лекции
.pdf81
Уставка выставляется дискретно в диапазоне 0,025–0,4 о. е. через
0,025.
• Расчет отключающего органа тока обратной последовательности
Расчет тока срабатывания реле отключения:
согласование с уставкой блокирующего органа тока обратной последовательности противоположного конца защищаемой линии производится по выражению:
Iср.откл = кн Iср.бл , |
(2.7.11) |
||
где кн – коэффициент надежности, равен 2 о. е. |
|
||
Уставка реле, о. е., |
Iср.откл |
|
|
I уст = |
. |
|
|
IПДЭном |
|
||
|
|
|
Уставка выставляется дискретно в диапазоне 0,05–0,4 о. е. через 0,05. Чувствительность защиты проверяется при коротком замыкании в
конце защищаемого участка:
|
|
|
|
|
I (2) |
к |
сх |
|
≥ 2, |
|
|||
к |
ч |
= |
|
к2min |
|
|
|
|
|||||
|
кI Iср.откл |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
или |
|
|
|
I (1,1) |
к |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
сх |
|
|
|
|
|||||
к |
ч |
= |
|
к2min |
|
|
|
≥ 2 , |
(2.7.12) |
||||
кI Iср.откл |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||
или |
|
|
|
|
I (1) |
к |
|
|
|
|
|
||
к |
|
= |
|
сх |
|
≥ 2 , |
|
||||||
ч |
|
к2min |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
кI Iср.откл |
|
|
|
где Iк(2)2min – ток обратной последовательности, протекающий через защиту
при двухфазном коротком замыкании в конце защищаемой линии в минимальном режиме работы электрической системы;
Iк(1,1)2min – ток обратной последовательности, протекающий через защи-
ту при двухфазном коротком замыкании на землю в конце защищаемой линии в минимальном режиме работы электрической системы;
Iк(1)2min – ток обратной последовательности, протекающий через защиту
при однофазном коротком замыкании в конце защищаемой линии в минимальном режиме работы электрической системы.
81
|
|
|
|
|
82 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
•Расчет блокирующего органа напряжения обратной |
последова- |
|||||||||||||||
тельности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Напряжение срабатывания защиты определяется |
отстройкой от напря- |
|||||||||||||||
жения небаланса, В: |
|
|
|
|
|
кн |
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
Uсз.бл = |
|
|
Uнб, |
|
|
(2.7.13) |
||||
|
|
|
|
|
|
кв |
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
где напряжение небаланса, В,: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
f |
TV |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uнб = |
|
|
+ кпн + кст + кнн |
+ кf f |
Uф , |
|
(2.7.14) |
|||||||
|
|
|
|
3 |
|
|||||||||||
где кн |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
– |
коэффициент надежности, равен 1,2–1,3 о. е.; |
|
|
|||||||||||||
кв |
– |
коэффициент возврата, равен 0,9 о. е.; |
|
|
|
|||||||||||
fTV – относительная погрешность трансформатора напряжения, рав- |
||||||||||||||||
ная 0,01 о. е.; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
кпн |
– коэффициент погрешности настройки фильтра напряжения об- |
|||||||||||||||
ратной последовательности, равен 0,01; |
|
|
|
|
|
|
||||||||||
кст |
– коэффициент несимметрии сети по напряжению, равен 0,01; |
|||||||||||||||
кнн – коэффициент несимметрии нагрузки по |
напряжению, |
ра- |
||||||||||||||
вен 0,01–0,1 о. е.; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
кf – коэффициент частотно компенсированного фильтра, равен 0,01 о. |
||||||||||||||||
е.; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
f |
– отклонение частоты сети от номинальной, равное 1 Гц; |
|
||||||||||||||
Uф – фазное номинальное напряжение защищаемой линии, В. |
|
|||||||||||||||
Напряжение срабатывания реле, В, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
Uср.бл = |
Uсз.бл |
. |
|
|
|
(2.7.15) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
Уставка реле, о. е., |
|
|
|
кU |
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
U ср.бл |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
U уст = |
, |
|
|
(2.7.16) |
||||||
|
|
|
|
|
|
U ПДЭном |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
уставка выставляется дискретно в диапазоне 1–2,5 о. е. через 0,5.
•Расчет отключающего органа напряжения обратной последовательности
Напряжение срабатывания защиты согласуется с уставкой блокирующего органа напряжения обратной последовательности противоположного конца защищаемой линии, В,
Uср.от = кн Uср.бл, |
(2.7.17) |
где кн – коэффициент надежности, равен 1,7 о. е.
82
83
Уставка реле, о. е.,
Uср.от = |
Uср.от |
(2.7.18) |
|
U ПДЭном |
|||
|
|
выставляется дискретно в диапазоне 1,5–5,0 о. е. через 0,5.
Проверка чувствительности органа проводится аналогично (2.7.12)
кч = |
U к2min |
, |
кU U ср.от |
где U к2min – остаточное напряжение обратной последовательности в месте
установки защиты при однофазном (1), двухфазном (2) и двухфазном коротком замыкании на землю (1,1) в конце защищаемой линии электропередачи в минимальном режиме работы ЭС соответственно.
• Расчет блокирующего органа сопротивления Сопротивление срабатывания защиты, о. е.,
|
Zсз.бл = |
0,9 Uном |
|
|
|
|
(2.7.19) |
|
Iном кн кв |
|
|
|
|||
|
3 |
2 Zсм |
|
|
|
|
|
|
α − (Zсм +1)2 cos2 α − |
|
α + sin |
2 |
α |
|
|
(Zсм +1) cos2 |
4Zсм cos2 |
|
, |
||||
|
|
|
|
ε2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где Zсм – сопротивление смещения характеристики срабатывания реле,
равный –0,15 о. е.; ε – отношение осей эллипса характеристики срабатывания,
равное 0,7 о. е.;
кн – коэффициент нагрузки, равный 1,2 о. е.;
кв – коэффициент возврата реле сопротивления, равный 1,05–1,1 о.
е.;
α – разность между углами максимальной чувствительности реле сопротивления и нагрузки, электрические градусы,
α = ϕмч −ϕн,
где ϕмч – угол максимальной чувствительности реле сопротивления, рав-
ный (75+180)=255˚; ϕн – угол нагрузки, равный (26-32) + 180 = 210˚;
Сопротивление срабатывания реле, Ом,
к
Zср.бл = кI Zсз.бл , (2.7.20)
U
где кI – коэффициент трансформации трансформатора тока;
кU – коэффициент трансформации трансформатора напряжения. Уставка реле, %,
83
84
Nуст = |
Zуст.мин |
100 %. |
(2.7.21) |
|
Zср.бл |
||||
|
|
|
• Расчет отключающего органа сопротивления Сопротивление срабатывания защиты:
отстройка от нагрузки, Ом,
Zсз.от = |
|
0,9 Uном |
|
|
|
|
|
|||
3 Iном |
кн кв cos(ϕмч −ϕн ) |
|
||||||||
|
|
|
||||||||
|
|
sin |
2 |
(ϕмч −ϕн ) |
|
|
|
|||
cos2 (ϕмч −ϕн )+ |
|
, |
|
(2.7.22) |
||||||
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
ε2 |
|
|
|
|
||
где кн – коэффициент надежности, равный 0,85–0,87 о. е.; |
|
|||||||||
ϕмч – угол максимальной |
чувствительности |
реле |
|
сопротивления, |
равный 75˚; ϕн – угол нагрузки, равный 26-32˚.
Отстройка от сопротивления срабатывания блокирующего органа со-
противления противоположного конца линии электропередачи, Ом, |
|||
Zсз.от = кн (Zw + кн2 Zсз.бл ), |
(2.7.23) |
||
где Zw – полное сопротивление линии электропередачи, Ом. |
|
||
За расчетное принимаем меньшее значение из рассчитанных. |
|
||
Сопротивление срабатывания реле, Ом, |
|
||
Zср.от = |
кI |
Zсз.от. |
(2.7.24) |
|
|||
|
кU |
|
Уставка реле – процентное содержание витков обмотки промежуточного трансформатора, %,
Nуст = |
Zуст.мин |
100 , |
(2.7.25) |
|
Zср.от |
||||
|
|
|
где Zуст.мин – минимальная уставка реле, равна 2 Ом.
Чувствительность защиты: по сопротивлению
кч = |
Zсз.от |
≥ 1,5; |
(2.7.26) |
|
|||
|
Zw |
|
по току точной работы
84
85
|
|
|
I (3) |
|
к |
сх |
|
|
к |
ч |
= |
кmin |
|
≥ 1,5, |
(2.7.27) |
||
|
|
|
||||||
|
|
кI |
I тр |
|
|
где Iк(3)min – ток, протекающий через защиту при трехфазном коротком за-
мыкании в конце защищаемой линии электропередачи в минимальном режиме работы электрической системы;
Iтр – ток точной работы реле сопротивления.
• Расчет дополнительного органа сопротивления Сопротивление срабатывания защиты определяем:
отстройкой от короткого замыкания за трансформатором ответвления, Ом,
|
|
|
|
|
|
|
кн2 |
|
|
|
|
|
Z |
сз.доп |
= к |
н1 |
Z |
w |
+ |
Z |
|
, |
(2.7.28) |
||
|
||||||||||||
|
|
|
|
ктр |
тр |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
где кн1 – коэффициент надежности, равный 0,85–0,87 о. е.;
кн2 – коэффициент надежности, равный 0,78 о. е.
ктр – коэффициент токораспределения, о. е.,
I ( 3 )
ктр = Iк(3).max .w , (2.7.29)
к.max.тр
где Iк(3).max.w – ток, протекающий по защищаемой линии электропередачи при трехфазном коротком замыкании за трансформатором ответвления в максимальном режиме работы системы;
Iк(3).max.тр – ток, протекающий через трансформатор ответвления при трехфазном коротком замыкании за ним в максимальном режиме ра-
боты системы; |
|
|
отстройкой от |
броска тока намагничивания при включении силового |
|
трансформатора ответвления в сеть, Ом, |
|
|
|
Zсз.доп = Сб (X c1 + X w + X экв ), |
(2.7.30) |
где Сб – коэффициент броска емкостного тока, определяющийся маркой трансформатора, равный 1,75 о. е.;
Хс1 – суммарное сопротивление прямой последовательности от бли-
жайшего источника питания до шин защищаемой линии, о. е., |
|
Хw – сопротивление защищаемой линии электропередачи, Ом; |
|
Хэкв – эквивалентное сопротивление трансформаторов |
от- |
ветвления, Ом. |
|
За расчетное принимаем меньшее из полученных значений Zсз.доп. |
|
Сопротивление срабатывания реле, Ом, |
|
85
86
к
Zср.доп = кI Zсз.доп, (2.7.31)
U
Уставка реле сопротивления, % ,
N уст = |
Zуст.min |
100, |
(2.7.32) |
|
Zср.доп |
||||
|
|
|
где Zуст.min – минимальная уставка реле сопротивления, равная 1,5 Ом.
•Расчет пускового органа тока обратной последовательности с торможением
Ток срабатывания защиты, А,
Iсз.т |
= |
кн |
I2нб , |
(2.7.33) |
|
кв |
|||||
|
|
|
|
где кн – коэффициент надежности, равный 1,3 о. е.; кв – коэффициент возврата реле, равный 0,9 о. е.;
I 2нб – ток обратной последовательности небаланса, А,
I2нб= кнб Iкач, |
|
|
|
|
(2.7.34) |
|||||||
где кнб – коэффициент небаланса, равный 0,028 о. е.; |
|
|||||||||||
Iкач – ток качания, А, |
|
|
|
1,1 2Uср |
|
|
|
|
||||
Iкач = |
|
|
|
|
|
|
, |
(2.7.35) |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
3(ХG1 |
+ X G2 |
+ X w ) |
|||||||||
|
|
|
|
|||||||||
где Uср – средненоминальное напряжение защищаемой линии электро- |
||||||||||||
передачи, В; |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ХG1 , X G 2 – эквивалентные индуктивные сопротивления сети до |
||||||||||||
ближайших источников питания G1 и G2 соответственно, Ом; |
|
|||||||||||
X w – индуктивное сопротивление ЛЭП, Ом. |
|
|
||||||||||
Ток срабатывания торможения реле, А, |
|
|
|
|
||||||||
Iср.т |
= |
ксх |
Iсз.т . |
|
|
|
(2.7.36) |
|||||
|
|
|
|
|
||||||||
Уставка реле, о. е., |
|
|
кI |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
I ср.т |
|
|
|
|
|
|
|||
I уст.т = |
|
, |
|
|
|
(2.7.37) |
||||||
|
IПДЭном |
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
уставка выставляется дискретно в диапазоне 0,024-0,4 о. е. через 0,025. Коэффициент торможения, %,
86
87
|
|
|
|
|
в |
ср.т |
|
|
|
к |
т |
= к |
н |
|
I2нбmax − I |
|
100, |
(2.7.38) |
|
в |
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
Iкач −1 |
|
|
|
|
где кн – коэффициент надежности, равен 1,3 о. е.;
Iкачв – ток качания (2.29), приведенный ко вторичной стороне защиты, А,
Iкачв = Iкач кксх ;
I
– ток обратной последовательности небаланса вторичный
при качании в системе, А,
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
I2внбmax |
= кнб Iкач |
ксх |
, |
(2.7.39) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
кI |
|
|
где |
U |
|
|
|
Ô1 |
|
|
ÑÑ |
|
– коэффициент небаланса, равный 0,028 о. е.; |
|
|||
I DT |
|
Ôn |
|
|
|
|
|
|||||||
|
kU |
|
|
|
|
|
Uâûõ |
|
|
|
|
|
||
|
kU Ï |
|
Ô |
|
ÐÎ |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
2 |
ÔÈÍ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Уставка коэффициента торможения выставляется дискретно из диапа-
зона 37,5%; 10%; 15%.
• Расчет органа тока нулевой последовательности Ток срабатывания защиты определяется отстройкой от броска то-
ка намагничивания трансформатора, А,
IсзО = 0,3 IномТР , |
(2.7.40) |
где IномТР – номинальный ток трансформатора со стороны включения его в сеть, А,
IномТР = |
SномТР . |
|
3UномТР |
Ток срабатывания реле, А,
к
IсрО = ксх IсзО , (2.7.41)
I
Уставка реле, о. е.,
I уст = |
IсрО |
, |
(2.7.42) |
|
Iпдэном |
||||
|
|
|
выставляется в диапазоне (0,05-0,2; 0,2-0,8; 0,8-3,2) о. е. через 0,1.
Чувствительность проверяется коэффициентом
|
I (1) |
к |
сх |
|
|
|
кч = |
кmin |
|
≥ 2, |
(2.7.43) |
||
IсрО Iпдэном кI |
||||||
|
|
|
87
88
где Iк(1)min – ток, протекающий через защиту при однофазном коротком
замыкании в конце защищаемой линии в минимальном режиме работы системы.
2.7.4. ШКАФ ЗАЩИТ ШДЭ 2801
Шкаф защит типа ШДЭ 2801 предназначен для применения в качестве основной или резервной защиты воздушной линии электропередачи напряжением 110-220 кВ с двухсторонним питанием, а также в качестве резервной защиты ЛЭП 330 кВ, на которых не установлены устройства ОАПВ [4].
По сравнению с защитами типа ЭПЗ-1636 защиты шкафа ШДЭ 2801 обладают рядом отличий и новых возможностей:
современными характеристиками дистанционных и токовых органов в части лучшей отстройки от нагрузочных режимов; повышенной чувствительностью к удаленным коротким замыканиям;
лучшей отстройкой от качаний в энергосистеме, в том числе при наличии тяговой нагрузки;
меньшим потреблением мощности по вторичным цепям защит; возможностью дублирования защит; удобствами проверки; высоким быстродействием.
Структурная схема шкафа защит ШДЭ 2801 и ее описание
Шкаф ШДЭ 2801 содержит основной комплект защит, в состав которого входят:
трёхступенчатая дистанционная защита ( ДЗ), предназначенная для действия при всех видах многофазных коротких замыканий (трехфазных, двухфазных, двухфазных на землю);
токовая защита ( ТЗ), содержащая четырехступенчатую токовую защиту нулевой последовательности от коротких замыканий на землю ( ТЗНП) и токовую отсечку (МТО) от междуфазных коротких замыканий в качестве резервной защиты;
реле тока КА для устройства резервирования при отказе выключателей (УРОВ);
блок питания мощностью 50 Вт.
Структурная схема ШДЭ 2801 показана на рис.2.2.
Токовая защита шкафа ШДЭ 2801 включает в себя токовую защиту нулевой последовательности (ТЗНП) и междуфазную токовую отсечку (МТО). Четырехступенчатая направленная ТЗНП содержит по одному измерительному органу (ИО) тока в первой, второй, третьей ступенях, два в четвертой ступени, орган направления мощности двухстороннего действия, который выполнен двумя реле, и орган выдержки времени.
Междуфазная токовая отсечка (МТО) представляет собой устройство, контролирующее максимальные значения токов в фазах А и С.
88
89
Учитывая это, отстройка МТО от высших гармонических составляющих может быть обеспечена без частотных фильтров. Для сокращения амплитудной избыточности МТО выполнена не двумя реле, реагирующими на ток одной из подводимых фаз, а в виде многофазного односистемного реле, представляющего собой блок Т101 (рис.2.7.6).
В МТО предусмотрено три возможности регулировки уставки. В совокупности эти регулировки позволяют изменить уставку более 80 раз.
Измерительные органы защиты от замыкания на землю Органы тока ТЗНП реализованы посредством измерительных блоков типа Т102 и Т103 (рис. 2.7.6), которые подключены к блоку преобразователей тока и напряжения типа Д105, один из которых является общим датчиком сигналов для всех измерительных блоков ТЗНП.
Блок типа Д105 включает в себя промежуточные трансформаторы тока и промежуточный трансформатор напряжения. На выходе промежуточных трансформаторов тока включены активная нагрузка – делитель, реализованные на резисторах. К вторичной обмотке промежуточного трансформатора напряжения подключается фазоповоротная цепь, обеспечивающая требуемые углы максимальной чувствительности реле органа направления мощности (ОНМ).
Орган направления мощности нулевой последовательности Исполь-
зуемые для обеспечения направленности ТЗНП основного и резервного комплектов блоки М101, М104 выполнены на основе общих схемных решений, однако отличаются количеством и видом реализованных в них реле. Блок М101 содержит два реле: разрешающее, которое срабатывает при направлении мощности нулевой последовательности от шин к линии, и блокирующее, которое срабатывает при обратном направлении мощности. Необходимость применения двух видов реле ОНМ, каждое из которых сочетает в себе свойства реле тока, напряжения и сдвига фаз, обусловлена тем, что чувствительность разрешающего реле оказывается недостаточной (при установке ТЗНП вблизи мощных автотрансформаторов, так как сопротивление нулевой последовательности системы, приведенное к шинам подстанции защищаемой линии, мало). Однако блокирующее реле может быть использовано только в ступенях защиты, действующей с выдержкой времени, т.к. для обеспечения селективности защиты время срабатывания ступени должно превышать как время срабатывания, так и время возврата блокирующего реле. Кроме того, применение разрешающего реле более эффективно по надежности.
89
|
|
90 |
|
|
|
|
A |
|
|
Ò 104 |
|
À3 |
Ðåëå |
|
1 |
|
|
|||
|
|
|
|
|||
B |
|
2 |
|
|
|
òî êà |
|
Å7 |
|
|
ÓÐÎ Â |
||
|
3 |
|
|
|||
C |
|
|
|
í à |
||
|
4 |
|
|
|
||
|
|
|
|
âû õî äí î å |
||
|
|
5 |
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
ðåëå |
|
SG1 |
|
Ò 101 |
|
|
Òî êî âàÿ |
|
|
3 |
|
|
|
о тсечка |
|
|
4 |
Å6 |
|
|
|
|
|
5 |
|
|
3 |
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
Ä 105 |
|
|
1 |
|
|
3 |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||
|
|
4 |
Å16 |
|
|
4 |
|
|
|
|
|
5 |
|
|
|
108 |
|
|
|
6 |
|
|
148 |
|
|
|
7 |
|
|
|
|
|
|
8 |
|
|
1 |
1ÄÒÀÂ |
|
À2 |
9 |
|
|
|
|
|||
N |
SG2 |
2 |
|
|
|
|
|
1ÄÒÂÑ |
|
|
|
||
|
3 |
|
|
12 |
||
H |
|
4 |
|
|
|
|
U |
|
65 |
1ÄÒÑÀ |
|
|
15 |
K |
|
|
|
|
|
10 |
|
|
12 |
2ÄÒÀÂ |
|
|
|
|
|
|
|
18 |
||
|
|
43 |
2ÄÒÂÑ |
|
|
13 |
|
|
65 |
2ÄÒÑÀ |
|
|
19 |
|
|
|
|
16 |
||
|
|
4à |
ÄÍ ÀÂ |
|
|
11 |
|
SG3 |
4b |
|
|
||
|
6b |
ÄÍ ÂÑ |
|
|
14 |
|
|
|
6à |
|
|
|
|
+220 |
|
8b |
ÄÍ ÑÀ |
Å7 |
|
17 |
|
|
|
||||
|
|
8à |
|
|
|
|
A |
|
10à |
|
|
|
|
B |
|
ÄÍ ÁÍ Í |
|
|
20 |
|
|
8b |
Ä102 |
|
|||
C |
|
12à |
|
|
|
|
N |
|
10b |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
-220 |
|
|
|
|
À1 |
|
|
|
|
ÁÐÝ |
|
|
|
|
|
22b |
2301 |
|
|
|
|
|
24b |
Å1 |
|
|
|
Рис. 2.7.6. Структурная схема шкафа защит ШДЭ 2801
90