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 t₃ = f (z) обычно изобра­жаются графически на диаграмме в осях t, z, (рис. 11-56, б). По оси z откладываются первичные сопротивления прямой последо­вательности z₁ 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 ± Δz. На вели­чину Δz 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: t₁ = 0,02 ÷ 0,15 с.

Сопротивление срабатывания первой зоны z_1A 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_1A выбирается меньше сопротивления защищаемой линии z_1Л так, чтобы при максимальной положительной погреш­ности + Δz выполнялось условие (z_1A + Δz) < z_1Л (рис. 11-57).

В соответствии с этим z_1A рассчитывается по выражению

z_1A = к₁ z_1Л 11-49)

где z_1Л — сопротивление прямой последовательности защищаемой линии Л1; к₁ — коэффициент, учитывающий с некоторым запасом погрешности Δz, 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_I1A и выдержку времени второй зоны t_I1A отстраивают от быстро­действующих защит трансформаторов и линий, отходящих от шин противоположной подстанции (рис. 11-57). Выдержка времени выбирается равной:

t_I1A = t_IВ +Δt, (11-50)

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

Ступень Δt зависит от погрешности реле времени второй зоны и времени отключения выключателя и колеблется от 0,3 до 0,5 с с учетом этого t_I1A = 0,4 ÷ 0,6 с.

При выбранном значении t_I1A 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 Δz (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 Δz, прини­мается равным 0,85—0,9; к_II — коэффициент, учитывающий воз­можное увеличение z_I1A 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_I1A выбирается с учетом токораспределения по выражению

где k_т — коэффициент токораспределения, равный отношению тока к. з. I_k(ЛII), проходящему по линии ЛII, к току к. з. I_k(ЛI), теку­щему по линии ЛI.

Коэффициент к_T должен выбираться при таком реальном режиме, когда I_k(ЛI) имеет максимальное значение, а I_k(ЛII)) — 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_1t — сопротивление наиболее мощного трансформатора на подстанции В, учитывается наименьшее z_1t, имеющее место при регулировании напряжения изменением коэффициента трансфор­мации (Δ n) рассматриваемого трансформатора (по данным завода); коэффициент токораспределения

За окончательную величину z_I1A принимается меньшее из двух значений по выражениям (11-52) и (11-54).

Выбранное z_I1A 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_I1В = t_I1В + Δ t, а величина z_I1A должна выбираться по выраже­нию (11-52), в котором вместо z_1В нужно подставить z_I1В.

Третья зона. Третья зона должна резервировать защиты при­соединений, 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 нена­правленного реле сопротивления выбирается из условия отстрой­ки, 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.ма кс} 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 .} и I_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(ЛI) 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.

Дата добавления: 2014-12-23