Расчет устройства релейной защиты воздушной линии 110 кВ «Мудьюга-тяговая-Кодино»

4 ЗАЩИТА  ВЛ 110 КВ

4.1 Расчёт УРЗ ВЛ 110 кВ «Мудьюга-тяговая-Кодино»

Согласно [1]   предусматриваем следующие защиты

·  от многофазных КЗ

-  дистанционная защита;

-  токовая отсечка.

·  от замыканий на землю

-  токовая направленная защита нулевой последовательности.

Указанные защиты реализуем с использованием  шкафа ШЭ2607 011021.

Краткая характеристика шкафа.

Шкаф типа ШЭ2607 011021 состоит из двух комплектов с возможностью независимого обслуживания: А1 (на базе терминала  БЭ2704V011), А2 (на базе терминала БЭ2704V021).

Комплекты А1 и А2 выполняют следующие основные функции:

-  трёхступенчатая дистанционная защита (ДЗ) от многофазных КЗ;

- четырёхступенчатая токовая направленная защита нулевой последовательности  от  КЗ на землю;

-  токовая отсечка от многофазных КЗ;

- УРОВ.

Основные принципы  выполнения дистанционной и токовой защит шкафа ШЭ2607 011021 сохраняют традиционную российскую идеологию, реализованную в шкафах защит линий типа ШДЭ 2801, ШДЭ 2802.

Дополнительно к основным функциям выполнения защит терминалы обеих комплектов обеспечивают:

-  непрерывную проверку функционирования и самодиагностику;

-  сигнализацию текущего состояния;

-  измерение токов и напряжений;

-  регистрацию событий;

-  осциллографирование токов, напряжений и дискретных сигналов в аварийных режимах;

-  определение расстояния до места повреждения (ОМП).

4.1.1 Ступенчатая дистанционная защита

Применяем трёхступенчатую дистанционную защиту от многофазных к.з. Исходные данные приведены в п.2.1.1.2.

4.1.1.1 Первая ступень

Первичное сопротивление срабатывания I ступени выбирается по условию отстройки от металлического к.з. на шинах подстанции на противоположном конце линии (на шинах ПС «Кодино»).

где    к_отс = 1,15 – коэффициент отстройки, учитывающий различные погрешности, неточность расчёта электрических величин и необходимый запас [15],

Z_л – сопротивление защищаемой линии, Z_л= Z_1л5+ Z_1л4, согласно рис.3.

= 12,26 Ом,

arg = 54,81°

Время срабатывания определяется собственным временем срабатывания реле сопротивления и принимается равным   = 0,03 с.

4.1.1.2 Вторая ступень

Первичное сопротивление срабатывания II ступени принимается меньшим из полученных  по условиям

·  согласования с I ступенью защиты предыдущей линии

где    K_ток = 1 – коэффициент токораспределения,

a =0,1 – коэффициент, учитывающий различные погрешности измерительных трансформаторов и релейной аппаратуры,

d =sinj_з /sinj_maxч  – отношение синусов угла расчётного сопротивления ( угла защиты) и угла максимальной чувствительности, j_maxч=75°   [15].

·  отстройки от к.з. на шинах СН (НН) трансформатора ПС «Кодино», примыкающей к противоположному концу линии.

где    Z_т – минимально возможное сопротивление обмоток трансформатора.

По условию согласования с 1-ой ступенью защиты предыдущей линии, необходимо определить первичное сопротивление срабатывания I ступени  защиты предыдущей линии. Т.к. на этой линии имеются отпайки с трансформаторными подстанциями, то  необходимо рассмотреть три условия:

·  при наличии на линии отпайки с трансформаторной подстанцией без выключателя на стороне ВН (ПС «Швакино»)

где      Z_1л3 – величина сопротивления линии до отпайки,  согласно рис.3 и рис.4;

Z_т  – сопротивление трансформатора на ПС «Швакино».

Расчёт параметров трансформатора сведём в табл. 4.1

Таблица 4.1

Исходные данные	Формула расчёта	Результат
ТМН-2500/110 Sн = 2,5 МВА, Р кз  =22 кВт , U ВН  = 110 кВ, U НН  = 6,6кВ, u квн  = 9,55 %, РПН на стороне НН +10´1,5 % - 8´1,5 %

·  при наличии на линии отпайки с трансформаторной подстанцией с выключателем на высокой стороне (ПС «Обозерская-тяговая»)

где      Z_1л3 + Z_1л2  –  величина сопротивления линии до отпайки,

·  условию отстройки от металлического к.з. на шинах подстанции на противоположном конце линии (на шинах ПС «Обозерская»)

По трём условиям выбираем наименьшее сопротивление срабатывания

Для отстройки по второму условию необходимо определить параметры трансформаторов ПС «Кодино». Результаты расчёта сводим в табл. 4.2.

Таблица 4.2

Исходные данные	Формула расчёта	Результат
ТДТН-10000/110 Sн = 10 МВА, Р кз  =76 кВт , U ВН  = 115 кВ, U СН  = 38,5 кВ, U СН  = 11 кВ, u квнmax = 19,50 %, u квнmin = 16,66 %, u квсmax = 12,69 %, u квсmin = 9,99 %, РПН на стороне ВН ±9´1,78 %	, ,
ТМТН-6300/110 Sн = 6,3 МВА, Р кз  =58 кВт , U ВН  = 115 кВ, U СН  = 38,5 кВ,	, ,
Продолжение таблицы 4.2
U СН  = 11 кВ, u квнmax = 19,51 %, u квнmin = 17,23 %, u квсmax = 12,28 %, u квсmin = 10,12 %, РПН на стороне ВН ±9´1,78 %

По табл. 4.2 выбираем минимальное сопротивление  

Т.о   Z_т= r_т1всmin+j× x_т1всmin ,

Первичное сопротивление срабатывания II ступени

·  по первому условию

·  по второму условию

Выбираем наименьшее сопротивление срабатывание    =25,41 Ом.

Коэффициент чувствительности II ступени защиты

Допустимое в соответствии с [1] к_ч ³ 1,25.  Следовательно,  требуемая чувствительность обеспечена.

Время срабатывания  отстраивается от I ступени

,

 = 0,03+0,2 = 0,23 с.

4.1.1.3 Третья ступень