Расчет параметров III ступени дистанционной защиты

III ступень дистанционной защиты предназначена для резервирования защит смежных присоединений (отходящих от шин противоположной по отношению к защите подстанции). Одновременно она выполняет функции пускового органа (запускает работу схемы дистанционной защиты при возникновении повреждения).

Сопротивление срабатывания III ступени по условию возврата защиты после отключения внешнего КЗ:

,

где - минимальное рабочее напряжение с учетом послеаварийного режима, можно в курсовом проекте принять равным 0,8 ;

- коэффициент отстройки;

=1,15 – коэффициент возврата;

- коэффициент самозапуска, при отсутствии конкретного заданного значения может быть принят равным 1,5;

- максимальный возможный рабочий ток, который может протекать через защиту в направлении от шин в защищаемую линию после отключения внешнего КЗ (рис. 4.6а, кольцо разомкнуто).

Коэффициент чувствительности при КЗ в конце защищаемой:

,

где - сопротивление защищаемой линии.

Необходимо отметить, что в общем случае на каждом конце устанавливается комплект из трех ступеней дистанционной защиты. Для каждого комплекта выполняется индивидуальный расчет параметров срабатывания всех ступеней. В частном случае линии, примыкающей к шинам питающей системы (линии W1 и W2 на рис. 4.6,а), для приемного конца требуется установка и расчет параметров срабатывания только третьей ступени (первая и вторая ступени с этой стороны линии не устанавливаются).

Вторичные сопротивления срабатывания (уставки реле сопротивления) определяются по выражению:

,

где , - коэффициенты трансформации измерительных трансформаторов тока и напряжения соответственно.

определяется в соответствии с рекомендациями п. 4.1.1.

выбирается из стандартных значений по справочникам электрооборудования. Следует обратить внимание, что в справочной литературе, как правило, коэффициентом трансформации является отношение фазных напряжений (например, первичное напряжение равно 110000/√3 В, вторичное – 100/√3 В, =1100).

а)

б)

в)

Рис. 4.6. Выбор времени срабатывания III ступени дистанционной защиты:

а – исходная кольцевая схема;

б – согласование защит, действующих при протекании тока в кольце в направлении по часовой стрелке;

в - согласование защит, действующих при протекании тока в кольце в направлении против часовой стрелки

В курсовом проекте принято, что третья ступень дистанционной защиты выполняется направленной. Время срабатывания III ступени определяется по ступенчатому принципу для всех защит, срабатывающих в одном направлении (от шин в линию). Между собой согласуются ступени защит смежных элементов сети, работающие с выдержкой времени (III ступень дистанционной защиты, МТЗ). Кольцевая сеть (рис. 4.6а) представляется в виде двух радиальных сетей (рис. 4.6 б,в). Определение уставок начинается от наиболее удаленной от источника питания защиты. Учитывая, что при КЗ на линии, отходящей к нагрузке S1, ток в кольце не протекает, отстройка защит кольца от защиты 7 не требуется. Поэтому время срабатывания III ступеней защит 2 и 4 можно принять равным нулю, а первую и вторую ступень на данных защитах не устанавливать. При согласовании защит не следует забывать про выдержки времени защит потребителей, подключенных к шинам подстанций (ступень селективности можно принять равной 0,5 с). Расчет времени срабатывания более подробно поясняется на следующем примере.

Пример. (по схеме рис.4.6)

Заданы следующие исходные данные:

=12 Ом; =16 Ом; =14 Ом; =21 Ом; =42 Ом; =0; =110 кВ, =0,5с, =0,5с.

Необходимо выполнить расчет параметров срабатывания трех ступеней дистанционной защиты линии W1.

Комплект защиты 1 имеет три ступени.

I ступень.

.

II ступень.

Отстройка от I ступени дистанционной защиты линии W3:

.

.

Коэффициент токораспределения принят для режима, когда отключена линия W2.

Отстройка от дифференциальной защиты Т1

.

Коэффициент токораспределения принят для режима, когда отключена линия W2 или W3.

Окончательно выбирается наименьшее значение =21,021 Ом.

Проверка чувствительности II ступени:

Чувствительность достаточна.

Время срабатывания II ступени без расчета принимается равным 0,5с.

III ступень.

Максимальный рабочий ток после отключения внешнего КЗ будет протекать через линию W1 в режиме, когда отключена линия W2:

.

Сопротивление срабатывания III ступени по условию возврата защиты после отключения внешнего КЗ:

,

Коэффициент чувствительности III ступени при КЗ в конце защищаемой линии:

.

Чувствительность достаточна.

Время срабатывания.

= +0,5=0,5+0,5=1с.

= +0,5=0,5+0,5=1с.

По рисунку 4.6 б:

=0+0,5=0,5с;

=1+0,5=1,5с;

из двух значений выбирается наибольшее 1,5с;

=1,5+0,5=2с;

=1+0,5=1,5с;

из двух значений выбирается наибольшее 2с.

Расчет для комплекта 1 выполнен.

Комплект защиты 2 (на приемном конце линии, непосредственно примыкающей к шинам системы) имеет одну III ступень. Сопротивление срабатывания III ступени можно принять равным аналогичному параметру комплекта 1.

.

.

Время срабатывания .

Расчет для комплекта 2 выполнен.