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

Подождите немного. Документ загружается.

Коэффициент 1С = - > 1 (здесь /

= /

кМ

+ /

#) называ-*

ется коэффициентом распределения (или подпитки)

При наличии подпитки сопротивление на зажимах реле ока-'

зывается большим, чем действительное сопротивление пря-

мой последовательности до места КЗ,

что

приводит к сокраще-

нию II и III зон ДЗ.

Влияние разветвления токов при сочетании одиночных ЛЭП

с параллельными. При сочетании одиночной НЭП с двумя па-

раллельными (рис. 11.41,6) РС, установленное на одиночной

ЛЭП, измеряет преуменьшенное сопротивление при КЗ на од-

ной из параллельных ЛЭП:

Цз ~*1К%\П + (Ак ""•' к)^1К> •'р

*1К-

Следовательно,

I -/'

= ^л + —: ^к =

ш + К

1К

, (11.33)

где Кр - коэффициент разветвления токов: К

1К

)/1

1К

< 1. Влияние разветвлений должно учитываться при расчете

уставок ДЗ.

Влияние погрешности измерительных трансформаторов.

Погрешность ТТ уменьшает вторичный ток по сравнению с его

расчетным значением, что вызывает сокращение зоны дейст-

вия РС. Угловая погрешность искажает значение угла <р

со-

противления 2

и влияет таким образом на работу направлен-

ных РС, у которых 2

=/(ф

). Для ограничения искажений в ра-

боте ИО трансформаторы тока, питающие ДЗ, должны прове-

ряться по кривым предельной кратности, которым соответст-

вует полная погрешность, не превышающая 10%, и удовлетво-

рять им при максимальном значении тока КЗ в конце I зоны.

Погрешность ТН по коэффициенту трансформации невелика.

Однако значение вторичного напряжения может заметно ис-

кажаться за счет падения напряжения в соединительных про-

В расчетах для учета подпитки часто пользуются коэффициентом токо-

распределения ^

= — , тогда 2

= 2'

1Л

—г

431

водах, связывающих реле с ТН. Подбором сечения соедини-

тельных проводов эти искажения сводятся к минимуму. Угло-

вая погрешность ТН влияет на работу РС так же, как и ТТ.

11.16. ВЫПОЛНЕНИЕ СХЕМ ДИСТАНЦИОННЫХ ЗАЩИТ |<

В электрических сетях с напряжением НОкВ и выше, рабо-

тающих с глухозаземленными нейтралями, практически на.

всех линиях устанавливается дистанционная защита, рассчи-

танная на действие при междуфазных КЗ. Для отключения

одно-

и двухфазных КЗ на землю используется более простая

токовая направленная защита, реагирующая на составляющие

тока и напряжения нулевой последовательности. Эти защиты

в большинстве случаев выполняют функции резервных за-

щит. В качестве основной защиты широко используются диф-

ференциально-фазная и направленная высокочастотные за-

щиты (см. гл. 13), а на коротких линиях - токовые дифферен-

циальные защиты (см. гл. 10). Опыт эксплуатации показал, что

такой принцип защиты высоковольтных линий электропереда-

чи обеспечивает высокую надежность их защиты и работы энер-

госистем. Однако применение новых прогрессивных методов

построения защит на базе процессорной техники может рас-

ширить использование дистанционного принципа для защиты

линий и от однофазных КЗ на землю.

Ниже в качестве примера кратко рассмотрены наиболее рас-

пространенные в отечественной практике дистанционные за-

щиты типа ЭПЗ-1636 и ШДЭ-2801 (на ИМС).

Дистанционная защита панели ЭПЗ-1636 выполняется трех-

ступенчатой с реле, реагирующими на полное сопротивление 2

(устройство РС рассмотрено в §11.8). На рис. 11.41 представле-

ны цепи переменного тока и напряжения защиты. Защита со-

держит шесть направленных реле сопротивления с круговыми

характеристиками, проходящими через начало координат.

Три реле 1РС-ЗРС комплекта ДЗ-2 выполняют функции дистан-

ционного органа I и II ступеней.

В целях сокращения числа сложных реле три РС комплекта

ДЗ-2 в нормальном режиме имеют уставку срабатывания I сту-

пени 2

ср1

. При КЗ, по истечении времени действия I ступени,

уставка автоматически изменяется на 2

„ц контактами про-

межуточного реле 1РП. Последнее приводится в действие при

432

г:

г*

Рис.

11.41.

Схема цепей переменного тока ДЗ-2, КРБ и КРС

КЗ РС III ступени (как показано на рис. 11.41 и 11.42) и работает

с замедлением 0,1-0,2 с.

Реле сопротивления комплекта КРС-1 выполняют функ-

ции пускового органа и III ступени защиты. Для этих реле име-

ется возможность получения эллиптической характеристики

и смещения характеристик в III квадрант для надежной рабо-

ты при КЗ в начале линии. Реле сопротивления обоих комп-

._..._..

433*

1РП„

кра^*

П5Й

в «

грл,

рт

"Я'^^гуЯ"

Н^

Реле переключения

дистанционного органа

с уставки Iступени на И

Реле - повторитель

пусковых органов

защиты

Реле - повторитель

дистанционного органа

{фиксация мгновенного

замера)

1 ступень

Фиксация одновременно

го действия реле ЗРП

и КРЬ, ввод в работу

Пступени

Реле времени I и И

ступеней

Л ступень с меньшей

выдержкой времени

Пступень с большей

выдержкой времени

ступень

Реле времени

ступени

Реле ускорения

Ни Шступеней

Блокировка

при качаниях

НРБ

Цепь отключения

выключателя

Рис.

11.42. Упрощенная логическая схема ДЗ

лектов (см. § 11.5) включены на разность токов двух фаз и на

соответствующие междуфазные напряжения (на петлю КЗ).

Для устранения мертвой зоны, с учетом возможного смещения

характеристики в I или III квадрант (из-за неравенства парамет-

ров трансреакторов и резисторов К13 и К27), к реле сопротивле-

ния дистанционного органа дополнительно подводится на-

пряжение третьей, свободной фазы (см.

11.8 и рис. 11.18).

На панели также предусмотрено два блокирующих устрой-

ства: блокировка при нарушениях в цепях напряжения, входя-

щая в комплект ДЗ-2; блокировка при качаниях типа КРБ-126

или 125.

Цепи логической схемы трехступенчатой ДЗ из-за сложности

представлены в упрощенном виде на рис. 11.42.

На схеме показаны контакты трех РС, входящих в комплект

КРС-1,

выполняющие функции ДО III ступени и ПО ДЗ. При КЗ

контакты этих РС замыкаются и приводят в действие реле 2ПР.

Это реле является повторителем ПО. Своими контактами

оно производит уставку на пуск реле времени 1РВ и 2РВ.

Реле времени 1РВ с двумя контактами (проскальзывающим

и упорным) создает выдержку времени II ступени (<ц и *ц),

реле

2РВ

обеспечивает выдержку времени III ступени.

Устройство блокировки при качаниях КРБ, установленное на

панели, блокирует (не разрешает работать) I ступень защиты

контактами 1РП

, разомкнутыми в нормальных условиях, и

II ступень; если { < 1 -*• 1,5 с, - контактами 1РП

, также разомк-

нутыми в нормальном режиме.

КРБ разрешает работать с К 1,5 с I и II ступеням защиты

только при КЗ, когда появляется, хотя бы кратковременно,

составляющая тока обратной последовательности, вызываю-

щая срабатывание реле РТ обратной последовательности

(см.

рис. 11.41).

Одновременно промежуточное реле ЗРП устройства КРБ

(рис.

11.42) подает контактами

ЗРП

плюс к РС ДО I и II комп-

лекта ДЗ-2 и комплекта КРС-1, выполняя этим функции

пуска защиты на время до возврата блокировки в состояние

готовности к повторному действию (на 6-9 с достаточное для

срабатывания резервной ступени ДЗ);

в качестве выходного реле защиты служит 4РП, имеющее

рабочую

4РП

и удерживающую

4РП

обмотки. На рабочую об-

мотку этого реле без выдержки времени действует I ступень

и с соответствующими выдержками времени II и III ступени;

удерживающая обмотка используется в цепи отключения;

при неисправности в цепях ТН блокировка при нарушениях

в цепях напряжения, предусмотренная в комплекте ДЗ-2,

подает сигнал; защита при этом не выводится из действия,

так как использован токовый пуск от КРБ-126. В случае необ-

ходимости защита может быть выведена из работы специаль-

ным отключающим устройством (на схеме не показано);

в схеме предусмотрено ускорение II и III ступеней защиты

при действии АПВ контактом реле ускорения 1РПУ

6РП

"на

рис.

11.42;

панель поставляется заводом с РС всех ступеней, имеющих

в качестве РО нуль-индикаторы на ОУ, для которых устанав-

ливается блок питания ±

В.

Таким образом, ДЗ на панели ЭПЗ-1636 обеспечивает мгно-

венное отключение междуфазных КЗ в пределах I ступени

(0,85 длины защищаемой линии) и резервирование с выдерж-

ками времени II и III ступеней отключений междуфазных КЗ

на следующем участке. В настоящее время эта ДЗ практиче-

ски используется на большинстве линий ПО, 220 кВ в энерго-

системах России. Подробное описание дистанционной защи-

ты панели ЭПЗ-1636 дано в [59]. Помимо рассмотренной выше

трехступенчатой дистанционной защиты от междуфазных

КЗ,

панель типа ЭПЗ-1636 содержит:

токовую двухрелейную отсечку, действующую без выдержки

времени - от междуфазных КЗ;

четырехступенчатую токовую направленную защиту нуле-

вой последовательности - от КЗ на землю;

два трехфазных токовых реле, используемых в схеме устрой-

ства резервирования отказа выключателей (УРОВ) - для конт-

роля наличия тока в защищаемой линии.

По разработке института "Энергосетьпроект" в настоящее

время завод выпускает панель типа ЭПЗ-1636м (модернизи-

рованную), содержащую те же защиты, но разделенные на два

комплекса.

В первый комплекс входит:

двухступенчатая дистанционная защита типа ДЗ-2 (I и

II ступени);

блокировка при качаниях типа КРБ-126 (КРБ-125);

одноступенчатая токовая защита нулевой последовательно-

сти (IV ступень).

436

Во второй комплекс входит:

токовая отсечка типа КЗ-9;

одноступенчатая дистанционная защита типа

КРС-1,

выпол-

няющая функции III ступени;

трехступенчатая защита нулевой последовательности типа

КЗ-10.

Питание цепей переменного тока каждого комплекса мо-

жет осуществляться от отдельных групп ТТ, питание цепей

напряжения - посредством отдельных кабелей от панели ТН,

а питание оперативных цепей - через отдельные автоматиче-

ские выключатели.

Преимуществом такого деления является возможность

взаимного резервирования по цепям одного комплекса другим.

В сетях с изолированной нейтралью или заземленной через

ДГР 35 кВ, имеющих двустороннее питание и кольцевые свя-

зи,

применяются, как правило, дистанционные защиты двух-

и трехступенчатые с односистемным ДО и пусковыми токо-

выми реле (панель типа ПЗ-152), а на линиях с малыми значе-

ниями токов КЗ применяются ДЗ с пусковыми реле полного

сопротивления (панель типа ПЗ-153). Вместо ДЗ серии ПЗ в

настоящее время завод выпускает дистанционную защиту на

ИМС типа БРЭ-2701 с токовым пусковым органом, реагирую-

щую на все виды КЗ, включая двойные замыкания на землю

в сетях с изолированной нейтралью.

11.17. ДИСТАНЦИОННАЯ ЗАЩИТА ТИПА ШДЭ-2801,

ВЫПОЛНЯЕМАЯ НА ИМС

Дистанционная защита типа ШДЭ-2801 предназначена для

РЗ ЛЭП 110-330 кВ от междуфазных КЗ [60]. Конструктивно

ДЗ размещается в шкафу вместе с комплектом четырехступен-

чатой НТЗ НП и токовой отсечкой от междуфазных КЗ. В та-

ком исполнении эти РЗ дополняют друг друга и служат полно-

ценной защитой ЛЭП 110-330 кВ от всех видов КЗ. Ниже рас-

сматривается только ДЗ. Ее упрощенная схема, поясняющая

работу измерительной и логической частей, приведена на

рис.

11.43. Принципиальные схемы ИО рассмотрены в § 11.9,

поэтому на схеме они показаны в виде функциональных эле-

ментов. Логическая схема изображена с некоторыми упроще-

ниями.

Измерительная часть (ИЧ) ДЗ ШДЭ-2801 имеет три ступени,

каждая из которых состоит из трех ДО КХ.АВ, К2.ВС, К2.СА,

437

включенных на междуфазные напряжения и разность фазных

токов согласно табл. 11.1.

Дистанционные органы построены на принципе сопостав-

ления времени несовпадения мгновенных значений сравни-

ваемых напряжений с временем их совпадения по схеме, при-

веденной на рис. 11.27. Характеристика срабатывания ДО I сту-

пени имеет форму окружности, проходящей через начало

координат с углом максимальной чувствительности <р

мч

= 75° (см. рис. 11.14,6). Дистанционный орган II ступени имеет

характеристику срабатывания в виде четырехугольника, сме-

щенного в III квадрант не более чем на 6% значения сопро-

тивления срабатывания вектора 2 расположенного под уг-

• К а н

Ускорение

или

ступени

НЛИ-НВ

пгг

УМ

ВЧТО

шгЗ

•а,

И-ни * 02.3

к°,

а л Ш

пч.г

И-НЕ

сш

71.

1к

Ш0ф

I ПТ1.1

& Л5.1

Ь\581

ИЛИ-НЕ1

А Л1 1

н-нвг

I ПТ2.1

И-НЕГ

&Л3.1

1Е

ГЛГ2.2

& ИЗ. 2

& Л5Л

+15

К1

Н21

АВ

или-НЕг

И-НЕЗ

алы

0\0\ [

& 06.1

1 I

цепь 6К1

цепь

БКП

Н21

ВС

К21

СА

пгп

АВ

дот

или-НЕз

г.г

^Щ-1 Г^Ьп

ПТШ

К2П

ВС

кгп

СА

КИВ-

АВ

^пь.

кгш

ВС

кгш

СА

дои

ДОШ

Рис. 11.43. Упрощенная схема дистанционной защиты типа ЩДЭ-2801:

ЛЭ,

отмеченные*, - функциональный контроль, дублирующий срабатыва

438

лом 75° относительно оси координат +.К (см. рис. 11.14,6);

дистанционный орган III ступени выполняется с характери-

стикой срабатывания в виде треугольника, одна из вершин

которого 2

совмещена с началом координат (см. рис. 11.14, е).

Для обеспечения надежного действия ДО I и III ступеней при

КЗ вблизи места установки ДЗ в схеме этих органов преду-

смотрен контур памяти, формирующий поляризующее напря-

жение (7

Первая ступень ДЗ работает без выдержки времени. Вторая

ступень имеет два органа времени: один используется для дей-

ствия II ступени с малой выдержкой времени (0,5-1,5 с), второй -

с большим временем: I > 1,5 с.

Третья ступень имеет один ор-

ган времени и работает с боль-

шой выдержкой времени, рав-

ной нескольким секундам.

В схеме ДЗ предусмотрена

возможность ускорения дейст-

вия II и III ступеней цо^

0 при

включении выключателя за-

щищаемой ЛЭП от ключа уп-

равления или от АПВ, а также

оперативного ускорения этих же

ступеней, вводимого с помощью

переключателей в определен-

ных режимах для ускорения от-

ключения КЗ. Предусмотрено

блокирование действия всех

ступеней ДЗ при повреждениях

в цепях ТН с помощью устрой-

ства УБН, которое реагирует

на нарушение баланса фазных

напряжений вторичных обмо-

ток ТН, соединенных в звезду,

и обмоток, соединенных в ра-

зомкнутый треугольник. В схе-

ме ИЧ имеется устройство, бло-

кирующее действие ДЗ при ка-

чаниях (УБК). Пусковой орган

УБК реагирует на различные ско-

рости приращения вектора тока

439

На отключение

*—•,.

37 ГС

1 |

\т I

неисправность

Ч-^Л

К13

'и

М.З*

1 | ..1

^1|

I ВТЧ*

| .Л1_

И-Щ

-О

а.

бз

\1 1

В1.2*

/7Г

./ 4

**ЙЙ

ивк

__|

№

ние ДО

обратной Л/

/Д* и прямой Д^/Д

последовательностей при КЗ и

качаниях. Схема и действие такого устройства рассмотрены в

гл.

12. Пусковой орган имеет два выходных органа: чувствитель-

ный Р01 и грубый Р02; последний в 2-3 раза грубее Р01. При ка-

чаниях и в режиме нагрузки УБК запрещает действие I и И сту-

пеней, если последняя имеет выдержку времени I

< 1

с. При КЗ,

вследствие внезапного появления и резкого увеличения Д/

Д/

УБК срабатывает и вводит заблокированные ступени в дей-

ствие на время, необходимое для их срабатывания (0,2-0,4-0,6

с).

По истечении этого времени УБК вновь выводит их из работы

(до следующего КЗ или появления несимметричного режима).

В рассматриваемой схеме ДЗ предусмотрена возможность

использования УБК в качестве дополнительного пускового

органа для медленно действующих II и III ступени. Такой ПО

вводит II и III ступени при КЗ на время

= 3 - 12сине позволя-

ет им работать при больших перегрузках на защищаемой

ЛЭП, а также при повреждениях в цепях ТН.

В схемах ДО и блокирующих устройств измерительной ча-

сти ДЗ ШДЭ-2801 используются ОУ серии К553У-Д2. Для их ра-

боты требуется источник питания с напряжением постоянно-

го тока ±

В.

Логическая часть ДЗ построена на логических микросхемах

серии

К-511,

которые обладают повышенной помехоустойчи-

востью, что и обусловливает целесообразность их применения

в схемах РЗ. В схеме рис. 11.43 микросхема К-511 применяется

в качестве логического элемента, выполняющего как опера-

ции И-НЕ, так и ИЛИ-НЕ.

В первом случае в исходном режиме на входе ЛЭ (микро-

схемы К-511) дежурит сигнал на уровне логического 0, а на вы-

ходе - сигнал единичного уровня в виде напряжения ^д

ЫХ

* 12

В.

Для переключения на все входы ЛЭ необходимо одно-

временно подать логический сигнал, тогда на выходе элемен-

та вместо 1 появится логический сигнал 0 в виде напряжения

[/°

ых

* 0,3 -г 0,4 В. Это означает, что ЛЗ выполнил операцию

И-НЕ. Если же в исходном режиме на входах ЛЭ (микросхемы)

присутствуют сигналы 1, то для переключения ЛЭ достаточно

подать хотя бы на один из его входов нулевой сигнал, в резуль-

тате которого на выходе появится логический сигнал, означаю-

щий, что ЛЭ выполнил операцию ИЛИ-НЕ.

На рис. 11.43 на каждом ЛЭ (микросхеме) согласно приня-

той условности показана операция, выполняемая микросхе-

440