Чернобровов Н.В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем

Подождите немного. Документ загружается.

©-

Рис.

10.22. Зоны каскадного действия направленной поперечной дифференци-

альной РЗ

'к

Рис.

10.23.

Схема, поясняющая возможность неправильного действия направ-

ленной поперечной дифференциальной РЗ при обрыве одного провода с одно-

сторонним заземлением

Ш, отключит поврежденную ЛЭП. Одновременно от тока в

ЛЭП Ш1 /

ц сработает РЗ В и неправильно отключит неповреж-

денную ЛЭП Ш1. Опыт эксплуатации показывает, что рассмот-

ренный вид повреждения бывает редко, поэтому специальных

мер к исключению неправильной работы РЗ не применяют.

Схемы направленной поперечной дифференциальной защи-

ты выполняются с учетом следующих положений: в сети с изо-

лированной нейтралью в двухфазном исполнении от между-

фазных КЗ и от двойных замыканий на землю; в сети с глухо-

заземленной нейтралью двумя комплектами - в двухфазном

исполнении от междуфазных КЗ и нулевой последовательно-

сти от КЗ на землю; РЗ выполняется без выдержки времени.

На рис. 10.24 приведена схема поперечной дифференциаль-

ной токовой направленной РЗ для параллельных ЛЭП в сети с

351

КМ А

НА А

КМ А КМ С

В-СН Г&Г&1

ТАА1

1 ЩС2.1 ЛшА.2

' К

С.1

КМС.1

КМС.2

г)

ч-КШ

+ -^ »-

На.

отключение

0.1

"• КШ

•На отключение 0.2

Рис.

10.24. Схема поперечной направленной дифференциальной РЗ для сетей

с изолированной нейтралью:

—

первичная схема; б

—

цепи тока; в

—

цепи напряжения; г

—

цепи опера-

тивного тока

изолированной нейтралью. Пусковые токовые органы К

А.

А и

КА.С включены на разность токов соответствующих фаз ЛЭП

/ и

У7П.

В качестве РНМ используются реле КУ/А и КУ/С дву-

стороннего действия типа РБМ-271, имеющие рабочую харак-

теристику М

вр

= Ш

соз(ф

+ 45°). Контакт КУ/А.1 (КУ/С.1)

замыкается при КЗ на

У71,

когда 5

на зажимах

КМ]

имеет поло-

жительный знак, а контакт

КУ7А.2 (КУ7С.2)

- когда повредится

У7Н

(при отрицательном знаке 5

). При использовании РНМ

одностороннего действия типа РМ-11 на каждую фазу устанав-

ливается по два реле.

В схеме предусмотрено два выходных промежуточных реле

КЫ и КЬ2, действующие на отключение Ш и

VIII.

Плюс пода-

ется на оперативные цепи РЗ контактами К(2С1.1 и К(2С2.1

352

реле положения "Включено" К(^С выключателей

(^1

и (Х2 ЛЭП

Ш и Ш1, чем обеспечивается автоматическая блокировка РЗ

при отключении одного из выключателей. Заметим, что при

использовании показанной на рис. 10.24 схемы вывода РЗ из

действия для надежного отключения поврежденной ЛЭП в

схеме управления обязательно требуется запоминание отклю-

чающей команды.

В качестве выходных реле в схеме на рис. 10.25 используются

промежуточные реле типа РП-251 или РП-253 (КЫ и КЬ2),

имеющие небольшое замедление на срабатывание, что предот-

вращает действие защиты при срабатывании трубчатых разряд-

ников. Срабатывание в этом случае указательных реле КН1

и КН2 исключается благодаря шунтированию их обмоток раз-

мыкающими контактами выходных промежуточных реле

КЫ.2,

КЬ2.2.

На рис. 10.25 приведена схема поперечной токо-

вой направленной дифференциальной РЗ

для параллельных ЛЭП 110-220 кВ в сети с

заземленной нейтралью. Схема состоит из двух комп-

лектов: одного - для действия при междуфазных КЗ, второ-

го - от КЗ на землю. Комплект РЗ от междуфазных КЗ выпол-

няется так же, как и в предыдущей схеме РЗ на рис. 10.24, по

двухфазной схеме с двумя пусковыми реле КАА и КАС и дву-

мя реле направления мощности

КМ/А

КУ1С.

Комплект РЗ от КЗ

на землю реагирует на токи и напряжения нулевой последова-

тельности и включает пусковые реле - тока КА0, включенное

на разность токов НП параллельных ЛЭП, и напряжения КУО,

подключенное к обмоткам ТН, соединенным в разомкнутый

треугольник, представляющий собой фильтр напряжения

НП; РНМ, включенное на разность токов НП и напряжение НП.

Реле

КУ?0

реагирует на мощность:

= Ц/

р5

т(ф

+ 20°),

здесь Ц, = 3[/

; 1

= 31

Пуск комплекта РЗ от КЗ на землю осуществляется после-

довательно включенными замыкающими контактами реле

КА0.1 и

КУ0.1.

Дополнение схемы контактами реле напряже-

ния НП позволяет не отстраивать /

с-3

от тока небаланса, прохо-

дящего в обмотке КАО при междуфазных КЗ на защищаемых

ЛЭП, и благодаря этому повысить чувствительность комплек-

та НП.

353

КМ А КЫС КН/О КУО

Паг Й

ТА1

тр'Л \

+ -

«. КИ

г)

—"^ » На

отключение

й1

*Ш1

—** и На

отключение

Пуск

-ка

^.УРОВ

Рис.

10.25. Схема поперечной направленной дифференциальной РЗ для сетей

с заземленной нейтралью:

—

первичная схема; 6

—

цепи тока; в

—

цепи напряжения; г

—

цепи опера-

тивного тока

В схеме на рис. 10.25 предусмотрено выведение из действия

комплекта РЗ от междуфазных КЗ при КЗ на землю на защи-

щаемых ЛЭП. Это необходимо в связи с тем, что блокируемый

комплект может действовать в неповрежденных фазах от

токов неповрежденной ЛЭП при каскадном отключении КЗ

на землю со стороны, противоположной месту установки рас-

сматриваемого комплекта РЗ, что могло бы привести к непра-

вильному (ложному) отключению неповрежденной ЛЭП.

Вывод из действия комплекта от междуфазных КЗ осуществ-

ляется размыкающими контактами реле КА0.2 и КУ0.2. До-

полнительно в цепь блокировки включен также размыкающий

контакт КЬ3.2 выходного промежуточного реле КЬЗ, что повы-

шает надежность защиты на несрабатывание при каскадном

отключении КЗ на землю на одной из параллельных ЛЭП.

В рассматриваемой схеме выведение РЗ из действия при

отключении выключателя одной из ЛЭП осуществляется раз-

рывом цепи обмотки каждого выходного промежуточного ре-

ле КЫ и КЬ2 контактами реле положения "Включено" выклю-

чателя параллельной ЛЭП (К(2С1.1 и К(^С2.1 соответственно).

Такое выполнение схемы взамен последовательного включе-

ния контактов

К(2С1.1

К<2С2.1

в цепи подведения к РЗ "плю-

са" оперативного постоянного тока принято в предположении

наличия на подстанции (электростанции) устройства резерви-

рования при отказе выключателей - УРОВ (см. гл. 21) в слу-

чае,

когда в его цепях не предусматривается удерживание сиг-

нала от РЗ на определенное время. Указанное выполнение

схемы необходимо для обеспечения подачи длительного сиг-

нала на пуск УРОВ от выходного промежуточного реле РЗ

параллельных ЛЭП при КЗ на одной из них и отказе ее выклю-

чателя.

Выбор уставок направленной поперечной дифференциаль-

ной защиты, включенной на фазные токи (см. рис. 10.19). Ток

срабатывания пусковых реле РЗ должен удовлетворять четырем

требованиям:

1) пусковые реле не должны действовать от тока небалан-

са 1

, возникающего при КЗ на шинах противоположной под-

станции:

355

Рис.

10.26. Токораспределение в РЗ при каскадном отключении поврежденной

ЛЭП с учетом токов нагрузки

2) пусковые реле должны быть отстроены от суммарного

тока нагрузки

тах

параллельных ЛЭП для предотвращения

ложного действия РЗ в случае отключения одной из ЛЭП с

противоположной стороны в нормальном режиме (рис. 10.26, а):

^отА

(10.25)

3) пусковые реле должны отстраиваться от токов в непо-

врежденных фазах ^

епф

при двухфазных и однофазных КЗ:

ОТС Н1

отст!еп.ф'

(10.26)

ГДе

'неп.ф = ^н + Цс-

Токи в неповрежденных фазах (В и С) влияют на работу РЗ

при каскадном отключении поврежденной ЛЭП (рис. 10.26, б),

так как в этом режиме они текут только по одной оставшейся

356

в работе линии N11. При пофазном пуске РЗ неселективное

отключение ЛЭП в рассматриваемом случае исключается;

4) пусковые реле должны надежно возвращаться при мак-

симальной нагрузке параллельных ЛЭП. Условия возврата

обеспечиваются, если

сз

= *отс^нтах

> (10>2?)

где

тах

- суммарный максимальный ток нагрузки параллель-

ных ЛЭП.

Ток срабатывания, выбранный по

четвертому

условию, обыч-

но удовлетворяет всем остальным требованиям. Поэтому ра-

счет 1

СЗ

ведется по (10.27) и проверяется по

(10.24)

(10.25).

Ток небаланса поперечной дифференциальной РЗ принима-

ется равным арифметической сумме тока небаланса /

б> обус-

ловленного погрешностью ТТ, и тока небаланса 1

^, вызванно-

го неравенством сопротивлений параллельных ЛЭП. При вы-

боре уставок по (10.24) необходимо исходить из максимально-

го значения суммарного тока небаланса

*нб тах

-'нб тах + *нб тах • (10.27а)

Для уменьшения /„б ТТ, питающие РЗ, выбираются по кри-

вым предельной кратности или 10%-ной погрешности при мак-

симальном значении тока внешнего КЗ на шинах противопо-

ложной подстанции, текущего по каждой параллельной ЛЭП

Ас тах •

Расчетная кратность тока

*аАс тах ,,„ _„

= — , (10.28)

*ном ТТ

где /с

- коэффициент, учитывающий влияние апериодиче-

ской слагающей тока КЗ, принимается равным 2.

Согласно [2], рекомендуется оценивать приближенное зна-

чение /„б по выражению

^нб тах = ^одн 0,1/с

, (10.29)

где

Ктах

- максимальный ток при трехфазном КЗ на шинах

подстанций А и В, проходящий по одной из параллельной

ЛЭП при работе обеих; 0,1 - погрешность ТТ, равная 10%;

*с

одн

357

Рис.

10.27. Расчетные схемы для

проверки чувствительности диффе-

ренциальной РЗ:

—

при каскадном отключении

поврежденной ЛЭП; б

—

при КЗ в

точке равной чувствительности

коэффициент однотипности, принимаемый при однотипных

ТТ и одинаковых сопротивлениях плеч равным 0,5; /с

= 1,5 -*- 2.

Вторую составляющую тока небаланса /

'б можно оценивать

по формуле

А2%к

тах

1»в

тах

= ,Л , (10-30)

где А2%

ЮОК/

{

-г

100 - разница в процентах между сопро-

тивлениями прямой последовательности обеих ЛЭП;

ктах

максимальное значение суммарного тока КЗ (по обеим ЛЭП

при повреждении на шинах противоположной подстанции).

Обычно сопротивления ЛЭП одинаковы и /

'б = 0.

Чувствительность защиты

характеризуется зоной каскад-

ного действия РЗ, коэффициентом чувствительности пуско-

вых реле и мертвой зоной по напряжению.

Зона каскадного действия подсчитывается для РЗ

на каждом конце параллельных ЛЭП по (10.23) и не должна

превышать 25% длины ЛЭП.

Чувствительность пусковых реле проверяется, для

двух случаев:

а) при КЗ в точке К1 на границе зоны каскадного действия

РЗ А (рис. 10.27, а) после отключения поврежденной ЛЭП с

противоположной стороны В

ч ~ *рК//*с.э'

(10.31)

где

К1

- минимальный ток в реле; в этих условиях рекомен-

дуется иметь к^

1,5;

б) в случае установки поперечных дифференциальных РЗ

с обеих сторон ЛЭП (рис. 10.27, б) определяется к^ при повреж-

дении в точке равной чувствительности обеих РЗ, которая на-

ходится из условия

*р

~Г— = ~г—, (10.32)

^.з А 'с.з

где /

р А

в - токи в реле РЗ Л и В при КЗ в точке К2.

Если обозначить расстояние от РЗ В до точки К2 через 1д,

то,

приравнивая падение напряжения в параллельных ветвях

от подстанции В до точки К2 по контуру линий Ш и

УШ

и учи-

тывая (10.31), получаем

'в = -г—ТГ—'• <

)

*с.з

'сз

Определив местоположение точки К2, рассчитываем токи

КЗ и токи в реле РЗ А и В, после чего находим

„

рЛ(к)

рВ(к) ,,.,..

К = — = — . (10.34)

•"се

А 'с.з

Рекомендуется иметь к

> 2.

Мертвую зону по напряжению определяют на основании

соображений, изложенных в

7.7, исходя из чувствительности

РНМ.

Выбор уставок поперечной дифференциальной токовой

направленной защиты нулевой последовательности. Ток сра-

батывания токового реле НП выбирается по выражению

•'с.з,

нп

Кн-'нб тах • (10.35)

Ток небаланса подсчитывается по (10.29) и (10.30). Расчет

б ведется при одно- или двухфазных КЗ на землю на шинах

противоположной подстанции по наибольшему току 1

Напряжение срабатывания реле напряжения НП принима-

ется равным 5-10 В. Ток срабатывания токового реле НП при

наличии в схеме РЗ реле напряжения НП отстраивается только

от тока небаланса при внешних КЗ. Благодаря этому чувстви-

тельность пускового органа повышается.

359

10.12.

ОЦЕНКА НАПРАВЛЕННЫХ ПОПЕРЕЧНЫХ

ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫХ ЗАЩИТ

Положительными особенностями РЗ являются простота

схемы, меньшая стоимость по сравнению с продольной диф-

ференциальной РЗ, отсутствие выдержки времени, нереагиро-

вание на качания, простота выбора параметров.

К недостаткам РЗ нужно отнести каскадное действие, вы-

зывающее замедленное отключение КЗ в зоне каскадного

действия, мертвую зону по напряжению, необходимость вы-

вода из действия РЗ при отключении одной ЛЭГТ, в связи с

чем требуется дополнительная полноценная РЗ для оставшей-

ся в работе ЛЭП; неправильную работу РЗ при обрыве провода

ЛЭП с односторонним заземлением.

Защита применяется в сетях 110-220 кВ как дополнитель-

ная к основной быстродействующей защите. В сетях 6-10 кВ

эта защита используется как основная, ускоряющая отклю-

чение повреждения.

Вопросы для самопроверки

Почему дифференциальная защита выполняется без вы-

держки времени?

Чем опасен обрыв соединительного провода в плече диф-

ференциальной защиты?

Каковы причины, вызывающие ток небаланса в реле в

нормальном режиме и при внешнем КЗ?

Как выполнить схему направленной поперечной диффе-

ренциальной защиты при отсутствии специального реле на-

правления мощности двустороннего действия?

чем недостаток каскадного действия защиты?

6. Почему наличие блокировки по напряжению повышает

чувствительность направленной поперечной дифференциаль-

ной защиты?