У брошурі викладено принципи дії захисту ліній 110-220 кВ з високочастотними каналами: диференціально-фазного захисту типу ДФЗ 201 та високочастотного блокування дистанційного та струмового спрямованого захисту нульової послідовності на панелі ЕПЗ 1643-69. Наведено описи схем релейних та високочастотних частин зазначених захистів.
Розглянуто технічне обслуговування, високочастотні вимірювання, перевірку ВЧ каналів та експлуатацію цих захистів. ...
1. Диференційно-фазний високочастотний захист ДФЗ-201
2. Високочастотне блокування дистанційного захисту та струмового спрямованого захисту нульової послідовності типу ЕПЗ-1643-69
3. Високочастотні канали релейного захисту
4. Перевірка релейної частини ДФЗ-201 під час нового включення
5. Перевірка релейної частини ВЧ блокування дистанційного захисту та струмового спрямованого захисту нульової послідовності типу ЕПЗ-1643-69 при новому включенні
6. Перевірка ВЧА типу УПЗ-70 при новому включенні
7. Перевірка елементів ВЧ тракту при новому включенні
8. Перевірка ВЧ каналів при новому увімкненні
9. Обслуговування ВЧ захисту
ПЕРЕДМОВА
Високочастотні (ВЧ) захисту набули широкого поширення на лініях 110-220 кВ і вищих напруг. У числі різновидів експлуатованих захистів значне місце займають захисту, зняті з виробництва (диференціально-фазні типи ДФЗ-2, ДФЗ-402, ДФЗ-501 та високочастотні блокування типу ПВБ). Панелі ДФЗ-2 та ВЧ блокування призначені для роботи з високочастотним апаратом (ВЧА) типу ПВЗК, а панелі ДФЗ-402 та ДФЗ-501 – з ВЧА типу ПВЗД.
В даний час випускаються диференціально-фазні захисту типів ДФЗ-201, ДФЗ-504, ДФЗ-503 та ВЧ блокування дистанційних та струмових спрямованих нульової послідовності захистів. Ці захисту призначені для спільної роботи з ВЧА типу УПЗ-70, які в порівнянні з ПВЗК і ПВЗД мають розширений діапазон робочих частот, зменшеним залишковим напругою на виході передавача, удосконаленою схемою управління, меншими габаритами і масою, мають блокову конструкцію. У них застосовано друкований монтаж, на виході передавача використано лінійний фільтр.
Зовсім недавно промисловістю розпочато випуск нового приймача типу АВЗК-80, виконаного на напівпровідникових елементах. Цей ВЧ апарат може бути використаний з усіма релейними схемами ВЧ захисту, що випускаються зараз.
Надійне функціонування високочастотних захистів забезпечує сталу роботу електроприймачів споживачів. Тому в комплексі заходів щодо підвищення надійності постачання споживачів електроенергією особливе місце займає якість налагодження та експлуатації пристроїв релейного захисту та електроавтоматики та, насамперед, основних ВЧ захисту ліній.
Найбільш якісно і водночас із меншими трудовитратами налагоджувальні роботи можна виконати за умови, що весь обсяг робіт із введення в експлуатацію комплектів ВЧ захистів проводиться однією комплексною бригадою. Більш широкому впровадженню такої організації налагоджувальних робіт значною мірою може сприяти публікація книги, у якій викладаються питання налагодження як релейних, і високочастотних частин ВЧ захистів.
Завдання релейного захисту, її роль та призначення – у забезпеченні надійної роботи енергосистем та безперебійного постачання електроенергією споживачів. Це обумовлено ускладненням схем та зростанням електромереж, укрупненням енергосистем, збільшенням встановленої потужності як станцій загалом, так і номінальної одиничної потужності окремих агрегатів. Це своє чергу впливає роботу енергосистем: робота межі стійкості, наявність міжсистемних ліній зв'язку великої довжини, підвищена ймовірність розвитку ланцюжкових аварій. У зв'язку з цим вимоги до швидкодії, селективності, чутливості та надійності роботи релейного захисту збільшуються. Все більшого поширення набувають пристрої релейного захисту з використанням напівпровідникових приладів. Їхнє застосування відкриває більше можливостей для створення швидкодіючих захистів.В даний час розроблені та починають активно використовуватися пристрої релейного захисту на мікропроцесорній основі, що дозволяє ще більше збільшити швидкодію та надійність захисту, скоротити витрати на їх ремонт та обслуговування.
1.2.2 Параметри трансформатора зведено до таблиці 2.
ТАБЛИЦЯ 1.2
ВИБІР ТИПІВ ПРИСТРІЙ РЕЛЕЙНОГО ЗАХИСТУ
Релейний захист повітряної лінії 110 кВ.
| Змін. |
| Аркуш |
| № документ. |
| Аркуш |
| № документ. |
| Підпис |
| Дата |
| Аркуш |
| КП.140408.43.06.ПЗ |
| Змін. |
| Аркуш |
| № документ. |
| Підпис |
| Дата |
| Аркуш |
| КП.140408.43.06.ПЗ |
3.1 Розрахунок опорів прямої послідовності елементів схеми.
Розрахунок опорів провадиться в іменованих одиницях (Омах), при базовій напрузі Uб = 115 кВ.
Схема заміщення наведено на рис.
С1: Х 1 = Х * с * = 1,3 * = 9,55 Ом
X 2 = X уд. *l* =0,4*70* =28 Ом
X 3 = X уд. * l * = 0,4 * 45 * = 18 Ом
X 4 = X уд. *l* =0,4*30* = 12 Ом
X 5 = X уд. *l * = 0,4 * 16 * = 6,4 Ом
Т 6 = * = * = 34,72 Ом
Т 7 = * = * = 220,4 Ом
Х 3,4 = 18 +12 = 30 Ом
| Змін. |
| Аркуш |
| № документ. |
| Підпис |
| Дата |
| Аркуш |
| КП.140408.43.06.ПЗ |
Х 2,4 = = 14,48 Ом
Х 1-4 = 9,55 +14,48 = 24,03 Ом
Х 1-5 = 24,03 +6,4 = 30,34
| Змін. |
| Аркуш |
| № документ. |
| Підпис |
| Дата |
| Аркуш |
| КП.140408.43.06.ПЗ |
I (3) (k 2) = = = 2,18 кА
I (3) (k 3) = = = 0,26 кА
3.2Розрахунок однофазних струмів короткого замикання на землю у точці К-2.
С1: Х 1 = Х * с * = 1,6 * = 11,76 Ом
X 2 = X уд. * l * = 0,8 * 70 * = 56 Ом
X 3 = X уд. *l * = 0,8 * 45 * = 36 Ом
X 4 = X уд. *l * = 0,8 * 30 * = 24 Ом
X 5 = X уд. * l * = 0,8 * 16 * = 12,8 Ом
Х 3,4 = 36 +24 = 60 Ом
| Змін. |
| Аркуш |
| № документ. |
| Підпис |
| Дата |
| Аркуш |
| КП.140408.43.06.ПЗ |
Х 2,3,4 = (60 * 56) / (60 +56) = 28,97 Ом
Х 1-4 = 11,76 +28,97 Ом
| Змін. |
| Аркуш |
| № документ. |
| Підпис |
| Дата |
| Аркуш |
| КП.140408.43.06.ПЗ |
Х 1-6 = 18,74 +12,8 = 31,54 Ом
Х рез.0 (к2) = 31,54 Ом
3I 0(к2) = = = 2,16 кА
3.6Розрахунок струмів короткого замикання у точці К-4 та К-5.
| Uб = Umin = 96,6 кВ | Uб = Umax = 126 кВ | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Х 10 = Х с1, 2 = Х с1, 2ср. * = 24,03 * = 16,96 Ом | Х 10 = Х с1, 2 = Х с1, 2ср. * = 24,03 * = 28,85 Ом | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Хс = Хс ср * = = 16,96 Ом | Хс = Хс ср * = = 28,85 Ом | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Х Т(-РО) = * = = 41,99 | U до (+ N) = U до ном. + = 17,5 + = 18,4 Хт (+ N) = * * = 71,44 Ом | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Z nw = 0,3 * 1,5 * = 38,01 Ом | Z nw = 0,3 * 1,5 * = 64,8 Ом | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Крапка К-4 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Хрез(к4) = Хс + Хтв (-ро) = 16,96 +41,99 = 58,95 Ом | Хрез(к4)=Хс+Хтв(+N)=28,85+71,44=100,29 Ом | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| I (3) max = =0,95кА | I (3) max = =0,73 кА | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Справжнє значення струму кз у точці К-4, віднесене до напруги 37 кВ | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| I (3) по max = 0,95 * = 8,74 кА | I (3) по max = 0,73 * = 8,76 кА | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| Крапка К-5 | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
4.1 Захист лінії з одностороннім живленням. 4.1.1 Розрахунок двоступінчастого струмового захисту від міжфазних кз лінії W. Розрахунок струмового відсічення без витримки часу від міжфазних кз (I-ступінь). 1) I 1 сз Котс. * I (3) k-3max = 1,2 * 0,26 = 0,31 кА 2)Kч=I (2) до-1min/Iс.з. 1 = 2,76 * 0,87 / 0,31 = 7,74 Кч = I (2) до-2min/Iс.з. 1 1,5 = 2,18 * 0,87 / 0,31 = 6,12 3) I (1) c.р. = I (1) cз * Ксх / К1 = 0,31 * 1 / (100/5) = 0,02 кА 4) Час спрацьовування струмового відсічення приймається 0,1 с Розрахунок максимального струмового захисту з витримкою часу міжфазних кз (II ступінь). 1) I II сз Котс * Ксз / Кв) * Інагр.max = (1,2 * 2/0,8) * 0,03 = 0,09 кА Iнагр.max=Sном.т./ =6,3/ =0,03 кА 2) Кч = I (2) до-3min/Iс.з. I 1 1,2 = 0,26 * 0,87 / 0,09 = 2,51 3) I (11) c.р. = I (11) cз * Ксх / К1 = 0,09 * 1 / (100/5) = 0,0045 кА 4) Час спрацьовування МТЗ вибирається за умовою погодження з МТЗ тр-ра. t II сз = tсз (мтз т-раТ) + t = 2 +0,4 = 2,4 с 4.1.2. Розрахунок двоступінчастого струмового захисту від кз на землю лінії W. Розрахунок струмів відсічення нульової послідовності без витримки часу (1 ступінь). 1)I (1) 0cз 3I0 (1) k-2min/Кч=2,16/1,5=1,44 кА 2) I (1) 0cр I0 (1) сз * Ксх / К I = 1,44 * 1 / (100/5) = 0,072 кА 3) Час спрацьовування струмового відсічення приймається рівним 0,1 с. Розрахунок струмового захисту нульової послідовності з витримкою часу (2 ступінь). 1)I 11 0cз Котс*Інб.max=Котс*Кпер*Кнб*Iрасч.=1,25*1*0,05*0,26=0,02 кА Приймаю I 11 0cз = 60А 4.2 Розрахунок захисту трансформатора.
Уставка повинна вибиратися із двох умов: -відбудови від кидка струму намагнічування силового трансформатора -відбудова від максимального первинного струму небалансу за перехідного режиму розрахункового зовнішнього кз. Відстроювання від кидка струму намагнічування. При включенні силового трансформатора з боку вищої напруги, відношення кидка струму намагнічування до амплітуди номінального струму трансформатора, що захищається, не перевищує 5. Це відповідає відношенню амплітуди кидка струму намагнічування до діючого значення номінального струму першої гармоніки рівному 5 =7. Відсікання реагує на миттєве значення, що дорівнює 2,5*Iдіф./Iном. Мінімальна можлива уставка по першій гармоніці Iдіф / Iном = 4, що сприяє 2,5 * 4 = 10 по відношенню до амплітуд. Порівняння отриманих значень свідчить про відбудову відсічення за миттєвими значеннями від можливих кидків струму намагнічування. Розрахунки показують, що значення першої гармоніки кидка струму намагнічування не перевищує 0,35 від амплітуди кидка. Якщо амплітуда дорівнює 7 діючим значенням номінального струму, то значення першої гармоніки, що діє, дорівнює 7 * 0.35 = 2,46. Отже, навіть за мінімальної уставці в 4 Iном. Відсікання відбудовано від кидків струму намагнічування і при регулюванні на першу гармоніку диференціального струму. Відстроювання струму небалансу при зовнішньому кз.
Iдіф/Іном Котс*Кнб(1)*Iкз.вн.max де Кнб(1)-відношення амплітуди першої гармоніки струму небалансу до наведеної амплітуди періодичної складової струму зовнішнього кз. Якщо і на боці ВН і на боці ПН використовується ТТ із вторинним номінальним струмом 5А, можна приймати Кнб(1)=0,7. Якщо за ВН використовується ТТ з вторинним номінальним струмом 1А, слід приймати Кнб(1)=1,0. Коефіцієнт відбудови (Котс) приймається рівним 1,2. Iкз.вн.max-відношення струму зовнішнього розрахункового кз, до номінального струму трансформатора. Якщо по трансформатору, що захищається, проходить наскрізний струм Iскв., він може диференціальний струм. Iдиф. = (Кпер * Код * Е + Uрпн + fдобав.) * Iскв = (2 * 1,0 +0,13 +0,04) * Iскв = 0,37 * Iскв. При виведенні даної формули передбачалося, що один ТТ працює точно, другий має похибку, що дорівнює Iдіф. Введемо, поняття коефіцієнта зниження гальмівного струму. Ксн.т.=Iторм./Icкв.=1-0,5*(Кпер*Кодн.*E + Uрпн + fдобав) / Ксн.т. = 100 * 1,3 * (2 * 1 * 0,1 +0,13 +0,04) / 0,815 = 59 Друга точка зламу гальмівної характеристики: Iт 2 / Iном визначає розмір другої ділянки гальмівної характеристики. У навантажувальному та аналогічних режимах, гальмівний струм дорівнює наскрізному. Поява виткових кз лише трохи змінює первинні струми, тому гальмівний струм майже змінився. Для високої чутливості до виткових кз слід, щоб у другу ділянку потрапив режим номінальних навантажень (Im/Iном=1), режим допустимих тривалих навантажень (Im/Iном=1,3). Бажано щоб у другу ділянку потрапили і режими можливих короткочасних навантажень (самозапуск двигунів після АВР, пускові струми потужних двигунів, якщо такі є).
Приймаю I г2/I г1 = 0,15 Розраховуємо коефіцієнт чутливості для мережі. Первинний струм спрацьовування захисту за відсутності гальмування: Iс.з = Iном * (I 1 / Iном) = 208 * 0,3 = 62,4 А. При перевірці чутливості захисту враховуємо, що завдяки спрямованості гальмування при внутрішніх кз гальмівний струм відсутня. Чутливість при двофазному кз на боці ПН Кч = 730 * 0,87 / 62,4 = 10,18 Висновок: достатня чутливість. 4.3 Захист від перевантаження "Сіріус-Т". Уставка сигналу навантаження приймається рівною: Iсз = Котс * Iном / Кв = 1,05 * 3,4 / 0,95 = 3,76, де коефіцієнт відбудови Котс = 1,05; коефіцієнт повернення цьому пристрої дорівнює Кв=0,95. Номінальний струм Iном рекомендується визначати з огляду на можливість збільшення його на 5% при регулюванні напруги. Для трансформатора потужністю 40 МВА номінальні вторинні струми на середньому відгалуженні на сторонах ВН та ПН дорівнюють 3,4 та 3,5 А. Розрахункові значення уставки навантаження рівні. Сторона ВН: Івн = 1,05 * 1,05 * 3,4 / 0,95 = 3,95 А Сторона ПН: Інн = 1,05 * 1,05 * 3,5 / 0,95 = 4,06 А Якщо трансформатор має розщеплену обмотку ПН, то контроль перевантаження повинен виконуватись пристроями захисту вводів, встановлених на вимикачах сторони ПН. Захист діє на шинах із tсз=6с.
Розрахунок параметрів спрацьовування (уставок) максимально струмового захисту полягає у виборі струму спрацьовування захисту (первинного); струму спрацьовування реле. Крім того, проводиться розрахункова перевірка трансформатора струму. Вибір струму спрацьовування. Уставки по струму максимального струмового захисту повинні забезпечувати неспрацьовування захисту на відключення при послідовних навантаженнях та необхідну чутливість при всіх видах кз в основній зоні та в зоні резервування. Iсз = Ксз * Ксх / Ктт = 265 * 1 / (300/5) = 4,42 А Перевірка чутливості максимального струмового захисту. Кч I (3) k.min.вн/Iсз=0.87*730/265=2,4 Кч I (3) k.min.вн/Iсз = 0,87 * 5,28 / 265 = 1,73 1,2
Iкз.нн.=Iкз.вн*Uвн/Uнн=730*(96,58/10)=7050 А Пуск за напругою. Розрахунок максимально струмового захисту з комбінованим пуском по напрузі, встановленій на стороні 10,5 кВ. Первинна напруга спрацьовування захисту для реле мінімальної напруги за умовою відбудови від напруги самозапуску при включенні від АРВ або АПВ загальмованих двигунів навантаження та за умови забезпечення повернення реле після відключення зовнішнього кз приймається: Uсз = 0,6 Uном = 0,6 * 10500 = 6300В При цьому напруга спрацьовування реле мінімальної напруги становитиме: Uср = Uсз / Кч = 0,6 * 10500 / (10500/100) = 60 Ст. До установки приймається реле РН-54/160 Для фільтра-реле напруги послідовності напруги спрацьовування захисту приймається за умовою відбудови від напруги небалансу в навантажувальному режимі. U2сз 0,06 * Uном = 0,06 * 10500 = 630В Напруга спрацьовування фільтра реле напруги зворотної послідовності. U2ср=U2сз/К U =630/(10500/100)=6В Приймається до уставки фільтр-реле РСН-13. Перевірка чутливості по напрузі при кз у точці-5 для реле мінімальної напруги. КчU=Uсз*Кв/Uз.max=6,3*1,2/4,1=1,84 1,2 де Uз.max= 3*I (3) до-4max*Zkw.min= *5280*0,45=4,1кВ тут I (3) до-4max - струм трифазного кз в кінці кабельної лінії в максимальному режимі роботи (режим 9) -Для фільтра реле напруги зворотної послідовності.
де U2з.min=0,5*Uном.нн.- *I 2 max*Zkw.min=0,5*10,5-( 2)*0,3*1,5=5,25-2,05 =3,2кВ тут I 2 max – струм зворотної послідовності у місці установки захисту при замиканні між двома фазами наприкінці кабельної лінії максимальному режимі роботи. Можна прийняти: I 2 max=I (3) k-4.max/2=I (2) k-4.max/2 Вибір витримок часу захисту проводиться за ступінчастим принципом tсз мтз-10=tсз.св-10+ t=1+0,5=1,5c (РВ-128) tсз мтз-110=tсз.мтз-35+ t=2,3+0,3=2,6 (РВ-0,1) де tсз.св-10 - час спрацьовування захисту на секційному вимикачі 10 кВ Ступінь селективності t прийнята реле часу РВ-0,1 t=0,3с, для реле часу РВ-128 t=0,5с.
6.Розрахунок 10-ти процентної похибки трансформаторів струму ТФНД-110. Коефіцієнт трансформації = 100/5 Розрахункова кратність 10-ти відсоткової похибки: До (10) розрах.=1,1*Iс/I1ном.=1,1*1440/100=15,84 за кривою 10-ти процентної похибки визначається допустиме вторинне навантаження Z2дод. Z2доп.=2 Ом Z2доп.=Zp+Rпр+R 0,05 перех. Zp = 0,25 Ом Z2доп.=Zp+Rпр+Rперех. Rпр = 2-0,25-0,05 = 1,7 Ом q= *l/ Rпр=0,0285*70/1,7=1,17 |
Бурхливий розвиток електричних мереж сьогодні вимагає великої кількості високоефективних захистів повітряних ліній (ПЛ), що використовуються для передачі електроенергії.
До основних вимог, що пред'являються до подібних пристроїв, можна віднести такі моменти:
- зручність у використанні;
- мінімальна ціна;
- компактність;
- універсальність;
- селективність.
Маючи такі властивості, сучасні види захисту високовольтних ліній здатні надійно зберігати їх від усіх видів коротких замикань.
Різновиди.
З найпоширеніших типів можна назвати такі:
Дистанційний захист (ДЗ).У мережах, що мають складну конфігурацію, для захисту від коротких міжфазних замикань застосовуються ДЗ, яка виконує вимірювання повного опору ПЛ від вимірювальних трансформаторів напруги на підстанціях до місця виникнення КЗ.
Так як цей опір пропорційно дистанції (відстань) до місць короткого замикання, то і захист отримав назву дистанційної.
Вона складніша за звичайні струмові і має такі переваги:
Зона її дії завжди залишається постійною незалежно від режиму мережі та величин струмів КЗ;
- має спрямованість дії.
З метою забезпечення селективності дії дистанційного захисту на суміжних ПЛ час їхньої дії роблять залежним від відстані до місця виникнення короткого замикання: далі КЗ – більше часу спрацьовування.
Захист виконується за ступінчастим принципом, коли кожен наступний ступінь має велику витримку відключення часу.
Струмовий захист нульової послідовності (ТЗНП).При коротких замикання на землю застосовується ТЗНП, яка використовує факт появи в напругах і струмах нульової послідовності при таких КЗ в мережах, що працюють в режимі глухозаземленої нейтралі трансформаторів.
Як відомо, складові нульової послідовності виділяються із фазних величин простою геометричною сумою векторів даних величин.
При цьому, нульовий дріт струмових ланцюгів, які зібрані за схемою повної зірки - це не що інше, як фільтр струмів нульової послідовності. Тому ТЗНП виконується на електромагнітних реле, включених у нульовий провід.
Селективність на суміжних ПЛ забезпечується також як і в ДЗ, коли час дії захисту залежить від відстані до місця короткого замикання, тобто чим менше струм спрацьовування, тим далі точка короткого, тим більше час спрацьовування.
Як і ДЗ, ТНЗП виконується ступінчастим, коли кожен наступний ступінь має менший струм і більший час спрацьовування.
Струмова відсікання (ТО).Даний захід вважається доповненням захисту від коротких міжфазних замикань, яка завдяки своїй простоті схеми здатна забезпечити максимум надійності.
Струмова відсікання особливо затребувана при замиканнях на самому початку ліній, коли спрямовані захистуменш надійні. Так, наприклад, якщо перша ступінь ДЗ виконана з витримкою часу, то відсікання в даному випадку буде єдиною швидкодією.
Правда, на ПЛ невеликої довжини, коли перша ступінь ДЗ виробляється з витримкою часу, правильно відбудувати ТО від КЗ на шинах ПС з протилежного боку із забезпеченням нормальної чутливості при замикання спочатку лінії не завжди можливо.
У таких випадках краще застосовувати так звану неселективну струмову відсічку, яка автоматично вводиться в дію за допомогою контакту реле прискорення при включенні лінійного вимикача вручну або від АПВ.
Сучасні підходи у створенні РЗА.
Сьогодні з метою отримання максимального ефекту при захисті високовольтних ліній 110-220 кВ використовуються комплекси захисту, які є набором основних заходів, що дозволяють охопити всю довжину ПЛ, зберігши при цьому необхідну селективність.
Як правило, застосовуються такі набори захисту:
- 1-ий комплекс:
- двоступінчаста ДЗ;
- одноступінчаста ТЗНП.
- 2-ий комплекс:
- струмове відсічення;
- одноступінчаста ДЗ;
- триступінчаста ТЗНП.
Такий підхід дозволяє отримати повне резервування оперативних ланцюгів, коли при виході одного комплексу роботу автоматично вступає другий.
Мережі, як правило, працюють із глухозаземленою нейтраллю.
Тому захисту виконуються як від багатофазних (крім подвійного замикання землю в різних точках), і від однофазних КЗ. Мережі часто мають складну конфігурацію, кілька джерел живлення. Тому для захисту від багатофазних КЗ (включно з подвійним замиканням на землю в одній точці) часто застосовуються дистанційні ступінчасті захисту з різними характеристиками органів опору, що забезпечуються блокуваннями від хитань і порушень вторинних ланцюгів. Від замикань на землю застосовують не дистанційні захисту, а струмові багатоступінчасті спрямовані захисту нульової послідовності.
У випадках, коли за умовами забезпечення стійкості системи та відповідальних споживачів потрібна дія захисту на всій довжині ділянки, що захищається без витримки часу (на шинах станцій та вузлових підстанцій Uост при 3-х фазному КЗ< 0,6-0,7Uном), возможны два решения вопроса: дополнение ступенчатых защит устройствами ВЧ блокировки или передачи отключающих сигналов и использование в качестве основной отдельной продольной защиты с абсолютной селективностью, предпочтение отдается второму варианту, обеспечивающему независимость в эксплуатации и более совершенное ближнее резервирование. На тупиковых линиях иногда удается использовать и более простые токовые ступенчатые защиты.
Дистанційний захист (ДЗ) в електричних мережах класу напруги 110 кВ виконує функцію резервного захисту високовольтних ліній, вона резервує диференціально-фазний захист лінії, що застосовується як основний захист електричних мереж 110 кВ. ДЗ виконує захист ПЛ від міжфазних коротких замикань. Розглянемо принцип роботи та пристрої, що здійснюють роботу дистанційного захисту в електричних мережах 110 кВ.
Принцип роботи дистанційного захисту ґрунтується на обчисленні відстані, дистанції до місця пошкодження. Для обчислення відстані до місця пошкодження високовольтної лінії електропередач пристрою, що виконують функції дистанційного захисту, використовують значення струму навантаження і напруги лінії, що захищається. Тобто для роботи даного захисту використовуються ланцюги та 110 кВ.
Пристрої дистанційного захисту підлаштовуються під конкретну лінію електропередач, ділянку енергосистеми таким чином, щоб забезпечити їх ступінчастий захист.
Наприклад, дистанційний захист однієї з ліній електропередач має три ступені захисту. Перший ступінь охоплює практично всю лінію, з боку підстанції, на якій встановлений захист, другий ступінь охоплює ділянку лінії, що залишилася, до суміжної підстанції і невелику ділянку електричної мережі, що відходить від суміжної підстанції, третій ступінь захищає більш дальні ділянки. У цьому випадку другий і третій щаблі дистанційного захисту резервують захист, розташований на суміжній або більш далекої підстанції. Наприклад розглянемо таку ситуацію.
Повітряна лінія 110 кВ з'єднує дві суміжні підстанції А та Б, на обох підстанціях встановлені комплекти дистанційного захисту. За наявності пошкодження на початку лінії з боку підстанції А спрацює комплект захисту, встановлений на даній підстанції, при цьому захист на підстанції Б резервуватиме захист на підстанції А. У даному випадку для захисту А пошкодження перебуватиме в межах роботи першого ступеня, для захисту Б у межах другого ступеня.
Виходячи з того, що чим вищий ступінь, тим вищий час спрацьовування захисту, слідує, що комплект А спрацює швидше, ніж комплект захисту Б. При цьому у разі відмови комплекту захисту А через час, заданий на спрацювання другого ступеня захисту, спрацює комплект Б .
Залежно від протяжності лінії та конфігурації ділянки енергосистеми для надійного захисту лінії підбирається необхідна кількість ступенів та відповідна їм зона дії.
Як і згадувалося вище, на кожен із ступенів захисту встановлюється свій час спрацьовування. В даному випадку чим далі від підстанції буде пошкодження, тим вище уставка часу спрацьовування захисту. Таким чином забезпечується селективність роботи захистів на суміжних підстанціях.
Існує таке поняття, як прискорення захисту. Якщо вимикач лінії відключився дією дистанційного захисту, то, як правило, один з її щаблів прискорюється (зменшується час її спрацьовування) у разі ручного або автоматичного повторного вмикання вимикача.
Дистанційний захист, за принципом роботи, виконує контроль значень опору лінії реального часу. Тобто визначення відстані до місця пошкодження здійснюється у непрямий спосіб – кожне значення опору лінії відповідає значенню дистанції до місця пошкодження.
Таким чином, у разі виникнення міжфазного короткого замикання на лінії електропередач, ДЗ порівнює значення опору, які фіксує в даний момент вимірювальний орган захисту із заданими діапазонами опорів (зонами дії) для кожного ступеня.
Якщо з тієї чи іншої причини на пристрої ДЗ не приходитиме напруга з ТН-110 кВ, то при досягненні певного значення струму навантаження захист спрацює помилково, знеструмивши лінію електропередач фактично за відсутності будь-яких пошкоджень. Для запобігання подібним ситуаціям у пристроях ДЗ передбачено функцію контролю наявності ланцюгів напруги, у разі відсутності яких захист автоматично блокується.
Також дистанційний захист блокується у разі виникнення коливань в енергосистемі. Гойдання виникають при порушенні синхронної роботи генератора на тій чи іншій ділянці енергосистеми. Дане явище супроводжується збільшенням струму та зниженням напруги в електричній мережі. Для пристроїв релейного захисту, зокрема ДЗ, гойдання в енергосистемі сприймаються як коротке замикання. Дані явища різняться за швидкістю зміни електричних величин.
При короткому замиканні зміна струму та напруги відбувається миттєво, а при виникненні коливань – з невеликою затримкою. На підставі цієї особливості дистанційний захист має функцію блокування, яка здійснює блокування захисту у разі виникнення коливань в енергосистемі.
При зростанні струму і падіння напруги на лінії, що захищається блокування дозволяє роботу ДЗ на час, достатній для спрацьовування одного з ступенів захисту. Якщо електричні величини (струм лінії, напруга, опір лінії) протягом цього часу не досягли меж заданих уставок захисту, блокувальний орган блокує захист. Тобто блокування ДЗ дає спрацювати захист у разі реального пошкодження, але блокує захист у разі виникнення коливань в енергосистемі.
Які пристрої виконують функцію дистанційного захисту в електричних мережах
Приблизно на початок 2000-х років функцію всіх пристроїв релейного захисту та автоматики, зокрема і функцію дистанційного захисту, виконували пристрої, побудовані на реле електромеханічного принципу дії.
Одним із найбільш поширених блоків, побудованих на електромеханічних реле, є пристрої дистанційного захисту ЕПЗ-1636, ЕШЗ 1636, ПЗ 4М/1 та ін.
На зміну вищенаведеним пристроям прийшли , які виконують функцію декількох захистів лінії 110 кВ, у тому числі дистанційний захист лінії.
Що стосується дистанційного захисту, то використання мікропроцесорних пристроїв для її реалізації значно підвищує точність її роботи. Також суттєвою перевагою є наявність на мікропроцесорних терміналах захисту функції визначення місця пошкодження (ОМП) – виведення на дисплей відстані до місця пошкодження лінії, яке фіксує дистанційний захист. Відстань вказується з точністю до десятих кілометрів, що дозволяє значно спростити пошук пошкодження на лінії ремонтними бригадами.
У разі використання комплектів дистанційного захисту старого зразка процес пошуку пошкодження на лінії значно ускладнюється, тому що на захисті електромеханічного типу немає можливості фіксації точної відстані до місця пошкодження.
Як альтернатива для можливості визначення точної відстані до місця пошкодження на підстанціях встановлюються (ПАРМА, РЕКОН, Бреслер та ін.), які фіксують події на кожній окремій ділянці електричної мережі.
Якщо виникне пошкодження на одній із ліній електропередач, то реєстратор аварійних процесів видасть інформацію про характер пошкодження та віддаленість його від підстанції із зазначенням точної відстані.
Мобільні пристрої
