Выбор установок защиты от ОЗЗ

Установки защиты должны быть выбраны так, чтобы:

• · защита не срабатывала от небалансов, которые могут появиться в сети при отсутствии в ней ОЗЗ;
• · защита срабатывала при ОЗЗ на воздушной ЛЭП при падении провода на грунт и возникновении большого переходного сопротивления.

Анализ показал, что удовлетворить сразу обоим указанным требованиям весьма непросто.

Ниже рассмотрены основные положения по выбору установок и проверке чувствительности таких защит.

Пример расчета установок токовых защит нулевой последовательности от к.з. на землю одиночных линий 110 кВ.

Рассчитываются рабочие установки максимальной токовой защиты нулевой последовательности на одиночной тупиковой ВЛ 110 кВ (рисунок 2.5,а).

1. Для расчета токов при кз на землю составляются схемы замещения прямой и обратной последовательностей (в распределительных сетях они одинаковы) и нулевой последовательности (рисунок 2.5,б и в). Сопротивления питающей системы до шин подстанции А, исключая рассматриваемую ВЛ в максимальном режиме Х1, С МАКС = 20 Ом, Х0, С МАКС = 28 Ом; в минимальном режиме Х1, С МИН = 26 Ом, Х0, С МИН = 45 Ом. Сопротивления ВЛ 110 кВ при расчетах токов к. з. на землю вычисляются обычно без учета активной составляющей :

Х ₁ = Х _1УДL= 0.4*30=12 Ом, для одноцепной ВЛ 110 кB со стальным грозозащитным тросом Х₀3 Х ₁=3*12=36 Ом.

Рисунок 2.5 Расчетная схема (а), схемы замещения прямой (б) и нулевой (в) последовательностей и токораспределение в схеме нулевой последовательности при КЗ в точке К1(г).

(5).

(6).

Для трансформатора с изолированной нейтралью подстанции Б в выполняемом расчете требуется знать лишь минимальное сопротивление прямой последовательности: Х_{1,ТР МИН} = 89Ом при S_{ном ТР}=10 МВА, u_{К, МИН}=9,5%,.

рпн =±16%, согласно выражению (4). Для тpaнcформатора с заземленной нейтралью 110 кВ (подстанция В) со стандартной схемой соединения обмоток Y/Д-11 принимается Х_0,ТР Х₁, если в паспорте трансформатора особо не указано значение Х_0,ТР, которое может быть на 10−20% меньше чем Х_1,ТР.

В зависимости от назначения расчета токов к. з. на землю принимается Х_{0,ТР МАКС} и Х_{0,ТР МИН.}

Для трансформатора подстанции В при S_НОМ=10 MBA., u_{К, МИН}=9,5%, u_{К, МАКС}=11,5%, рпн =±16% по формулам (4) и (5) Х_{0,ТР МИН} Х_{1,ТР МИН}=89 Ом, Х_{0,ТР МАКС} Х_{1,ТР МАКС}=182 Ом.

Все перечисленные сопротивления приведены к напряжению 110 кВ.

• 2. Ток срабатывания отсечки без выдержки времени (так же как и ускоряемых после АПВ ступеней защиты) с реле РТ-40, отстраивается от броска токов намагничивания трансформаторов. работающих с заземленными нейтралями и включаемых под напряжение при включении защищаемой линии, по условию (6), в которомсумма номинальных токов только тех трансформаторов (питающихся по линии), у которых заземлены нейтрали 110 кВ. Но при выполнении небольшого замедления действия отсечки, превышающего возможную разновременность включения фаз линейного выключателя, допустимо вообще не отстраивать ее ток срабатывания от броска токов намагничивания трансформаторов.
• 3. Определяется возможность выполнения отсечки без элемента направления мощности нулевой последовательности (что всегда желательно для повышения надежности се работы) Для этого необходимо вычислить максимальное значение утроенного тока нулевой последовлтельности 3I_0МАКС, проходящего через отсечку при к.з. на землю на шинах питающей подстанции А (КЗ «за спиной» в точке К1), обусловленного заземленной нейтралью трансформатора на защищаемой линии. Вначале вычисляется ток 3 в точке К1 при максимальном режиме энергосистемы:

3,.

где ===20 Ом (рисунок 2.5,б);

Ом, (рисунок 2.5,в).

Если же принять значение сопротивления питающей энергосистемы максимально возможным, соответствующим минимальному режимы ее работы (26 и 45 Ом), то значение тока КЗ в точке K1 уменьшается (2240 А), но составляющая этого тока со стороны ВЛ может быть больше, чем в максимальном режиме энергосистемы.

Составляющие тока 3 обратно пропорциональны соответствующим сопротивлениям в схеме замещения нулевой последовательности, приведенным к точке к. з. (К1 рисунок 2.5, г):

со стороны системы:

3 ;

со стороны ВЛ:

3;

Для проверки:

3= 2490 + 560 = 3050 А.

Составляющие тока в минимальном режиме работы энергосистемы: от системы 1647 А,. со стороны ВЛ 593 А. т. е, больше чем 560 А.

Ток срабатывания ненаправленной отсечки без выдержки времени отстраивается от наибольшего значения тока при к. з. «за спиной» (точка К1, рисунок 2.5):

.

гдекоэффициент надежности (отстройки), равный 1,3 для отсечки без выдержки времени с реле РТ 40.

При двухфазном КЗ на землю значения токов 3I₀ будут меньше, чем при рассмотренном однофазном КЗ, поскольку в этом примере.

4. Коэффициент чувствительности отсечки определяется при КЗ на землю в конце защищаемой тупиковой линии (точка К2). Сопротивления до точки К2:

Ом (рис.3−15,б); Ом.

Поскольку , меньшее значение 3будет при двухфазном КЗ на землю:

3,.

в том числе со стороны энергосистемы 3 со стороны трансформатора подстанции В 740 А (для проверки 813 + 740 =1553 А). Коэффициент чувствительности ,.

что указывает на эффективность огсечки, защищающей всю линию, но не позволяет считать ее основной зашитой линии, так как необходимо иметь для основной защити 1,5. При КЗ в начале линии что требуется для дополнительной защиты. Надо отметить, что допускается не считаться с двухфазным КЗ на землю, если защита от между фаз них КЗ достаточно чувствительна при этом виде КЗ. Но в данном примере и при однофазном КЗ. Поэтому выполняется вторая ступеньмаксимальная токовая зашита нулевой последовательности с элементом направления мощности. Последнее позволяет не отстраивать ее по току срабатывания от КЗ «за спиной» и обеспечить необходимую чувствительность при КЗ в конце линии.

5. Ток срабатывания этой защиты должен быть отстроен от тока небаланса в нулевом проводе схемы соединения обмоток трансформаторов тока в звезду при внешних замыканиях между фазами, в данном случае при трехфазном КЗ за трансформатором подстанции Б (ближайшей и с наиболее мощным трансформатором), и выбирается по выражению (4):

где — коэффициент надежности (отстройки), учитывающий погрешность реле, ошибки расчета н необходимый запас, принимается равным 1,25;

• — коэффициент, учитывающий увеличение тока небаланса в переходном режиме, принимается равным: 2—при выдержке времени рассматриваемой ступени до 0.1 с; 1.5—при выдержке времени до 0,3 с; 1 — при выдержке времени выше 0.5— 0.6 с;
• — коэффициент небаланса, принимается равным 0.05 при небольших кратностях расчетного тока (тока срабатывания) < 3 и равным 0.1 при кратностях тока не более 0.8при фактической расчетной нагрузке (рис. 1−13,б),

при более высоких кратностях расчет производится по указаниям;

— максимальное значение тока при внешней трехфазном КЗ Для условий этого примера рассчитывается ток трехфазного КЗ за трансформатором подстанции Б, подключенном к защищаемой линии на расстоянии 10 км от подстанции А (= 4 Ом). По выражению (2−9):

Выбирая время срабатывания зашиты 0,5 с, принимается =1.

Предварительно принимается =0.1. Ток срабатывания по выражению:

(7).

.

Коэффициент чувствительности зашиты при однофазном КЗ в конце защищаемой линии 844/70 = 12 > 1,5, при двухфазном КЗ на землю 813/70 =11,6.

Для проверки допустимости принятого значения = 0.1 принимаем, что сопротивление нагрузки на трансформаторы тока =0.4 Ом.

По кривой предельных кратностей трансформаторов тока типа ТФНД-110М (новое название ТФЗМ110Б) для классов Р₁Р₂ этому значению сопротивления соответствует допустимая кратность =10, при которой =10%. Фактическая предельная кратность по выражению:

(8).

при n_t= 150/5. Следовательно, можно было бы принять в выражении (7) = 0.05 и уменьшить ток срабатывания защиты. Но учитывая достаточно большие значения коэффициентов чувствительности при выбранном =70 А. оставляем эту уставку.

При необходимости снизить выбранное выше время срабатывания длинны (по условиям выбора установок аналогичных защит в питающей сети) можно выбрать больший ток срабатывания этой защиты: 105 А (время от 0,1 до 0,3 с) или 110 А (время до 0,1 с); значения коэффициентов чувствительности останутся достаточно большими.