3.2.3.Расчет комплекта защиты от междуфазных повреждений

1. Ток срабатывания пускового органа выбирается по трем условиям:

а) отстройка от максимального тока небаланса при внешних КЗ производится аналогично выбору тока срабатывания пускового органа комплекта от замыканий на землю

(3.22)

при к_з = 1,25 и

где –

(3.23)

составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностью трансформаторов тока (к_одн = 0,5; к_пер = 2,0;  = 0,1);

(3.24)

составляющая тока небаланса, обусловленная неравенством токов повреждения, протекающих по линии; – максимальная величина тока повреждения, протекающего по двум линиям при трехфазных КЗ на шинах подстанций, связываемых этими параллельными линиями;

б) отстройка от максимального тока нагрузки линии при обрыве соединительных проводов токовых цепей и при оперативном отключении одной из линий со стороны противоположной подстанции:

(3.25)

где к_з = 1,2 – коэффициент запаса (надежности) по избирательности; К_в = 0,85– коэффициент возврата реле; I_{нагр.макс} – максимальный ток нагрузки, принимается по длительно-допустимому току нагрева проводов линии;

в) отстройка от тока неповрежденной линии при каскадном отключении замыкания на землю на параллельной лини для случая работы защиты на грани срабатывания (3I_{0 защ}  I_{о с.з})

(3.26)

где к_з = 1,3 – коэффициент запаса по избирательности;

(3.27)

Уставка срабатывания выбирается по наибольшему из полученных значений токов по (3.22), (3.25) и (3.27).

2. Чувствительность токового пускового органа проверяется при внутренних повреждениях аналогично комплекту защиты от замыканий на землю:

а) при КЗ в точке одинаковой чувствительности

(3.28)

б) в режиме каскадного отключения КЗ у шин противоположной подстанции

(3.29)

где

Если чувствительность токового органа оказывается недостаточной, то применяют его блокировку по напряжению, в этом случае ток срабатывания выбирается только по условию (3.22).

3. Напряжение срабатывания органа блокировки по напряжению выбирают по двум условиям:

а) обеспечение возврата органа блокировки после отключения внешнего КЗ на параллельной линии

(3.30)

где U_{раб.мин} = 0,9U_{ном.экс} – минимальное рабочее напряжение в месте установки защиты; к_з = 1,2; к_в = 1,1 – коэффициент возврата для реле минимального напряжения;

б) отстройка от напряжения между поврежденной и неповрежденной фазами при каскадном действии защиты: это условие, как правило, не является расчетным и при выполнении курсового проекта не учитывается.

4. Чувствительность пускового органа блокировки по напряжению проверяется при каскадном отключении двухфазного или трехфазного КЗ в конце линии

(3.31)

где – междуфазное напряжение в месте установки защиты.

3.3.Дифференциально-фазная высокочастотная защита

3.3.1.Общие замечания

Для электрических сетей с эффективно заземленной нейтралью в качестве основных защит линий применяются дифференциально-фазные высокочастотные защиты. Эти защиты являются быстродействующими, работают при всех видах повреждений и не реагируют на качания в системе. Для выполнения защиты на каждом конце линии устанавливается релейная панель типа ДФЗ и приемопередатчик типа АВЗК-80 или более современная модификация. Для линий 110-220 кВ применяют панель защиты типа ДФЗ-201, для линий 330- 500 кВ – панели ДФЗ-503 /11/.

Принцип действия защиты основан на измерении фаз токов по концам защищаемой линии. Для преобразования трехфазной системы токов в обобщенную однофазную используют комбинированный фильтр , что позволяет выполнить защиту с одним высокочастотным каналом.

Защита имеет четыре измерительных органа: три пусковых (цепи пуска передатчика, подготовки отключения и манипуляции) и один избирательный орган сравнения фаз обобщенных токов.

В качестве примера на рис.25 приведена структурная схема дифференциально-фазной высокочастотной защиты панели ДФЗ-201.

Рис.25. Структурная схема дифференциально-фазной высокочастотной защиты

Основными элементами защиты являются:

1. Блок пуска содержит измерительные реле подготовки цепей отключения и пуска передатчика. Отдельно предусмотрены реле для действия при симметричных и несимметричных КЗ. В качестве пусковых органов, реагируемых на симметричные КЗ, используются два токовых реле, которые могут дополняться одним реле минимального напряжения или сопротивления. Пусковые органы для несимметричных КЗ реагируют на токи обратной и нулевой последовательностей. Это обеспечивает высокую чувствительность защиты при различных видах КЗ и отстройку от токов нагрузки и качаний (при трехфазных КЗ пусковые органы фиксируют кратковременную несимметрию).

2. Блок манипуляции подключается к трансформаторам тока линии через комбинированный фильтр токов, на выходе которого создается напряжение , управляющее работой генератора передатчик (М – коэффициент взаимоиндукции фильтра).

3. Блок сравнения фаз токов реагирует на угол сдвига фаз между обобщенными векторами токов I_I и I_II по концам защищаемой линии, различая внешние (рис.26,а) и внутренние (рис.26,б) КЗ.

Рис.26. Расчетные условия работы избирательного органа защит ДФЗ:

а – КЗ вне зоны действия защиты; б – КЗ в зоне действия

защиты; в – характеристика срабатывания избирательного

органа

При внешних КЗ (например К1, рис.26,а) обобщенные вектора токов сдвинуты на угол  = 180 (положительное направление тока принято от шин в линию) и защита не должна действовать. Фактически из-за погрешности трансформаторов тока и фильтров, а также из-за запаздывания в передаче высокочастотного сигнала по линии (6 электрических градусов на 100 км), вводится угол блокировки  , обеспечивающий отстройку от указанных факторов.

При внутренних КЗ (например точка К2, рис.26,б) условия срабатывания защиты выполняются при сдвиге фаз между обобщенными векторами токов I_I , I_II (рис.26,в)

_ср = 0  (180 – ).

Избирательная работа защиты обеспечивается при соотношении уставок пусковых органов

I_{с.з ПО} > I_{с.з ПП} > I_{над.ман} (3.32)

То есть пуск передатчика целесообразен только при надежной манипуляции, а подготовка отключения только при получении (обмене) высокочастотного сигнала.

Блок логики содержит комплекты промежуточных реле, обеспечивающих пуск передатчика на время 0,5-0,6 с и подготовку цепей отключения на время 0,2-0,3 с.