Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проектирование релейной защиты и автоматики. Учебное пособие
.pdf
41
составляющая тока небаланса, обусловленная неравенством токов повреждения, протекающих по линии;
)3(
макс
I
к
– максимальная величина
тока повреждения, протекающего по двум линиям при трехфазных КЗ
на шинах подстанций, связываемых этими параллельными линиями;
б) отстройка от максимального тока нагрузки линии при обрыве
соединительных проводов токовых цепей и при оперативном отключении одной из линий со стороны противоположной подстанции:
I
с.з
= (кз / кв)· I
нагр.макс ,
(5.13)
где кз = 1,2 – коэффициент запаса (надежности) по избирательности;
к
в
= 0,85 – коэффициент возврата реле; I
нагр.макс
– максимальный ток нагрузки, принимается по длительнодопустимому току нагрева проводов линии;
в) отстройка от тока неповрежденной линии при каскадном отклю-
чении замыкания на землю на параллельной линии для случая работы
защиты на грани срабатывания (3I
0 защ
I
о с.з
):
I
с.з
= кз · I
неп
,
(5.14)
где кз = 1,3 – коэффициент запаса по избирательности;
I
неп
= I
нагр.макс
+ I
0 с.з
/ 3.
где I
неп
– ток неповрежденной линии.
(5.15)
Уставка срабатывания выбирается по наибольшему из полученных
значений токов по (5.10), (5.13) и (5.14).
2. Чувствительность токового пускового органа проверяется при
внутренних повреждениях аналогично комплекту защиты от замыканий
на землю:
а) при КЗ в точке одинаковой чувствительности:
0,2
з.с
I2
)2(
мин
I
ч
к
к
;
(5.16)
б) в режиме каскадного отключения КЗ у шин противоположной
подстанции:
5,1
з.с
I
)2(
защ.мин
I
ч
к
к
,
(5.17)
где
.
)2(
.парал
I
)2(
мин
I
)2(
защ.мин
I
ккк
– минимальный ток двухфазного КЗ в защите;
.
)2(
.парал
I
ккк
– ток двухфазного КЗ в параллельной линии.
42
Если чувствительность токового органа оказывается недостаточ-
ной, то применяют его блокировку по напряжению, в этом случае ток
срабатывания выбирается только по условию (3.22).
3. Напряжение срабатывания органа блокировки по напряжению
выбирают по двум условиям:
а) обеспечение возврата органа блокировки после отключения
внешнего КЗ на параллельной линии:
),
в
к
з
к/(
мин.раб
U
з.c
U
(5.18)
где U
раб.мин
= 0,9U
ном
– минимальное рабочее напряжение в месте уста-
новки защиты; кз = 1,2; кв = 1,1 – коэффициент возврата
для реле минимального напряжения;
б) отстройка от напряжения между поврежденной и неповрежденной
фазами при каскадном действии защиты: это условие, как правило, не является расчетным и при выполнении курсового проекта не учитывается.
4. Чувствительность пускового органа блокировки по напряжению
проверяется при каскадном отключении двухфазного или трехфазного
КЗ в конце линии:
,3,1
макс
U
з.с
U
ч
к
к
(5.19)
где
лин
x
)2(
макс
I2
макс
U
к
к
– междуфазное напряжение в месте установки
защиты.
Контрольные вопросы
1. Структурная схема поперечной дифференциально-направленной
защиты параллельных линий.
2. При каких повреждениях действуют комплекты защит?
3. Как определяется ток небаланса для вычисления тока срабаты-
вания пускового органа?
4. Как выполняется проверка чувствительности токового пускового
органа?
5. Как выполняется проверка чувствительности пускового органа
по напряжению?
6. Как определяется ток срабатывания пускового органа при между-
фазных повреждениях?
7. Как выполняется проверка чувствительности пускового органа
блокировки по напряжению?
43
6. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНО-ФАЗНАЯ
ВЫСОКОЧАСТОТНАЯ ЗАЩИТА
Для электрических сетей, с эффективно заземленной нейтралью в
качестве основных защит линий применяются дифференциальнофазные высокочастотные защиты. Эти защиты являются быстродействующими, работают при всех видах повреждений и не реагируют на
качания в системе. Для выполнения защиты на каждом конце линии
устанавливается релейная панель типа ДФЗ и приемопередатчик типа
АВЗК-80 или более современная модификация. Для линий 110–220 кВ
применяют панель защиты типа ДФЗ-201, для линий 330–500 кВ –
панели ДФЗ-503.
Принцип действия защиты основан на измерении фаз токов по
концам защищаемой линии. Для преобразования трехфазной системы
токов в обобщенную однофазную используют комбинированный
фильтр
2
IК
1
I
(где
2
IК
1
I
и
2
IК
– векторы тока прямой и обратной после-
довательности, К – расчетный коэффициент), что позволяет выполнить
защиту с одним высокочастотным каналом.
Защита имеет четыре измерительных органа: три пусковых (цепи
пуска передатчика, подготовки отключения и манипуляции) и один избирательный орган сравнения фаз обобщенных токов.
В качестве примера на рис. 6.1 приведена структурная схема
дифференциально-фазной высокочастотной защиты панели ДФЗ-201.
Основными элементами защиты являются:
1. Блок пуска, который содержит измерительные реле подготовки
цепей отключения и пуска передатчика. Отдельно предусмотрены реле
для действия при симметричных и несимметричных КЗ. В качестве
пусковых органов, реагируемых на симметричные КЗ, используются
два токовых реле, которые могут дополняться одним реле минимального напряжения или сопротивления. Пусковые органы для несимметричных КЗ реагируют на токи обратной и нулевой последовательностей.
Это обеспечивает высокую чувствительность защиты при различных
видах КЗ и отстройку от токов нагрузки и качаний (при трехфазных КЗ
пусковые органы фиксируют кратковременную несимметрию).
44
Рис. 6.1. Структурная схема дифференциально-фазной высокочастотной защиты
2. Блок манипуляции, подключаемый к трансформаторам тока линии через комбинированный фильтр токов, на выходе которого создается напряжение
)
2
IК
1
I(M
M
U
(где ω – угловая скорость), управ-
ляющее работой генератора передатчика (М – коэффициент взаимоиндукции фильтра).
3. Блок сравнения фаз токов, который реагирует на угол сдвига фаз
между обобщенными векторами токов II и III по концам защищаемой
линии, различая внешние (рис. 6.2, а) и внутренние (рис. 6.2, б) КЗ.
При внешних КЗ (например К1, рис. 6.2, а) обобщенные вектора
токов сдвинуты на угол = 180 (положительное направление тока
принято от шин в линию) и защита не должна действовать. Фактически
из-за погрешности трансформаторов тока и фильтров, а также из-за за-
паздывания в передаче высокочастотного сигнала по линии (6 электри-
ческих градусов на 100 км), вводится угол блокировки , обеспечивающий отстройку от указанных факторов.
45
Q
АВЗК
ДФЗ
АВЗК
ДФЗ
К1
Q
I
I
=I
1
+kI
2
I
II
=I
1
+kI
2
ВЧ канал
а)
I
I
, I
II
=180°
Область
срабатывания
I
I
I
II
I
II
0
Q
ДФЗ ДФЗ
Q
I
II
I
I
ср
I
I
, I
II
=0
(180°-
б)
ПА ПБ
в)
ПБПА
К2
Рис. 6.2. Расчетные условия работы избирательного органа защит ДФЗ:
а – КЗ вне зоны действия защиты; б – КЗ в зоне действия защиты;
в – характеристика срабатывания избирательного органа
При внутренних КЗ (например, точка К2, см. рис. 6.2, б) условия
срабатывания защиты выполняются при сдвиге фаз между обобщенными векторами токов II, III (см. рис. 6.2, в):
ср
= 0 (180 – ),
где
ср
– угол в области срабатывания; β – угол блокировки.
Избирательная работа защиты обеспечивается при соотношении
уставок пусковых органов
I
с.з ПО
> I
с.з ПП
> I
над.ман
, (6.1)
где I
над.ман
– ток надежной манипуляции.
То есть пуск передатчика целесообразен только при надежной
манипуляции, а подготовка отключения – только при получении (обмене) высокочастотного сигнала.
Блок логики содержит комплекты промежуточных реле, обеспечи-
вающих пуск передатчика на время 0,5–0,6 с и подготовку цепей отключения на время 0,2–0,3 с.
а)
б)
в)
46
6.1. Расчет пусковых органов при симметричных повреждениях
Порядок расчета пусковых органов:
1. Ток срабатывания реле пуска передатчика отстраивают от максимального тока нагрузки линии:
,
I
K/
макс.нагр
I
в
к/
з
к
срПП
I
(6.2)
где кз = 1,1 – коэффициент запаса по избирательности; кв = 0,85 – ко-
эффициент возврата реле; I
нагр.макс
– наибольший ток
нагрузки, принимается по длительно допустимому току
линии; КI – коэффициент трансформации ТТ линии.
2. Ток срабатывания реле подготовки цепи отключения выбирают
по условиям согласования с током срабатывания реле пуска передатчика:
,
срПП
I
c
к
срПО
I
(6.3)
где кс = 1,4 – коэффициент согласования различных полукомплектов защиты.
3. Чувствительность токовых пусковых органов проверяют при
трехфазном КЗ в конце линии в минимальном режиме (допускается
проверка в каскаде):
5,1
срПО
I/
)3(
I
)3(
чПО
к
;2
срПП
I/
)3(
I
)3(
чПП
к
в
в
,
где
,
I
K/
л1
п
)3(
I
)3(
I
к
в
– вторичный ток при трехфазном КЗ,
(6.4)
(6.5)
при
,
I
K/
л1
п
)3(
I
)3(
I
к
в
где
)3(
I
к
– ток трехфазного КЗ в месте повреждения;
л1
п
– доля тока КЗ,
протекающего по поврежденной линии, находится по схеме
замещения прямой последовательности. При недостаточной
чувствительности токовых органов цепи пуска дополняются
реле минимального напряжения или реле сопротивления.
Обычно применение реле напряжения малоэффективно, и для
пусковых органов в цепи подготовки отключения применяют
реле сопротивления.
4. Уставка срабатывания реле сопротивления выбирается по условиям отстройки от максимального тока нагрузки линии:
,
)
нагрч.м
cos(
макс.нагр
I
в
к
з
к3
мин.раб
U
з.с
z
(6.6)
где U
раб.мин
= 0,9U
ном
– минимальное рабочее напряжение; кз = 1,2 – коэф-
фициент запаса по избирательности; кв = 1,05 – коэффициент
47
возврата реле сопротивления;
м.ч
= 65–75 – угол макси-
мальной чувствительности реле;
нагр
= 30–40 – угол со-
противления нагрузки.
5. Чувствительность реле сопротивления проверяют при металлическом трехфазном КЗ в конце линии по соотношению сопротивлений:
,5,1
л
z
з.с
z
ч
к
(6.7)
а также по току точной работы:
.3,1
мин.р
I
)3(
минКЗ
I
ч
к
.T
в
6.2. Расчет пусковых органов при несимметричных повреждениях
Порядок расчета пусковых органов:
1. Определяют составляющие токов отдельных последовательно-
стей, подводимых к органам защиты, при несимметричных повреждениях (см. подразделы 1.2 и 1.3):
а) двухфазное КЗ
),K3/(пIII
Iл1
)2(
к
)2(
2
)2(
1
вв
(6.8)
где
)2(
к
I
– ток двухфазного КЗ в месте повреждения;
),K3/(пIII
Iл1
)2(
к
)2(
2
)2(
1
вв
и
),K3/(пIII
Iл1
)2(
к
)2(
2
вв
– вто-
ричные токи прямой и обратной последовательности двухфазного КЗ.
б) однофазное КЗ
),K3/(пIII
Iл1
)1(
к
)1(
2
)1(
1
вв),K3/(пIII
Iл1
,
I
K/
л.о
п
)1(
к
I
)1(
0
I3
в
n
0.л
/ KI ,
(6.9)
(6.10)
где
)1(
к
I
– ток однофазного КЗ в месте повреждения, который опреде-
ляют по (1.6); п
0.л
– доля тока нулевой последовательности,
протекающего по поврежденной линии, которая находится
по схеме замещения нулевой последовательности;
,
I
K/
л.о
п
)1(
к
I
)1(
0
I3
в
– вторичный ток нулевой последовательности при од-
нофазном КЗ.
в) двухфазное КЗ на землю
,К/пII
Iл1
)1,1(
к1
)1,1(
1в
(6.11)
48
),хх/(хII
о10
)1,1(
1
)1,1(
2
вв
x
0
Σ
),
,
I
К/
л0
п
)1,1(
3
I
)1,1(
0
I3
в
(6.12)
(6.13)
где
)1,1(
3
I
= 3I0 – ток двухфазного замыкания на землю;
)1,1(
к1
I
– ток пря-
мой последовательности в месте КЗ при двухфазном замыкании на землю,
)хх/(ххх
3/U
I
01011
н.ср
)1,1(
к1
,
(6.14)
где х1Σ и х0Σ – суммарные сопротивления нулевой и прямой последова-
тельности.
2. Ток срабатывания фильтра-реле обратной последовательности
подготовки цепи отключения отстраивают от тока небаланса в максимальном нагрузочном режиме:
I
2ср.ПО
,
п.нес2
I
п.нб2
I
I
К
в
к
c
к
з
к
(6.15)
где I
2ср.ПО
– ток срабатывания обратной последовательности при подго-
товке отключения; кз = 1,2 – коэффициент запаса по избирательности; кc = 2 – коэффициент согласования цепей пуска
передатчика и подготовки отключения различных полукомплектов защиты; кв = 0,4–0,5 – коэффициент возврата филь-
тра-реле; I
2нб.п
= к
2нб
I
нагр.макс
– приведенный к первичной
цепи ток небаланса фильтра обратной последовательности;
к
2нб
= 0,02–0,03 – коэффициент небаланса фильтра обратной
последовательности; I
2нес.п
– ток обратной последовательно-
сти при несимметричной нагрузке, приведенный к первичной цепи.
Для панели защиты ДФЗ-201 уставка срабатывания реле подготов-
ки цепей отключения может быть выполнена:
– по току обратной последовательности: 1; 1,5; 2 А;
– по току нулевой последовательности: 1; 1,5; 2 А.
Уставки срабатывания реле пуска передатчика выполнены, соот-
ветственно, вдвое меньше, т. е:
I
2ср.ПП
= I
2ср.ПО
/2,
где I
2ср.ПП
– ток срабатывания обратной последовательности при пуске
передатчика.
49
Обычно условие (6.15) не является определяющим, и выбор уста-
вок срабатывания производится в зависимости от чувствительности защиты, начиная с наибольших значений тока срабатывания:
,2/II
мин.в2cр2
(6.16)
где I
2в.мин
– наименьшее значение вторичного тока обратной последова-
тельности при различных видах КЗ.
3. Чувствительность пускового органа по току обратной последовательности определяется для каждого вида КЗ:
.2
ср2
I/
мин.2
I
2ч
к
в
(6.17)
Если при замыкании на землю коэффициент чувствительности,
определенный по (6.17), окажется меньше двух, то в фильтр-реле применяют добавку тока 3I0.
4. Уставку срабатывания фильтра-реле по току нулевой последовательности отстраивают от тока небаланса в максимальном нагрузочном
режиме аналогично (6.15):
,
п.нес0
I3
п.нб0
I
I
K
в
к
c
к
з
к
ср0
I
(6.18)
где
макс.нагр
I
нб0
к
п.нб0
I
макс.нагр
I
нб0
– приведенный к первичной цепи ток небаланса
фильтра нулевой последовательности; к
нб
= 0,02–0,03 –
коэффициент небаланса фильтра; 3I
0 нес.п
– ток нулевой
последовательности при несимметричной нагрузке, приведенный к первичной цепи.
Обычно условие (6.15) не является расчетным, и выбор уставки I
0 ср
производят по характеристикам чувствительности защиты с учетом токов I2в и 3I0в.
5. Результирующую чувствительность пускового органа с учетом
токов обратной и нулевой последовательностей определяют по семействам характеристик кратности тока срабатывания отключающего реле
по отношению к току срабатывания при заводской уставке
вв 02
)0(
p
I3,IfI
при различных сочетаниях I
2уст
, 3I
0уст
. Поскольку
расчеты результирующей чувствительности пусковых органов производятся для каждого вида КЗ и каждого расчетного режима, то определение результирующей чувствительности пусковых органов становится
затруднительным.
50
Для упрощения определения результирующего коэффициента чув-
ствительности группы семейств характеристик на рис. 6.3 представлены в обобщенных координатах: К
ч
= f(I
2в
, 3I
0в
).
Рис. 6.3. Обобщенные характеристики чувствительности пусковых органов
для несимметричных КЗ панели ДФЗ-201
Используя обобщенные кривые рис. 6.3, результирующую чувстви-
тельность пусковых органов находим для любого вида КЗ следующим
образом:
а) по известной уставке I
2уст
, определенной по двухфазному КЗ,
находится кратность вторичного тока обратной последовательности для
рассматриваемого режима и вида КЗ:
I
2в
= I2в/ I
2уст
;
(6.19)
б) для полученного значения I
2в
(пусть I
2в
= 1,5) по соответству-
ющей кривой кч(3I
0в
) находится относительный расчетный ток нулевой
последовательности, соответствующий кч = 2: 3I
0врасч
= 0,72 (точки а и б,
см. рис. 6.3);
в) определяют расчетную уставку срабатывания по току нулевой
последовательности, выбирая ближайшую большую:
I
0 ср
3I
0в.мин
/ 3I
0в расч
,
(6.20)
где 3I
0в.мин
– определяемый расчетом вторичный ток нулевой последова-
тельности для данного режима и вида КЗ; пусть 3I
0в.мин
= 1,3 А,
тогда I
0 ср
= 1,3/0,72 = 1,8;
I
2
в
*
2,5
3,0
1,5
1,0
K
ч
4
3
2
1
0
0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5
3I
0
в
б г
е
а
д
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]