Создание модели сети 110 кВ в программном комплексе RASTR

Активное сопротивление:

                                   

                               (5.1)

Рассчитаем активное сопротивление  по формуле (5.1):

Индуктивное сопротивление:

                                    

                            (5.2)

Рассчитаем индуктивное  сопротивление по формуле (5.2):

где: R0 – удельное активное сопротивление линии для провода  АС-120, Ом/км;

X0 – удельное индуктивное  сопротивление линии, Ом/км.

Полное сопротивление  линий:

                                  

;                           (5.3)

Рассчитаем полное сопротивление  по формуле (5.3):

 (Ом).

                                 Рис. 5.7 – Схема замещения

                                       Рис. 5.8 – Схема замещения

_{Определим сопротивление системы:}

_{Рассчитаем  ток короткого  замыкания при  питании от ПС «В.Устюг»:}

_{Результирующий  ток короткого  замыкания на шинах  РП-110 кВ при питании  от ГТ-ТЭЦ и ПС «В.Устюг»:}

Рассмотрим режим работы совместно с системой.

Режим системы:

- В работе: ПС «Красавино».

- ПС «Великий Устюг»  отключено.

- В работе ПС «Заовражье».

                                                                     Таблица 5.3

Токи короткого замыкания

Ток кз на шинах ПС  «Заовражье»

 

                                   Рис. 5.9 – Расчетная схема

Определим сопротивление  воздушной линии от ПС «Заовражье»  до РП-110 кВ:

Для провода АС – 120: Ro=0.249 Ом/км, Хо=0,403 Ом/км

Активное сопротивление:

                                         

                               (5.4)

Рассчитаем активное сопротивление  по формуле (5.4):

Индуктивное сопротивление:

                                       

                               (5.5)

Рассчитаем индуктивное  сопротивление по формуле (5.5):

где: R0 – удельное активное сопротивление линии для провода  АС-120, Ом/км;

X0 – удельное индуктивное  сопротивление линии, Ом/км

Для провода АСУ – 300: Ro=0.237 Ом/км, Хо=0,396 Ом/км

Активное сопротивление:

                                              

                            (5.6)

Рассчитаем активное сопротивление  по формуле (5.6):

Индуктивное сопротивление:

                                                

                           (5.7)

Рассчитаем индуктивное  сопротивление по формуле (5.7):

Полное сопротивление  линий:

                                             

;                              (5.8)

Рассчитаем полное сопротивление  по формуле (5.8):

 (Ом).

                                           Рис. 5.10 – Схема замещения

                                    Рис. 5.11 – Схема замещения

_{Определим сопротивление системы:}

_{Рассчитаем  ток короткого  замыкания при  питании от ПС «Заовражье»:}

_{Результирующий  ток короткого  замыкания на шинах  РП-110 кВ при питании  от ГТ-ТЭЦ и ПС «Заовражье»:}

 

5.2 Выбор РЗА

Выбираем продукцию фирмы  ЗАО «РАДИУС Автоматика». Среди  плюсов, присущих данному производителю  можно отметить следующие: достаточно низкая стоимость оборудования относительно других фирм, достойное качество продукции, открытость информации, распространенность.

 Для разработанной  электроснабжающей сети берем микропроцессорные устройства последнего поколения – серия «Сириус-3». Данная серия рассчитана на сети напряжением 110 - 220 кВ с эффективно заземленной нейтралью.

Для защиты линий ВЛ-110 кВ будут применяться терминалы  Сириус-3-ДФЗ-01 в качестве основной защиты и Сириус - 3- ЛВ - 03 в качестве резервной.

Для защиты шин СШ - 110 кВ будут применяться терминалы Сириус-3-ДЗШ - 01.

Для защиты секционных выключателей СВ-110 кВ будут применяться терминалы  Сириус – 3 - СВ.

Для защиты генераторов на ПГУ ВТЭЦ будут применяться терминалы  Сириус - 3 - ГС.

Для защиты линий КЛ - 110 кВ будут применяться 2 терминала Сириус - 3- ДФЗ - 01 в качестве основной первой и основной второй защит, и Сириус -3- ЛВ - 03 в качестве резервной.

Все терминалы помещаются в шкафы типа ШЭРА.

Тип исполнения устройства по напряжению оперативного тока выбираем - напряжение питания 220 В постоянного тока.

Расчет уставок для  микропроцессорных терминалов РЗА  проведем на примере основных защит  двух ВЛ - 110 кВ (терминал Сириус – 3 – ДФЗ - 01). Первая – линия без отпаек – «В. Устюг - Красавино-2» (см. главу 5). Вторая – линия с отпайкой – «Красавино – 2 – отп. Приводино - 2 – Заовражье - 2» (см. п.5.4).

5.3 Описание ДФЗ

Устройство микропроцессорной защиты «Сириус- 3 – ДФЗ - 01» предназначено для защиты воздушных и кабельных линий 110 - 220 кВ в сетях с эффективно - заземленной нейтралью. Содержит основную защиту абсолютной селективности. Тип защиты абсолютной селективности – дифференциально-фазная защита (ДФЗ). Устройство не включает в себя функцию АУВ, поэтому подразумевается использование совместно с уже существующей схемой управления и АПВ выключателя или с отдельным терминалом АУВ. Для правильной организации ДФЗ на защищаемой линии предусматривается установка подобных устройств (полукомплектов) на каждом из питающих концов линии, дополненные специальными высокочастотными (ВЧ) приемопередатчиками (ПП), предназначенными для передачи ВЧ сигналов противоположным ВЧ приемопередатчикам.

ДФЗ, по принципу действия, срабатывает  при всех видах КЗ внутри защищаемой линии и не срабатывает при внешних КЗ, при реверсе мощности, асинхронном режиме работы ВЛ, несинхронных включениях, а также при одностороннем включении линии.

Предусматривается возможность  работы устройства на линиях любой  конфигурации, в том числе на линиях с ответвлениями, а также на линиях внешнего электроснабжения тяговой нагрузки. Для обеспечения правильной работы, ДФЗ устройства включает три группы пусковых органов: чувствительные, грубые и дополнительные. Первые две из указанных групп используются на линиях всех типов, дополнительные пусковые органы вводятся в работу только на линиях с ответвлениями. Чувствительные пусковые органы действуют на пуск ВЧ передатчика. Грубые пусковые органы совместно с дополнительными пусковыми органами формируют сигнал отключения.

К чувствительным пусковым органам, действующим на пуск ВЧ

передатчика, относятся следующие: ПО по току обратной последовательности, ПО по току нулевой последовательности, ПО по току (линейному), пусковые органы по приращению токов прямой и обратной последовательностей. К грубым пусковым органам, контролирующие сигнал отключения, относятся следующие: ПО по току обратной последовательности, ПО по току нулевой последовательности, ПО по току (линейному), пусковые органы по приращению токов прямой и обратной последовательностей, а также основное РС.

Устройство содержит два  реле сопротивления (РС). Одно из них используется на линиях любой конфигурации и предусматривается для обеспечения правильной работы ДФЗ при трехфазных КЗ на защищаемой линии. Второе РС применяется только на линиях с ответвлениями для обеспечения селективной работы защиты при КЗ за трансформатором.

ИО РС выполнены с охватом  начала координат. Это позволяет  устранить проблему «мертвой зоны»  по напряжению и обеспечить четкое действие ИО при близких КЗ на линии. Для обеспечения строгой направленности действия РС используется специальный  ОНМ. Данный орган контролирует направление  повреждения и блокирует срабатывание РС при КЗ «за спиной». ОНМ выполнен таким образом, что обеспечивает правильное определение направления повреждения при любых видах КЗ (в том числе при близких с просадкой напряжения). Обеспечивается отсутствие ложных срабатываний ОНМ при КЗ «за спиной» при токах до 20·Iном. По принципу действия ОНМ является импульсным (действующим кратковременно), т.к. основывается на расчете аварийных составляющих тока и напряжения. В случае если аварийный режим сохраняется более 40 мс, то направление КЗ фиксируется и используется до исчезновения признаков повреждения. Таким образом, совместное использование ИО РС и специального ОНМ позволяет получить аналог направленного РС.

 

 

 

5.4 ДФЗ без ответвлений

Рассматриваем случай расчета  уставок основной защиты ВЛ-110 кВ (терминал Сириус – 3 – ДФЗ - 01),  линии без отпаек – «В. Устюг-Красавино-2».

1) Расчет коэффициентов  небаланса

Расчет коэффициентов  небаланса производится с целью  нахождения

значений токов небалансов обратной и нулевой последовательностей. Расчет

коэффициента небаланса  обратной последовательности на основании [3]

осуществляется по следующему выражению:

                              

,                                  (5.9)

 

где ε – полная погрешность трансформаторов тока; принимается равной 0,03;

        – коэффициент схемы, принимается равным 1;

        – частотный коэффициент; для компенсированного фильтра принимается равным 0,1;

       Δf– отклонение частоты сети от номинальной; принимается для нагрузочного режима Δf=2 Гц;

       fном– номинальная частота сети;

      ΔФ_I– погрешность настройки фильтра тока обратной последовательности;

принимается равной 0,01;

       k_СТ– коэффициент, учитывающий несимметрию в токе (при отсутствии

источников несимметрии в сети), принимается равным 0,005.

Таким образом, коэффициент  небаланса обратной последовательности

равен 0,029:

Расчет коэффициента небаланса  нулевой последовательности проводится аналогично по выражению (5.9).

2)Отстройка от максимального рабочего тока, протекающего в месте

установки полукомплекта

Ток срабатывания чувствительного пускового органа (далее ПО) по току (линейному):

                                               

,                           (5.10)

где  К_отс=1,3, К_в=0,92; 

         I_{РАБ.МАКС}=375 А – первичный максимальный рабочий ток в месте установки полукомплекта защиты.

3) Согласование по чувствительности с ПО тока, действующим на пуск ВЧ передатчика полукомплекта, на противоположном конце защищаемой

Линии.

Ток срабатывания грубого  ПО по току (линейному):

 

                                                  

,                                   (5.11)

где К_с=1,5.

4) Отстройка ПО от тока небаланса в максимальном нагрузочном режиме.

Ток срабатывания чувствительного  ПО по току обратной последовательности:

                                                

,                (5.12)

                                                     

,                                      (5.13)

,

где I_{2.НБ.МАКС} – значение тока небаланса обратной последовательности,   

обусловленное погрешностями  трансформаторов тока, фильтра токов 

обратной последовательности, отклонением частоты сети от номинальной,

несимметрией в токе;

      I_2.НР. – значение тока обратной последовательности, обусловленного

несимметрией в системе.

5) Согласование по чувствительности грубого ПО с ПО устройства,

установленного на противоположном  конце линии

Ток срабатывания грубого  ПО по току обратной последовательности:

                                                 

,                                        (5.14)

где К_с=1,7.

6)Отстройка ПО от тока небаланса в максимальном нагрузочном режиме.

Ток срабатывания чувствительного  ПО по току нулевой последовательности:

                                             

,                                       (5.15)

                                                   

,                                        (5.16)

,

где - приведенный к первичной стороне трансформаторов тока ток  небаланса в нулевом проводе, обусловленный погрешностями

трансформаторов тока.

7) Согласование по чувствительности грубого ПО с ПО устройства, установленного на противоположном конце линии

Ток срабатывания грубого  ПО по току нулевой последовательности:

,             (5.17)

где К_с=1,7.

8) В результате для  данной линии (линия без ответвлений)  получается:

,             (5.18)

,      (5.19)

9) Уставки ПО по приращению

,      (5.20)

,      (5.21)

,      (5.22)

,      (5.23)

10) Основное реле сопротивления на линии без ответвлений

Вид характеристики срабатывания основного реле сопротивления

отличается от характеристики реле КРС-121, применяемое в панели ДФЗ - 201. Характеристика срабатывания ограничена четырьмя линиями, три из которых параллельны осям координат, а четвертая, ограничивающая характеристику сверху, наклонена к горизонтали под углом 8 градусов. Угол наклона незначителен, поэтому в первом приближении граничные линии можно считать горизонтальными, что позволяет не учитывать разницу между углом максимально чувствительности и углом сопротивления на зажимах реле при КЗ. Общий вид характеристики срабатывания реле сопротивления приведен на рисунке 5.12.