Выбор уставок токовых защит нулевой последовательности

Ненаправленные отсечки нулевой последовательности. Как уже отмечалось выше, токовые ненаправленные защиты НП применяются на ЛЭП с односторонним питанием места КЗ токами I₀ там, где заземленные нейтрали трансформаторов расположены с одной стороны линии (рис.8.11, а).

М гновенные отсечки НП отстраиваются от тока 3I_o max при КЗ на шинах противоположной ПС аналогично (5.2):

(8.8)

Н енаправленные токовые отсечки НП можно применять также в сети, имеющей заземленные нейтрали с обеих сторон защищаемой ЛЭП (рис.8.12). В этом случае селективность действия ненаправленной отсечки АК достигается отстройкой ее тока срабатывания от токов, проходящих по защищаемой ЛЭП как при КЗ на шинах противоположной ПС В, так и при КЗ на шинах ПС А, где установлена отсечка (рис.8.12, а), По большему из этих двух токов 3I_OK 1 max или 3I_OK 2 max. определяется ток I_с.з АК, обеспечивающий селективность отсечки. Если при этом чувствительность ненаправленной отсечки окажется недостаточной, следует применять направленную отсечку НП. Расчет ведется по (8.8).

Отсечки с выдержкой времени (реле 2 на рис.8.11, а) отстраиваются по току и времени от мгновенной токовой отсечки НП 3 следующей ЛЭП W2. При расположении нейтралей с одной стороны защищаемой линии W1 ток 3I₀ в отсечках 2 и 3 при КЗ на ЛЭП W2 одинаков. Поэтому, исходя из условия селективности, принимают

(8.9)

где k_отс = 1,2.

Выдержка времени t₂ = t₃ + Δt.

Максимальная токовая защита НП. При согласовании уставки времени с РЗ трансформаторов необходимо учитывать, что МТЗ НП, в отличие от МТЗ, реагирующих на фазные токи, не действует при КЗ за понижающими трансформаторами с соединением обмоток ^y/_Δ или ^y/_y с изолированными нейтралями, поскольку при этом на стороне высшего напряжения ток 3I₀ не возникает (см. рис.8.2, б).

Зоны действия отсечек определяются графически по точке пересечения кривой 3I₀ = f(l_р–к) с прямой I_с.з, как показано на рис.8.11, б. Для полноценной защиты отсечки мгновенные и с выдержкой времени должны дополняться МТЗ НП, полностью резервирующей предыдущие присоединения. Выбор ее уставок рассматривается ниже.

Направленные отсечки нулевой последовательности. Ток срабатывания направленной мгновенной отсечки НП выбирается так, чтобы она не действовала при КЗ за шинами противоположной подстанции В (рис.8.12, а, б). Для выполнения этого требования необходимо принять

(8.10)

Значение I_0 расч должно определяться для реально возможной схемы сети и режима заземленных нейтралей, при которых определяемый ток будет максимальным. Для отсечки с реле РТ-40 и полупроводниковыми реле тока на ЛЭП 110-220 кВ можно принимать k_н = 1,2 ÷ 1,3, а для реле РТ-80 и РТ-90 k_н = 1,4 ÷ 1,5. На ЛЭП 330-750 кВ k_н = 1,4 ÷ 1,5 с учетом того, что апериодическая составляющая тока КЗ в этих сетях затухает медленнее [6].

Если в сети, где установлена МТЗ НП, возможна работа какой-либо ЛЭП двумя фазами (например, во время действия ОАПВ), то ток срабатывания РЗ нулевой последовательности нужно дополнительно отстроить от токов 3I₀, появляющихся в указанном режиме, или принять t_c.з > t_0 апв.

В общем случае чувствительность МТЗ НП характеризуется коэффициентом чувствительности k_ч = 3I_0 min / I_0 с.з, где 3I_0 min – минимальный ток НП при однофазном КЗ на землю для двух случаев: в конце защищаемой ЛЭП и в конце резервируемого участка. В первом случае считается нормальным k_ч ≥ 1,5, а во втором – не менее 1,2.

Т ок срабатывания мгновенных отсечек на параллельных линиях необходимо выбирать с учетом наличия значительной взаимоиндукции от параллельной цепи, а также от параллельных участков линий, проходящих вблизи, которые оказывают существенное влияние на сопротивление НП [5]. При одинаковом направлении токов I₀ в обеих цепях взаимоиндукция одной ЛЭП увеличивает сопротивление второй, а при различном – уменьшает его. В результате этого в первом случае токи в параллельных ЛЭП уменьшаются, а во втором – увеличиваются. Имея это в виду, максимальное значение тока I₀ в параллельных линиях при внешних КЗ определяют из рассмотрения трех расчетных схем (рис.8.13, а–в).

При КЗ в точке К1 на шинах противоположной подстанции возможны две схемы, показанные на рис.8.13, а, б. Максимальный ток I₀ в ЛЭП получается в случае отключения одной из параллельных цепей и заземления ее с двух сторон (рис.8.13, б). В этом режиме сопротивление оставшейся в работе линии W1 вследствие взаимоиндукции от тока I₀₂ уменьшается, что влечет за собой увеличение расчетного тока.

Третья расчетная схема приведена на рис.8.13, в. При определенных сочетаниях сопротивлений Х₀ элементов рассматриваемой сети ток I₀ в ЛЭП W1 может достигнуть максимального значения не в случае повреждения на шинах в точке K1, a при КЗ на параллельной ЛЭП в точке К2 в режиме одностороннего отключения этой ЛЭП. Хотя КЗ в точке К2 является более удаленным, чем КЗ в точке К1, ток I₀₁ в ЛЭП W1 в этом случае может оказаться больше благодаря уменьшению сопротивления W1, вызванного взаимоиндукцией от W2, создаваемой током I₀₂, направленным противоположно I₀₁. Характер изменения I₀₁, I₀₂ в зависимости от положения точки КЗ показан на рис.8.13, г. В качестве I_0 расч берется большее из полученных значений I₀₁.

Из теории расчета токов КЗ [5] известно, что при равенстве суммарных сопротивлений прямой и обратной последовательностей схемы замещения ток , если . Подсчитав и сопоставив , находят расчетный вид КЗ (одно- или двухфазное КЗ на землю).

Чувствительность первой ступени МТЗ НП проверяется при КЗ на землю в месте ее установки. Коэффициент чувствительности должен быть не менее 1,2 [6]. Зона действия отсечки может быть найдена графически, как показано на рис.8.11, по точке пересечения кривой 3I₀=f(l_р–к) с I_с.з. Кроме отстройки от токов КЗ необходимо проверить отстройку мгновенной отсечки от токов неполнофазного режима, появляющихся при неодновременном замыкании фаз выключателя и при действии ОАПВ. От неодновременности замыкания фаз, которая в нормально отрегулированном выключателе очень мала, можно отстроиться собственным временем отсечки 0,06-0,1 с. От неполнофазного режима, возникающего в цикле ОАПВ, отсечка с t = 0 с должна отстраиваться током срабатывания по (8.11).