Релейная защита в распределительных электрических сетях

— учет внешних дискретных сигналов управления и блокировок при работе устройства;

— контроль работоспособности самого терминала;

— гальваническую развязку входов и выходов устройства от всех внешних цепей.

Следует учитывать, что функциональные возможности терминала (точность измерений, ввод уставок с собственного пульта или через интерфейс связи с компьютером, индикация на светодиодном или жидкокристаллическом текстовом или графическом дисплее, память событий, осциллографирование аварийных процессов, набор функций защиты и автоматики) в известной степени определяются ответственностью объекта защиты и влияют на стоимость терминала. Номенклатура производимых цифровых средств защиты и автоматики включает как простые, недорогие малогабаритные устройства (например, серия «OmegaProt» фирмы «Парма Прот»), так и сложные, функционально насыщенные устройства значительной стоимости (серия «EuroProt» той же фирмы). Некоторые производители называют свои простые микропроцессорные устройства защиты цифровыми реле, позиционируя их тем самым как недорогую замену электромеханическим реле (например, унифицированная, весьма обширная серия комплектных цифровых реле ТОР-100 ИЦ «Бреслер»).

3. Пример построения релейной защиты системы электроснабжения 10–35 КВ

Требуется разработать релейную защиту для системы электроснабжения, схема которой представлена на рис. 3.1.

3.1. Параметры системы электроснабжения

Мощность трехфазного КЗ на шинах подстанции № 1 480 МВА. На подстанциях №№ 1–3 имеются источники постоянного оперативного тока с номинальным напряжением 220 В. На подстанции № 4 нет источника постоянного оперативного тока.

Параметры трансформаторов приведены в табл. 3.1, линий — в табл. 3.2, нагрузок — в табл. 3.3.

Таблица 3.1

Таблица 3.2

На линиях W1 и W2 должны быть установлены устройства АПВ. Они должны действовать на выключатели Q1 и Q3 подстанции № 1. Кроме этого, должны быть установлены устройства АВР, действующие на секционный выключатель Q15 и выключатель Q11 линии W5 (графические изображения этих выключателей на схеме заштрихованы).

Таблица 3.3

3.2. Анализ нормальных режимов контролируемой сети

Анализ возможных нормальных режимов работы контролируемой сети необходимо провести с целью определения максимальных значений рабочих токов в местах установки устройств защиты.

Сеть имеет один источник питания, и в ней нет участков типа замкнутого кольца, поэтому защиты должны устанавливаться в начале контролируемых объектов со стороны источника питания.

Максимальное значение рабочего тока в линии W1 ( I _{РАБ МАХ W1}) определяется исходя из двух условий:

— во-первых, питание всех элементов рассматриваемой электрической сети осуществляется по линии W1 (линия W2 выведена из рабочего состояния, отключена), а секционный выключатель Q15 на подстанции № 3 включен;

— во-вторых, все трансформаторы 35/10 кВ работают с номинальной нагрузкой.

Тогда:

I_{РАБ МАХ W1}=  I _{HOM T1} + I _{HOM T2}+ I _{HOM T3},

где I _{HOM T1}, I _{HOM T2}, I _{HOM T3}— значения номинальных токов трансформатoрoв T1 Т2, Т3, соответственно

I_{HOM T1}= S

_{HOM T1}3 U_{HOM BH};

I_{HOM T2}= S_{HOM T2}3 U_{HOM BH};

I_{HOM T3}= S_{HOM T3}3 U_{HOM BH};

S_{HOM T1,}S_{HOM T2},

S_{HOM T3}и U _{HOM BH}— значения номинальных мощностей и напряжения обмоток ВН трансформаторов соответственно ( U _{HOM BH}= 35 кВ).

При заданных значениях величин (учитывая, что Т1, Т2, Т3 имеют одинаковые номинальные мощности и их номинальные токи равны) будем иметь:

I_{РАБ МАК W1}= 3 x S_{HOM T1}/3x U_{HOM BH}= 3 x (10000/(3 x 35)) = 3x165A = 495 A.

Максимальное значение тока в другой головной линии W2 ( I _{РАБ МАХ W2}) определяется исходя из аналогичных условий, но когда питание всех трансформаторов 35/10 кВ осуществляется по линии W2.

При этом

I_{РАБ МАХ W2} = I_{РАБ МАХ W1}

= 495 А

Если в этих же условиях выведена из рабочего состояния линия W1 и питание трансформаторов Т2 и Т3 осуществляется по линии W3, будем иметь максимальное значение рабочего тока в линии W3:

I_{РАБ МАК W3} = I_{НOМ Т2}+ I_{HOM T3}= 2 x (10 000/(3 x 35)) = 330 А.

Линия W4 и трансформатор Т3 образуют блок линия — трансформатор, так как представляют собой единый объект электрической сети и управляются одним общим выключателем Q1. Максимальный рабочий ток в линии W4 — это максимальный рабочий ток трансформатора Т3:

I_{РАБ МАХ W4}= k_ПЕРI_{НОМ Т3},

где k _ПЕР— коэффициент допустимой перегрузки (для большинства отечественных трансформаторов допускается перегрузка до 40 % номинальной мощности, поэтому можно принять k _ПЕР = 1,4)

I_{РАБ МАХ W4}= 1,4 x 165 = 231 А.

Максимальный рабочий ток в линии 10 кВ W6 возникает при номинальных нагрузках трансформаторов Т4, Т5, Т6 с номинальным ВН 10 кВ: