Лектор: Шалимов А.С., ведущий инженер

Методики расчёта параметров срабатывания Методики расчёта параметров срабатывания микропроцессорных устройств релейной защиты и микропроцессорных устройств релейной защиты и

автоматики подстанционного оборудования автоматики подстанционного оборудования 110-750 кВ110-750 кВ

Лектор: Шалимов А.С., ведущий инженер

Чебоксары, 2013

Лекционный курспо программе повышения квалификации

«Выбор уставок и обслуживание устройств релейной защиты и автоматики »

ООО «Научно-производственное предприятие Селект»

Обучение, курсы повышения квалификации и переподготовки специалистов электротехнических предприятий, учреждений и организаций энергетики типовым методикам расчёта параметров срабатывания микропроцессорных (МП) устройств РЗА основного электрооборудования подстанций (ПС) 110-750 кВ и линий электропередачи с односторонним питанием 110-330 кВ.

Цель курса:Цель курса:

Задачи курса:Задачи курса:

1. Рассмотреть функциональное описание РЗА объектов с учётом возможностей современных МП аппаратов РЗА.

2. Проанализировать схемы привязки РЗА объектов.3. Изучить методические указания по выбору параметров срабатывания

МП устройств РЗА.4. Практическая работа с методиками расчёта уставок.

2

Цели и задачиЦели и задачи

Содержание учебного курсаСодержание учебного курса

1. РЗА линий электропередачи с односторонним питанием 110-330 кВ

2. РЗА трансформаторов 110-220 кВ

3. РЗА автотрансформаторов 220-750 кВ

4. РЗА шунтирующих реакторов 110-750 кВ

5. Дифференциальная защита шин 110-750 кВ

6. РЗА управляемых шунтирующих реакторов 110-750 кВ

7. РЗА батарей статических конденсаторов 110-330 кВ

3

1.1 Методика расчёта уставок РЗА ЛЭП с односторонним 1.1 Методика расчёта уставок РЗА ЛЭП с односторонним питанием (тупиковых) 110-330 кВ питанием (тупиковых) 110-330 кВ

Рассматриваемые функции РЗА:-Дистанционная защита от всех видов КЗ (ANSI 21, 21N);-Токовая защита нулевой последовательности (ANSI 50, 67N);-Максимальная токовая защита (аварийная или резервная, ANSI 50, 50N);-Устройство резервирования при отказе выключателя (ANSI 50BF);-Автоматическое повторное включение (ANSI 79).

4


5


6

2.1 Методика расчёта уставок РЗА трансформаторов 110-220 кВ 2.1 Методика расчёта уставок РЗА трансформаторов 110-220 кВ

Рассматриваемые функции РЗА:-Дифференциальная защита трансформатора (ANSI 87T);-Ограниченная токовая защита от КЗ на землю в обмотке/на ошиновке ВН трансформатора (ANSI 87N);-Дифференциальная защита ошиновки ВН трансформатора (ANSI 87B);-Дифференциальная защита ошиновки на стороне НН трансформатора (ANSI 87B);-Максимальная токовая защита на стороне ВН/СН/НН трансформатора (ANSI 50);-Токовая защита обратной последовательности на стороне ВН/СН/НН трансформатора (ANSI 46);-Токовая защита нулевой последовательности на стороне ВН трансформатора (ANSI 50N);-Устройство резервирования при отказе выключателя ВН/СН/НН;-Токовая защита от перегрузки на стороне ВН/СН/НН (ANSI 49);-Автоматическое повторное включение выключателя СН/НН трансформатора (ANSI 79);-Орган напряжения нулевой последовательности защиты от замыкания на землю в сети СН/НН (ANSI 64, 59). 7


8

Дифференциальная защита трансформатора (ANSI 87T)

,)5,02,0()( НОМ.ОРЕГ IIDIFFI

.2,0)( НОМ.ОIDIFFI

,)1,0(5,1)( НОМ.ОРЕГ IUDIFFI

.85,1

5,1,37501

РЕГТОК

РЕГТОК

UK

UKSLOPE

.1ТОРМ.НАЧ SLOPE

DIFFII

)о.е.(5,02 SLOPE

)о.е.(5)ТОРМ.НАЧ(2 I

.76)( НОМ.OIDIFFI

МАКС.ВНЕШ)( IDIFFI

Начальный ток срабатывания:

Коэффициенты торможения:

Дифференциальная отсечка:


9

НОМ.C5,1)( IREFI

Ограниченная токовая защита от КЗ на землю в обмотке/на ошиновке ВН трансформатора (ANSI 87N)

)о.е.(0SLOPE

,3

;3

3210

0

LLL

N

IIII

II

|3| 0ОТКЛ II

|33||33| 0000ТОРМ IIIIkI

Ток отключения:

Ток торможения:


10

Начальная точка 2Ток дополнительного

торможенияНачальная точка 1 Угол наклона 1

Угол наклона 2

i

i

f

fSLOPE

95,1

075,031

Дифференциальная отсечка 87B (I‑DIFF>>), не определяется ввиду практической невозможности выбора критерия срабатывания.

Дифференциальная токовая защита ошиновки на стороне ВН трансформатора (ДЗО ВН), использующая характеристики стабилизации (торможения) (ANSI 87B)

.MAX.ДЛ.ДОП.MAX.ДЛ.ДОПОТСТР 2,1)( IIKDIFFI

87(SLOPE1) ≥ 0,5 (о.е.)

ПРИСНАГР.МАКС.ШИННАГР.МАКС. 2,1 II

)о.е.(/2)STAB ON ADD-I(87 ШИННАГР.МАКС. NObjIIB

Дополнительное торможение:

ОТКЛ.ПРИССЗ.ПРИСДОП.ТОРМ ТТT

3.1 Методика расчёта уставок РЗА3.1 Методика расчёта уставок РЗА автотрансформаторов 220-750 кВ автотрансформаторов 220-750 кВ

Рассматриваемые функции РЗА:-Дифференциальная защита АТ (ANSI 87Т);-Ограниченная токовая защита от КЗ на землю в обмотке/на ошиновке ВН/СН АТ (ANSI 87N);-Дифференциальная защита ошиновки ВН/СН АТ (ANSI 87B);-Дифференциальная защита ошиновки на стороне НН АТ (ANSI 87B);-Контроль изоляции вводов ВН АТ 330-750 кВ;-Дистанционная защита на стороне ВН/СН АТ;-Токовая защита нулевой последовательности на стороне ВН/СН АТ (ANSI 50N, 67N);-Максимальная токовая защита на стороне ВН/СН/НН АТ (ANSI 50);-Токовая защита обратной последовательности на стороне НН АТ (ANSI 46);-Устройство резервирования при отказе выключателя ВН/СН/НН;-Токовая защита от перегрузки на стороне ВН/СН/НН (ANSI 49);-Автоматическое повторное включение выключателя ВН/СН/НН АТ);-Функция контроля наличия/отсутствия и синхронизма напряжений шин ВН/СН и АТ (ANSI 25);-Орган напряжения нулевой последовательности защиты от замыкания на землю в сети НН (ANSI 64, 59). 11


12

Дифференциальная защита автотрансформатора (ANSI 87T)

,)1,0(5,1)( НОМ.ОРЕГ IUDIFFI

1) для варианта: автотрансформатор, работающий в продолжительном режиме средней загрузки (порядка 50% от SНОМ АТ):

,

21,95

)1,0()05,02(5,1)1торм(87

РЕГТОК

РЕГРЕГТОК

I

I

KUK

UKUKKT

.

21,85

)1,0()25,0(5,1)1торм(87

РЕГТОК

РЕГРЕГТОК

I

I

KUK

UKUKKT

.95,1

5,1075,03)(87

РЕГТОК

РЕГТОК1торм UK

UKKT

.85,1

5,1,3750)1торм(87

РЕГТОК

РЕГТОК

UK

UKKT

Коэффициент торможения

При условии, что :1,0

2) для варианта: автотрансформатор, работающий в продолжительном режиме максимальной загрузки (порядка 100% от SНОМ АТ).


13

Дифференциальная защита автотрансформатора (ANSI 87T)

Параметры дополнительной (второй) характеристики торможения:

)о.е.(5,0)2торм(87 KT

)о.е.(5)ТОРМ.НАЧ(2 I

,торм2

2-ДИФ.1)ТОРМ.НАЧ(2)Б.Т.ТОРМ(2 K

III

].[торм1 )Б.Т.ТОРМ(1)ТОРМ.НАЧ(22-ДИФ.1 IIKI

Дифференциальная отсечка:

87 ( ) 7 ,NObjT I DIFF I

ВНЕШ.МАКС87 IDIFFIT

87 ( ) (1 / ),NObj KT I DIFF I U

.2ТОРМ.НАЧ NObjII

,1,05,1

2ТОРМ

РЕГ1Б.Т.ТОРМ K

UI

14


Дистанционная направленная защита на стороне ВН (СН) АТ (ANSI 21, 21N)

00 3IKI

ZZ

L

L

21

21

LL

LL

II

UUZ

Комбинированный пуск ДЗ:

2

12

1

2

10

2

100

3

1

XR

RRXXK

1

1

10

100 arctanarctan Угол

R

X

RR

XXK

,13

1

1

0

L

Е

R

R

R

R

.13

1

1

0

L

Е

X

X

X

X

15


Токовая направленная защита нулевой последовательности (ТЗНП) на стороне ВН(СН) АТ (ANSI 50N, 67N)

Выбор уставок токовой защиты нулевой последовательности соответствует условиям и принципам, изложенных в «Руководящих указаниях по релейной защите. Выпуск 13Б. Релейная защита понижающих трансформаторов и АТ 110-500 кВ. Расчеты. – М.: Энергия, 1985», с учетом особенностей выполнения токовой защиты от КЗ на землю в микропроцессорных устройствах релейной защиты.

Например, несимметричные условия нагрузки в многосторонне заземленных сетях или различные погрешности ТТ могут вызывать ток небаланса нулевой последовательности и излишним срабатываниям ступеней ТЗНП с малыми значениями уставок по току срабатывания. Чтобы этого избежать, ступени ТЗНП МП устройствах выполняют с торможением от величины фазных токов.

4.1 Методика расчёта уставок РЗА4.1 Методика расчёта уставок РЗАшунтирующих реакторов 110-750 кВ шунтирующих реакторов 110-750 кВ

Рассматриваемые функции РЗА:-Продольная дифференциальная защита реактора (ANSI 87R);-Продольная дифференциальная защита реактора и ошиновки ВН (ANSI 87R&B);-Дифференциальная защита ошиновки на стороне высоковольтных вводов реактора (ANSI 87B);-Поперечная дифференциальная защита реактора (ANSI 50);-Токовая защита нулевой последовательности на стороне высоковольтных вводов реактора (ANSI 50N);-Токовая защита нулевой последовательности на стороне нейтрали реактора (ANSI 50N);-Максимальная токовая защита на стороне высоковольтных вводов реактора (ANSI 50);-Токовая защита обратной последовательности на стороне высоковольтных вводов реактора (ANSI 46);-Контроль изоляции вводов ВН реактра 330-750 кВ;-Устройство резервирования при отказе выключателя реактора (ANSI 50BF);-Защита минимального напряжения шин (автоматика ограничения снижения напряжения, ANSI 27). 16

Рассмотрены следующие возможности МП устройств: - продольная дифференциальная защита реактора с применением функции эффективного торможения током для отстройки от броска тока включения, которая позволяет обеспечить лучшую чувствительность в диапазоне малых токов КЗ, по сравнению с классической дифзащитой ШР (без токового торможения), применяемой ранее;

;)(87 НОМВЫРОДНПЕРОТС IfKKKDIFFIR )о.е.(46,04,0)(87 DIFFIR

;)(87 НОМВЫРОДНОТС IfKKDIFFIR )о.е.(15,0)(87 DIFFIR


17

- МТЗ и ТЗОП реактора для частичного резервирования быстродействующих защит от всех видов КЗ и витковых замыканий в обмотке.


18

19


.0,270,1352,01,0 НОМ.РНОМ.Р IIKI UCЗ

.ЗАПСЗ.СМ.ПРСЗ ТТT

,1,8 НОМ.РНОМ.РОТСCЗ IIKKI U

сек1,00,8СЗ T

Ток срабатывания ТЗОП выбирается по условию отстройки от тока небаланса в реакторе при нарушении симметрии напряжений в сети высокого напряжения (ВН):

Выдержка времени ТЗОП на отключение и пуск УРОВ ШР:

Ток срабатывания МТЗ выбирается по условию отстройки от возможных перегрузок реактора по току в симметричных режимах повышения напряжения в сети ВН:

Выдержка времени МТЗ на отключение и пуск УРОВ ШР:

Динамическая уставка МТЗ:

20

- четыре варианта реализации поперечной токовой дифзащиты реактора:1) обычный (классический);2) с применением дифференциального трансформатора тока (ДТФ);3) с динамической коррекцией уставок при холодном пуске;4) дифференциальной защиты с торможением;

Подключение комплектов ПДЗ c функцией МТЗ к ТТ в расщеплённых обмотках ШР

НОМ.РНОМ.Р

НОМ.РНБПЕРОДНОТС

СЧНБ.МАКС.РАСЧНБ.МАКС.РАОТСCЗ1

3403501005025051

350

)(250

I,I,,,,,

I,IKKK

IIKII''

'''

с.1,00 IСЗТ


21


НОМ.РНОМ.Р

НОМ.РНБОДНОТССЧНБ.МАКС.РА'

СЧНБ.МАКС.РАОТСCЗ2

13,035,150100505051

50)(150

II,,,,,

IK,IKKIIKII U''''

с.5,0IСЗТ

Временная диаграмма

работы МТЗ с динамической

коррекцией уставок:

5.1 Методика расчёта уставок дифференциальной токовой 5.1 Методика расчёта уставок дифференциальной токовой защиты шин 110-750 кВ защиты шин 110-750 кВ

22

Рассматривается дифференциальная токовая защита шин 110-750 кВ в двух вариантах исполнения:1) централизованная;2) децентрализованная.

Централизованная дифференциальная токовая защита одиночных секционированных систем шин (трехфазная/однофазная):- при трехфазном исполнении ДЗШ в каждом отдельном комплекте защиты шин измерение (сравнение) трехфазных систем токов присоединений защищаемой секции шин производится одним устройством (отдельное устройство для каждой секции шин);- при однофазном исполнении ДЗШ, в каждом отдельном комплекте защиты шин измерение (сравнение) одноименных фаз токов присоединений защищаемой секции шин производится тремя устройствами (отдельное устройство для каждой фазы секции шин).

Децентрализованная дифференциальная токовая защита и УРОВ одиночных (секционированных) и двойных систем шин Децентрализованная ДЗШ является интегрированной системой защиты секций или систем шин (как правило 2 или 4, всего до 12 отдельных секций шин), включающей индивидуальные устройства ДЗШ для каждого присоединения шин (до 48-ми ячеек), установленных, в основном, в шкафах защиты присоединений и соединенных радиальными волоконно-оптическими связями (локальная сеть ДЗШ) с центральным устройством (координатором) дифзащиты шин.


23

Дифференциальная токовая защита шин 110-750 с присоединением ячеек без изменения фиксации, использующая характеристики стабилизации

(торможения), ANSI 87В.

Возможности: до 7-12 ячеек (присоединения данной секции (системы) шин, имеющие комплект (керн) измерительных ТТ для подключения в токовые цепи ДЗШ).

Расчёт параметров аналогичен расчёту ДЗО Т(АТ).

Начальная точка 2Ток дополнительного

торможенияНачальная точка 1 Угол наклона 1

Угол наклона 2


24

Состав:– центральный

терминал, – терминалы ячейки.

Децентрализованная дифференциальная токовая защита и УРОВ одиночных (секционированных) и двойных систем шин

14

2,1):(87ob

ob

KKBZFACSTABB

MINSCCIBZIdB 5,0)(87

LOADMAXIBZIdB 2,1)(87

MINSCCIEFBZIdB 7,0)(87


25

Децентрализованная дифференциальная токовая защита и УРОВ одиночных (секционированных) и двойных систем шин

ЗСТОРМНАЧIEFBZIsB ..05,1)(87

5,0):(87 CZFACSTABB

):(878,0):(87 CZFACSTABBCZFACSTABB

Характеристика срабатывания функции ДЗШ при КЗ на «землю» (чувствительный орган ДЗШ):


26

Уставки УРОВ:

MINSCCIBFI 5,0)(50

Характеристика срабатывания функции УРОВ:

TCUTRIPTCUXXrepeatTRIPTPBFT MIN )/6106()/25(1

TCUTRIPTCUXXrepeatTRIPTmPBFT MIN )/6106()/25(

TCUTRIPTCUXXrepeatTRIPTIBFT MIN )/6106()/25(

6.1 Методика расчёта уставок РЗА управляемых6.1 Методика расчёта уставок РЗА управляемыхшунтирующих реакторов 110-750 кВ шунтирующих реакторов 110-750 кВ

27

РОДУ – однофазная электромагнитная часть реактораСО – сетевая обмоткаКО – компенсационная обмоткаОУ – обмотка управленияТМП – трансформаторно-преобразовательный блокПП – полупроводниковые трёхфазные преобразователиСАУ – система автоматического управленияУЗП – устройство защиты от перенапряженийДПТ – датчик постоянного токаTV – трансформатор напряженияTA – трансформатор тока

Рассматривается МП РЗА, управляемых подмагничиванием шунтирующих реакторов, конструкция которых представляет собой двухобмоточный трансформатор с возможным расщеплением фаз первичной (сетевой) обмотки, а также некоторыми другими конструктивными особенностями.


28

Электромагнитная схема трехфазного трехобмоточного УШР 220 – 750 кВ.

%5060К U

Эксплуатационные особенности УШР:

Напряжение КЗ

Величина броска тока включения НОМ2 I

Система РЗА СО УШР аналогична РЗА неуправлямых ШР.ОУ и КО имеют свой состав защит.


29

Дополнительные варианты исполнения поперечной дифзащиты сетевой обмотки УШР

ПДЗР с ДТФПДЗР в общем комплекте с ДЗР

ПДЗР с независимым измерением токов

7.1 Методика расчёта уставок РЗА батарей статических 7.1 Методика расчёта уставок РЗА батарей статических конденсаторов 110-330 кВ конденсаторов 110-330 кВ

30

Рассматриваемые функции РЗА:-Продольная дифференциальная защита БСК (ANSI 87C);-Продольная дифференциальная защита БСК и ошиновки ВН БСК (ANSI 87R&B);-Дифференциальная защита ошиновки на стороне высоковольтных вводов БСК (ANSI 87B);-Дифференциальная защита нулевой последовательности БСК (ANSI 87N);-Небалансная дифференциальная токовая защита БСК;-Токовая защита нулевой последовательности на стороне высоковольтных вводов БСК (ANSI 50N);-Токовая защита нулевой последовательности на стороне нейтрали БСК;-Максимальная токовая защита на стороне высоковольтных вводов БСК;-Токовая защита обратной последовательности на стороне высоковольтных вводов БСК (ANSI 46);-Устройство резервирования при отказе выключателя реактора (ANSI 50BF);-Защита минимального напряжения шин (автоматика ограничения снижения напряжения, ANSI 27);-Защита от повышения напряжения шин (автоматика ограничения повышения напряжения) ЗПН/АОПН (ANSI 59).


31

Конструкция БСК 110-330 кВ:

Схема единичного конденсатора:

,14-1Б

N

CMC

,0

1n

CmC

.2

2 04-1Б

1Ф

nN

CmMC

N

CMC


32

Ток батареи в переходном режиме включения:

Н.БСК

КЗНОМ.БСКВКЛ.БСК 2

Q

WKII U

3

10 3НОМФ

НОМ.БСК

UCIгде – номинальный ток БСК, кА;

РС

2C

КЗ XX

EW

– трехфазная мощность КЗ на шинах, в месте установки БСК, МВА;

62НОМФН.БСК 10 UCQ – номинальная трехфазная мощность БСК, МВАр;

Н.К

РАСЧ

3 Un

UKU

- коэффициент загрузки конденсаторов по напряжению.

При наличии на ПС нескольких БСК, необходимо учитывать взаимное влияние конденсаторных батарей, предварительно подключенных к шинам. В этом случае ток определяется по формуле:

CLpLCCX

СUI

0

2100

1РВКЛ 314

1

3

2

CX

1

0где

.10

10

CC

CCC

– эквивалентное расчетное реактивное сопротивление ранее включенных БСК, Ом;

СПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕСПАСИБО ЗА ВНИМАНИЕ

Documents

Лектор: Шалимов А.С., ведущий инженер