Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Проектирование релейной защиты и автоматики. Учебное пособие
.pdf
51
г) находится фактическая кратность тока нулевой последователь-
ности при выбранной уставке:
3I
0в факт
= 3I
0в.мин
/3I
0 уст,
(6.21)
(в рассматриваемом примере 3I
0в факт
= 1,3/1,5 = 0,85);
д) определяется результирующий коэффициент чувствительности
для известных значений I
2в
, 3I
0вфакт
(точки д и е, см. рис. 6.3): кч = 2,15.
6.3. Расчет органа манипуляции
Порядок расчета органа манипуляции:
1. Выбирается коэффициент К органа манипуляции из условия
обеспечения преимущественного сравнения фаз токов обратной последовательности при КЗ в конце линии. Расчет производится двухфазного
КЗ на землю, когда токи прямой и обратной последовательностей находятся в противофазе:
,
расч2
I/
расч1
I
з
кK
вв
(6.22)
где кз = 1,5 – коэффициент запаса; I
1в расч
=
)1,1(
1
Iмакс.нагр
IK/I
в
– рас-
четный вторичный ток прямой последовательности, подводимый к органу манипуляции; I
2в расч
=
)1,1(
2
I
в
– расчет-
ный вторичный ток обратной последовательности, подводимый к органу манипуляции.
Для панели ДФЗ-201 коэффициент К органа манипуляции может
быть выбран равным 4, 6, 8, что соответствует минимальному току
надежной манипуляции I
1в мин
(по прямой последовательности), равному
1,1; 1,6; 2,0 А, и углу блокировки 45, 52, 60.
Обычно принимают К = 6, а при необходимости увеличивают до 8.
2. Проверяется обеспечение надежной манипуляции по минимальному току на входе фильтра при симметричных и несимметричных КЗ:
а) при несимметричном КЗ расчетным является случай двухфазно-
го КЗ на землю в конце защищаемой линии:
;
мин1
I
расч1
I
расч2
IK
)1,1(
ман1
I
ввв
в
(6.23)
52
б) при симметричных КЗ расчетным является замыкание в начале
линии, когда погрешность трансформаторов тока наибольшая:
,
мин1
I
нб2
IK
1
I
)3(
I
)3(
ман1
I
ввв
в
в
)3(
1
I
в
,
мин1
I
нб2
IK
1
I
ввв
(6.24)
где
)3(
1
I
в
– вторичный ток трехфазного КЗ подводимого ко входу филь-
тра органа манипуляции; I1в = (0,05 – 0,08)
)3(
1Iв
– приведен-
ная абсолютная погрешность фильтра органа манипуляции
по току прямой последовательности;
3/II
)3(
кнб2
вв
– приведенный ток небаланса обратной последо-
вательности, обусловленный погрешностью ТТ ( = 0,1);
3/II
)3(
кнб2
вв
– вторичный ток КЗ.
3. Расчет органа сравнения фаз не производится. Угол блокировки
защиты определяется условиями искажения угла вследствие погрешности ТТ и запаздывания высокочастотного сигнала по линии (6 на
100 км линии). Принято для линий длиной до 120 км = 52, а при
больших длинах = 60.
Контрольные вопросы
1. Как выполнен канал связи в дифференциально-фазной высоко-
частотной защите?
2. Как определяется ток срабатывания реле пуска передатчика?
3. Как выполняется проверка чувствительности токовых пусковых
органов?
4. Как определяется уставка реле сопротивления?
5. Как определяется ток срабатывания фильтра-реле обратной по-
следовательности для подготовки цепи отключения?
6. Как определяется уставка срабатывания фильтра-реле по току
нулевой последовательности?
7. Как выполняется проверка обеспечения надежной манипуляции
по минимальному току на входе фильтра при симметричных и несимметричных КЗ?
53
7. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА ТЕРМИНАЛА
РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ «СИРИУС-2ДЗЛ-02»
Терминал «Сириус-2ДЗЛ-02» предназначен для обеспечения основной защиты абсолютной селективности воздушных, кабельных
и смешанных воздушно-кабельных линий класса напряжений 6–220 кВ
в сетях с эффективно заземленной или изолированной (компенсированной) нейтралью. Тип защиты абсолютной селективности – продольная
дифференциальная токовая защита линии (ДЗЛ) с цифровым каналом
связи (КС) по выделенной волоконно-оптической линии связи (ВОЛС).
Полный комплекс защиты состоит из двух одинаковых устройств
(полукомплектов), устанавливаемых по концам защищаемой линии.
Устройство содержит продольную дифференциальную токовую защиту
линии в пофазном исполнении в составе:
− дифференциальная токовая отсечка, реагирующая на сумму
мгновенных значений дифференциального тока (первая ступень, ДЗЛ-1);
− чувствительная ступень с торможением от сквозного тока и от-
стройкой от бросков тока намагничивания (вторая ступень, ДЗЛ-2).
− третья ступень, выполняющая контроль небаланса в дифферен-
циальной цепи с действием на сигнализацию (ДЗЛ-3).
Отсечка реагирует на мгновенные значения дифференциального
тока и принципиально может быть более быстродействующей, чем
ДЗЛ-2, хотя и менее чувствительной. При больших токах КЗ высокое
быстродействие отсечки позволяет ей действовать в начальный момент,
и с высокой вероятностью можно предполагать, что ТТ еще не насыщены и их погрешности малы.
7.1. Выбор уставок дифференциальной защиты линии (ДЗЛ-1)
Расчет коэффициента цифрового выравнивания
Для учета различия коэффициентов трансформации ТТ, установленных по концам защищаемой линии, необходимо для каждого из полукомплектов рассчитать уставку к
выр.тт
. Коэффициент выравнивания
выбирается по выражению:
(7.1)
где
I
– первичный базисный ток, в большинстве случаев принимаемый
равным максимальному рабочему току линии. Базисный ток
должен быть принят одинаковым для обоих полукомплектов;
I
ном
– первичный номинальный ток ТТ.
54
Поскольку
I
ном
обычно больше максимального рабочего тока, к кото-
рому близок базисный, коэффициент выравнивания, как правило, меньше 1.
Все уставки по току задаются в относительных величинах по отношению к базисному току:
I
cp
/
I
.
Ток срабатывания дифференциальной отсечки (ДЗЛ-1)
Назначение отсечки – ускоренное отключение КЗ с большими токами. Расчету подлежит ток срабатывания I
ср–отс
/
I
. Несмотря на то, что
отсечка реагирует на мгновенные значения дифференциального тока, ее
уставка задается в действующих значениях тока.
Расчет для линии без отпаек
Расчетное условие выбора уставки срабатывания – отстройка от
максимального тока небаланса
I
нб
, проходящего в дифференциальной
цепи в режимах, когда ДЗТ не должна срабатывать:
(7.2)
– коэффициент отстройки.
Ток небаланса имеет две составляющие:
, (7.3)
где Iс – емкостной ток защищаемой линии; I
нб.погр.тт
– ток небаланса, обуслов-
ленный погрешностью ТТ, который определяется соотношением:
(7.4)
где кнб – коэффициент небаланса; Iтт – вторичный ток ТТ в режиме,
когда ДЗТ не должна срабатывать.
В ДЗЛ предусмотрена возможность компенсации емкостного тока
в дифференциальной цепи. Для компенсации используется замеряемое
в процессе работы защиты напряжение, поступающее от трансформатора напряжения (ТН). При нарушении цепей напряжения блок компенсации емкостного тока выводится из работы, но ДЗЛ продолжает
функционировать. Поэтому в (7.3) введено слагаемое Iс, несмотря на
возможную компенсацию емкостного тока.
При расчете максимального тока небаланса по (7.3) следует рассмотреть два условия.
1. Внешнее короткое замыкание в режиме работы сети, приводя-
щем к максимальному току через защищаемую линию
I
=
I
:
(7.5)
где к
– коэффициент отстройки, принято
=
1,2; к
нб.кз
– коэффици-
ент небаланса в режиме КЗ, принято к
нб.кз
= 0,7; I
–
максимальный ток внешнего КЗ;
– емкостный ток
в установившемся режиме.
55
Учитываются повышенные уровни токов небаланса переходного
режима в условиях предельных токов КЗ с большой апериодической
составляющей, приводящей к сильному насыщению ТТ, в связи с чем
рекомендовано значение к
нб.кз
= 0,7. Указанное соответствует современ-
ной практике расчета, например, дифференциальных защит трансформаторов. Для выбора
I
кз.вн.макс
рассматриваются все виды КЗ на шинах
подстанций по концам линии и определяется максимальный фазный
ток, проходящий по линии.
Входящую в (7.3) составляющую Iс с некоторым запасом можно
принять как емкостной ток установившегося режима, определенный по
номинальному напряжению линии, исходя из удельной емкостной проводимости и длины линии:
I = I
с.уст
. В реальных условиях при КЗ
напряжение по концам линии ниже номинального, что создает некоторый запас в расчете составляющей Iс.
2. Коммутация выключателей по концам линии, например, вклю-
чение линии (оперативное включение под нагрузку или АПВ) при отсутствии КЗ на защищаемой линии:
(7.6)
где
– коэффициент отстройки, принято к
=
1,2; К
нб.нагр
– коэффици-
ент небаланса в нагрузочном режиме, принято сниженное
значение К
нб.нагр
= 0,3 с учетом существенно меньшего насы-
щения ТТ; к
с.зап
– коэффициент самозапуска двигательной
нагрузки;
I
нагр.макс
– максимальный ток нагрузки;
I
с.перех
– емкост-
ный переходный ток.
Входящую в (7.3) составляющую
I
следует определять с учетом
повышенного емкостного тока заряда линии, возникающего при коммутации выключателей:
Ic
=
I
c.пepex
. По некоторым данным, значение
I
c.перех
может возрастать в 3–4 раза по отношению к емкостному току в
установившемся режиме:
I
c.пepex
=
(3 4)
I
.
Для воздушных линий напряжением до 220 кВ ток емкостной
проводимости, как правило, незначителен и часто может не учитываться. Кроме того, обычно токи нагрузочного режима и режима КЗ
связаны соотношением к
с.зап
– I
нaгp.макс
<< I
kз вн.макс
. В итоге условие (7.6),
как правило, не является расчетным и может не рассматриваться.
Исключения могут возникать на относительно протяженных воздушных линиях (ВЛ) и, в особенности, на кабельных линиях, когда ток
56
емкостной проводимости должен учитываться, и, с учетом большего
его значения в переходном режиме, условие (7.6) может оказаться
расчетным.
Расчет для линии с отпайками
Приведенные условия (7.5) и (7.6) сохраняются в полном объеме.
Кроме того, появляются дополнительные условия:
1. Отстройка от максимального тока трехфазного КЗ за трансфор-
матором отпайки на стороне низшего напряжения (НН)
I
кз.тр.нн
:
, (7.7, а)
где к
отс
– коэффициент отстройки, принято к
=1,3.
При наличии нескольких отпаек рассматривается трехфазное КЗ за
каждым из трансформаторов отпаек в режиме, приводящем к максимальному току КЗ. Берется значение
I
.
, приведенное к стороне
высшего напряжения (ВН).
2. Отстройка от суммарного тока нулевой последовательности,
проходящего через трансформаторы отпаек с заземленными нейтралями,
при КЗ на землю на шинах по концам линии:
(7.7,
б)
где к
отс
– коэффициент отстройки, принято к
отс
=1,5. I
KЗ.TP.O
– суммар-
ный ток нулевой последовательности трансформаторов
отпайки, имеющих заземленные нейтрали; I
c.ycт.o
– ток ем-
костной проводимости на землю. Рассматриваются однофазные и двухфазные КЗ на землю на шинах подстанций по
концам защищаемой линии в режиме работы сети, приводящем к максимальному значению I
кз.тр.о
. В (7.7, б) принято
увеличенное значение коэффициента отстройки для учета
нагрузочной составляющей тока, проходящего в цепи потребителей на стороне НН трансформаторов отпайки. Необходимо обратить внимание, что в (7.7, б) указан ток нулевой
последовательности, а не его утроенное значение.
3. Отстройка от суммарного тока нагрузки отпаек с учетом самозапуска двигательной нагрузки:
(7.8, а)
где к
– коэффициент отстройки, принимается к
=
1,5; I
сумм.нагр.отв
– мак-
симальное
значение суммарного тока нагрузки всех отпаек.
57
4. Отстройка от суммарного тока, проходящего от двигательной
нагрузки отпаек в условиях КЗ на шинах по концам линии:
(7.8, б)
где к
– коэффициент отстройки, принимается к
=
1,2;
I
сумм.дв.отв
– макси-
мальное
значение суммарного тока подпитки от двигательной
нагрузки в составе отпаек. Значение
I
сумм.дв.отв
рассчитывается
согласно рекомендациям. Подпитка точки повреждения рассматривается при трехфазном КЗ на шинах по концам линии.
5. Отстройка от броска тока намагничивания при постановке под
напряжение трансформаторов отпаек:
(7.9)
где к
– коэффициент отстройки, принимается к
=1,5;
– зна-
чение броска тока намагничивания трансформаторов отпаек.
Для линий 110 кВ величина тока при броске намагничивания опре-
деляется по расчетным выражениям. Для линий меньших напряжений,
а также упрощенно для линий 110 кВ, можно считать, что ток броска не
превосходит шестикратного значения номинального тока трансформатора.
Расчет для всех линий
Выдержка времени на срабатывание отсечки принимается равной
нулю:
Т
ср–отс
= 0.
Чувствительность отсечки не проверяется, поскольку отсечка явля-
ется дополнительной ступенью, предназначенной только для ускорения
чувствительной ступени.
7.2. Выбор уставок дифференциальной защиты линии (ДЗЛ-2)
Выбор параметров чувствительной ступени (ДЗЛ-2)
Измерительные органы ступени выполнены с торможением от полусуммы токов в плечах защиты. Тормозная характеристика приведена
на рис. 7.1.
Выбору подлежат:
I
/
I
6
– минимальный ток срабатывания;
I
/
I
6
– ток срабатывания в режиме загрубления;
I
/
I
6
– конец первого участка характеристики по оси тормозного тока;
58
I
/
I
6
– конец второго участка характеристики по оси тормозного тока;
K,
% – коэффициент торможения второго участка характеристики;
,
%
– коэффициент торможения третьего участка характеристики.
Рис. 7.1. Тормозная характеристика ступени ДЗЛ-2
Выбор минимального тока срабатывания
I
/
I
6
и тока срабаты-
вания в режиме загрубления
I
/
I
6
для линий без отпаек.
Токи срабатывания выбираются из условия отстройки от небаланса.
Поскольку при больших токах внешнего КЗ измерительный орган ступени имеет торможение, небаланс определяется при протекании максимального тока нагрузки, что соответствует условию, указанному применительно к выражению (7.6).
Таким образом, оба тока срабатывания выбираются по выражению,
аналогичному (7.6). Различие между
I
/
I
6
и
I
/
I
6
заключено в том,
что при расчете минимального тока срабатывания учитывается наличие
компенсации емкостного тока:
(7.10)
а при расчете тока срабатывания в режиме загрубления считается, что
компенсация емкостного тока отсутствует:
(7.11)
59
В (7.10) и (7.11) принято
= 1,2 и к
нб
= к
нб.нагр
= 0,3. Отсутствие
компенсации емкостного тока возможно по двум причинам:
1) при проектировании не предусматривался ввод в работу блока
емкостной компенсации (компенсация вводится в действие с помощью
уставки «Функция» в группе «Емкостная компенсация» терминала
«Сириус-2ДЗЛ-02»). Тогда токи срабатывания совпадают:
;
2) исходно блок емкостной компенсации был введен в действие,
но, вследствие потери цепей напряжения, он был автоматически выведен из работы. Одновременно в измерительном органе был произведен
переход от уставки
I
/
I
6
на уставку
I
/
I
6
. Тогда проводится расчет
обеих уставок по (7.10) и (7.11) соответственно.
Выбор минимального тока срабатывания
I
/
I
6
и тока срабаты-
вания в режиме загрубления
I
/
I
6
при наличии отпаек.
Условия, указанные применительно к линиям без отпаек, сохраня-
ются в полном объеме.
Кроме того, появляются дополнительные условия, рассмотренные
применительно к дифференциальной отсечке ДЗЛ-1 и учитываемые
расчетными выражениями (7.7) – (7.9). Расчет по (7.7) и (7.8) применительно к ДЗЛ-2 никаких особенностей не имеет.
Что касается отстройки от броска тока намагничивания трансфор-
маторов отпайки, определенного выражением (7.9), то следует учесть
возможность ввода блокировки срабатывания измерительного органа
по второй гармонике тока, предусмотренную в ДЗЛ-2.
Исходно расчет проводится при допущении, что блокировка не
введена, т. е. расчет полностью совпадает с (7.9). Если расчет уставки
минимального тока срабатывания
I
/
I
6
показал, что отстройка от брос-
ка тока намагничивания является определяющей, то необходимо ввести
блокировку по второй гармонике, а условие (7.9) исключить.
Как и при расчете токов срабатывания для линии без отпаек, расче-
ты по (7.7) – (7.9) применительно к
I
/
I
6
проводятся с учетом компен-
сации емкостного тока (исключается составляющая
I
c
в расчетных вы-
ражениях), а применительно к расчету
I
/
I
6
проводятся без учета
компенсации емкостного тока (составляющая
I
c
в расчетных выражени-
ях сохраняется). В случае, если компенсация емкостного тока соответствующей уставкой не вводилась, токи срабатывания принимаются
равными:
I
/
I
6
=
I
/
I
6
.
60
В качестве уставки принимается наибольшее значение, которое
было получено по приведенным условиям.
Отстройка от тока небаланса по (7.10) и (7.11) оказывается расчет-
ной, т. е. определяющей ток срабатывания, в тех случаях, когда на отпайках установлены маломощные силовые трансформаторы и дополнительные условия (7.7) – (7.9) не являются определяющими. В случаях,
когда одно из условий (7.7) – (7.9) оказалось определяющим, чувствительность ступени ДЗЛ-2 может оказаться недостаточной либо полученное значение уставки может превысить верхнюю границу диапазона
уставки. Поэтому после выбора значения уставки
I
/
I
6
необходимо
произвести проверку чувствительности по формуле (7.17).
Если чувствительность измерительного органа с током срабатыва-
ния
I
/
I
6
оказалась недостаточной, следует ввести пусковой орган
(ПО). Сигнал срабатывания ступени будет сформирован только при одновременном срабатывании (по логической схеме И) ее измерительного
и введенного пускового органа. Это позволяет задать ток срабатывания
I
/
I
6
из условий требуемой чувствительности. При этом несрабаты-
вание ступени в режимах, когда измерительный орган будет иметь излишние или ложные срабатывания, обеспечит ПО, отстроенное от всех
расчетных условий, рассмотренных применительно к линиям с отпайками. ПО содержит в своем составе ряд реле, принцип действия которых отличается от принципа работы измерительного органа ДЗЛ-2.
За счет принятых мер по повышению чувствительности, как правило,
его чувствительность оказывается достаточной для фиксации КЗ в пределах защищаемой линии.
Выбор точки перехода со второго участка характеристики
на третий
I
/
I
Принимается соотношение:
. (7.12)
Условие (7.12) задано в предположении, что при кратности пер-
вичного тока больше 4 возможно существенное насыщение ТТ и требуется усиленное торможение, которое обеспечивается на третьем участке тормозной характеристики.
Коэффициент торможения кl, определяющий наклон характери-
стики на втором участке, находится из условия отстройки от срабаты-
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]