А. Булычев - Релейная защита в распределительных электрических Б90 сетях

• Название: Релейная защита в распределительных электрических Б90 сетях
• Автор: А. Булычев
• Издательство: ЭНАС
• Жанр: Справочники
• Год: 2011
• ISBN: 978-5-4248-0006-1

Кратко изложены основы теории защит, используемых в электрических сетях напряжением 6—35 кВ. Рассмотрены токовые и дифференциальные защиты, устанавливаемые на линиях электропередачи и трансформаторах. Представлены подробно комментированные примеры расчета характеристик релейной защиты и выбора параметров срабатывания отдельных защит. Приведена методика решения комплексной задачи согласования защит в распределительной сети, содержащей взаимосвязанные линии электропередачи, трансформаторы и электрические нагрузки.

Книга предназначена для углубленного изучения теоретических и практических аспектов релейной защиты и может служить практическим пособием при выполнении расчетов параметров эксплуатируемых защит, а также при проектировании новых систем электроснабжения.

Для специалистов проектных организаций и предприятий, эксплуатирующих электрические сети и системы, преподавателей и студентов высших учебных заведений электроэнергетического профиля.

---

tHO W2 = tTO W2 + ΔtMIN = 0,1 + 0,4 = 0,5 с.

Токовые характеристики трехступенчатой защиты линии W2 представлены на рис. 4.5.

4.4. Расчет защиты линии W1

Токи трехфазного и двухфазного КЗ на линии W1 (функции от l):

Ток срабатывания отсечки линии W1:

Уставка по току (МТЗ-1) для устройства «СИРИУС-2-Л»:

Длина зоны действия токовой отсечки линии W1 определяется графическим методом (рис. 4.6):

Ток срабатывания МТЗ линии W1:

Уставка по току (МТЗ-3) для устройства «СИРИУС-2-Л»:

Проверка чувствительности МТЗ линии W1:

Ступень МТЗ-З устройства «СИРИУС-2-Л» может обладать независимой или одной из нескольких разновидностей зависимых времятоковых характеристик. Вне зависимости от принятого типа времятоковой характеристики уставки по току, как правило, остаются одними и теми же. Следовательно, токовые характеристики во всех случаях будут выглядеть одинаково (рис. 4.7, верхний график). Временные характеристики всех защит при независимом типе времятоковой характеристики МТЗ-З линии W1 приведены на рис. 4.7 (нижний график), а карта селективности — на рис. 4.8.

При внимательном изучении карты селективности (а также временных характеристик) становится понятно, что при всей простоте реализации защита с независимыми времятоковыми характеристиками во многих случаях имеет излишний запас по времени срабатывания по отношению к защите удаленного объекта. Например, если при КЗ ток принимает значение в интервале (ITO W2; ITO W1), то при отказе отсечки линии W2 (со временем действия ≈ 0,1 с) в режиме резервного действия сработает MT3 линии W1 со временем действия 2,1 с.

С таким же временем будет действовать эта MT3 при КЗ в конце линии W1. Уменьшить запас по времени срабатывания и повысить тем самым эффективность действия системы защиты в целом можно только путем использования защит, обладающих правильно подобранной зависимой характеристикой времени срабатывания.

Устройство «СИРИУС-2-Л» позволяет выбрать при реализации MT3 одну из пяти зависимых времятоковых характеристик (рис. 4.9).

Следует помнить, что ТУСТ, входящее в описывающие эти характеристики выражения (см. формулы на соответствующих графиках рис. 4.9), необходимо определять расчетным путем или графически, поскольку время действия МТЗ теперь величина не постоянная, а зависящая от тока КЗ. Например, если в качестве ТУСТ принять рассчитанное ранее время действия МТЗ линии W1, то реальное время действия этой защиты оказывается недопустимо большим. На рис. 4.10 показана карта селективности при использовании нормально инверсной характеристики (ТУСТ = ТМТЗ 1 = 2,1 с), а на рис. 4.11 — временные характеристики защит при тех же параметрах срабатывания.

При использовании нормально инверсной времятоковой характеристики требуемой минимально возможной ступени селективности удается достичь при ТУСТ = 0,315 с (рис. 4.12 — карта селективности; рис. 4.13 — временные характеристики защит). Экспериментальное сравнение защит с различными характеристиками показывает, что еще меньший запас по времени при сохранении взаимного резервирования обеспечивает защита с сильно инверсной характеристикой времени срабатывания при ТУСТ = 0,285 с (рис. 4.14 и рис. 4.15).

Однако еще меньшего времени действия защит удается достичь, если временные характеристики МТЗ отстраивать не друг от друга, а от характеристик тех защит, которые, обладая достаточной зоной действия, срабатывают быстрее ввиду меньшей выдержки времени. Этот подход иллюстрируется рис. 4.16 (ср. с рис. 4.14) и рис. 4.17 (ср. с рис. 4.15). Здесь на линии W2, к примеру, МТЗ выполняет только резервные функции; защита линии полностью обеспечивается первыми двумя ступенями. Следовательно, от них и необходимо отстраивать МТЗ линии W1. Это позволяет принять ТУСТ еще меньшим (ТУСТ = 0,205 с; характеристика сильно инверсная).

Данный подход оказывается справедлив, если считать надежность отдельных защит достаточно высокой, так как в случае отказа какой-либо ступени селективность действия оказывается нарушенной.

При высоких требованиях к селективности можно, напротив, настроить защиты таким образом, чтобы не допускать неизбирательного действия защит при большинстве возможных вариантов их отказов. Однако в этом случае время действия защит оказывается завышенным, а использование зависимых времятоковых характеристик — нецелесообразным (рис. 4.18 и 4.19).

Упрощенная принципиальная электрическая схема подключения терминала «СИРИУС-2-Л» приведена на рис. 4.20.

Рис. 4.9. Зависимые времятоковые характеристики устройства «СИРИУС-2-Л»:

а — нормально инверсная

б — сильно инверсная;

в — чрезвычайно инверсная;

г — крутая (аналог РТВ-1);

д — пологая (аналог РТ-80, РТВ-IV)

Список литературы

1. Федосеев А. М., Федосеев. М. А. Релейная защита электроэнергетических систем: учеб. для вузов. — 2-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1992.

2. Чернобровов Н. В. Релейная защита: учеб. пособие для техникумов. — 5-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергия, 1974.

3. Беркович М. А., Молчанов В. В., Семенов В. А. Основы техники релейной защиты. — 6-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1984.

4. Шабад М. А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. — 2-е изд., перераб. и доп. — Л.: Энергия, 1976.

5. Шабад М. А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. — СПб.: ПЭИПК, 2008.

6. Ульянов С. А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. — М.: Энергия, 1970.

7. Евдокунин Г. А., Титенков С. С. Внутренние перенапряжения в сетях 6—35 кВ. — СПб.: Терция, 2004.

8. Сирота И. М. Трансформаторы и фильтры напряжения и тока нулевой последовательности. — Киев: Наукова Думка, 1983.

9. Шуин В. А., Гусенков А. В. Защиты от замыканий на землю в электрических сетях 6—10 кВ. — М.: НТФ «Энергопрогресс», 2001.

10. Неклепаев Б. Н. Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: учеб. пособие для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1989.

11. Беляев А. В. Выбор аппаратуры, защит и кабелей в сетях 0,4 кВ (Биб-ка электромонтера; вып. 617). — Л.: Энергоатомиздат, 1988.

12. Правила устройства электроустановок в вопросах и ответах: пособие для изучения и подготовки к проверке знаний / Авт. — сост. В. В. Красник. — М.: ЭНАС, 2009.

13. Какуевицкий Л. И., Смирнова Т. В. Справочник реле защиты и автоматики / Под ред. М. Э. Хейфица. — М.: Энергия, 1972.

Приложения

Приложение 1 Правила выполнения технического описания средств релейной защиты

Техническое описание средств релейной защиты содержит, как правило, текстовую часть, электрические схемы и другие графические материалы (векторные диаграммы, графики, осциллограммы и др.).

При изображении схем устройств релейной защиты пользуются общепринятыми буквенными обозначениями (табл. П1.1) и условными графическими изображениями (табл. П1.2).

Принципиальные электрические схемы релейной защиты имеют особенности. В них выделяются силовые электрические цепи, вторичные цепи тока, вторичные цепи напряжения, цепи оперативного тока, цепи сигнализации и др. В связи с этим обозначения реле и других электрических аппаратов часто расчленяются. Например, катушки реле изображаются в одной части схемы (в цепях тока и напряжения), а контакты реле — в другой (в оперативных цепях). При этом отдельные элементы реле имеют одинаковые буквенные обозначения с единой нумерацией.

Электрические схемы принято изображать в состоянии, соответствующем отсутствию напряжения питания. В исключительных случаях допускается изображать схемы в других состояниях (или контакты отдельных реле в других положениях) с необходимыми пояснениями.

В сложных схемах часто используются текстовые пояснительные вставки, указывающие назначение отдельных электрических цепей (например, «оперативные цепи токовой отсечки», «оперативные цепи МТЗ», «цепи управления выключателем» и т. п.).