лекции

101

ктр5 – коэффициент токораспределения, равный отношению токов по

защищаемой линии и смежному трансформатору при трехфазном коротком замыкании за ним в максимальном режиме работы системы, о. е.; отстройка от короткого замыкания в конце параллельной линии и каскадном ее отключении осуществляется по выражению (2.7.49);

при отсутствии параллельной линии, смежного участка ВЛ или трансформатора ответвления, Ом:

	ZсзII		= кн3 Zw ,								(2.7.55)
	где кн3 – коэффициент надежности, равный 1,25 о. е.
	За основу принимаем меньшее из полученных значений ZсзII .
	Вторичное сопротивление срабатывания реле, Ом:
	ZсрII		=		кI			ZсзII .			(2.7.56)
				кU
	Выбор типа реле и расчет его уставки проводится аналогично I ступени
	дистанционной защиты (2.7).
	Коэффициент чувствительности, о. е.:
	конец защищаемого участка	ZII
	кчII =					sinϕ			мч
			сз							≥1,5,	(2.7.57)
		Zw
						sinϕз

где φз – расчетный угол между активным и индуктивным сопротивлением линии электропередачи, взятый за основу;

ϕмч – угол максимальной чувствительности реле сопротивления, рав-

ный 75˚; по току точной работы

кчII =	I (3)	к	сх
	к min.w			≥1,5,	(2.7.58)
	кI I тр

где Iк(3)min.w – ток по защищаемой линии при трехфазном коротком замыкании в ее конце в минимальном режиме ЭС, А.

Если коэффициент чувствительности меньше требуемого ПУЭ, то защита отстраивается от II ступеней защит смежных линии электропередачи по аналогичному алгоритму.

Время срабатывания защиты, с,

tсзII = tсзI

см. эл. + t ,

(2.7.59)

где t – ступень селективности, равна 0,5 с;

tсзI см. эл. - время срабатывания I ступени защиты смежной ЛЭП.

101

102

III ступень ДЗ

Сопротивление срабатывания защиты, Ом: отстройка от максимального тока нагрузки

ZсзШ =

0,9 Uном

sinϕн

(2.7.60)

−ϕ

нагр )

3

кн

кв

Iw

ϕ

sinϕ

мч

cos(

мч

где кн – коэффициент надежности, равный 1,1-1,2 о. е.; кв – коэффициент возврата, равный 1,1 о. е.;

Iw – ток, протекающий по защищаемой линии электропередачи в режиме максимальной нагрузки, кА;

ϕн – угол нагрузки, находящийся в диапазоне 26˚-32˚; U ном– номинальное напряжение защищаемой линии, кВ.

Сопротивление срабатывания реле, Ом,

ZсрIII =	кI	ZсзIII .	(2.7.61)
	кU

Выбор типа реле и расчет уставки реле производится аналогично (2.7.56). Минимальная уставка для III ступени защиты выбирается из диапазона (0,5; 1,0; 2,0 Ом).

Коэффициент чувствительности III ступени защиты: в зоне защищаемого участка

кчIII =	ZIII			sinϕ			мч
		сз							≥1,5,	(2.7.62)
				sinϕн
или	Zw
		I (3)			к
кчIII =						cх
		к min w							≥1,3,	(2.7.63)
		кI I тр

где Iк(3min) w – ток по ветви защищаемой линии электропередачи при трехфаз-

ном коротком замыкании в ее конце в минимальном режиме работы системы, А; в конце зоны действия

кчIII =	ZIII				sinϕ	з
		сз					≥1,25,	(2.7.64)
	Zw +	Zсм.элем.			sinϕмч
		ктр8

где ктр8 – коэффициент токораспределения, равный отношению токов по

защищаемой линии и смежному участку при трехфазном коротком замыкании за последним в максимальном режиме работы системы; отстройка от максимального нагрузочного режима, град.,

γ = γнагрmax + γдоп ,

(2.7.65)

102

103

где γдоп – дополнительный угол боковой характеристики реле сопротивле-

ния, равный 12˚. Угол γ должен попадать в зону действия реле 35˚- 47о. Время срабатывания защиты, с,

tсзIII = tсзIIIсм эл + t .

(2.7.66)

Расчет параметров токовых защит

Междуфазная токовая отсечка

Ток срабатывания защиты, А:

отстройка от короткого замыкания по концам защищаемой линии

Iсзмто = кн Iк(3)внmax ,

где кн – коэффициент надежности при выполнении защиты на постоянном оперативном токе, равный 1,1-1,3 о. е.;

кн – коэффициент надежности при выполнении защиты на переменном оперативном токе, равный 1,4-1,6 о. е.;

Iк(3)внmax – ток, протекающий по защищаемой линии при трехфазном ко-

ротком замыкании в ее конце в максимальном режиме работы системы, А; отстройка от тока качания

Iсзмто = кн Iкач,

где Iкач– ток качания линии, А, рассчитываемый по (1.29).

Дальнейший расчет ведется по большему из полученных значений. Ток срабатывания реле, А,

Iср	=	ксх	Iсзмто ,
где ксх – коэффициент схемы		кI
	соединения вторичных обмоток транс-
форматоров тока;

кI – коэффициент трансформации трансформатора тока.

Выбор типа реле и выставление уставки для реле Т-101:

I уст = I устmin (1+ ∑θ) ,

где I устmin – минимальная уставка, равная 1,75 А ;

∑θ – сумма цифр, набранных на шкале реле в отжатом состоянии

кнопок из диапазона (0; 1; 3; 9; 27); диапазон уставок реле 1,75-140 А.

Коэффициент чувствительности защиты

		I (2)
	кч =	к min.w	≥ 2,
		Iсзмто

103

104

где Iк(2)min.w – ток, протекающий по ветви защищаемой линии электропередачи при двухфазном коротком замыкании в зоне действия защиты в минимальном режиме работы системы.

Токовая защита нулевой последовательности

I ступень – токовая отсечка нулевой последовательности Ток срабатывания защиты, А:

отстройка от однофазного короткого замыкания в конце защищаемого участка, А,

IсзI = кн1 3 I0 = кн1 Iк(max1 )

w ,

где кн1 – коэффициент надежности, равный 1,1-1,3 о. е.;

3 I0 = Iк(max1 ) w – ток, протекающий по защищаемой линии при однофаз-

ном коротком замыкании в ее конце в максимальном режиме работы системы при отключенной параллельной цепи ЛЭП; отстройка от броска тока намагничивания трансформатора

I сзI =		C ( к ) U	ном
		б				,
		(X I + X w +		X т( 1 ) )
3

где Cб( к ) – коэффициент затухания броска тока при данном виде включения, равный 0,84 о. е. при номинальном напряжении защищаемой ЛЭП

U ном =110 кВ; 0,92 о. е. при U ном =220 кВ для однофазного включения трехфазных трансформаторов;

X I – эквивалентное сопротивление от источника питания до защищаемой линии, Ом;

X w – сопротивление защищаемой линии, Ом;

X т(1 ) – индуктивное сопротивление прямой последовательности обмот-

ки (авто)трансформатора, включенной под нагрузку со стороны питания, Ом:

для трансформаторов мощностью до 63 МВ·А

X(1)т =(12,7 + uк ) / 1,35;

для трансформаторов мощностью 75-125 МВ·А

X(1)т =( 21,7 + uк ) / 1,35;

для автотрансформаторов мощностью 32-63 МВ·А

X(1)т =(12,7 + uк ) / 1,3;

для автотрансформаторов мощностью 75-180 МВ·А

X(1)т =( 25,7 + uк ) / 1,3;

для автотрансформаторов мощностью 200-240 МВ·А

X(1)т =( 35,0 + uк ) / 1,28;

104

105

отстройка от тока срабатывания первой ступени защиты параллельной линии и каскадном отключении ее

	IсзI = кн1 ктр1 IсзI	паралw ,
где IсзI	w – ток срабатывания защиты первой ступени параллельной линии,
рассчитанный по (2.2.29);
I0	= Iк(I)max w – ток по параллельной линии электропередачи при одно-

фазном коротком замыкании в ее конце в максимальном режиме ЭС при отключенной защищаемой линии, А;

ктр1 – коэффициент токораспределения, равный отношению токов по

защищаемой и параллельной ей линии при каскадном отключении последней и однофазном коротком замыкании в ее конце в максимальном режиме работы системы, о. е.,

I (1 )

ктр1 = Iк(1)max.w . кmax.w

Для дальнейшего расчета берем большее из полученных значений.

Ток срабатывания реле определяем аналогично параметрам МТО по выражению (2.2.26 ).

Выбор типа реле и определение уставки реле Т102, Т103 производим аналогично реле Т101 по выражению (2.2.27), минимальная уставка первой

ступени ТЗНП I устmin =1,75 А. Коэффициент чувствительности:

	кчI =	I (1)
		кmin w	≥1,3,
		IсзI

где Iк(1)min w – ток, протекающий через защиту при однофазном коротком за-

мыкании в конце линии и каскадном отключении ее в минимальном режиме работы системы.

II ступень – токовая отсечка нулевой последовательности с выдержкой времени

Ток срабатывания защиты: отстройка от защит смежных элементов

IсзII = кн1 ктр2 IсзI смэл ,

где ктр2 – коэффициент токораспределения, равный отношению токов по

защищаемой и смежной линиям при однофазном коротком замыкании за последней в максимальном режиме работы системы;

IсзI смэл – ток срабатывания первой ступени защиты смежной линии;

отстройка от однофазного короткого замыкания за обмоткой среднего напряжения автотрансформатора

105

106

IсзII = кн1 ктр3 Iк(1)max АТ(сн) ,

где ктр3 – коэффициент токораспределения, равный отношению токов по за-

щищаемой линии и средней обмотке автотрансформатора при однофазном коротком замыкании за ней в максимальном режиме работы системы,

	I (1)
ктр3 =	кmax w	;
	Iк(1)max АТ(сн)

отстройка от тока намагничивания трансформатора определяется по (2.2.30); отстройка от короткого замыкания в конце параллельной линии и каскадном отключении ее определяется выражением (2.31).

Для дальнейшего расчета берем больший из полученных значений IсзII . Ток срабатывания реле, А,

IсрII =	ксх	IсзII
	кI

Выбор типа реле и определение уставки реле Т102 или Т103 аналогичны (2.2.27). Минимальная уставка реле второй ступени ТЗНП равна 0,75 А.

Коэффициента чувствительности

	кчII =	I (1)
		кmin w	≥1,5,
		IсзII

где Iк(II)min w – ток, протекающий по ветви защищаемой линии при однофазном

коротком замыкании	в ее конце в минимальном режиме работы системы
при отключении смежной ЛЭП на приемном конце.
Время срабатывания защиты, с,
	tсзII = tсзI	смэл +tуров+ t .

Третья ступень – токовая отсечка нулевой последовательности с выдержкой времени

Расчет параметров производится по алгоритму, аналогичному для параметров второй ступени защиты, в случае когда коэффициент чувствительности второй ступени не удовлетворяет требованиям ПУЭ.

Ток срабатывания защиты IcpIII определяется условием отстройки от па-

раметров второй ступени защиты смежного элемента (2.33). При этом ток минимальной уставки реле Т102 и Т103 третьей ступени ТЗНП равен 0, 5 А.

Четвертая ступень – максимальная токовая защита нулевой последовательности

Ток срабатывания зашиты, А:

106

107

Отстройка от тока небаланса в нулевом проводе при трехфазном коротком замыкании за трансформатором на отпайке или в конце линии

IсзIV = кн Iнб ,

где кн – коэффициент надежности, равный 1,2-1,3 о. е.;

Iнб – ток небаланса, протекающий в нулевом проводе при внешнем

трехфазном коротком замыкании, А,

Iнб = кнб Iк(3).вн. max w ,

где Iк(3).внmax w – ток, протекающий по защищаемой линии при трехфазном коротком замыкании за трансформаторами и на стороне низшего напряжения автотрансформаторов подстанций рассматриваемого и противоположного концов линии, А;

кнб	– коэффициент небаланса, равный 0,05 о. е.									при кратности к ≤ 3,
0,1 о . е. при кратности к> 3 о. е.;
к – кратность тока, о. е.,				I (3)
	к =					к.внmax w			,
где I w						Iw
	– ток, протекающий по защищаемой линии электропередачи в режи-
ме максимальной нагрузки , А.
Ток срабатывания реле, А,						ксх
	IсрIV	=					IсзIV .
						кI
Выбор типа реле и выставление уставки, А, реле Т102 или Т103
	I уст	= I устmin (1+ ∑θ),
где I устmin – минимальная уставка реле четвертой										ступени ТЗНП, рав-
ная 0,25 А.
Коэффициент чувствительности:
конец защищаемого участка			I (1)
	кчIV =
					к min w			≥1,5,
						IсзIV

где Iк(1)min w – ток, протекающий по защищаемой линии при однофазном ко-

ротком замыкании в ее конце в минимальном режиме работы системы; конец зоны действия

	кчIV =	I (1)
		к min w	≥1,25,
		IсзIV

107

108

где Iк(1)min w – ток, протекающий по защищаемой линии, при однофазном ко-

ротком замыкании в конце смежной линии в минимальном режиме работы системы.

Время срабатывания защиты, с,

tсзIV = tсзIIIсмэл +tуров+ t ,

где tсзIIIсмэл – время срабатывания третьей ступени ТЗНП смежного участка, с; tуров – время срабатывания УРОВ, равное 0,3 с;

t– ступень селективности, равная 0,5 с.

2.7.5.МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНЫЙ МИКРОПРОЦЕССОРНЫЙ БЛОК БМРЗ-04

Блок БМРЗ-04 содержит весь комплекс защит и автоматики линии электропередачи в сетях с изолированной или компенсированной нейтралью. Среди них: трехступенчатая токовая защита с контролем по напряжению и направлению мощности с независимой или зависимой от тока выдержкой времени; направленная защита от однофазных замыканий на землю; минимальная защита напряжения, устройство автоматического повторного включения; устройство автоматического включения резервных выключателей.

Блок также выполняет функции автоматики, управления и сигнализации и обладает обширными информационными и сервисными свойствами.

Трехступенчатая токовая защита с контролем по напряжению и на-

правлению мощности. Функциональная схема защиты показана на рис. 2.7.10. Программная измерительная часть защиты содержит три однофазных реле максимального тока КА1...КА3, подключенных ключами SG1...SG3 через максиселектор (max) ко вторичным измерительным измерительным трансформаторам тока TAL; фильтр напряжения обратной последовательности ZV2

иреле KV1; одно измерительное реле минимального напряжения KV2 с миниселектором (min) трехфазного напряжения вторичных трансформаторов TVL; два реле направления мощности KW, включенных по 90-градусной схеме (IаUbс

иIсUаb).

Защита имеет независимые выдержки времени DT1 первой (реле тока КА1), DT2 второй (реле тока КА2) ступеней и зависимые от тока характеристики выдержек времени DT3 третьей ступени (реле тока КА3). Реле тока воздействуют на элементы времени DT1...DT3 через соответствующие логические элементы DUX1...DUX3, выполняющие логические операции ЗАПРЕТ. На вход этих элементов подаются также сигналы от реле направления мощности KW и от реле KV1 и KV2, но через элемент DWU (ИЛИ-НЕ).

108

109

109

110

При повреждении и срабатывании хотя бы одного из реле KV1, KV2 сигнал на выходе элемента DWU исчезает. Таким образом, для появления сигнала на выходах элементов DUX1...DUX3 необходимо, чтобы на их входах присутствовали сигналы от реле мощности и соответствующих реле тока и отсутствовал сигнал от элемента DWU.

В микропроцессорных устройствах защиты ток срабатывания первой ступени (токовой отсечки) IIc.p обозначают как I>>>, второй ступени (токовой

отсечки с выдержкой времени) IIIc.p — как I>> и третьей ступени (максимальной токовой защиты) IIIIc.p — I>. Токи I>>>и I>> у блока БМРЗ-04 можно установить в пределах 1,5...100 А (через 0,1 А), а ток срабатывания I> — в преде-

лах 0,5...50 А (через 0,1 А). Первая и вторая ступени действуют на отключение, а третья ступень в зависимости от положения ключа SG17 — на отключение или на сигнал.

Характеристики выдержек времени третьей ступени tIIIс.з.(t>) вычисляются по одному из четырех возможных задаваемых соотношений [100]. Две из них (L и N) рассмотрены далее в § 12.3, а две другие аналогичны характеристикам реле РТ—80 и РТВ—I. Выбор характеристик производится ключами SG10, SG11, а ключом SG9 вводится независимая от тока выдержка времени DT4. С помощью ключей SG4...SG8 можно ввести блокировку защиты по напряжению, а ключом SG13 - блокировку по направлению мощности.

Функциональная схема содержит также элемент DX, обеспечивающий сигнал при запуске первой и второй ступеней защиты; цепь запре- . та АПВ от первой ступени защиты; цепь ускорения максимальной токовой защиты; элемент DW2 и реле KL, формирующие сигнал логической защиты шин.

Устройство автоматического повторного включения выключателя двукратного действия. Функциональная схема алгоритма АПВ показана на рис. 12.8. Пуск УАПВ производится от действия токовой защиты ТЗ или от реле РПО, фиксирующего отключенное положение выключателя (операция DW1) и при готовности устройства к действию (операция DX1). Оно является двукратным, если выключатель SG2 включен. Первый цикл АПВ обеспечивает АПВ1, а второй - АПВ2. Их триггеры Т1 и

110