Способ защиты дальнего резервирования линий с большой двигательной нагрузкой

25 Сентября 2019 г.

Мы публикуем статьи наших сотрудников с молодежной конференции Академии электротехнических наук Чувашской республики (АЭН ЧР) «Электротехника, электроэнергетика, электромеханика  2018»в ходе которой были рассмотрены актуальные вопросы развития релейной защиты и автоматизации, например, прозвучал доклад на тему «Способ защиты дальнего резервирования линий с большой двигательной нагрузкой». Авторы данной статьи являются сотрудники компании Релематика: Кочетов И.Д., Мартынов М.В.

Аннотация: В статье описана попытка определения общего критерия повреждения для защит дальнего резервирования при симметричных удаленных коротких замыканиях в линиях с большой двигательной нагрузкой.

Любой элемент электрической сети (в том числе и устройства релейной защиты) может отказать в работе. Для того чтобы отказ защиты не привел к тяжелым последствиям, применяется ближнее и дальнее резервирование защит. Резервирование защит выполняется для увеличения надежности, а надежность, как известно, — одно из четырех основных требований к релейной защите. В то время как ближнее резервирование выполняется защитами установки, на которой произошел отказ, дальнее резервирование выполняется защитами смежных элементов.

В [1] рассмотрена проблема дальнего резервирования для различных типов защит для удаленных несимметричных и симметричных коротких замыканий (КЗ). Установлено, что одним из наиболее распространённых способов выявления удаленных несимметричных КЗ является защита, контролирующая токи обратной последовательности, аналогом которой является защита, контролирующая разности фазных токов. Для определения удаленных симметричных КЗ также существует ряд защит, чувствительность которых также рассмотрена в [1] для различных мощностей подстанций отпаек. Установлено, что защиты дальнего резервирования имеют недостаточную чувствительность к удаленным симметричным КЗ, наиболее ярко это проявляется в линиях имеющих большую двигательную нагрузку. Целью данного исследования является попытка определения наиболее общего критерия повреждения защит дальнего резервирования при симметричных удаленных коротких замыканиях в линиях с большой двигательной нагрузкой.

Рассмотрим возможные способы решения данной проблемы на примере линии электропередачи с тремя отпайками, в каждой из которых будет находиться значительная двигательная нагрузка в виде асинхронного двигателя. В таблице 1 представлены некоторые параметры схемы замещения линии, а на рис. 1 представлена схема исследуемого объекта.

Таблица 1. Значения основных параметров  линии.

Параметры линии      Значение
 Напряжение сети, Е      110 кВ
 Общая длина линии, L      100 км
 Погонное сопротивление линии, Z0      0.1+0.4j Ом/км
 Мощности трансформаторов отпаек, S      63/6.3 МВА

Рисунок1.jpg

Рис. 1. Схема исследуемого участка цепи с двусторонним питанием.

Первоначально было принято, что мощности всех трансформаторов отпаек одинаковы, а большая часть нагрузки была двигательной. Были рассмотрены режимы симметричного короткого замыкания на шинах низшего напряжения (НН) трансформаторов каждой отпайки с целью разграничения режимов повреждений со стороны НН защищаемого трансформатора первой отпайки от повреждений со стороны НН оставшихся трансформаторов. Для первоначального исследования учитывались изменения состояния питающих систем, а также качания нагрузки, режимы пуска двигателей на данном этапе исследования не учитывались. В основу критерия повреждения был положен следующий замер:

K = Iав отп / Iтк отп,

где Iав отп – аварийная составляющая тока в отпайке защищаемого трансформатора, Iтк отп– текущий ток в отпайке защищаемого трансформатора.

Как показывает замер К на комплексной плоскости, область режимов трехфазных замыканий на стороне НН трансформатора первой отпайки не пересекается с аналогичными областями режимов замыканий оставшихся отпаек. Более того замер К при повреждении защищаемого трансформатора со стороны НН расположен по большей части в четвертом квадранте, в то время как замеры К при повреждении трансформаторов смежных отпаек со стороны НН расположены в верхней полуплоскости (рис. 2). Стоит заметить, что при данном замере отличить замыкания на стороне НН трансформаторов других отпаек будет значительно сложнее. При этом необходимо помнить, что трансформаторы имеют одинаковую мощность и что на данном этапе не были учтены режимы пуска двигателей, что в значительной мере может повлиять на вид замера, и может привести к уменьшению чувствительности. Этот вопрос еще предстоит изучить. Re (К), Im(К)

Рисунок2.jpg

Рис. 2. Области режимов замыканий замера К  

Исследование данного замера показало, что при различных мощностях трансформаторов отпаек общая структура замера не претерпевает изменения, что может быть использовано в качестве общего критерия распознавания симметричных замыканий на стороне НН защищаемого трансформатора (рис. 3).

Рисунок3.jpg

Рис. 3. Области режимов замыканий замера К 

Выводы

Таким образом, нами был получен общий критерий определения замыкания трансформатора защищаемой отпайки, если замер К попадает в четвертый квадрант, то замыкание произошло на стороне НН защищаемого трансформатора. Предстоит дальнейшее исследование данного замера с учетом большего числа возможных режимов работы линии.


Литература

1. Киреев П.С. «Многопараметрическая релейная защита дальнего резервирования ответвительных подстанций  распределительных электрических сетей 6 - 110 кВ», диссертация на соискание ученой степени  кандидата технических наук/ Новочеркасск - 2016

Вернуться к списку новостей