Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
Дюков 19 тзнп 20,11,11.doc
Скачиваний:
56
Добавлен:
07.03.2015
Размер:
8.48 Mб
Скачать

2.3 Проектирование дистанционных защит параллельных и одиночной лэп

2.3.1 Трехступенчатая ДЗ в данном курсовом проекте применяется в качестве резервной к продольной дифференциальной токовой защите на параллельных линиях 110 кВ. Расчет параметров срабатывания выполнен для защит 1 и 3, установленных на линии Л1. Уставки защит 2 и 4, установленных на линии Л2, идентичны.

При проектировании учтены следующие особенности сети 110 кВ:

  • сеть имеет параллельные линии Л1 и Л2 с ответвлениями и смежную с ними одиночную линию Л3;

  • трансформаторы на ответвлениях работают раздельно;

  • питание со стороны ответвлений отсутствует;

  • на линиях установлены выключатели типа ЗAP1FGSiemens145 кВ.

На смежных с параллельными линиями элементах, имеются следующие устройства релейной защиты и автоматики:

  • в распределительных устройствах 110 кВ электростанции “А” и подстанции “Б” имеется УРОВ со временем действия tУРОВ= 0,3 с;

  • КЗ на шинах 110 кВ отключаются быстродействующими защитами со временем действия tсз.быст= 0,1 с;

  • Время срабатывания резервных защит Т4(5): t= 1,9 с;

  • Время срабатывания резервных защит Т6(7): t= 2,9 с;

  • Выдержка времени защиты автотрансформатора от междуфазных КЗ, направленной в сторону системы С1, равна t=4,7 с;

  • Выдержка времени ДЗ в системе С2, направленной в сторону системы С2, равна t=4,2 с.

Шкаф ШЭ2607 содержит три ступени ДЗ, для которых задается направленность, и одну дополнительную ненаправленную ступень. Характеристики срабатывания РС первой и второй направленных ступеней ДЗ, а также дополнительной ненаправленной ступени в комплексной плоскости сопротивлений представлены на рис.2.3.

Рис. 2.3 Характеристики РС IиIIступеней ДЗ шкафа ШЭ2607

Характеристика РС IиIIнаправленных ступеней представляет собой четырехугольник. Данная характеристика ограничена сверху уставкой РС по реактивному сопротивлению, слева характеристика ограничена угломдля обеспечения надежности и быстроты срабатывания с учетом различных влияющих факторов. Наклон характеристики влево позволяет избежать возможных погрешностей РС в статистических и динамических режимах. Ограничение справа определяетсяи выбирается на определенном расстоянии от характеристики короткозамкнутой линии с целью охвата внутренних КЗ через переходное сопротивление. Переходное сопротивление дуги нелинейно и с приближением КЗ к источнику питания уменьшается, поэтому правая сторона характеристики имеет наклон, учитывающий уменьшение возможного значения сопротивления дуги при близких КЗ. Для первой ступени уголопределяется характеристическим углом линии, для второй ступени принимается усредненное значение характеристических углов сопротивлений при КЗ на смежных элементах. В данном курсовом проекте для второй ступенитакже принимается равным углу линии. Нижняя сторона характеристики находится вIVквадранте комплексной плоскостиZ.Наклон характеристикивыбирается таким образом, чтобы обеспечить надежное срабатывание при близких повреждениях в начале линии через переходное сопротивление, когда вектор сопротивления располагается вблизи активной оси. Для первой ступени у характеристики есть небольшой наклон верхней стороны, определяемый углом, который обеспечивает повышение отстроенности при внешних дуговых замыканиях в конце линии.

Характеристика РС дополнительной ненаправленной ступени имеет форму параллелограмма, смещенного в третий квадрант на величину не более 0,1, а ее уставки поR, Xисовпадают с аналогичными для РС направленной II ступени.

Характеристика РС IIIнаправленной ступени (рис. 2.4) представляет собой параллелограмм, расположенный вIиIIквадрантах и усеченный внизу двумя границами, которые определяются углами наклона к оси активного сопротивленияи.

Рис. 2.4 Характеристика РС IIIступени ДЗ шкафа ШЭ2607

Данные углы наклона характеристики выбираются таким образом, чтобы обеспечить надежную отстройку от большинства нагрузочных режимов. Расположение вектора нагрузки на комплексной плоскости определяется соотношением активной и реактивной мощностей нагрузочного режима. На передающем конце линии сопротивление нагрузочного режима лежит в первом квадранте комплексной плоскости, на приемном во втором или третьем квадрантах. Выбором уставок иобеспечивается повышенная чувствительность к металлическим и через переходное сопротивление КЗ в зонах дальнего резервирования.

Поясняющая схема для расчета ДЗ представлена на рис. 2.5.

Рис. 2.5 Поясняющая схема для расчета ДЗ

2.3.2 Выбор уставок производится для защит 1 и 2, установленных на линии Л1. Уставки защит 3 и 4 идентичны уставкам защит 1 и 2 соответственно. Выбор уставок производится на основе анализа расчетных условий, приведенных в табл. 2.9.

Таблица 2.9 Обоснование выбора уставок ДЗ линий

Параметр

срабатывания

Задаваемая

функция

Расчетное

условие

Расчетное выражение

Первая ступень

Несрабатывание при внешних КЗ

1. Отстройка от металлического КЗ на шинах подстанции, примыкающей к дальнему концу линии

,

(2.5)

2. Отстройка от металлического КЗ на шинах смежного напряжения подстанции на ответвлении

,

(2.6)

(2.7)

Срабатывание при внутренних КЗ

3.Обеспечение требуемой чувствительности к КЗ через переходное сопротивление в конце зоны действия ступени

,

,

,

(2.8)

(2.9)

Несрабатывание в режимах без КЗ

4.Отстройка от минимально возможного сопротивления нагрузки

(2.10)

5.Рекомендуемое значение

(2.11)

Срабатывание при внутренних КЗ

6. Обеспечение максимальной чувствительности при металлических КЗ на защищаемой линии

Несрабатывание при внешних КЗ

7. Обеспечение несрабатывания при КЗ через переходное сопротивление на шинах противоположной подстанции

15°

Срабатывание при внутренних КЗ и несрабатывание при внешних КЗ «за спиной»

8. Обеспечение срабатывания при КЗ через переходное сопротивление в начале защищаемой линии

15°

Срабатывание при внутренних КЗ и несрабатывание при внешних КЗ

9. Обеспечение быстрого срабатывания органа сопротивления при внутренних КЗ

115°

Вторая ступень

Несрабатывание при внешних КЗ в зонах действия быстродействующих защит смежных элементов

10. Согласование с временем срабатывания быстродействующей защиты смежного элемента с учетом УРОВ

(2.12)

Несрабатывание при внешних КЗ за пределами зон действия быстродействующих защит смежных элементов

11. Отстройка от металлического КЗ в конце зоны действия первой ступени защиты предыдущей линии

,

,

(2.13)

(2.14)

12. Отстройка от металлического КЗ на шинах смежного напряжения трансформатора (автотрансформатора) подстанции, примыкающей к противоположному концу линии

,

(2.15)

(2.16)

13. Отстройка от металлического КЗ на шинах подстанции, примыкающей к дальнему концу предыдущих параллельных линии

,

(2.17)

(2.18)

14. Отстройка от металлического КЗ в конце зоны действия первой ступени защиты, установленной на противоположном конце параллельной линии, при каскадном отключении повреждения на ней

,

(2.19)

(2.20)

15. Отстройка от металлического КЗ на шинах смежного напряжения подстанции на ответвлении

,

(2.21)

(2.22)

Срабатывание при внутренних КЗ

16. Обеспечение требуемой чувствительности к металлическому КЗ в конце защищаемой линии

(2.23)

Срабатывание при внутренних КЗ

17. Обеспечение требуемой чувствительности к КЗ через переходное сопротивление в конце защищаемой линии

,

,

,

(2.24)

(2.25)

Несрабатывание в режимах без КЗ

18. Отстройка от минимально возможного сопротивления нагрузки

(2.26)

19. Рекомендуемое значение

(2.27)

Срабатывание при внутренних КЗ

20. Обеспечение максимальной чувствительности при металлических КЗ на защищаемой линии

(2.28)

Срабатывание при внутренних КЗ и несрабатывание при внешних КЗ «за спиной»

21. Обеспечение срабатывания при КЗ через переходное сопротивление в начале защищаемой линии

-15°

Срабатывание при внутренних КЗ и несрабатывание при внешних КЗ

22. Обеспечение быстрого срабатывания органа сопротивления при внутренних КЗ

-25°

Третья ступень

Несрабатывание при внешних КЗ (кроме КЗ на ЛЭП, параллельной данной)

23. Согласование с временем срабатывания последних ступеней резервных защит смежных элементов

(2.29)

Срабатывание при КЗ в зоне дальнего резервирования

24. Обеспечение требуемой чувствительности при металлическом КЗ в конце зоны дальнего резервирования

В конце смежной линии:

За трансформатором

(автотрансформатором):

На параллельной линии

За трансформатором ответвления

(2.30)

(2.31)

(2.32)

(2.33)

(2.34)

(2.35)

(2.36)

(2.37)

25. По техническим возможностям терминала

(2.38)

Срабатывание при КЗ в зоне дальнего резервирования

26. Обеспечение требуемой чувствительности к КЗ через переходное сопротивление в конце смежного элемента

,

,

,

(2.39)

(2.40)

27. Рекомендуемое значение

(2.41)

28. По техническим возможностям терминала

(2.42)

Срабатывание при КЗ зоне дальнего резервирования

29. Обеспечение максимальной чувствительности при металлических КЗ на смежных элементах

(2.43)

Несрабатывание в нагрузочных режимах без КЗ

30. Отстройка от максимально возможного угла сопротивления нагрузки

,

(2.44)

Срабатывание при внутренних КЗ и несрабатывание при внешних КЗ

31. Обеспечение быстрого срабатывания органа сопротивления при внутренних КЗ

115°

Коэффициенты токораспределения и значения токов КЗ, необходимые для определения уставок и оценки чувствительности, приведены в табл. 2.10. Расчет токов КЗ, произведен на ЭВМ, протокол расчета приведен в приложении 6.

Таблица 2.10 Токи КЗ и коэффициенты токораспределения, необходимые для расчета ДЗ

Номер

защиты

№ РВ

Режим по табл. 1.5

Место и

вид КЗ на рис. 2.5

Узел в при-ложении

Обозна-

чение тока в схеме на рис. 2.5

Значение

тока, кА

Значение

коэффициента токораспреде-ления

Принятое значение

1 (2)

(2.7)

I-1Б

22

-

-

1

1

(2.14)

I-2

-

-

-

1

1

(2.20)

I-2A-3

12

-

-

1

1

(2.16)

I-3

30

-

-

0,5

0,5

I-2

0,918

0,492

0,884

0,884

(2.16)

I-3

31

-

-

0,5

0,56

I-2

0,7355

0,538

1,366

(2.22)

I-1Б

22

-

-

1

1

(2.37)

I-4

22

0,3021

0,66

0,597

0,4575

I-5

22

0,2671

0,597

0,4472

(2.31)

I

40

-

-

0,5

0,5

(2.35)

I-2А-4

12

1,146

0,486

0,486

2,359

I-2А-5

1,219

0,508

2,402

(2.33)

I-6-4

30

0,4902

0,318

0,298

1,541

I-6-5

0,4499

0,298

1,509

(2.33)

I-6-4

31

0,3503

0,336

0,307

1,042

I-6-5

0,3139

0,307

1,021

3(4)

(2.7)

I-1А

22

-

-

1

1

(2.20)

I-2Б-4

-

0,5494

0,17

0,189

3,225

I-2Б-5

0,5883

0,189

3,115

3(4)

(2.22)

I-1А

22

-

-

1

1

(2.16)

I-2

1

1,578

0,483

0,483

0,7623

I-5

1,291

0,455

0,5875

(2.16)

I-2

4

0,155

-

0,124

0,118

1,252

0,124

1,308

0,118

I-5

0,1383

-

1,1

0,126

1,247

0,11

(2.37)

I-3

22

0,1311

0,29

0,29

0,4527

(2.35)

I-2Б

24

0,4189

0,137

0,137

3,056

(2.32)

I

1

0,4636

0,285

0,285

1,625

(2.32)

I

4

0,0944

-

0,075

0,072

1,265

0,075

1,313

0,072

В расчёте ряда токов КЗ для выбора параметров срабатывания ДЗ ЛЭП нет необходимости, поскольку выбираются режимы, в которых коэффициент токораспределения заведомо известен и равен 1 или 0,5.

Определение переходного сопротивления дуги осуществляется по выражению:

Где - минимальный ток двухфазного КЗ;

- среднее расстояние между фазными проводами ЛЭП;

-коэффициент увеличения.

Определение переходного сопротивления дуги приведено в табл. 2.11.

Таблица 2.11 Определение переходного сопротивления дуги

Номер

защиты

Номер

ступени

Место и

вид КЗ по рис. 2.5

Режим по табл. 1.5

Значение

тока, кА

Расчет

Принятое значение,

Ом

1 (2)

I

I-4

1,666

2,97

I-5

1,996

II

I-4

1,348

7,649

I-5

1,672

III

I-4

1,087

19,38

I-5

1,043

I-4

0,3021

I-5

0,2671

I-4-6

0,3503

I-5-6

0,3139

I-4-6

0,4902

I-5-6

0,4499

3 (4)

I

I-3

0,5298

11,677

Номер

защиты

Номер

ступени

Место и

вид КЗ по рис. 2.5

Режим по табл. 1.5

Значение

тока, кА

Расчет

Принятое значение,

Ом

3 (4)

II

I

1,066

9,672

III

I-3

0,1311

19,465

I

0,0944

I

0,4636

Определение полного сопротивления нагрузки в послеаварийном режиме с учётом самозапуска электродвигателей осуществляется по выражению:

где - переток мощности по ЛЭП;

- номинальное напряжение сети;

-коэффициент самозапуска электродвигателей;.

Активное и реактивное сопротивления нагрузки определяются по выражениям:

где .

Для защит 1 и 2 по формуле :

Активное и реактивное сопротивления нагрузки:

Для защит 3 и 4 по формуле :

Активное и реактивное сопротивления нагрузки:

Расчёт параметров срабатывания ДЗ приведён в табл. 2.12.

Таблица 2.12 Расчет параметров срабатывания ДЗ

Параметр сраба-тывания

Расчет-ное

условие

Режим, вид, место КЗ

Расчет-ное выра-жение

Расчет

Прин. знач.

1

I,

(2.5)

13,79

Ом

2

I-1Б,

(2.6)

3

I-4,

(2.8)

10,3 Ом

4

-

(2.10)

5

-

(2.11)

6

-

-

7

-

-

8

-

-

9

-

-

10

-

(2.12)

0,7

11

I-2,

(2.13)

23,26

Ом

14

I-2A-3,

(2.19)

12

I-3,

(2.15)

15

I-1Б,

(2.21)

16

-

(2.23)

17

I-4,

(2.24)

17,45 Ом

18

-

(2.26)

19

-

(2.27)

20

-

-

21

-

-

22

-

-

23

-

(2.29)

5,9 с

24

I-5,

(2.36)

293,2

Ом

I,

(2.30)

I-2А-4,

(2.34)

I-6-4,

(2.32)

I-6-5,

(2.32)

25

-

(2.38)

26

I-4,

(2.39)

113,1

Ом

28

-

(2.42)

27

-

(2.41)

29

-

(2.43)

30

-

(2.44)

31

-

-

3(4) защита

1

I,

(2.5)

12,3114

Ом

2

I-1А,

(2.6)

3

I-3,

(2.8)

21,4

Ом

4

-

(2.10)

5

-

(2.11)

6

-

-

7

-

-

8

-

-

9

-

-

10

-

(2.12)

0,7

11

I-2Б-4,

(2.13)

44,79

Ом

15

I-1А,

(2.21)

12

I-2,

(2.15)

12

I-2,

(2.15)

17

I,

(2.24)

27,52 Ом

18

-

(2.26)

19

-

(2.27)

20

-

(2.28)

21

-

-

22

-

-

23

-

(2.29)

5,6 с

24

I-3,

(2.36)

267,45

Ом

I-2Б,

(2.34)

I,

(2.32)

I,

(2.32)

25

-

(2.38)

26

I,

(2.39)

200,59

Ом

28

-

(2.42)

27

-

(2.41)

29

-

(2.43)

30

-

(2.44)

31

-

-

2.3.3 Эффективность срабатывания Iступени при внутренних КЗ может быть оценена её защитоспособностью, равной 0,85 от длины линии. Эффективность срабатыванияIIступени при внутренних металлических КЗ оценивается коэффициентом чувствительности. С учетом назначенияIIступени чувствительность оценивается при КЗ в конце защищаемой линии.

Чувствительность IIIступени не оценивается, т.к. параметры срабатывания выбраны из условия обеспечения требуемой чувствительности.

Оценка чувствительности ДЗ приведена в табл. 2.13.

Таблица 2.13 Оценка чувствительности ДЗ по параметру срабатывания

Номер защиты

Ступень

1 (2)

II

23,26

16,226

1,25

3 (4)

II

36,69

16,226

1,25

Вторые ступени защит параллельных ЛЭП обладают требуемой чувствительностью.

Чувствительность ДЗ по току точной работы оценивается коэффициентом чувствительности:

где - первичный ток КЗ через защиту в расчетном режиме;

- коэффициент трансформации трансформатора тока;

IТР– вторичный ток точной работы.

Защита является чувствительной, если выполняется условие:

Шкаф защиты ШЭ 2607 016 имеет ток точной работы 0,1Iн, т.е. 0,5 А для шкафа сIн­­­=5 А.

Для второй ступени чувствительности оценивается при КЗ в конце защищаемой линии, а для третьей ступени при КЗ в зонах дальнего резервирования.

Оценка чувствительности ДЗ по току точной работы приведена в табл. 2.14.

Таблица 2.14 Оценка чувствительности ДЗ по току точной работы

Номер защиты

Номер ступени

Режим, вид и место КЗ

Примечание

1 (2)

II

I-4,

1,348

III

I-5,

1,043

I-5,

0,2671

I-5-6,

0,3139

I-5-6,

0,4499

3 (4)

II

I,

1,066

III

I-3,

0,1311

I,

0,0944

I,

0,4636

Выбранные уставки ДЗ для защит 1(2) и 3(4) обеспечивают требуемую чувствительность второй ступени в конце защищаемой линии и третьей ступени в конце зон дальнего резервирования по параметру срабатывания и току точной работы.

2.3.4 Необходимость блокировки от качаний определяется:

  • местоположением электрического центра качаний по отношению к защищаемой зоне проектируемой защиты;

  • выдержкой времени ступени ДЗ, для которой проектируется блокировка.

Блокировка первой и второй ступеней используется в том случае, если электрический центр качаний находится в пределах зоны действия соответствующей ступени защиты. Третья ступень обычно не блокируется, поскольку её выдержка времени превышает возможную в энергосистеме длительность периода качаний. Определение положения электрического центра качаний приведено в приложении 7.

В результате расчёта получилось, что электрический центр качаний попадает в зону действия IиIIступеней защит 1 (2) и 3 (4), поэтому для этих защит необходима блокировка.

Пуск блокировки при качаниях выполняется от чувствительного и грубого реле, контролирующих скорость изменения во времени векторов токов обратной DI2 и прямойDI1последовательностей. Уставки срабатывания БК по изменениюDI2находятся в диапазоне от 0,04 до 1,5Iномдля чувствительного реле и от 0,06 до 2,5Iномдля грубого. Уставки срабатывания БК по изменениюDI1находятся в диапазоне от 0,08 до 3Iномдля чувствительного реле и от 0,12 до 5Iномдля грубого.

За величину тока срабатывания принимается граничное значение изменения тока, при превышении которого срабатывание происходит каждый раз из десяти следующих друг за другом измерений.

Обоснование выбора уставок чувствительного и грубого органов, а также времени ввода и вывода первых и вторых ступеней защит приведено в табл. 2.15.

Таблица 2.15 Обоснование выбора уставок устройства блокировки при качаниях

Пара-метр сраба-тывания

Задаваемая функция

Расчетное условие

Расчетное выражение

Прим.

1. По возможностям терминала

2. По возможностям терминала

Несрабатывание в режимах без КЗ

3. По возможностям терминала

Несрабатывание в режимах без КЗ

4. По возможностям терминала

Несрабатывание в режимах без КЗ

5. Согласно с рекомендацией

Несрабатывание в режимах без КЗ

6. Отстройка от времени срабатывания резервных защит смежных элементов с учетом АПВ

Расчёт уставок БК приведён в табл. 2.16.

Таблица 2.16 Расчет уставок блокировки при качаниях

Номер защиты

Параметр срабатывания

РУ по табл. 2.13

РВ по табл. 2.13

Расчёт

Принятое значение

1 (2)

1

0,2 А

3

0,4 А

-

4

0,8 А

-

5

1,6 А

-

6

0,3 с

7

6,2 с

3 (4)

1

0,2 А

3

0,4 А

-

4

0,8 А

-

5

1,6 А

-

6

0,3 с

7

6,1 с

Чувствительность измерительного органа обратной последовательности оценивается при двухфазном КЗ в минимальном режиме в конце защищаемой линии по выражению:

где - ток обратной последовательности при двухфазном КЗ в минимальном режиме;

- уставка чувствительного и грубого измерительных органов обратной последовательности.

Чувствительность измерительного органа прямой последовательности оценивается при трехфазном КЗ в минимальном режиме в конце защищаемой линии по выражению:

где - ток КЗ при трехфазном КЗ в минимальном режиме;

- уставка чувствительного и грубого измерительных органов прямой последовательности.

Расчёт токов прямой и обратной последовательности для оценки чувствительности блокировки приведён в приложении 6, значение токов приведено в табл. 2.17.

Таблица 2.17 Значение токов обратной последовательности для оценки чувствительности блокировки

Номер защиты

Место и вид КЗ по рис. 2.5

Режим по табл. 1.5

Номер узла КЗ по рис. 2.5

Обозначение тока в схеме на рис. 2.5

Значение тока, кА

1 (2)

I-4

25

0,9578

1,974

3 (4)

I

6

0,5571

1,066

Оценка чувствительности блокировки приведена в табл. 2.18.

Таблица 2.18 Оценка чувствительности измерительного органа обратной последовательности

Номер защиты

Орган

Режим, вид и место КЗ

1 (2)

I-4,

0,2

0,9578

1,5

I-4,

0,4

0,9578

1,5

I-4,

0,8

1,974

1,5

I-4,

1,6

1,974

1,5

3(4)

I,

0,2

0,5571

1,5

I,

0,4

0,5571

1,5

I,

0,8

1,066

1,5

I,

1,6

1,066

1,5

Из табл. 2.18 видно, что обеспечивается требуемая чувствительность блокировки в конце защищаемой линии.