Расчет релейной защиты и АПВ сети 110 кВ

Ток небаланса, обусловленный  погрешностью трансформаторов тока:

 

 

 

5.1.2.2. Напряжение срабатывания пускового органа

 

5.1.2.3. Чувствительность токового пускового органа

Чувствительность токового пускового органа проверяется при внутренних повреждениях для случаев:

а) при КЗ на землю в точке равной чувствительности

 

б) при КЗ на землю в режиме каскадного отключения у шин подстанции А

 

 

в) при КЗ на землю в режиме каскадного отключения у шин подстанции Б

 

 

Чувствительность токового пускового органа удовлетворяет  всем требованиям.

 

 

 

5.1.2.4. Чувствительность пускового органа по напряжению

Чувствительность пускового  органа по напряжению проверяется для наиболее тяжелых случаях:

а) при КЗ на землю в режиме каскадного отключения у шин подстанции А

 

 

б) при КЗ на землю в  режиме каскадного отключения у шин  подстанции Б

 

 

Чувствительность пускового  органа по напряжению удовлетворяет всем требованиям.

 

5.2. Расчет ступенчатых токовых защит от междуфазных повреждений

5.2.1. Защита линии  

I ступень защиты №6

Время срабатывания защиты: 

Ток срабатывания защиты:

- отстройка от максимального  тока КЗ за выключателем смежного  участка

 

Для данной защиты расчетной  является отстройка от КЗ за трансформатором, поэтому I ступень защиты №6  защищает линию    полностью.

Коэффициент чувствительности I ступени:

 

Отсечка применяется в  качестве основной защиты линии , нет необходимости в использовании II ступени для данной линии.

III ступень защиты №6

Время срабатывания защиты: 

 

Ток срабатывания защиты:

- отстройка от срабатывания после отключения внешнего КЗ

 

 

Коэффициент чувствительности III ступени:

 

 

III ступень защиты №6 удовлетворяет всем требованиям чувствительности.

5.2.2. Защита линии  

I ступень защиты №5

Время срабатывания защиты: 

Ток срабатывания защиты:

- отстройка от максимального  тока КЗ за выключателем смежного участка

 

Рис. 5.2. Кривые спадания токов  КЗ для линии  в минимальном режиме (линия отключена)

Остаточное напряжение на шинах системы в режиме, когда  линия  отключена, не будет ниже 0,6 при КЗ далее 6,19 км, составляющих 30,9%  от длины линии .

Рис. 5.3. Кривые спадания токов  КЗ для линии  в максимальном режиме (обе параллельные линии в работе)

Остаточное напряжение на шинах системы в режиме, когда  обе параллельные линии в работе, не будет ниже 0,6 при КЗ далее 13,69 км, составляющих 68,4%  от длины линии .

Исходя из рис. 5.2 и рис. 5.3, следует, что I ступень защиты №5 не обеспечивает быстродействующего отключения КЗ на той части линии, где остаточное напряжение ниже  0,6.

Соответственно на участке  БВ будет применяться неселективная  отсечка без выдержки времени.

 

 

II ступень защиты №5

Время срабатывания защиты: 

Ток срабатывания защиты:

а) отстройка от тока срабатывания I ступени защиты смежного участка

 

б) отстройка от тока КЗ за трансформатором приемной подстанции

 

Принимается наибольшее значение: 

Коэффициент чувствительности II ступени:

 

II ступень защиты №5 удовлетворяет требованию чувствительности.

III ступень защиты №5

Время срабатывания защиты:

 

Ток срабатывания защиты:

а) отстройка от срабатывания после отключения внешнего КЗ

 

 

 

б) отстройка от токов  срабатывания смежной защиты

 

Принимается наибольшее значение: 

Коэффициент чувствительности III ступени:

 

 

 

III ступень защиты №5 удовлетворяет всем требованиям чувствительности.

5.2.3. Защита линий   и

I ступень защит №1 и №3

Время срабатывания защиты: 

Ток срабатывания защиты:

- отстройка от максимального  тока КЗ за выключателем смежного  участка

 

По расчету остаточных напряжений, что в режиме, когда  обе параллельные линии в работе, что и в режиме, когда одна из них отключена, т.е. в максимальном и минимальном режимах соответственно, должны отключаться трехфазные КЗ на всей длине линий и .

В максимальном режиме функции  основной защиты линий и будет выполнять поперечная дифференциальная направленная защита параллельных линий.

Неселективная отсечка без  выдержки времени будет применяться  в минимальном режиме, когда одна из параллельных линий отключена.

 

II ступень защит №1 и №3

Время срабатывания защиты: 

Ток срабатывания защиты:

а) отстройка от тока срабатывания I ступени защиты смежного участка

 

б) отстройка от тока КЗ за трансформатором приемной подстанции

 

Принимается наибольшее значение: 

Коэффициент чувствительности II ступени:

- линия отключена

 

- обе параллельные линии в работе

 

Защита не удовлетворяет  требованиям чувствительности.

Выбирается ток срабатывания II ступени защит №1 и №3 по коэффициенту чувствительности.

 

 

II ступень защиты №1 удовлетворяет требованию чувствительности.

III ступень защит №1 и №3

Время срабатывания защиты:

 

Ток срабатывания защиты:

а) отстройка от срабатывания после отключения внешнего КЗ

 

 

б) отстройка от токов  срабатывания смежной защиты

 

Принимается наибольшее значение: 

Коэффициент чувствительности III ступени:

- линия  отключена

 

 

 

- обе параллельные линии в работе

 

 

 

 

III ступень защиты №5 не удовлетворяет требованию чувствительности при КЗ за трансформатором.

Для увеличения чувствительности одновременно применяется трехрелейная схема и III ступень защиты включается на сумму токов двух линий.

 

III ступень защиты №1 удовлетворяет всем требованиям чувствительности.

 

5.3. Расчет ступенчатых токовых защит нулевой последовательности от замыканий на землю

5.3.1. ТЗНП линии 

I ступень защиты №6

Время срабатывания защиты: 

Ток срабатывания защиты:

а) отстройка от тока небаланса в нулевом проводе трансформаторов тока, протекающего при трехфазном КЗ за трансформатором Т3

 

Принимается наибольшее значение: 

Коэффициент чувствительности I ступени защиты №6 при замыкании на землю в точке К7 в минимальном режиме:

 

I ступень ТЗНП №6 надежно отключает все замыкания на землю на линии , нет необходимости в установке II и III ступеней.

5.3.2. ТЗНП линии 

I ступень защиты №5

Время срабатывания защиты: 

Ток срабатывания защиты:

- отстройка от утроенного тока нулевой последовательности, протекающего в защите при замыкании на землю на шинах В (точка К6)

 

Рис. 5.6. Кривые спадания токов  КЗ на землю для линии  (линии и в работе)

Рис. 5.7. Кривые спадания токов  КЗ на землю для линии  (линия отключена)

I ступень защиты №5 отключает однофазные КЗ на землю на расстоянии 11 км и двухфазные КЗ на землю на расстоянии 7 км от шин подстанции Б в режиме, когда обе параллельные линии в работе.

В режиме, когда одна из параллельных линий отключена, I ступень защиты №5 отключает однофазные КЗ на землю на расстоянии 13 км и двухфазные КЗ на землю на расстоянии 7 км от шин подстанции Б.

 

II ступень защиты №5

Время срабатывания защиты: 

 

Ток срабатывания защиты:

а) согласование с I ступенью защиты предыдущей смежной линии

 

б) отстройка от тока небаланса  в нулевом проводе трансформаторов  тока, протекающего при трехфазном КЗ за трансформатором Т2

 

Принимается наибольшее значение: 

Коэффициент чувствительности II ступени защиты №5 при замыкании на землю в точке К6 в минимальном режиме:

 

Коэффициент чувствительности II ступени защиты №5 при замыкании на землю в точке К7 в минимальном режиме:

 

II ступень ТЗНП №5 надежно отключает все замыкания на землю на линии и удовлетворяет требованиям чувствительности при КЗ в конце смежного участка, следовательно нет необходимости в установке III ступени.

5.3.3. ТЗНП линии  и

I ступень защит №1 и №3

Время срабатывания защиты: 

Ток срабатывания защиты:

а) отстройка от утроенного тока нулевой последовательности, протекающего в защите при замыкании на землю  на шинах Б (точка К2), если вторая линия отключена и заземлена с двух сторон

 

б) отстройка от утроенного тока нулевой последовательности, протекающего в защите при каскадном отключении замыкания на землю одной фазы на параллельной линии в близи  шин А (точка К3)

 

в) отстройка от утроенного тока нулевой последовательности, протекающего в защите при замыкании на шинах А “за спиной” у защиты (точка К1), если вторая линия отключена и заземлена с двух сторон

 

г) отстройка от броска тока намагничивания (приближенно)

 

Принимается наибольшее значение: 

I ступени защит №1 и №3 могут быть выполнены ненаправленными.

Рис. 5.8. Кривые спадания токов КЗ на землю для линии (линии и в работе)

Из рисунка видно, что  I ступень защищает линии и при однофазных замыканиях на землю на расстоянии 6,6 км от шин подстанции А, а при двухфазных замыканиях на землю на расстоянии 6 км.

II ступень защит №1 и №3

Время срабатывания защиты: 

Ток срабатывания защиты:

а) согласование с I ступенью защиты предыдущей смежной линии

 

Коэффициент токораспределения определяется из следующей схемы:

Рис. 5.9. Схема для определения 

 

б) отстройка от тока небаланса в нулевом проводе трансформаторов тока, протекающего при трехфазном КЗ за трансформатором Т1

 

в) отстройка от утроенного тока нулевой последовательности, протекающего в защите при замыкании на землю  на шинах А “за спиной” у защиты (точка К1), если линия отключена и заземлена

 

 

Принимается наибольшее значение: 

Коэффициент чувствительности II ступени защит №1 и №3 при замыкании на землю в точке К2 в режиме работы двух линий:

 

Следовательно, II ступень ТЗНП не обеспечивает достаточный требуется установка III ступени.

а) увеличим коэффициент чувствительности III ступени ТЗНП линий и , отстроив ее от II ступени защиты предыдущей смежной линии:

 

б) отстроим от тока небаланса в нулевом проводе трансформаторов тока, протекающего при трехфазном КЗ за трансформатором Т1

 

в) отстройка от броска тока намагничивания (приближенно)

 

 

Принимается наибольшее значение: 

Время срабатывания защиты: 

Коэффициент чувствительности:

 

Коэффициент чувствительности защиты при замыкании на землю в точке К6 в минимальном режиме:

 

Коэффициент чувствительности защиты при каскадном отключении линии:

 

III ступень ТЗНП №1 и №3 надежно отключает все замыкания на землю на линиях и и удовлетворяет требованиям чувствительности при КЗ в конце смежного участка и при каскадном отключении линии, следовательно нет необходимости в установке 4 ступени.

 

5.4. Выбор коэффициентов трансформации трансформаторов тока

Коэффициенты трансформации  трансформаторов тока:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5.5.  Итоговые уставки защит

Параметры всех защит сведены  в табл. 5.1-5.4.

Таблица 5.1. Токовые защиты от междуфазных КЗ

Ступень	- ток срабатывания  защиты, кА			- ток срабатывания  реле, А
	Защиты 1 и 3	Защита 5	Защита 6	Защиты 1 и 3	Защита 5	Защита 6
I	5,69	3,99	0,416	142	158	20,8
II	2,56	0,732	-	64	24,4	-
III	0,365	0,194	0,064	9,125	6,47	3,2