Лекции_ОП-РЗА8

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ Федеральное Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Чувашский государственный университет имени И.Н.Ульянова»

Факультет Электроэнергетический

Кафедра Теоретические основы электротехники и

релейной защиты

Основы проектирования релейной защиты

и автоматики электроэнергетических

систем

курс лекций для специальности 210400

Автор – доцент кафедры ТОЭ и РЗА ЭЭФ

© Ефремов Валерий Александрович

Чебоксары 2010 год

Введение

1. Проект по РЗА, выполняемый студентами специальности 2104, должен стать частью комплексного дипломного проекта электрической части станции, подстанции или узла линии электропередачи (ЛЭП).

При проектировании и эксплуатации любой электроэнергетической (ЭЭ) системы приходиться считаться с возможностью возникновения в ней повреждений и ненормальных (аномальных) режимов работы. Наиболее распространенные и в тоже время наиболее опасными видами повреждений в них являются короткие замыкания (КЗ). Предотвращения возникновения аварий или их развития при повреждениях в Э/Э части энергосистемы часто может быть обеспечено путем быстрого отключения поврежденного элемента. Поэтому все электрические установки снабжаются автоматически действующими устройствами – релейной защитой или предохранителями (преимущественно сети с Uном <1000 ), осуществляющими их защиту от КЗ. Релейная защита выполняется по средствам специальных аппаратов – отдельных реле, комплексных устройств защиты или систем релейной защиты, особенно если они выполнены на цифровом принципе терминалов защит.

2.Основные проектные организации России, СНГ и мира:

1)ВНИИР – до недавнего времени все устройства релейной защиты разрабатывались во ВНИИРе и передавались изготовителям аппаратуры – ЧЭАЗ и т.д. Основная задача ВНИИРа заключается в создании аппарата РЗА. Техническое задание и технические требования ВНИИР, как правило, согласовывал с ВНИИЭ и ЭСП.

определяют стратегию развития РЗА элементов Э/Э системы.

3) Стратегию развития РЗ и особенно режимные вопросы, а также разработку устройств автоматики решает ВНИИЭ. Здесь же находятся отделы по проведению испытаний новых устройств и разработки элементов Э/Э системы разных классов напряжений. Разработкой УРЗА занимаются в ряде ВУЗов : МЭИ, НПИ, УПИ, ИЭИ, а также БПИ, ИАЭ АН Украины и т.д.

4) Кроме России разработкой и производством РЗА занимаются фирмы: АББ, Сименс, Японские фирмы.

В отличии от России зарубежные фирмы, как правило, разрабатывают устройства на цифровом принципе. Основное преимущество наших проектных организаций – более глубокое знание режимов электроустановок.

Почему наша РЗ была эффективней зарубежных образцов?

Глава I

Введение в проектирование УРЗА (задачи проекта)

Проектируемые УРЗА должны обеспечить:

1.Отключение КЗ с такой быстротой, чтобы местное повреждение не перешло в системную аварию с нарушением устойчивости, не вызвало бы сброса нагрузки потребителей в неповрежденных частях системы и не приводило бы к большим размерам повреждения вследствие длительного воздействия токов КЗ.

2.Избирательное (селективное) отключение места КЗ – при повреждении должен отключится только поврежденный элемент системы, оборудованный коммутационными аппаратами, позволяющими достигнуть автоматического отсоединения.

3.Чувствительность к нарушениям, т.е. реагирование на возможно малое отклонение от нормального режима работы с тем, чтобы восстановить в энергосистеме возможно быстрее нормальный режим работы и ограничить размеры повреждения.

4.Надежность работы, т.е. безотказность и правильность работы устройств, как при нарушениях, так и при нормальных и перегрузочных режимах.

5.Максимальную экономичность работы оборудования, т.е. полное использование мощности, выработанной генераторами электростанций, и полное использование перегрузочных возможностей транзитных связей, недопущение нарушения режима статической устойчивости.

Задачи УРЗА

требуемой степени надежности электроснабжения без усложнения схем коммутации и сооружения дополнительных источников питания.

7.Простоту эксплуатации как в отношении повседневного обслуживания УРЗА, так и в отношении их наладки и выбора уставок и характеристик.

8.Рациональную степень автоматизации процесса выработки и распределения электрической энергии, в частности, АРВ генераторов и напряжения энергосистемы, автоматической регулирование частоты и мощности, автоматизацию включения синхронных генераторов и компенсаторов, автоматизацию пуска и останова гидрогенераторов и автоматическое восстановление энергосистемы, если после отключения элемента причина, вызвавшая нарушение, устранилась.

9.Автоматическое включение резервного оборудования и источников электроэнергии; при отсутствии резерва мощности в случае возникновения дефицита должна производится автоматическая частотная разгрузка с последующим включением потребителей после мобилизации резерва мощности.

10.Восстановление синхронизма параллельно работающих генераторов в случае нарушения устойчивости и недопущения длительного асинхронного хода.

11.Защиту паротурбогенераторов при их параллельной работе с гидрогенераторами в случае разгона последних.

Классификация РЗ

Быстродействие, избирательность, чувствительность и надежность действия РЗ

Быстродействующей защитой считается защита, обеспечивающая подачу командного импульса на отключение со

временем не более 0.05 – 0.1 с. В настоящее время для всех классов напряжений промышленность выпускает быстродействующие защиты на полупроводниковых элементах

– время их действия не превышает 30 – 50 мс. При выполнении проекта ограничивающими условиями применения быстродействующих защит является сложность и относительно большая стоимость таких защит для ЛЭП. Основные типы защит для ЛЭП напряжением 110 – 1150 кВ:

используют токовую отсечку.

Применение быстродействующих защит совместно с воздушными выключателями позволяет производить отключения поврежденных участков менее чем за 50 мс. ( 2.5 периода).

Сейчас начинают вводить в эксплуатацию элегазовые выключатели, которые наряду с быстродействием, характерным для воздушных выключателей, обладают еще и меньшими размерами.

Под избирательностью (селективностью) действия УРЗА в широком значении этого термина понимается такая совместная работа этих устройств, при которой отключение поврежденного элемента энергетической системы и сохраняется работа в ее

неповрежденных частях.

Избирательное отключение поврежденного участка, обуславливающее недоотпуск в неповрежденной части не может считаться целесообразным действием. Лучше, если защита произведет быстрое отключение с последующим АПВ, которое не приводит к дополнительному недоотпуску электроэнергии.

При невозможности достижения полной избирательности следует в конкретных случаях выяснять

возможность отключения с частичной избирательностью. Допустимо нарушение избирательности при редких видах повреждения. Следует сравнивать такое решение с установкой более сложных избирательных устройств защиты. Действие УРЗ от КЗ должно быть отстроено от токов нормального и перегрузочного режима, а также от токов самозапуска нагрузки после отключения КЗ (по току или времени); по отношению к этим режимам должна быть обеспечена полная избирательность. Степень отстройки оценивается коэффициентом запаса Кз , определяющим, насколько загрублена уставка по отношению к электрическим величинам, на которые реагирует защита, при нормальных режимах или при повреждениях вне защищаемой зоны. Обычно, учитывая неточность исходных данных, коэффициент запаса принимается равным

Кз = 1.2 −1.3

Чувствительность защиты характеризуется коэффициентом чувствительности Кч Для максимальных защит коэффициент Кч определяется отношением значения электрической величины в цепи РЗ при КЗ на конце защищаемой зоны при минимальном (но реальном) режиме работы к уставке срабатывания. Для минимальных защит коэффициент Кч определяется отношением величины уставки возврата защиты (т.е. уставки, при котором замыкаются контакты минимального реле) к значению электрической величины в цепи защиты при повреждении на конце защищаемой зоны. Принимается обычно

- для основных защит Кч = 1.5 − 2 ;

-для резервных защит Кч = 1.2 − 5 .

Следует учесть, что выполнение защит с излишней чувствительностью вызывает излишнее срабатывания и трудность отстройки от нормальных и перегрузочных режимов. Условие чувствительности должно быть скорректировано с условием селективности и требованием надежности.

Обеспечение надежности действия УРЗА является важнейшим условием при выполнении проекта. Выполнение требования надежности определяется:

-алгоритмом выполнения защиты (принципом выполнения защиты)

-качеством выполнения аппаратуры

-конструкцией аппаратуры, качеством монтажа и эксплуатации

Конструкция того или иного устройства должна быть возможно простой, алгоритм работы понятным, изображение схемы четкой – без обходных и запутанных цепей.

Маркировка проводов и зажимов должна позволять без труда отсоединять УРЗА в целом или его части. Должна быть предусмотрена простота выбора уставок и их изменения.

Реализация требования надежности в проектах должна учитывать последствия от возможности неправильного срабатывания УРЗА или от возможности отказа в действии.

Если из-за низкой надежности система РЗА ее неправильное действие может привести к возникновению аварии, целесообразно контролировать работу защиты вторым качеством. Это значит, что отключение присоединения может произойти лишь в случае работы дополнительного оборудования, определяющего возникновение ненормальных условий. Например, это блокировка максимальных токовых защит реле минимального напряжения, или у дистанционной защиты – токовая блокировка от перегорания предохранителей в цепях напряжения.

Если из-за недостаточно надежной работы УРЗА возможен отказ в отключении, то на таких п/с должна устанавливаться дублирующая защита (резервная защита). Последняя выполняется обычно на другом принципе и осуществляет частичное или полное резервирование основной защиты. Как правило, основная защита – это защита с абсолютной селективностью (ДФЗ, НДЗ), а резервная имеет относительную селективность.

В соответствии с условиями резервирования по выполняемым функциям различают основные и резервные защиты.

Основной называется защита, предназначенная для действия при всех или части видов повреждений в пределах всего элемента, например, всей длины участка линии, с временем, меньшим, чем у других защит этого элемента.

Резервной называется защита, предусматриваемая для действия вместо основной в случаях, если последняя отказала или была выведена из работы, а также вместо отказавших защит смежных элементов или в случаях отказов их выключателей.

Вспомогательной называется защита, выполняющая некоторые дополнительные функции, например, защиту мертвых зон, определяемых направленными элементами основных и резервных защит, ускорения отключения КЗ на части элементов и т. п.

В любом случае для сетей 35 кВ и выше целесообразно устанавливать токовые отсечки (МТЗ) в силу простоты и эффективности работы. В сетях с глухо заземленной нейтралью большинство повреждений связано с замыканиями на землю. Однофазные КЗ на ЛЭП 110 – 220 кВ составляют 95 %, а 500 – 750 кВ 99% и больше.

Другими видами повреждений, как правило, являются трехфазные КЗ, совершаемые по вине персонала. Поэтому такие сети имеют трехили четырехступенчатую защиту нулевой последовательности. Здесь учитывается простота и надежность работы земляной защиты. В настоящее время ЧЭАЗ выпускает шкафы серии ШДЭ 2800, которые располагают комбинированной защитой из трехступенчатой дистанционной и четырехступенчатой токовой. Шкаф ШДЭ 2802 этой серии содержит два комплекта защит с раздельными блоками питания, причем, если основной комплект представлен полной защитой, то дополнительный представлен усеченным вариантом, обеспечивающим защиту зон.

Надежность действия должна быть также и у устройств автоматического повторного включения и противоаварийной автоматики, которая выполняет следующие функции:

-автоматическое предотвращение нарушений устойчивости (АПНУ), называемое также автоматическим управлением мощностью для сохранения устойчивости (АУМСУ);

-автоматическая ликвидация (прекращение) асинхронного режима (АЛАР);

-автоматическое ограничение снижение частоты (АОСЧ);

-автоматическое ограничение снижение напряжения (АОСН);

-автоматическое ограничение повышения частоты (АОПЧ);

-автоматическое ограничение повышения напряжения (АОПН).

Учет требования надежности определяет целесообразность установки индивидуальных комплектов защиты и автоматики. При наличии на п/с основных и резервных защит и систем линейной автоматики (АПВ) отключение осуществляется через эти устройства, причем часто основная и резервная защиты действуют по схеме И совместно с измерительными органами (ИО) АПВ.

Выполнение резервной защиты и устройство резервирования выключателей

Возможность отказов в действии УРЗ и выключателей при КЗ на защищаемом объекте принуждает осуществлять резервную защиту, воздействующую в этих случаях на отключение выключателей других присоединений. Причем резервная защита, выполняющая функции дублирующей, оказывается бесполезной при отказе выключателя или неисправности цепей отключения выключателя.

Различные способы выполнения резервных защит должны учитывать конкретную конфигурацию сети, а сами резервные защиты не должны являться источником аварий. С целью упрощения резервных защит допустимо выполнять их реагирующими только на более частые виды повреждений. Как уже указывалось это относится в первую очередь к защитам, реагирующих на однофазные КЗ.

Возможны два основных принципиально различных способа резервирования: дальнее, выполняемое защитами с относительной селективностью смежных элементов, и ближнее, выполняемое защитами установки (станции или подстанции), на которой произошел отказ. В последнем случае на каждом элементе предусматривается минимум две защиты: при отказе одной из них отключение должно обеспечиваться второй. В случае отказа выключателя поврежденного элемента все его защиты действуют через специальное устройство резервирования отказа выключателя (УРОВ) на отключение смежных элементов, через которые питается место повреждения.

Дальнее резервирование. Оно производится защитами с относительной селективностью, обычно последним (третьим) и частично вторыми ступенями токовых и дистанционных защит.

Если по принципу действия основная защита не реагирует на повреждения вне защищаемого элемента (защита с абсолютной селективностью), например ДФЗ, то для резервирования предусматривается отдельная защита. При этом желательно включать на отдельные трансформаторы, отдельные цепи питания и управления, а также возможность раздельной проверки и ремонта защит.

Достоинства дальнего резервирования:

-простота;

-учет всех нарушений. Недостатки:

-недостаточная чувствительность, обусловленная прохождением через защиты неповрежденных смежных участков только доли тока в поврежденном элементе;

-сложность использования преимуществ секционированных шин;

-большие времена отключения КЗ;

-затруднительность выполнения селективности защит при внешних КЗ в сетях сложной конфигурации;

-отключение части элементов на не поврежденных участках.

Ближнее резервирование. В этом варианте отказы защиты и выключателя резервируются раздельно. Защита, резервирующая основную, может реагировать только на повреждения элемента. Используемый для ликвидации повреждений, сопровождающихся отказом выключателя, устройства УРОВ имеют следующий принцип выполнения: защиты элементов через выходные реле одновременно с действием на свои выключатели подают разрешение на пуск элемента времени DT2, имеющую уставку превышающую максимальное время отключения выключателей. На рис. показано действие УРОВ при одиночной системе шин. В схеме УРОВ вместо трех контактов РПВ рекомендуется применение трехфазного реле тока, которые не только фиксируют состояние схемы при срабатывании привода выключателя без разрыва первичной цепи КЗ, но и могут дополнительно использоваться для выявления КЗ между воздушными выключателями (ВВ) и его выносными ТТ.

Устройства резервирования отличаются большой сложностью оперативных цепей и при ложных срабатываниях могут обуславливать отключение большего числа элементов установки.

Основные этапы и содержание проектов по РЗА

Проекты РЗА различных объектов энергетической системы предопределяют в значительной степени надежность э/снабжения потребителей, экономичность работы оборудования, размеры капитальных затрат и степень

автоматизации процесса выработки и распределения э/э, автоматизацию проверки и наладки УРЗА.

Проектирование релейной защиты и автоматики обычно производится несколькими этапами (стадиями).

Первым этапом является так называемое проектное задание. На этой стадии намечаются принципиальные решения в части защиты и автоматики, которые обеспечивают технические характеристики с точки зрения условий работы объекта в системе. Решения проектного задания подкрепляется расчетами, определяющими времена отключений КЗ, избирательность (селективность) таких отключений, чувствительность к повреждениям и необходимую степень автоматизации. Определяется примерная стоимость проекта. Рекомендации проектного задания должны опираться на выпускаемые реальные УРЗА. Для новых разработок определяется используемая элементная база.

Чисто техническая часть проектного задания носит названия технического задания на разработку какого либо (конкретного) УРЗА. Техническое задание, которое, как правило, готовит заказчик проектирования, является отправным пунктом для выполнения технических требований (ТТр) на разработку УРЗА. ТТр готовит проектная организация, например ВНИИР, занимающаяся режимами э/энергетических систем вместе с исполнителями разработки. ТТр согласуются со всеми заинтересованными сторонами и после их утверждения являются основным техническим документом, которому должна соответствовать новая разработка.

Вторым этапом проектирования является технический проект. На базе утвержденных проектного (технического задания) и технических требований в техническом проекте приводятся полные схемы УРЗА для того или иного объекта энергетической системы. В случае микропроцессорных УРЗА (МП УРЗА) на этом этапе дается описание алгоритмов или создаются программные на языках высокого уровня.

Составляются спецификации в объеме необходимом для выдачи заказа. Для этой цели определяются предельные значения уставок УРЗА, указываются присоединения оборудования к измерительным трансформаторам тока и напряжения, показываются цепи оперативного питания,

сигнализации, цепи отключения и коммутации. Определяются схеме контроля и самоконтроля устройства.

Третьим этапом проектирования является рабочий проект. На этой стадии выбираются рабочий уставки УРЗА, строятся графики селективности, указывается размещение аппаратуры в шкафах защиты, дается маркировка проводов и зажимов, проверяется правильность выбора сечения проводов, выпускаются монтажные схемы, по которым производится монтаж и наладка оборудования. Здесь же выбираются места подключения поверочной и контрольной аппаратуры.

Число стадий проектирования может быть уменьшено. Часто совмещают разработку ТЗ с техническим проектом или технического проекта с рабочим проектом. При необходимости срочного производства работ проектирование может быть даже одноэтапным.

Этапы проектирования при создании новых УРЗА (микропроцессорных УРЗА – МП УРЗА)

На первом этапе по заданию проектные организации ЭСП, ВНИИЭ часто с участием будущего исполнителя разрабатывают техническое задание. Первый этап заканчивается согласованием и утверждением ТЗ. Разница между проектированием новых УРЗА и использованием существующих (выпускаемых) устройств заключается в том, что в проектном задании используются выпускаемые устройства. Часто такой проектирование называется привязкой защит к проектируемой подстанции.

Иногда первый и второй этапы – разработка технических требований (ТТр) совмещают результатом работы являются ТТр. В ТТр указываются тип разрабатываемой защиты, элементная база, основные режимы работы, типы измерительных органов, диапазон уставок, сигнализация, методы проверки и контроля и т. п.

Третий этап проектирования создание функциональной схемы УРЗА. Здесь с помощью логических элементов И, ИЛИ описываются все взаимосвязи ИО, выдержки времени, сигнализация, входные и выходные сигналы. Наряду с разработкой функциональных схем протекает работа по созданию алгоритмов ИО. Особенностью МП цифровых защит является то, что разработав той или иной орган, его алгоритмы и

модули без изменений могут быть использованы при создании других ИО.

В настоящее время фирмы, создающие МП УРЗА, разрабатывают библиотеки макроопределений, из которых, как из “ кирпичиков” можно очень быстро “ слепить” любой ИО и даже защиту в целом. Основными кирпичиками библиотеки обычно являются п/п обработки входных величин. Часто создание УРЗА сводится к получению векторов токов и напряжений фаз, а также их симметричных составляющих. Дальнейшая алгоритмизация сводится попросту к операциям

&

сравнения с уставкой для токовых защит к получению Z = U и I&

после этого сравнения Z с Z уст . такого рода МП УРЗА,

являющаяся копией аналоговых устройств, в силу ряда причин не могут конкурировать с существующими аналогами (по быстродействию, по чувствительности, по диапазону входных токов и т. п.). Их достоинство заключается в сервисе, которое представляет цифровая техника (в самоконтроле, в проверке, в установке уставок, в отображении информации и т. д.).

Достоинство и преимущество цифровых защит проявляются в том случае, если в них вводятся новые качества:

-полная обработка всей входной информации (получение и использование всей входной информации);

-получение величин, которые либо совсем недоступны

ваналоговых защитах, либо требуют сложных схем для реализации;

-разработка новых алгоритмов, адаптивных уставок зависящих от предшествующих режимов;

-создание алгоритмов, учитывающих текущее состояние системы и коммутационной аппаратуры и зависимости от этого работающие по разным ветвям, например использующих либо фазные величины, либо их симметричные или аварийные составляющие;

-сервис, контроль и самоконтроль МП УРЗА находятся на не досягаемом для аналоговых защит уровне;

-важнейшим преимуществом МП УРЗА является возможность математического моделирования и создания моделей на языках высокого уровня;

-возможность моделирования процессов и стыковки моделей защит и защищаемого объекта;

-скорость создания защит и проведения ее испытаний Четвертый этап – алгоритмизация защиты на языке

высокого уровня.

Пятый этап – создание математической модели защищаемого объекта.

Шестой этап – испытания математических моделей защиты и программирование на машинно-ориентированном языке МП УРЗА.

Седьмой этап – испытания МП УРЗА, исправление выявленных ошибок.

Восьмой этап – создание аппаратных средств МП УРЗА и запись программы.

Девятый этап – выпуск опытной партии МП УРЗА, разработка технических условий.

Вопросы, которые необходимо учесть при проектировании УРЗА

1. Сигнализация УРЗА. При проектировании УРЗА следует предусмотреть сигнализацию в таком объеме, который бы позволял судить как об исправности самого устройства, так и о сработанных элементах (блоках защиты). Различают следующие виды сигнализации в УРЗА:

-сигнализация в блоках (светодиоды) внутри шкафов; эта сигнализация доступна только при открытых дверях; количество сигнальных диодов достигает 20 штук; используется

восновном при наладке шкафа;

-сигнализация на двери – лампочки, до 5-6 штук (работа, неисправность, вывод);

-блинкера (указательные реле) на двери – это энергонезависимая сигнализация. При пропадании питания она сохраняет информацию о состоянии УРЗА в момент аварии. Количество блинкеров не велико и редко превышает 5-6 штук;

-сигнализация у пульта диспетчера о срабатывании УРЗА. Сигнализация выполняется на триггерных элементах и ее перевод в первоначальное состояние осуществляется с помощью специальных кнопок оператором (дежурным персоналом) подстанции.

Вопросы контроля и диагностики

При проектировании УРЗА важнейшим элементом является надежность УРЗА. Поэтому вопросам контроля при создании УРЗА уделяется значительное внимание.

Аналоговая защита. Различают следующие методы контроля:

- Постоянный контроль всех выходов функциональных блоков шкафа. Длительность сработанного состояния не должна превышать 10 сек.

Сигнал

неисправности

-Проверка основных ИО шкафа с помощью блока тестовой проверки. В этом случае один из полосовых фильтров УРЗА переводит в генераторный режим и сего выхода сигнал частотой 50 Гц по очереди подается на все ИО шкафа по очереди

всоответствии со специальной программой. Фиксируется выход каждого ИО (модуля шкафа). При успешном прохождения теста зажигается светодиод и тестовый блок проверяет очередной модуль. При неисправности загорается соответствующий светодиод. Все тесты проходят под контролем оператора. Здесь следует признать, что блок тестовой проверки один из самых сложных блоков УРЗА и его настройка представляет значительные сложности персонала.

-Автоматический контроль от централизованного блока. На новых п/с обычно устанавливаются шкафы защиты одной серии (например ШЭ). В одном из этих шкафов (ШЭ0705) устанавливается блок, который через заданные промежутки времени переводит тот или иной шкаф в режим проверки и, как при тестовом контроле, проверяет его основные блоки. После нормального отклика шкаф автоматически восстанавливает свой рабочий режим функционирования. Иначе поступает сигнал тревоги на оперативный пункт п/с.

- Проверка с помощью автоматизированных проверочных устройств осуществляется при обнаружении сложной неисправности, а также при вводе УРЗА в эксплуатацию и при периодических контрольных проверках (раз в 3-5 лет). Для таких проверок необходимо предусмотреть выходные цепи. Следует заметить, что при проверке в соответствии с выше перечисленным выходные реле шкафа автоматически обесточиваются и его ложного воздействия не будет.

Микропроцессорная защиты. В таких защитах весь контроль (самопроверка) осуществляется под управлением арбитра – специального процессора, имеющего высший приоритет. Предусматривается в таких защитах и тестовая проверка. Однако необходимо в МП защитах предусматривать аппаратный модуль проверки самого процессора. Часто функцию аппаратной проверки осуществляет обыкновенный одно вибратор, который сбрасывает свое значение после каждого цикла программы.

Оперативное питание УРЗА на подстанции

Эти вопросы подробны рассмотрены в курсе РЗА, а потому здесь они опущены.

Автоматическая запись аварийных процессов в электроэнергетических системах

Подробные вопросы рассмотрены в спецкурсах и здесь не рассматриваются.

Расчетные режимы и их выбор при проектировании

Для определения предельных условий работы устройств РЗ требуется знание максимальных и нормальных токов нагрузки, а также ТКЗ при минимальном и максимальном режиме работы э/э.

Учет минимального режима необходим для выявления минимальной чувствительности данного типа защиты, намеченного проектом, и суждения, таким образом, о его пригодности.

Учет максимального режима требуется для проверки селективности действия. Распределение ТКЗ при нормальном режиме позволяет проводить анализ поведения УРЗ в конкретных условиях работы системы и имеет существенное значение для текущей эксплуатации.

Минимальный режим работы энергетической системы характеризуется минимальным количеством включенных генераторов на станциях и схемой включения ЛЭП, при которой ток КЗ в случае повреждения в конце защищаемого элемента имеет минимальное значение.

Методику выбора расчетных режимов энергетической системы рассмотрим на примере.

U н = 110 кВ

1

15

2

МТЗ

5 10

6

2 × 15 МВА

Пример узла энергетической системы.

А, Б – э/станции; 1, 2, 3, 4 - п/с и ЛЭП 110 кВ, образующие замкнутую сеть, к которой подсоединены одиночной линией п/с 5 и 6.

На линии 2 ÷ 5 установлена в числе ряда защит МТЗ от междуфазных повреждений. Требуется выбрать ее токи срабатывания и определить чувствительность. Так как токи

19

нагрузки на ЛЭП не заданы, предельное значение уставки срабатывания МТЗ выбираются исходя из обеспечения чувствительности в конце защищаемой зоны. Для участка 2 ÷ 5 это защита основная, поэтому Кч при КЗ на шинах п/с 5 должен быть не менее 1.5 ÷ 2 . Для участка 5 – 6 защита резервная, при КЗ на шинах 6 Кч ³ 1.2 ¸1.5 .

Минимальное значение токов, протекающих по линии 2

– 5 – 6 при повреждениях на п/с 5 и 6 можно ожидать в следующих случаях:

-отключение линии 2 – 3 и остановлена станция А;

-отключена линия 1 – 2 и остановлена станция.

Для указания двух случаев следует произвести расчет ТКЗ и выяснить их наименьшее значение.

Максимальный режим работы характеризуется включенным состоянием всех генераторов и выбором конфигурации сети, при которой будет наибольший ТКЗ, протекающий по защищаемому присоединению, в случае повреждения на его конце. Этот режим требуется учитывать для выяснения селективности действия ТКЗ. Для проверки действия токовой отсечки (ТО) на линии 3 – 2 необходимо выяснить величину тока в ЛЭП 3 – 2 при КЗ на шинах п/с 2.

Максимальное значение тока будет в режиме отключенной линии 1 – 2 . Этот режим – расчетный для анализа действия рассматриваемой защиты. Для выяснения поведения защит, установленных на других объектах, расчетный режим будет другим. Например, для ЛЭП 2 – 5 максимальный режим соответствует включенному состоянию всех линий узла связи. Поэтому для конкретных защит и их условий работы требуется конкретное выяснение режимов работы системы и конфигурация сети.

20