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 z_у, 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 z_у.

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 _1Л так, чтобы при максимальной положительной погреш­ности + Δ z выполнялось условие (z _{1 A} + Δ z) < z _1Л (рис. 11-57).

В соответствии с этим z _{1 A} рассчитывается по выражению

                    z _{1 A} =к₁ z _1Л                                                        11-49)

где z _1Л — 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 z_{I 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 _1В )

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 _1Л + к₁ z _1В, отсюда

где к₁ —коэффициент, учитывающий сокращение z _1В в на Δ z, прини­мается равным 0,85—0,9; к _II — коэффициент, учитывающий воз­можное увеличение z_{I 1 A} в результате погрешностей дистанционного органа второй зоны защиты А, принимается равным 0,85.

При нескольких источниках питания (Г_а и Г_В на 11-56, а) z_{I 1 A} выбирается с учетом токораспределения по выражению

где k _т — коэффициент токораспределения, равный отношению тока к. з. I_{k (Л II )} , проходящему по линии Л II , к току к. з. I_{k (Л I )} , теку­щему по линии Л I .

Коэффициент к _T должен выбираться при таком реальном режиме, когда I_{k (Л I )} имеет максимальное значение, а I_{k (Л 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 z_{I 1 A} принимается меньшее из двух значений по выражениям (11-52) и (11-54).

Выбранное z_{I 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 к_ч = 1,5÷2, так как при малом к_ч защиты на линиях с небольшим сопротивлением могут отказывать при к. з. через сопротивление дуги.

Если вторая зона ненадежно охватывает защищаемую линию, т. е. к_ч < 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 1В} = t _{I 1В} + Δt, а величина z_{I 1 A} должна выбираться по выраже­нию (11-52), в котором вместо z _1В нужно подставить z_{I 1В}.

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. = z_IIIA   нена­ правленного реле сопротивления выбирается из условия отстрой­ ки, от минимального значения рабочего сопротивления z_{раб.мин}, появляющегося на зажимах реле после отключения внешнего к. з.

Наименьшее значение z_{раб.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 к_н — коэффициент, учитывающий погрешности реле, прини­мается равным 1,1 ÷ 1,2; к_воз — коэффициент возврата реле; к₃ — коэффициент, учитывающий самозапуск двигателей.

Полученное z _с.з является максимальным допустимым значением по условию возврата реле ирасчетным значением z_IIIA.

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 φ_р, найден­ное сопротивление срабатывания z _с.з(н) должно иметь место при φ_р ⁼ φ_н; соответствующем нагрузочному режиму ра­боты линии.

При к. з. φ_р = φ_л = φ_м.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:

z_с.з = z_{с.з.макс} cos(φ_м.ч — φ_р).

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 z_с.з значения z_I, z_II и z_III, 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 I_к.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 t_II первой и второй зон защиты.

Отстройка z_II производится по формуле (11-54), где вместо z_{I(Л I)}  подставляется сопротивление линии от места установки защиты А до трансформатора ответвления.

Отстройка ведется для наиболее тяжелого случая., когда линия от­ключена с противоположной сторо­ны (к_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 t_II 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 t_II  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: 536; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!