Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проектирование релейной защиты и автоматики. Учебное пособие
.pdf
11
Последовательно с резисторами включаются амперметры. Для переключения систем из максимального в минимальный режим и наоборот применяются переключатели (например, JС1).
Соединения между резисторами и системами выполняются согласно схеме замещения прямой последовательности.
Шина для создания КЗ соединена через амперметр с землей
(см. рис. 1.4, слева). Этот амперметр показывает суммарный ток КЗ.
Точки КЗ на схеме помечены общепринятым знаком КЗ и подключены ключами J1 – J13 к шине КЗ, соединяющей ключ J1 с ключом J3.
Для продолжения расчетов токи, полученные в местах повреждений и различных ветвях, переносят в таблицу Excel (рис. 1.5). На рисунке показано, какую информацию следует записывать в таблицу.
Рис. 1.5. Фрагмент таблицы
с результатами моделирования токов трехфазных КЗ
Ячейки с белым фоном доступны пользователю, куда он может записывать данные, полученные на модели. Номера ветвей пользователь
указывает в соответствии с необходимостью. Программа MS Excel для
всех точек коротких замыканий определяет результирующие сопротивления прямой последовательности и доли тока в ветвях относительно
тока короткого замыкания в месте повреждения.
При расчете однофазных КЗ к схеме замещения прямой последовательности необходимо добавить схему замещения нулевой последовательности.
12
Для составления модели схемы замещения нулевой последовательности (рис. 1.6) необходимо выполнить аналогичные операции.
В схеме замещения нулевой последовательности имеется только
один источник напряжения нулевой последовательности Uо.
На этапе моделирования величина Uo не известна. Эта величина
для различных точек КЗ не одинакова. Поэтому для всех точек КЗ принимаем Uо, равное фазному напряжению с частотой 50 Гц. Получим на
модели не реальные токи нулевой последовательности, а условные.
Рис. 1.6. Фрагмент модели схемы замещения нулевой последовательности
Шина для создания КЗ соединяется через амперметр с землей через
источник Uо. Амперметр показывает условный суммарный ток Iо однофазного КЗ в месте повреждения. Для удобства работы показания всех
амперметров модели (условные токи нулевой последовательности коротких замыканий) необходимо перенести в таблицу Excel (рис. 1.7)
для пересчета их в реальные токи и последующего использования.
Далее программа Excel вычисляет результирующие сопротивления
схем замещения нулевой последовательности для всех точек КЗ. Используя результирующие сопротивления схемы замещения прямой последовательности, вычисляет реальные токи однофазных КЗ. Определив соотношение между условными и реальными токами, вычисляем
реальные токи для всех ветвей.
13
Рис. 1.7. Фрагмент таблицы
с результатами моделирования токов однофазных КЗ
Полные токи поврежденной фазы А в ветвях определяются сложением соответствующих симметричных составляющих. Токи прямой последовательности распределяются между ветвями согласно схеме замещения прямой последовательности. Их можно определить, умножая
токи нулевой последовательности из колонки 4 (см. рис. 1.7) на соответствующие доли тока ветвей в колонке 6 (см. рис. 1.5). Полные токи в
ветвях показаны в колонке 9.
Контрольные вопросы
1. На какие электрические величины реагируют релейные защиты?
2. Приведите основную классификацию релейных защит.
3. Какие основные требования предъявляются к релейным защитам?
4. Как обеспечивается избирательность в многоступенчатой защите?
5. Как составляется схема замещения нулевой последовательности
электрической сети с трансформаторами?
6. Как выполняется моделирование токов трехфазных КЗ?
7. Как выполняется моделирование токов однофазных КЗ?
14
2. МАКСИМАЛЬНЫЕ ТОКОВЫЕ ЗАЩИТЫ
ОТ МЕЖДУФАЗНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ
Максимальные токовые защиты (МТЗ) приходят в действие при
увеличении тока в линии сверх некоторого значения, определяемого
условиями избирательности. В качестве реле, реагирующих на возрастание тока, используются максимальные токовые реле типа РТ-40 и
различные комплектные защиты, выполненные на их базе, или измерительные органы тока современных защит.
Для линий с односторонним питанием МТЗ выполняется многоступенчатой и обычно служит основной защитой от междуфазных повреждений. Для линий с двусторонним питанием МТЗ используется,
как правило, в качестве отсечки.
2.1. Максимальные токовые защиты линий
с односторонним питанием
В качестве примера рассмотрен участок сети, приведенный на
рис. 2.1.
Рис. 2.1. К примеру расчета МТЗ от междуфазных повреждений
для линий с односторонним питанием
Для наглядности расчетные выражения даны для защиты, установ-
ленной на подстанции А. Для расчета МТЗ любой другой подстанции
формулы будут те же.
МТЗ
ПБ
Q1
МТЗ
Q5
Q4
МТЗ
Q10
ПА
ПВ
ПГ
Q2
Q3
Q6 Q7
Q9
Q8
Т1 Т2
Т3
К3
К1
К1
К1
К2
К4
К5
К6
QR
QN
15
1. Ток срабатывания отсечки первой ступени
,
)K.(см.макс
I
з
к
I
)A.(з.c
I
1
к
отстраивается
от максимального тока КЗ за выключателем смежного участка
,
)K.(см.макс
I
1
к
:
,
)K.(см.макс
I
з
к
I
)A.(з.c
I
1
к
(2.1)
где кз = 1,2 – коэффициент запаса по избирательности.
Если линия питает трансформаторы, не имеющие выключателей на
стороне высокого напряжения, то расчетным является КЗ за выключателем на стороне низшего напряжения. В этом случае кз = 1,3.
2. Оценка чувствительности отсечки первой ступени производится
по величине защищаемой зоны или по коэффициенту чувствительности. Зона, защищаемая отсечкой, определяется по кривым спадания в
максимальном и минимальном режимах при условии, что ток КЗ в линии больше уставки.
Если расчетной является отстройка от КЗ за трансформатором приемной подстанции (например, защита ПВ, точка К6), то отсечка обычно
защищает всю линию (х
отс
> хВГ). В этом случае определяется как х
отс
,
так и коэффициент чувствительности
I
)В(ч
к
при КЗ в конце защищаемой
линии (К5):
х
отс
= х
защ
– х
сист.
,
(2.2)
где х
защ
=
– результирующее сопротивление, соответ-
ствующее току срабатывания; х
систΣ
– сопротивление систе-
мы, приведенное к шинам подстанции (В) в месте установки
защиты;
I
)В(з.с
I/
)5К(мин
I
I
)В(ч
к
к
,
(2.3)
где
I
)В(з.с
I/
)5К(мин
I
к
– минимальный ток короткого замыкания в точке К5.
При
3,1
I
)В(ч
к
отсечка применяется в качестве основной защиты.
3. Определяется остаточное напряжение на шинах в месте установ-
ки защиты при КЗ в конце зоны действия отсечки:
,%.100
U
хI3
U
н.ср
отс
I
з.с
ост
(2.4)
16
Если остаточное напряжение окажется менее 60 %, а питающая
подстанция является транзитной, то можно применить ускорение защиты до автоматического повторного включения (АПВ).
4. Ток срабатывания отсечки второй ступени отстраивается от то-
ков срабатывания отсечки I или II ступеней защит смежных линий
(кз = 1,1):
)II(I
)Б(см.з.с
I
з
к
II
)A(з.с
I
,
(2.5)
и проверяется отстройка от КЗ за трансформатором приемной подстанции с коэффициентом запаса кз = 1,2 (при наличии выключателя на
стороне высокого напряжения трансформатора, см. рис. 2.1):
)2K(смк
I
з
к
II
)A(з.с
I
,
(2.6)
где
)2K(смк
I
з
к
II
)A(з.с
I
– ток срабатывания второй ступени на подстанции А;
)2K(смк
I
– ток смежной линии в точке К2.
Расчетным является большее из значений, полученных по формулам (2.5) и (2.6).
5. Выдержка времени второй ступени защиты принимается на сту-
пень селективности (t = 0,5 с) больше выдержек времени ступеней
защиты, от которых произведена отстройка:
.ttt
)II(I
)Б(см.з.с
II
)A(з.с
(2.7)
6. Чувствительность отсечек второй ступени проверяется в случае
металлического КЗ в конце защищаемой линии при минимальном режиме (см. рис. 2.1):
.5,1
II
)A(з.с
I
)2(
)к(минк
I
II
)А(ч
к
1
(2.8)
7. Ток срабатывания максимально-токовой защиты (третьей ступени)
отстраивается от максимального тока нагрузки присоединения:
,
.нагр
I
с
к)
в
к/зк(
III
з.с
I
(2.9)
где кз = 1,1 – коэффициент запаса по селективности; кв = 0,8 – коэффи-
циент возврата для реле РТ-40; кс = 1,5–2,5 – коэффициент самозапуска электродвигателей;
номT.нагр
U9,03/SI
– макси-
мальный ток нагрузки;
номT.нагр
U9,03/SI
– мощность трансформатора;
U
ном
– номинальное напряжение.
17
8. Проверяется отстройка от токов срабатывания вторых или третьих
ступеней защит смежных линий, аналогично (2.5):
)III(II
)Б(см.з.с
I
з
к
III
)A(з.с
I
.
9. Выдержка времени третьей ступени защиты принимается на сту-
пень селективности больше выдержек времени защит, от которых произведена отстройка, аналогично (2.7).
10. Чувствительность третьей ступени защиты проверяется при КЗ
в конце смежного участка в минимальном режиме (см. рис. 2.1):
.2,1
III
)А(з.с
I
)2(
)КЗ(минк
I
III
)А(ч
к
(2.10)
2.2. Ненаправленные токовые отсечки
для линий с двусторонним питанием
Порядок расчета ненаправленных токовых отсечек:
1. Ток срабатывания отсечки отстраивается от максимального тока,
протекающего через защиту при следующих расчетных условиях (рис. 2.2):
а) отстройка от максимального тока линии при КЗ на шинах при-
емной подстанции (рис. 2.2, а);
б) отстройка от максимального тока линии при КЗ на шинах под-
станции в месте установки защиты (КЗ «за спиной») (рис. 2.2, б);
в) отстройка от максимального тока качаний I
кач.макс
(рис. 2.2, в),
возникающего при расхождении ЭДС параллельно работающих станций на 180° и фазной ЭДС
3/U05,1Е
ном.срф
3/U05,1Е
(рис. 2.2, в):
,
х3
U1,2
х
Е05,12
I
мин.экв
н.ср
мин.экв
ф
макс.кач
(2.11)
где х
экв.мин
– эквивалентное минимальное сопротивление связи между
параллельно работающими станциями, включая сверхпереходное сопротивление генераторов и сопротивление линии связи; х
экв.мин
= х
сист.А
+ х
сист.В
+ хл, х
сист.А
и х
сист.В
– со-
противления систем А и В, хл – сопротивление линии.
Ток срабатывания отсечки выбирается по наибольшему из полу-
ченных значений токов:
.
макс
I
з
к
з.с
I
(2.12)
18
Поскольку при внешних КЗ (К1, К2) и при качаниях через защиты,
установленные на обоих концах линии, протекают одинаковые токи, то
уставка срабатывания для обеих защит принимается одной и той же:
I
с.з.АБ
= I
с.з.БА
.
Рис. 2.2. К выбору тока срабатывания отсечек линий
с двусторонним питанием
2. Определяются зоны, защищаемые отсечкой в максимальном и ми-
нимальном режимах, а также в режиме каскадного отключения. В первом
случае используются кривые спадания, во втором – выражение (2.2):
l
отс.%
= (х
отс
/ хл).100.
Рекомендуется определить чувствительность отсечки при двухфаз-
ном КЗ в начале линии. Отсечка может рекомендоваться к установке,
если кч 1,2.
3. Определяются по (2.4) уровни остаточных напряжений на шинах
подстанций (в месте установки защиты) при КЗ в конце зоны действия
отсечки.
Для максимального и минимального режимов х
отс
= l
отс %
.
хл, для
режима каскадного отключения х
отс
находится по (2.2). Определение
х
сист.
показано на рис. 2.3.
а)
б)
в)
х
сист.А
х
Л
х
сист.Б
/Т/
Q1 Q2
К1
I
к.макс
/Т/
Q1 Q2
К2
/Т/
ПБ
Q1
ПА
Q2
I
кач.макс
I
к.макс
19
Рис. 2.3. Определение результирующего сопротивления системы
при каскадном отключении КЗ
4. Производится заключение о применимости отсечки. Если
напряжение на шинах подстанции в минимальном режиме или режиме
каскадного отключения с t = 0 равно или превышает 60 %, то отсечка
применяется в качестве основной защиты. Если остаточное напряжение
менее 60 %, а отсечка защищает в максимальном режиме 15–20 %
линии, то она применяется в качестве дополнительной.
Контрольные вопросы
1. От какого тока отстраивается ток срабатывания токовой отсечки?
2. Как определяется зона защиты токовой отсечки МТЗ на линии
с односторонним питанием?
3. Что входит в зону защиты второй ступени МТЗ?
4. От каких токов отстраиваются отсечки линий с двухсторонним
питанием?
5. При каком КЗ проверяется чувствительность третьей ступени
МТЗ?
6. Как определяется зона действия токовой отсечки при каскадном
отключении?
7. Как определяется ток качания в линии с двухсторонним питанием?
/Т/
l
отс
х
сист.А
х
сист.Б
х
отс
х
Л
х
отс
х
сист.
ПА
ПБ
20
3. ДИСТАНЦИОННЫЕ ЗАЩИТЫ
ОТ МЕЖДУФАЗНЫХ ПОВРЕЖДЕНИЙ
Дистанционные защиты используются в сетях сложной конфигура-
ции для защиты линий от междуфазных КЗ. Эти защиты приходят в
действие при снижении сопротивления сети, т. е. являются минимальными. Основными преимуществами дистанционных защит по сравнению с токовыми защитами являются независимость защищаемой зоны
при изменении уровня токов КЗ, т. е. при изменении режима работы сети, а также направленность действия. Селективность защит смежных
линий обеспечивается введением ступенчатых выдержек времени: все
КЗ в пределах зоны (ступени) I, ближайшей к месту установки защиты,
отключаются с минимальным временем; все КЗ в пределах зоны II –
с большим временем; КЗ в пределах последней, зоны III, отключаются
с наибольшим временем. Измерительными органами защиты являются
направленные реле полного сопротивления, которые называются дистанционными органами (реле ступеней I и II) и пусковыми органами
(реле ступени III).
Дистанционные защиты, как правило, входят в состав комбиниро-
ванных панелей типа ЭПЗ-1636, ШДЭ-2801, но могут выполняться
и в виде отдельных панелей, например, типа ПДЭ-2001.
В качестве примера на рис. 3.1 приведена структурная схема дистанционной защиты панели ЭПЗ-1636. Основными элементами защиты являются:
а) блок измерения, включающий набор реле сопротивления с согласующими трансреакторами (по цепям тока) и трансформаторами
(по цепям напряжения);
б) блокировка при качаниях, разрешающая работу защиты на время
ликвидации КЗ в сети;
в) блокировка при неисправностях цепей напряжения;
г) блок логики, обеспечивающий заданные временные характеристики защиты;
д) выходные цепи и цепи ускорения защиты.
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]