Расчет уставок IV ступени дистанционной защиты
Первичное сопротивление, Ом, срабатывания IV ступени ДЗ определяется условием отстройки от сопротивления нагрузки
где 
– коэффициент надежности, равный 1,2 о.е.; 
– коэффициент возврата, равный 1,1 о.е.; 
и 
– углы максимальной чувствительности реле сопротивления и нагрузки соответственно в рассматриваемом режиме после отключения внешнего КЗ, эл. град.;
– ток нагрузки, А,
.
Вторичное сопротивление, Ом, срабатывания реле
Уставки 
, 
выбираем с помощью характеристики срабатывания реле сопротивления, Ом, (рис. 4.2) или по формулам
Расчет коэффициента чувствительности IV ступени дистанционной защиты:
в зоне защищаемого участка
,
в конце зоны действия защиты
= 
где 
– коэффициент токораспределения, равный отношению тока протекающего через защиту к току, смежной линии электропередачи при КЗ в конце смежной ЛЭП, о.е.
Рис. 4.2. Характеристика срабатывания реле сопротивления
IV ступени дистанционной защиты
где 
– ток, протекающий через защиту, при двухфазном КЗ в конце смежного элемента в минимальном режиме, А; 
– ток, протекающий по смежной линии электропередачи при двухфазном КЗ в минимальном режиме в конце смежного элемента, А.
Определим время, с, срабатывания защиты
,
где 
– время срабатывания III ступени дистанционной защиты смежной линии электропередачи, с; ∆t – cтупень селективности, равная 0,4÷0,5 с.
Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет
Источник
Направленная дистанционная защита 4-й ступени
ДЗ4 предназначена для отключения КЗ с малым активным током, возникающим при КЗ на разземленных опорах или при падении контактного провода на балласт между рельсов. Кроме того, ДЗ4 защищает от токов КЗ при перекрытии нейтральной вставки (см. ПРИМЕЧАНИЕ 2.1).
При выборе уставок ДЗ4 необходимо учитывать следующее:
1) разброс параметров сопротивления разземленной опоры по данным литературы весьма велик (от 1 до 500 Ом);
2) при узловой схеме питания реально можно выявить пробой на разземленную опору только в ближней зоне, сопротивление, измеренное в месте установки защиты, превышает сопротивление разземленной опоры не более, чем в 4 раза;
3) терминал ЦЗА-27,5-ФКС обладает программной блокировкой от тяговых токов, а также от уравнительных токов двухпутных участков (см. ПРИМЕЧАНИЕ 1.2);
4) существуют неподдающиеся расчету местные особенности участков, например, неодинаковость уравнительных токов в контактных проводам смежных путей, влияние наводок от ЛЭП, параллельных контактной сети и т.д.
Поэтому выбор уставок ДЗ4 определяется следующими соображениями:
1) ДЗ4 можно вводить на ТП и ПС, оборудованных терминалами ЦЗА-27,5-ФКС, для всех схем питания контактной сети;
2) уставка по Rc рекомендуется 200 Ом и далее, по наличию или отсутствию ложных срабатываний, корректируется в меньшую или большую сторону, соответственно; для однопутных линий эту уставку нужно проверять на отстройку от уравнительных токов по выражению (1);
3) уставка по Rd рекомендуется 300 Ом и далее также, по наличию или отсутствию ложных срабатываний, корректируется в меньшую или большую сторону, соответственно; для однопутных линий эту уставку нужно проверять на отстройку от уравнительных токов по выражению (1);
4) уставка по Xa рекомендуется минус 10 Ом;
5) уставка Хb должна обеспечивать перекрытие всей длины ближней зоны, поэтому в качестве уставки по Хb берется значение уставки Zу ДЗ2;
6) уставка по Xc также рекомендуется равной Zу ДЗ2;
7) уставка по Xd рекомендуется минус 30 Ом (чтобы захватывать отрицательные углы до -10° — см. ПРИМЕЧАНИЕ 2.1);
8) уставка по времени для ДЗ4 должна быть не менее, чем у ДЗ2 на ТП; рекомендуется — 0,6 с;
9) рекомендуемое значение уставки по коэффициенту гармоник Кгу = 6% (аналогично п.2.8.1), которое далее, в процессе эксплуатации корректируется в меньшую или большую сторону по наличию или отсутствию ложных срабатываний ДЗ4, соответственно;
10) для однопутных участков уставки Rc и Rd необходимо проверять на условие ОТ аналогично ДЗ3 (см. п. 2.5.1).
Выбор уставок
Исходные данные
При выборе уставок защит ФКС учитываются следующие параметры и влияющие факторы (ниже перечислены параметры для всех 17-ти вариантов из таблицы 1; в каждом конкретном варианте используется свой ограниченный набор параметров).
Параметры подстанций
1) Еmax – максимальное расчетное напряжение на шинах ТП (рекомендуется — 28,9 кВ);
2) Еmin – минимальное расчетное напряжение на шинах ТП (рекомендуется — 26,2 кВ);
3) Хс,max – максимальное сопротивление энергосистемы на входах подстанции, в Ом (задается энергосистемой);
4) Хс,min – минимальное сопротивление энергосистемы на входах подстанции, в Ом (задается энергосистемой);
5) Sт,max – номинальная мощность тягового трансформатора, в МВА (паспортное значение);
6) Uк,min – напряжение короткого замыкания трансформатора, в % (паспортное значение);
7) n — число включенных в работу трансформаторов.
ПРИМЕЧАНИЕ 3.1
1. ТП-А – подстанция, на которой устанавливается защита; ТП-В – смежная подстанция на другом конце межподстанционной зоны.
3.1.2 Параметры тяговой сети
Для расчета уставок нужно задать длины участков тяговой сети (все в км):
L0 – длина фидера от места установки защиты на ТП-А до контактной сети, в км;
LАП – длина участка контактной сети от точки подключения ТП-А к КС до ПС;
LПВ – длина участка контактной сети от ПС до ТП-В;
LВН – длина участка контактной сети от ТП-В до её нейтральной вставки;
LНА – длина участка контактной сети от нейтральной вставки до точки
подключения на ТП-А к КС (для петлевой схемы питания);
L11 – длина участка контактной сети от точки подключения ТП-А к КС до ППС1;
L12 – длина участка контактной сети от ППС1 до ПС;
L21 – длина участка контактной сети от ПС до ППС2;
L22 – длина участка контактной сети от ППС2 до ТП-В.
В дальнейшем в формулах дополнительно используются следующие обозначения:
LПН = LПВ + LВН – длина участка контактной сети от ПС до нейтральной вставки на ТП-В;
LНП = LНА + LАП – длина участка контактной сети от нейтральной вставки на ТП-А до ПС.
При этом справедливы следующие соотношения: LАП + LПВ = LАВ; L11 + L12 = LАП;
Параметры сопротивления тяговой сети:
Z11 – погонное комплексное сопротивление тяговой сети однопутного участка, в Ом/км;
Z21 – погонное комплексное сопротивление тяговой сети двухпутного участка, на котором контактная сеть на одном пути отключена, в Ом/км;
Z22 – погонное комплексное сопротивление тяговой сети двухпутного участка при условии, что в работу включены и соединены параллельно контактные сети обоих путей , в Ом/км;
Z1,2 – погонное комплексное сопротивление одного пути тяговой сети двухпутного участка, на котором токи контактных сетей обоих путей одинаковы, но имеют противоположное направление, в Ом/км
Z’P,2 комплексное сопротивление взаимного влияния смежных путей, в Ом/км;
dZ – относительная величина, задающей возможное увеличение Z11 или Z21 в следствие износа контактного провода (рекомендуемое значение для вновь электрифицируемых участков – 0; для действующей тяговой сети — в зависимости от степени износа контактного провода 0,1 ¸ 0,2).
ПРИМЕЧАНИЕ 3.2 —Если L0 – длина фидера от места установки защиты на ТП-А до контактной сети более 0,5 км, то ее желательно учитывать при расчете уставок, т.е. принимать L’АП = LАП + L0. При этом для простоты полагается, что параметры погонного сопротивления фидера от ТП-А до контактной сети и самой контактной сети равны.
ПРИМЕЧАНИЕ 3.3Для двухпутного участка погонные сопротивления Z1,2 и Z22 с достаточной для практических применений точностью могут быть вычислены из Z21 и Z’P,2 следующим образом:
Параметры нагрузки и КЗ
Основной параметр нагрузки: IН,max – максимальный расчетный ток нагрузки (измеренный в месте установки защиты). Исходя из него может быть вычислено минимальное значение полного сопротивления нагрузки, измеряемое защитами фидера:
где UH,min = 25000 В – минимальное напряжение на шинах ТП
Кроме того, следует учитывать, что в момент включения тягового трансформатора на электровозе или при перерывах в питании амплитуда бросков тока намагничивания может достигать IБТН,mах » 3500 А (из опыта применения терминалов).
Комплексное сопротивление места повреждения (КЗ) складывается из: сопротивления троса группового заземления, сопротивления дуги и переходного сопротивления «контактная сеть-земля». При вычислении уставок токовых защит и защит первой и второй ступени рекомендуется принимать ZКЗ = 0; для защит третей ступени — ZКЗ,max = 8 Ом (с учетом большого сопротивления дуги при перекрытии нейтральной вставки на смежной ТП, если дуга после срабатывания собственных защит подпитывается только токами двух смежных ТП).
Для проверки отстроенности ДЗ3 и ДЗ4 от уравнительных токов задается их максимальное значение значение: IУР,max. Это значение тока для данной МЗ может быть определено только опытным путем.
Источник
Выбор параметров срабатывания дистанционной защиты
Параметрами дистанционной защиты являются сопротивление срабатывания и выдержка времени. У защит со ступенчатой характеристикой каждая ступень имеет соответствующие параметры.
Выбор параметров срабатывания защиты со ступенчатой характеристикой
На примере сети, показанной на рис. 5 см. ниже, рассматривается выбор параметров трехступенчатой дистанционной защиты, установленной на подстанции А.
Первая ступень. Сопротивление срабатывания первой ступени Z I сзА выбирается таким, чтобы дистанционный орган не срабатывал при коротких замыканиях:
на шинах противоположной подстанции Б (точка K1), для этого необходимо принять
в месте подключения трансформатора Т1 (точка K2), если он присоединяется через выключатель и при повреждении отключается собственной быстродействующей защитой, что выполняется при
за трансформатором Т1, если он присоединяется без выключателя (точка K3), чему соответствует (без учета некоторого различия углов комплексных величин Zл и Zт)
В выражениях (1)—(3): Zл — сопротивление защищаемой линии АБ; Zуч — сопротивление участка линии от места установки защиты до точки присоединения трансформатора Т1; Zт — сопротивление трансформатора T1; kзап= 0,8÷0,85.
Для линий с ответвлениями без выключателей на стороне высшего напряжения принимается меньшее из значений Z I сзА полученных по (1) и (3), а для линий, имеющих ответвления с выключателями, определяющим обычно является выражение (2).
Первая ступень, как правило, выполняется без выдержки времени, т. е. t 1 к = 0.
Вторая ступень. Дистанционный орган второй ступени не должен срабатывать при коротких замыканиях в конце первой зоны защиты смежной линии (точка K4) и при коротких замыканиях за трансформатором Т2 приемной подстанции (точка K5). В соответствии с этим сопротивление срабатывания Z II сзА второй ступени принимается равным меньшему из найденных по выражениям
где Z I сзБ — сопротивление срабатывания первой ступени защиты смежной линии БВ; Zт — сопротивление наиболее мощного трансформатора Т2 подстанции Б; Δn*т max — максимальное относительное отклонение коэффициента трансформации, обусловленное его регулированием (см. ); k’зап — коэффициент запаса, учитывающий погрешность сопротивления срабатывания Z I сзБ ; k’зап
Выдержка времени второй ступени t II A выбирается на ступень селективности Dt больше времени срабатывания t I Б первой ступени дистанционной защиты линии БВ и tт быстродействующих защит трансформаторов подстанции Б. Вторая ступень защиты должна удовлетворять требованиям чувствительности. Считается достаточным k II ч=Z II сзА/Zл > 1,25. При недостаточной чувствительности Z II сзА увеличивается. Для предотвращения возможного излишнего срабатывания при коротком замыкании в пределах зоны второй ступени дистанционной защиты линии БВ увеличивается и выдержка времени до t II A=t II Б+Dt.
Третья ступень. Измерительным органом третьей ступени является пусковой орган защиты. Ток срабатывания реле тока пускового органа определяется, как и для реле максимальной токовой направленной защиты. При выполнении пускового органа с использованием направленных реле сопротивления осуществляется отстройка от минимально возможного сопротивления в рабочем режиме с учетом самозапуска электродвигателей:
где kв > 1 — коэффициент возврата минимального реле сопротивления; kсз — коэффициент самозапуска, учитывающий снижение Zp за счет увеличения тока и уменьшения напряжения при самозапуске электродвигателей; (jраб — угол сдвига фаз между Ůраб min и İраб max; jр max ч — угол максимальной чувствительности, принимаемый равным углу сопротивления линии φл.
Найденное по (6) значение Z III с.з А представляет собой диаметр окружности, являющейся характеристикой срабатывания защиты (см. рис. б). Для защиты с пусковыми реле полного сопротивления уставку сопротивления срабатывания выбирают по (6), принимая (jраб — jр max ч) = 0. При этом Z III с.з А является радиусом окружности с центром в начале координат (см. рис. а).
Выдержку времени третьей ступени t III с.зА определяют, как и для токовых направленных защит, по встречно-ступенчатому принципу. Третья ступень должна обладать достаточной чувствительностью. При коротком замыкании в конце защищаемой линии необходимо иметь k III ч > 1,5; при повреждении в конце смежных элементов желательно, чтобы k III ч > 1,2.
Выбор параметров срабатывания защиты с линейно зависимой характеристикой
Для линий напряжением 6—20 кВ выпускается односистемная ненаправленная дистанционная защита полного сопротивления типа ДЗ-10-У2. Защита применяется прежде всего в сельских сетях на многократно секционированных радиальных линиях с сетевым резервированием. Пусковым органом защиты является трехфазное реле полного сопротивления. Дистанционный орган тоже выполнен в трехфазном исполнении. Он срабатывает с выдержкой времени, линейно зависимой от удаленности места повреждения, т. е. от сопротивления на зажимах защиты.
В защите ДЗ-10-У2 нет явно выраженных ступеней. Она, по существу, является одноступенчатой защитой. Поэтому выбор ее параметров сводится к определению сопротивления срабатывания Zc.з и расчетной уставки времени срабатывания tс.з.расч.
Выбор сопротивления срабатывания. Сопротивление срабатывания защиты ZcзA определяется следующим образом: для обеспечения коэффициента чувствительности kч = 1,5 при коротком замыкании в конце линии принимается Zc.зA = l,5Zл; для отстройки от нагрузочного режима Zc.зA определяется по (6) при (jраб — jр max ч) = 0; для отстройки от коротких замыканий за трансформаторами ответвлений используется условие (3); для согласования с дистанционной защитой смежного участка выполняется условие Zc.зA = kзап(Zл + Zc.зБ) при kзап = 0,85.
Выбор уставки времени срабатывания. Время срабатывания защиты tс.з связано с сопротивлением Zз на ее зажимах соотношением tс.з = αZз , где α — коэффициент наклона характеристики (рис. ). Расчетная уставка защиты определяется как tс.з = 0,9αZз [50]. Поэтому при выбранном Zc.з расчет tc.з сводится к определению коэффициента α. При согласовании между собой дистанционных защит коэффициент α > (t0 + Δt)/Zл.
Источник