Дистанционная защита линии 110 кв принцип работы
Перейти к содержимому

Дистанционная защита линии 110 кв принцип работы

  • автор:

Защита тупиковых ВЛ напряжением 110—220 кВ

Для линий напряжением 110 кВ и выше должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий и от замыканий на землю. Тип основной защиты линии определяют, исходя из требований сохранения устойчивости работы энергосистемы. Считается, что требования по устойчивой работе энергосистемы, как правило, удовлетворяются, если трехфазные КЗ на линиях, сопровождающиеся снижением напряжения на питающих шинах, ниже (0,6. . 0,7) Uном, отключаются без выдержки времени (при условии, что расчеты устойчивости не предъявляют других, более жестких требований). Кроме того, применение быстродействующей защиты может оказаться необходимым, когда повреждения, отключаемые с выдержкой времени, могут привести к нарушению работы ответственных потребителей или к недопустимому нагреву проводников, а также при необходимости осуществления быстродействующего АПВ.

На тупиковых линиях напряжением 110—220 кВ следует устанавливать ступенчатые токовые защиты или ступенчатые защиты тока и напряжения. Если такие защиты не удовлетворяют требованиям чувствительности или быстроты отключения повреждения, предусматривается ступенчатая дистанционная защита. В этом случае в качестве дополнительной защиты рекомендуется использовать мгновенную токовую отсечку.
Для защиты от замыканий на землю предусматривается ступенчатая токовая защита нулевой последовательности (направленная или ненаправленная).

Токовая защита нулевой последовательности

Для защиты линий напряжением 110—220 кВ от КЗ на землю предусматриваются, как правило, ступенчатые токовые защиты нулевой последовательности. Реле тока всех ступеней защиты включаются на сумму трех фаз, что обеспечивает протекание по ним тока нулевой последовательности при однофазных КЗ на землю. Расчет ступенчатой токовой защиты нулевой последовательности сводится к определению тока срабатывания и выдержек времени отдельных ступеней защиты; необходимости использования в защите реле направления мощности; чувствительности защиты.

Рис. 1. Расчетные схемы для определения тока срабатывания защиты
нулевой последовательности тупиковой ВЛ 110—220 кВ по условиям 1 и 2: а — исходная; б — замещения — для определения эквивалентного сопротивления трансформаторов и линий при однофазном включении (одна из целей отключена); я1л1 —индуктивное сопротивление участка линии л1; хт1 и хт2 — индуктивные сопротивления трансформаторов тl и т2 при включении под напряжение одной фазы
На примере типичной для электроснабжения промышленных предприятий схемы (рис, 1, а) (тупиковая линия с односторонним питанием) рассмотрена методика выбора параметров срабатывания защиты линий, для которых длительный режим работы двумя фазами не предусматривается. Защита может быть выполнена одно- или двухступенчатой.

Учитывая наличие типовых панелей, на линиях, питающих подстанции с заземленной нейтралью, рекомендуется выполнение двухступенчатой защиты с направленной второй ступенью, что дает возможность повысить ее чувствительность и уменьшить время отключения КЗ. Ток срабатывания первой ступени защиты при выполнении ее без выдержки времени выбирают по следующим условиям.
1. Отстройка от броска тока намагничивания трансформаторов, имеющих глухозаземленные нейтрали и включаемых под напряжение при включении линии. Для выключателей с трехфазным приводом это условие при выборе параметров срабатывания защиты не учитывается. Нe учитывается оно также, если первая ступень защиты отстроена по времени от неодновременного включения фаз выключателя. При этом для выключателей с пофазными приводами время срабатывания первой ступени должно быть не менее 0,1—0,2 с (нижний предел — для воздушных выключателей, верхний — для масляных).
Подстанции промышленных предприятии выполняют, как правило, по упрощенным схемам с короткозамыкателями в цепи трансформаторов. При определении чувствительности защиты нулевой последовательности линий, к которой присоединены такие подстанции, следует учитывать уменьшение тока 3/0мин и мощности (3/03 £/„) мин из-за возможного одновременного трехфазного КЗ за трансформатором и однофазного КЗ на землю на высокой стороне трансформатора при включении короткозамыкателя.
Отношение токов нулевой последовательности в защите линии при замыкании на землю одной фазы на выводах высшего напряжения трансформатора с КЗ между тремя фазами на стороне низшего напряжения (режим 1,3) и при замыкании на землю одной фазы (режим 1) может быть определено по табл.

Токовая защита от междуфазных КЗ

Токовые ступенчатые защиты от междуфазных КЗ широко используют на тупиковых линиях 110—220 кВ. В качестве первой ступени, выполняемой, как правило, без выдержки времени, применяют токовую отсечку. Первичный ток срабатывания токовой отсечки, установленной на линии (рис., а) и выполняемой без выдержки времени, определяется следующими условиями:
Отстройка от тока, проходящего в месте установки защиты, при трехфазных КЗ за трансформаторами, питаемыми рассматриваемой линией. Отстройка по этому условию производится по выражению (11), где /£3)макс—наибольший ток в защите при трехфазном КЗ за трансформаторами в максимальном режиме системы и при минимальном сопротивлении трансформаторов с учетом РПН; kH~ 1,3. 1,4. При наличии ответвительных подстанций с выключателями на стороне ВН токовая отсечка, защищающая линию, для обеспечения селективности должна быть отстроена от максимального тока КЗ на стороне ВН ближайшей подстанции с выключателями.
Отстройка от тока двигателей нагрузки при трехфазном КЗ на шинах подстанции, на которой установлена данная защита (точка К\ на рис. 37, а). Расчетным при этом является выражение (7.5), где /я,,™ — максимальный ток, посылаемый двигателями нагрузки, питаемой от рассматриваемой линии, при трехфазном КЗ на шинах подстанций, к которым присоединена линия; kH — 1,3. 1,4,
Отстройка от тока самозапуска двигателей нагрузки, питаемой от рассматриваемой линии. Расчетным по этому условию является выражение (7.2).
Отстройка от бросков тока намагничивания трансформаторов, присоединенных к линии, при ее включении. Расчет производят для трех видов включения: одно- и двухфазного (одновременного включения двух фаз, затем с некоторым запаздыванием включения третьей фазы), а также трехфазного (одновременного включения всех трех фаз). Расчетное выражение имеет вид

где хг экв — эквивалентное сопротивление трансформаторов и линии до места установки защиты для расчетного вида включения. Определение лт экв выполняется аналогично выражению (15). При расчете по однофазному включению учитывают только трансформаторы с заземленной нейтралью, которые вводятся в схему замещения сопротивлениями ху, вычисляемыми по расчетным выражениям на с. 143. При расчете по двухфазному включению в схему замещения вводят сопротивлениями хф все трансформаторы, питаемые от рассматриваемой линии, независимо от режима заземления нейтрали. При расчете по трехфазному включению учитывают также все трансформаторы. При этом трансформаторы вводят в схему замещения сопротивлениями, значения которых равны 1,35* для трансформаторов и 1,3 для автотрансформаторов. Значение коэффициента Сб определяется по табл. 3.
3. Значение коэффициента Сб

Значение коэффициента Cg

Тип реле, используемого в защите

Сталь магнитопровода трансформаторов — холоднокатаная

Сталь магнитопроводов трансформаторов — горячекатаная

Одно- и трехфазное

Одно- и трехфазное

Следует отметить, что при выборе тока срабатывания отсечки, защищающей линию, изображенную на рис., а, необходимо учитывать режим отключения одной из цепей и подключения всех трансформаторов к оставшейся в работе цепи.
Чувствительность токовой отсечки проверяют в минимальном режиме питающей системы при двухфазном КЗ на шинах подстанций, присоединенных к защищаемой линии. Минимальный коэффициент чувствительности токовой отсечки, когда она выполняет функции
основной защиты, должен быть порядка 1,5. Если токовая отсечка без выдержки времени выполняет функции дополнительной защиты линии, то коэффициент чувствительности должен быть около 1,2 при КЗ в месте установки защиты в наиболее благоприятном по условию чувствительности режиме. В тех случаях, когда простые токовые отсечки не удовлетворяют требованиям чувствительности, может оказаться целесообразным применение комбинированной отсечки по току и напряжению.
Ток срабатывания комбинированной отсечки выбирается из условия обеспечения достаточной чувствительности при двухфазном металлическом КЗ в конце защищаемой зоны в минимальном режиме питающей системы:

где k4 у—коэффициент чувствительности отсечки по току (k4 т = 1,5).
Кроме условия (7,17) /с 0 к должен удовлетворять условию надежной отстройки от токов самозапуска в режиме АПВ в случае неисправностей в цепях напряжения (расчетное выражение (2)). Первичное напряжение срабатывании реле напряжения выбирают по условию отстройки от КЗ на шинах низшего (среднего) напряжения той подстанции, у которой при повреждении за трансформатором, сопровождающимся током, равным /с 0 к, остаточное напряжение в месте установки защиты будет наименьшим:

где гл — сопротивление участка линии от шин питающей подстанции, на которой установлена рассматриваемая защита, до шин ВН подстанции, повреждение за трансформатором которой является расчетным; гт — наименьшее (с учетом РПН) сопротивление трансформатора, повреждение за которым является расчетным; kn— 1,2— коэффициент надежности.
Напряжение срабатывания комбинированной отсечки должно находиться в пределах (0,15. 0,65) Uном, что определяется минимальной уставкой стандартных реле напряжения (нижний предел) и условием обеспечения отстройки от возможного снижения напряжения в сети (верхний предел).
Чувствительность комбинированной отсечки по напряжению проверяется по остаточному напряжению Uocr в месте установки защиты при междуфазных напряжениях в конце защищаемой линии в максимальном режиме работа системы:

Коэффициент чувствительности комбинированной отсечки по напряжению должен быть не менее 1,5.
Максимальная токовая защита с выдержкой времени используется, как правило, в качестве второй ступени защиты тупиковых линий напряжением 110—220 кВ. Расчетные выражения для расчета максимальной токовой защиты линий напряжением 6—10 кВ, справедливы и для линий напряжением 110—220 кВ.
Для повышения чувствительности защиту можно выполнить с пуском по напряжению.

Дистанционная защита

Расчет защиты сводится к определению сопротивлений срабатывания и выдержек времени отдельных ступеней, а также ее чувствительности. Для защиты тупиковых линий напряжением 110—220 кВ дистанционную защиту выполняют двухступенчатой при использовании панели ЭПЭ-1636 или одноступенчатой — при использовании панели упрощенных защит.
Сопротивление срабатывания первой ступени защиты выбирают по условию отстройки от КЗ за трансформаторами, которые питаются от рассматриваемой линии. Для защиты линии, изображенной на рис, а, расчетные выражения имеют вид

где гл1 и гл2 — сопротивления участков линии; гт1 и гт3 — минимальные значения сопротивлений трансформаторов Т1 и ТЗ с учетом РПН (если на подстанциях установлены разные трансформаторы, то в выражениях (18) и (19) учитываются трансформаторы, имеющие меньшие сопротивления); kT Tl, кгт3— коэффициенты токораспределения, равные отношениям тока в месте установки защиты и соответственно токов в трансформаторах Т1, ТЗ и на участке линии Л2 при КЗ за трансформаторами. Если на стороне ВН ответвительных подстанций имеются выключатели, то первая ступень защиты для обеспечения селективности отстраивается от сопротивления участка линии до ближайшей подстанции с выключателями.
Очевидно, что расчетными при определении г\ 3 следует принимать режимы, соответствующие максимальным значениям коэффициентов токораспределения. При отсутствии питания со стороны низшего (среднего) напряжения трансформаторов /гт т1 = kr r3 = = 1. В качестве сопротивления срабатывания первой ступени дистанционной защиты принимается меньшее из значений, полученных по формулам (18) и (19).
Выбранное сопротивление срабатывания проверяют по условию отстройки от броска тока намагничивания трансформаторов при включении линии под напряжение по выражению

(обозначения — см. выражение (14)). Значение коэффициента Сб принимается по работе [10] и данным завода-изготовителя.
Первичное сопротивление срабатывания второй ступени защиты (пусковой орган) выбирают по условию отстройки от минимального сопротивления в условиях самозапуска электродвигателей нагрузки после отключения внешнего КЗ:

где UUKa сз — минимальное значение первичного напряжений в месте установки защиты в условиях самозапуска электродвигателей, определяемое расчетом (ориентировочно можно принять равным 80—90 % минимального рабочего напряжения сети); kB = 1,05 . 1,1—коэффициент возврата реле; kH = 1,2 — коэффициент надежности; kC3 — коэффициент самозапуска двигателей в режиме после отключения внешнего КЗ, определяемый расчетом (ориентировочно kC3 = 1,5 . . . 2); /раб мжс — максимальное значение рабочего тока защищаемой линии; При выборе параметров срабатывания пусковых органов дистанционной защиты линий с ответвлениями, кроме того, следует учитывать также условие отстройки от режима самозапуска нагрузки подстанций, питающихся от рассматриваемой линии, при включении линии. Сопротивление срабатывания по указанному условию определяют по выражению 7.20, При этом коэффициент kB не учитывают, a kC3 и фраб определяют в режиме самозапуска заторможенной нагрузки при включении линии.

Сопротивления срабатывания реле первой и второй ступеней за- щиты определяют по выражениям
где пт и пк —коэффициенты трансформации соответственно трансформаторов тока и напряжения; £сх— коэффициент схемы включения реле.
По найденным значениям сопротивлений срабатывания выбирают каталожные уставки реле. Коэффициент чувствительности защиты определяют по выражению k4 = г® /2защ, где гзащ — максимальное значение сопротивления, подведенное к защите при КЗ в расчетной точке. Для проверки чувствительности защиты расчетной является точка, характеризующаяся наибольшим значением гзащ, для рассматриваемой на рис. 37, а линии — точка К2:

где kт2 — коэффициент токораспределения, соответствующий режиму, при котором он принимает минимальное значение. Для повышения коэффициента чувствительности защиты можно использовать эллиптическую характеристику пускового органа. Использование эллиптической характеристики реле пускового органа позволяет зачастую обеспечить надежное резервирование защит трансформаторов приемных подстанций. Наименьший допустимый коэффициент чувствительности защиты приблизительно равен 1,5.
Выбранные уставки реле должны быть проверены на чувствительность по току точной работы /тр (приводятся в каталожных данных защиты в зависимости от уставки реле защиты). Чувствительность реле по току точной работы оценивают коэффициентом чувствительности при КЗ в расчетной точке:

где /к ЗМИН— минимальное значение тока КЗ в расчетной точке. Коэффициент чувствительности по току точной работы должен быть не менее 1,3.
Если в сети возможны качания или асинхронный ход, защита должна быть оборудована устройством, блокирующим ее действие при качаниях. Расчет устройства блокировки при качаниях производится в соответствии с методикой, изложенной в работе , с учетом характеристик устройства блокировки, приведенных в инструкции по его монтажу и эксплуатации.

Дистанционная защита линий

Дистанционная защита линий

Дистанционные защиты применяются в сетях сложной конфигурации, где по соображениям быстродействия и чувствительности не могут быть использованы более простые максимальные токовые и направленные токовые защиты.

Дистанционной защитой определяется сопротивление или расстояние (дистанция) до места КЗ, и в зависимости от этого она срабатывает с меньшей или большей выдержкой времени. Дистанционная защита выполняется многоступенчатой, причем при КЗ в первой зоне, охватывающей 80—85 % длины защищаемой линии, время срабатывания защиты не более 0,15 с.

Для второй зоны, выходящей за пределы защищаемой линии, выдержка времени на ступень выше и колеблется в пределах 0,4—0,6 с. При КЗ в третьей зоне выдержка времени еще более увеличивается и выбирается, как и для направленных токовых защит.

Дистанционная защита — сложная защита, состоящая из ряда элементов (органов), каждый из которых выполняет определенную функцию.

На рис. 1 представлена упрощенная схема дистанционной защиты со ступенчатой характеристикой выдержки времени. Схема имеет пусковой и дистанционный органы, а также органы направления и выдержки времени.

Пусковой орган П выполняет функцию отстройки защиты от нормального режима работы и пускает ее в момент возникновения КЗ. В качестве такого органа в рассматриваемой схеме применено реле сопротивления, реагирующее на ток IР и напряжение UР на зажимах реле.

Упрощенная схема дистанционной защиты со ступенчатой характеристикой выдержки времени

Рис. 1. Упрощенная схема дистанционной защиты со ступенчатой характеристикой выдержки времени

Дистанционные (или измерительные) органы Д1 и Д2 устанавливают меру удаленности места КЗ. Каждый из них выполнен при помощи реле сопротивления, которое срабатывает при КЗ, если

где Zp — сопротивление на зажимах реле; Z — сопротивление защищаемой линии длиной 1 км; L — длина участка линии до места КЗ, км; Zcp — сопротивление срабатывания реле.

Из приведенного соотношения видно, что сопротивление на зажимах реле Zp пропорционально расстоянию L до места КЗ.

Органы выдержки времени РВ2 и РВЗ создают выдержку времени, с которой защита действует на отключение линии при КЗ во второй и третьей зонах. Орган направления Н разрешает работу защиты при направлении тока КЗ от шин в линию.

В схеме предусмотрена блокировка БН, выводящая защиту из действия при повреждениях цепей напряжения, питающих защиту. Дело в том, что если при повреждении цепей напряжение на зажимах защиты Uр=0, то и Zp=0. Это означает, что и пусковой и дистанционный органы могут сработать неправильно. Для предотвращения отключения линии при появлении неисправности в цепях напряжения блокировка снимает с защиты постоянный ток. Оперативный персонал в этом случае обязан быстро восстановить нормальное напряжение на защите. Если по какой-либо причине это не удается выполнить, защиту следует вывести из действия.

Работа дистанционной защиты линий.

При КЗ на линии срабатывают реле пускового органа П и реле органа направления Н. Через контакты этих реле плюс постоянного тока поступит на контакты дистанционных органов и на обмотку реле времени третьей зоны РВ3, приведя его в действие. Если КЗ находится в первой зоне, дистанционной орган Д1 замкнет свои контакты и пошлет импульс на отключение выключателя без выдержки времени.

При КЗ во второй зоне Д1 работать не будет, так как значение сопротивления на зажимах его реле будет больше значения сопротивления срабатывания. В этом случае сработает дистанционный орган второй зоны Д2 который запустит реле времени РВ2. По истечении выдержки времени второй зоны от реле РВ2 поступит импульс на отключение линии.

Если КЗ произойдет в третьей зоне, дистанционные органы Д1 и Д2 работать не будут, так как значения сопротивления на их зажимах больше значений сопротивлений срабатывания. Реле времени РВ3, запущенное в момент возникновения КЗ контактами реле Н, доработает и по истечении выдержки времени третьей зоны пошлет импульс на отключение выключателя линии. Дистанционный орган для третьей зоны защиты, как правило, не устанавливается.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Дистанционная защита

В зависимости от удаленности до места КЗ защита действует с определенной выдержкой времени — выполняется многоступенчатой. Таким образом, ДЗ является защитой с относительной селективностью.

На линиях 110-220 кВ с односторонним питанием ДЗ используется в качестве основной защиты от многофазных КЗ.

На автотрансформаторах 220-750 кВ ДЗ используется в качестве резервной защиты от многофазных КЗ на сторонах высшего и среднего напряжений.

На линиях 110-750 кВ с двухсторонним питанием ДЗ используется в качестве резервной защиты от многофазных КЗ с реализацией:

  • ближнего резервирования основной защиты линии;
  • дальнего резервирования защит смежных элементов сети.

В современных терминалах защит линий 110-750 кВ предусматривается 4 ступени (зоны) ДЗ:

  • 1-я зона охватывает 80-85% защищаемой линии и действует без замедления на отключение линейного выключателя с пуском УРОВ;
  • 2-я зона выходит за пределы защищаемой линии, охватывая шины ПС противоположного конца линии, и действует с выдержкой времени на отключение линейного выключателя с пуском УРОВ;
  • 3-я и 4-я зоны предназначены для дальнего резервирования защит сети и действуют с выдержками времени, отстроенными от выдержки 2-й зоны, на отключение линейного выключателя с пуском УРОВ.

На линиях с односторонним питанием все зоны ДЗ выполняются ненаправленными, на линиях с двухсторонним питанием — направленными Предусматривается сигнализация срабатывания каждой зоны ДЗ и возможность оперативного вывода ДЗ из работы.

ДЗ имеет блокировку от качаний при их возникновении и деблокирование при возникновении КЗ в цикле качаний.

ДЗ имеет устройство БНН для контроля исправности цепей напряжения и блокировки защиты в случае их неисправности во избежание ложного срабатывания.

В схемотехнике ДЗ применяются следующие виды ускорения зон защиты:

  • автоматическое (АУ);
  • оперативное (ОУ);
  • телеускорение (ТУ).

Ускоряется та зона ДЗ, которая защищает линию во всех режимах. Ускоряемая зона ДЗ уточняется расчетом.

АУ ДЗ используется на всех линиях, ОУ и ТУ — только на линиях с двухсторонним питанием.

Назначение АУ — быстрое отключение выключателя при включении его на КЗ. АУ предусматривается при включении линейного выключателя и выполняется с выдержкой времени 0-0,5 с. АУ вводится на время около 1 с после включения выключателя и после его истечения выдержка времени ускоряемой зоны ДЗ возвращается к нормальному значению, обеспечивающему селективность. В соответствии с п.3.3.4 ПУЭ АУ выводится из действия при включении линейного выключателя, если линия уже включена под напряжение другим своим выключателем (т.е. при наличии симметричного напряжения на линии).

ОУ ДЗ вводится с выдержкой времени 0,2-0,4 с в отсутствии основных защит для обеспечения устойчивости энергосистемы:

  • при выводе основной защиты линии оперативно ускоряется зона ДЗ с каждой стороны линии;
  • при выводе ДЗШ оперативно ускоряется зоны ДЗ линий со всех питающих концов.

Выдержки времени АУ, ОУ и ТУ определяются расчётом.

с выбором параметров с ссылками на РУ и метод. указания

НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДИСТАНЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Степанов Владимир Михайлович, Базыль Илья Михайлович, Ключникова Алина Юрьевна

Рассмотрен принцип действия и назначение защиты электрических сетей, питающиеся от двух и более источников — дистанционная защита . Такой защитой называют защиту, выдержка времени которой изменяется в соответствии от расстояния места установки защиты до места короткого замыкания .

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

Похожие темы научных работ по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям , автор научной работы — Степанов Владимир Михайлович, Базыль Илья Михайлович, Ключникова Алина Юрьевна

РАЗРАБОТКА АЛГОРИТМОВ АНАЛИЗА РАБОТЫ ФУНКЦИЙ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ДАННЫХ О МЕСТЕ ПОВРЕЖДЕНИЯ

Особенности расчета уставок дистанционных защит
МОДЕРНИЗАЦИЯ ДЛИТЕЛЬНО ЭКСПЛУАТИРУЮЩИХСЯ СИСТЕМ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ ЭНЕРГОСИСТЕМ
ПОВЫШЕНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЕТЕЙ ЗА СЧЕТ СНИЖЕНИЯ НЕСИММЕТРИИ НАПРЯЖЕНИЯ
Реализация дальнего резервирования на линиях с двухсторонним питанием
i Не можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

THE PURPOSE AND PRINCIPLE OF OPERATION OF REMOTE PROTECTION OF POWER LINES FROM SHORT CIRCUITS

The principle of operation and purpose of protection of electric networks powered by two or more sources — remote protection is considered. This protection is called protection, the time delay of which varies according to the distance from the place where the protection is installed to the place of a short circuit.

Текст научной работы на тему «НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДИСТАНЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ»

НАЗНАЧЕНИЕ И ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ДИСТАНЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧ ОТ КОРОТКИХ ЗАМЫКАНИЙ

В.М. Степанов, И.М. Базыль, А.Ю. Ключникова

Рассмотрен принцип действия и назначение защиты электрических сетей, питающиеся от двух и более источников — дистанционная защита. Такой защитой называют защиту, выдержка времени которой изменяется в соответствии от расстояния места установки защиты до места короткого замыкания.

Ключевые слова: линии электропередач, селективность, дистанционная защита, короткие замыкания, уставка.

Короткие замыкания (КЗ) — это одни из наиболее опасных видов повреждений, которые возникают из-за перекрытия изоляции или пробоя, обрывов проводов, ошибочных действий персонала (отключение разъединителей под нагрузкой, включение под напряжением заземленного оборудования) и прочие.

В основном в месте короткого замыкания возникает электрическая дуга с высокой температурой, которая приводит к разрушениям изоляторов, токоведущих частей и токоведущих аппаратов. При КЗ к месту повреждения подходят токи короткого замыкания, имеющие величину тысячи ампер, которые перегревают оставшиеся токоведущие части и могут вызвать дополнительные повреждения, создавая аварийную ситуацию. В тоже время, в электрической сети, которая связана с местом повреждения происходит сильное понижение напряжения, приводящее к остановке электрических двигателей и нарушению параллельной работы генераторов.

Для защиты сетей с несколькими источниками питания используются такая защита, как дистанционная.

Дистанционная защита (ДЗ) — это сложная направленная или ненаправленная защита с относительной селективностью, которая выполняется с использованием минимальных реле сопротивления, реагирующих на сопротивление линии до места короткого замыкания, пропорциональное расстоянию. Так возникает название дистанционная защита. Такая защита реагируют на междуфазные КЗ (кроме микропроцессорной дистанционной защиты). Для точной работы защиты нужно наличие цепей тока от трансформатора тока и цепей напряжения от трансформатора напряжения.

Дистанционная защита включает в себя основные органы:

— дистанционный орган, измеряющий сопротивление на зажимах защиты и определяющий расстояние до места КЗ. Реле минимального сопротивления служит в качестве дистанционного (измерительного) органа. К данному устройству подводятся токи и напряжения. Защита срабатывает, если значение сопротивления от места установки защиты в направлении «от шин в линию» меньше уставки:

— пусковой орган, который запускает защиту при возникновении КЗ. Используются токовое реле или реле полного сопротивления;

— орган направления мощности. Данный элемент необходим для работы защиты при направлении мощности короткого замыкания от шин в линию без направленных реле сопротивлений. Для этого используют реле направления мощности;

— орган выдержки времени, создающие выдержку времени для селективной работы защиты. Применяются обычные реле времени;

— орган блокировки. Необходим при качаниях мощности в энергосистеме.

Устройства дистанционной защиты подстраиваются под конкретную линию электропередач и участок энергосистемы.

Реле сопротивлений имеют разные характеристики (рис. 1). Оно срабатывает при уменьшении сопротивления линии при КЗ и попадания его в зону срабатывания реле (заштрихованная область). Направленность реле сопротивления обеспечивается смещением характеристики в первый квадрант, что соответствует направлению мощности КЗ от шин в линию.

Данная характеристика имеет многоугольную или овальную форму. Это способствует к обеспечению надежной работы при коротком замыкании и не срабатыванию при максимальных токах.

Рис. 1. Характеристики срабатывания зон защиты

В данном режиме нагрузка имеет активно-индуктивный характер, где преобладает активная часть сопротивления ^ > X, так как Rнагр > Rлин). При режиме короткого замыкания нагрузка закорачивается и активное сопротивление становится меньше индуктивного ^ < X, так как Rнагр = 0) (рис. 2).

Реле сопротивления характеризуется углом максимальной чувствительности фмч, составляющий обычно 60-800 — угол при коротком замыкании. Современная микропроцессорная и полупроводниковая техника обеспечивает создание реле защит с разными многоугольными характеристиками, которые обеспечивают высокую чувствительность данного вида защиты.

В зависимости от протяженности линии и конфигурации участка энергетической системы для надежной защиты линии необходимо подобрать нужное количество ступеней. Дистанционная защита является защитой с относительной селективностью.

На ЛЭП 110-220 кВ с односторонним питанием ДЗ используется в качестве основной защиты от многофазных коротких замыканий.

На линиях 110-750 кВ с двухсторонним питанием дистанционная защита используется как резервная защита от многофазных КЗ с реализацией: ближнего резервирования основной защиты линии, дальнего резервирования защит смежных элементов сети.

На автотрансформаторах 220-750 кВ ДЗ используется как резервная защита от многофазных КЗ на сторонах высшего и среднего напряжений.

В современных терминалах защит линий 110-750 кВ предусматривается 4 ступени (зоны) ДЗ:

— 1-я зона охватывает 80-85% линии под защитой и быстро срабатывает на отключение линейного выключателя с пуском устройства резервирования отказа выключателя (УРОВ);

— 2-я зона выходит за пределы защищаемой линии, охватывая шины подстанции противоположного конца линии, и действует с выдержкой времени на отключение линейного выключателя с пуском УРОВ;

— 3-я и 4-я зоны предназначены для дальнего резервирования защит сети и действуют с выдержками времени, отстроенными от выдержки 2-й зоны, на отключение линейного выключателя с пуском УРОВ.

Рис. 3. Упрощенная схема дистанционной защиты со ступенчатой характеристикой

выдержки времени: Д1, Д2 — дистанционные (или измерительные) органы;

РВ2, РВ3 — органы выдержки времени; БН- блокировка; Н- орган направления;

П — пусковой орган

На линиях с односторонним питанием все зоны дистанционной защиты выполняются ненаправленными, на линиях с двухсторонним питанием -направленными. Также в системе есть сигнализация срабатывания каждой зоны ДЗ и возможность оперативного вывода дистанционной защиты из работы.

Как у любой системы защиты у дистанционной защиты есть свои достоинства и недостатки. К достоинствам ДЗ относят:

— селективность в сетях разных конфигурацией с различным количеством источников. Данная защита реагирует на изменение параметров сети (сопротивления), а не режима (ток и напряжение), как у других защит;

— малые выдержки времени по мере приближения к источнику;

— большая чувствительность при коротком замыкании в сравнении с токовыми защитами.

К недостаткам рассматриваемой защиты относят:

— реакция на токи качания в энергосистеме;

— сложность схемы защиты;

— случаи ложной работы при неисправностях в цепях напряжений;

— неспособность отключать короткое замыкание мгновенно по всей длине линии, а только 85%.

Таким образом, дистанционная защита выполняет контроль значений сопротивления линии в реальном времени. Иными словами, определение расстояния до места повреждения. Каждое значение сопротивления линии согласно значению дистанции до места повреждения. Когда возникает междуфазное короткое замыкания на линии электропередач, дистанционная защита сравнивает значения сопротивления, фиксирующиеся в данный момент времени измерительным органом защиты с заданными диапазонами сопротивлений (зонами действия) для каждой из ступеней.

1. Правила устройства электроустановок // 2003. №7. 692 с.

2. Дистанционная защита. Энциклопедия релейной защиты и автоматики [Электронный ресурс]. -URL: М1р://тЫ-ка.ш/^ех^р/Дистанционная защита(дата обраще-ния:26.02.2020).

3. Manuel Bolotinha. Overhead Lines Faults & Protection in Power System, 2018. [Электронный ресурс]. -URL: https://www.electricaltechnology.org/2018/05/overhead-nnes-protec-tion.html(дата_обращения:09.03.2020).

Степанов Владимир Михайлович, д-р техн. наук, профессор, eists@rambler.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет,

Базыль Илья Михайлович, канд. техн. наук, доцент, 141451@mail.ru, Россия Тула, Тульский государственный университет,

Ключникова Алина Юрьевна, студент, alinka.klyuchnikova@yandex.ru, Россия, Тула, Тульский государственный университет

THE PURPOSE AND PRINCIPLE OF OPERATION OF REMOTE PROTECTION OF POWER

LINES FROM SHORT CIRCUITS

V.M. Stepanov, I.M. Bazyl, A.Yu. Klyuchnikova

The principle of operation and purpose ofprotection of electric networks powered by two or more sources — remote protection is considered. This protection is called protection, the time delay of which varies according to the distance from the place where the protection is installed to the place of a short circuit.

Key words: power lines, selectivity, distance protection, short -circuit, the setpoint.

Stepanov Vladimir Michailovich, doctor of technical science, professor, eists@rambler. ru, Russia, Tula, Tula State University,

Bazyl Ilya Mikhailovich, candidate of technical science, docent, 141451@tula.ru, Russia, Tula, Tula state University,

Klyuchnikova Alina Yurievna, student, alinka.klyuchnikova@yandex.ru, Russia, Tula, Tula state University

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *