Токовые отсечки

Отсечка является разновидностью максимальной токовой защиты, предназначенной для быстрого отключения токов КЗ [16, 17, 29]. Токовые отсечки подразделяются на отсечки мгновенного действия (собственное время действия такой отсечки составляет 0,01 и 0,02 с) и отсечки с выдержкой времени (около 0,5 с). Как было сказано выше, если ток КЗ проходит последовательно через несколько выключателей, то в соответствии с принципом селективности сначала должен отключаться выключатель, который ближе всех находится к месту КЗ. Селективность действия токовых отсечек достигается соответствующим выбором тока срабатывания защиты /срз. Ток КЗ 1К зависит от значения сопротивления до места повреждения (рис. 8.5) и определяется по формуле

Здесь Ес эквивалентная ЭДС генераторов системы; Хс эквивалентное сопротивление системы; Хпг погонное сопротивление защищаемой линии; ХШ1 — сопротивление участка / линии от начала до места КЗ.

Из рис. 8.5 следует, что при удалении точки КЗ от источника питания или от места расположения защиты сопротивление Хт1 участка линии растет, а ток КЗ 1К соответственно уменьшается. Ток срабатывания отсечки защиты А1, воздействующей па выключатель Q1 на защищаемой линии АБ длиной LLy выбирается больше тока КЗ в начале следующего смежного участка БВ сети, с тем чтобы защита А1 не действовала при КЗ на этом смежном участке БВ. В этом случае должна сработать защита А2 и отключить КЗ на линии Б В.

Итак, если по условиям селективности мгновенная защита (защита без выдержки времени) не должна действовать при КЗ за пределами защищаемой линии (за точкой Б, или точнее, за точкой В, которая находится после выключателя Q2). Для обеспечения этого условия необходимо выбрать ток срабатывания защиты /срзА1 защиты А1 в точке А большим, чем максимальный ток трехфазного КЗ в точке В: / Л1 >^^3()В)тах- Для упрощения максимальный ток трехфазного КЗ в точке В будем обозначать 1К(Ву Ток срабатывания защиты А1 определяют по формуле

Зависимость тока КЗ от места повреждения

Рис. 8.5. Зависимость тока КЗ от места повреждения

Здесь k0TC коэффициент отстройки (ранее назывался коэффициентом надежности kn или коэффициентом запаса k3), который учитывает погрешность в расчете тока КЗ и погрешность в токе срабатывания реле. Для защиты с электромагнитными реле типа РТ-40 коэффициент отстройки принимается &()ТС = 1,2—1,3, а при использовании отсечек индукционных реле РТ-80 k0TC = 1,5—1,6. Так как токовая отсечка без выдержки времени при внешних коротких замыканиях не срабатывает, то коэффициент возврата &вири выборе тока срабатывания защиты /срз не учитывается.

Как следует из рис. 8.5, если ток КЗ в конце защищаемой линии (участок МБ) будет меньше тока срабатывания защиты А1, то зона действия отсечки с заданной надежностью не выйдет за пределы защищаемого участка АБ. Однако отсечка не будет работать и на участке МБ. Таким образом, зона действия защиты, выбранная по условию (8.2), охватывает только часть линии АБ. Участок МБ в конце линии оказывается незащищенным. Этот участок называют мертвой зоной отсечки. Для защиты этого участка требуются другие защиты, в частности токовая отсечка с выдержкой времени, которая охватывает не только участок МБ, но и, в качестве резервной защиты, часть смежной линии (см. рис. 8.5). Таким образом, защита получается двухступенчатой: отсечка без выдержки времени является первой ступенью токовой защиты Л1, отсечка с выдержкой времени является второй ступенью той же токовой защиты. На рис. 8.6 показаны три двухступенчатые защиты Л1, Л2 и АЗ, установленные в начале линий АБ, БВ и ВГ с выключателями Ql, Q2 и Q3. Селективность обеспечивается, если принять

Верхние индексы в формуле (8.3) относятся к разным ступеням токовой защиты: 1 — первая ступень, 11 — вторая ступень. Зона действия отсечки определяется графически (рис. 8.6). Обычно ее определяют для максимального и минимального режимов. Зону действия отсечки (см. рис. 8.5) можно найти и аналитически из равенства

Здесь L — длина зоны отсечки; LL — длина линии АБ. Из равенства (8.4) определим длину зоны отсечки:

откуда

Длину зоны отсечки можно также определить из равенства

Зону действия отсечки в процентах можно определить по формуле

Зоны действия двухступенчатых токовых отсечек

Рис. 8.6. Зоны действия двухступенчатых токовых отсечек:

время срабатывания отсечки мгновенного действия (первая ступень отсечки) защиты А1; — время срабатывания отсечки

с выдержкой времени (вторая ступень отсечки) защиты А1

На рис. 8.7 приведено определение защищаемой зоны в интегрированном пакете MathCad. Напряжение задано в киловольтах, расстояние в километрах.

Здесь функция root (выражение, имя переменной) ищет значение переменной, при котором выражение, стоящее в скобках, становится равным нулю. Поиск корня осуществляется итерационным методом, причем перед функцией обязательно задается начальное значение искомой переменной. На рис. 8.7 это длина защищаемого участка L = 1. Как следует из рис. 8.7, если коэффициент отстройки k0JC = 1,2, то защищаемая зона — 10,416 км. Если же коэффициент отстройки korc = 1,5, то защищаемая зона — 5,833 км.

Определение защищаемой зоны в интегрированном пакете

Рис. 8.7. Определение защищаемой зоны в интегрированном пакете

MathCad

Пример 8.1

На питающих линиях электрической сети установлены токовые защиты с независимой выдержкой времени — трехступенчатые токовые отсечки [16]. Первая ступень защиты является основной для своей линии, вторая и третья ступени являются резервными защитами для своей и удаленных линий (ближнее и дальнее резервирование). Ступень селективности защиты принята равной At = 0,5 с. Выберите выдержки времени защит Al, А2 и АЗ, если известно, что выдержка времени токовой отсечки первой ступени защиты АЗ равна t = 0,5 с.

Решение

Выдержка времени токовых отсечек с независимой выдержкой времени но мере приближения к источнику питания увеличивается на значение ступени селективности. Поэтому выдержки времени t2 и t защит А2 и А1 составят:

Электрическая сеть к примеру 8.1

Рис. 8.8. Электрическая сеть к примеру 8.1

Пример 8.2

По данным примера 1 ответьте на вопросы: как ликвидируются КЗ в точках К1 и К2, какие защиты приводятся в действие и какие защиты срабатывают на отключение выключателей?

Ответ. При КЗ в точке К1 приводятся в действие защиты А1 и А2, но срабатывает только защита А2, имеющая меньшую выдержку, чем защита А1. Поэтому для ликвидации КЗ в точке К1 отключается выключатель Q2.

При КЗ в точке К2 приводятся в действие защиты Al, А2 и АЗ, но срабатывает только защита АЗ, имеющая меньшую выдержку, чем защиты А1 и А2. Поэтому для ликвидации КЗ в точке К2 отключается выключатель Q3.

Пример 8.3

Для схемы на рис. 8.8 известны:

двухфазный ток КЗ на шинах подстанции Б: /^(Б) = 900 А = 0,9 кА; двухфазный ток КЗ на шинах подстанции В: /К(В) = 600 А = 0,6 кА; максимальный рабочий ток линии Л1: /рабтах = 283 А; коэффициент отстройки kOTC = 1,2; коэффициент возврата реле kn = 0,85; коэффициент самозапуска kC3 = 1,25.

Определите уставку максимальной токовой защиты А1 и проверьте чувствительность защиты при ближнем (КЗ на шинах подстанции Б) и дальнем (КЗ на шинах подстанции В) резервировании.

Замечание 8.1

Коэффициент самозапуска kC3 учитывает увеличение тока после ликвидации КЗ и восстановления напряжения за счет того, что не успевшие отключиться от защиты электродвигатели, потерявшие свою скорость вращения, начнут сами снова запускаться.

Решение

Ток срабатывания защиты А1 определим но формуле

/ср.з.л=^отс*сз/рабтах / К = U-1,25-283/0,85 = 499,4 - 500 А.

Чувствительность защиты k4 при КЗ определяют как отношение тока КЗ к току срабатывания защиты. Чувствительность защиты при КЗ на шинах подстанции Б (ближнее резервирование) составляет

Чувствительность защиты при КЗ на шинах подстанции В (дальнее резервирование) составляет

Коэффициенты чувствительности при ближнем и дальнем резервировании должны быть соответственно не менее чем 1,5 и 1,2. Следовательно, они удовлетворяют приведенным нормам.

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >