Расчет и анализ устойчивости функционирования и селективности релейной защиты присоединения контактной сети

Общие положения

В общем случае к релейной защите, действующей при повреждениях на отключение, предъявляются следующие четыре основных технических требования:

1. Селективность;
2. Быстродействие;
3.Чувствительность;
4. Надежность.

Селективностью, или избирательностью, называется действие защиты, обеспечивающее отключение только поврежденного элемента системы посредством его выключателей. Существует два вида селективности:

1) Абсолютная селективность. Если по принципу своего действия защита срабатывает только при КЗ на за­щищаемом элементе, то ее относят к защи­там, обладающим абсолютной селектив­ностью. Имеется ЛЭП, состоящая из трех участков. Произошло КЗ в точке К2. КЗ должна отключить РЗ выключателя Q5. Если эта защита действует только на участке БВ, и не срабатывает при КЗ на участке ВГ, то она имеет абсолютную селективность.

2) Относительная селективность. Защиты, которые могут срабаты­вать как резервные при повреждении на смежном элементе, если это повреждение не отключается, называются относительно селективными. Произошло КЗ в точке К3. КЗ должна отключить РЗ выключателя Q5. Если эта защита не действует, то КЗ должно отключиться защитой выключателя Q4, которая в данном случае будет работать как резервная и иметь относительную селективность.
Иногда в целях упрощения допускают неселективное действие защиты.

Таким образом, требование селективности является основным условием для обеспечения надежного питания потребителей.

Быстродействие — это свойство релейной защиты, характеризующее скорость выявления и отделения от электроэнергетической системы повреждённых элементов. Показателем быстродействия является время срабатывания защиты — это интервал времени от момента возникновения повреждения до момента отделения от сети повреждённого элемента.

Чувствительность — это свойство, характеризующее способность релейной защиты выявлять повреждения в конце установленной для неё зоны действия в минимальном режиме работы энергосистемы. Другими словами, — это способность чувствовать те виды повреждений и ненормальных режимов, на которые она рассчитана, в любых состояниях работы защищаемой электрической системы. Показателем чувствительности выступает коэффициент чувствительности, который для максимальных защит (реагирующих на возрастание контролируемой величины) определяется как отношение минимально возможного значения сигнала, соответствующего отслеживаемому повреждению, к установленному на защите параметру срабатывания (уставке).

Надежность — это свойство, характеризующее способность релейной защиты действовать правильно и безотказно во всех режимах контролируемого объекта, при всех видах повреждений и ненормальных режимов для действия, при которых данная защита предназначена, и не действовать в нормальных условиях, а также при таких повреждениях и нарушениях нормального режима, при которых действие данной защиты не предусмотрено. Иными словами, надежность — это свойство релейной защиты, характеризующее ее способность выполнять свои функции в условиях эксплуатации, ремонта, хранения и транспортировки. Основные показатели надёжности — время безотказной работы и интенсивность отказов (количество отказов за единицу времени).

Расчет уставок основной, резервных и дополнительных защит

Токовые защиты

Выберем уставку срабатывания токовой отсечки (ТО) для выключателя Q_А2 по формуле:

(5)

где − коэффициент отстроенности от внешних КЗ, принимаем .

А - максимальный ток при КЗ для схемы №2 (рисунок 1.7)

Подставив значения в формулу (5) получим:

А.

Проверяем на предмет отстроенности от нормального режима, чтобы избежать ложного срабатывания защиты:

А

(6)

где - коэффициент запаса, принимаем

= 620 А ;- максимальный ток в нормальном режиме, рассчитанный в п. 1.5

Поскольку неравенство выполняется, то токовая отсечка отстранена от нормальных режимов.

Для ТО определим:

, (7)

где − коэффициент чувствительности защиты, ;

=3841 А; - ток КЗ, рассчитанный для схемы №1 (рисунок 1.6)

Получаем:

.

Поскольку неравенство выполняется, то условие чувствительности обеспечивается.

Выберем уставку максимально токовой защиты (МТЗ) по формуле:

, (10)

где .

=1153 А ;- ток КЗ для нормальной схемы питания (рисунок 1.6)

Получаем:

А.

Проверим условие отстройки от нормальных режимов по формуле:

, (11)

где ;

− коэффициент возврата, принимаем .

= 620 А ;- максимальный ток в нормальном режиме, рассчитанный в п. 1.5

Получаем:

А.

А.

Поскольку неравенство выполняется, то выбранная уставка обеспечивает и требование чувствительности, и требование отстройки от нормального режима.

Дистанционные защиты

Выберем уставку срабатывания первой ступени дистанционной защиты (ДЗ1) для выключателя тяговой подстанции Q_А2 по формуле:

(8)

где .

= 12,6 Ом; - сопротивление сети для режима максимума ЭНС при схеме №1 (рисунок 1.6)

Получаем:

Ом.

Отстроенность защиты ДЗ1 от нормальных режимов проверим по формуле (9):

(9)

где .

= 40,32; - минимальное сопротивление сети в нормальном режиме, рассчитанное в п. 1.5

Получаем:

Ом.

Ом.

Неравенство выполняется, поэтому защита отстроена от нормальных режимов.

Выберем уставку срабатывания второй ступени дистанционной защиты (ДЗ2) по формуле:

, (12)

где .

= 12,6 Ом – сопротивление сети при КЗ в режиме максимума для схемы №1 (рисунок 1.6)

Получаем:

Ом.

Проверим выбранную уставку на отстроенность от нормальных режимов по формуле:

(13)

где ;

.

= 40,32; - минимальное сопротивление сети в нормальном режиме, рассчитанное в п. 1.5

Получаем:

Ом.

Ом.

Поскольку неравенство выполняется, то защита отстроена от нормального режима.

Определим уставку срабатывания третьей ступени дистанционной защиты (ДЗ3) по формуле:

, (14)

где .

= 52,9 Ом –сопротивление сети в режиме минимума для схемы №4 (рисунок 1.10)

Получаем:

Ом.

Рассчитаем формулу (13) при , имеем:

Ом.

Сравним полученные значения:

Ом.

Поскольку неравенство выполняется, то условия чувствительности тоже выполняются.

Поиск по сайту: