14. Выбор параметров срабатывания тзнп одиночных линий радиальной сети 110-220 кВ с односторонним питанием. [л2 5.9; л1 раздел д]

Токовыми и токовыми направленными нулевой последовательности называются защиты, цепи тока органов которых включаются на составляющие нулевой последовательности I0 (обычно 3I0), а цепи напряжения (для ОНМ) - на составляющие Uо (3Uо) соответственно фазных токов и напряжений.

Особенности выбора параметров срабатывания I ступеней

При выборе дополнительно к условию отстройки от расчетного (максимальный ток НП при КЗ на высокой стороне) нулевой последовательности при или в зависимости от того, когда он больше, в общем случае рассматривается также отстройка от неполнофазного режима с , появляющегося весьма кратковременно за счет неодновременности включения фаз выключателя при АПВ линии и более длительно в цикле ОАПВ (однофазное). Отстройка по первому дополнительному условию может не требоваться, если придать небольшое замедление выходным органам защиты. В этом случае необходимо учитывать второе дополнительное условие, если в цикле ОАПВ ступень автоматически не выводится из работы. Отстройка от токов качаний не требуется, так как они составляющих не имеют. Качания, которые могут иметь место при внешних КЗ на землю, также представляют не расчетный случай, так как токи бывают тем меньше, чем больше угол между векторами ЭДС (аварийное напряжение и его составляющие в месте повреждения снижаются).

Особенности выбора параметров срабатывания II ступеней

Ток отстраивается от тока при внешних , : в конце зоны , защищаемой I ступенью защиты предыдущего участка, когда на данном включена одна цепь, а вторая отключена и заземлена с обеих сторон (рис. 5.18, в); в конце зоны, защищаемой I ступенью защиты, включенной на противоположном конце второй цепи ( рис. 5.18, г), при КЗ на последней и каскадном ее отключении.

Дополнительным условием является необходимость согласования с защитами нулевой последовательности автотрансформаторов в случае установки последних на подстанциях. Необходима также проверка недействия ступени под влиянием токов небаланса.

Особенности выбора параметров срабатывания III ступеней

Для последних ступеней, как и для защит, включаемых на полные напряжения и токи фаз, выдержки времени выбираются по ступенчатому или встречно-ступенчатому принципу. На рисунках 2 случая применения первого принципа.

На верхнем рисунке показана цепочка одиночных линий с одним источником питания в виде блока генератор - трансформатор с заземленной нейтралью и трансформаторами с изолированными нейтралями на понижающих подстанциях (случай возможный для сети 110 кВ, понижающие трансформаторы которой могут по условиям изоляции работать без заземлений нейтралей). Защита 1, включенная на блоке линия - трансформатор, выполняется без выдержки времени ( <0,1 с), так как при КЗ за понижающим трансформатором токи в ней не появляются. С учетом последнего при отсутствии УРОВ . Получающийся при этом выигрыш во временах срабатывания по сравнению с защитами, включенными на полные токи фаз, иллюстрирует диаграмма, приведенная на этом же рисунке.

Основная особенность в выборе заключается в возможности отстраивать последних ступеней, работающих с выдержкой времени, только от расчетных первичных токов небаланса , которые бывают значительно меньше . Так, например, для сети на верхнем рисунке и отстраиваются только от при за трансформаторами подстанции противоположных концов участков, отключаемых с выдержками времени, равными выдержке времени рассматриваемой защиты или большими нее, и согласуются между собой по чувствительности: > и > .

В ряде случаев приходится учитывать дополнительные, более тяжелые условия, некоторые из которых указаны ниже.

шДля защит сети по нижнему рисунку при трансформаторах с заземленными нейтралями на понижающих подстанциях должны отстраиваться как от при за трансформаторами подстанций, так и от токов 3 , генерируемых указанными заземленными трансформаторами при КЗ на землю в питающей сети. Для отстройки от последних часто приходится загрублять защиты или выполнять их направленными. Если стремятся выполнить защиту 1 по возможности быстродействующей, учитывается также условие отстройки ее от составляющих нулевой последовательности бросков тока намагничивания, кратковременно появляющихся при неодновременном включении фаз выключателем (в предыдущем случае их не могло быть, так как нейтрали понижающих трансформаторов были изолированы).

Для защит сети по нижнему рисунку при автотрансформаторах на подстанциях в общем случае приходится учитывать то, что автотрансформаторы со стороны среднего напряжения работают на сеть, оказывающуюся всегда работающей с заземленной нейтралью (автотрансформатора). При и в этой сети появляются токи в защищаемой цепочке линий высшего напряжения, поэтому ее защиты по токам срабатывания и выдержкам времени должны быть согласованы с защитами нулевой последовательности от КЗ на землю в сети среднего напряжения.

Особенности выбора параметров срабатывания IV ступеней*

Ток срабатывания четвертой ступени должен быть отстроен от тока небаланса в нулевом проводе трансформаторов тока при внешних замыканиях между фазами (приложение VII), если рассматриваемая ступень защиты нулевой последовательности имеет выдержку времени, равную или меньшую, чем защита от замыканий между фазами на поврежденном элементе. Как правило, указанное соответствует условию отстройки от токов небаланса при к. з. между гремя фазами за трансформаторами и на стороне низшего напряжения автотрансформаторов подстанций данного и противоположного концов линии.

Ток срабатывания защиты, выбираемый по рассматриваемому условию, определяется по выражению

(7)

где — ток небаланса в нулевом проводе трансформаторов тока в установившемся режиме при рассматриваемых внешних к.з. между тремя фазами; — коэффициент отстройки, учитывающий погрешность реле, ошибки расчета и необходимый запас, принимается равным 1,25; — коэффициент, учитывающий увеличение тока небаланса в переходном режиме, принимается равным: 2 — при выдержке времени рассматриваемой ступени до 0,1 с; 1,5 — при выдержке времени до 0,3 с; 1 — при выдержке времени выше 0,5—0,6 с.

Ток небаланса в выражении (7) в соответствии с приложением VII, п.7 может быть грубо приближенно определен по выражению

(8)

где — максимальное значение фазного тока, проходящего в месте установки рассматриваемой защиты при внешнем к.з. между тремя фазами; — коэффициент небаланса. Коэффициент небаланса принимается в зависимости от кратности :

а) при небольших кратностях, до (2—3) /ном, = 0,05;

б) при бОльших кратностях, но не превосходящих (0,7—0,8) ( — предельная кратность первичного тока трансформаторов тока при 10%-ной погрешности), =0,05÷0,1;

в) при кратностях, ббльших (0,7—0,8) , расчет производится по выражению ниже; при этом в целях упрощения может быть принято =0:

где — первая гармоника тока небаланса, равная геометрической сумме первых гармоник намагничивающих токов трех трансформаторов тока; — третья гармоника тока небаланса, равная арифметической сумме третьих гармоник намагничивающих токов трех трансформаторов тока; — коэффициент запаса, отражающий наличие ряда неучтенных факторов, влияющих на увеличение только первой гармоники тока небаланса (конструктивные различия трансформаторов тока, в частности возможность неодинакового числа витков вторичных обмоток, и пр); - коэффициент запаса, отражающий наличие ряда неучтенных факторов, влияющих на увеличение как первой , так и третьей гармоники тока небаланса (неточность различного рода исходных данных, определяемых по характеристикам стали, неточность расчета и т. п.); принимается = = 1,4.