ЗАЩИТА ЛИНИЙ СВЕРХВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ И ЗАЩИТА ЛИНИЙ С ОТВЕТВЛЕНИЯМИ



ЗАЩИТА ЛИНИЙ СВЕРХВЫСОКОГО НАПРЯЖЕНИЯ

а) Особенности линий электропередачи сверхвысокого напря­ жения

Электрические сети напряжением 500 кВ и выше, сооружаемые для передачи больших мощностей на далекие расстояния, ус­ловно называются сетями сверхвысокого напряжения. В СССР

построены электропередачи 500 кВ длиной 900—1 200 км с про­пускной способностью порядка 1 500 МВт [Л. 59]. Для передачи больших нагрузок на еще большие расстояния проектируются и сооружены линии и подстанции 750 кВ.

Подобные передачи имеют ряд специфических особенностей:

1. В связи с большим значением токов нагрузки (1 000— 2 000 А) сечение проводов получается очень большим, поэтому по конструктивным соображениям, а также с целью уменьшения индуктивного сопротивления передачи ее фазы выполняются расщепленными обычно на три параллельно идущих провода.

2. На дальних передачах устанавливаются реакторы Р (рис. 14-1) для компенсации большого емкостного тока линий.

3. Для повышения пропускной способности передачи иногда применяется продольная емкостная компенсация (рис. 14-2). Конденсаторы С, включенные последовательно в фазы линии, уменьшают (компенсируют) индуктивное сопротивление цепи.

Б) Особенности условий работы релейной защиты передач сверхвысокого напряжения

Рассмотренные особенности линий электропередачи 500 и 750 кВ оказывают существенное влияние на требования, предъявляе­мые к релейной защите, и условия ее работы:

1. Линии электропередачи 500 и 750 кВ работают с малым запасом по статической и динамической устойчивости, так как но экономическим соображениям они проектируются с максимально возможной нагрузкой.

Поэтому, как правило, к. з. в любой точке такой линии необ­ходимо отключать со временем не более чем 0,1—0,12 с. С учетом, что современные выключатели действуют с временем порядка 0,08 с, собственное время релейной защиты не должно превышать 0,02—0,04 с. Таким образом, на передачах сверхвысокого напря­жения к релейной защите предъявляются особенно высокие требо­вания в части быстроты действия.

2. Благодаря большой длине линий и высокой загрузке токи I р и сопротивления r р в нормальных режимах и при к. з. во многих случаях оказываются соизмеримыми, что усложняет выполнение защиты и требует применения устройств с повышенной чувстви­тельностью.

3.     Вследствие большого значения емкостной проводимости ωС линии электропередачи 500 и 750 кВ и высокого уровня рабочего напряжения U Л емкостные токи 1с = U Л ωС на линиях сверх­высокого напряжения значительно превосходят аналогичные токи в сетях 110 и 220 кВ.

Ток I с одного километра линии при номинальном напряжении составляет: в сети 500 кВ — 1÷1,2 А, в сети 220 кВ — 0,34 А, а в сети 110 кВ — 0,2 А.

В результате этого емкостные токи на передачах сверхвысокого напряжения оказывают в некоторых случаях заметное влияние на работу релейной защиты.

При анализе и расчетах распределенную емкость фазы линии обычно заменяют сосредоточенной емкостью С по Т- или П-образной схеме. Как следует на рис. 14-3, ток на одном конце линии

равен геометрической сумме, а на другом — геометрической раз­ности тока Ic и сквозного тока I к, так т = к + ст, а п = Сn - к. Таким образом, ток I с искажает величину и фазу тока, проходящего по линии. Чем больше Ic и меньше I к, тем сильнее искажающее влияние емкостных токов.

Указанное искажение фаз токов в линии оказывает влияние на работу дифференциально-фазной и направленной высокочастот­ных защит.

Характерный случай недопустимого влияния тока Ic на пове­дение дифференциально-фазной защиты типа ДФЗ показан на рис. 14-4.

Защита ДФЗ-2 сравнивает фазы токов 1 + k 2, при этом составляющая kI 2 преобладает.

На рис. 14-4 представлено распределение токов I 2 по парал­лельным линиям при несимметричном к. з. в точке К. Если при этом напряжение U 2 на шинах т и п окажется одинаковым, то в неповрежденной линии Л1 будет проходить только емкостный ток (сквозной ток I 2 = 0). На обоих концах линии емкостный ток равен I 2с/2 и имеет одинаковую фазу. Это значит, что фазы токов на концах неповрежденной линии будут такими же, как и при к. з. на ней. Благодаря этому дифференциально-фазная защита на неповрежденной линии Л1 будет действовать под влиянием емкостного тока неправильно.

Искажающее влияние емкостной проводимости на токи к. з. устраняется применением устройства, компенсирующего ток Ic во вторичном токе трансформаторов тока, питающих защиту. При наличии компенсации ток, питающий защиту, будет равен току к. з. Такая компенсация получила применение в дифферен­циально-фазных защитах линий 500 и 750 кВ.

4. На линиях 500 и особенно 750 кВ при появлении и отключе­нии к. з., а также при оперативных переключениях возникают элек­тромагнитные переходные процессы, обусловленные наличием ин­дуктивного сопротивления шунтирующих реакторов, емкости продольной компенсации и распределенных постоянных X и С длинных линий. Переходные процессы сопровождаются появлением апериодической составляющей и токов высших и низших частот. Апериодический ток искажает вторичный ток, питающий защиту, и может вызвать неправильную работу быстродействую­щих измерительных органов.

Появление составляющих другой частоты нарушает правильное действие отдельных элементов защиты и может вызвать её ложную работу. Нежелательное влияние токов с частотой, отличной от 50 Гц, устраняется применением частотных фильтров, пропу­скающих в защиту только токи основной частоты.

5. Емкость С устройства продольной компенсации (УПК) уменьшает реактивное сопротивление линий электропередачи и оказывает вследствие этого влияние на величину и фазу токов и сопротивлений, на которые реагируют токовые, дистанционные и направленные защиты.

Особенности условий работы некоторых защит на линиях с УПК рассмотрены ниже.

Токовые отсечки. Ток к. з., на который реагирует отсечка,

где хАК — реактивное сопротивление сети от источника питания до точки к. з. К (рис. 14-5, а).

При к. з. до УПК сопротивление хАК1 = хс + хЛк, оно растет при удалении точки к. з. К, в связи счем ток I к (рис. 14-5, б) уменьшается.

В случае к. з. за УПК хАК2 = хс + хлк — хупк. Таким образом, при перемещении места к. з. из Кх в К2 ток к. з. увели­чивается скачком от I К1 до I К2, так как из-за компенси­рующего действия емкости С УПК ха k 2 < хак1.

По мере дальнейшего пе­ремещения точки К2 ток I к снова уменьшается за счет роста хлк.

Характер изменения тока в зависимости от расстояния до места к, з. на линии с УПК изображен на рис. 14-5, б кривой 1. Для сравнения пунктиром показана та же зависимость при отсутствии УПК (кривая 2).

Ток срабатывания мгно­венной отсечки выбирается так, чтобы она не действо­вала за пределами защищае­мой линии.

Из приведенных кривых 1 и 2 видно, что при нали­чии УПКI ˝с.з. > 1'с.з., а зона действия отсечки соответственно меньше, чем при отсутствии УПК(ОА < ОВ).

Таким образом, продольная компенсация существенно снижает эффективность токовой отсечки и ограничивает возможность ее применения.

Аналогично влияет УПК и на токовые отсечки нулевой после­довательности, но в меньшей степени, поскольку х0 линии в 2— 3 раза больше х1, ах0 их1 УПК одинаковы, поэтому емкостное сопротивление хупк в меньшей степени снижает суммарное ин­дуктивное сопротивление х0 сети и линии от места установки за­щиты до точки к. з.

Дистанционная защита. На рис. 14-6 показан характер изме­нения сопротивления z р = z ак при удалении точки к. з. К от места установки дистанционной защиты Р1. При к. з. до УПК (участок линии АС на рис. 14-6, а и б) zp = z ак1 = r у l ак1 + jxyl АК1 где r у и ху — удельные сопротивления 1 км линии, а l АК1 ± — рас­стояние до точки К1. На этом участке сопротивление zp растет пропорционально расстоянию до места к. з. При переходе точки к. з. за УПК (из К1 в К2) величина zp = r у l ак2 + j ( xyl АК2x упк ) резко уменьшается, поскольку x упк  компенсирует опре­деленную часть индуктивности линии. При дальнейшем удалении точки К (за точку К2) zp снова нарастает, но закон пропорциональ­ности между zp и I к , положенный в основу принципа действия дистанционных защит, оказывается нарушенным (см. рис. 14-6, б и в).

 

Таким образом, далекое к. з., происшедшее на смежной линии ВО, воспринимается защитой Рг как близкое к. з., расположенное на защищаемой линии АВ, в результате защита может срабатывать неправильно с выдержкой времени первой зоны. Помимо искаже­ния величины zp, x упк может исказить знак реактивной состав­ляющей zp, что приводит к нарушению направленности действия защиты. Такие условия возникают тогда, когда емкостное сопротивление УПК преобладает над индуктивным сопротивлением линии, от места установки защиты до места включения продольной компенсации. Например, для защиты Р1 при x упк > x ас =  ху1ас= x л сопротивление zК2 в случае повреждения в точке К2 и за ней имеет емкостный характер, т. е. его индуктивная составляющая имеет отрицательный знак, поэтому вектор zp = zК2 расположен в IV квадранте (см. рис. 14-6, г). Это означает, что реле Р1 не будет действовать, оно воспринимает это к. з. как повреждение до шин А.

Интересно отметить, что и реле Р3, находящееся у места к. з. (при повреждении в К2), отказывает в действии по той же причине, так как x упк > x вс . В то же время реле Р2 придет в действие, хотя по своему принципу оно не должно работать. При индуктив­ном сопротивлении участка ВС (к. з. в Кг) zp 2 на реле Р2 имеет отрицательный знак и располагается в III квадранте (рис. 14-6, д), если же сопротивление ВС станет емкостным (при к. з. в К2), то вектор zp 2 попадает во II квадрант, в часть, охваченную харак­теристикой реле, и оно неправильно срабатывает.

Из всего сказанного следует, что наличие УПК весьма суще­ ственно влияет на поведение дистанционных защит, искажая величину и знак zp и приводит к неправильным действиям этих защит. Применение дистанционных защит в сети с УПК воз­можно при условии ограничения их зон действия и при относи­тельно небольшом значении x упк. Например, если x упк < x ав , то первая зона защиты Р1 должна быть отстроена от zk2, как представлено на рис. 14-6, в (окружность 2), вторая зона (окруж­ность 2) должна охватывать остальную часть линии, не вошед­шую в первую зону. Защиту Р2 можно применять только с выдерж­кой времени, поскольку она теряет направленность при к. з. за УПК. Защита Р3, как правило, неэффективна (с учетом ее отказа в работе при к. з. за УПК).

Направленная защита (токовая). Наличие продольной ком­пенсации может вызывать отказ и неправильное действие реле направления мощности в направленных защитах. Например, реле мощности, расположенное в Р2 (рис. 14-6, а), может непра­вильно работать при к. з. в точке К2 за УПК (см. характеристику реле 1 на рис. 14-6, д).


Дата добавления: 2019-02-22; просмотров: 217; Мы поможем в написании вашей работы!






Мы поможем в написании ваших работ!