Расчет II ступени дистанционной защиты

Расчет I ступени дистанционной защиты

Первичное сопротивление срабатывания I ступени ДЗ выбирается по условию отстройки от металлического к.з. на шинах подстанции в противоположном конце линии

, (4.1)

где – сопротивление защищаемой линии;

X_W1 = X_удl_W1 – индуктивное сопротивление, Ом;

R_W1 = R_уд l_W1 – активное сопротивление линии, Ом;

R_уд, Х_уд – удельные сопротивления линии, Ом/км;

l_W1 – длина линии, км;

k_отс = 1,15 – коэффициент отстройки, учитывающий различные погрешности, неточности расчетов и необходимый запас.

Угол расчетного сопротивления защит равен φ₃=φ_л=arctgx_w/l_w

Первичное сопротивление срабатывания II ступени выбирается в зависимости от конфигурации сети. Для одиночных линий (рис.16) сопротивление срабатывания второй ступени находится по двум условиям:

а) по условию согласования сI ступенью защиты предыдущей линии

; (4.2)

б) по условию отстройки от к.з. на шинах ВН (СН) автотрансформатора подстанции, примыкающей к противоположному концу линии (точка К2), или отстройки от к.з. на стороне НН трансформатора подстанции (точка К3):

, (4.3)

где Z^II_{c.з. пред} = Z^I_c.з(3) – сопротивление срабатывания I ступени ДЗ линии W2;

Z_T – минимально возможное сопротивление обмоток ВН и СН параллельно работающих автотрансформаторов или обмоток параллельно работающих трансформаторов;

a= 0,1 – коэффициент, учитывающий погрешности измерительных трансформаторов;

k_ток = I_I / I_II; k_ток.Т = I₁ / I_T – коэффициенты токораспределения, равные отношению первичного тока в месте установки защиты к току, соответственно, в предыдущей линии, автотрансформаторе или трансформаторе, при трехфазном к.з. в конце зоны действия той защиты, с которой производится согласование (см. рис. 2.2).

Если на п/ст Б отсутствует подпитка точки к.з., то через защиты 1 и 3 при к.з. в точке К1 будет протекать один и тот же ток (I_I=I_II), и коэффициент токораспределения k_ток будет равен единице (k_ток =1).

Из полученных значений Z ^II _с.з. в данном и во всех последующих случаях за расчетное принимается минимальное значение.

Коэффициент чувствительности II ступени дистанционной защиты определяется по выражению

, (4.4)

где – принятое значение сопротивления срабатывания II ступени ДЗ (минимальное значение из полученных при расчете), Z _{W 1} – сопротивление защищаемой ЛЭП.

В соответствии с ПУЭ требуемое значение коэффициента чувствительности должно быть k_ч ³ 1,25

. (4.5)

Третья ступень предназначается для резервирования. Желательно, чтобы третья ступень охватывала не только свою, но и предыдущую линию (W2, рис. 16). Сопротивление срабатывания третьей ступени должно быть отстроено от минимального сопротивления в нагрузочном режиме. Для реле с характеристикой в виде окружности, проходящей через начало координат (рис. 15,а)

, (4.6)

где минимальное сопротивление нагрузки равно

,

где – минимальное значение первичного напряжения;

– максимальный ток в защищаемой линии, можно принять равным длительно допустимому току для проводов защищаемой линии ;

=1÷1,5 – коэффициент самозапуска;

– коэффициент возврата реле сопротивления ;

– угол максимальной чувствительности реле сопротивления (для ЭПЗ – 1636 может быть равен 65 или 80 ;

– угол сопротивления нагрузки ( =0,8÷0,9).

Для третей ступени проверяется чувствительность в конце зоны резервирования

, (4.7)

где сопротивление, замеряемое защитой в конце зоны резервирования , равно

. (4.8)

Если чувствительность защиты с характеристикой в виде окружности не обеспечивается, то можно повысить чувствительность, выбрав характеристику реле сопротивления в виде эллипса. Тогда сопротивление срабатывания, рассчитанное по (4.6), принимается за значение сопротивления малой оси эллипса

а сопротивление срабатывания защиты определится значением сопротивления большой оси

(4.9) где коэффициент эллипсности принимается равным 0,5 или 0,65.

Для микропроцессорных защит третью ступень можно отстроить от сопротивления нагрузки по углу, выбрав угол наклона правой боковой грани характеристики по выражению

(4.10)

где - дополнительный угол, учитывающий погрешности реле и измерительных трансформаторов;

угол нагрузки в условиях перегрузки

, (4.11)

где

В микропроцессорных защитах угол задается уставкой. В этом случае сопротивление срабатывания третьей ступени выбирается по условию обеспечения требуемой чувствительности

, (4.12)

где .

В цифровых защитах уставки устанавливаются отдельно по оси R и Х, поэтому сопротивление срабатывания защиты должно быть представлено в виде ортогональных составляющих

(4.13)

При этом будет уставкой по оси Х. Уставка по оси R (охват защитой по оси R) должна включать, кроме активного сопротивления линии в пределах зоны защиты , сопротивление дуги .

Сопротивление дуги является нелинейным, зависит от величины тока КЗ и может быть определено по выражению

, (4.14)

где – длина дуги в метрах; – ток в месте КЗ, А.

Тогда уставка по оси R в первичных величинах будет равна:

В расчетах можно принять

(4.15)

На рис.15, б приведены характеристики ступеней микропроцессорной дистанционной защиты, входящей в шкаф ШЭ2607.011 фирмы «Экра».

Сопротивление срабатывания реле сопротивления (уставка) определяется по первичном сопротивлению срабатывания защиты

(4.16)

где и – коэффициенты трансформации трансформаторов тока и напряжения.

4.3. Выбор выдержек времени и построение
временных характеристик

Пример построения характеристик времени действия дистанционных защит показан на рис.17

Первая ступень дистанционной защиты действует без выдержек времени

t ^I _c,з = 0.

Вторая ступень – с выдержкой времени, равной сумме времени действия УРОВ и ступени селективности

t ^II _c,з = t _УРОВ + D t,(4.16)

где t _УРОВ– время действия УРОВ равно 0.3 ¸ 0.5 с;

D t = 0.5 с – ступень селективности по времени.

Выдержка времени III ступени защиты выбирается по встречно-ступенчатому принципу:

t ^III _{с.з 1} = t ^III _c.з,3 + D t;

t ^III _{c.з 1} = t ^III _{с.з. отх. присоед п/ст Б}+ D t. (4.17)

Из двух полученных значений t ^III _c.з за расчетное принимается большее.

Расчет дистанционных защит должен заканчиваться построением временных характеристик защит t _c,з= ¦ (l)

Рис. 17. Характеристики времени действия дистанционных защит:

а – схема системы; б – характеристики времени действия нечетных защит;
в – то же, но для четных защит

При построении временных характеристик следует учитывать реальные, а не фиктивные сопротивления на зажимах защит.

Например, для II ступени дистанционной защиты 1 (см. рис. 16)

Z_р= Z_W1 + (Z^II_c,з1 – Z_W1) k_ток,

где Z_р – реальное сопротивление на зажимах защиты, которое откладывается при построении временных характеристик, k_ток – коэффициент токораспределения из расчета Z ^II _c.з1.

Длина зоны действия второй ступени защиты 1 будет равна величине

. (4.18)

Характеристики времени действия дистанционных защит приведены на рис. 2.5, б для нечетных защит и на рис. 2.5, в – для четных защит.

Дата добавления: 2015-05-08