книги / Математическое моделирование газотурбинных мини-электростанций и мини-энергосистем
..pdfзащиты Р32 ликвидация повреждения должна осуществлять Р31, т.е. Р31 должна «чувствовать» КЗ в конце смежной ли нии, чтобы она смогла выполнить функции резервирова ния Р32.
Для токовой защиты ток срабатывания защиты 1а - наи меньший первичный ток, при котором приходит в действие пусковой орган защиты. 1а должен быть меньше тока КЗ Для защит от междуфазных КЗ чувствительность проверяет ся по наименьшему току для двухфазного КЗ [15]:
(4.1)
Коэффициент чувствительности (Кч) защиты характери зует отношение величины контролируемого параметра в ре жиме КЗ к величине порога срабатывания защиты, т.е. Кчоп ределяет, во сколько раз минимальный ток КЗ больше 1а [15]:
/ (2) |
(4.2) |
K4 = f ~ . |
|
■*СЗ |
|
Кч>1,5 для основных защит (для Kl |
Р31 является ос |
новной, см. рис. 4.1). Кн>\,2 для резервной защиты (для К2 Р31 является резервной) [168].
К основной защите относят РЗ, предназначенную для действия при КЗ в пределах всего защищаемого элемента со временем, меньшим, чем у других защит. К резервной защите относят РЗ, работающую вместо основной защиты в случае
ее(основной защиты) отказа или вывода из работы [169].
4.1.1.Максимальные токовые защиты
Принцип действия максимальных токовых защит (МТЗ) основан на том, что при возникновении КЗ ток увеличивается и начинает превышать ток нагрузочного режима [169]. Се
лективность действия при этом достигается выбором выдер жек времени.
В пределах каждого элемента МТЗ устанавливается как можно ближе к источнику питания.
Схемы МТЗ классифицируются по ряду признаков[168]: - способ питания оперативных цепей (МТЗ на постоян
ном или переменном токе); - способ воздействия на привод выключателя - прямого
или косвенного действия; - характер зависимости выдержки времени от тока -
защита с независимой и зависимой выдержкой времени; - способ соединения обмоток трансформаторов тока
(ТА) и обмоток реле; - назначение - защита от КЗ и защита от перегрузок
током.
В качестве пусковых органов МТЗ используют токовые реле.
Для того чтобы защита работала при КЗ и не работала в нормальных режимах, необходимо определять ток срабаты вания защиты -/сз [86].
/сз - это наименьший первичный ток, необходимый для действия ПО защиты. При этом необходимо обеспечить не срабатывание МТЗ при максимальных токах (/тахнагр) и пус ковых токах (/„уск) нагрузки. Для этого необходимо выполне ние следующих условий:
1 •/<=>>/щах н«гр ~ ПуСКОВЬЮ ОрГЭНЫ ЗЭЩИТ Нв ДОЛЖНЫ ПрИ-
ходить в действие при максимальном рабочем токе нагрузки. 2. Пусковые органы защиты, пришедшие в действие при внешнем КЗ, должны вернуться в исходное состояние после его отключения и снижения до /щах натрДля выполнения этого условия ток возврата защиты 1а (это наибольший первичный ток, при котором ПО возвращаются в исходное состояние) должен удовлетворять требованию 1ю>ка1твхнагр, где ка - ко эффициент самозапуска двигательной нагрузки, учитывает
возрастание тока при самозапуске двигателей, которые тор мозятся при снижении напряжения при внешних коротких замыканиях, ка >1.
Токи 1а и 1Юсвязаны коэффициентом возврата кв:
, |
I |
(4.3) |
к |
= - В - |
‘I ’
гдеА,< 1, для МТЗ кв = 0,8+0,85.
Следовательно, при выполнении условия (2) всегда вы полняется условие (1), поэтому выражение для определения 1а можно получить следующим образом:
~ ^к^сзАпахнагр ’ |
(^-4) |
где ки - коэффициент надежности, учитывает погрешность в определении /ю, ки =1,1+1,3.
/ |
— |
jç |
J |
(4.5) |
■*сз |
jç |
Л'сз‘| тах нагр * |
Зная величину 1а , можно определить 1^ - ток срабаты вания реле, как ток 1а , пересчитанный на вторичную обмот-
ку ТА: |
I |
к |
ка |
I |
= |
63 — , где |
= — — ------коэффициент схемы, |
||
|
|
*h |
|
Л\Т.2сбм |
зависящий от схемы соединения ТА и обмоток реле и равный отношению тока в реле ко вторичному току ТА; ит - коэф фициент трансформации ТА. По рассчитанному значению /ср определяют / уст - ток уставки. Участки токовых реле
регулируются плавно (реле РТ-40), у других - ступенчато (реле РТ-80), при этом округление /ср до / усг производится в большую сторону [169].
4.1.2. Токовые отсечки мгновенного действия
Токовые отсечки (ТО) являются разновидностью токо вой защиты. Используются в качестве первых ступеней токо вых защит.
Рассмотрим токовую отсечку мгновенного действия без выдержки времени (ТОБВВ) [168].
Характер изменения 1а в зависимости от 1Ю, где /ю -
расстояние до точки КЗ, приведен на рис. 4.2.
г(3) |
Е |
Е |
|
л/з(хс+хю) |
л/з(хс+/х0) |
Ток 1а выбирают таким образом, чтобы защита отклю чала КЗ на своей линии и не отключала на соседней, т.е.
1а > Л1), где - максимальное значение / ю при КЗ в начале следующей ЛЭП.
А з = ^иАп(Л1) > |
(4-7) |
где Лн =1,2ч-1,3 [168].
|
Рис. 4.2. Принцип действия ТОБВВ |
|
В расчетах |
всегда используют максимальное значение |
|
тока КЗ |
j , |
так как если расчет будет произведен по |
меньшему значению тока КЗ (например, ), то возможно
неселективное действие ТО при КЗ на последующей линии [168].
Точка М, в которой 1а =1ю, делит линию Л1 на две час
ти: где /а < /ю - зона работы защиты и где / 0 > / ю - «мерт
вая зона» и защита не работает. Наличие «мертвой зоны» яв ляется недостатком ТО. Величина такой зоны может быть определена следующим образом:
Аз Асз > |
(4.8) |
Е
|
(4.9) |
|
(4.10) |
|
Хс’ |
ЮоГ Е |
] |
|
(4.11) |
|
Х'Г |
Допустимо применение ТО, если ее зона охватывает бо лее 20 % от длины линии [169].
4.1.3. Токовые отсечки с выдержкой времени
Для защиты части линии, не попавшей в зону ТО, при меняют еще одну ТО с выдержкой времени (ТОВВ), которая выступает в качестве второй зоны токовой защиты [168].
Ток /а выбирают с учетом охвата всей защищаемой ли
нии. Для этого ток срабатывания / ” согласуют с током сра батывания ТОБВВ следующей линии (Л2):
'L H =*HW |
(4.12) |
где ки=1,1-5-1,2. |
|
|
.II |
J |
: |
ta также согласуется с временем |
|
|
^сзЛ1 = *аЛ2 + , |
|
(4-14) |
где Д/ = 0,5 (с).
График согласования [169] приведен на рис. 4.3.
Рис. 4.3. График согласования ТОВВ
Схема ТОБВВ аналогична схеме МТЗ без реле времени. Схема ТОВВ такая же, как и схема МТЗ.
4.2. Разработка алгоритма селективности действия трехступенчатой токовой релейной защиты
Анализ показал, что на предприятиях защиты линий 6- 35 кВ чаще всего используют трехступенчатую токовую за щиту [139, 159, 169].
Схема реализации такого подхода приведена на рис. 4.4-4.5.
Рис. 4.4. Упрощенная схема трехступенчатой токовой защиты
Рис. 4.5. Временная характеристика трехступенчатой токовой защиты
I ступень выполняется как ТОБВВ. К ней относятся реле КА1 и КН1. Ток срабатывания реле
AaKAl = ^н^кз.ВН.шах ■ |
(4-^5) |
II ступень - ТОВВ (реле КА2, КТ2 и КН2). Ток /аКА2 согласуется с 1а первых ступеней соседних ЛЭП. Время (зктг больше, чем время ta мгновенных ступеней соседних ЛЭП.
III ступень - МТЗ (реле КАЗ, КТЗ и КНЗ).
(4.16)
К
авремя /(зетз согласуется с МТЗ соседних ЛЭП.
Рис. 4.6. Алгоритм селективности действия защит (I и II)
Алгоритм работы трехступенчатой токовой защиты. При КЗ в точке К1 работают все токовые реле КА1,
КА2, КАЗ, но отключение происходит без выдержки време ни, так как при замыкании контактов КА1 питание катушка KLполучает мгновенно.
При КЗ в точке К2 реле КА1 не работает, так как 1аК2 < /аКА1. Работают реле КА2 и КАЗ, получают питание
реле времени КТ2 и КТ4. Поскольку с / ^ , сигнал на ре
леАХ подается с реле КТ2.
При КЗ в точке КЗ работает только реле КАЗ и отк лючение КЗ производится с выдержкой времени третьей ступени.
Применение уравнений установившегося режима с по стоянной матрицей инциденций обуславливает эффективную взаимосвязь метода расчета установившегося режима с алго ритмами автоматического выбора действий противоаварийной автоматики и расчета уставок релейной защиты. Приме нение УУР в осях d, q обеспечивает допустимый уровень на пряжения при моделировании. Алгоритм селективности действия РЗ для систем ЭС нефтеперерабатывающего ком плекса приведен на рис. 4.6.
4.3.Задачи анализа при расчете режимов функционирования мини-ЭЭС
При анализе режимов функционирования мини-ЭЭС ба зовыми являются следующие принципы [4,151]:
1) способность системы противостоять возможным ава рийным ситуациям, минимизируя при этом ущербы у потре бителей и в системе в целом, предотвращая и прекращая кас кадное развитие аварий;
2) способность системы к быстрому восстановлению нормального режима работы.
Расчетные условия при этом характеризуются как ис ходным состоянием системы электроснабжения (схемой кон
тролируемой электрической сети; составом работающего и находящегося во включенном резерве оборудования; соста вом и настройкой устройств релейной защиты и автоматики), так и тяжестью аварийных нарушений (видом и местом ис ходного нарушения-отказа, возможными последующими кас кадными отказами в контролируемой сети и системе ПА).
Планирование электрических режимов предполагает два подхода анализу режимов функционирования [78]: 1) долго срочное и перспективное планирование; 2) краткосрочное планирование. В последнем случае как методы и алгоритмы, гак и исходная информация применимы также в цикле опера тивного управления.
Подходы к изучению и обеспечению надежности функ ционирования ЭЭС разделяются в зависимости от объекта (генерирующая, передающая или распределяющая подсисте мы), уровня объекта в структурной (территориальной) иерар хии, заблаговременности формирования решений [151,172].
Как правило, при планировании электрических режимов решаются следующие задачи [4,61,126].
4.3.1. Анализ возможныхаварийных ситуаций
При диспетчерском управлении решение задачи анализа возможных аварийных ситуаций, обеспечиваемого проверкой способности системы противостоять различным внезапным отказам оборудования, а также оценкой степени тяжести от дельных отказов и выделением из них наиболее значимых (для последующего более детального анализа), получило ши рокое распространение (особенно за рубежом) [172, 95, 113, 142, 153, 183]. Оценка допустимости возможных послеаварийных режимов производится для определенного заранее перечня аварийных нарушений - как правило, отключения одного-двух элементов контролируемой электрической сети. Эта функция может осуществляться автоматически при ана