Расчёт уставок блокировки при качаниях

Расчёт проведён на примере устройства блокировки типа КРБ – 126. Пусковой орган блокировки реагирует на и имеет торможение от фазного тока.

Расчёт блокировки имеет целью определения уставок устройства по току обратной последовательности, утроенному току нулевой последовательности и коэффициенту торможения, а также проверку чувствительности. Точный расчёт уставок производится на основании его характеристики срабатывания и кривых чувствительности.

Кратность тока качаний по линии

, кА

Ток срабатывания отстраивается от токов небаланса в следующих расчётных режимах:

а) в нагрузочном режиме, А

, (*)

б) в режиме качаний, А

где - коэффициент запаса по избирательности; - коэффициент возврата; - коэффициент трансформации трансформатора тока защиты; - соответственно токи защиты в максимальном нагрузочном режиме и при качаниях; - соответственно токи обратной последовательности, обусловленные несимметрией в системе в расчётных режимах; - кратность тока качаний по отношению к номинальному току ТТ защиты.

Выражения (*) учитывают токи небаланса фильтра обратной последовательности, обусловленные погрешностью ТТ защиты, возможными отклонениями частоты в системе и неточностью настройки фильтра тока обратной последовательности.

В связи с отсутствием несимметрии в режимах качаний и нагрузки уставки принимаются ориентировочно по таблице 2.3 [1]:

Чувствительность блокировки от качаний проверяется при двухфазном КЗ на землю в минимальном режиме работы при повреждении в конце защищаемой линии и в конце зоны резервирования.

Программным комплексом определяем токи КЗ в месте установки защиты

: I1 = 1920.93Ð -77.046°, A

: I2 = 339.058Ð 106.293°, A

: I0 = 114.819Ð 105.153°, A,

определяем ток торможения по формуле без учета нагрузки:

Определяем расчётные коэффициенты чувствительности:

Блокировка обеспечивает достаточную чувствительность во всех расчетных аварийных режимах. При трёхфазных КЗ проверка К_Ч не производится; предполагается, что при трёхфазном КЗ длительность предшествующей несимметрии (не менее 0, 008 с) и кратность тока в реле достаточны для срабатывания устройства.

3.3. Расчет ТНЗНП

Измерительные органы ТНЗНП – реле тока нулевой последовательности в I – IV ступенях защиты; орган направления мощности, содержащий разрешающее и блокирующее реле направления мощности; реле минимального напряжения НП. Расчет уставок производим в соответствии с рекомендациями [4].

Расчет I ступени

Ток срабатывания выбирается из условия:

отстройки от тока замыкания в конце линии (узел 3 на схеме замещения): ,

где k_отс=1, 3...1, 5 – коэффициент отстройки.

или отстройки от утроенного тока нулевой последовательности при неодновременном включении фаз выключателя:

Ток срабатывания определяем по первому условию, так как считаем, что выключатели с трехфазным приводом управления.

I0 = 198.559Ð -72.359° A

Чувствительность проверяем при K⁽¹⁾ в начале линии (узел 1):

I0 = 1543.86Ð -60.424° A

Требуемый уровень чувствительности обеспечивается.

Расчет II ступени

Ток срабатывания определяется из условий:

1) согласования с I ступенью защиты предыдущей линии:

;

2) отстройки от утроенного тока нулевой последовательности в защите в неполнофазном режиме в цикле ОАПВ.

В нашем случае на противоположной подстанции стоит автотрансформатор. Поэтому второй ступенью защитим автотрансформатор.

Ток срабатывания определим при K⁽¹⁾ на шинах подстанции “Венец-110 кВ” (узел 4).

Рисунок 3.5 – к расчету второй ступени ТЗНП

При этом ток нулевой последовательности через нашу защиту составит

I0 = 53.2188Ð -83.275° A

Проверяем чувствительность защиты при K⁽¹⁾ на высоковольтной стороне автотрансформатора в минимальном режиме.

I0 = 142.187Ð -73.905° A

Расчет III ступени

Применяется в случаях неудовлетворительной чувствительности II ступени.

Чувствительность второй ступени оказалась недостаточной.

Расчет IV ступени

Ток срабатывания отстраивается от тока небаланса в нулевом проводе ТТ при трехфазных КЗ за автотрансформатором. Расчетный режим - K⁽³⁾ в узле 4.

где k_отс=1, 25; k_пер=2, при и k_пер=1, при – учитывает увеличение тока небаланса в переходном режиме;

k_нб=0, 05 при I_расч=(2...3) I_ном.Т, при , k_нб=0, 05…1 – коэффициент небаланса, зависящий от кратности расчетного тока к номинальному току ТТ.

При трехфазном КЗ за автотрансформатором

Ia = 2135.82Ð -77.51° A

Коэффициент чувствительности проверяем при K⁽¹⁾ в конце зоны резервирования (т.е. за автотрансформатором)

I0 = 41.076Ð -50.78° A

Коэффициент чувствительности четвертой ступени оказалась меньше необходимого, поэтому уставку по току срабатывания выбираем по условию обеспечения необходимой чувствительности.

А.

3.4 Расчёт высокочастотной дифференциально-фазной защиты

3.4.1 Расчёт пусковых органов при симметричных повреждениях

Для рассматриваемого участка сети высокочастотная дифференциально-фазная защита в составе панели ДФЗ – 201 устанавливается на линии ЧеГЭС – Венец.

1. Ток срабатывания реле пуска передатчика отстраивают от максимального тока нагрузки линии

А,

где - коэффициент запаса по избирательности; - коэффициент возврата реле; - наибольший ток нагрузки, принимается по длительно допустимому току линии; - коэффициент трансформации ТТ линии.

2. Ток срабатывания реле подготовки цепи отключения выбирают по условиям согласования с током срабатывания реле пуска передатчика

А,

где =1, 4 – коэффициент согласования различных полукомплектов защиты.

3. Чувствительность токовых пусковых органов проверяют при трёхфазном КЗ в конце линии в минимальном режиме (допускается проверка в каскаде):

I1 = 2259.5Ð -76.54°, A

Так как чувствительность обеспечивается, то цепи пуска выполняют без дополнительных реле минимального напряжения и реле сопротивления.

3.4.2 Расчёт пусковых органов при несимметричных повреждениях

1. Определяем составляющие токов отдельных последовательностей, подводимых к органам защиты, при несимметричных повреждениях:

: I2 = 216.647Ð -75.876°, A

: I2 = 339.0058Ð 106.293°, A

: I2 = 426.429Ð 105.65°, A

2. Ток срабатывания фильтра – реле обратной последовательности подготовки цепи отключения отстраивают от тока небаланса в максимально нагрузочном режиме

где - коэффициент запаса по избирательности; - коэффициент согласования цепей пуска передатчика и подготовки отключения различных полукомплектов защиты; - коэффициент возврата фильтра-реле; - приведённый к первичной цепи ток небаланса фильтра обратной последовательности; - ток обратной последовательности при несимметричной нагрузке, приведённый к первичной цепи.

Находим токи срабатывания цепи подготовки отключения по обратной (при ) последовательности тока:

А,

Уставки срабатывания реле пуска передатчика выполнены соответственно вдвое меньше пускового тока отключения, т. е:

А.

Полученные токи получились меньше минимально возможных уставок ПО, поэтому уставку срабатывания выберем по условию обеспечения необходимого коэффициента чувствительности равном 2.

где - наименьшее значение при различных видах КЗ в конце защищаемой линии в минимальном режиме.

I2 = 216.647Ð -75.876°, A

А,

принимается А.

Здесь к_ч=1, т.к. даже при минимальной уставке А пусковые отключающие органы не проходят по чувствительности, поэтому заранее оговариваемся, что будем использовать добавку по .

3. Чувствительность пускового органа по току обратной последовательности определяется для каждого вида КЗ ( проверяем только при , т.к. в этом случае токи обратной последовательности минимальны )

: I2 = 190.051Ð -54.711°, A

Коэффициент чувствительности не обеспечивается, применяем добавку по .

Уставка срабатывания по выбирается по условию отстройки от максимального нагрузочного режима

А.

Результирующую чувствительность пускового органа с учётом токов обратной и нулевой последовательностей определяется по семействам характеристик кратности тока срабатывания отключающего реле по отношению к току срабатывания при заводской уставке при различных сочетаниях .

Для упрощения определения результирующего коэффициента чувствительности группы семейств характеристик представлены в обобщённых координатах .

Используя обобщённые кривые, находим результирующую чувствительность пусковых органов для любого вида КЗ в следующей последовательности:

а) по известной уставке находится кратность вторичного тока обратной последовательности для рассматриваемого режима и вида КЗ

;

б) для полученного значения по соответствующей кривой находится относительный расчётный ток нулевой последовательности, соответствующий ; .

в) определяют расчётную уставку срабатывания по току нулевой последовательности, выбирая ближайшую меньшую

: I0 = 124.732Ð -52.739°, A

А;

Принимаем А.

г) находится фактическая кратность тока нулевой последовательности при выбранной уставке

;

д) определяется результирующий коэффициент чувствительности для известных значений , т. е. .

3.4.3 Расчёт тока органа манипуляции

1. Выбирается коэффициент органа манипуляции из условия обеспечения преимущественного сравнения фаз токов обратной последовательности при КЗ в конце линии. Расчёт производится для худшего случая – двухфазного кз на землю, когда токи прямой и обратной последовательностей находятся в противофазе

где - коэффициент запаса;

: I1 = 1920.93Ð -77.046°, A

А – расчётный вторичный ток прямой последовательности, подводимый к органу манипуляции;

: I2 = 339.058Ð 106.293°, A

А - расчётный вторичный ток обратной последовательности, подводимый к органу манипуляции.

Берем .

Для панели ДФЗ – 201 коэффициент органа манипуляции может быть выполнен равным 4, 6, 8, что соответствует минимальному току надёжной манипуляции (по прямой последовательности), равному 1, 1; 1, 6; 2, 0 А, и углу блокировки 45, 52, 60 град.

2. Проверяется обеспечение надёжной манипуляции по минимальному току на входе фильтра при симметричных и несимметричных КЗ:

а) при несимметричном КЗ расчётным является случай двухфазного КЗ на землю в конце защищаемой линии

;

А;

б) при симметричных КЗ расчётным является замыкание в начале линии, когда погрешность трансформаторов тока наибольшая

I1 = 12210.1Ð -63.88°, A

А,

при симметричных КЗ по току трёхфазного КЗ в конце линии

Ia = 3146.17Ð -74.32°, A

А.

3. Расчёт органа сравнения фаз не производится. Угол блокировки защиты определяется условиями искажения угла вследствии погрешности ТТ и запаздывания высокочастотного сигнала по линии. Принимаем .

Чувствительность токовых пусковых органов при симметричных КЗ в конце линии обеспечивается. Поэтому в защите не применено реле сопротивления.

Отстройка пусковых органов при несимметричных КЗ от токов небаланса, обусловленных нагрузочными режимами, при отсутствии несимметрии не является расчётной. Поэтому выбор уставки по току обратной последовательности выполнен из условия обеспечения чувствительности при однофазном КЗ. Чувствительность пусковых органов обратной последовательности не достаточна при однофазных КЗ. Поэтому для повышения чувствительности пусковых органов при несимметричных КЗ используется добавка 3Io.

В целом дифференциально-фазные защиты на линии рекомендуется в качестве основной.

Таблица 3.1- результаты

Место установки защиты	Расчётный режим и место КЗ	Расчёт пусковых органов при симметричных КЗ	Расчёт при несимметричных КЗ
Проверка чувств-ти	К⁽¹⁾
I_в, А	K_ч.пп	K_ч.по	I_2в	3I_0в	3I_{0*в, расч}	3I₀_ср	3I₀_факт	K_ч
ЧеГЭС	Мин. режим КЗ у п/с Венец	2259, 5	2, 09	1, 49	1, 083	1, 87	1, 37	1, 0	1, 87	2, 4

4. Схема действия УРОВ

В панели ШДЭ-2802 реле УРОВ имеет два пусковых органа:

- реле тока, включаемые на токи трех фаз;

- пусковой орган срабатывания защит шкафа.

Срабатывание УРОВ происходит при срабатывании обоих пусковых органов с выдержкой времени:

;

где t_{откл. в}– время отключения выключателя;

t_воз.з– время возврата защит;

t_{ош.р в} – погрешности реле времени;

t_зап– время запаса;

Реле УРОВ действует на отключение всех выключателей той системы шин, от которой отходит защищаемая линия “ЧеГЭС – Венец”, а также на отключение линии с противоположного конца (на Венце).

5. Выбор линейной автоматики

Проверим возможность применения несинхронного АПВ.

Ток несинхронного включения

кА.