Расчет дистанционной защиты (ДЗ) линии 220 кВ

 

Рассчитаем уставки и проверим чувствительность дистанционной защиты одной из параллельных линий 1 (ветвь 0 19–21) для комплекта 1, расположенного со стороны шин электростанции 220 кВ.

В ПК АРМ СРЗА номер защиты формируется из номера элемента и номера комплекта защиты (рис. 2.2, 2.3). Принятая к расчету защита будет иметь номер 261 (номер элемента N=26 и номер комплекта защиты 1). Для данной линии необходимо предусмотреть два комплекта защиты с обеих сторон, так как питание линии двухстороннее. Второй комплект будет иметь номер 262.

В ПК АРМ СРЗА предусмотрена возможность расчета ДЗ, выполненных с применением устройств:

· электромеханического принципа (ЭПЗ-1636, ДЗ-503, ПЗ-5),

· на микроэлементной базе (ПДЭ 2001, ШДЭ-2801, БРЭ-2801);

· микропроцессорных защит НПП “ЭКРА (шкафы ШЭ 2607 для присоединений 110-220 кВ и шкафы ШЭ 2710 для присоединений 500 кВ).

Примем к установке наиболее современные шкафы микропроцессорных дистанционных защит присоединений напряжением 110 и 220 кВ серии ШЭ2607 производства НПП «ЭКРА».

Войдите в рабочую директорию комплекса с именем «DAN», которая передаётся вместе с комплексом АРМ. В ней находятся поддиректории с шаблонами заданий для ДЗ различного исполнения. Скопируйте в свою рабочую директорию все необходимые для расчета и проверки шкафа ШЭ2607 шаблоны:

· Расчет первой ступени (отстраивается от КЗ на шинах противоположной подстанции)

-OT_SHE2607.GKZ

· Расчет второй ступени (согласуется с первыми ступенями защит предыдущих линий и отстраивается от КЗ за трансформаторами)

-OT_SHE2607.GKZ

-SG_SHE2607.GKZ  

· Расчет третьей ступени (отстраивается от нагрузочных режимов)

-NG_SHE2607.GKZ

· Проверка чувствительности

-СН_SHE2607.GKZ

 

Зайдите в меню «Графический редактор». Выберите сеть и выполните следующие действия:

· наведите стрелку мыши на защищаемый объект (в данном случае на схему замещения линии 0 19–21),

· нажмите правую кнопку и выберите из меню пункт «Панель параметров»,

· введите в окошки Nз1 и Nз2 номера комплектов защит (1 и 2) и «вытащите» их на поле чертежа. Установите их по концам защищаемого объекта (рис. 2.3),

· сохраните сеть.

Черта в углу квадрата означает, что данный комплект не внесен в фонд релейной защиты (см. ниже).

 

 

Рис. 2.3

 

 

С помощью директории «Переход» перейдите в пункт меню «Релейная защита».

Расчет первой ступени

Первичное сопротивление срабатывания первой ступени защиты без выдержки времени должно быть отстроено от КЗ на шинах противоположного конца линии (узел 21, К1)

Выберите пункт «Задание на расчет». Появится окно (рис. 2.4).

 

Рис. 2.4

 

Выберите пункт «Редактирование» → «Вставить из файла». Появится окно «Выберите нужное задание». В заранее заготовленной в своей рабочей директории папке «Шаблоны заданий» выберите шаблон, предусмотренный разработчиками программы, для расчета уставки первой ступени ДЗ шкафа ШЭ2607 (рис. 2.5).

 

Рис. 2.5

 

На рис. 2.6, а показан исходный, незаполненный шаблон задания для расчета уставки первой ступени. На рис. 2.6, б – заполненный.

В исходном протоколе часть задания представлена в виде комментария. Текст комментария отличается от основного текста голубым цветом и начертанием, меняющимся на курсив. Разработано три типа комментариев.

• Звёздочка ("*") в первой позиции приказа заключает весь приказ в комментарий.
• Наклонная черта ("/") в первой позиции приказа заключает часть задания в комментарий до следующей наклонной черты ("/") в первой позиции или до конца задания, если не находит парную "/".
• В информационном поле приказа комбинация символов наклонная-звездочка ("/*") заключает в комментарий текст до комбинации символов звездочка-наклонная ("*/") или до конца приказа.

Для того чтобы включить комментарий в приказ нужно стереть звёздочку "*" и/или наклонную черту ("/").

 

а

 

б

 

Рис. 2.6

 

Приведем некоторые пояснения по заполнению задания на расчет первой ступени.

 

ЗАЩ=261 – номер защиты складывается из номера элемента (N=26) и номера комплекта защиты (1).

КТН = 2200 – коэффициент трансформации трансформатора напряжения.

 

КТН = U _ном/ U _TV2 = 220000 В /100 В = 2200.

 

КТТ = 120 коэффициент трансформации трансформатора тока.

 

КТТ = I _доп/ I _TА2 = 600 А /5 А = 120.

Для линий напряжением 220 кВ обычно используются провода АС 240. Для проводов указанного сечения допустимый продолжительный ток (I _доп) равен примерно 600 А (справочник Неклепаева, стр. 428).

 

ФМЧ = 75, Ф2 = –15, Ф3 = 115 – углы наклона четырехугольной характеристики первой ступени защиты. Углы (в градусах) заданы в соответствии с рекомендациями разработчиков.

СМ% – заданное смещение вектора. Для смещения в третий квадрант задавать с «–», для смещения в 1, 2 квадрант с «+».

После заполнения протокола задания даем команду Расчет. Программа выдает результат в виде протокола (рис. 2.7).

 

 

Рис. 2.7

 

Протокол можно сохранить. Для этого в окне протокола зайдите в меню:

Файл – Сохранить в формате RTF – ot_261_1 dz. rtf – Сохранить

 

Обратите внимание на то, что программа по умолчанию присваивает протоколу имя 261_1 dz. rtf

Рекомендуется перед сохранением изменить название файла на ot_261_1 dz. rtf.

Так будет проще при большом количестве сохраненных протоколов расчета различать расчеты по согласованию, отстройке и нагрузочным режимам. Все протоколы автоматически сохраняются в выбранную рабочую директорию.

Для того чтобы посмотреть графическую характеристику на комплексной плоскости сверните протокол и нажмите на панели «Задание для расчета защиты» кнопку Граф расч. Появится окно «Графический выбор характеристики для защиты 261» (рис. 2.8).

Как видно, характеристика РС микропроцессорной защиты имеет форму параллелограмма усечённого отрезками направления мощности, исходящими из начала координат и расположенными в 4 квадранте и во 2 квадранте. Направленность характеристики определяется углами наклона этих отрезков.

При выборе параметров срабатывания ступени для ДЗ по условию отстройки необходимо оценить положение конца вектора замера на зажимах реле сопротивления (РС) (красный вектор 1) по отношению к характеристике РС, которая программой определяется по типу панели и номеру ступени.

В программе РЗ в качестве критерия при отстройке принято минимальное расстояние от конца вектора до характеристики. При отстройке вектор замера 1 на зажимах РС должен находиться вне характеристики на таком расстоянии, чтобы обеспечить покрытие всех погрешностей (погрешности расчёта, измерительных трансформаторов, релейной аппаратуры).

При проведении расчёта по условию отстройки предполагается, что вектор замера на зажимах РС имеет вокруг своего конца на комплексной плоскости некоторую зону неопределенности, которая, в идеализированном виде, представляется окружностью. Эту окружность в дальнейшем будем называть окружностью погрешностей замера РС.

Радиус этой окружности определяется коэффициентом КН (коэффициент отстройки). Выбираемая по условию отстройки характеристика РС не должна пересекать окружность погрешностей, а лишь касаться её в одной точке.

  

Рис. 2.8

 

Дальше необходимо очистить задание для нового расчета (рис. 2.9). Иначе один расчет будет накладываться на другой.

 

 

Рис. 2.9

 

Потом сохраните очищенный файл задания (рис. 2.10) и закройте его.

 

Рис. 2.10

 

Очистите окно «Задание для расчета защит» (рис. 2.6, б) и приступайте к расчету второй ступени.

Расчет второй ступени

Первичное сопротивление срабатывания второй ступени защиты 261 должно быть:

- отстроено от КЗ на шинах низкого напряжения трансформаторов 7 и 8 (рис. 2.1),

- согласовано по чувствительности с первой ступенью защиты 301 (для линии 0 21-22 номер элемента N =30, номер комплекта 1, рис. 2.2),

- согласовано с первой ступенью защиты параллельной линии 1 19-21 (защита 272) при каскадном отключении повреждения на этой линии.

В рассматриваемой схеме необходимо отстроить защиту 261 от КЗ за понизительными трансформаторами при трехфазном КЗ в узле 27 (расчетные условия при КЗ в узлах 28, 29, 30 аналогичны). Для отстройки от КЗ за трансформатором воспользуйтесь шаблоном 

 

-OT_SHE2607.GKZ

 

в соответствии с приведенной выше методикой расчета первой ступени (рис. 2.11, а).

Прежде чем приступать к согласованию второй ступени защиты 261 и первой ступени защиты 301 необходимо рассчитать уставки первой ступени защиты 301. Методика расчета аналогична расчету первой ступени 261. На рис. 2.11, б приведен только протокол расчета первой ступени защиты 301.

 

а

 

б

Рис. 2.11

 

Для согласования с первой ступенью защиты 301 воспользуйтесь шаблоном

 

-SG_SHE2607.GKZ.  

 

И при отстройке и при согласовании второй ступени параллельная линия (1 19-21) должна быть отключена, так как для расчета уставки второй ступени нужно обеспечить максимальный ток в защите 261.

На рис. 2.12, а показан исходный незаполненный шаблон задания на согласование. На рис. 2.12, б – заполненный.

а

 

 

б

 

Рис. 2.12

 

Приведем некоторые пояснения по заполнению задания на расчет второй ступени.

 

JBT = 5 – номинальный ток вторичной обмотки трансформатора тока.

СОГЛ – по приказу СОГЛ проводится согласование параметров срабатывания ступеней на смежных участках электрической сети. Рассчитываемая защита - Защ А, а защита, с которой проводится согласование - Защ Б.

ХУ = 69.5 RY = 37.5 – сопротивления уставок первой ступени защиты 301 (рис. 2.10).

ВЕЕР 30/21 – первое число N = 30 номер элемента (линии) с которой производится согласование, 21 – номер узла в начале этой линии от которого начинается «просмотр» линии для поиска конца зоны действия первой ступени защиты Б.

ОТКЛ 1 19-21 – отключение параллельной линии, для того, чтобы увеличить ток в рассчитываемой защите 261. Эта команда вставляется из окна команд ПОДРЕЖИМ –ОТКЛ (окно справа на рис. 2.12).

Появляется протокол (его фрагмент представлен на рис. 2.13, а, полный протокол – таблица 1). Результатом работы приказа СОГЛ являются параметры срабатывания рассчитываемой ступени Защ А и место нахождения конца зоны действия Защ Б.

В выходном документе в колонке с именем “Повреждение” печатается ветвь и относительное расстояние от первого узла в обозначении ветви до точки, где защита 301 выведена на грань срабатывания. Ниже напечатано относительное расстояние до точки грани срабатывания от конца линии 2. По этой информации можно судить, какой процент линии 2 закрыт зоной действия первой ступени защиты 301.

 

 

Рис. 2.13

 

Таблица 1

Защита 261              Тип ШЭ2607     Ступень 2
Ветвь 19-21             КТТ 600/5
Узел                      КТH 2200

 

Расч условие	Имя	Знач	К	Повреждение	Подрежим	Эл величины
СОГЛАСОВАНИЕ с 1 СТУПЕНЬЮ XУ=69.5 RУ=37.5 T=0.00 ФМЧ 75  Ф2 -15  Ф3 115  Ф4 0 защита 301 ШЭ2607 (21-22) ЭЛ:Л-2.1 ПС:СШ-ПС-1	XУ RУ ФМЧ Ф2 Ф3	73.5 41.6 70 -15 115	0.85	ВИД-КЗ ABC ВЕЕР 30/21 21-22,0.770 (Lотн_лин=0.770)	ОТКЛ 1 19-21	ZCA=91.91 72 ZAB(Б)=63.45 81
	XУ RУ ФМЧ Ф2 Ф3	56.2 31.8 70 -15 115	0.85	ВИД-КЗ ABC ВЕЕР 30/21 21-22,1.000 (Lотн_лин=1.000)	ОТКЛ 1 19-21	ZCA=68.74 75 ZAB(Б)=83.14 81
СОГЛАСОВАНИЕ с 1 СТУПЕНЬЮ XУ=69.5 RУ=37.5 T=0.00 ФМЧ 75  Ф2 -15  Ф3 115  Ф4 0 защита 301 ШЭ2607 (21-22) ЭЛ:Л-2.1 ПС:СШ-ПС-1	XУ RУ ФМЧ Ф2 Ф3	56.2 31.8 70 -15 115	0.85 Котс= 0.66	ВИД-КЗ ABC ВЕЕР 30/21 21-22,0.770 (Lотн_лин=0.770)	ОТКЛ 1 19-21	ZCA=91.91 72 ZAB(Б)=63.45 81 (Граф расч)
СОГЛАСОВАНИЕ с 1 СТУПЕНЬЮ XУ=69.5 RУ=37.5 T=0.00 ФМЧ 75  Ф2 -15  Ф3 115  Ф4 0 защита 301 ШЭ2607 (21-22) ЭЛ:Л-2.1 ПС:СШ-ПС-1	XУ RУ ФМЧ Ф2 Ф3	56.2 31.8 70 -15 115	Котс= 0.85	ВИД-КЗ ABC ВЕЕР 30/21 21-22,1.000 (Lотн_лин=1.000)	ОТКЛ 1 19-21	ZCA=68.74 75 ZAB(Б)=83.14 81 (Граф расч)

 

 

За расчетное принимается меньшее сопротивление срабатывания из трех условий.

В данном примере наименьшее сопротивление срабатывания получилось по условию согласования с первой ступенью защиты предыдущей линии N = 30.

Не закрывая протокол, нажмите кнопку Граф расч на панели задания для построения характеристики защиты.

 

Рис. 2.14

 

Обратите внимание, в данном случае программа выдает два расчетных условия для Lотн_лин=1.000 и  для Lотн_лин=0.770.

 

На графической панели в списке векторов кроме векторов измерительных органов (1, 2, …) приведены также вектора органа направления мощности: Ha, Hb, Hc или Hab, Hbc, Hca (включение реле ОНМ по умолчанию описано в приказе “ШЭ”). Вектора органа направления мощности должны быть внутри области, определенной углами отсечения Ф2 и Ф3.

 

Не забудьте очистить расчетные условия и окно задания, как при расчете первой ступени.

 

Расчет третьей ступени

 

Третья ступень ДЗ отстраивается от минимального сопротивления в рабочем режиме нагрузки, то есть в условиях возможного в эксплуатации максимального рабочего тока и минимального напряжения. Для расчета третьей ступени воспользуйтесь шаблоном -NG_SHE2607.GKZ (рис. 2.15, а, б).

 

 

а

 

б

Рис. 2.15

 

Информацию о рабочем режиме можно задавать одним из трех способов:

1. через напряжение, ток и фазу нагрузки 

UМИН = JH= ФН=

2. через потоки активной и реактивной мощностей в присоединении

Р= Q= UМИН=

3. через сопротивление и фазу нагрузки

ZН= ФН=

 

Если о нагрузке нет вообще никаких данных, то можно задавать ток нагрузки в линии исходя из допустимого тока провода, снизив его на 20–30%. Например, для провода АС-240 длительно допустимый ток равен 600 А [Неклепаев]. Принимаем ток нагрузки JН = 480 А.

Но лучше всего брать эти сведения из ПК Мустанг, если имеется нужная база.

Если рассчитывается защита, установленная на присоединениях 110 кВ и выше, допускается принимать коэффициент самозапуска (КСАМ) равным 1.

Протокол расчета приведен на рис. 2.16.

 

Рис. 2.16

 

 

Рис. 2.17