Оглавление

1. Кривые спадания токов КЗ при удалении точки КЗ, правила построения, назначение. Оценить влияние на чувствительность защит наличия двустороннего питания, параллельных линий, тока нагрузки (нарисовать соответствующие графики). [Л2 5.1-5.7, Л7 1.3.6, ] 4

2. Эпюры напряжений составляющих отдельных последовательностей; правила построения назначение. На примере высоковольтной сети с заземлённым режимом нейтрали дать оценку (чувствительность, мёртвые зоны) применения различных типов защит использующих симметричные составляющие напряжения при различных видах КЗ и обрыве провода. [Л7 1.3.5;Л2 1.6; Л9 15.8] 10

3. Распределение мощности прямой, обратной и нулевой последовательности при различных видах КЗ и обрыве провода. Возможные области применения РНМ в РЗА, преимущества и недостатки. 16

4. Выбор и обоснование схем подключения реле направления мощности. Односистемное и трехсистемное исполнение реле. Использование векторных диаграмм для анализа направленных защит. Линии нулевых и максимальных моментов. 18

5. Круговые диаграммы полных сопротивлений. Методика построения. Основные уравнения. [Л3 2.1-2.5] 23

6 вопрос: Направление протекания токов симметричных составляющих по концам ЛЭП при К3, К1, К1,1, К2, обрыве, К1+обрыв. Продемонстрировать на векторных диаграммах. [Л2 1.6; Л10 гл.11, Л9 15.8, 17.1-4] 37

7. Векторные диаграммы токов и напряжений в начале линии при изменении сопротивления в месте повреждения при разных видах КЗ. Влияние двустороннего питания. [Л3 2.8; Л9 15.8] 59

8. Максимальная токовая защита. Основные положения реализации защиты. Выбор уставок в радиальной сети. Проверка чувствительности. Возможные причины снижения эффективности защиты. [Л2 5.1-2, 5.4-5.8;Л5 1.1,1.2,3.1] 71

9. Максимальная токовая защита. Неаварийные переходные процессы и их влияние на функционирование защиты: включение различных типов нагрузок и элементов сети, качания, учёт погрешности измерительных ТТ. Методы обеспечения правильного функционирования и повышения эффективности защиты в этих случаях. [Л2 5.1-5.8; Л5 1.1,1.2,3.1,3.2] 90

10. Максимальная токовая защита: Логическая селективность в радиальной сети. Логическая защита шин. [Л6 4.2.6; Л2 7.2,7.3;] 102

11. Максимальная токовая защита: Особенности защиты линий с двусторонним питанием с ответвлениями и без. (Возможные неправильные действия защиты при качаниях, выбор уставок без использования ОНМ). Определение необходимости использования направленной МТЗ. Пример схем, в которых возможно и невозможно обеспечить селективность. [Л2 5.3-5.8] 114

12. Направленная максимальная токовая защита. Встречно-ступенчатый принцип выбора уставок. Кольцевая сеть с одним источником питания (Выбор уставок защит, определение зоны каскадного действия). 123

13. Токовая защита нулевой последовательности. Основные положения реализации. Преимущества и недостатки. Влияние режима заземления нейтрали в сети . Способ контроля тока нулевой последовательности. Методические и инструментальные погрешности контроля тока нулевой последовательности. 134

14. Выбор параметров срабатывания ТЗНП одиночных линий радиальной сети 110-220 кВ с односторонним питанием. [Л2 5.9; Л1 раздел Д] 138

15. Выбор параметров срабатывания ТЗНП одиночных линий 110-500кВ с двусторонним питанием без ответвлений; [Л2 5.9; Л1 раздел Б] 143

16. Учет взаимной индуктивности линии. Схемы замещения параллельных линий, линий с ответвлениями, близких линий электропередач в том числе при каскадном отключении. Примеры кривых спадания токов нулевой последовательности в этих случаях. [Л2 5.9; Л1, приложение 2 , раздел В рис 6, 7] 152

17. Особенности выбора параметров срабатывания ТЗНП параллельных линий 110-500 кВ с двусторонним питанием без ответвлений. 160

18. Органы сопротивления. Назначение. Значения входного сопротивления в различных режимах: двухфазное и однофазное металлическое КЗ, КЗ через переходное сопротивление, режимы нагрузки, качания и асинхронный ход. Годографы в комплексной плоскости при переходных режимах [Л2 6.1-6.5, Л3 6.1,6.5,6.7-9, Л6 гл7.1-7.7] 172

19. Особенности расчета дистанционных защит одиночных линий 110-330 кВ; [Л2 6.1-6.5, 6.15 ;Л4 5.а ]. 184

20. Особенности расчета дистанционной защиты двух параллельных линий 110 -330 кВ; [Л2 6.1-6.5, 6.12, 6.10, 6.15 ;Л4 5.б; Л3 6.9 ] 208

21. Особенности расчета дистанционной защиты одиночных и параллельных линий 110-220 кВ с ответвлениями. [Л2 6.1-6.5, 6.15 ;Л4 5.в ] 220

22. Дистанционная защита. Влияние сопротивления в месте КЗ при одностороннем и двухстороннем питании. Учет при выборе характеристики срабатывания. На характеристике продемонстрировать возможность избыточного срабатывания и несрабатывания. [Л2 6.1-6.5, 6.15; Л3 6.8] 231

24. Защиты с косвенным сравнением электрических сигналов с ВЧ каналом. Назначение, область применения. Принципиальная схема ВЧ канала связи. Структурные схемы защит с разрешающим и блокирующим сигналом, нормально присутствующим и нормально отсутствующим сигналом. [1) Л2 7.1-7.4; 2) Л11 5.5,5.4; 3) Л3 7.1-3] (только для групп РЗА) 247

25. Защиты с косвенным сравнением электрических сигналов с ВЧ каналом. Выбор пусковых и отключающих органов. Схема с пуском от ненаправленных пусковых органов. Схема с пуском, контролируемым ОНМ. Схема с пуском, осуществляемым самим ОНМ. [Л2 7.1-7.5] только для групп РЗА 256

26. Использование канала связи с Дистанционными защитами и ТЗНП. [Л6 8.2] 266

27.   Дифференциально-фазная защита. Принцип действия при внешних и внутренних КЗ. Фазовые соотношения токов (фазных и симметричных составляющих) при повреждениях в защищаемой зоне. Фазовые погрешности при внешних коротких замыканиях. Выбор токов манипуляции. [Л2 8.6,8.7; Л3 7.8-11] 279

28.   Дифференциально-фазная защита. Принцип действия ДФЗ-2. Структурная схема ДФЗ-2. Назначение пусковых и избирательных органов. Фазовая характеристика защиты. . [Л2 8.6,8.7; Л3 7.8-12] только для групп РЗА 296

30.   Дифференциальная защита линии с волоконно-оптическим каналом связи.[Л12 сл.2-7,13,15-23,25-37; Л6 6.5.2] 321

1. Кривые спадания токов КЗ при удалении точки КЗ, правила построения, назначение. Оценить влияние на чувствительность защит наличия двустороннего питания, параллельных линий, тока нагрузки (нарисовать соответствующие графики). [Л2 5.1-5.7, Л7 1.3.6, ]

Кривые спадания токов КЗ при удалении точки КЗ

Правила построения: Кривые спадания I_КЗ = f (L) строятся по токам, протекающим по первичным обмоткам ТТ защиты данной линии при перемещении точки КЗ вдоль этой линии. Для её построения нужно рассчитывать токи КЗ на расстоянии 0; 0,25; 0,5; 0,75; 1,0 для каждой линии. (расстояния взяты из инета, насколько доверчивая инфа – непонятно)

Построение кривых производится по токам, протекающим по линии, т.е. через трансформаторы тока защиты при перемещении точки КЗ в этой линии (КЗ в начале, середине и конце её).

Для линий с односторонним питанием первичный ток защиты равен полному току трёхфазного (двухфазного) КЗ на линии. В сети сложной конфигурации определение первичного тока защиты несколько затруднено при КЗ в начале линии, непосредственно у шин подстанции. В этом случае ток защиты равен полному току КЗ на шинах за вычетом тока линии, для которой производится построение кривой (ток линии со стороны противоположной подстанции протекает только до точки КЗ и не попадает в ТТ защиты данной подстанции). При КЗ в середине и конце линии ток через ТТ защиты равен той части тока повреждения, который протекает со стороны данной подстанции.

Принцип построения кривых токов КЗ по линиям показан на рис. 1.1.

Рисунок 1.1 Пример построения кривых токов КЗ по линиям.

Построение выполнено для трансформаторов тока подстанции А и подстанции Б в сторону подстанции В. На кривых спадания расчётные ординаты имеют обозначение точки КЗ и ветвей схемы замещения, которые определяют ток через указанные трансформаторы тока при повреждении в данной точке. Пунктиром показано построение кривых от подстанции В к подстанции А.

Назначение: строятся для определения зоны действия, согласования защит и нахождения остаточных напряжений.

Оценка влияния на чувствительность защит

Двустороннее питание

Чувствительность защит для линий с двусторонним питанием при учёте возможных аварийных перегрузок (например, при отключении генерирующей мощности в одной из систем, связанных защищаемыми линиями) может быть совершенно недостаточной. Приходится также иметь в виду возможность излишних срабатываний при качаниях.

График, по факту, построен на рисунке 1.1 в виде обычных и пунктирных линий при питании с разных сторон.

1. Ток срабатывания отсечки отстраивается от максимального тока, протекающего через защиту при следующих расчётных условиях (рис. 2.2):

Рис. 2.2. Выбор тока срабатывания отсечек линии с двусторонним питанием

А) отстройка от максимального тока линии при КЗ на шинах приёмной подстанции (рис 2.2 а)

Б) отстройка от максимального тока линии при КЗ на шинах подстанции в месте установки защиты (рис 2.2 б)

В) отстройка от максимального тока качаний (рис 2.2. в), возникающего при расхождении ЭДС параллельно работающих станций на 180° и:

где x_{экв мин} – эквивалентное минимальное сопротивление связи между параллельно работающими станциями, включая сверхпереходное сопротивление генераторов и сопротивление линии связи.

Ток срабатывания отсечки выбирается по наибольшему из полученных значений токов с учётом коэффициента отстройки.

Поскольку при внешних КЗ (К1, К2) и при качаниях через обе защиты протекают одинаковые токи, то уставка срабатывания для обеих защит принимается одной и той же.

2. Определяются зоны, защищаемые отсечкой в максимальном и минимальном режимах, а также в режиме каскадного отключения. Для этого используются кривые спадания тока КЗ. Обычно коэффициент чувствительности должен быть k_ч ≥ 1,2, который определяется для двухфазного КЗ в начале линии.

3. Определяются уровни остаточных напряжений на шинах подстанций (в месте установки защиты) при КЗ в конце зоны действия отсечки.

4. Если напряжение на шинах подстанции в минимальном режиме или режиме каскадного отключения с t = 0 равно или превышает 60 %, то отсечка применяется в качестве основной защиты. Если остаточное напряжение менее 60 %, а отсечка защищает в максимальном режиме 15–20 % линии, то она применяется в качестве дополнительно защиты. (Попову лучше говорить только про 20%)

Параллельные линии

Ток КЗ рассчитывается по схеме замещения, параллельная линия шунтирует нашу и уменьшает ток КЗ через нашу линию, увеличивая суммарный. Оценить это можно по схеме замещения, кривая спадания токов будет круче.

Условно, будет такая схема замещения, где одну систему можно представить в виде двух одинаковых. А графики строятся так же, как и для двустороннего питания, только системы одинаковые. И нет влияния качаний для отстройки защиты. (да, я не сильно старался над рисунком, но вроде понятно)

Ток нагрузки

Влияние нагрузки в установившемся режиме КЗ проявляется в том, что она может существенно изменить величины и распределение токов в электрической схеме. На схеме рисунке ниже видно, что нагрузка Н шунтирует повреждённую ветвь и тем самым уменьшает внешнее сопротивление цепи статора. 

Это приводит к увеличению тока генератора, уменьшению его напряжения и соответственно пропорциональному уменьшению тока в месте КЗ. Как следует из рисунка, с увеличением удалённости места КЗ от генератора увеличивается сопротивление Х_к цепи КЗ и шунтирующее влияние нагрузки сказывается сильнее. Напротив, при коротком замыкании на выводах генератора нагрузка в установившемся режиме КЗ не играет никакой роли.

Промышленная нагрузка в основном состоит из асинхронных двигателей, сопротивление которых сильно зависит от скольжения. Но скольжение, в свою очередь, зависит от напряжения U у двигателя в рассматриваемом аварийном режиме. Эти зависимости имеют нелинейный характер, что усложняет учёт нагрузки с необходимой точностью. Поэтому в практических расчётах нагрузку учитывают приближённо, характеризуя её некоторой постоянной реактивностью. Совсем не учитывать нагрузку нельзя, так как это приводит к очень большим погрешностям расчёта.

     Пусть генератор с ЭДС Е_q и реактивностью Х_d работает на чисто индуктивную цепь, реактивность которой равна Х_вн.

Напряжение генератора определяется выражениями:

На рисунке 6.7 прямая FM представляет собой первое уравнение, а прямые OH и OP второе уравнение при разных X_вн. Точки пересечения дают напряжение на генераторе и ток генератора. Приняв Х_вн = Х_нагр и U = U_ном, найдём значение сопротивления нагрузки.

При средних значениях параметров типовых генераторов, работающих с полной нагрузкой при cosφ = 0,8, реактивность нагрузки в о.е. составит 1,2 о.е. Эта средняя величина используется в практических расчётах установившегося режима КЗ.

2. Эпюры напряжений составляющих отдельных последовательностей; правила построения назначение. На примере высоковольтной сети с заземлённым режимом нейтрали дать оценку (чувствительность, мёртвые зоны) применения различных типов защит использующих симметричные составляющие напряжения при различных видах КЗ и обрыве провода. [Л7 1.3.5;Л2 1.6; Л9 15.8]

Эпюры напряжений составляющих отдельных последовательностей

Распределение напряжений отдельных последовательностей на различных элементах сети при трёхфазных, двухфазных и однофазных КЗ показаны на эпюрах рис. 2.1

Рисунок 2.1 Эпюры напряжений составляющих отдельных последовательностей при различных видах КЗ.

Напряжения различных последовательностей, подводимые к устройствам релейной защиты, находятся путём алгебраического сложения напряжения в месте КЗ и соответствующего падения напряжения на линии до шин подстанции, где установлена защита. В соответствии с рис. 2.1, можно записать:

Обратимся к схеме рис. 15-18а, где в конце воздушной линии предполагается тот или иной вид несимметричного короткого замыкания. Характер эпюр напряжения отдельных последовательностей вдоль элементов рассматриваемой схемы представлен на рис. 15-18б, в и г для каждого несимметричного короткого замыкания. По мере приближения к генератору напряжение прямой последовательности возрастает, а напряжения обратной и нулевой последовательностей, напротив, уменьшаются (по абсолютной величине). При указанном на рис. 15-18а соединении обмоток трансформатора напряжение нулевой последовательности за трансформатором отсутствует. Как видно из соотношения между Uк2 и Uко при однофазном коротком замыкании, в данном случае . При другом соотношении между и соответственно изменятся эпюры напряжений U, и U2. Как видно, наибольшее искажение векторной диаграммы напряжений всегда получается в месте короткого замыкания. Для точек, расположенных ближе к источнику питания, это искажение становится всё меньшим. Полностью симметричной сохраняется система векторов э.д.с.

В трансформаторах Z_1т = Z_2т, так как трансформаторы ведут себя одинаково для этих двух троек вращающихся векторов. А вот Z_1т = Z_2т ≠ Z_0т. (Z_1т > Z_0т) Причина: Ф₀ не могут замыкаться по соседним стержням, а замыкаются по воздуху. Магнитные потоки прямой и обратной последовательностей сдвинуты на 120 градусов и потому могут замыкаться по соседним стержням магнитной системы. Так как магнитное сопротивление по пути в воздухе больше магнитного сопротивления по пути в стали, то при одинаковых токах прямой и нулевой последовательностей Ф₀ < Ф₁.

Рисунок – К объяснению различного сопротивления трансформатора

При соединении НН в треугольник, напряжение (как и ток) нулевой последовательности падает в ноль, потому что ЭДС нулевой последовательности целиком расходуется на проведение тока той же последовательности только через реактивность рассеяния обмотки НН и ток не выходит за пределы обмотки треугольника.

Для линии сопротивление обратной последовательности такое же, как и прямой потому что для элементов с магнитно связанными неподвижными друг относительно друга цепями (Т, АТ, ЛЭП) сопротивления прямой и обратной последовательности одинаковы, т.к. взаимоиндукция между фазами от перемены чередования их не меняется.

Сопротивление нулевой последовательности линии зависит от токораспределения в земли, от собственной и взаимной индуктивности линий, а также от наличия грозотроса. Цепность увеличивает сопротивление нулевой последовательности, наличие грозотроса уменьшает сопротивление нулевой последовательности.

На следующих рисунках показаны распределения напряжений, токов и мощностей при обрыве 1 фазы и потом при обрыве 2 фаз.