Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проектирование релейной защиты и автоматики. Учебное пособие
.pdf
31
Рис. 4.2. Графическое определение коэффициента токораспределения
для согласования земляных защит
5. Применение органа направления мощности для отсечек вторых
ступеней, установленных на концах подстанций А и Б (см. рис. 4.2) одной линии, определяется следующим образом. Если время и ток срабатывания отсечки на подстанции А, соответственно, больше времени
и тока срабатывания отсечки подстанции Б:
II
Бз.c
II
Аз.c
II
Бз.c
II
Аз.c
IIиtt
,
то защита А выполняется ненаправленной, а на подстанции Б – направленной.
В остальных случаях обе защиты принимаются направленными.
6. Выдержка времени отсечки второй ступени принимается на сту-
пень селективности (t = 0,5 c) больше выдержек времени тех ступеней
защит, от которых произведена отстройка.
При отстройке от защит нескольких линий в качестве расчетных принимаются наибольшие значения тока срабатывания и выдержки времени.
7. Чувствительность отсечки второй ступени проверяется при ме-
таллическом однофазном КЗ в конце линии в минимальном режиме:
5,1
II
з.с0
I
мин0
I3
II
ч
к
к
.
(4.3)
ПА
ПБ
,кА
ПВ
3I
0ЗА
=3I
0ЗВЫБ
3I
0CЗБ
=3I
0ЗСМ
3I
0CЗА
k
ток
=
а б
а в
3I
0
l,
км
Т
0
ВЫБ
Т
0
к трансформатору
а
б
в
I
I
(автотрансформатору)
Т
0
СМ
32
Допускается уменьшение коэффициента чувствительности до 1,3
при наличии резервирования (третьей ступени), а также проверка усло-
вия
II
ч
к
в каскаде при наличии защиты шин на приемной подстанции.
8. Ток срабатывания отсечки третьей ступени выбирается по усло-
виям отстройки от вторых и третьих ступеней защит смежных линий
(аналогично выбору второй ступени), а также по условиям отстройки от
максимального тока небаланса при трехфазном КЗ за трансформатором
приемной подстанции:
,
)3(
макс
I
нб
к
пер
к
з
к
III
з.c0
I
к
(4.4)
где кЗ – коэффициент запаса по избирательности; к
пер
– коэффициент,
учитывающий увеличение тока небаланса в переходном режиме, принимается равным 2 при выдержке времени рассматриваемой ступени до 0,1 с; 1,5 – до 0,3 с; 1 – свыше 0,5–0,6 с;
к
нб
– коэффициент небаланса (соответствует относительной
наибольшей погрешности трансформаторов тока), зависит от
кратности тока КЗ по отношению к номинальному току ТТ,
принимается равным 0,05 – при кратности Iк до 3I
1номТТ
;
0,1 – при больших кратностях.
Ток срабатывания третьей ступени должен быть также отстроен от
броска намагничивающего тока (см. подраздел 4.2).
9. Выдержка времени отсечки третьей ступени принимается на
ступень селективности больше выдержек времени тех ступеней защит,
от которых произведена отстройка.
Третьи ступени защит выполняются с органом направления мощности.
10. Чувствительность третьей ступени защиты проверяется при ме-
таллическом однофазном повреждении в конце смежного участка
(в каскаде):
.2,1
III
з.c0
I
мин0
I3
III
ч
к
(4.5)
Если чувствительность третьей ступени оказывается недостаточной или по условиям согласования защит требуется введение промежуточной ступени, то в этих случаях защита выполняется четырехступенчатой. Выбор уставок четвертой ступени производится так же,
как и для третьей ступени.
33
11. При расчете защит от замыканий на землю для участка сети
первоначально рассчитываются уставки первых ступеней всех защит,
а затем последовательно уставки вторых и третьих ступеней защит отдельных линий. Рассчитанные уставки наносятся на кривые спадания
токов 3I0, после чего строятся токовременные характеристики защит.
Особенности выбора уставок защиты на параллельных линиях
Для параллельных линий уставки защит со стороны одной подстанции (ПА или ПБ, см. рис. 4.1, б) одинаковы для каждой линии.
При этом уставки первых ступеней защит от замыканий на землю получаются грубыми, так как расчетные условия выбора уставок утяжелены вследствие взаимоиндукции между линиями (см. п. 1, а).
При выборе уставок вторых ступеней наряду с согласованием
с земляными защитами отходящих линий часто определяющим является случай согласования с защитой противоположного конца параллельной линии в режиме каскадного отключения КЗ (для защиты ПА – согласование с защитой ПБ параллельной линии в режиме каскадного от-
ключения КЗ у ПА, точка КЗ, см. рис. 4.1, б). В этом режиме также
вследствие взаимоиндукции коэффициент токораспределения
к
ток
= 3I
0 пар
/ 3I
0 КЗ
(где I
0 пар
– ток нулевой последовательности парал-
лельной линии; I
0 КЗ
– ток нулевой последовательности КЗ) достигает
0,5–0,7 и условия согласования с защитой противоположного конца па-
раллельной линии получаются неудовлетворительными:
I
ОБ
I)8,06,0(
I
ОБ
I
ток
к
з
к
II
OA
I
(0,5–0,7)
I
ОБ
I)8,06,0(
,
где
I
ОБ
I)8,06,0(
– ток нулевой последовательности первой ступени подстанции Б.
Соответственно, для защиты противоположного конца линии
(каскадное отключение КЗ у шин ПБ) имеем:
I
ОА
I)8,06,0(
I
ОА
I
ток
к
з
к
II
OБ
I
(0,5–0,7)
I
ОБ
I)8,06,0(
.
То есть уставки вторых ступеней ненамного меньше уставок пер-
вых ступеней и не обеспечивают необходимой чувствительности.
Для обеспечения чувствительности и избирательности на одной из
подстанций, связанных параллельными линиями, вводится промежуточная (вторая) ступень защиты, которая, не защищая всей линии,
используется для согласования уставок защит. Эта промежуточная ступень устанавливается на стороне, где вторая грубая ступень имеет
большую защищаемую зону (например, на ПА). После чего вторая
34
ступень противоположного конца линии (на ПБ) согласуется с этой
промежуточной ступенью и имеет, соответственно, большую выдержку
времени.
В результате обычно на параллельных линиях защиты выполняют-
ся четырехступенчатыми, где третьи и четвертые ступени обеспечивают защиту своей и смежной линии соответственно.
4.2. Отстройка от броска намагничивающего тока
Бросок намагничивающего тока возникает на выходе фильтра токов нулевой последовательности при разновременном включении фаз
выключателя линии, питающей трансформаторы (автотрансформаторы)
с глухозаземленной нейтралью. Различают однофазное, двухфазное
и разновременное включения.
При однофазном включении (одна фаза включается раньше двух
других, включающихся одновременно) в нейтрали трансформатора
возникает однополярный бросок тока намагничивания.
При двухфазном включении (раньше одновременно включаются
две фазы, а затем третья) в нейтрали трансформатора возникает периодический бросок намагничивающего тока.
Случай разновременного включения всех трех фаз (для группы однофазных трансформаторов) здесь не рассматривается.
Ток срабатывания защиты по условиям отстройки от броска намагничивающего тока при различных видах включения:
,
расч
х3
)к(
б
С
ном
U
з.c0
I
(4.6)
где U
ном
– номинальное напряжение сети;
)к(
б
С
– коэффициент затуха-
ния броска тока при данном виде включения (к);
)1(
л1сист1расч
хххх
т
– расчетное сопротивление контура
включения трансформатора, приведенное к напряжению сети;
х
1сист
– индуктивное сопротивление прямой последователь-
ности системы;
)1(
хххх
т
– сопротивление трансформатора при
однофазном включении.
35
Коэффициент затухания броска зависит от вида включения, марки
стали и отношения полного времени отключения соответствующей
ступени защиты t
с.з
к расчетной постоянной времени
расч
контура
включения. На рис. 4.3 приведена зависимость коэффициента затухания
броска для холоднокатаной стали.
Рис. 4.3. Зависимость затухания броска тока намагничивания от времени
Расчетная постоянная времени зависит от соотношения расчетных
индуктивного и активного сопротивлений контура включения:
расч
= (
.
r
расч
)/х
расч
. Для ориентировочных расчетов можно принимать
с запасом для сети 110 кВ
расч
= 125 мс, для сети 220 кВ –
расч
= 250 мс.
При использовании реле РТ-40 расчетным является однофазное
включение, для реле РНТ-560 – двухфазное.
Расчетные сопротивления трансформаторов при однофазном включе-
нии со стороны 110 кВ для трансформаторов определяются по формулам:
– при U
к В-С
> U
к В-Н
,
;
к
U7,3
)1(
х
т
– при U
к В-С
< U
к В-Н
,
;38,1/)
к
U9,13(
)1(
х
т
где U
к В-С
– напряжение КЗ обмоток высшего и среднего напряжений;
U
к В-Н
– напряжение КЗ обмоток высшего и низшего напря-
жений.
При включении со стороны 220 кВ относительное сопротивление
зависит от типа оборудования:
– трансформаторы мощностью до 63 МВА:
;35,1/)
k
U7,12(
)1(
х
т
– трансформаторы мощностью 75–125 МВА:
;35,1/)
k
U7,21(
)1(
х
т
С
б
(к)
Двухфазное включение
(к=2)
Однофазное включение (к=1)
1,0
0,8
0,6
0,4
0,2
0 1 2 3 4 5
/
расч
t
СЗ
36
– автотрансформаторы мощностью 32–63 МВА:
;3,1/)
k
U7,12(
)1(
х
т
– автотрансформаторы мощностью 75–180 МВА:
;31,1/)
k
U7,25(
)1(
х
т
– автотрансформаторы мощностью 200–240 МВА:
;28,1/)
k
U35(
)1(
х
т
– трансформаторы 110–330 кВ всех мощностей
(включены со стороны среднего напряжения):
.38,1/)
k
U9,13(
)1(
х
т
Контрольные вопросы
1. В каких электрических сетях используются максимальные токо-
вые защиты от замыканий на землю?
2. Как определяется ток срабатывания второй ступени защиты?
3. Графическое определение коэффициента токораспределения.
4. Как определяется чувствительность третей ступени защиты?
5. Каковы особенности выбора уставок защиты на параллельных
линиях?
6. Как осуществляется отстройка от броска тока намагничивания?
7. Как зависит затухание броска тока намагничивания от времени
при различных сопротивлениях обмоток трансформатора?
5. ПОПЕРЕЧНАЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-НАПРАВЛЕННАЯ
ЗАЩИТА ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ
Для защиты параллельных линий сетей с эффективно заземленной
нейтралью применяются комплектные защиты типа ЭПЗ-1637. Защита
состоит из двух одинаковых частей, устанавливаемых по концам защищаемой линии, и действует при всех видах повреждений (рис. 5.1).
К6-6
КЗ-7
КЗ-6
КЗ-7
Q1
Q2
ТА1
ТА2
U
АВ
,U
ВС
3U
о
Л1
Л2
ПБ
ПА
К2
К1
Рис. 5.1. Структурная схема поперечной дифференциально-направленной
защиты параллельных линий
37
Каждая часть защиты может быть представлена в виде двух ком-
плектов: комплекта защиты КЗ-6, действующего при междуфазных замыканиях, и комплекта защиты КЗ-7, действующего при замыканиях на
землю. При отключении выключателя любой линии защита выводится
из действия блок-контактами выключателей, так как при этом дифференциальная токовая защита становится максимальной токовой.
Комплект КЗ-6 содержит два пусковых органа и два избирательных
органа, осуществляющих выбор поврежденной линии. Пусковые органы комплекта от замыканий между фазами выполнены в виде двух
токовых реле, включенных на разность токов одноименных фаз.
Для повышения чувствительности токовых пусковых органов применяют пофазную блокировку по напряжению. Избирательные органы –
два реле направления мощности двустороннего действия, включенные
по 90-градусной схеме на разность одноименных фазных токов и междуфазные напряжения. Для повышения избирательности предусматривается пуск реле мощности только поврежденной фазы.
Комплект КЗ-7 содержит два пусковых органа и один избиратель-
ный орган, осуществляющий выбор поврежденной линии. Пусковые
органы комплекта от замыканий на землю состоят из токового реле,
включенного на разность токов нулевой последовательности параллельных линий, и реле напряжения, включенного на напряжение нулевой последовательности. Избирательный орган представляет собой реле
направления мощности двухстороннего действия, включенное на разность токов нулевой последовательности линий и на напряжение нулевой последовательности.
При одновременном действии пусковых органов комплектов КЗ-6
и КЗ-7 комплект КЗ-6 выводится из работы.
Уставки каждого из этих комплектов защиты рассчитываются от-
дельно и устанавливают одинаковыми на каждом конце линии.
5.1. Расчет комплекта защиты от замыканий на землю
Порядок расчета комплекта защиты:
1. Ток срабатывания пускового органа выбирается по условиям
отстройки от тока небаланса, возникающего при внешних замыканиях
на землю:
,
.расч.нб
I
з
к
з.с0
I
(5.1)
где к3 = 1,25 – коэффициент запаса по избирательности.
38
Полный ток небаланса определяется двумя составляющими:
I
нб.расч.
=
.II
.расч.нб.расч.нб
Составляющая
.расч.нб
I
обусловлена погрешностью трансформато-
ров тока, составляющая
.I
.расч.нб
– неравенством токов повреждения,
протекающих по линиям при внешних коротких замыканиях (вследствие различия в длинах или сопротивлениях параллельных линий):
;2/
макс.о
I3
пер
к
одн
к
.расч.нб
I
(5.2)
;
макс.о
I3
пер
кC
.расч.нб
I
,
(5.3)
где к
одн
= 0,5–1,0 – коэффициент однотипности трансформаторов тока;
к
пер
= 2,0 – коэффициент, учитывающий переходной режим;
= 0,1 – относительная наибольшая полная погрешность
трансформаторов тока; С – модуль разности токов повреждения, протекающих по параллельным линиям, в долях от суммарного тока двух линий: С = (zЛI – z
ЛII
)/(zЛI + z
ЛII
), при оди-
наковых параллельных линиях С = 0; 3I
о.макс
– максимальная
величина тока 3I0, протекающего по двум линиям при замыкании на землю на шинах подстанций, связываемых этими
параллельными линиями (точки К1 и К2, см. рис. 5.1).
2. Напряжение срабатывания пускового органа выбирается по
условиям отстройки от напряжения небаланса. До уточнения при
наладке можно принять:
.U05,0U
.номр.с0 в
,
где U
в ном
– вторичное номинальное напряжение.
(5.4)
При использовании реле типа РН-53 принимается U
0с.р
= 5 В, а при
применении реле напряжения типа РНН-57, выполненного с фильтром
третьей гармоники, U
0с.р
= 4 В. Напряжение срабатывания защиты:
,
где кU – коэффициент трансформации.
(5.5)
Выбранные уставки срабатывания (по току и напряжению) явля-
ются общими для защит, установленных на разных концах параллельных линий.
3. Чувствительность токового пускового органа проверяется при
внутренних повреждениях для двух случаев: при КЗ в точке одинаковой чувствительности и в режиме каскадного отключения (рис. 5.2, б).
39
Рис. 5.2. К определению чувствительности
поперечной дифференциально-направленной защиты параллельных линий:
а – двухстороннее отключение КЗ в точке равной чувствительности;
б – каскадное отключение КЗ
Последнее вызвано тем, что при перемещении точки КЗ к одной из
подстанций чувствительность поперечной защиты, установленной на
этой подстанции, повышается, а чувствительность защиты, установленной на противоположном конце линии, уменьшается. В связи с этим
необходимо проверять чувствительность защиты в режиме каскадного
отключения КЗ у шин противоположной подстанции.
При КЗ в точке одинаковой чувствительности через защиты, установленные по концам параллельных линий, протекают одинаковые токи, равные половине тока повреждения (точка К3, рис. 5.2, а):
(5.6)
где I
0 к мин
– минимальный ток нулевой последовательности КЗ; I
0 с.з
–
ток нулевой последовательности срабатывания защиты.
Для одинаковых параллельных линий точка равной чувствительности располагается посредине линий. Из рис. 5.2, а видно, что
.2/I2/IIIII
,2/I2/IIIII
,
2
II
x
2/xI2/xI
x
UU
I
КЗБAБAББ3
КЗБAAБAA3
БA
Л
ЛБЛA
Л
БA
AБ
(5.7)
ПА
ПБ
КЗ-6 КЗ-6
I
А
I
Б
I
АБ
а)
КЗ-7
3I
0 парал.
3I
0 к
б)
3U
0
3I
0TБ
x
0TБ
ТV
Т
К3
ПА
ПБ
К4
а)
б)
40
Формулы (5.7) получены для случая трехфазного КЗ в точке К3
(см. рис. 5.2, а) и могут быть применены для расчета токораспределе-
ния токов 3I0 при КЗ, возникающем посредине одинаковых параллельных линий, что упрощает расчет токораспределения.
При неравенстве линий точка равной чувствительности определяется по пересечению кривых спадания токов 3I0 по линиям.
При каскадном отключении КЗ у каждой подстанции (например,
точка К4 у ПА)
3I
0 к мин
= 3I
0 к
+ 3I
0 пар
,
где I
0 пар
– ток нулевой последовательности параллельной линии.
(5.8)
4. Чувствительность пускового органа по напряжению проверяется
в наиболее тяжелом случае – каскадном отключении КЗ на землю у
шин противоположной подстанции и максимальном режиме:
(5.9)
где 3U
о защ
= 3I
0 ТБ
х
0 ТБ
(см. рис. 5.2, б); I
0 ТБ
– ток нулевой последова-
тельности трансформатора; х
0 ТБ
– сопротивление нулевой
последовательности трансформатора.
5.2. Расчет комплекта защиты от междуфазных повреждений
Порядок расчета комплекта защиты:
1. Ток срабатывания пускового органа выбирается по трем условиям:
а) отстройка от максимального тока небаланса при внешних КЗ
производится аналогично выбору тока срабатывания пускового органа
комплекта от замыканий на землю:
расч.нб
I
з
к
з.с
I
,
(5.10)
где кз = 1,25;
,III
расч.нбрасч.нбрасч.нб
2/
)3(
макс
I
пер
к
одн
к
расч.нб
I
к
–
(5.11)
составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностью трансформаторов тока (к
одн
= 0,5; к
пер
= 2,0; = 0,1);
)3(
макс
I
пер
кС
расч.нб
I
к
(5.12)
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]