ВЫБОР УСТАВОК ДИСТАНЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ



Ниже рассматривается выбор характеристик трехступенчатой защиту на примере участка сети, показанного на рис. 11-56 [Л. 81]. Выбираются уставки защиты А, уставки защит В и С принимаются заданными. Для большей наглядности характеристики согласуе-мых между собой дистанционных защит t 3 = f (z) обычно изобра­жаются графически на диаграмме в осях t , z , (рис. 11-56, б). По оси z откладываются первичные сопротивления прямой последо­вательности z 1 рассматриваемых участков сети.

При выборе сопротивлений срабатывания дистанционных орга­нов необходимо учитывать погрешности, вызывающие отклонение z с.р. от принятой уставки zу, считаем, что z с.р. = z у ± Δ z. На вели­чину Δ z влияют погрешности реле, измерительных трансформаторов и неточность настройки реле на заданную уставку zу.

Помимо того возможна погрешность в определении сопротивле­ний участков сети, что учитывается дополнительным запасом.

Первая зона защиты. Время срабатывания пер­вой зоны не регулируется, оно определяется собственным временем действия реле и в зависимости от конструкции реле составляет: t 1 = 0,02 ÷ 0,15 с.

Сопротивление срабатывания первой зоны z 1 A выбирается из условия, чтобы дистанционный орган этой зоны не мог сработать за пределами защищаемой линии Л1 (рис. 11-56).

Выполнение этого условия необходимо для обеспечения селек­тивности, поскольку первая зона не имеет выдержки времени.

Поэтому z 1 A выбирается меньше сопротивления защищаемой линии z так, чтобы при максимальной положительной погреш­ности + Δ z выполнялось условие (z 1 A + Δ z) < z (рис. 11-57).

В соответствии с этим z 1 A рассчитывается по выражению

                    z 1 A =к1 z                                                        11-49)

где z — сопротивление прямой последовательности защищаемой линии Л1; к1 — коэффициент, учитывающий с некоторым запасом погрешности Δ z, могущие вызвать увеличение z с.р.. Величина к1 зависит от точности реле, для реле КРС к1 =0,85.


Погрешность трансформаторов тока при­водит к сокращению зоны действия защиты. Поэтому трансфор­маторы тока, питающие дистанционную защиту, следует выбирать по кривым предельной кратности (при 10%-ной погрешности) при максимальном токе к. з. в конце первой зоны.

Вторая зона. Вторая зона защиты должна надежно охваты­вать защищаемую линию Л1, поэтому она выходит за ее пре­делы.

Для обеспечения селективности сопротивление срабатывания zI 1 A и выдержку времени второй зоны t I 1 A отстраивают от быстро­действующих защит трансформаторов и линий, отходящих от шин противоположной подстанции (рис. 11-57). Выдержка времени выбирается равной:

             t I 1 A = t I В +Δ t ,                                                   (11-50)

где t I В — максимальное время действия быстродействующих за­щит следующего участка (t I В ~ 0,1 с).

Ступень Δ t зависит от погрешности реле времени второй зоны и времени отключения выключателя и колеблется от 0,3 до 0,5 с с учетом этого t I 1 A = 0,4 ÷ 0,6 с.

При выбранном значении t I 1 A протяженность второй зоны не должна выходить за пределы зон быстродействующих защит линий и трансформаторов, питающихся от подстанции В.

Для согласования с линейными защи­тами вторая зона должна быть отстроена от самой короткой пер­вой зоны на следующем участке (z )


С учетом возможного сокращения первой зоны защиты В на Δ z (рис. 11-57) вторая зона защиты А должна быть отстроена от точки К' аналогично тому, как отстраивалась первая зона этой же защиты от конца линии (т. е. от точки В). Сопротивление от защиты А до К' равно   z + к1 z , отсюда

где к1 —коэффициент, учитывающий сокращение z в на Δ z, прини­мается равным 0,85—0,9; к IIкоэффициент, учитывающий воз­можное увеличение zI 1 A в результате погрешностей дистанционного органа второй зоны защиты А, принимается равным 0,85.

При нескольких источниках питания (Га и ГВ на 11-56, а) zI 1 A выбирается с учетом токораспределения по выражению

где k т — коэффициент токораспределения, равный отношению тока к. з. Ik II ) , проходящему по линии Л II , к току к. з. Ik I ) , теку­щему по линии Л I .

Коэффициент к T должен выбираться при таком реальном режиме, когда Ik I ) имеет максимальное значение, а Ik II ) )— минималь­ное.

Для отстройки от к. з. за трансформато­ра м и Т подстанции В с учетом токораспределения вторая зона должна удовлетворять условию


к II— то же, что и в выражении (11-51).


где z 1 t — сопротивление наиболее мощного трансформатора на подстанции В, учитывается наименьшее z 1 t, имеющее место при регулировании напряжения изменением коэффициента трансфор­мации (Δn) рассматриваемого трансформатора (по данным завода); коэффициент токораспределения

 

 

За окончательную величину zI 1 A принимается меньшее из двух значений по выражениям (11-52) и (11-54).

Выбранное zI 1 A проверяется по условию надежного дей­ствия (чувствительности) при к. з. на шинах подстан­ции В. Согласно ПУЭ

Для линий с сопротивлением 5—20 Ом следует стремиться, чтобы кч = 1,5÷2, так как при малом кч защиты на линиях с небольшим сопротивлением могут отказывать при к. з. через сопротивление дуги.

Если вторая зона ненадежно охватывает защищаемую линию, т. е. кч < 1,25, то ее можно отстраивать не от первой, а от конца второй зоны защиты В. При этом время действия второй зоны защиты А должно отстраиваться от времени второй зоны защиты В: t I = t I + Δt, а величина zI 1 A должна выбираться по выраже­нию (11-52), в котором вместо z нужно подставить zI .

Третья зона. Третья зона должна резервировать защиты при­ соединений, отходящих от шин подстанции В. Уставки срабаты­вания этой зоны выбираются, как правило, по условию отстройки от нагрузки, а выдержка времени — по условию селек­тивности. Третья зона осуществляется пусковыми реле дистан­ционной защиты, в качестве которых используются токовые реле или реле сопротивления.

Сопротивление срабатывания третьей зоны z с.з. = zIIIA   нена­ правленного реле сопротивления выбирается из условия отстрой­ ки, от минимального значения рабочего сопротивления zраб.мин, появляющегося на зажимах реле после отключения внешнего к. з.

Наименьшее значение zраб.мин имеет место при максимальном токе нагрузке в фазе I раб.макс и пониженном уровне рабочего напря­жения U раб.мин, обычно принимаемого на 5—10% меньше номинального

Здесь под U раб.мин подразумевается линейное напряжение. Для обеспечения надежного возврата пускового органа в наи­худших условиях z с.з. находится из уравнения

где кн — коэффициент, учитывающий погрешности реле, прини­мается равным 1,1 ÷ 1,2; квозкоэффициент возврата реле; к3 — коэффициент, учитывающий самозапуск двигателей.

Полученное z с.з является максимальным допустимым значением по условию возврата реле ирасчетным значением zIIIA.

Сопротивление срабатывания пускового направленного реле сопротивления выбирается, как и у ненаправленных реле, из условия отстройки от нагрузки по формуле (11-57). Поскольку 20. з направленного реле сопротивления зависит от угла φр, найден­ное сопротивление срабатывания z с.з(н) должно иметь место при φр = φн; соответствующем нагрузочному режиму ра­боты линии.

При к. з. φр = φл = φм.ч, и поэтому реле работает с макси­мальной чувствительностью, т. е. с z с.з.макс (рис. 11-58).


Значение z с.з.макс, допустимое по условиям нагрузки z с.з(н), можно найти из уравнения срабатывания направленного реле сопротивления:

zс.з = zс.з.макс cos(φм.ч — φр).


Вторичные величины сопротивлений срабатывания. Для пере­счета полученных первичных сопротивлений на вторичную сторону необходимо вычислить вторичные значения напряжения и тока, со­ответствующие первичным значениям U р.п. иI р.п:

Подставляя в (11-60) вместо zс.з значения zI, zII и zIII, находят значения вторичных сопротивлений срабатывания.

Все реле сопротивления должны работать в диапазоне токов к. з., лежащем между токами точной работы реле, с тем чтобы по­грешность реле не превышала 10%. Для проверки выполнения этого условия по техническим данным на реле определяются зна­чения тока точной работы при выбранных уставках. Эти значения токов сопоставляются с максимальными и минимальными величи­нами Iк.з, имеющими место в конце данной зоны.

Особенность выбора уставок срабатывания первой и второй зон на линиях с ответвлениями. На линиях с ответвлениями, питающими понизительные под станции (рис. 11-59), первая и вторая зоны выбираются по рассмотренным выше условиям и дополнительно отстраиваются от к. з. за транс­форматором ответвления.

  Такое ограничение их действия позволяет обеспечить селективность дистанционной защиты с максимальными защитами трансформатора ответвле­ния и питающейся от него сети без увеличения выдержки времени t1 и tII первой и второй зон защиты.

Отстройка zII производится по формуле (11-54), где вместо zI I)  подставляется сопротивление линии от места установки защиты А до трансформатора ответвления.

Отстройка ведется для наиболее тяжелого случая., когда линия от­ключена с противоположной сторо­ны Т = 1).

В нормальном режиме работы  линии за счет подпитки места к. з. со стороны подстанции В запас отстройки от к. з. за трансфор­матором повышается.

Выдержка времени tII выбирается по условию (11-50). При этом допуска­ется неселективное действие первой зоны защиты А, имеющей t1 = 0, при к. з. в трансформаторе ответвления. Эта неселективность устраняется с по­мощью АПВ на линии. Вторая зона при повреждении в трансформаторе дей­ствует селективно, поскольку t11 отстраивается от быстродействующих линий и трансформаторов.

Чувствительность третьей зоны защиты должна проверяться по к. з. за трансформатором ответвления, а выдержка времени tII  должна быть от­строена от времени действия максимальной защиты этого трансформатора.

КРАТКИЕ ВЫВОДЫ

 

Выполнение защит на дистанционном принципе имеет целый ряд существенных преимуществ, способствовавших широкому применению этих защит в электрических сетях высокого и сверх­высокого напряжения.

Главными достоинствами дистанционного принципа являются:

1. Селективность действия в сетях любой конфигурации с любым числом источников питания.

2. Малые выдержки времени в начале защищаемого участка, которые обеспечиваются первой зоной, охватывающей до 85—90% защищаемой линии, что необходимо по условиям устойчивости,
требующим быстрого отключения повреждений вблизи шин электро­станции и мощных узловых подстанций.

3. Значительно большая чувствительность при к. з. и лучшая отстройка от нагрузки и качаний по сравнению с токовыми макси­мальными защитами.

К числу недостатков дистанционных защит следует отнести:

1. Сложность защиты как в части схемы, так и в части входя­щих в ее состав реле. Дистанционные защиты с электромеханиче­скими реле являются самыми многорелейными и многоконтакт­ными защитами.

Бесконтактные защиты на полупроводниковых приборах отли­чаются сложностью логической части схемы и большим количе­ством элементов в ней.

2. Невозможность обеспечения мгновенного отключения к. з. в пределах всей защищаемой линии. Поэтому они не могут служить основными защитами на тех участках сети, где необходимо выпол­нение этого требования.

3. Реагируют на качания и нагрузку. Необходимость отстройки от последней существенно ограничивает чувствительность защиты и понижает ее эффективность в качестве резервной защиты смеж­ных участков, а возможность действия при качаниях вынуждает усложнять защиту применением блокировки.

4. Возможность ложной работы при неисправностях в цепях напряжения, что уменьшает их надежность и вызывает необходимость применения соответствующей блокировки.

За последние годы много сделано для усовершенствования дистанционных защит, большие успехи в этой области достигнуты отечественной техникой.

В качестве реальных путей дальнейшего усовершенствования дистанционных защит можно указать на следующие возможности:

1. Сочетание дистанционной защиты с высокочастотной блоки­ровкой (см. гл. 12) или передачей отключающих импульсов на про­тивоположный конец линии, что позволяет обеспечить быстродей­ствие защиты в пределах всей защищаемой линии.

2. Внедрение дистанционных защит на полупроводниковых элементах, способствующее повышению надежности защиты за счет устранения многоконтактности их схем и улучшения пара­метров реагирующих органов.

3. Применение упрощенных схем дистанционной защиты при использовании ее для резервирования основных защит защищае­мой ВЛ и защит смежных участков.

Несмотря на отмеченные недостатки, дистанционная защита является пока наиболее совершенной резервной защитой от между­фазных к. з. для линий всех напряжений до 750 кВ включительно и достаточно быстродействующей защитой для высоковольтных сетей 110 и 220 кВ, где она с успехом используется в качестве основной защиты на линиях средней и большой длины.

 

ГЛАВА ДВЕНАДЦАТАЯ

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ЗАЩИТЫ


Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 422; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!