Направленная трехступенчатая токовая защита нулевой последовательности 330 и 500 кВ и расчет параметров ее срабатывания

Это направленные трёхступенчатые токовые защиты нулевой последовательности для защиты от внешних К.З. на землю.

Защита реагирует на ток нулевой последовательности, появляющийся в трансформаторе при внешних коротких замыканиях на землю и коротких замыканиях в трансформаторе. Устанавливается со стороны высшего и среднего напряжения, если последние соединены по схеме звезда и работают с глухозаземленной нулевой точкой. Выполняется в виде трех ступеней на реле типа РТ-40 и других. В обычных трансформаторах защиту включают на ток в заземляющем проводе трансформатора. Из-за особой конструкции автотрансформатора, такое включение защиты не может обеспечить требуемой надежности работы защиты. Поэтому защита нулевой последовательности в заземляющем проводе автотрансформатора не устанавливается, ее включают на фильтр тока нулевой последовательности, устанавливаемый со стороны выводов высшего и среднего напряжения. При таком исполнении она реагирует на полные токи нулевой последовательности высшего и среднего напряжения.

Вследствие наличия электрической связи у автотрансформатора, короткое замыкание на землю одного напряжения, вызывает токи нулевой последовательности на стороне другого. В связи с этим, возникает необходимость в согласовании выдержек времени защит нулевой последовательности на выводах высшего и среднего напряжения. Для обеспечения селективности эти защиты выполняются направленными, что бы каждая действовала только в свою сторону.

Ток срабатывания защит выбирают исходя из двух условий:

• — Для соблюдения селективности защита трансформатора должна быть согласована по чувствительности с защитами нулевой последовательности смежных линий.
• — Защита должна надежно действовать при однофазных и двухфазных внешних коротких замыканиях.

В отличие от вышерассмотренных дистанционных защит, собственно АТ не защищают и направлены в сторону прилегающей сети, соответственно 330 и 500 кВ.

Защита осуществляет дальнее резервирование — резервирует ДЗО и защиты ВЛ при коротком замыкании на землю. Защита согласована с третьими ступенями НТЗНП ВЛ.

Все три ступени соответствующей стороны АТ с меньшей выдержкой времени отключают выключатели «своей» стороны (при К.З. за выключателями), с большей — отключают АТ со всех сторон (при К.З. на ошиновке).

Первичный ток срабатывания первой и второй ступени можно определить по следующим выражениям:

— исходя из первого условия.

Где — коэффициент отстройки.

— коэффициент токораспределения.

— ток срабатывания первой (второй) ступени защиты от замыкания на землю смежной линии.

— ток однофазного короткого замыкания в конце смежной линии.

— исходя из второго условия.

Где — утроенное значение тока нулевой последовательности проходящего в месте установки защиты, при длительных внешних неполнофазных режимах.

Поскольку токи срабатывания защит смежных линий в данном дипломном проекте мы не рассчитывали, токи срабатывания защит смежных линий примем в точках к-1 и к-2 соответственно для первой и второй ступени на стороне 500 кВ. Для стороны 330 кВ. токи срабатывания защит смежных линий примем в точках к-3 и к-12 соответственно для первой и второй ступени.

Тогда токи срабатывания защит первой и второй ступени на стороне 500 кВ. по первому условию будут определяться по формулам:

А.

А.

А.

А.

для стороны 330 кВ.:

А.

А.

А.

А.

Токи срабатывания защит первой и второй ступени на стороне 500 кВ. по второму условию будут определяться по следующим выражениям:

А.

А.

для стороны 330 кВ.

А.

А.

Из двух условий для стороны 500 кВ. выбираем большее значение тока срабатывания первой и второй ступени А., А. и проверяем по условию отстройки тока небаланса в нулевом проводе.

где — коэффициент отстройки.

— ток небаланса при внешнем трехфазном коротком замыкании.

— коэффициент небаланса.

— ток в месте установки защиты при внешнем трехфазном коротком замыкании.

А.

А.

Для стороны 330 кВ. большие токи срабатывания для первой и второй ступени А., А. Проверим по условию отстройки тока небаланса в нулевом проводе.

А.

А.

Первичный ток срабатывания третий ступени выбирается по условию отстройки от тока небаланса в нулевом проводе в следующих режимах: при трехфазных коротких замыканиях на стороне низшего напряжения рассматриваемого автотрансформатора и за трансформаторами и автотрансформаторами данной и противоположных подстанциях. В силу недостатка исходных и расчетных данных, отстраиваться будем от тока небаланса в точках к-8, к-2 на стороне 500 кВ и к-8, к-12 на стороне 330 кВ. по следующей формуле:

Для стороны 500 кВ.

А.

А.

Для стороны 330 кВ.

А.

А.

Выбираются наибольшие значения токов срабатывания защиты для третий ступени. А. для стороны 500 кВ. и А. для стороны 330 кВ.

Чувствительность защиты проверяется по выражению:

где — утроенный ток при замыкании на землю.

— токи срабатывания защиты соответственно первой (второй и третей) ступени.

Чувствительность первой и второй ступени проверяется при замыкании на землю на шинах рассматриваемой подстанции, третья ступень проверяется по току замыкания на землю в конце смежных линий. Для надежной работы защиты коэффициент чувствительности должен быть порядка 1,2.

Коэффициенты чувствительности для стороны 500 кВ:

Коэффициент чувствительности для стороны 330 кВ.:

Значение коэффициента чувствительности для стороны 330 кВ. меньше 1,2 обусловлено тем, что при расчетах величина тока срабатывания защиты смежных линий бралась в точках к-3 и к-12, что не соответствует действительности. Мы не знаем дальнейшее развитие сетей, подключенных к стороне 330 кВ и точный расчет данных величин невозможен. Если проанализировать возможную конфигурацию дальнейшей сети, то станет ясно, что токи короткого замыкания в конце и начале смежных линий будет отличаться от токов короткого замыкания в точках к-3 и к-8, а значит и тока срабатывания защит этих линий будут меньше, что соответствует меньшим токам срабатывания защиты нулевой последовательности автотрансформатора. Исходя из всего выше сказанного, предполагаю, что коэффициенты чувствительности будут удовлетворять условию.

Будем считать, что защита удовлетворяет требованию необходимой чувствительности, а значит обеспечивает необходимую надежность работы защиты.