5 Расчет уставок защит секционного выключателя 220 кВ

В пункте №4 был выбран микропроцессорный терминал релейной защиты и автоматики серии ШЭ2607 016. Данный терминал имеет следующий перечень защит и устройств автоматики:

- дистанционная защита;

- токовая направленная защита нулевой последовательности;

- токовая отсечка;

- максимальная токовая защита;

- устройство резервирования при отказе выключателя;

- автоматика управления выключателем;

- автоматическое повторное включение.

5.1 Расчет уставок устройства резервирования при отказе выключателя

Устройство резервирования отказа выключателя (УРОВ) предназначается для ликвидации повреждений, которые сопровождаются отказом выключателя. УРОВ запускается защитой отказавшего выключателя и действует на отключение всех выключателей данной подстанции, через которые ток короткого замыкание проходит к месту повреждения [8].

В нашем случае необходимо резервировать секционный выключатель, изображенный на рисунке 5.1.

Рисунок 5.1 – Фрагмент схемы подстанции с прилегающими линиями

Зона действия данного УРОВ ограниченна трансформатором тока и секционным выключателем.

Согласно рекомендация по расчету уставок защит [9], ток срабатывания УРОВ определяется следующим образом:

, (5.1.1)

где – минимальный ток, протекающий в месте установки УРОВ, при междуфазных коротких замыканиях и коротких замыканиях на землю; – коэффициент трансформации тока, который был определен в пункте 3.3.4 и равен ; – коэффициент чувствительности, равный 1,2 при коротком замыкании в зоне резервирования.

Согласно исходным данным, минимальный ток короткого замыкания, протекающий в месте установки УРОВ, равняется 3645 А.

Следовательно:

.

Выдержка времени УРОВ должна выбираться минимально допустимой, для уменьшения расчётных выдержек времени резервных защит и, в то же время достаточной для обеспечения надёжной, устойчивой работы системы. Согласно рекомендация по расчету уставок защит [9], выдержка времени действия УРОВ рассчитывается следующим образом:

, (5.1.2)

где – меньшая выдержка времени действия УРОВ “на себя”; – максимальное время отключение выключателя, которое определяется типом выключателя, в данном случает ; – время возврата реле контроля протекания тока;

– время запаса.

В итоге получаем время выдержки действия УРОВ равное:

.

Определим ток уставки для данного УРОВ следующим образом:

. (5.1.3)

Для удобности, рассчитанные значения сведем в таблицу.

Таблица №5.1 Значение уставок УРОВ

Наименование величины	Обозначение и нахождение величины	Значение величины
Ток срабатывания УРОВ		151,9 А
Ток уставки УРОВ		7,6 А
Выдержка времени действия УРОВ		0,13 с

5.2 Расчет уставок токовой защиты нулевой последовательности

Токовая защита нулевой последовательности (ТЗНП) применяется при необходимости обеспечении защиты от однофазных коротких замыканий, то есть замыканий одного из фазных проводов на землю.

Принцип работы токовой защиты нулевой последовательности заключатся в контроле значения тока нулевой последовательности и в случае достижения его определенной величины – тока срабатывания, выполнение команды на отключение выключателя.

Расчет выполняем по руководящим указаниям по выбору уставок микропроцессорных терминалов РЗА [10].

Прежде чем перейти к расчету тока срабатывания первой ступени, необходимо рассмотреть упрощенную схему подстанции с подходящими линиями, а так же токи короткого замыкания в различных точках.

Рисунок 5.2 – Схема прилегающих линий с отмеченными точками КЗ

Таблица №5.2 – Значения токов короткого замыкания в различных точках в минимальном и максимальном режиме

Точка КЗ	Максимальный режим					Минимальный режим
	, А	, А	, А	, А	, А		, А	, А	, А
733	1220	445	447	1587	992		369	371	1485
33	4543	1617	1617	4852	3645		1346	1346	4039
426	0	0	0	695	0		0	0	628
732	757	238	236	773	625		211	209	669
34	4042	1262	1262	3785	3320		1098	1098	3295
423	0	0	0	901	0		0	0	808
39	4543	1617	1617	4852	3645		1346	1346	4039
425	0	0	0	692	0		0	0	625

Расчет выполняется для линии ВЛ 220 Ядрин/т – Облучье.

Имея необходимые данные, перейдем к расчету тока срабатывания первой ступени ТЗНП.

Ток срабатывания первой ступени ТЗНП производится по отстройке от тока небаланса в нулевом проводе трансформаторов тока при коротком замыкании в конце защищаемой линии.

Следовательно, ток срабатывания первой ступени будет равен [10]:

, (5.2.1)

где – установившийся ток трехфазного замыкания в конце защищаемой линии; – коэффициент отстройки, учитывающий погрешность измерения, ошибки расчета, влияние апериодической составляющей и необходимый запас. Согласно руководящим указаниям [10] = 1,25;

= 2 – коэффициент увеличения тока в переходном режиме КЗ;

= 0,05 – коэффициент небаланса.

Отсюда получаем ток уставки для первой ступени:

, (5.2.2)

где – коэффициент трансформации трансформаторов тока.

В соответствии с п. 3.2.21 ПУЭ [3], для защиты, предназначенной для действия при коротком замыкании в конце защищаемого участка, должно обеспечиваться минимальное значение коэффициента чувствительности без учета резервного действия – около 1,5.

Проверка чувствительности первой ступени ТЗНП согласно выражению:

, (5.2.3)

где – ток, проходящий через защиту при однофазном замыкании на землю в конце защищаемой линии в расчетном режиме, в качестве расчетного принимается режим, при котором имеет место минимальное значение тока короткого замыкания;

Первая ступень ТЗНП срабатывает без выдержки времени .

Выбор уставки срабатывания второй ступени ТЗНП производиться так же по отстройке от тока небаланса в нулевом проводе трансформаторов тока при коротком замыкании в конце защищаемой линии.

Следовательно, ток срабатывания первой ступени будет равен [10]:

, (5.2.4)

где – установившийся ток трехфазного замыкания в конце защищаемой линии; – коэффициент отстройки, учитывающий погрешность измерения, ошибки расчета, влияние апериодической составляющей и необходимый запас. Согласно руководящим указаниям [10] = 1,25; = 1,5 – коэффициент увеличения тока в переходном режиме КЗ (с учетом выдержки второй ступени, ниже); = 0,05 – коэффициент небаланса.

Отсюда получаем ток уставки для первой ступени:

, (5.2.5)

где – коэффициент трансформации трансформаторов тока.

Проверка чувствительности первой ступени ТЗНП согласно выражению:

. (5.2.6)

Выдержка времени второй ступени ТЗНП:

, (5.2.3)

где – ступень селективности; – время выдержки действия УРОВ; – время выдержки первой ступени ТЗНП; – собственное время отключения выключателя.

.

Вторая ступень ТЗНП срабатывает с выдержкой времени .

На тупиковых линиях, как правило, нет необходимости в использовании третьей ступени ТЗНП. Данная ступень используется, в случае если для уставок второй ступени не обеспечивается требуемая чувствительность. На тупиковых (и нетупиковых радиальных) линиях четвертая ступень защиты от замыканий на землю, как правило, не применяется.

Следовательно, нет необходимости в расчете уставки третьей и четвертой ступени ТЗНП.

Вывод неиспользуемых ступеней ТЗНП в общем случае производится регулированием максимально возможной уставки по току срабатывания и максимально возможной уставкой ступени по времени.

Расчет для линии ВЛ 220 Ядрин/т – РайГРЭС производится аналогичным методом, результаты расчета представлены в таблице ниже.

Таблица 5.3 – Значение уставок ТЗНП для линии ВЛ 220 Ядрин/т – Облучье

Наименование величины	Обозначение величины	Значение величины
Ток срабатывания 1 ступени ТЗНП, А		152,5
Ток уставки 1 ступени ТЗНП, А		7,625
Коэффициент чувствительности 1 ступени ТЗНП		2,42
Выдержка времени действия 1 ступени ТЗНП, с		0
Ток срабатывания 2 ступени ТЗНП, А		114,375
Ток уставки 2 ступени ТЗНП, А		5,719
Коэффициент чувствительности 2 ступени ТЗНП		3,22
Выдержка времени действия 2 ступени ТЗНП, с		0,46

Таблица 5.4 – Значение уставок ТЗНП для линии ВЛ 220 Ядрин/т – РайГРЭС

Наименование величины	Обозначение величины	Значение величины
Ток срабатывания 1 ступени ТЗНП, А		94,625
Ток уставки 1 ступени ТЗНП, А		4,731
Коэффициент чувствительности 1 ступени ТЗНП		2,2
Выдержка времени действия 1 ступени ТЗНП, с		0
Ток срабатывания 2 ступени ТЗНП, А		70,97
Ток уставки 2 ступени ТЗНП, А		3,548
Коэффициент чувствительности 2 ступени ТЗНП		2,9
Выдержка времени действия 2 ступени ТЗНП, с		0,46