Проектирование релейной защиты и автоматики участка сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО

ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

«ДОНСКОЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»

(ДГТУ)

Факультет Энергетика и системы коммуникаций

Кафедра Энергетика, автоматика и системы коммуникаций

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту по дисциплине Проектирование релейной защиты и автоматики

на тему ПРОЕКТИРОВАНИЕ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ УЧАСТКА СЕТИ 220кВ

Автор проекта С.А. Волохов

130302 Электроэнергетика и электротехника

Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем

Обозначение курсового проекта ПРЗА.830000.000 ПЗ Группа ЭЛ41

Руководитель проекта профессор В.А. Шелест

Ростов-на-Дону 2015



Содержание

Введение

1. Расчет токов короткого замыкания

1.1 Составление схемы замещения прямой последовательности

1.2 Составление схемы замещения нулевой последовательности

1.3 Выбор расчетных режимов и вычисление токов короткого замыкания

1.4 Расчет максимальной токовой защиты для линии с односторонним питанием

1.5 Расчет токовых отсечек для линий с двусторонним питанием

2. Дистанционные защиты линий

2.1 Расчет уставок дистанционных защит

2.2 Проверка чувствительности реле сопротивления по току точной работы

2.3 Расчет уставок блокировки при качаниях

2.4 Максимальные токовые защиты от замыканий на землю

2.5 Дифференциально-фазная высокочастотная защита

2.6 Автоматическое повторное включение

2.7 Схема размещения релейной защиты и автоматики

3. Защита понижающего трансформатора

3.1 Исходные данные к расчету защит

3.2 Расчет продольной дифференциальной токовой защиты

3.3 Расчет максимальной токовой защиты с комбинированным пуском по напряжению

4. Защита автотрансформатора понижающей подстанции

4.1 Исходные данные к расчету защит

4.2 Расчет продольной дифференциальной токовой защиты

4.3 Расчет максимальной токовой защиты обратной последовательности на стороне ВН

4.4 Расчет максимальной токовой защиты на стороне НН с приставкой для действия при симметричных коротких замыканиях

4.5 Расчет дистанционной защиты

5. Защита блока генератор-трансформатор

5.1 Исходные данные к расчету защит

5.2 Расчет общей дифференциальной токовой защиты блока

5.3 Расчет дифференциальной токовой защиты генератора

Заключение

Список использованных источников

Приложение

замыкание трансформатор подстанция линия



Введение

При эксплуатации энергетического оборудования и электрических сетей неизбежны их повреждения и не нормальные режимы. Наиболее опасными являются короткие замыкания, повреждения изоляции и перегрузки. Короткие замыкания возникают из-за пробоя или перекрытия изоляции, обрывов проводов, ошибочных действий персонала и других причин. В большинстве случаев в месте КЗ возникает электрическая дуга, которая приводит к разрушениям токоведущих частей, изоляторов и электрических аппаратов. Кроме повреждений электрического оборудования могут возникать такие нарушения нормальных режимов работы, как перегрузка, замыкание на землю одной фазы в сети с изолированной нейтралью, выделение газа в результате разложения масла в трансформаторе, или понижение уровня масла в его расширителе и др. Основным назначением релейной защиты является выявление места возникновения КЗ и быстрое автоматическое отключение выключателей поврежденного оборудования или участка сети от остальной неповрежденной части электрической установки или сети. Вторым назначением релейной защиты является выявление нарушений нормальных режимов работы оборудования, которые могут привести к аварии, и подача предупредительных сигналов обслуживающему персоналу, или отключение оборудования с выдержкой времени.

Согласно требованием ПТЭ, силовое оборудование электростанций, подстанций и электрических сетей должно быть защищено от коротких замыканий и нарушений нормальных режимов работы устройствами релейной защиты и автоматики. Устройства РЗиА должны быть постоянно включены, кроме устройств, которые должны выводиться из работы в соответствии с назначением и принципом действия, режимом работы энергосистемы и условиями селективности. Устройства аварийной и предупредительной сигнализации должны быть всегда готовы к действию.



1. Расчет токов короткого замыкания

1.1 Составление схемы замещения прямой последовательности

Для расчета токов КЗ в именованных единицах принимаем среднее номинальное напряжение сети Uср.н =230кВ.

Сопротивление генератора станции А:

где - сверхпереходное сопротивление генератора;

- средние номинальное напряжение сети, кВ;

- номинальный коэффициент мощности;

- активная мощность генератора, МВт.

Сопротивление трансформатора блока станции А:

где - напряжения К.З. трансформатора, %;

- полная мощность трансформатора, МВА.

Сопротивления автотрансформатора подстанции Б:



где напряжения короткого замыкания обмоток трансформатора:

Сопротивления трансформатора подстанции Г:



где напряжения короткого замыкания обмоток:

Рисунок 1.1.1 Исходная схема участка цепи

Сопротивления трансформатора подстанции Д:



Сопротивление прямой последовательности одной цепи линии АБ:

где - средние удельное индуктивное сопротивление воздушных линий электропередачи, Ом/км;

l - длина воздушной линии электропередачи, км.

Сопротивление прямой последовательности линии БВ:

Сопротивление прямой последовательности линии АГ:

Сопротивление прямой последовательности линии БД:



На основании исходной схемы сети составляется схема замещения прямой (обратной) последовательности (рис. 1.1.1). Точки 2, 4, 6, 9 приняты в средине линий.

Дробные значения у сопротивлений указывают: номер сопротивления (ветви) - в числителе, величину сопротивления - в знаменателе.

Рисунок 1.1.1 Схема замещения прямой (обратной) последовательности для рассматриваемого участка сети

1.2 Составление схемы замещения нулевой последовательности

Сопротивления нулевой последовательности трансформаторов и автотрансформаторов:



Сопротивления нулевой последовательности одноцепных линий определяются с учетом табл.1.1[1]:

Сопротивления нулевой последовательности двуцепной линии определяются с учетом данных табл.1.1[1] и рис.8[1]:

4. Составляется схема замещения нулевой последовательности (рис. 1.2.1). Обозначения на схемы приняты такие же, как и для схемы замещения прямой последовательности.

Рисунок 1.2.1. Схема замещения нулевой последовательности для рассматриваемого участка сети

1.3 Выбор расчетных режимов и вычисление токов короткого замыкания

1. Выбор расчетных режимов. Основные режимы, при которых расчету подлежат все точки КЗ, указанные на соответствующих схемах замещения:

а) максимальный - в работе находятся все генераторы, трансформаторы и линии при максимальном режиме смежной системы;

б) минимальный - отключен один блок на станции А при минимальном режиме работы смежной системы.

Дополнительные расчетные режимы для согласования защит линий, соответствующие максимальным и минимальным токам защит линий и требуемым значениям коэффициентов чувствительности:

а) максимальный режим - отключена и заземлена одна из параллельных линий, расчетные точки КЗ 1, 2, 3;

б) максимальный режим - каскадное отключение КЗ у шин подстанции А (точка 1') и у шин подстанции Б (точка 3');

в) то же, что и п.б, но в минимальном режиме;

г) расчетные режимы для согласования защит линий.

2. Вычисление токов трехфазных КЗ. Определение токов КЗ для каждой точки производится в следующем порядке:

а) сворачивается схема замещения (прямой последовательности) относительно данной точки КЗ с учетом того, что ЭДС всех источников равны и совпадают по фазе;

б) вычисляется ток КЗ в месте повреждения по (1.4)[1];

в) полный ток в месте повреждения распределяется по ветвям схемы замещения..

В качестве примера приведем расчет токов КЗ для точки 2. После преобразований сопротивлений со стороны подстанций А и Б схема замещения имеет вид, приведенный на рис.1.3.1,а.

Рисунок 1.3.1. Преобразование схемы замещения прямой последовательности

Затем, объединяя источники питания, преобразуем треугольник сопротивлений 11, 29, 30 в эквивалентную звезду:

Далее после простейших преобразований получим (рис.1.3.1,б,в):

Полный ток в месте повреждения:

Таблица 1.3.1 - Результаты расчетов токов при трехфазных коротких замыканий

№ точки КЗ	Х1, Ом	, кА	Наименование ветви	Доля тока ветви	Ток ветви, кА	№ точки КЗ	Х1, Ом	, кА	Наименование ветви	Доля тока ветви	Ток ветви, кА
Максимальный режим	Минимальный режим
1	17,53	7,575	7,8 9 11	0,4 0,1 0,1	3,033 0,754 0,754	1	30,45	4,361	7 9 11	0,695 0,152 0,152	3,033 0,664 0,664
2	25,77	5,154	9 10 11 12	0,614 0,386 0,114 0,272	3,164 1,989 0,587 1,402	2	37,13	3,576	9 10 11 12	0,57 0,43 0,07 0,36	2,038 1,538 0,25 1,288
3	24,83	5,348	10 11 12	0,328 0,328 0,345	1,752 1,752 1,844	3	34,94	3,801	10 11 12	0,292 0,292 0,416	1,11 1,11 1,58
4	26,75	4,964	12 13 10,11	0,419 0,581 0,209	2,078 2,886 1,039	4	34,62	3,836	12 13 10,11	0,404 0,597 0,202	1,548 2,289 0,774
5	16,36	8,115	13 14	0,182 0,818	1,477 6,637	5	24,88	5,338	13 14	0,223 0,777	1,188 4,15
6	23,53	5,643	15	1	5,643	6	36,46	3,642	15	1,0	3,642
7	29,54	4,495	15,16	1	4,495	7	42,47	3,127	15,16	1,0	3,127
8	274,4	0,484	15	1	0,484	8	287,4	0,462	15	1,0	0,462
9	28,83	4,606	24 12 13	1 0,345 0,345	4,606 1,588 1,588	9	38,94	3,41	24 12 13	1,0 0,416 0,416	3,41 1,418 1,418
10	32,84	4,044	25 12 13	1 0,345 0,345	4,044 1,394 1,394	10	42,95	3,092	25 12 13	1,0 0,416 0,416	3,092 1,286 1,286
11	277,8	0,478	26,28 12 13	1 0,345 0,345	0,478 0,165 0,165	11	287,4	0,462	26,28 12 13	1,0 0,416 0,416	0,462 0,192 0,192
12	50,22	2,644	20 21 10 11 12	0,5 0,5 0,328 0,328 0,345	1,322 1,322 0,866 0,866 0,911	12	60,33	2,201	20 21 10 11 12	0,5 0,5 0,292 0,292 0,416	1,1 1,1 0,643 0,643 0,915
13	147,6	0,9	20,21 22	0,5 1	0,45 0,9	13	157,7	0,842	20,21 22	0,5 1,0	0,421 0,842

Максимальный режим. Отключена одна линия АБ	Минимальный режим. Каскадное отключение КЗ на линии у шин ПА
1	18,09	7,342	7,8 9	0,413 0,174	3,033 1,276	1'	71,86	1,848	9,10 11 12	0,525 1,0 0,474	0,971 1,848 0,876
2	26,49	5,013	9 10	0,699 0,301	3,505 1,509	Каскадное отключение КЗ на линии у шин ПБ
3	30,83	4,307	10 12	0,572 0,428	2,463 1,844	3'	63,81	2,081	9,10 11 5,6,7	0,274 1 0,726	0,57 2,081 1,511
12	56,22	2,362	10	0,572	1,351	Отключена и заземлена одна линия АБ и отключен один блок станции А
Максимальный режим; каскадное отключение КЗ на линии у шин ПА
1'	62,82	2,114	9,10 11 12	0,572 1 0,428	1,209 2,114 0,905	1	30,82	4,309	9	0,296	1,276
Максимальный режим; каскадное отключение КЗ на линии у шин ПББ	Отключен один блок станции А; каскадное отключение у шин ПБ
3'	50,09	2,651	9,10 11 5,6,7,8	0,174 1 0,413	0,461 2,651 1,095	3'	62,82	2,114	9,10 11	0,703 1	1,487 2,114
	Минимальный режим, отключена и заземлена одна линия АБ
	1	31,78	4,178	9,13	0,274	1,145
	5	25,6	5,188	12 14	0,2 0,8	1,039 4,148

2. Вычисление токов однофазных КЗ. Определение токов 3I0 при однофазных КЗ на землю для каждой точки повреждения производится в следующем порядке:

а) сворачивается схема замещения нулевой последовательности относительно данной точки КЗ;

б) вычисляется ток 3I0 в месте повреждения по (1.6)[1], при этом значения Х1 принимаются по результатам расчета трехфазных КЗ для данной точки и данного режима;

в) распределение полного тока 3I0К производится по ветвям схемы замещения нулевой последовательности.

Ниже для примера производится расчет токов 3I0 при каскадном отключении однофазного КЗ на землю у шин подстанцииА (точка 1', рис. 1.3.2).

После преобразования участков схемы со стороны подстанций А и Б и включения полного сопротивления взаимоиндукции со стороны подстанции Б (см.рис.8[1]) схема замещения нулевой последовательности имеет вид, указанный на рис. 1.3.2,а. Затем после простейших преобразований (рис. 1.3.2,б,в) получим:



Рисунок 1.3.2. Преобразование схемы замещения нулевой последовательности при каскадном отключении КЗ у шин подстанции А (точка 1')

Полный ток 3I0К в месте повреждения определяется по формуле:

где- сопротивление прямой последовательности при трехфазном КЗ в точке 1'.

1.4 Расчет максимальной токовой защиты для линии с односторонним питанием

1. Ток срабатывания отсечки первой ступени защиты линии АГ отстраивается по (2.1)[1] от тока трехфазного КЗ на шинах 10 кВ подстанции Г (максимальный режим, точка КЗ 8):

2. Чувствительность защиты определяется по (2.3)[1] при двухфазном КЗ в конце защищаемой линии (минимальный режим, точка КЗ 7):

3. Остаточное напряжение на шинах подстанции А находится при КЗ в конце зоны действия отсечки по (2.4)[1]. Так как на подстанции Г нет выключателя со стороны высокого напряжения, зона действия отсечки охватывает и часть трансформатора подстанции Г. В этом случае зона, защищаемая отсечкой, определяется аналитически по (2.2)[1]:

где - сопротивление на шинах подстанцииА в минимальном режиме.

Таблица 1.4.1 - Результаты расчетов токов при однофазных КЗ на землю

№ точки КЗ	, Ом	,кА	Наименование ветви	Доля тока ветви	Ток ветви, кА	№ точки КЗ	,Ом	, кА	Наименование ветви	Доля тока ветви	Ток ветви, кА
Максимальный режим	Минимальный режим
1	6,62 17,53	9,557	7 9 11 12 13	0,455 0,029 0,029 0,013 0,013	4,347 0,273 0,273 0,122 0,122	1	5,33 12,78	6,448	5 9 11 12 13	0,952 0,024 0,024 0,026 0,013	6,13 0,15 0,15 0,16 0,08
2	31,14 15,64	3,191	9 10 11 13	0,526 0,43 0,07 0,2	1,678 1,378 0,216 0,642	2	32,42 20,62	2,704	9 10 11 13	0,527 0,44 0,062 0,103	1,08 0,89 0,12 0,21
3	23,33 14,3	3,835	10 11 12 15 20,21 13	0,15 0,15 0,39 0,15 0,082 0,11	0,567 0,567 1,49 0,572 0,315 0,845	3	22,57 19,53	3,212	10 11 12 15 20,21 13	0,15 0,15 0,379 0,154 0,085 0,193	0,4 0,4 1,04 0,42 0,23 0,53
4	20,73 14,61	3,987	12 13 24 15 10,11	0,3 0,48 0,3 0,074 0,074	1,2 1,94 1,2 0,29 0,29	4	22,57 19,53	3,232	12 13 24 15 10,11	0,326 0,46 0,33 0,081 0,078	0,96 1,35 0,96 0,26 0,25
5	16,51 11,63	5,008	13 14 10,11 12	0,216 0,744 0,031 0,128	1,08 3,726 0,156 0,64	5	22,84 17,63	3,428	13 14 10,11 12	0,3 0,647 0,042 0,176	0,86 1,88 0,12 0,511
6	45,41 22,23	2,216	15 16	0,55 0,445	1,228 0,987	6	45,76 26,86	2,002	15 16	0,551 0,45	0,8 0,65
7	35,18 30,14	2,086	16 17	0,258 0,742	0,537 1,55	7	35,26 34,78	1,9	16 17	0,256 0,743	0,48 1,4
9	16,9 19,56	3,555	24 12 13 25	0,18 0,09 0,27 0,316	0,64 0,32 1,06 1,242	9	25,5 24,48	2,675	12 13 25 24	0,254 0,268 0,477 0,523	0,66 0,7 1,24 1,36
10	15,3 24,52	3,096	12 13 25 26	0,113 0,226 0,113 0,4	0,49 0,982 0,49 1,732	10	23,97 29,43	2,405	12 13 26 25	0,182 0,192 0,375 0,625	0,5 0,53 1,04 1,73
Максимальный режим, отключена и заземлена одна линия АБ	Минимальный режим. Каскадное отключение КЗ на линии АБ у шин ПА
1	2,714 7,04	11,85	5,6 9,29	0,485 0,031	5,74 0,36	1'	75,366 55,28	1,07	10 11 30	0,461 1,0 0,289	0,4 0,88 0,255
3	21,07 18,8	3,396	10,30 12	0,36 0,35	1,151 1,1	Минимальный режим. Каскадное отключение КЗ на линии АБ у шин ПБ
			15 20,21	0,135 0,074	0,424 0,234	3'	65,416 45,05	1,28	10 11 30	0,226 1,0 0,774	0,229 1,02 0,786
Максимальный режим. Каскадное отключение КЗ на линии АБ у шин ПА	Минимальный режим, отключена и заземлена одна линия АБ
1'	74,94 50,5	1,132	10 30 20,21 11	0,456 0,3 0,063 1,0	0,404 0,266 0,056 0,886	1	5,27 13,33	6,23	29 12 13	0,06 0,032 0,016	0,744 0,4 0,2
Максимальный режим. Каскадное отключение КЗ на линии у шин ПБ	5	22,67 19,16	3,26	12 13	0,097 0,18	0,544 1,05
3'	65,35 38,87	1,392	10 11 29	0,227 1,0 0,772	0,231 1,0160,784	Отключен трансформатор ПД
						5	18,126 11,63	4,81	13 14	0,183 0,816	0,67 2,99
Отключена и заземлена одна линия АБ и один трансформатор подстанции Б	Отключены один автотрансформатор ПБ и трансформатор ПД
1	2,74 7,04	11,83	5 29 12	0,49 0,04 0,013	11,85 0,936 0,309	3	28,8 14,3	3,47	30 12,13	0,365 0,356	0,842 0,82
3	27,31 18,8	3,069	30 12 15 20,21	0,071 0,118 0,045 0,025	0,84 1,396 0,535 0,3	Отключена и заземлена одна линия АБ и отключен один блок станции А
						1	5,285 12,87	6,42	10	0,056	0,706

Тогда

Таким образом, отсечка первой ступени принимается в качестве основной защиты на линии АГ, так как эта отсечка надежно защищает всю линию и обеспечивает высокое остаточное напряжение на шинах подстанции А; в связи с этим отсечка второй ступени не устанавливается.

4. Ток срабатывания третьей ступени защиты отстраивается от максимального тока нагрузки подстанции Г и определяется по (2.9) [1]:

где

5. Чувствительность максимально-токовой защиты проверяется по (2.10) [1] при двухфазном КЗ на шинах 10 кВ подстанции Г (минимальный режим, точка КЗ 8):

К установке рекомендуется двухступенчатая токовая защита с уставками:

Время срабатывания максимально-токовой защиты должно быть больше времени работы резервных защит трансформатора подстанции Г, предварительно можно принять

1.5 Расчет токовых отсечек для линий с двусторонним питанием

Эти отсечки входят в состав панелей и шкафов комбинированных защит, как правило в виде дополнительных защит от междуфазных КЗ на линиях АБ и БВ.

1. Предварительно производится построение кривых спадания токов по линиям при трехфазных КЗ в максимальном и минимальном режимах (рис. 1.3.1). В дальнейшем по этим кривым определяются зоны, защищаемые отсечками.

2. Ток срабатывания отсечки определяется по (2.12) [1] с учетом данных таблица 1.3.1 в расчетных режимах (для параллельных линий одна из них отключена) и отстройкой от тока качаний по (2.11) [1]

Ток качаний по линии АБ (отключена одна из линий):

Ток качаний по линии БВ (линии АБ включены параллельно):

3. Зоны, защищаемые отсечкой в максимальном и минимальном режимах определяются по рисунку 1.5.1.

Рассматриваемая линия: АБ

Токи, протекающие через защиту А

Точка К1 max I=Iблока*2+I11=3.03*2+0.754=6.814 кA

min I=Iблока+I11=3.03+0.664=3.694 кA

Точка К2 max I=I9=3,164 кА

min I=I9=2,038 кА

Точка К3 max I=I10=1,752 кА

min I=I10=1,11 кА

Токи, протекающие через защиту Б

Точка К3 max I=I11+ I12 = 1,752+1,844=3,6 кA

min I=I11+ I12 = 1,11+1,58 =2,69 кA

Точка К2 max I=I10=1,989 кА

min I=I10=1,538 кА

Точка К1 max I=I9=0,754 кА

min I=I9=0,664 кА

Рассматриваемая линия: БВ

Токи, протекающие через защиту Б

Точка К3 max I=I10+ I11 = 1,752+1,752=3,5 кA

min I=I11+ I12 = 1,11+1,11=2,22 кA

Точка К4 max I=I12=2,078 кА

min I=I12=1,548 кА

Точка К5 max I=I13=1,477 кА

min I=I13=1,188 кА

Токи, протекающие через защиту В

Точка К3 max I=I12=1,844 кА

min I=I12=1,58 кА

Точка К4 max I=I13=2,886 кА

min I=I13=2,289 кА

Точка К5 max I=I14=6,637 кА

min I=I14=4,15 кА



4. Зона, защищаемая в каскаде, находится с учетом (2.2) [1] в расчетном режиме. Например, для отсечки, установленной на подстанцииА

где

(определяется по данным таблицы 1.3.1, точка 1, режим максимальный, отключение одной линии ПА-ПБ).

Зона, защищаемая отсечкой

5. Остаточное напряжение на шинах подстанцииА определяется по (2.4) [1] и таблице2.1.1:

а) в максимальном режиме:

где

б) в режиме каскадного отключения

Результаты расчетов по п.2-п.5 для других защит, приведены в таблице 1.5.1.

Рисунок 1.5.1. Кривые спадания токов по линиям ПА-ПБ-ПВ при трехфазных КЗ в максимальном и минимальном режимах

6. Дополнительно проверяется чувствительность отсечек при двухфазном КЗ в минимальном режиме в месте установки защиты (по данным кривых спадания токов КЗ (рис. 1.5.1).



Линия АБ:

Линия БВ:

Таблица 1.5.1 - Расчет токовых отсечек от междуфазных КЗ для линий с двусторонним питанием

Наименование линии	Место установки защиты	Расчетное условия (вид и место КЗ, расчетный режим)	Ток линии при КЗ, кА	Ток линии при качаниях, кА, вычисляется по (2.11)	Ток срабатывания защиты, кА, вычисляется по (2.12)	Зона, защищаемая отсечкой, определяемая по рис.47 или с учетом (2.2)	Остаточное напряжение, вычисляется по (2.4), %	Назначение защиты
						макс. мин.	каскад, макс.	макс. мин.	каскад, макс.
ПА - ПБ	ПА	Трехфазное КЗ на шинах ПБ; режим максимальный, отключена и заземлена одна линия АБ (т.3, ветвь 10)	2,46	2,22	2,56	70 43	72,41	74,1 45,8	70,5	дополнительная
	ПБ	Трехфазное КЗ на шинах ПА; режим максимальный, отключена и заземлена одна линия АБ (т.1, ветвь 9)	1,28			29 7	35,69	30,7 7,41	37,8	дополнительная
ПБ - ПВ	ПБ	Трехфазное КЗ на шинах ПВ; режим максимальный (т.5, ветвь 13)	1,48	2,66	3,05	0 0	-	0 0	-	не устанавливается
	ПВ	Трехфазное КЗ на шинах ПБ; режим максимальный (т.3, ветвь 12)	1,84			35,5 0	-	29,7 0	-	основная



2. Дистанционные защиты линий

2.1 Расчет уставок дистанционных защит

1. В рассматриваемой сети дистанционные защиты могут быть установлены на линиях с двусторонним питанием АБ и БВ. Выбор коэффициентов трансформации ТТ и ТН производится:

а) длительно допустимый ток для линии АБ, выполненной проводом АС 400/51 по условиям нагрева проводов составляет 835 А; для линии БВ, выполненной проводом АС 240/32-605 А; принимаются коэффициенты трансформации ТТ соответственно КIАБ = 1000/5 и КIБВ= 800/5;

б) на подстанциях А, Б и В установлены измерительные трансформаторы напряжения с коэффициентом трансформации

где и - напряжения высшей и низшей обмоток трансформатора соответственно, В;

2. Вычисляются полные первичные сопротивления линий

где R - среднее удельное активное сопротивление линии электропередачи, Ом/км.

3. Расчеты уставок дистанционных защит выполнен в соответствии с § 2.2. Расчетные условия и примеры определения коэффициентов токораспределения приведены на рис. 2.1.1. При выборе уставок согласование защит линий произведено по полным сопротивлениям, поскольку различие в углах сопротивлений отдельных линий не превышает 3-5. Расчет уставок и проверка чувствительности дистанционных защит приведены в табл.8.4.

Рисунок 2.1.1. Расчетные условия для согласования защитрассматриваемого участка сети



Таблица 2.1.1 - Расчет уставок и проверка чувствительности дистанционных защит

Наименование, длина, марка провода и сопротивление линии	Место установки защиты	Ступень защиты	Расчетные режимы для выбора параметров срабатывания и проверки чувствительности	Расчетное выражение	Расчет параметров срабатывания (Ом; с) и чувствительности защиты	Принятые значения параметров срабатывания, Ом; с
ПА - ПБ 80 км, АС 400/51, zл = 33,61 Ома	ПА	I	Отстройка от КЗ на шинах подстанции Б.	(2.13)
		II	а). Согласование с первой ступенью защиты линии БВ при отключении одной линии АБ; кток = 1 (рис.48,а).	(2.14)		Принимается меньшее из а,б,в ; При наличии УРОВ на ПБ
			б). Согласование с I ступенью защиты параллельной линии со стороны ПБ в режиме каскадного отключения КЗ у шин ПА; кток = 0,48 (рис.48,б, табл.8.1, т.1', в.9/в.11).	(2.14)
ПА - ПБ	ПА	II	в). Отстройка от КЗ на шинах 220 кВ ПБ при отключении одной линии АБ; кток = 0,48 (табл.8.1, т.3, в.10). г).Чувствительность защиты при КЗ на шинах ПБ	(2.15)	г) кч = 117,7/34,13 = 3,45>1,25.
		III	а). Отстройка от максимального тока нагрузки линии по нагреву проводов. б). Чувствительность при КЗ на шинах ПВ кт=0,5 (табл.8.1, т.5, в.9/в.12). в).Чувствительность пр КЗ на шинах 110 кВ ПГ кт=0,48 (табл.8.1, т.3, в.10).	(2.18) (2.19) (2.19) (2.19)	а) б) в)
ПА-ПБ	ПБ	I	Отстройка от КЗ на шинах ПА.	(2.13)	4,13
		II	а). Согласование с I ступенью защиты параллельной линии со стороны ПА в режиме каскадного отключения КЗ у шин ПБ отключен блок станции А; кток= 1 (рис.22,в, табл.8.1, т.3', в.10/в.11). б). Отстройка от КЗ за трансформатором (автотрансформатором) станции А не расчетная - блок имеет быстродействующие защиты. в). Чувствительность защиты при КЗ на шинах ПА.	(2.14)	а)51,64 Это расчетное условие, которое не должно быть превышено. Для повышения избирательности эта уставка может быть снижена, исходя из условия обеспечения надежной чувствительности ; в)	.
		III	а). Отстройка от максимального тока нагрузки линии по нагреву проводов. б). Чувствительность защиты в режиме каскадного отключения КЗ у шин ПБ на параллельной линии (табл.8.1, т.3', в.10/в.11).	(2.18)	а); б)
ПБ-ПВ, 120 км 120 км, АС 240/24, zл = 51,2 Ом, отпайка, 130 км, АС 240/32, zотп = 13,27 Ом	ПБ	I	Отстройка от КЗ на шинах ПВ.	(2.13)
		II	а). Ввиду отсутствия данных системы принимается ориентировочно для обеспечения защиты линии при КЗ на шинах ПВ.	(2.17)	а)	При УРОВ на ПВ
		III	а). Отстройка от максимального тока нагрузки линии по нагреву проводов.	(2.18)	а)202,5 ;	.
ПБ - ПВ	ПВ	I	Отстройка от КЗ на шинах ПБ.	(2.13)
		II	а). Согласование с I ступенью защиты линии БА; кток=1,5 (рис.48,г, рис.44).	(2.14)	а)64,95
			б). Отстройка от КЗ на шинах 110 кВ ПБ при отключенной одной линии АБ, кток = 0,897(табл.8.1, т.3, в.12). в). Чувствительность при КЗ на шинах ПБ (37,25). г). Согласование со II ступенью защиты линии БА, кток = 2,0 (табл.8.1, т.1).	(2.15) (2.14) (2.17)	б) в) г)
ПБ-ПВ	ПВ	III	а). Отстройка от максимального тока нагрузки линии по нагреву проводов. б). Чувствительность при КЗ на шинах ПА. При отключении одной линии АБ (кток = 1). в). Чувствительность при каскадном отключении КЗ у шин ПА (кток = 0,428) (табл.8.1, т.1', в.12/в.11) г). Чувствительность на стороне НН ПД (табл.8.1, т.11, в.13/в.28).	(2.19) (2.19) (2.17)	а) б) г)

На основании выполненных расчетов следует, что дистанционные защиты участка сети ПА-ПБ-ПВ во всех случаях обеспечивают ближнее резервирование. Дальнее резервирование в сети 110кВ обеспечивают защиты, установленные на ПА и ПВ. Дистанционные защиты на ПБ (в сторону ПА и ПВ) не обеспечивают дальнего резервирования в сети 110кВ из-за значительной мощности источников на ПА и ПВ. Поэтому на ПА и ПВ необходима установка устройств резервирования отказа выключателя (УРОВ).

При оценке области применения защиты следует учитывать, что линии АБ и БВ связывают электростанцию А и электроэнергетическую систему В и по ним осуществляется транзит мощности. Поэтому основные защиты этих линий должны быть быстродействующими. Применение дистанционных защит в качестве основных возможно на участке параллельных линий, если остаточное напряжение на шинах подстанции А и Б будет больше 60% в минимальном режиме.

Согласно (2.4)[1]

где токи линии при КЗ в конце действия I ступени и определены по кривым спадания (рис. 1.5.1).

Таким образом, дистанционная защита на линии БВ рекомендуется к установке в качестве резервной.

2.2 Проверка чувствительности реле сопротивления по току точной работы

Эта проверка выполняется для I и II ступеней дистанционных защит линии АБ и БВ, поскольку чувствительность реле сопротивления III ступеней по току точной работы, как правило, обеспечивается. Проверка надежности работы реле сопротивления по току точной работы производится в следующей последовательности (на примере I ступени дистанционной защиты, установленной на ПА).

1. Определяется по (2.21)[1] и данным табл. 2.1.2 уставка срабатывания реле сопротивления



2. Находится ток точной работы реле сопротивления по данным табл.2.2 [1] или 3.1 [1]. Принимается Zуст.мин= 1 Ом/фазу, что соответствует диапазону точной работы от 1,6 до 50 А.

3. Определяется ток в реле при КЗ в конце зоны действия защиты

где - ток линии в расчетной точке (0,85l), определяется по кривым спадания токов рис. 1.5.1.

4. Проверяется по (2.22)[1] чувствительность реле сопротивления по току точной работы

Результаты расчета реле сопротивления по току точной работы для дистанционных защит рассматриваемой сети приведены в табл.2.2.1. Заметим, что для защиты установленной на ПВ при Zуст.мин= 1 Ом/фазу токи в реле при КЗ на линии превосходят Поэтому для защит ПВ принято Zуст.мин= 0,5 Ом/фазу, что соответствует диапазону токов точной работы от 3,2 до 100 А.



Таблица 2.2.1 - Результаты расчета реле сопротивления по току точной работы

Наименование линии	ПА - ПБ	ПБ-ПВ
Место установки защиты	ПА	ПБ	ПБ	ПВ
Ступень защиты	I	II	I	II	I	II	I	II
Zс.з, Ом	33,7	46,88	33,7	170	19,8	29	19,8	42,85
Zс.р, Ом	2,45	3,4	2,45	12,36	2,15	3,163	2,16	4,67
Iт.р.мин, А	1,6	1,6	1,6	1,6	1,6	1,6	1,6	1,6
Iр.мин, А	19,5	13	8	6,65	10,8	10,25	12,83	12,16
Kч.точн	12,18	8,125	5	0,3	6,75	6,4	8	7,6

2.3 Расчет уставок блокировки при качаниях

Расчет проведен для устройства блокировки типа КРБ-126 по упрощенной методике без использования тока 3I0 в следующей последовательности.

1. Определяем кратности тока качаний по линиям:

линия АБ

линия БВ

.

2. По табл.2.3 [1] определяем уставки блокировки:

1 вариант - I2уст = 0,5 А, кторм = 0,07 (7%);

2 вариант - I2уст = 0,75 А, кторм = 0,06 (6%).

Поскольку кторм в обоих вариантах близки, то в качестве расчетных выбираем меньшее значение уставки I2уст = 0,5 Аикторм = 0,07 (7%).

3. Чувствительность блокировки проверяется при двухфазном КЗ на землю в минимальном режиме работы при повреждении в конце защищаемой линии и в конце зоны резервирования (для параллельных линий и при каскадном отключении).

Проверка чувствительности блокировки от качаний выполнена в следующей последовательности (на примере комплекта защиты, установленного на подстанции А, при двухфазном КЗ на землю в конце зоны резервирования - на шинах подстанции В).

1. Определяются по (2.27) [1] , (3.41)-(3.44) [1] токи всех последовательностей в месте установки защиты при КЗ в расчетной точке (т.5):

2. Определяется по (2.29) [1] ток торможения (аварийную составляющую):

с учетом нагрузки

3. Определяются по (2.30) [1] расчетные коэффициенты чувствительности

- без учета нагрузки

- с учетом нагрузки

Результаты расчетов чувствительности блокировок от качаний дистанционных защит, рассматриваемой сети приведены в табл.2.3.1. Можно сделать вывод, что блокировка обеспечивает достаточную чувствительность во всех расчетных аварийных режимах, кроме защиты на ПБ на линии ПА-ПБ; при этом не требуется добавка по 3I0.



Таблица 2.3.1 - Расчет чувствительности блокировки типа КРБ-126 при двухфазном КЗ на землю

Наименование линии	Место установки защиты	Режим, место КЗ	Результирующее сопротивление в месте КЗ	Доля тока линии	Вторичные токи в месте установки защиты, А	кч по (2.30)
			X1, Ом	X0, Ом	n1л (табл.1.1)	n0л (табл.1.2)					Без учета тока нагрузки	С учетом тока нагрузки
ПА-ПБ	ПА	Минимальный режим, шины ПБ	16,36	22,07	0,182	0,117	4,7	2,7	1,3	6,81	4,44	3,86
		Минимальный режим, шины ПВ	24,83	27,13	0,328	0,165	5,77	3	1,39	8,09	4,86	4,28
		То же, каскадное отключение у шин ПА	62,82	77,39	0,572	0,471	3,9	2,2	1,44	5,76	3,6	3
	ПБ	Минимальный режим, шины ПА	17,53	6,62	0,1	0,029	2,97	0,82	0,63	3,7	1,12	0,54
		То же, каскадное отключение у шин ПБ	50,09	67,68	0,174	0,239	1,5	0,84	0,86	2,35	1,36	0,76
ПБ-ПВ	ПБ	Минимальный режим, шины ПВ (отключена и заземлена одна линия АБ)	16,36	22,07	0,182	0,117	5,87	3,37	1,61	8,5	5,54	5,02
	ПВ	Минимальный режим, шины ПБ	24,83	27,13	0,328	0,165	7,21	3,76	1,73	10,11	6,1	5,58
		Минимальный режим, шины ПА (отключена и заземлена одна линия АБ)	17,53	6,62	0,1	0,029	3,72	1,02	0,78	4,24	1,44	0,92



2.4 Максимальные токовые защиты от замыканий на землю

Для рассматриваемого участка сети МТЗ от замыканий на землю устанавливаются на всех линиях 110кВ. На линиях АБ и БВ предусматривается ТЗНП в составе панели типа ЭПЗ-1636.

Расчет уставок срабатывания. Выполняется в соответствии с рекомендациями § 2.3.

1. Предварительно производятся построения кривых спадания токов 3I0 по линиям при однофазных КЗ в максимальном и минимальном режимах (рис. 2.4.1). В дальнейшем по этим кривым определяются зоны действия отсечек и строятся токовременные характеристики защиты.

2. Определяются по (2.31) [1] уставки первых ступеней всех защит сети и по кривым спадания токов рис. 2.4.1 определяются защищаемые зоны в максимальном и минимальном режимах Для тупиковых линий при выборе уставок срабатывания учитываются соотношения (2.34) [1] и (2.36) [1].

3. Определяются по (2.32) [1] уставки срабатывания вторых ступеней всех защит, а по (2.33) [1] оценивается их чувствительность в расчетных режимах (в том числе и при каскадном действии защит). Для ускоряемых ступеней защит учитывается условие (2.36) [1].

4. Определяются по (2.32) [1] уставки срабатывания третьих (четвертых) ступеней всех защит сети. Учитывается условие (2.34) [1] , (2.36) [1] , а чувствительность защиты проверяется по (2.35) [1].

5. По соотношению найденныхуставок срабатывания (по току и по времени) для каждой линии принимается решение о введении органа направления мощности.

Расчет уставок и проверка чувствительности МТЗ от замыканий на землю для рассматриваемой сети выполнен в табл.2.4.1.

Отстройка от броска намагничивающего тока. При выборе уставок защит наряду с выполнением условий согласования производится отстройка от бросков тока намагничивания силовых трансформаторов и автотрансформаторов для линий, включение которых возможно совместно с этими объектами. В рассматриваемой сети такими линиями являются АГ и линия БД. Расчет выполняется в следующей последовательности (на примере защиты ПБ линии БД):

1. Определяется (см.п.2.3.4) [1] относительное расчетное сопротивление трехобмоточного трансформатора ПД при включении на холостой ход:

2. Определяется сопротивление трансформатора при включении, приведенное к среднему номинальному напряжению сети:

3. Находится расчетное сопротивление контура включения:

Построение кривых спадания токов (1 фазное КЗ)

Рассматриваемая линия: АБ

Токи, протекающие через защиту А



Точка К1 max I = I0? - I9 = 9,557 - 0,273 = 9.284 кA

min I = 5,453-0,285=5,168 кA

Точка К2 max I = I9 = 2,658 кА

min I = I9 = 1,994 кА

Точка К3 max I = I10 =0,855 кА

min I = I10 = 0,644 кА

Токи, протекающие через защиту Б

Точка К3 max I = I0? - I10 = 4,333 кA

min I = 3,422 кA

Точка К2 max I = I10 = 2,02 кА

min I = I10 = 1,612 кА

Точка К1 max I = I10 = 0,273 кА

min I = I10 = 0,285 кА

Рассматриваемая линия: БВ

Токи, протекающие через защиту Б

Точка К3 max I = I0? - I12 = 4,411 кA

min I = I11 - I12 =3,478 кA

Точка К4 max I = I12 = 1,806 кА

min I = I12 = 1,618 кА

Точка К5 max I = I13 = 0,853 кА

min I=I13=0,82 кА



Токи, протекающие через защиту В

Точка К3 max I = I12 = 0,777 кА

min I = I12 = 0,588 кА

Точка К4 max I = I13 = 1,928 кА

min I = I13 = 1,545 кА

Точка К5 max I = I14 = 6,415 кА

min I = I14 = 4,073 кА

4. Определяется

где tс.з = 1,3 с - время срабатывания защиты (табл. 2.4.1); при ускорении II ступени tуск = 0,1 с; 220 = 0,125 с - средняя постоянная времени сети 110 кВ.

5. Находится коэффициент затухания броска тока намагничивания (при использовании реле РТ-40, рис.20): при t = 10,4; при tуск = 0,8; 6. Определяется по (2.36) уставка срабатывания защиты по условиям отстройки от броска намагничивающего тока автотрансформатора ПД



При ускорении защиты I0 с.з = 0,43 кА.

Результаты расчета уставок земляных защит по условиям отстройки от броска тока намагничивания трансформатора и ПД приведены в табл.2.4.2.

Рисунок 2.4.1. Кривые спадания токов 3I0 по линиям при однофазных КЗ в максимальном и минимальном режимах и токовременные характеристики защиты.



Таблица 2.4.1 - Расчет уставок и проверка чувствительности МТЗ от КЗ на землю

Наименование линии	Место установки защиты	Ступень защиты	Расчетные условия для выбора параметров срабатывания защиты ( значения токов 3I0 (кА) из табл.1.2)	Уставки срабатывания защиты смежной линии, кА (с)	Расчет параметров срабатывания, кА, с	Принятые значения параметров срабатывания (кА,с); направленность защиты	Оценка чувствительности защиты
ПА - ПБ	ПА	I	а). Отстройка от КЗ на землю на шинах ПБ; режим максимальный, отключена и заземлена одна линия АБ и автотрансформатор ПБ 2,085 (т.3, в.30). б). Отстройка от КЗ на землю при каскадном отключении КЗ на параллельной линии у шин ПА; режим максимальный; (т.1', в.10).			Принято по большему из условий аи б; ненаправленная, так как .	Отсечка защищает 47% линии в максимальном и 39% в минимальном режимах (рис.1.8).
		II	а). Согласование с I ступенью защиты линии БВ; режим максимальный, отключена и заземлена одна линия АБ и автотрансформатор ПБ. Токораспределение определяется по т.3 при исключении в.12кт=2,085/3,676=0,57;	1,14 (0,1)		Принято по большему из условий аи б; . направленная, так как	Минимальный режим КЗ на шинах ПБ (т.3, в.11) То же, но в режиме каскадного отключения (т.3', в.11) .
ПА - ПБ	ПА	II	б). Согласование с I ступенью защиты параллельной линии со стороны ПБ; режим каскадного отключения КЗ у шин ПА, максимальный режим кток = 0,24 (т.3', в.10/в.11).	0,469	Отстройка от каскадного действия поперечной защиты .
		III	а). Согласование со II ступенью защиты линии БВ; при тех же условиях, что и для II ступени кток = 0,57. б) согласование со II ступенью защиты линии БА; кток = 0,24.	0,4 (0,8) 0,158 (1,3)	..	Принято с запасом в сторону избирательности Направленная, так как .	Минимальный режим, КЗ на ПБ (т.3, в.11) Минимальный режим, КЗ на ПВ (т.5, в.11)
		IV	а). Согласование с III ступенью защиты линии БВ при тех же условиях, что и для II ступени кток = 0,57. б). Согласование с III ступенью защиты линии БА при тех же условиях, что и для II ступени кток = 0,24.	0,19 (1.3) 0,055 (2.3)		Принято с запасом	Минимальный режим, КЗ на ПВ (т.3, в.11)
			в). Отстройка от тока небаланса ТТ при трехфазном КЗ на шинах 220 кВ ПБ при отключенной одной линии АБ (т.12, в.10).
ПА - ПБ	ПБ	I	а). Отстройка от КЗ на землю на шинах ПА; режим максимальный, отключена и заземлена одна линия АБ и один блок ГРЭС (т.1, в.10). б) Отстройка от КЗ при каскадном отключении КЗ на параллельной линии у шин ПБ (т.3', в.10).		; ;	направленная, так как .	Отсечка защищает 70% линии в максимальном и 63% в минимальном режимах (рис.1.8).
		II	а). Согласование с I ступенью защиты параллельной линии со стороны ПА при каскадном отключении КЗ у шин подстанции Б; режим максимальный, кток= 0,24 (т.3', в.10/в.11). а) согласование с I ступенью. б). То же, согласование со II ступенью кток= 0,23.	2,6 0,89	не принимается, так как соизмерима с уставкой I ступени;	Принимается по условию б направленная, так как .	Минимальный режим, КЗ у шин ПА (т.1, в.11) При каскадном отключении у шин ПА (т.1', в.11) .
ПА - ПБ	ПБ	III	Согласование с III ступенью защиты при тех же условиях, что и для II ступени, кток= 0,24.	0,22 (1,8)		направленная, так как .	Минимальный режим, КЗ у шин ПА .
ПБ - ПВ	ПБ	I	Отстройка от КЗ на землю на шинах ПВ; режим максимальный, отключена отпайка (т.5, в.13)			ненаправленная, так как .	Отсечка защищает 62% линии в максимальном и 55% в минимальном режимах (рис.1.8)
		II	а). Ввиду отсутствия данных системы принимаем ориентировочно из условия обеспечения (т.5, в.12) при 3I0мин = 0,703. б). Отстройка от броска намагничивающего тока трансформатора ПД при ускорении II ступени защиты (табл.8.8)			Принято: УРОВ на ПВ: направленная, так как .	а). Минимальный режим, КЗ у шин ПВ . б). Минимальный режим, КЗ у шин ПД .
ПБ - ПВ	ПБ	III	а). Отстройка от тока небаланса при трехфазном КЗ на ПВ (табл.1.1, т.5, в.13).			Принято:	Минимальный режим, КЗ у шин ПВ (т.5, в.13) .
			б). Отстройка от броска тока намагничивания трансформатора ПД (табл.1.8).

Таблица 2.4.2 - Результаты расчета отстройки от броска тока намагничиваниятрансформатора

Наименование линии	Место установки защиты	Мощность трансформатора, МВА	Напряжение короткого замыкания, Uк,%	Сопротивление трансформатора при включении, ,	Сопротивление линии х1лин, Ом	Сопротивление, приведенное к шинам, х1, Ом	Расчетное сопротивление контура, храсч, Ом	Время срабатывания защиты, с	Относительное время срабатывания	Расчетный ток отстройки от броска токов , кА
				%	Ом
ПБ-ПВ	ПБ	40	11,5	17,93	237	32	10,95	269,9	1,3	5,2	0,12
				при ускорении защиты	0,1	0,4	0,43

На основании выполненных расчетов следует, что многоступенчатые токовые защиты нулевой последовательности в рассматриваемой сети обеспечивают надежное ближнее и дальнее резервирование КЗ на землю. На параллельных линиях АБ вторые ступени не обеспечивают необходимой чувствительности при КЗ в конце линии, но они рекомендуются к установке, так как обеспечивают быстродействие и высокую чувствительность в режимах каскадного отключения КЗ у шин приемных подстанций. Кроме того эти ступени используются для согласования защит, что позволяет снизить общее время ликвидации КЗ на землю в рассматриваемой сети. Защиты от замыканий на землю магистральных линий выполнены трехступенчатыми на подстанции Б и четырехступенчатыми на подстанциях А и В. Чувствительность защиты от КЗ на землю надежно обеспечивается вторыми ступенями защит. Защита от КЗ на землю на линии и БВ-Д выполнена одноступенчатой направленной и имеет чувствительность больше двух.

2.5 Дифференциально-фазная высокочастотная защита

Для рассматриваемого участка сети высокочастотная дифференциально-фазная защита в составе панелей ДФЗ-201 устанавливается на линиях АБ и БВ, через которые осуществляется транзит мощности параллельно работающих станций. Расчет уставок защит выполняется в соответствии с рекомендациями § 3.3.

1. Определяются вторичные токи нагрузки:

- для линии АБ

- для линии БВ

2. По (3.32) [1]находится ток срабатывания реле пуска передатчика:

- для линии АБ

- для линии БВ

3. По (3.33) [1]находится ток срабатывания реле подготовки цепи отключения:

- для линии АБ

- для линии БВ

4. Чувствительность токовых пусковых органов проверяется по (3.34), (3.35)[1] для каждого полукомплекта защиты при трехфазных КЗ в конце линии в расчетных режимах.

Для полукомплекта защиты, установленного на подстанции А линии АБ чувствительность реле пуска передатчика к подготовки отключения при трехфазном КЗ на подстанции Б.



В максимальном режиме определяется как:

где

где (таб. 1.3.1, т. 3, в. 10)

Результаты расчета коэффициентов чувствительности для других полукомплектов защит в различных режимах приведены в табл. 2.6.1.

5. Уставка срабатывания реле сопротивления находится по (3.36)[1]:

- для линии АБ

- для линии БВ

6. Чувствительность реле сопротивления проверяется по (3.37) [1]при КЗ в конце линии:

- для линии АБ

- для линии БВ

7. Чувствительность реле сопротивления по току точной работы проверяется по (2.22) [1]для каждого полукомплекта защиты при КЗ в конце линии в расчетных режимах.

Для полукомплекта защиты, установленного на подстанции А линии АБ чувствительность реле сопротивления по току точной работы при трехфазном КЗ на подстанцииБ

где определяется по данным табл.2.2[1].

Результаты расчета коэффициентов чувствительности защиты при симметричных КЗ для других полукомплектов защит в различных режимах приведены в табл.2.6.1.

8. По (3.46) [1] и (3.49) [1] находятся токи срабатывания цепи подготовки отключения по обратной (при) и нулевой (при ) последовательностям тока:

- для линии АБ

- для линии БВ

Эти уставки не расчетные, так как меньше минимально возможных уставок реле.

9. Находится по (3.39) [1] для каждого полукомплекта защиты ток обратной последовательности. подводимый к защите при двухфазном КЗ в конце линии в расчетных режимах.

Для полукомплекта защиты, установленного на подстанции А линии АБ при двухфазном КЗ на подстанции Б в максимальном режиме

где (табл.1.3.1, т.3, в.10)

Результаты расчета для других полукомплектов защиты в различных режимах приведены в табл.2.6.1.

10. 10. Выбирается по (3.47) [1] уставка срабатывания фильтр-реле обратной последовательности цепи подготовки отключения из условий обеспечения коэффициента чувствительности не менее двух в наихудшем режиме:

- для линии АБ

Принимается = 0,83 А

- для линии БВ

Принимается = 1,86 А.

11. Чувствительность защиты к двухфазным КЗ определяется по (3.48) [1] во всех расчетных режимах. Результаты расчета в табл.2.6.1.

12. Чувствительность пусковых органов по цепям отключения при однофазных КЗ определяется для каждого полукомплекта защиты на основании предварительно найденных токов обратной и нулевой последовательности, подводимых к реле при КЗ в конце линии в расчетных режимах.

Для полукомплекта защиты, установленного на подстанции А линии АБ при КЗ в конце линии вторичные токи находятся по (3.40) [1] и (3.44) [1]

где

где

Хотя чувствительность рассматриваемого полукомплекта защиты обеспечивается только от тока и добавки тока не требуется, все же для обеспечения чувствительности обоих полукомплектов защиты линии АБ (уставки полукомплектов защит по концам линии всегда одинаковы) при двухфазных КЗ на землю у шин подстанции А принимается уставка

Суммарный коэффициент чувствительности при:

13. Чувствительность пусковых органов по цепям отключения при двухфазном КЗ на землю определяется для каждого полукомплекта защиты также как и при однофазных КЗ.

Для полукомплекта защиты, установленного на подстанции А линии АБ

при КЗ в конце линии вторичные токи находятся по (3.41)-(3,44)[1]

где

где

где

14. Определяется по (3.53) [1] расчетный коэффициент фильтра органа манипуляции



где

На основании расчетов коэффициента фильтра для обоих полукомплектов защиты линии АБ во всех расчетных режимах принимается наибольшая уставкаК = 8, для линии БВ - 6

15. Проверяется надежность манипуляции при симметричных (3.54)[1] и несимметричных (3.53)[1]КЗ в расчетных режимах.

Для полукомплекта защиты, установленного на подстанцииА линии АБ ток надежной манипуляции определяется:

- при симметричных КЗ по току трехфазного КЗ в начале линии

где

- при симметричных КЗ по току трехфазного КЗ в конце линии



где

- при несимметричных КЗ по току двухфазного замыкания на землю при КЗ в конце линии

В целом данные табл. 2.5.1 позволяют сделать следующие выводы. Чувствительность токовых пусковых органов при симметричных КЗ в конце линии АБ не обеспечивается. Поэтому в защите применено реле сопротивления, чувствительность которого достаточна на всех линиях и во всех режимах.

Отстройка пусковых органов при несимметричных КЗ от токов небаланса, обусловленных загрузочными режимами, при отсутствии несимметрии (I2.нес = 0; 3I0.нес = 0) не является расчетной. Поэтому выбор уставки по току обратной последовательности выполнен из условия обеспечения чувствительности при двухфазном КЗ. Чувствительность пусковых органов обратной последовательности на параллельных линиях достаточна при однофазных КЗ и недостаточна на подстанции Б при двухфазных КЗ на землю в конце линии. Поэтому для повышения чувствительности пусковых органов при несимметричных КЗ предусмотрена добавка 3I0.

На линии БВ чувствительность пусковых органов обратной последовательности недостаточна при однофазных КЗ и обеспечивается при двухфазных КЗ на землю. Здесь также предусмотрена добавка тока 3I0. При расчете органа манипуляции коэффициент фильтра для линий АБ и БВ принят соответственно 8 и 6. Для линии АБ со стороны подстанции Б принятый коэффициент фильтра на 22% меньше расчетного, что компенсируется принятым коэффициентом запаса кз = 1,5 и четкой работой защиты в режиме каскадного отключения. Надежность работы органа манипуляции по току обеспечивается как при симметричных, так и при несимметричных КЗ во всех режимах.

В целом дифференциально-фазные защиты на линиях АБ и БВ рекомендуются в качестве основных.

Таблица 2.6.1 - Расчет дифференциально-фазной высокочастотной защиты

Наименование линии	Место установки защиты	Расчет пусковых органов при симметричных КЗ	Расчет пусковых органов при несимметричных КЗ
		Расчетный режим и место КЗ	Проверка чувствительности	Двухфазное КЗ
			Вторичный ток при трехфазном КЗ, А	кч ПП по (3.34)	кч ПО по (3.35)	кчZ по (3.37)	кчточн, по (2.22)	I2в, А, по (3.38)	I2срПО, А, по (3.46)	кч2 по (3.47)
ПА-ПБ	ПА	Режим максимальный, КЗ на ПБ Режим минимальный, КЗ на ПБ То же, каскадное отключение у шин ПБ	8,76 5,5 7,44	1,62 1,02 1,38	1,16 0,730,98	5,72 5,72 5,72	5,48 3,44 4,65	4,39 2,78 6,62	Принято 1	4,39 2,78 6,62
	ПБ	Режим максимальный, КЗ на ПА Режим минимальный, КЗ на ПА То же, каскадное отключение у шин ПА	3,77 3,32 9,24	0,7 1,1 1,71	0,5 0,44 1,22	5,72 5,72 5,72	2,36 2,8 5,78	1,89 1,66 4,62		1,89 1,66 4,62
ПБ-ПВ	ПБ	Режим максимальный, Кз на ПВ Режим минимальный, КЗ на ПВ	9,23 7,43	1,89 1,52	1,35 1,08	2,56 2,56	5,77 4,64	4,62 3,72	Принято 2,0	2,31 1,86
	ПВ	Режим максимальный, Кз на ПБ Режим минимальный, КЗ на ПБ	11,53 9,88	2,36 2,02	1,68 1,44	2,56 2,56	7,21 6,18	5,77 4,94		2,89 2,47
Расчет пусковых органов при несимметричных КЗ
Проверка чувствительности по цепям отключения
Однофазное КЗ	Двухфазное КЗ на землю
n1л, (табл.1.1)	А по 3.42	А по 3.43	кч2 по	3I0врасч	I0в ср, А	Кч0	кч	Х1, Ом	Х0, Ом	кА,	А,	А,	кА,	n0л	А, по
0,46 0,17 1	2,84 1,98 3,34	4,28 3,21 10	7,3 3,9 5,8	-	Принято 2,0	3,5 2,9 8,7	>5 >5 >5	24,8 34,9 63,8	27,1 28 71,3	3,5 2,6 1,8	5,77 3,84 9,05	3,01 1,69 4,27	5,03 4,37 1,93	0,2 0,2 1	4,15 3,45 9,65
0,03 0,05 1	1,59 1,38 2,98	1,39 1,42 8,95	32 14,3 4,71	-		0,9 0,96 7,07	>5>5 >5	17,5 30,5 71,9	6,62 12,2 79	6 3,4 1,2	2,98 2,58 6,05	0,82 0,74 3,17	12,9 7,26 1,73	0,03 0,05 1	1,87 1,89 8,65
0,12 0,17	2,76 2,27	5,32 5,14	3,7 3,24	0,1 0,15	Принято 2,0	5 5	>5 >5	16,4 24,9	22,1 31,6	5,2 9,5	5,86 13,3	3,37 7,44	6,58 4,51	0,1 0,17	4,81 4,74
0,15 0,145	3,73 3,52	4,86 3,68	4,27 3,63	-		6,21 5,1	>5 >5	24,8 34,9	27,1 28,1	3,5 2,6	7,59 6,84	3,96 3,05	5,03 4,37	0,15 0,15	4,72 3,96
Проверка чувствительно сти при двухфазном КЗ на землю	Расчет органа манипуляции
	Коэффициент фильтра	Несимметричное КЗ	Симметричное КЗ
кч2	Кч0	кч (	I1врасч, А (3.41, 3.52)	I2врасч, А (3.41, 3.52)		Красч по (3.52)	ККрасч	А, по (3.53)	I1.в.мин, А	А, (рис.47)	А, (рис.47)	А, по (3.54)
												в начале линии	в конце линии
3,01 1,69 4,27	4,15 3,45 9,65	>5 >5 >5	9,95 8,02 13,23	3,01 1,69 4,27	3,31 4,75 3,1	3,1 4,14 3,585	Принято 8	18,31 9,68 25,11	Принято 2,0	111,32 58,28	17,37 13	34,07 18,47	8,76 5,55
0,82 0,74 3,17	1,87 1,89 8,65	2,5 2,3 >5	7,16 6,76 10,23	0,82 0,74 3,17	8,73 9,14 3,23	9,69 9,7 3,78		3,58 3,34 19,31		40,65 30,83	8 6,65	18 13,45	3,77 3,32
3,37 7,44	4,81 4,74	>5 >5	9,64 17,07	3,37 7,44	2,86 2,29	2,5 4,1	Принято 6	14,36 31,35	Принято 1,6	23,16 17,33	12,66 10,7	21,88 13,88	9,23 7,43
3,96 3,05	4,72 3,96	>5 >5	11,37 10,62	3,96 3,05	2,87 3,48	3,45 3,5		16,17 11,46		34,91 20,7	15,52 11,9	41,48 25,94	11,53 9,88

2.6 Автоматическое повторное включение

В соответствии с Правилами устройства электроустановок на всех линиях рассматриваемой сети устанавливаются устройства АПВ (при выполнении курсового проекта предусматриваются трехфазные АПВ). АПВ линий выполняются либо без проверки синхронизма (несинхронное АПВ), либо с контролем отсутствия напряжения и проверкой синхронизма, а также имеют выдержку времени на включение, определяемую условиями избирательности.

Выбор типа АПВ. На линиях с двухсторонним питанием выбор типа АПВ производится на основе оценки кратности тока в генераторах при несинхронном включении линии. Для проверки этого условия рассматриваются такие режимы, при которых ток несинхронного включения будет наибольшим. Если толчок тока несинхронного включения допустим для генераторов, применяют АПВ без проверки синхронизма, если недопустим - применяют АПВ с контролем отсутствия напряжения и проверкой синхронизма. Для линий с односторонним питанием применяют несинхронное АПВ.

Для линий с двухсторонним питанием (АБ и БВ) типа АПВ определяется по наиболее неблагоприятному случаю: несинхронному включению линии БВ при отключении одного блока станции А.

1. Определяется по (2.11)[1] и схеме замещения рис. 1.1.2 ток несинхронного включения



где

2. Ток несинхронного включения, протекающий через один генератор

Iн.вкл.Г = Iн.вкл = 2,12 (А)

3.Находится минимальный ток генератора, приведенный к расчетной ступени напряжения

4. Определяется толчок тока несинхронного включения, кратность которого не должна превышать 5 для турбогенераторов и 3 для гидрогенераторов

Таким образом на линиях АБ и БВ применяется АПВ без проверки синхронизма.

Выдержка времени АПВ на линиях с двухсторонним питанием. Эта выдержка времени должна согласовываться с временем действия релейной защиты противоположного конца линии при КЗ в расчетной точке: замыкание у шин подстанции, где установлено АПВ. В этом случае на стороне, где установлено АПВ действуют без выдержки времени первые ступени защит, а на противоположном конце линии действуют вторые ступени защит, чувствительные к КЗ в конце линии. Поскольку пуск АПВ осуществляется от несоответствия положений выключателя и ключа управления, то АПВ запускается сразу после действия защиты и поэтому выдержка времени должна быть согласована с временем действия вторых ступеней защит противоположного конца линии. Это необходимо для исключения неуспешного АПВ на горящую электрическую дугу, поддерживаемую током противоположного конца линии. При согласовании выдержек времени АПВ и релейной защиты необходимо учитывать время включения выключателя (tВ.В) АПВ, время отключения выключателя (tО.В) противоположного конца линии, а также ступени селективности t = 0,5 с, учитывающей время деионизации разрядного канала в месте КЗ и необходимый запас. Время отключения выключателей различных типов обычно составляет 0,06 …0,08 с, а время включения выключателей обычно составляет 0,1 … 0,3 с (при выполнении курсового проекта с запасом в сторону избирательности можно принять tО.В= 0,1 с, tВ.В= 0,2 с).

Для линий с двухсторонним питанием (АБ и БВ) выдержка времени определяется для каждого конца линии.

Для линии АБ со стороны подстанции А (расчетная точка К1)

где tс.з.Б = 1,3 - наибольшее время срабатывания II ступеней защит подстанции Б.

2. Для лини АБ со стороны подстанции Б (расчетная точка КЗ)

3. Для линии БВ со стороны подстанции Б (расчетная точка К3)



4. Для линии БВ со стороны подстанции В (расчетная точка КЗ)