Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения (стр. 9 )

1. Определяем кратности тока качаний по линиям (см. табл. 4.3):

линия АБ ;

линия БВ .

2. По табл. 2.3 определяем уставки блокировки:

1-й вариант –  А, ;

2-й вариант –  А, .

Поскольку в обоих вариантах близки, то в качестве расчетных

выбираем меньшие значения уставки  А, и .

3. Чувствительность блокировки проверяется при двухфазном КЗ на землю в минимальном режиме работы при повреждении в конце защищаемой линии и в конце зоны резервирования (для параллельных линий и при каскадном отключении).

Проверка чувствительности блокировки от качаний выполнена в следующей последовательности (на примере комплекта защиты, установленного на подстанции А, при двухфазном КЗ на землю в конце зоны резервирования – на шинах подстанции В).

1. Определяются по (2.27), (3.42) – (3.45) токи всех последовательностей в месте установки защиты при КЗ в расчетной точке (т. 5):

 А,

 А.

2. Определяется по (2.29) ток торможения (аварийная составляющая):

с учетом нагрузки  А.

3. Определяются по (2.30) расчетные коэффициенты чувствительности:

без учета нагрузки

;

с учетом нагрузки

.

Результаты расчетов чувствительности блокировок от качаний дистанционных защит рассматриваемой сети приведены в табл. 4.6. Можно сделать вывод, что блокировка обеспечивает достаточную чувствительность во всех расчетных аварийных режимах; при этом не требуется добавка по .

4.4. Максимальные токовые защиты от замыканий на землю

Для рассматриваемого участка сети МТЗ от замыканий на землю устанавливаются на всех линиях 220 кВ. На линиях АБ и БВ предусматривается ТЗНП в составе панели типа ЭПЗ 1636.

Расчет уставок срабатывания выполняется в соответствии с рекомендациями п. 2.3.

1. Предварительно производятся построения кривых спадания токов по линиям при однофазных КЗ в максимальном и минимальном режимах (рис. 4.8). В дальнейшем по этим кривым определяются зоны действия отсечек и строятся токовременные характеристики защиты.

2. Определяются по (2.31) уставки первых ступеней всех защит сети, и по кривым спадания токов (см. рис. 4.8) определяются защищаемые зоны в максимальном и минимальном режимах. Для тупиковых линий при выборе уставок срабатывания учитываются соотношения (2.34) и (2.36).

3. Определяются по (2 32) уставки срабатывания вторых ступеней всех защит, а по (2.33) оценивается их чувствительность в расчетных режимах (в том числе и при каскадном действии защит). Для ускоряемых ступеней защит учитывается условие (2.36).

4. Определяются по (2.32) уставки срабатывания третьих (четвертых) ступеней всех защит сети. Учитываются условия (2.34), (2.36), а чувствительность защиты проверяется по (2.35).

5. По соотношению найденных уставок срабатывания (по току и по времени) для каждой линии принимается решение о введении органа направления мощности.

Расчет уставок и проверка чувствительности МТЗ от замыканий на землю для рассматриваемой сети выполнены в табл.  4.6.

Отстройка от броска намагничивающего тока. При выборе уставок защит наряду с выполнением условий согласования производится отстройка от бросков тока намагничивания силовых трансформаторов и автотрансформаторов для линий, включение которых возможно совместно с этими объектами. В рассматриваемой сети такими линиями являются линия БВ с отпайкой к ПД и линия БГ. Расчет выполняется в следующей последовательности (на примере защиты ПБ линии БВ):

1. Определяется (см. п. 2.3.4) относительное расчетное сопротивление трансформатора ПД при включении на холостой ход

 %.

2. Определяется сопротивление трансформатора при включении, приведенное к среднему номинальному напряжению сети

 Ом.

3. Находится расчетное сопротивление контура включения

 Ом.

Рис. 4.8. Кривые спадания токов по линиям при однофазных КЗ в максимальном (сплошные линии) и минимальном (пунктирные линии) режимах и токовременные характеристики защиты

4. Определяется относительное время срабатывания защиты

;

,

где  с – время срабатывания защиты (табл. 4.5); при ускорении II ступени  с;  с – средняя постоянная времени сети 220 кВ.

5. Находится коэффициент затухания броска тока намагничивания (при использовании реле РТ‑40, рис. 2.10): при ; при

.

6. Определяется по (2.36) уставка срабатывания защиты по условиям отстройки от броска намагничивающего тока трансформатора ПД

 кА.

При ускорении защиты  кА.

Результаты расчета уставок земляных защит по условиям отстройки от броска тока намагничивания трансформаторов ПГ и ПД приведены в табл. 4.5.

На основании выполненных расчетов следует, что многоступенчатые токовые защиты нулевой последовательности в рассматриваемой сети обеспечивают надежное ближнее и дальнее резервирование КЗ на землю. На параллельных линиях АБ вторые ступени не обеспечивают необходимой чувствительности при КЗ в конце линии, но они рекомендуются к установке, так как обеспечивают быстродействие и высокую чувствительность в режимах каскадного отключения КЗ у шин приемных подстанций. Кроме того, эти ступени используются для согласования защит, что позволяет снизить общее время ликвидации КЗ на землю в рассматриваемой сети. Защиты от замыканий на землю магистральных линий выполнены трехступенчатыми на подстанции Б и четырехступенчатыми на подстанциях А и В. Последнее необходимо для обеспечения дальнего резервирования КЗ на землю на линии БВ, имеющей отпайку к ПД. Чувствительность защиты от КЗ на землю надежно обеспечивается вторыми ступенями защит. Защита от КЗ на землю на линии БГ выполнена одноступенчатой направленной и имеет чувствительность больше 2.

Таблица 4.5

Результаты расчета отстройки от броска тока намагничивания

трансформатора

Линия	Место установки защиты	Мощность трансформатора, МВА	Напряжение кортокого замыкания, Uк,%	Сопротивление трансформатора при включении, xт(1)	Сопротивление линии x1л, Ом	Сопротивление, приведенное к шинам, xБВ Ом	Расчетное сопротивление контура, xрасч, Ом	Время срабатывания защиты, с	Относительное время срабатывания	Расчетный ток отстройки от бросков тока, кА
%	Ом
БВ	ПБ	32	11,5	18,6	307	32	48	387	1,3	5,2	0,09
				при ускорении защиты	0,1	0,4	0,31
ПВ	32	11,5	18,6	307	32	12	351	1,8	6	0,1
			при ускорении защиты	0,1	0,4	0,34
БГ	ПБ	63	11,5	18,6	156,0	18	26,6	201	0,1	0,4	0,59

4.5. Поперечная дифференциальная направленная защита параллельных линий

Для рассматриваемого участка сети поперечная дифференциальная направленная защита в составе панели ЭПЗ 1637 (комплекты КЗ‑6, КЗ‑7) устанавливается на линиях АБ. Расчет уставок защиты выполняется в соответствии с рекомендациями п. 3.2.

Расчет уставок комплектов защиты КЗ‑7, действующих при замыканиях на землю, приведен в табл. 4.9. Уставка срабатывания токовых пусковых органов нулевой последовательности принята больше расчетной для удобства эксплуатации, поскольку чувствительность пусковых органов по току весьма высока во всех режимах. Уставка пускового органа по напряжению нулевой последовательности также обеспечивает необходимую чувствительность защиты. Следует отметить, что при значительной длине параллельных линий чувствительность пусковых органов по напряжению в расчетных режимах каскадного отключения может быть недостаточной. Но и в этих случаях защита может быть рекомендована к установке, если МТЗ от замыканий на землю в режимах каскадного отключения надежно резервируют работу комплекта защиты КЗ‑7. Кроме того, уставка пускового органа по напряжению нулевой последовательности может быть снижена при эксплуатации с учетом фактического напряжения небаланса.

Расчет уставок комплектов защиты КЗ‑6, действующих при междуфазных повреждениях, приведен в табл. 4.10. При отсутствии блокировки по напряжению чувствительность токовых пусковых органов в точке одинаковой чувствительности недостаточна (). Использование в защите реле блокировки по напряжению позволяет снизить уставку токовых пусковых органов и получить их высокую чувствительность (). Однако при этом чувствительность органа блокировки по напряжению ниже рекомендуемой. Поэтому с целью упрощения защиты целесообразно отказаться от блокировки по напряжению, так как защита имеет достаточную чувствительность в максимальном режиме, а несколько сниженная чувствительность токовых пусковых органов при КЗ посредине линии в минимальном режиме резервируется дистанционными защитами, отключающими КЗ в указанной точке без выдержки времени. Кроме того, уставка токовых органов может быть снижена с учетом фактической нагрузки линии. В режимах каскадного отключения чувствительность поперечной защиты достаточна.

Таким образом, при одновременной параллельной работе линий АБ поперечная дифференциальная направленная защита может быть принята в качестве основной.

4.6. Дифференциально-фазная высокочастотная защита линий

Для рассматриваемого участка сети высокочастотная дифференциально-фазная защита в составе панелей ДФЗ‑201 устанавливается на линиях АБ и БВ, через которые осуществляется транзит мощности параллельно работающих станций. Для линии с отпайкой принято, что двигательная нагрузка на подстанции Д незначительна и установка полукомплекта защиты на этой подстанции не предусматривается. Расчет уставок защит выполняется в соответствии с рекомендациями п. 3.3.

1. Определяются вторичные токи нагрузки:

для линии АБ  А;

для линии БВ  А.

2. По (3.33) находится ток срабатывания реле пуска передатчика:

для линии АБ  А;

для линии БВ  А.

3. По (3.34) находится ток срабатывания реле подготовки цепи отключения:

для линии АБ  А;

для линии БВ  А.

4. Чувствительность токовых пусковых органов проверяется по  (3.35), (3.36) для каждого полукомплекта защиты при трехфазных КЗ в конце линий в расчетных режимах.

Для полукомплекта защиты, установленного на подстанции А линии АБ, чувствительность реле пуска передатчика и подготовки отключения при трехфазном КЗ на подстанции Б в максимальном режиме определяется как

; ,

где  А (см. табл. 4.1, точка №  З, ветвь № 10).

5. Уставка срабатывания реле сопротивления находится по (3.37):

для линии АБ

 Ом;

для линии БВ  Ом ( кА).

6. Чувствительность реле сопротивления проверяется по (3.38) при КЗ в конце линии:

для линии АБ ;

для линии БВ .

7. Чувствительность реле сопротивления по току точной работы проверяется по (2.22) для каждого полукомплекта защиты при КЗ в конце линии в расчетных режимах.

Для полукомплекта защиты, установленного на подстанции А линии АБ, чувствительность реле сопротивления по току точной работы при трехфазном КЗ на подстанции Б в максимальном режиме определяется как

,

где определяется по данным табл. 2.2.

8. По (3.46) и (3.49) находятся токи срабатывания цепи подготовки отключения по обратной (при ) и нулевой (при ) последовательностям тока:

для линии АБ

А;

аналогично  А;

для линии БВ

 А;  А.

Эти уставки не расчетные, так как меньше минимально возможных уставок реле.

9. По (3.39) для каждого полукомплекта защиты находится ток обратной последовательности, подводимый к защите при двухфазном КЗ в конце линии в расчетных режимах.

Для полукомплекта защиты, установленного на подстанции А линии АБ, при двухфазном КЗ на подстанции Б в максимальном режиме

 А,

где  кА (табл. 4.1, точка № 3); (табл. 4.1, точка №  3, ветвь № 10).

10. Выбирается по (3.47) уставка срабатывания фильтр-реле обратной последовательности цепи подготовки отключения из условий обеспечения коэффициента чувствительности не менее двух в наихудшем режиме:

для линии АБ  А,

принимается  А;

для линии БВ  А,

принимается  А.

11. Чувствительность защиты к двухфазным КЗ определяется по (3.48) во всех расчетных режимах.

12. Чувствительность пусковых органов по цепям отключения при однофазных КЗ определяется для каждого полукомплекта защиты на основании предварительно найденных токов обратной и нулевой последовательностей, подводимых к реле при КЗ в конце линии в расчетных режимах.

Для полукомплекта защиты, установленного на подстанции А линии АБ, при КЗ в конце линии вторичные токи находятся по (3.40) и (3.41)

 А,

где  кА (табл. 4.2, точка № 3); (табл. 4.1, точка № 3 ветвь № 10).

 А,

где (табл. 4.2, точка №  3, ветвь № 10).

Хотя чувствительность рассматриваемого полукомплекта защиты обеспечивается только от тока и добавки тока не требуется, все же для обеспечения чувствительности обоих полукомплектов защиты линии АБ (уставки полукомплектов защит по концам линии всегда одинаковы) при двухфазных КЗ на землю у шин подстанции А принимается уставка  А. Тогда суммарный коэффициент чувствительности равен при  А.

13. Чувствительность пусковых органов по цепям отключения при двухфазном КЗ на землю определяется для каждого полукомплекта защиты так же, как и при однофазных КЗ.

Для полукомплекта защиты, установленного на подстанции А линии АБ, при КЗ в конце линии вторичные токи находятся по (3.42)–(3.45)

 А,

где  кА;

(табл. 4.1, точка № 3, ветвь № 10); ; (табл. 4.2, точка № 3)

 А;

 А,

где  кА; (точка №  3, ветвь № 10).

Суммарный коэффициент чувствительности при и (экстраполяция по верхней кривой) имеет значение

14. Определяется по (3.53) расчетный коэффициент фильтра органа манипуляции

,

где  А.

На основании расчетов коэффициента фильтра для обоих полукомплектов защиты линии АБ во всех расчетных режимах принимается наибольшая уставка К = 8.

15. Проверяется надежность манипуляции при симметричных (3.55) и несимметричных (3.54) КЗ в расчетных режимах.

Для полукомплекта защиты, установленного на подстанции А линии АБ, ток надежной манипуляции определяется:

при симметричных КЗ по току трехфазного КЗ в начале линии

 А,

где  А (рис. 4.6);

при симметричных КЗ по току трехфазного КЗ в конце линии

 А,

где  А;

при несимметричных КЗ но току двухфазного замыкания на землю при КЗ в конце линии

 А.

Можно сделать следующие выводы. Чувствительность токовых пусковых органов при симметричных КЗ в конце линии не обеспечивается, за исключением режимов каскадного отключения на параллельных линиях. Поэтому в защите применено реле сопротивления, чувствительность которого достаточна на всех линиях и во всех режимах.

Отстройка пусковых органов при несимметричных КЗ от токов небаланса, обусловленных нагрузочными режимами, при отсутствии несимметрии (; ) не является расчетной. Поэтому выбор уставки по току обратной последовательности выполнен из условия обеспечения чувствительности при двухфазном КЗ. Чувствительность пусковых органов обратной последовательности на параллельных линиях достаточна при однофазных КЗ и недостаточна на подстанции Б при двухфазных КЗ на землю в конце линии. Поэтому для повышения чувствительности пусковых органов при несимметричных КЗ предусмотрена добавка .

На линии БВ чувствительность пусковых органов обратной последовательности недостаточна при однофазных КЗ и обеспечивается при двухфазных КЗ на землю. Здесь также предусмотрена добавка тока . При расчете органа манипуляции коэффициент фильтра для линий АБ и БВ принят соответственно 8 и 6. Для линии АБ со стороны подстанции Б принятый коэффициент фильтра на 22 % меньше расчетного, что компенсируется принятым коэффициентом запаса и четкой работой защиты в режиме каскадного отключения. Надежность работы органа манипуляции по току обеспечивается как при симметричных, так и при несимметричных КЗ во всех режимах.

В целом дифференциально-фазные защиты на линиях АБ и БВ рекомендуются в качестве основных.