Чувствительности

В сетях с несколькими источниками питания, когда нейтрали заземлены с двух сторон защищаемой линии, токовые защиты нулевой последовательности выполняются направленными и устанавливаются с двух сторон каждой линии. На рис.21 показан участок сети, состоящей из двух ЛЭП W5 и W6 на которых установлены защиты 1 и 2 для ЛЭП W6. Направленность защит направлена стрелками.

Согласовываться по току и по времени должны защиты одного направления(защита 1 и защита 3).

Для расчета защит строятся кривые токов нулевой последовательности в зависимости от расстояния до точки КЗ 3I₀=f(l). Токи протекающие через защиту 1 и защиту 3 не одинаковы из-за подпитки от системы и заземленной нейтрали трансформатора на п/ст 4.На рис.21 3I₀₃₁ – ток 3I₀ через защиту 1, 3I₀₃₃ – через защиту 3.

Ток срабатывания I ступени токовой защиты нулевой последовательности (токовой отсечки без выдержки времени) должен быть отстроен от утроенного тока нулевой последовательности в защите при к.з. на землю на шинах противоположной подстанции:

, (5.1)

где – коэффициент, учитывающий погрешности и запас,

– максимальное значение периодической составляющей начального тока нулевой последовательности в защите при замыкании на землю на противоположенной подстанции (точка К1, рис. 21).

Максимальным значение тока может быть при однофазном или двухфазном к.з. на землю.

Зона действия I ступени защиты определяется графически по кривым изменения токов через защиту при изменении расстояния до точки КЗ (см. рис. 21). Длина защищаемой зоны I ступени защиты должна быть не меньше 20 ¸ 25% длины защищаемой линии.

Рис. 21 К расчету трехступенчатой токовой защиты нулевой
последовательности:

а – расчетная схема; б – кривые 3I₀ = f (l) и зоны действия отсечек;

в – характеристики времени действия.

Ток срабатывания II ступени ТНЗНП (токовой отсечки с выдержкой времени) выбирается по условию:

- согласования с I ступенью защиты предыдущей линии по выражению

, (5.2)

где k_отс = 1.1; – расчетный ток, протекающий через защиту 1 при коротком замыкании на землю в конце I cтупени защиты 3.

Определение производится графическим способом по кривым (см. рис. 21). Длина защищаемой зоны II ступени тоже определяется графически.

Коэффициент чувствительности II ступени защиты проверяется при к.з. на землю в конце защищаемой линии в минимальном режиме

. (5.3)

При КЗ в конце линии и на шинах противоположной подстанции необходимо выполнение условия k_ч ³ 1.5. При наличии надежно действующей резервной III ступени допустимо снижение k_ч до 1.3. При недостаточной чувствительности дополнительно к II ступени устанавливается III ступень защиты.

Ток срабатывания III ступени ТНЗНП выбирается по условию согласования со II ступенью защиты предыдущей линии.

Чувствительность III ступени проверяется в тех же режимах и точках, что и II ступени.

Ток срабатывания IV ступени отстраивается от тока небаланса в нулевом проводе трансформаторов тока при 3-фазном к.з. за трансформатором или на стороне НН автотрансформатора (точка К4, см. рис. 21). Кроме того ток срабатывания IV ступени проверяется также по условию отстройки от суммарного тока небаланса в нулевом проводе трансформаторов тока в максимальном нагрузочном режиме, в настоящей работе этом ток срабатывания может быть принят равным величине

= 100А

Коэффициент чувствительности IV ступени проверяется при однофазных КЗ в конце зоны резервирования.

, (5.4)

где – ток, протекающий по защищаемой линии при однофазном КЗв конце предыдущей линии в режиме каскадного отключения (точка К3, рис. 21).

Допускается k_ч ³ 1,2.

Если IV ступень не удовлетворяет условиям чувствительности, допустимо выбрать ток срабатывания защиты равным 60 А.

5.3 Определение тока срабатывания токовых реле защиты.

Вторичный ток срабатывания защиты (уставка на реле) определяется из выражения

I_с,р = I_с.з. / K_I,(5.5)

где K_I – коэффициент трансформации трансформаторов тока.

5.4 Выбор выдержек времени
и построение временных характеристик ТНЗНП

I ступень ТНЗНП – отсечка без выдержек времени:

t ^I_с.з = 0.

II ступень – отсечка с выдержкой времени:

, (5.6)

III ступень – отсечка с выдержкой времени:

, (5.7)

IV ступень – чувствительная защита с выдержкой времени. Время срабатывания выбирается по встречно-ступенчатому принципу.

, (5.8)

где D t = 0,3 ¸ 0.5 с – ступень селективности по времени,

t_УРОВ = 0.3 ¸ 0.5 – время действия УРОВ (устройство резервирования при отказе выключателя).

Характеристики времени действия ТНЗНП приведены на рис. 21.

5.5. Пример расчета токовой защиты нулевой последовательности.

Задача 5

Данные для расчета

Номинальное напряжение сети U_вн=115кВ

Линия W5: длина 55км

Линия W6: длина 60км.

На подстанции 4 установлен трансформатор, нейтраль которого заземлена.

Максимальное время действия защит нулевой последовательности отходящих присоединений на п/ст 4 (без линии W6) = t_c.з.max4 = 1,5;

На п/ст 5 t_с.з.max5 = 2c.

Токи 3I₀, протекающие по линиям W5 и W6 при КЗ в точках:

Таблица 5

Точка КЗ	К1	К2	К3	К4	К5
Ток 3I0 по линииW5	21	12,4	8,5	5,9	4,0
Ток 3I0 по линии W6			15	9,6	5,5

Решение

На рис.22 построены кривые токов 3I₀ через защиты 1 и 3 при изменении расстояния до точки КЗl_к.

1. Ток срабатывания I ступени токовой направленной защиты нулевой последовательности (ТНЗПН) 1 линии W1 отстраивается от тока 3I₀ при к.з. на землю на шинах п/ст 4 (точка КЗ)

3I_{0 с.з 1} = k_отс 3I_{0 з} = 1,3× 8,5 = 11,05 кА.

Длина зоны действия I ступени защиты равна 35 км, что составляет 64% защищаемой линии (см. рис. 22).

Ток срабатывания I ступени ТНЗНПЗ линии W6 отстраивается от тока 3I₀ при к.з. на землю на шинах подстанции 5.

кА

2. Ток срабатывания II ступени ТНЗНП 1 линии W1 выбирается по двум условиям:

- согласовывается с I ступенью защиты линии W2:

кА,

где = 4,8кА– ток 3I₀, протекающий через защиту 1 при КЗ на землю в конце I ступени защиты 3 (определен графически, см. рис. 22).

Проверяем чувствительность II ступени ТНЗНП 1 линии W1 при к.з. в точке К3.

= 3,73 > 1,5.

Длина зоны II ступени определена графически и равна 90 км.

Чувствительность II ступени защиты достаточна, поэтому III ступень защиты можно не устанавливать.

Принимаем ток срабатывания IV ступени ТНЗНП 1 равным величине

=100 А.

Коэффициент чувствительности IV ступени при однофазном к.з. в конце зоны резервирования (точка К5)

4. Выбор выдержек времени и построение временных характеристик для нечетных защит.

Для защит 1 и 3:

I ступень – t^I_c.з. = 0;

II ступень – t^II_c.з. = t_УРОВ + Dt = 0,3 + 0,5 = 0,8 с.

При установке третьей ступени защиты на смежных линиях

III ступень – t^III_c.з. = t^II_c.з. + Dt = 0,8 + 0,5 = 1,3 с.

IV ступень защиты 1 выбирается по двум условиям:

- по условию согласования с защитой 3:

t^IV_{c.з 3} = t^IV_c.з.max5 + Dt=2+0,5=2,5с.

t^IV_{c.з 1} = t^IV_{c.з 3} + Dt = 2,5 + 0,5 = 3 c;

- по условию отстройки от ТНЗНП, установленной на присоединениях п/ст 4

t^IV_c.з1 = t^II_{c.з max4} + Dt = 1,5 + 0,5 = 2 с.

Принимаем t^IV_{c.з 1} = 3 с.

На рис. 22 построены характеристики времени действия нечетных защит 1 и 3.

Дата добавления: 2015-05-08