Dezvoltarea rapidă a rețelelor electrice de astăzi necesită un număr mare de protecții extrem de eficiente pentru liniile aeriene (OHL) utilizate pentru transmiterea energiei electrice.

Principalele cerințe pentru astfel de dispozitive includ următoarele:

Ușurință în utilizare;
- pret minim;
- compactitate;
- versatilitate;
- selectivitate.

Deținând astfel de proprietăți, tipurile moderne de protecție pentru liniile de înaltă tensiune sunt capabile să le protejeze în mod fiabil de toate tipurile de scurtcircuite.

Soiuri. Cele mai comune tipuri includ următoarele:

Protecție la distanță (DP). În rețelele cu configurație complexă, pentru protecția împotriva circuitelor scurte între faze, se utilizează un dispozitiv de protecție la distanță, care măsoară impedanța liniilor aeriene de la transformatoarele de tensiune de măsurare de la substații până la locația imediată a scurtcircuitului.

Deoarece această rezistență este proporțională cu distanța (distanța) până la scurtcircuit, protecția se numește protecție la distanță.

Este mai complex decât cele convenționale actuale și are următoarele avantaje:

Aria sa de acoperire rămâne întotdeauna constantă, indiferent de modul de rețea și de magnitudinea curenților de scurtcircuit;
- are o directie de actiune.

Pentru a asigura selectivitatea acțiunii de protecție la distanță pe liniile aeriene adiacente, timpul de acțiune al acestora se face în funcție de distanța până la locul scurtcircuitului: mai departe decât scurtcircuitul, timpul de răspuns este mai mare.

Protecția se realizează conform principiului pasului, când fiecare etapă ulterioară are o întârziere mai mare de oprire.

Protecție la curent cu secvență zero (ZCP). În cazul scurtcircuitelor la masă, se utilizează TZNP, care profită de faptul că secvența zero apare în tensiuni și curenți în timpul unor astfel de scurtcircuite în rețelele care funcționează în modul unui neutru solid împământat la transformatoare.

După cum se știe, componentele secvenței zero sunt separate de mărimile de fază printr-o simplă sumă geometrică a vectorilor acestor mărimi.

În același timp, firul neutru al circuitelor de curent, care sunt asamblate conform unui circuit în stea complet, nu este altceva decât un filtru de curent cu secvență zero. Prin urmare, TZNP se realizează pe releele electromagnetice conectate la firul neutru.

Selectivitatea pe liniile aeriene adiacente este asigurată în același mod ca și pentru protecția la distanță, când durata protecției depinde de distanța până la scurtcircuit, adică cu cât curentul de funcționare este mai mic, cu atât este mai îndepărtat punctul de scurtcircuit, cu atât este mai lung. timpul de operare.

Rețelele cu o tensiune de 110 -220 kV funcționează într-un mod cu un neutru efectiv sau solid împământat. Prin urmare, o eroare la pământ în astfel de rețele este un scurtcircuit cu un curent care uneori depășește curentul unui scurtcircuit trifazat și trebuie deconectat cu întârzierea minimă posibilă.

Liniile aeriene și mixte (cablu-aeriste) sunt echipate cu dispozitive de reînchidere automată. În unele cazuri, dacă întrerupătorul folosit este realizat cu control fază cu fază, se utilizează oprirea fază cu fază și reînchiderea automată. Acest lucru vă permite să opriți și să porniți faza deteriorată fără a deconecta sarcina. Deoarece în astfel de rețele neutrul transformatorului de alimentare este împământat, sarcina practic nu se simte funcționare pe termen scurt în modul deschis.

De regulă, dispozitivul de închidere automată nu este utilizat pe linii pur de cablu.

Liniile de înaltă tensiune funcționează cu curenți de sarcină mari, ceea ce necesită utilizarea unei protecții cu caracteristici speciale. Pe liniile de tranzit care pot fi supraîncărcate, de regulă, protecția la distanță este utilizată pentru a izola eficient de curenții de sarcină. Pe liniile de capăt, în multe cazuri, poate fi utilizată protecția curentă. De regulă, protecțiile nu au voie să se declanșeze în timpul supraîncărcărilor. Protecția la suprasarcină, dacă este necesar, se realizează pe dispozitive speciale.

Conform PUE, dispozitivele de prevenire a suprasarcinii trebuie utilizate în cazurile în care durata admisibilă a fluxului de curent pentru echipament este mai mică de 1020 de minute. Protecția la suprasarcină ar trebui să acționeze la descărcarea echipamentului, întreruperea tranzitului, deconectarea sarcinii și nu în ultimul rând la deconectarea echipamentelor supraîncărcate.

Liniile de înaltă tensiune au de obicei o lungime considerabilă, ceea ce complică căutarea locației defecțiunii. Prin urmare, liniile trebuie echipate cu dispozitive care determină distanța până la punctul de deteriorare. Conform materialelor directivei CSI, liniile cu o lungime de 20 km sau mai mult ar trebui să fie echipate cu arme de distrugere în masă.

O întârziere în deconectarea unui scurtcircuit poate duce la perturbarea stabilității funcționării în paralel a centralelor electrice din cauza unei căderi de tensiune pe termen lung, echipamentul se poate opri și procesul de producție poate fi întrerupt; poate apărea un scurtcircuit. Prin urmare, protecțiile sunt foarte des folosite pe astfel de linii care opresc scurtcircuitele în orice moment, fără întârziere. Acestea pot fi protecții diferențiale instalate la capetele liniei și conectate printr-un canal de înaltă frecvență, conductor sau optic. Acestea pot fi protecții obișnuite, accelerate la primirea unui semnal de activare sau eliminarea unui semnal de blocare din partea opusă.

Protecția curentului și la distanță se realizează de obicei în etape. Numărul de pași este de cel puțin 3, în unele cazuri sunt necesari 4 sau chiar 5 pași.

În multe cazuri, toată protecția necesară poate fi implementată pe baza unui singur dispozitiv. Cu toate acestea, defecțiunea acestui singur dispozitiv lasă echipamentul neprotejat, ceea ce este inacceptabil. Prin urmare, este recomandabil să efectuați protecția liniilor de înaltă tensiune din 2 seturi. Al doilea set este o copie de rezervă și poate fi simplificat în comparație cu cel principal: nu au reînchidere automată, arme de distrugere în masă, au un număr mai mic de etape etc. Al doilea set trebuie alimentat de la un alt întrerupător auxiliar și un set de transformatoare de curent. Dacă este posibil, alimentat de o baterie și un transformator de tensiune diferit, acționați pe un solenoid de declanșare separat al întreruptorului.

Dispozitivele de protecție a liniei de înaltă tensiune trebuie să țină cont de posibilitatea defecțiunii întreruptorului și să aibă un dispozitiv de protecție a defecțiunii întreruptorului, fie încorporat în dispozitivul propriu-zis, fie organizat separat.

Pentru a analiza accidentul și funcționarea protecției și automatizării releelor, este necesară înregistrarea atât a valorilor analogice, cât și a semnalelor discrete în timpul evenimentelor de urgență.

Astfel, pentru liniile de înaltă tensiune, kiturile de protecție și automatizare trebuie să îndeplinească următoarele funcții:

Protecție împotriva scurtcircuitelor fază la fază și a scurtcircuitelor la masă.

Reînchidere automată monofazată sau trifazată.

Protectie la suprasarcina.

NIVEL

Determinarea locației pagubei.

Oscilografia curenților și tensiunilor, precum și înregistrarea semnalelor discrete de protecție și automatizare.

Dispozitivele de protecție trebuie să fie redundante sau duplicate.

Pentru liniile care au întrerupătoare cu control de fază, este necesar să existe protecție împotriva funcționării în fază deschisă, care acționează pentru a deconecta întrerupătoarele proprii și adiacente, deoarece funcționarea pe termen lung în fază deschisă nu este permisă în rețelele CIS.

7.2. CARACTERISTICI DE CALCUL DE CURENȚI ȘI TENSIUNI ÎN SCURT CIRCUITE

După cum se precizează în cap. 1, în rețelele cu neutru împământat, trebuie luate în considerare două tipuri suplimentare de scurtcircuit: întreruperi la pământ monofazate și bifazate.

Calculele curenților și tensiunilor în timpul scurtcircuitelor la masă sunt efectuate folosind metoda componentelor simetrice, vezi capitolul. 1. Acest lucru este important, printre altele, deoarece protecțiile folosesc componente simetrice, care sunt absente în modurile simetrice. Utilizarea curenților de secvență negativă și zero face posibilă să nu se regleze protecția împotriva curentului de sarcină și să aibă o setare a curentului mai mică decât curentul de sarcină. De exemplu, pentru protecția împotriva defecțiunilor la pământ, principala utilizare este protecția curentului cu secvență zero, care este inclusă în firul neutru a trei transformatoare de curent conectate în stea.

Când se utilizează metoda componentelor simetrice, circuitul echivalent pentru fiecare dintre ele este întocmit separat, apoi sunt conectate împreună la locul scurtcircuitului. De exemplu, să creăm un circuit echivalent pentru circuitul din Fig. 7.1.

T1 – 10000/110

UK = 10,5 T2 – 16000/110 UK = 10,5

Orez. 7.1 Exemplu de rețea pentru construirea unui circuit echivalent în componente simetrice

Când se calculează parametrii unei linii de 110 kV și mai sus pentru un circuit echivalent, rezistența activă a liniei este de obicei neglijată. Reactanța inductivă de secvență pozitivă (X 1 ) a liniei conform datelor de referință este egală cu: AC-95 - 0,429 Ohm per km, AC-120 - 0,423 Ohm per km. Rezistență zero secvență pentru o linie cu trunchi de cablu de oțel

ei înșiși sunt egali cu 3 X 1, adică respectiv 0,429 3 =1,287 şi 0,423 3 = 1,269.

Să definim parametrii liniei:

Să determinăm parametrii transformatorului:

T1 10000kVA.

X1T1 = 0,105 1152 10 = 138 Ohm;

X1T2 = 0,105 1152 16 = 86,8 Ohm; X0T2 = 86,8 Ohm

Rezistența secvenței negative într-un circuit echivalent este egală cu rezistența secvenței pozitive.

Rezistența de secvență zero a transformatoarelor este de obicei considerată a fi egală cu rezistența de secvență pozitivă. X 1 T = X 0 T. Transformatorul T1 nu este inclus în circuitul echivalent cu secvență zero, deoarece neutrul său nu este împământat.

Calculul scurtcircuitelor trifazate și bifazate se efectuează în mod obișnuit, vezi tabelul 7.1. Tabelul 7.1

Pentru a calcula curenții de eroare la pământ, este necesar să se utilizeze metoda componentelor simetrice. Conform acestei metode, rezistențele echivalente de secvență pozitivă, negativă și zero sunt calculate în raport cu punctul de defect și sunt conectate în serie în circuitul echivalent pentru un singur. -defecţiuni la pământ de fază Fig. 7.2, iar în serie/paralel pentru defecţiunile bifazate la pământ Fig. 7.2, b.

Orez. 7.2. Schema de circuit pentru conectarea rezistențelor echivalente de secvență pozitivă, negativă și zero pentru calcularea curenților de scurtcircuit la pământ:

a) – monofazat; b) – bifazic; c) – distribuția curenților de ordine zero între două puncte neutre de împământare.

Să calculăm defectul la pământ, vezi tabelele 7.2, 7.3.

Circuitul secvență pozitivă și negativă constă dintr-o ramură: de la sursa de alimentare la scurtcircuit. În circuitul cu secvență zero există 2 ramuri de la neutru împământat, care sunt surse de curent de scurtcircuit și trebuie conectate în paralel în circuitul echivalent. Rezistența ramurilor conectate în paralel este determinată de formula:

*Notă. Rezistența a două secțiuni conectate în paralel ale circuitului cu secvență zero este determinată folosind formula 7.1.

**Notă. Curentul este distribuit între două secțiuni ale secvenței zero conform formulei 7.2.

Tabel 7.3 Curenți de scurtcircuit bifazi la masă

*Notă. Rezistența a două secțiuni ale circuitului de ordine zero conectate în paralel se determină folosind formula 7.1, calculul este efectuat în Tabelul 7.2.

**Notă. Rezistența a două rezistențe de secvență negativă și zero conectate în paralel este determinată folosind formula 7.1.

***Notă. Curentul este distribuit între două rezistențe negative și zero, conform formulei 7.2.

****Notă. Curentul este distribuit între două secțiuni ale secvenței zero conform formulei 7.2.

*****Notă. Curentul unui scurtcircuit bifazat la masă este indicat printr-o formulă aproximativă, valoarea exactă este determinată geometric, vezi mai jos.

Determinarea curenților de fază după calcularea componentelor simetrice

Cu un scurtcircuit monofazat, întregul curent de scurtcircuit curge în faza deteriorată, în fazele rămase nu circulă. Curenții tuturor secvențelor sunt egali unul cu celălalt.

Pentru a respecta astfel de condiții, componentele simetrice sunt dispuse după cum urmează (Fig. 7.3):

Fig.7.3. Diagrame vectoriale pentru componente simetrice cu scurtcircuit monofazat

Pentru un scurtcircuit monofazat, curenții sunt I1 = I2 = I0. În faza deteriorată, acestea sunt egale ca mărime și coincid în fază. În fazele nedeteriorate, curenții egali din toate secvențele formează un triunghi echilateral, iar suma rezultată a tuturor curenților este 0.

Cu un scurtcircuit în două faze la pământ, curentul într-o fază nedeteriorată este zero. Curentul de secvență pozitivă este egal cu suma curenților de secvență zero și negativ cu semnul opus. Pe baza acestor prevederi, construim curenții componentelor simetrice (Fig. 7.4):

Orez. 7.4 Diagrame vectoriale ale componentelor simetrice ale curenților de defect bifazici la masă

Din diagrama construită se poate observa că curenții de fază în timpul defecțiunilor la pământ sunt destul de dificil de construit, deoarece unghiul curentului de fază diferă de unghiul componentelor simetrice. Ar trebui să fie construit grafic sau să folosească proiecții ortogonale. Cu toate acestea, cu suficientă precizie pentru practică, valoarea curentă poate fi determinată folosind o formulă simplificată:

Curenții din Tabelul 7.3 sunt calculați folosind această formulă.

Dacă comparăm curenții unui scurtcircuit bifazat la masă conform Tabelului 7.3 cu curentul unui scurtcircuit bifazat și trifazat conform Tabelului 7.1, putem concluziona că curenții unui scurtcircuit bifazat. -circuit la masă sunt ușor mai mici decât curentul unui scurtcircuit bifazat la masă, prin urmare sensibilitatea protecției ar trebui determinată de curentul unui scurtcircuit bifazat. Curenții de scurtcircuit trifazici sunt în mod corespunzător mai mari decât curenții de scurtcircuit trifazici prin

masă, prin urmare, determinarea curentului maxim de scurtcircuit pentru instalarea protecției se realizează folosind un scurtcircuit trifazat. Aceasta înseamnă că pentru calculele de protecție nu este necesar curentul de scurtcircuit bifazat la masă și nu este nevoie să îl numărați. Situația se schimbă oarecum atunci când se calculează curenții de scurtcircuit pe magistralele centralelor puternice, unde rezistența de secvență negativă și zero este mai mică decât rezistența de secvență directă. Dar acest lucru nu are nimic de-a face cu rețelele de distribuție, iar pentru centralele electrice, curenții sunt calculați pe un computer folosind un program special.

7.3 EXEMPLE DE SELECȚIE DE ECHIPAMENTE PENTRU OVERLINII DE CALIT DE IMPARAT 110-220 kV

Schema 7.1. Linie aeriană fără margini 110–220 kV. Nu există putere de la PS1 și PS2. T1 PS1 este conectat printr-un separator și un scurtcircuit. T1 PS2 este pornit printr-un comutator. Partea neutră a HV T1 PS2 este împămânțată, în timp ce la PS1 este izolată. Cerințe minime de protecție:

Opțiunea 1 . Trebuie utilizată protecție în trei trepte împotriva scurtcircuitelor fază-la fază (prima treaptă, fără întârziere, este configurată împotriva scurtcircuitelor pe magistralele PS2 HV, a doua, cu întârziere scurtă, împotriva scurtcircuitelor pe magistralele PS1 și PS2 LV, a treia etapă este protecția maximă). Protecție la pământ - 2 trepte (prima treaptă, fără întârziere, este detunizată de la curentul transmis magistralelor de către transformatorul cu împământare PS2, a doua etapă cu întârziere, asigurând coordonarea acesteia cu protecțiile rețelei externe, dar nu detonat de la curentul de scurtcircuit transmis de transformatorul PS2 ). Trebuie aplicat un autoînchidere cu două trageri sau o singură dată. Etapele sensibile trebuie accelerate în timpul reînchiderii. Protecțiile declanșează o defecțiune a întreruptorului substației de alimentare. Cerințele suplimentare includ protecția împotriva defectării fazei, determinarea locației unei defecțiuni pe o linie aeriană și monitorizarea duratei de viață a întreruptorului.

Opțiunea 2. Spre deosebire de primul, protecția împotriva defecțiunilor la pământ este direcțională, ceea ce îi permite să nu fie reglat de la curentul de scurtcircuit invers și, astfel, să efectueze o protecție mai sensibilă fără întârziere. În acest fel, este posibilă protejarea întregii linii fără nicio întârziere.

Notă: Acest exemplu și exemplele ulterioare nu oferă recomandări precise cu privire la alegerea setărilor de protecție sunt folosite pentru a justifica alegerea tipurilor de protecție. În condiții reale, poate fi aplicată o setare de protecție diferită, care este ceea ce trebuie determinat în timpul unui proiect specific. Protecțiile pot fi înlocuite cu alte tipuri de dispozitive de protecție având caracteristici adecvate.

Setul de protecții, așa cum sa menționat deja, ar trebui să fie format din 2 seturi. Protecția poate fi implementată pe 2 dispozitive selectate dintre:

MiCOM P121, P122, P123, P126, P127 de la ALSTOM,

F 60, F650 de la GE

două relee REF 543 de la ABB – selectate 2 modificări adecvate,

7SJ 511, 512, 531, 551 SIEMENS – selectabil 2 modificări adecvate,

două relee SEL 551 de la SEL.

Schema 7.2. Tranzit în buclă deschisă la substația 3.

O linie aeriană cu dublu circuit intră în substația 2, ale cărei secțiuni funcționează în paralel. Este posibil să transferați tăierea pe PS2 în modul de reparare.

ÎN În acest caz, comutatorul secțiunii de pe PS3 este activat. Tranzitul este închis doar pentru timpul de comutare și, la alegerea protecției, scurtcircuitul acestuia nu este luat în considerare. Un transformator cu un neutru împământat este conectat la secțiunea 1 a PS3. Nu există nicio sursă de curent pentru un scurtcircuit monofazat la substațiile 2 și 3. Prin urmare, protecția pe partea nealimentară funcționează doar în „cascada”, după ce linia de pe partea de alimentare este deconectată. În ciuda lipsei de putere pe partea opusă, protecția trebuie să fie direcțională atât pentru defecțiunile la pământ, cât și pentru scurtcircuite fază la fază. Acest lucru permite părții de recepție să identifice corect linia deteriorată.

ÎN În general, pentru a oferi protecție selectivă cu întârzieri scurte, în special pe liniile scurte, este necesară utilizarea protecției în patru trepte, ale cărei setări sunt selectate după cum urmează: 1 treaptă este reglată de la scurtcircuit

V capătul liniei, a 2-a etapă este coordonată cu prima etapă a liniei paralele din cascadă și prima etapă a liniei adiacente, a 3-a etapă este coordonată cu a doua etapă a acestor linii aeriene. La coordonarea protecției cu o linie adiacentă, se ține cont de cea cu două moduri: în prima secțiune - 1 linie aeriană, în a doua secțiune - 2, ceea ce durează semnificativ protecția. Aceste trei etape protejează linia, iar ultima, a 4-a etapă, rezervă zona adiacentă. La coordonarea în timp a protecțiilor se ia în considerare durata defectării întreruptorului, ceea ce crește întârzierea în timp a protecțiilor coordonate pe durata defectării întreruptorului. Atunci când alegeți setările curente de protecție, acestea trebuie ajustate la sarcina totală a celor două linii, deoarece una dintre liniile aeriene paralele se poate opri în orice moment, iar întreaga sarcină va fi conectată la o linie aeriene.

ÎN Ca parte a dispozitivelor de protecție, ambele seturi de protecții trebuie să fie direcționale. Pot fi aplicate următoarele opțiuni de protecție:

MiCOM, P127 și P142 de la ALSTOM,

F60 și F650 de la GE,

două relee REF 543 de la ABB - sunt selectate modificări direcționale,

releele 7SJ512 și 7SJ 531 de la SIEMENS,

două relee SEL 351 de la SEL.

În unele cazuri, din motive de sensibilitate, dereglare de la curenții de sarcină sau asigurarea funcționării selective, poate fi necesară utilizarea unei telecomenzi

Z = L Z

protectie onala. În acest scop, una dintre protecții este înlocuită cu una la distanță. Protecția la distanță poate fi aplicată:

MiCOM P433, P439, P441 de la ALSTOM,

D30 de la GE,

REL 511 de la ABB – sunt selectate modificări de direcție,

releu 7SA 511 sau 7SA 513 de la SIEMENS,

releu SEL 311 de la SEL.

7.4. PROTECTIE DE LA DISTANTA

Scopul și principiul de funcționare

Protecția la distanță este o protecție complexă direcțională sau nedirecțională cu selectivitate relativă, realizată folosind relee de rezistență minimă care răspund la rezistența liniei la punctul de defect, care este proporțional cu distanța, adică. distante. De aici provine numele protecție la distanță (DP). Protecțiile la distanță răspund la defecțiunile fază la fază (cu excepția defecțiunilor bazate pe microprocesor). Pentru funcționarea corectă a protecției la distanță este necesar să existe circuite de curent de la conexiunea TC și circuite de tensiune de la TV. În absența sau funcționarea defectuoasă a circuitelor de tensiune, este posibilă funcționarea excesivă a telecomenzii în timpul unui scurtcircuit în zonele adiacente.

În rețelele cu configurație complexă cu mai multe surse de alimentare, protecția la supracurent simplă și direcțională (NTZ) nu poate asigura oprirea selectivă a scurtcircuitelor. Deci, de exemplu, cu un scurtcircuit pe W 2 (Fig. 7.5), NTZ 3 ar trebui să acționeze mai repede decât RZ I, iar cu un scurtcircuit pe W 1, dimpotrivă, NTZ 1 ar trebui să acționeze mai rapid decât RZ 3. Acestea cerințe contradictorii nu pot fi îndeplinite cu ajutorul NTZ. În plus, MTZ și NTZ adesea nu îndeplinesc cerințele de viteză și sensibilitate. Oprirea selectivă a scurtcircuitelor în rețelele inelare complexe poate fi realizată utilizând protecția releului de la distanță (RD).

Întârzierea de timp DZ t 3 depinde de distanța (distanța) t 3 = f (L PK) (Fig. 7.5) dintre

locația de instalare a releului de protecție (punctul P) și punctul de scurtcircuit (K), adică L PK, și crește odată cu creșterea acestui

distanta. Sistemul de teledetecție cel mai apropiat de locul deteriorării are o întârziere mai scurtă decât dispozitivele de teledetecție mai îndepărtate.

De exemplu, în timpul unui scurtcircuit în punctul K1 (Fig. 7.6), D32, situat mai aproape de locul defectului, operează cu o întârziere mai scurtă decât D31 mai îndepărtat. Dacă apare și un scurtcircuit în punctul K2, atunci durata de acțiune a lui D32 crește, iar scurtcircuitul este oprit selectiv de protecția de teledetecție cea mai apropiată de locul deteriorării.

Elementul principal al telecomenzii este elementul de măsurare la distanță (MR), care determină distanța scurtcircuitului de la locul de instalare a protecției releului. Releele de rezistență (PC) sunt utilizate ca DO, reacționând la rezistența totală, reactivă sau activă a secțiunii deteriorate a liniei de alimentare (Z, X, R).

Rezistența fazei liniei de alimentare de la locul de instalare a releului P la punctul de scurtcircuit (punctul K) este proporțională cu lungimea acestei secțiuni, deoarece valoarea rezistenței la punctul de scurtcircuit este egală cu lungimea

secțiune înmulțită cu rezistivitatea liniei: sp. .

Astfel, comportamentul elementului de la distanță care reacționează la rezistența liniei depinde de distanța până la locul defectului. În funcție de tipul de rezistență la care reacționează DO (Z, X sau R), DZ este împărțit în RE de rezistență totală, reactivă și activă. Relee de rezistență utilizate în telecomandă pentru a determina co-

rezistența Z PK la punctul de scurtcircuit, controlați tensiunea și curentul la locația telecomenzii (Fig. 7.7.).

∆ – protectie la distanta

LA Terminalele PC sunt furnizate cu valori secundare U P și I P din TN și CT. Releul este proiectat astfel încât comportamentul său să depindă în general de raportul dintre U P și I P . Acest raport este o anumită rezistență Z P . În timpul scurtcircuitului Z P = Z PK , iar la anumite valori ale Z PK , PC este declanșat; reacţionează la o scădere a Z P, deoarece în timpul unui scurtcircuit U P scade

se modifică, iar I P crește. Cea mai mare valoare la care funcționează PC-ul se numește rezistența de funcționare a releului Z cp.

Pentru asigurarea selectivității în rețelele de configurații complexe pe liniile electrice cu alimentare în două sensuri, defecțiunile trebuie direcționate, acționând atunci când puterea de scurtcircuit este direcționată de la magistrale către liniile de alimentare. Direcționalitatea acțiunii defectului este asigurată cu ajutorul RNM suplimentar sau cu utilizarea de PC-uri direcționale, capabile să răspundă la direcția puterii de defecțiune.

Dependența timpului de acțiune DS de distanța sau rezistența la locul defectului t 3 = f (L PK) sau t 3 = f (Z PK) se numește caracteristică de întârziere DS. Prin ha-

Pe baza naturii acestei dependențe, PD sunt împărțite în trei grupe: cu caracteristici crescătoare (în pantă) ale timpului de acțiune, caracteristici în trepte și combinate.

(Fig. 7.8). PD-urile în trepte funcționează mai rapid decât PD-urile cu caracteristici înclinate și combinate și, de regulă, au un design mai simplu. Teledetecția cu o caracteristică treptată a producției ChEAZ a fost de obicei efectuată cu trei pași de timp, corespunzătoare celor trei zone de acțiune ale teledetecției (Fig. 7.8, b). Protecțiile moderne ale microprocesorului au 4, 5 sau 6 niveluri de protecție. Releele cu o caracteristică înclinată au fost dezvoltate special pentru rețelele de distribuție (de exemplu, DZ-10).

Principii de protecție selectivă a rețelei folosind dispozitive de protecție la distanță

Pe liniile electrice cu alimentare cu două fețe, PD-urile sunt instalate pe ambele părți ale fiecărei linii electrice și trebuie să acționeze atunci când direcționează puterea de la magistrală către linia de alimentare. Releele de la distanță care funcționează într-o direcție de putere trebuie să fie coordonate între ele în timp și în zona de acoperire, astfel încât să fie asigurată oprirea selectivă a scurtcircuitului. În schema luată în considerare (Fig. 7.9.), D31, teledetecție, D35 și D36, D34, D32 sunt în concordanță între ele.

Ținând cont de faptul că primele trepte ale telecomenzii nu au întârziere (t I = 0), în funcție de condiția de selectivitate, acestea nu ar trebui să funcționeze în afara liniei de alimentare protejate. Pe baza acestui fapt, lungimea primei etape, care nu are o întârziere de timp (t I = 0), este luată mai puțin decât lungimea liniei de alimentare protejate și este de obicei de 0,8–0,9 ori lungimea liniei de alimentare. Restul liniei electrice protejate si magistralele postului opus sunt acoperite de a doua etapa de protectie a acestei linii electrice. Lungimea și întârzierea celei de-a doua etape sunt în concordanță (de obicei) cu lungimea și întârzierea primei etape a teledetecției din secțiunea următoare. De exemplu, al doilea elev

Fig.7.9 Coordonarea întârzierilor de protecție a releului de la distanță cu o caracteristică de treaptă:

∆ z – eroare releu distanță; ∆ t – nivelul de selectivitate

Ultima a treia etapă a protecției de la distanță este o rezervă, lungimea acesteia este selectată din condiția acoperirii secțiunii următoare, în caz de defecțiune a protecției sale de protecție sau a întreruptorului. Timp de expunere

Se consideră că valoarea este ∆ t mai mare decât durata celei de-a doua sau a treia zone de teledetecție a secțiunii următoare. În acest caz, aria de acoperire a celei de-a treia etape trebuie construită de la sfârșitul celei de-a doua sau a treia zone a secțiunii următoare.

Structură de protecție a liniei folosind protecția la distanță

În sistemele de alimentare casnice, DZ este utilizat pentru acțiunea în timpul scurtcircuitelor interfazate, iar pentru acțiunea în timpul scurtcircuitelor monofazate, este utilizată o protecție la supracurent cu secvență zero (NP) mai simplă. Majoritatea echipamentelor cu microprocesor au protecție la distanță care este valabilă pentru toate tipurile de daune, inclusiv defecțiunile la pământ. Releul de rezistență (RS) este conectat prin VT și CT la tensiunile primare în

începutul liniei electrice protejate. Tensiune secundară la bornele PC: U p = U pn K II, iar curent secundar: I p = I pn K I.

Rezistența la bornele de intrare a releului este determinată de expresie.

Pentru liniile din rețele de 110-500 kV cu un neutru efectiv împământat, conform PUE, trebuie prevăzute dispozitive de protecție a releului împotriva defecțiunilor multifazate și defectelor la pământ și protecție împotriva modului de fază deschisă.

Releul de distanta 7SA6 este un dispozitiv universal de protectie, control si automatizare bazat pe sistemul SIPROTEC 4 Este destul de versatil si poate fi utilizat pentru toate clasele de tensiune.

Caracteristici de protecție:

Performanta ridicata;

Abilitatea de a proteja linii foarte scurte;

Detectarea automată a variațiilor de putere de până la 7 Hz;

Detector de saturație a transformatorului de curent, care garantează oprire rapidă și precizie ridicată a măsurătorilor de la distanță;

Protecție fază cu fază cu control HF;

Comunicațiile digitale între dispozitive se realizează printr-o interfață de securitate serială integrată;

Reînchidere automată (AR).

Funcții de protecție.

Protecție cu 6 circuite fără comutare a valorilor de intrare (21/21N);

Protecție împotriva defecțiunilor la pământ prin rezistență mare de contact, permițând atât opriri monofazate cât și trifazate (50N, 51N, 67N);

Detectarea scurtcircuitelor la masă în rețele cu neutru izolat și compensat;

Protecție la distanță cu control HF (85);

Determinarea locației pagubei (FL);

Detectare swing de putere (68/68T);

Protectie curent (50/51);

Protecție împotriva daunelor la pornire (50HS).

7SA611 oferă protecție la distanță pentru întregul sistem, combinând toate funcțiile necesare în mod obișnuit pentru implementarea protecției liniei de alimentare. Releul asigură eliminarea rapidă și selectivă a defecțiunilor în liniile aeriene și de cablu, atât cu compensare capacitivă, cât și fără compensare. Rețeaua poate fi legată solid, împământat, izolată sau neutru compensat. 7SA611 poate fi utilizat pentru declanșarea monofazată sau trifazată în circuite cu și fără teleprotecție.

Acest releu are o serie de proprietăți necesare pentru implementarea protecției liniilor electrice:

Timp scurt de răspuns;

Potrivit pentru cabluri și linii aeriene cu sau fără condensatori în serie;

Auto-reglare pentru a recunoaște variațiile de putere cu o frecvență de cel mult 7 Hz;

Conexiune releu-releu realizată folosind pini digitali în cazul utilizării a două sau trei stații terminale;

Reînchidere automată adaptivă (AR).

Calculul se poate face în unități relative sau numite. Folosim metoda unităților numite. Pentru a face acest lucru, toate elementele circuitului trebuie aduse la aceeași tensiune de bază, luăm U baza = 115 kV ca tensiune de bază.

Tensiunea de fază a sistemelor:

Rezistenta sistemului:

(3.21)

(3.22)

Rezistențe de linie:

(3.23)

Să calculăm rezistențele liniei folosind formula și să le rezumam în tabelul 3.5.

Tabel 3.5 – Rezistențe de linie

Calculul setărilor de declanșare pentru protecția la distanță a unei linii de ieșire de 115 kV.

Calculul setărilor pentru prima etapă a protecției la distanță.

Rezistența primei trepte este selectată din condiția detonării dintr-un scurtcircuit trifazat pe magistralele stației opuse, în acest caz, curentul de scurtcircuit nu este calculat, dar este utilizată rezistența liniei L3.

Cerințe pentru prima etapă: asigurarea fiabilității opririi selective a tuturor tipurilor de scurtcircuite pe linie fără întârziere:

(3.25)

Unde β = 0,05 – coeficient care ține cont de eroarea transformatoarelor de tensiune și a releelor ​​de rezistență,

δ = 0,1 – coeficient luând în considerare eroarea în calculele mărimilor electrice primare.

Prima etapă funcționează fără întârziere.

Dezacordarea de la scurtcircuite pe magistralele stației de la locul de instalare a protecției nu se efectuează, deoarece Toate treptele de protecție sunt direcționale.

Calculul setărilor pentru etapa 2 de protecție la distanță.

Setarea de funcționare a celei de-a doua etape este selectată în funcție de condiția de coordonare cu protecția la distanță a liniilor adiacente:

(3.26)

Unde K z= 0,78 – factor de siguranță pentru selectivitatea protecțiilor de linie coordonate;

K curent– coeficientul de distribuție a curentului, determinat de un scurtcircuit trifazat la capătul zonei de acoperire a protecției cu care se realizează coordonarea;

. – curent care circulă prin transformatoarele de curent ale protecției pentru care este selectată setarea;

– curent care circulă prin transformatoarele de curent ale protecției adiacente cu care se realizează coordonarea;

– setarea pentru funcționarea primei (sau a doua) trepte de protecție a liniei adiacente.

Pentru calcul K curent Să modelăm o linie de 115 kV în programul Mulitisim (Figura 3.2).

Figura 3.2 – Calculul coeficientului de distribuție a curentului

A doua etapă de protecție se bazează pe sensibilitate.

Întârzierea celei de-a doua etape este dusă la etapa de selectivitate (Δ t=0.3 Cu) mai multe întârzieri ale celei de-a doua etape a liniei L2:

.

Calculul setărilor pentru a treia etapă de protecție la distanță.

Setarea de răspuns a celei de-a treia etape de protecție este selectată, de regulă, în funcție de condițiile de detonare de la curentul maxim de sarcină al liniei. Curentul de sarcină este luat fie din curentul de încălzire admisibil pe termen lung al firului, fie este stabilit de serviciul de dispecerat al sistemului de alimentare, în acest din urmă caz ​​este indicat cos φ sarcină:

, (3.26)

Unde – tensiune minima de functionare egala cu 0,9 U nom;

– coeficient de fiabilitate;

– coeficientul de revenire pentru releul de rezistență;

– unghi de maximă sensibilitate;

– unghiul de rezistență datorat sarcinii;

– curent de sarcină maxim.

Întârzierea în timp a celei de-a treia etape de protecție este selectată la un nivel de selectivitate mai mare decât întârzierea în timp a celei de-a doua trepte de protecție, în mod similar cu alegerea întârzierii în timp a celei de-a doua etape.

Calcul în cantități secundare:

(3.27)

Linia de întrerupere a curentului W3.

Curentul de funcționare a protecției se calculează:

unde este curentul de scurtcircuit la capătul liniei protejate W4.

Se calculează coeficientul de sensibilitate:

.

unde este curentul de scurtcircuit la începutul liniei protejate W3.

Limita curentă a fost acceptată pentru instalare.

Protecția curentului cu secvență zero (ZCP) a liniei w4.

Vom calcula curenții de scurtcircuit folosind programul AWP SRZA

Calculul primei etape.

Curentul de întrerupere a primei trepte este selectat în funcție de următoarea condiție: deacordarea se efectuează de la curentul maxim 3 eu 0 care curge prin protecție în timpul unui scurtcircuit în spatele comutatorului secțiunii adiacente (pe magistralele stației de recepție):

Unde K n = 1.3 – coeficientul de fiabilitate a selectivității, ținând cont de eroarea releului, erorile de calcul, influența componentei aperiodice și marja necesară;

Tema 8. Protectia liniilor cu tensiune 110-220 kV

Curs 12. Protecția liniilor cu tensiune 110-220 kV

Protecție la distanță.

3. Scopul și principiul de funcționare d protectii statiei.

Caracteristici de întârziere a protecției la distanță.

5. Principii de protecție selectivă a liniei folosind DZ Structura de protecție a liniilor folosind protecția la distanță.

6. Dispozitiv de blocare a balansării (UBK)

7. Scheme de conectare a telecomenzilor pentru curent și tensiune. Cerințe pentru circuitele de conectare

8. Caracteristicile tehnice ale protectiilor digitale

9. Accelerarea protecției la distanță prin canalul HF.

Informații generale despre protecția liniilor de 110-220 kV

Rețelele cu tensiuni de 110 - 220 kV funcționează în moduri cu un neutru efectiv sau solid împământat. Prin urmare, orice defecțiune la pământ în astfel de rețele este un scurtcircuit cu un curent care depășește uneori curentul unui scurtcircuit trifazat. Un astfel de scurtcircuit trebuie deconectat cu întârzierea minimă posibilă.

Liniile de înaltă tensiune funcționează cu curenți de sarcină mari, ceea ce necesită utilizarea unei protecții cu caracteristici speciale. Pe liniile de tranzit care pot fi supraîncărcate, protecția la distanță este utilizată pentru a izola eficient de curenții de sarcină. Pe liniile de capăt, în multe cazuri, poate fi utilizată protecția curentă. Protecția curentului și la distanță se realizează în etape. Numărul de pași trebuie să fie de cel puțin 3, în unele cazuri sunt necesari 4 - 5 pași.

Conform PUE, dispozitivele de prevenire a suprasarcinii trebuie utilizate în cazurile în care durata admisibilă a curentului de suprasarcină pentru echipament este mai mare de 10...20 de minute. Protecția la suprasarcină ar trebui să acționeze la descărcarea echipamentului, întreruperea tranzitului, deconectarea sarcinii și nu în ultimul rând la deconectarea echipamentelor supraîncărcate.

Liniile de înaltă tensiune sunt lungi, ceea ce face dificilă găsirea locației defecțiunii. Prin urmare, liniile trebuie echipate cu dispozitive care determină distanța până la punctul de deteriorare (DMP). Conform materialelor directivei CSI, liniile cu o lungime de 20 km sau mai mult ar trebui să fie echipate cu arme de distrugere în masă. Protecția liniei pe releele digitale vă permite să efectuați simultan funcția WMD.

O întârziere în deconectarea scurtcircuitului poate duce la perturbarea stabilității funcționării în paralel a centralelor electrice. Din cauza unei căderi de tensiune pe termen lung, echipamentele centralelor electrice se pot opri și procesul tehnologic de producere a energiei electrice poate fi întreruptă deteriorării suplimentare a liniei pe care s-a produs scurtcircuitul. Prin urmare, pe astfel de linii se folosește protecția care oprește scurtcircuitul în orice moment, fără întârziere. Astfel de protecții includ protecții diferențiale instalate la capetele liniei și conectate printr-un canal de comunicație de înaltă frecvență, fir sau optic, sau protecții convenționale care sunt accelerate la primirea unui semnal de activare sau eliminarea unui semnal de blocare din partea opusă.

Toate protecțiile necesare sunt realizate pe baza unui singur dispozitiv digital. Cu toate acestea, defecțiunea acestui singur dispozitiv lasă echipamentul neprotejat, ceea ce este inacceptabil. Prin urmare, este recomandabil să protejați liniile de înaltă tensiune din două seturi: principal și de rezervă. Setul de rezervă poate fi simplificat în comparație cu cel principal: nu au reînchidere automată, nu au arme de distrugere în masă, au mai puține etape etc. Setul de rezervă trebuie să fie alimentat de un alt întrerupător auxiliar, alte seturi de transformatoare de curent și transformatoare de tensiune și să acționeze pe un solenoid de declanșare separat al întreruptorului.

Dispozitivele de protecție a liniei de înaltă tensiune trebuie să țină cont de posibilitatea defecțiunii întreruptorului și, prin urmare, trebuie să aibă un dispozitiv de protecție a defecțiunii întreruptorului.

Pentru a analiza accidentul și funcționarea releului de protecție și automatizare, este necesară înregistrarea semnalelor în timpul evenimentelor de urgență.

Astfel, pentru liniile de înaltă tensiune, kiturile de protecție și automatizare trebuie să îndeplinească următoarele funcții:

Protecție împotriva scurtcircuitelor fază la fază și a scurtcircuitelor la masă.

Reînchidere automată trifazată sau fază cu fază.

Protectie la suprasarcina.

Determinarea locației pagubei.

Oscilografia curenților și tensiunilor atunci când apare un scurtcircuit, precum și înregistrarea semnalelor discrete de protecție și automatizare.

Dispozitivele de protecție trebuie să fie redundante sau duplicate.

Pentru liniile care au întrerupătoare cu control de fază, este necesar să existe protecție împotriva funcționării în fază deschisă, deoarece funcționarea pe termen lung în fază deschisă în rețelele cu o tensiune de 110 - 220 kV nu este permisă.

Protecție la distanță (Dz)

Scopul și principiul de funcționare. Protecțiile la distanță sunt protecții complexe direcționale sau nedirecționale cu selectivitate relativă, implementate folosind relee de rezistență minimă.

Defecțiunile reacționează la valoarea rezistenței liniei la locul defectului, care este proporțională cu distanța, adică. distante. De aici provine numele protecție la distanță. Pentru ca protecția la distanță să funcționeze, este necesar să existe circuite de curent de la conexiunea CT și circuite de tensiune de la TV.

Orez. 12.1. Rețea de inel cu două surse de alimentare. О – protecţie direcţională a curentului maxim; ∆ – protectie la distanta

Dezvoltarea rapidă a rețelelor electrice de astăzi necesită un număr mare de protecții extrem de eficiente pentru liniile aeriene (OHL) utilizate pentru transmiterea energiei electrice.

Principalele cerințe pentru astfel de dispozitive includ următoarele:

• ușurință în utilizare;
• pret minim;
• compactitate;
• versatilitate;
• selectivitatea.

Deținând astfel de proprietăți, tipurile moderne de protecție pentru liniile de înaltă tensiune sunt capabile să le protejeze în mod fiabil de toate tipurile de scurtcircuite.

Soiuri.

Cele mai comune tipuri includ următoarele:

Protecție la distanță (DP).În rețelele cu o configurație complexă, pentru a proteja împotriva scurtcircuitelor interfazate scurte, se utilizează protecția la distanță, care măsoară impedanța liniilor aeriene de la transformatoarele de măsurare a tensiunii de la substații până la locația imediată a scurtcircuitului.

Deoarece această rezistență este proporțională cu distanța (distanța) până la scurtcircuit, protecția se numește protecție la distanță.

Este mai complex decât cele convenționale actuale și are următoarele avantaje:

Aria sa de acoperire rămâne întotdeauna constantă, indiferent de modul de rețea și de magnitudinea curenților de scurtcircuit;
- are o directie de actiune.

Pentru a asigura selectivitatea acțiunii de protecție la distanță pe liniile aeriene adiacente, timpul de acțiune al acestora se face în funcție de distanța până la locul scurtcircuitului: mai departe decât scurtcircuitul, timpul de răspuns este mai mare.

Protecția se realizează conform principiului pasului, când fiecare etapă ulterioară are o întârziere mai mare de oprire.

Protecție cu curent cu secvență zero (ZCP).În cazul scurtcircuitelor la masă, se utilizează TZNP, care profită de faptul că secvența zero apare în tensiuni și curenți în timpul unor astfel de scurtcircuite în rețelele care funcționează în modul unui neutru solid împământat la transformatoare.

După cum se știe, componentele secvenței zero sunt separate de mărimile de fază printr-o simplă sumă geometrică a vectorilor acestor mărimi.

În același timp, firul neutru al circuitelor de curent, care sunt asamblate conform unui circuit în stea complet, nu este altceva decât un filtru de curent cu secvență zero. Prin urmare, TZNP se realizează pe releele electromagnetice conectate la firul neutru.

Selectivitatea pe liniile aeriene adiacente este asigurată în același mod ca și pentru protecția la distanță, când durata protecției depinde de distanța până la scurtcircuit, adică cu cât curentul de funcționare este mai mic, cu atât este mai îndepărtat punctul de scurtcircuit, cu atât este mai lung. timpul de operare.

Ca și DZ, TNZP se realizează în trepte, când fiecare etapă ulterioară are un curent mai mic și un timp de răspuns mai lung.

Întreruperea curentului (TO). Această măsură este considerată o completare a protecției împotriva scurtcircuitelor între faze, care, datorită simplității sale a circuitului, poate oferi fiabilitate maximă.

Întreruperea curentului este solicitată în special în timpul scurtcircuitelor chiar la începutul liniilor, când protectie directionala mai putin de incredere. Deci, de exemplu, dacă prima etapă a telecomenzii este efectuată cu o întârziere, atunci oprirea în acest caz va fi singura măsură cu acțiune rapidă.

Adevărat, pe o linie aeriană de scurtă lungime, când prima etapă a protecției defecțiunii se face cu întârziere, nu este întotdeauna posibilă setarea corectă a remedierii defecțiunii pe magistralele stației de pe partea opusă, asigurând o sensibilitate normală pentru scurtcircuite la începutul liniei.

În astfel de cazuri, este mai bine să utilizați așa-numita întrerupere a curentului neselectiv, care este activată automat folosind contactul releului de accelerație atunci când întrerupătorul de circuit liniar este pornit manual sau prin reînchidere automată.

Abordări moderne în dezvoltarea sistemelor de automatizare și protecție a releelor.

Astăzi, pentru a obține un efect maxim la protejarea liniilor de înaltă tensiune de 110-220 kV, se folosesc complexe de protecție, care reprezintă un set de măsuri de bază care fac posibilă acoperirea întregii lungimi a liniilor aeriene, păstrând în același timp selectivitatea necesară.

De regulă, se utilizează următoarele seturi de protecții:

• Primul complex:
• teledetecție în două etape;
• TZNP cu o singură etapă.
• al 2-lea complex:
• întreruperea curentului;
• teledetecție cu o singură etapă;
• TZNP în trei etape.

Această abordare face posibilă obținerea unei redundanțe complete a circuitelor operaționale, când atunci când un complex iese din funcțiune, al doilea intră automat în funcțiune.