Andreev Задачи по РЗА

следовательности, получим полные фазные токи. Векторная диаграмма этих токов показана на рис. 1.42, б. Она соответствует чисто активному сопротивлению контура КЗ. При индуктивном сопротивлении она смещается на угол / 2 по часовой стрелке (см. пример 1.28, рис. 1.37, б). На рис. 1.42, б указаны зоны, обозначенные цифрой 1, в пределах которых могут располагаться векторы полных фазных токов при различных соотношениях между активными и индуктивными сопротивлениями.

Рис. 1.42. К примеру 1.30. Векторная диаграмма токов и напряжений; анализ поведения реле направления мощности.

2. Построим векторные диаграммы напряжения на шинах подстанции. Симметричные составляющие напряжений в точке КЗ показаны на рис. 1.36, а. При переходе на сторону звезды трансформатора со схемой соединения У/Д-11 их, как и токи, следует повернуть в соответствующую сторону на угол / 6 . Но при этом необходимо учесть увеличение напряжения прямой последовательности и снижение напряжения обратной последовательности за счет падений напряжения на сопротивлении поврежденной линии и трансформатора от токов прямой и обратной последовательности. В связи с этим при удаленном КЗ и питании трансформатора от мощной системы значение напряжения прямой последовательности со стороны звезды приближается к фазному напряжению, а

81

значение напряжения обратной последовательности – к нулю. Поэтому полные фазные напряжения со стороны звезды, как и напряжения прямой последовательности, оказываются сдвинутыми на угол / 6 относительно напряжения прямой последовательности в точке КЗ (рис. 1.42, в).

3. Анализ поведения реле мощности защиты А1 и А2. Совмещенная векторная диаграмма полных токов и напряжений дана на рис. 1.42, г. Необходимо подчеркнуть, что здесь указаны полные фазные токи, проходящие в цепи трансформатора со стороны обмотки, соединенной в звезду, т.е. через выключатель Q3. Поэтому векторная диаграмма позволяет проверить поведение реле мощности, если их включить на эти токи. Реле при этом должны четко сработать, так как мощность КЗ направлена от шин через трансформатор к точке повреждения (указана стрелкой). Однако, как следует из векторной диаграммы,

реле, включенные на токи I (a2) и I (2)b , могут отказать, так как токи могут выйти за пределы зон, ограниченных линиями нулевой чувствительности, обозначенных соответственно цифрами I и II. Они проведены под углом / 2 к век-

тору напряжения, подводимого к реле (например, к U (2)bс для реле с токомI (a2) )

(см. пример 1.27). Это дает возможность заключить, что реле, включенные на токи этих фаз, но проходящие через места установки защиты А1 и А2, могут при этом сработать, разрешая неправильное действие защит. На векторной диаграмме векторы этих токов смещаются на угол относительно векторов токов

I (a2) и I (2)b в цепи трансформатора, т.к. мощности КЗ у места установки защит А1 и А2 направлена к шинам. Как следует из рис. 1.42, г, реле, включенное на ток I (2)с , действует правильно, оно срабатывает. Его линия чувствительности обозначена цифрой III.

1.31

Для токовой направленной защиты линии напряжением 110 кВ использовано индукционное реле направления мощности с вращающим моментом

M вр kUрIр cos р / 4 .

82

Рис. 1.43. К примеру 1.31. Вольтамперная характеристика реле

направления мощности.

Рис. 1.44. К примеру 1.31. Векторная диаграмма токов и напряже-

ний.

Реле включено по 90-градусной схеме. В этом случае при трехфазном КЗ вблизи места установки защиты (в пределах мертвой зоны) реле отказывает в действии из-за того, что напряжение, подводимое к реле Uр , оказывается

меньше значения минимального напряжения срабатывания Uс.рmin . Как следует

из вольтамперной характеристики реле, построенной при угле максимальной чувствительности рmaxч (рис. 1.43), напряжение Uс.рmin при значительных то-

ках остается практически неизменным. Его можно принять равным 0,5 В. На рис. 1.44 дана векторная диаграмма тока I (a3) и напряжения U bc(3) , подводимых к

реле. Угол между током I (a3) и напряжением U (a3) определяется сопротивлением линии. В нашем случае он равен л / 3, тогда угол р / 6 (положитель-

ным считается угол при отстающем от напряжения токе). Необходимо определить длину мертвой зоны реле lм.з , если ток КЗ на границе мертвой зоны

I (3)к 5,8 кА, погонное сопротивление линии Z1пг 0,4 Ом/км, коэффициент трансформации трансформатора напряжения KU 1100 .

83

Решение.

lм.з 1100 0,5/[ 3 5800 0,4 cos / 6 / 4 ] 0,143км.

1.32

В сети с двусторонним питанием будет установлена максимальная токовая направленная защита с независимой выдержкой времени на линиях Л1…Л3 (рис. 1.45). Необходимо:

1.Выбрать выдержки времени t1 …t6 защит А1…А6.

2.Указать защиты, для которых необходимы органы направления мощно-

сти.

Рис. 1.45. К примерам 1.32, 1.33. Схема электрической сети.

Источники питания защищены быстродействующими защитами. Их время срабатывания t 0 . Ступень селективности t 0,5 с. Времена срабатывания защит, отходящих от шин линий I...VIII, указаны в табл. 1.36.

Дополнительные вопросы.

1.Как ликвидируются КЗ в точке а) K1 ; б) K 2 ? В каких защитах приходит

вдействие реле времени? Какие защиты срабатывают и отключают выключатели?

84

1.33

В сети, изображенной на рис. 1.45, установлены максимальные токовые направленные защиты А1…А6 с независимой выдержкой времени.

Определить:

1. Условие выбора выдержки времени t3 защиты А3:

а) при наличии органа направления мощности; б) при отсутствии органа направления мощности.

2. Случаи, требующие установки органа направления мощности в защите

А1.

3.Случаи, когда выдержка времени t1 защиты А1 должна быть меньше времени t2 защиты А2.

4.Условие, при котором защиты А3 и А4 могут выполняться без органов направления мощности.

5.Условия, при которых защиты А2 и А5 могут выполняться без токовых пусковых органов.

Решение.

1.Выдержка времени t3 :

а) при наличии органа направления мощности принимается равной большему из трех значений: t3 tV t ; t3 tVI t ; t3 t5 t ;

б) при отсутствии органа направления мощности принимается равной большему из следующих значений: t3 t5 t ; t3 tV t ; t3 tVI t ; t3 t2 t ; t3 tIII t ; t3 tIV t .

2.Орган направления мощности в защите А1 должен быть установлен, если

t1 tI или t1 tII .

3.Условие t1 t2 должно выполняться в том случае, когда выдержка вре-

мени защиты хотя бы одного из присоединений I или II больше наибольшей из выдержек времени t3 , tIII и tIV , а защита А1 имеет орган направления мощности.

4.Без органов направления мощности защиты А3 и А4 могут выполняться при условии t3 t4 .

5.защиты А2 и А5 могут не иметь токовых пусковых органов, если через место из установки во всех возможных режимах нормальной работы мощности направлена от линии к шинам, а защита снабжена специальной блокировкой, предотвращающей возможность неправильного срабатывания органа направления мощности при нарушении цепей напряжения.

86

при КЗ на защищаемой линии. Поэтому у этих защит можно вообще отказаться от токового пускового органа, т.е. принять их токи срабатывания равными нулю. Однако при этом возможно срабатывание защиты в нормальном режиме за счет переориентации органа направления мощности вследствие нарушения цепей напряжения, например, перегорания части предохранителей трансформатора напряжения. Поэтому отказываться от токового пускового органа не рекомендуется, а ток срабатывания защит А2 и А5 допустимо определять по рабочему току нормального режима (все линии включены). Для этого режима нам необходимо знать токи в линиях Л1 и Л3. С этой целью преобразуем треугольник, образованный линиями Л1, Л2, Л3 в звезду [30]. Поскольку погонные сопротивления всех линий одинаковы, можно при определении сопротивлений X1 , X 2 , X3 в качестве сопротивления линий

X I-II , X I-III и X II-III использовать их длины (рис. 1.47).

Требования согласования чувствительности защит смежных участков выполняются. В самом деле IсIII.з2 IсIII.з4 IсIII.з6 и IсIII.з5 IсIII.з3 IсIII.з1 .

1.35

Для условий, указанных в примере 1.34 (рис. 1.46), необходимо определить коэффициенты чувствительности защит А1…А6 и зоны каскадного действия

lмIII.з2 и lмIII.з5 . Принять ток в месте двухфазного короткого замыкания при повреждении в любой точке сети равным 2 кА.

Защиты выполнены по схеме неполной звезды, для которой kcx(m) kcx(3) 1.

Решение.

Для определения коэффициента чувствительности и зон каскадного действия необходимо знать токи срабатывания защит. Они взяты из примера 1.34 и представлены в табл.1.39.

89

1. Определим коэффициенты чувствительности. У защит А2 и А5 эти коэффициенты kч2 kч5 1, т.к. при КЗ в точке K1 (конца защищаемых зон) ток по кольцу не проходит, и защиты не срабатывают. Они имеют зоны каскадного действия соответственно lмIII.з2 и lмIII.з5 (рис. 1.46). Для определения коэффициентов чувствительности защит А1, А3, А4 и А6 необходимо найти токи в линиях Л1…Л3

Защиты А1, А4, А6 имеют достаточную чувствительность ( kч 1,5 ).

2. Определяем длины зон каскадного действия защит А2 и А5. При КЗ на границы зоны каскадного действия ток у места установки защиты равен ее току срабатывания, а ток в точке КЗ по условию равен Iк 2 кА. Для защиты А2 этот

ток распределяется между параллельными ветвями lмIII.з2 и lI lмIII.з2 l2 l3 .

90