ТОКОВЫЕ ОТСЕЧКИ Отсечка является разновидностью МТЗ, позволяющей обеспечить быстрое отключение КЗ. Токовые отсечки подразделяются на отсечки мгновенного действия и отсечки с выдержкой времени. Селективность токовых отсечек достигается ограничением их зоны действия так, чтобы отсечка не работала при КЗ за пределами этой зоны, на смежных участках сети, РЗ которых имеет выдержку времени, равную или большую, чем отсечка. Для этого ток срабатывания отсечки (Iс.з) должен быть больше максимального тока КЗ (IKmax), проходящего через нее при повреждении в конце участка (например, AM на рисунке1) Iс.з > Iк М, за пределами которого она не должна работать. Зона действия мгновенной отсечки по условиям селективности не должна выходить за пределы защищаемой ЛЭП. Правила устройства электроустановок рекомендуют применять отсечку, если ее зона действия охватывает не менее 20% защищаемой ЛЭП. Вследствие простоты отсечки она применяется в качестве дополнительной РЗ и при зоне действия, меньшей 20%, если основная РЗ ЛЭП имеет мертвую зону. Рисунок 1- Принцип действия токовой отсечки Изм Лист № докум. Подпись Дата ПП 13.02.06 141-РЗ-15 ПЗ Лист 7 На одиночных ЛЭП, питающих тупиковую ПС, ток срабатывания защиты рассчитывается I с. з kотс I к M max , (1) где Iк(М)mах – максимальный ток КЗ в фазе ЛЭП при КЗ на шинах подстанции В (точка М на рисунке 1); kотс – коэффициент отстройки. На одиночных ЛЭП, питающих тупиковую ПС и на ЛЭП, питающих подстанции, подключенные по схеме ответвления, необходимо дополнительно отстроить отсечку от суммарного броска тока намагничивания трансформаторов, установленных на этих подстанциях. Рисунок 2- зона действия отсечки блока линия-трансформатор Отстройка проверяется по выражению I с. з 3 5I НОМ .Т , (2) где IHOM.T – суммарный номинальный ток трансформаторов ПС. Ток срабатывания отсечки принимается равным большему значению из определенных по (1) и (2). Ток срабатывания реле отсечки выбирается по выражению I с. р I с. з kсх , KI (3) где kсх – коэффициент схемы. Зона действия отсечки определяется графически, как показано на рисунке 3. Обычно строятся кривые тока КЗ в зависимости от расстояния Iл.к до точки КЗ; IК = f(l) для максимального режима (рисунок 3), и по точке пересечения их с прямой Iс.з находится конец зоны отсечки. Изм Лист № докум. Подпись Дата ПП 13.02.06 141-РЗ-15 ПЗ Лист 8 Рисунок 3-Графический метод определения зоны действия отсечки Зону действия отсечки можно также определить по формуле X ОТС % 100 Ec X c , X Л I с. з (4) где Хотс – зона действия отсечки, выраженная в процентах от сопротивления защищаемой ЛЭП; Хл – сопротивление защищаемой ЛЭП; Хс – сопротивление ЭЭС; Iс.з – ток срабатывания отсечки). а) б) Рисунок 4 Принципиальная схема токовой отсечки мгновенного действия а- токовые цепи; б- оперативные цепи Время действия мгновенной отсечки складывается из времени срабатывания токовых и промежуточного реле .При быстродействующих промежуточных реле (0,02 с) отсечка срабатывает в течение времени tз = 0,04 ÷ 0,06 с. Наличие промежуточного реле облегчает работу контактов токовых реле и позволяет не учитывать апериодическую составляющую тока КЗ, поскольку последняя затухает очень Изм Лист № докум. Подпись Дата ПП 13.02.06 141-РЗ-15 ПЗ Лист 9 быстро (за 0,02-0,03 с). На ЛЭП, защищенных от перенапряжений трубчатыми разрядниками, отсечка не должна срабатывать при их действии. Время работы разрядников составляет около 0,01-0,02 с. При каскадном действии разрядников оно увеличивается до 0,04-0,06 с. Применением промежуточного реле с временем действия t = 0,06 ÷ 0,08 с удается отстроить отсечку от работы разрядников. Отсечки на линиях с двусторонним питанием На линии с двусторонним питанием мгновенная отсечка не должна действовать при КЗ за пределами защищаемой ЛЭП (в точках КА и КВ на рисунке 5). Ток срабатывания отсечки выбирают большим тока IкА, проходящего от генератора А при КЗ на шинах В, и тока IкВ, проходящего от генератора В при КЗ на шинах А. Ток срабатывания вычисляется по выражению (1), где вместо Iк(М)mах подставляется больший из токов IкА или IкВ. Во избежание неправильной работы отсечки при качаниях ее ток срабатывания должен отстраиваться и от токов качания Iкач, для чего Iс.з должно удовлетворять одновременно с (1) условию (5): I с. з kОТС I кач max , (5) где kотс = 1,2÷1,3. Рисунок 5 -Мгновенные отсечки на ЛЭП с двусторонним питанием Максимальное значение Iкач определяется по формуле I кач max 2 E / X AB , где Е – ЭДС генераторов А и В (принимается, что ЕА = ЕB = Е = 1,05Uген); ХАВ – суммарное сопротивление между генераторами А и В, равное ХгА + Хсв + ХгВ, при Изм Лист № докум. Подпись Дата ПП 13.02.06 141-РЗ-15 ПЗ Лист 10 этом ХгА и ХгВ –сверхпереходные сопротивления обоих генераторов Х''d; Хсв – сумма сопротивлений всех остальных элементов, включенных между шинами генераторов А и В. Ток срабатывания выбирается большим из двух значений, полученных по условиям (1) и (5). На ЛЭП с двусторонним питанием отсечки устанавливаются с обеих сторон ЛЭП с одинаковым током срабатывания. Зона действия каждой отсечки определяется по точке пересечения N прямой Iс.з с соответствующей кривой тока. Схема отсечки для ЛЭП с двусторонним питанием не отличается от схем на рисунке 4. Отсечки с выдержкой времени Чтобы выполнить РЗ всей ЛЭП с минимальным временем действия, применяется отсечка с выдержкой времени. Зона действия отсечки, работающей с выдержкой времени, выходит за пределы защищаемой ЛЭП и по условию селективности должна отстраиваться от конца зоны РЗ смежного участка по току и по времени, т.е. зона и время действия такой отсечки 1 (рисунок 5) согласуются с зоной и временем действия мгновенной отсечки 2 так, чтобы была обеспечена селективность. Рисунок 6- Выбор Iсз отсечки с выдержкой времени на ЛЭП с односторонним питанием Изм Лист № докум. Подпись Дата ПП 13.02.06 141-РЗ-15 ПЗ Лист 11 В сети с односторонним питанием согласование зон действия РЗ 1 и 2 обеспечивается при выполнении условия I с. з1 kОТС I с. з 2 , (5) где kотс = 1,1 ÷1,2. Зона действия отсечки 1 находится графически. Для выполнения этих условий время действия РЗ tз1 отсечки 1 выбирается на ступень Δt больше tз2 отсечки 2: t з1 t з 2 t . (6) Рисунок 7- Выбор Iсз отсечки с выдержкой времени на ЛЭП с двусторонним питанием В сети с двусторонним питанием токи IК1 и IК2, проходящие через отсечки 1 и 2, неодинаковы (рисунок 8): IК2 > IК1. С учетом этого согласование зон действия отсечек 1 и 2 выполняется обычно графическим способом. Для этой цели (рисунок 7) строится зависимость IК1 и IК2 от расстояния l до точки КЗ. По пересечению прямой Iс.з2 с кривой IК2 определяется конец зоны действия отсечки 2. От конца зоны отсечки 2 необходимо отстроить отсечку 1. Для этого по кривой IК1 находится ток Iк1М, проходящий в РЗ 1 при КЗ в конце зоны отсечки 2. В соответствии с условием (1): I с. з1 kОТС I К 1 М . (7) Расчет ведется при максимальном IК1 и минимальном IК2 значениях. Ток Ic.з Изм Лист № докум. Подпись Дата ПП 13.02.06 141-РЗ-15 ПЗ Лист 12 должен быть также отстроен от IкА при КЗ на шинах подстанции А. Зона действия отсечки определяется по точке пересечения Iс.з1 и IК1. Схемы отсечки с выдержкой времени выполняются так же, как и схемы МТЗ с независимой характеристикой Рисунок 7- Принципиальная схема токовой отсечки с выдержкой времени а- токовые цепи; б- оперативные цепи Токовые отсечки являются самой простой РЗ. Быстрота действия в сочетании с простотой схемы составляет важное преимущество этих РЗ. Недостатками отсечек являются: неполный охват защищаемой ЛЭП и непостоянство зоны действия в связи с изменением режима энергосистемы. Рисунок 8 Характеристика ступенчатой токовой РЗ Неселективные отсечки Неселективной отсечкой называется мгновенная отсечка, действующая при КЗ за пределами своей ЛЭП. Такая отсечка применяется для быстрого отключения КЗ в пределах всей защищаемой ЛЭП. Неселективное действие отсечки при КЗ вне ЛЭП исправляется при помощи АПВ, включающего обратно отключив- Изм Лист № докум. Подпись Дата ПП 13.02.06 141-РЗ-15 ПЗ Лист 13 шуюся ЛЭП. Примеры применения неселективной отсечки приведены на рисунке 9. В первом случае на линии W1 (рисунке. 9, а) установлена отсечка 1, неселективная по отношению к РЗ трансформаторов. Ток срабатывания отсечки 1 отстраивается от конца зоны отсечек 2 и 3, установленных на трансформаторах Т2 и ТЗ, т. е. Iсз1 = (1,1 - 1,2)Iсз2 (или Iсз3). При КЗ в каком-либо трансформаторе, например ТЗ, в пределах зоны действия отсечки 1 последняя срабатывает неселективно одновременно с отсечкой поврежденного трансформатора. В результате этого, кроме трансформатора ТЗ, неселективно отключается W1. При этом пускается устройство АПВ, которое включает обратно неселективно отключившуюся ЛЭП W1 и восстанавливает питание подстанции В. Во втором случае (рисунок 9, б) на W1 для той же цели установлена отсечка 1, неселективная относительно мгновенной отсечки 2 ЛЭП W2. Отсечка 1 отстроена по току от конца зоны действия отсечки 2, но поскольку их выдержки времени одинаковы (t2 = t3 = 0), то при КЗ на участке ЛЭП W2, где зоны действия отсечек совпадают, обе они могут сработать одновременно. Действием АПВ и в этом случае неповрежденная линия W1 будет включена в работу, а поврежденная W2 отключится вновь. Для предотвращения повторного отключения W1 ее отсечка выводится из работы после действия АПВ и спустя некоторое время после успешного включения W1. При этом должно быть соблюдено условие tAПB1 < tАПВ3, где tAПB1 и tАПВ3 - соответственно выдержки времени АПВ ЛЭП W1 и W2. Рисунок 9 Неселентивные отсечки в сочетании с АПВ Неселективная отсечка– это мгновенная отсечка, действующая при КЗ за пределами своей линии. Применяется в случаях, когда это необходимо для сохранения устойчивости. Неселективное действие исправляется при помощи АПВ, включающего неселективно отключившуюся линию. Изм Лист № докум. Подпись Дата ПП 13.02.06 141-РЗ-15 ПЗ Лист 14 Рисунок 4. Неселективные отсечки в сочетании с АПВ В первом случае на линии W1 (рис.5.5, а) установлена отсечка 1, неселективная по отношению к РЗ трансформаторов. Ток срабатывания отсечки 1 отстраивается от конца зоны отсечек 2 и 3, установленных на трансформаторах Т2 и ТЗ, т.е. Iс.з = (1,1 – 1,2) Iс.з2 (или Iс.з3). При КЗ в каком-либо трансформаторе, например ТЗ, в пределах зоны действия отсечки 1 последняя срабатывает неселективно одновременно с отсечкой поврежденного трансформатора. В результате этого, кроме трансформатора ТЗ, неселективно отключается W1. При этом пускается устройство АПВ, которое включает обратно неселективно отключившуюся ЛЭП W1 и восстанавливает питание подстанции В. Во втором случае (рис. 5.5, б) на W1 для той же цели установлена отсечка 1, неселективная относительно мгновенной отсечки 2 ЛЭП W2. Отсечка 1 отстроена по току от конца зоны действия отсечки 2, но поскольку их выдержки времени одинаковы (t1 = t2 = 0), то при КЗ на участке ЛЭП W2, где зоны действия отсечек Изм Лист № докум. Подпись Дата ПП 13.02.06 141-РЗ-15 ПЗ Лист 15 совпадают, обе они могут сработать одновременно. Действием АПВ и в этом случае неповрежденная линия W1 будет включена в работу, а поврежденная W2 отключится вновь. Для предотвращения повторного отключения W1 ее отсечка выводится из работы после действия АПВ и спустя некоторое время после успешного включения W1. При этом должно быть соблюдено условие tАПВ1 < tАПВ3, где tАПВ1 и tАПВ3 соответственно выдержки времени АПВ ЛЭП W1 и W2. Отсечки на линиях с двусторонним питанием На линии с двусторонним питанием мгновенная отсечка не должна действовать при КЗ за пределами защищаемой ЛЭП (в точках КА и КВ на рис.5.6). Ток срабатывания отсечки выбирают большим тока IкА, проходящего от генератора А при КЗ на шинах В, и тока IкВ, проходящего от генератора В при КЗ на шинах А. Ток срабатывания вычисляется по выражению (5.2), где вместо Iк(М)mах подставляется больший из токов IкА или IкВ. Во избежание неправильной работы отсечки при качаниях ее ток срабатывания должен отстраиваться и от токов качания Iкач, для чего Iс.з должно удовлетворять одновременно с (5.2) условию (5.4): I с. з kОТС I кач max , (5.4) где kотс = 1,2÷1,3. Максимальное значение Iкач определяется по формуле I кач max 2 E / X AB , где Е – ЭДС генераторов А и В (принимается, что ЕА = ЕB = Е = 1,05Uген); ХАВ – суммарное сопротивление между генераторами А и В, равное ХгА + Хсв + ХгВ, при этом ХгА и ХгВ –сверхпереходные сопротивления обоих генераторов Х''d; Хсв – сумма сопротивлений всех остальных элементов, включенных между шинами генераторов А и В. Изм Лист № докум. Подпись Дата ПП 13.02.06 141-РЗ-15 ПЗ Лист 16 Рисунок -Мгновенные отсечки на ЛЭП с двусторонним питанием Ток срабатывания выбирается большим из двух значений, полученных по условиям (5.2) и (5.4). На ЛЭП с двусторонним питанием отсечки устанавливаются с обеих сторон ЛЭП с одинаковым током срабатывания. Зона действия каждой отсечки определяется по точке пересечения N прямой Iс.з с соответствующей кривой тока. Схема отсечки для ЛЭП с двусторонним питанием не отличается от схем на рис.5.2, а. Отсечки с выдержкой времени Мгновенная отсечка защищает только часть ЛЭП; чтобы выполнить РЗ всей ЛЭП с минимальным временем действия, применяется отсечка с выдержкой времени (см. рис.5.2, б). Зона и время действия такой отсечки 1 (рис.5.7, а, б) согласуются с зоной и временем действия мгновенной отсечки 2 так, чтобы была обеспечена селективность. Для выполнения этих условий время действия РЗ tз1 отсечки 1 выбирается на ступень Δt больше tз2 отсечки 2: t з1 t з 2 t . Изм Лист № докум. (5.5) Подпись Дата ПП 13.02.06 141-РЗ-15 ПЗ Лист 17 Изм Лист № докум. Подпись Дата ПП 13.02.06 141-РЗ-15 ПЗ Лист 18 В зависимости от точности реле времени отсечки 1 t3 = 0,3÷0,6 с. Зона дей- ствия отсечки 1 должна быть короче зоны работы отсечки 2 (рис.5.7, в). В сети с односторонним питанием согласование зон действия РЗ 1 и 2 обеспечивается при выполнении условия I с. з1 kОТС I с. з 2 , (5.6) где kотс = 1,1 ÷1,2. Зона действия отсечки 1 (AN на рис.5.7, а) находится графически. В сети с двусторонним питанием токи IК1 и IК2, проходящие через отсечки 1 и 2, неодинаковы (рис.5.8): IК2 > IК1. С учетом этого согласование зон действия отсечек 1 и 2 выполняется обычно графическим способом. Для этой цели (рис.5.8) строится зависимость IК1 и IК2 от расстояния l до точки КЗ. По пересечению прямой Iс.з2 с кривой IК2 (точка М) определяется конец зоны действия отсечки 2. От точки М необходимо отстроить отсечку 1. Для этого по кривой IК1 находится ток Iк1М, проходящий в РЗ 1 при КЗ в конце зоны отсечки 2 (точка М). В соответствии с условием (5.2): I с. з1 kОТС I К 1 М . (5.6а) Расчет ведется при максимальном IК1 и минимальном IК2 значениях. Ток Ic.з Изм Лист № докум. Подпись Дата ПП 13.02.06 141-РЗ-15 ПЗ Лист 19 должен быть также отстроен от IкА при КЗ на шинах подстанции А. Зона действия отсечки определяется по точке пересечения Iс.з1 и IК1. Схемы отсечки с выдержкой времени выполняются так же, как и схемы МТЗ с независимой характеристикой (4.2). Токовые отсечки являются самой простой РЗ. Быстрота действия в сочета- Изм Лист № докум. Подпись Дата ПП 13.02.06 141-РЗ-15 ПЗ Лист 20 нии с простотой схемы составляет важное преимущество этих РЗ. Недостатками отсечек являются: неполный охват защищаемой ЛЭП и непостоянство зоны действия в связи с изменением режима энергосистемы. Сочетая МТЗ 1 с мгновенной отсечкой 3 и отсечкой с выдержкой времени 2, можно получить трехступенчатую МТЗ, обеспечивающую быстрое отключение повреждений на защищаемой линии W1 и резервирующую РЗ 4 и 5 следующего участка. Характеристика времени действия трехступенчатой МТЗ показана на рис.5.9. Изм Лист № докум. Подпись Дата ПП 13.02.06 141-РЗ-15 ПЗ Лист 21 Достоинства 1. Конструктивно одна из самых простых защит. 2. Высокая быстрота действия. Недостатки 1. Неполный охват зоной действия защищаемой линии. 2. Непостоянство зоны действия под влиянием сопротивлений в месте повреждения и изменений режима системы. Изм Лист № докум. Подпись Дата ПП 13.02.06 141-РЗ-15 ПЗ Лист 22 Изм Лист № докум. Подпись Дата ПП 13.02.06 141-РЗ-15 ПЗ Лист 23 Изм Лист № докум. Подпись Дата ПП 13.02.06 141-РЗ-15 ПЗ Лист 24 Изм Лист № докум. Подпись Дата ПП 13.02.06 141-РЗ-15 ПЗ Лист 25 Изм Лист № докум. Подпись Дата ПП 13.02.06 141-РЗ-15 ПЗ Лист 26 Изм Лист № докум. Подпись Дата ПП 13.02.06 141-РЗ-15 ПЗ Лист 27 Изм Лист № докум. Подпись Дата ПП 13.02.06 141-РЗ-15 ПЗ Лист 28
