15. Выбор уставок дистанционной защиты

15.1. Исходные данные

Рассмотрим выбор характеристик трехступенчатой защиты на примере участка сети изображенного на рис. 52. Для наглядности будем выбирать уставки дистанционной защиты установленной на шинах подстанции А.

Характеристики согласуемых между собой ДЗ t = f (Z) изображаются графически. По оси Z откладываются первичные сопротивления прямой последовательности Z₁ рассматриваемых участков сети.

При выборе сопротивления срабатывания Zc.p. ДО защиты необходимо учитывать погрешности, вызывающие отклонение Zc.p. от принятой уставки Zу. Считают, что Zc.p. = Zу  Z, где Z – погрешности реле, измерительных трансформаторов и неточность настройки реле на заданную уставку. Кроме того, сопротивления участков сети тоже определяются с погрешностью.

15.2. Первая зона защиты

Время срабатывания – определяется собственным временем действия реле и составляет t₁=0,020,15 c.

Сопротивление срабатывания Z_c.з.AI

Сопротивление срабатывания первой зоны выбирается из условия, чтобы ДО не мог сработать за пределами защищаемой линии w1, исходя из условия селективности. Поэтому Z_c.з.AI выбирается меньше сопротивления защищаемой линии Z_w1

(Z_c.з.AI + Z) < Z_w1,

где: Z – максимальная положительная погрешность.

В соответствии с этим Z_c.з.AI рассчитывается по выражению:

Z_c.з.AI = k₁ Z_w1,

где: Z_w1 – сопротивление прямой последовательности защищаемой линии;

k₁ – коэффициент, учитывающий с некоторым запасом, погрешности Z, могущие вызвать увеличение Zc.p.

Согласно Руководящим указаниям по Релейной защите (см. рис. 53.):

,

где:  – коэффициент, учитывающий погрешнсоть, вызванную неточностью расчета первичных электрических величин, рекомендовано принимать  = 0,1;

,  – погрешнсоти трансофрматоров тока , трансформаторов напряжения и релейной аппаратуры,  – в сторону уменьшения,  – в сторону увеличения, рекомендовано принимать

 = 0,1;  = 0,05

В расчетах допускается принимать k₁  0,85.

15.3. Вторая зона защиты

Вторая зона защиты должна надёжно охватывать защищаемую линию, поэтому она выходит за её пределы.

Для обеспечения селективности сопротивление срабатывания второй зоны Z_c.з.АII и выдержку времени второй зоны t₂ отстраивают от быстродействующих защит трансформаторов и линий, отходящих от шин противоположной подстанции.

Время срабатывания:

t₂ = t₄ + t,

где: t₄ – максимальное время действия быстродействующих защит подключенных к подстанции B, примем, что t₄  0,1 с.;

t – зависит от погрешности реле времени второй зоны и времени отключения выключателей, и составляет 0,3  0,5 с, примем для определённости t = 0,5 с.

Таким образом время срабатывания второй зоны защиты составляет t₂ = 0,4  0,6 с.

Сопротивление срабатывания Z_c.з.AII

Протяжённость второй зоны не должна выходить за пределы зон быстродействующих защит линий и трансформаторов, питающихся от подстанции В. Поэтому сопротивления срабатывания второй зоны выбирается по двум условиям.

1) Согласование с линейными защитами

Сопротивление срабатывания второй зоны рассчитывается по формуле:

Z_c.з.AII  k₁(Z_w1+ k₂Z_c.з.ВI)

т.е. вторая зона защиты должна быть отстроена от точки К (см. рис. 54.) сопротивление от места установки защиты в точке А до точки К – Z_w1+ k₂Z_c.з.ВI, где k₂ – коэффициент учитывающий сокращение сопротивления уставки первой зоны защиты, установленной на шинах подстанции В Z_c.з.ВI на Z.

Коэффициент k₂ = 1 –  = 0,9, учитывая, что  = 0,1.

Коэффициент k₁ учитывает возможное увеличение сопротивления срабатывания второй зоны дистанционной защиты, установленной на шинах подстанции А., и составляет, как было показано выше  0,85.

Z_c.з.ВI = k₁  Z_w2 = 0,85  Z_w2

С учётом вышеизложенного:

Z_c.з.AII  0,85  Z_w1+ 0,66  Z_w2

Если к шинам В подключен источник питания, то должно быть учтены токи подпитки. (см. рис. 55.). Сопротивление срабатывания в этом случае рассчитывается как:

где: – коэффициент токораспределения.

Коэффициент токораспределения k_T2 должен выбираться при режиме, когда ток Iк_w1 – имеет максимальное значение, а ток Iк_w2 – минимальное.

Подставив значения коэффициентов, получим:

(1)

2) Согласование с защитами на трансформаторах

С учётом потокораспределения выражение для расчета сопротивления срабатывания второй зоны защиты:

,

где: Zт – наименьшее сопротивление трансформаторов, подключённых к шинам (если трансформаторы работают раздельно, то самое малое, если в параллель, то сопротивление параллельно работающих трансформаторов, причём с учётом регулировки напряжения, изменением их коэффициентов трансформации (так как при этом меняется число обмоток, а значит и сопротивление).

– коэффициент потокораспределения.

Учитывая значение коэффициента k₁:

(2)

За окончательную величину сопротивления срабатывания второй ступени Z_c.з.AII принимается меньшее из двух значений посчитанных по выражениям (1) и (2).

Выбранное значение сопротивления срабатывания второй ступени Z_c.з.AII проверяется по чувствительности при КЗ на шинах подстанции В:

Если сопротивление срабатывания Z_c.з.AII рассчитывалось по формуле (1), то:

(3)

если по формуле (2), то:

(4)

Если вторая зона ненадёжно охватывает защищаемую линию, т.е. k_Ч < 1,25, то её отстраивают не от первой, а от конца второй зоны защиты, установленной на шинах подстанции В.

Время срабатывания и сопротивления срабатывания, при этом вычисляются так:

t₂ = t₄ + t;

Z_c.з.AII  k₁(Z_w1+ k₂Z_c.з.ВII)