Токовая направленная защита нулевой последовательности

Четырехступенчатая направленная защита нулевой последовательности (ТНЗНП) содержит (рис.1.4):

- реле тока I ступени;

- реле тока II ступени;

- реле тока III ступени;

- реле тока IV ступени;

- разрешающее реле направления мощности (РНМНП);

- блокирующее реле направления мощности (РНМНП).

Реле тока нулевой последовательности реагируют на ток нулевой последовательности 3I₀ , который рассчитывается по векторам фазных токов по формуле:

. (1.2)

Реле направления мощности нулевой последовательности реагирует на величины векторов тока нулевой последовательности и напряжения нулевой последовательности, а также угол сдвига фаз между ними. Напряжение нулевой последовательности берется от «разомкнутого треугольника» трансформаторов напряжения (рис.1.1).

Разрешающее реле направления мощности срабатывает при КЗ на защищаемой линии, когда мощность нулевой последовательности направлена от линии к шинам. Блокирующее реле направления мощности срабатывает при КЗ «за спиной», когда мощность нулевой последовательности направлена от шин в линию.

Каждая из четырех ступеней ТНЗНП может работать как направленная, так и ненаправленная, что определяется, соответственно, программируемыми накладками ХВ44, ХВ45, ХВ46 и ХВ47 для I, II, III и VI ступеней (рис.1.4).

Направленность I и II ступеней обеспечивается только от разрешающего реле направления мощности, а III и IVступеней от разрешающего и блокирующего (ступень сработает при срабатывании разрешающего реле или несрабатывания блокирующего). Контроль от блокирующего реле направления мощности можно вывести программируемыми накладками ХВ48 и ХВ49.

Ступени ТНЗНП действуют с выдержками времени ДТ11, ДТ12, ДТ13, ДТ14 соответственно для I, II, III и VI ступеней через элемент ИЛИ (117) в выходной блок защиты на отключение выключателя, пуск УРОВ и светодиодную сигнализацию.

В защите предусмотрено ускорение II или III ступени защиты при включении выключателя, а также оперативное ускорение (на схеме рис.1.4 не показаны).

РАСЧЕТ СТУПЕНЧАТЫХ ЗАЩИТ ВОЗДУШНЫХ

ЛИНИЙ 110 – 220 кВ

Расчет дистанционной защиты

2.1.1. Характеристики и технические данные

В настоящем пособии приводится методика расчета трехступенчатой дистанционной защиты (Д3), составленные по [2].

Характеристики срабатывания реле сопротивления (РС) представлены на рис.2.1.

В цифровых защитах уставки устанавливаются отдельно по оси R и Х, поэтому сопротивление срабатывания защиты должно быть представлено в виде ортогональных составляющих

. (2.1)

При этом будет уставкой по оси Х. Уставка по оси R (охват защитой по оси R) должна включать кроме активного сопротивления линии в пределах зоны защиты , сопротивление дуги .

Рис. 2.1. Характеристики трехступенчатой микропроцессорной защиты

фирмы «ЭКРА»

Сопротивление дуги является нелинейным, зависит от величины тока КЗ и может быть определено по выражению

, (2.2)

где – длина дуги в метрах; – ток в месте КЗ, А.

Тогда уставка по оси R в первичных величинах будет равна:

.

В расчетах можно принять

. (2.3)

Сопротивление срабатывания реле сопротивления определяется по первичному сопротивлению срабатывания защиты по выражению

, (2.4)

где и – коэффициенты трансформации трансформаторов тока и напряжения.

Характеристика срабатывания каждой ступени РС (рис.2.1) представляет собой параллелограмм, верхняя сторона которого параллельна оси R и пересекает ось Х в точке с координатой Х_уст , а правая сторона наклонена под углом φ₁ к оси R и пересекает ее в точке с координатой R_уст(R_усти Х_уст – уставки соответствующей ступени по активному и реактивному сопротивлениям: , , и , , . Угол φ₁ выбирается равным углу полного сопротивления линий и опре6деляется из формулы:

.

Характеристики РС направленных ступеней ограничены с помощью двух отрезков, исходящих из начала координат под углами φ₂ и φ₃ (см. табл. 2.1). Отсчет всех углов производится от оси R против часовой стрелки.

Основные параметры ДЗ шкафа указаны в табл. 2.1.

Таблица 2.1.

Ступени	Диапазон изменения параметров
Rуст (Ом на фазу)	Хуст (Ом на фазу)
I, II	0,2 ÷100 (Iном=5 А) 1 ÷500 (Iном=1 А)	0,2 ÷100 (Iном=5 А) 1 ÷500 (Iном=1 А)	45 ÷ 89	- 89 ÷ 0	91 ÷ 179
III	- 89 ÷ + 89

Характеристика РС дополнительной ненаправленной ступени имеет форму параллелограмма, смещенного в третий квадрат на величину не более 0,1 Х_уст, а ее уставки по R, X и φ₁ совпадают с аналогичными для РС направленой II ступени.

Время срабатывания РС при работе на угле линии электропередачи не более 0,025 с.

Коэффициент возврата РС для всех ступеней, определяемый при номинальном токе, находится в пределах 1,01 – 1,05. При расчетах брать k_в = 1,05.

2.1.2. Выбор сопротивлений срабатывания и проверка чувствительности реле сопротивления