1 / 3IoW2; kотс не учитывает апериодической составляющей тока 3I0 поскольку tотс 0,3 0,5 c; kотс = 1,1.
Если к шинам противоположной ПС В подключен автотрансформатор или трансформатор с соединением обмоток Y0/Y0 с заземленными нейтралями, то отсечка должна быть отстроена по току и времени от РЗ НП с t = 0, с установленной на AT (трансформаторе), направленной в сторону смежной сети другого напряжения или от конца зоны дифференциальной РЗ этих элементов.
На рисунке 2.3 приведен графический способ определения значения 3IоМ в (2.4) и зоны действия отсечки с выдержкой времени АК1. Строятся кривые IАК1 и IАК2 (рисунке 2.3, б) изменения тока 3I0 проходящего в реле отсечек АК1 и АК2 при КЗ в разных точках W1 и W2. По точке пересечения кривой IАК2 с прямой Iс.зАК2 находится граница (точка М) зоны действия мгновенной отсечки В, установленной на W2.
Для найденной точки М по кривой IAK1 определяется значение тока 3IoM , проходящего через отсечку АК1 при КЗ в конце зоны действия отсечки В. Полученный ток 3IоМ является расчетным током, от которого нужно отстроить отсечку АК1. Подставляя найденный ток в (2.4), находим Iс.зАК1, при котором отсечка А не работает за пределами зоны действия отсечки АК2. Ток Iс.зAK1, удовлетворяющий этому условию, можно найти аналитически, определив коэффициент токораспределения kT в схеме НП рассматриваемого участка сети (рисунок 2.3, а).
|
а)- схема сети; б)- графический расчет; в) схема замещения;
Рисунок 2.3- Расчет направленных отсечек нулевой последовательности с выдержкой времени
Из схемы замещения этого участка (рисунок 2.3, в) следует, что при КЗ в любой точке ЛЭП W2 отношение между токами I0W1 и I0W2 является постоянной величиной и равно:
IoW1 / IoW2 = XoB / (XoA + XoB) = kт
Отсюда: IoW1 = kтIoW2. (2.5)
При КЗ в конце зоны отсечки в условиях, когда последняя находится на грани действия, ток IoW2 =Ic.з АK2; подставив это в (2.5), найдем, что в этом случае по отсечке АК1 будет проходить ток IoW1 = kтIc.з AK2.
Если принять Ic.з AK1 = kтIc.з AK2, то при токе IoW2 < Iс.з АК2 ток I0W1, проходящий по отсечке АК1, также будет меньше Ic.з AK1 и следовательно, РЗ АК1 не будет действовать за пре делами зоны действия РЗ АК2. С учетом этого принимается: Ic.з AK1 = kн kтIc.з AK2.
Выбор уставок чувствительных ступеней МТЗ нулевой последовательности. Уставки чувствительных ступеней (третьей и четвертой) МТЗ НП согласуются по чувствительности и выдержкам времени с уставками аналогичных РЗ, установленных на предыдущих участках контролируемой сети. Кроме того, токовые реле чувствительных ступеней МТЗ НП должны отстраиваться от токов небаланса, возникающих в нулевом проводе ТТ при протекании больших токов КЗ или качаний.
Чтобы исключить неселективное срабатывание МТЗ НП под воздействием тока небаланса при междуфазных КЗ за пределами защищаемой ЛЭП, ток срабатывания РЗ выбирается больше тока небаланса по следующему выражению:
Iс.з НП = kотс Iнб max . (2.6)
Это условие должно выполняться, если рассматриваемая МТЗ НП имеет выдержку времени, равную или меньшую, чем РЗ от междуфазных КЗ, установленная на поврежденном элементе. Как правило, указанное соответствует условию отстройки от токов небаланса при КЗ между тремя фазами за трансформаторами и на стороне низшего напряжения автотрансформаторов подстанций данного и противоположного концов защищаемой ЛЭП.
В (2.6) kOTC принимается равным 1,25, а Iнб определяется по выражению
Iнб = kнб Iрасч., (2.7)
где Iрасч соответствует току трехфазного КЗ; kнб принимается равным: 0,05 - при небольших кратностях Iк до (2-3)Iном; 0,05-0,1 - при больших кратностях, но не превосходящих (0,7-0,8)IК10 (IК10 - предельная кратность первичного тока ТТ при 10%-ной погрешности).