2 Выбор уставок

2.1 Угол передачи

Особо следует остановиться на максимальном угле передачи. Он понадобится в дальнейших расчетах. Если пренебречь активным сопротивлением линии, то формула для него легко получается из (1.12), если принять, что , где – номинальное напряжение для данного класса:

(2.1)

Здесь – суммарное сопротивление между двумя ЭДС и , – максимальная передаваемая по линии мощность. Реально эта мощность определяется в результате расчета режима сетевого района. В случае, если она неизвестна, можно вычислить завышенное ее значение, исходя из тока термической стойкости провода : . Тогда формула 2.1 примет вид:

(2.2)

Вычисленное значение угла соответствует разности фаз между двумя ЭДС. Если переток мощности идет от левой системы к правой, то нужно выставить в левой ЭДС начальную фазу, равную нулю, а в правой – начальную фазу, равную . При изменении направления мощности на противоположное знак «минус» перед значением угла исчезает.

2.2 Выбор уставок по полному сопротивлению для ступеней защиты

Все уставки задаются в первичных величинах и считаются в комплексах. Полученное сопротивление имеет вид . Здесь – модуль сопротивления уставки, – фаза.

Данные уставки являются одинаковыми для круговых и многоугольных характеристик защиты.

2.2.1 Уставка первой ступени дистанционной защиты на одиночных линиях с двухсторонним и односторонним питанием (рисунок 23) выбирается для случая металлических КЗ исходя из условий:

­а) отстройки от КЗ на шинах подстанции, примыкающей к противоположному

концу линии (рисунок 23 а, б, в, г):

(2.3)

Здесь и далее во всех формулах:

Z_л – сопротивление прямой последовательности защищаемой линии, Ом;

β – коэффициент, учитывающий погрешность трансформаторов напряжения и

релейной аппаратуры. Предварительно можно принять значение β = 0,05; его значение может быть уточнено при наладке защиты, о.е;

δ = 0,1 – коэффициент, учитывающий погрешность, вызванную неточностью

расчета первичных величин, и необходимый запас, о.е;

α – коэффициент, учитывающий погрешность трансформаторов тока, о.е. Предварительно можно принять значение α = 0,1; его значение может быть уточнено при наладке защиты;

б) отстройки от КЗ на шинах низшего (среднего) напряжения подстанции, примыкающей к противоположному концу линии (производится для тупиковых линий в целях повышения чувствительности) (рисунок 23, д):

(2.4)

где Z_тр – первичное сопротивление прямой последовательности трансформатора подстанции противоположного конца, Ом;

Рисунок 21 – Схемы участков сети с одиночными линиями

2.2.2 Уставка второй ступени, устанавливаемой на линиях с ответвлениями, выбирается для случая металлических КЗ, исходя из условий:

а) согласования с первой ступенью защиты смежного участка (рис. 23 а, г):

(2.5)

где – первичное сопротивление срабатывания первой ступени защиты смежного участка, Ом (рассчитывается в данной работе по формуле 2.3); k_ток – комплексный коэффициент токораспределения, равный отношению первичного тока в защите к току в смежной линии.

Расчетным является значение коэффициента k_ток в таком реально возможном режиме, которому соответствует наименьшее значение сопротивления в месте установки рассматриваемой защиты. Определение коэффициента токораспределения показано на рисунке (24, а).

Рисунок 22 – Определение коэффициента токораспределения

б) отстройки от КЗ на шинах подстанции В (рисунок 2.1 б, в) при двух линиях на участке подстанция Б – подстанция В:

(2.7)

где Z_л.см – первичное сопротивление прямой последовательности смежной линии, Ом; k_ток – комплексный коэффициент токораспределения, равный отношению первичного тока в защите к току в смежной линии (см. рисунок 22 а, б), о.е.

в) отстройки от КЗ на шинах низшего (среднего) напряжения подстанции,

примыкающей к противоположному концу линии (рисунок 21 а, б, в, г):

(2.8)

где Z_тр – первичное сопротивление прямой последовательности трансформатора подстанции противоположного конца, Ом; k_ток.тр – комплексный коэффициент токораспределения, равный отношению первичного тока в защите к току в трансформаторе противоположного конца (см. рисунок 22 а, б), о.е.

При выборе сопротивления срабатывания второй ступени по условиям отстройки от коротких замыканий на стороне низшего (среднего) напряжения трансформаторов подстанции, примыкающей к противоположному концу защищаемого участка, в общем случае необходимо учитывать наименьшее сопротивление этих трансформаторов, которое может иметь место при регулировании напряжения измерением их коэффициента трансформации.

Чувствительность второй ступени должна проверятся при металлическом КЗ в

конце защищаемой линии по выражению:

(2.9)

При этом деление производится по модулю.

Минимальное значение коэффициента чувствительности при этом равно:

– при наличии четвертой (третьей) ступени, а также при ее отсутствии, если защита используется в качестве резервной, k_ч ≥ 1,25;

– при отсутствии четвертой (третьей) ступени и при использовании защиты в качестве основной k_ч ≥ 1,5.

2.2.3 Уставка третьей ступени, предназначенной для резервирования защиты смежного участка и дальше, выбирается по условию отстройки от максимального тока нагрузки линии.

Ток нагрузки принимается либо по длительно допустимому току нагрева провода, либо задается диспетчерской службой энергосистемы, в последнем случае указывается cos(φ) нагрузки.

Приведенная ниже формула справедлива для КРУГОВОЙ характеристики срабатывания.

(2.11)

Полученное значение является модулем сопротивления. В качестве φ_м.ч. следует брать угол защищаемой линии.

Здесь U_{мин.раб} = 0,9∙U_ном – первичное минимальное рабочее напряжение, кВ;

k_н = 1,2 – коэффициент надежности, о.е;

k_в = 1,1 – коэффициент возврата реле сопротивления, о.е;

I_нагр – первичный максимальный ток нагрузки, А;

φ_м.ч. – угол максимальной чувствительности реле сопротивления, град;

φ_нагр – угол сопротивления, обусловленный нагрузкой, град.

Первоначально определяется при , но если чувствительность защиты недостаточна, то учитывают характер нагрузки, принимая φ_нагр ≤ (30 ÷ 40)°.

Уставка многоугольной характеристики по оси Х выбирается по чувствительности.

Уставка ее по оси R либо отстраивается от нагрузки, либо выбирается также по чувствительности и в ней делается вырез под нагрузку.

Чувствительность третьей ступени проверяется по условию:

(2.12)

При определении коэффициента чувствительности рассматриваются такие режимы, при которых значение |k_ток| минимально.