Об упрощении релейной защиты линий 110–220 кВ в зоне динамической устойчивости генераторов электростанции

background image

background image

74

р

е

л

е

й

н

а

я

 з

а

щ

и

т

а

 и

 а

в

т

о

м

а

т

и

к

а

релейная защита и автоматика

Об упрощении релейной 
защиты линий 
110–220 кВ в зоне 
динамической 
устойчивости генераторов 
электростанции

УДК

 621.316.9

Нормативными

 

документами

 

Системного

 

оператора

 

и

 

Минэнер

-

го

 

РФ

 

повышаются

 

требования

 

к

 

устойчивости

 

энергосистем

Повышены

 

требования

 

к

 

релейной

 

защите

обеспечивающей

 

устойчивость

 

энергосистем

Проекты

 

релейной

 

защиты

 

линий

 

в

 

зоне

 

устойчивости

 

генераторов

 

электростанции

 

с

 

учетом

 

этих

 

документов

 

отличаются

 

сложностью

 

и

 

высокой

 

стоимостью

Предложены

 

защиты

обеспечивающие

 

динамическую

 

устой

-

чивость

 

генераторов

 

электростанций

упрощающие

 

защиты

 

линий

Приведены

 

примеры

 

построения

 

защит

 

линий

.

Маруда

 

И

.

Ф

., 

к

.

т

.

н

В

 

вопросах

 

устойчивости

 

энергосистем

 

релей

-

ная

 

защита

 

и

 

автоматика

 

линий

 110–220 

кВ

 

должны

 

отвечать

 

положениям

 

следующих

 

нормативно

-

технических

 

документов

 (

НТД

): 

– 

Правил

 

устройства

 

электроустановок

 (

ПУЭ

о

 

за

-

щитах

 

линий

 110–220 

кВ

п

. 3.2.108 (

вопрос

 

о

 

типе

 

основной

 

защиты

в

 

том

 

числе

 

о

 

необходимости

 

применения

 

защиты

действующей

 

без

 

замедле

-

ния

 

при

 

КЗ

 

в

 

любой

 

точке

 

защищаемого

 

участка

должен

 

решаться

в

 

первую

 

очередь

с

 

учетом

 

требования

 

сохранения

 

устойчивости

 

работы

 

энергосистемы

); 

указанное

 

требование

как

 

пра

-

вило

удовлетворяется

когда

 

трехфазные

 

КЗ

при

 

которых

 

остаточное

 

напряжение

 

на

 

шинах

 

элек

-

тростанций

 

и

 

подстанций

 

ниже

 (0,6–0,7)

U

ном

 

от

-

ключаются

 

без

 

выдержки

 

времени

 [1]; 

– 

Методических

 

указаний

 

по

 

устойчивости

 

энер

-

госистем

  (

положение

в

 

соответствии

 

с

 

которым

 

в

 

расчетах

 

динамической

 

устойчивости

 

электро

-

станций

 

для

 

сетей

 110–220 

кВ

 

должны

 

учитывать

-

ся

 

трехфазные

 

короткие

 

замыкания

когда

 

сете

-

вой

 

элемент

 

отключается

 

действием

 

УРОВ

 [2];

– 

Типового

 

договора

 

Системного

 

оператора

 

между

 

АО

  «

СО

 

ЕЭС

» 

и

 

производителями

  (

поставщика

-

ми

электрической

 

энергии

 

РРЭ

Приложение

 

 6, 

п

. 4.2 (

предусматривается

 

необходимость

 

установки

 

двух

 

основных

 

защит

 

в

 

случаях

когда

 

невозможно

 

обеспечить

 

требуемое

 

быстродей

-

ствие

 

защит

 

при

 

отсутствии

 

основной

 

защиты

 

Ключевые

 

слова

устойчивость

 

энергосистем

зона

 

устойчивости

 

генераторов

 

электростанции

релейная

 

защита


background image

75

на

 

линии

когда

 

защиты

 

линии

 

с

 

относительной

 

селективностью

 

не

 

обеспечивают

 

устойчивость

 

электростанции

 

при

 

отключении

 

основной

 

защи

-

ты

) [3]. 

Положения

 

ПУЭ

 

определяют

:

– 

требования

 

к

 

защите

 

для

 

сохранения

 

устойчиво

-

сти

 

энергосистем

 (

действие

 

в

 

любой

 

точке

 

защи

-

щаемого

 

участка

действие

 

при

 

трехфазных

 

КЗ

действие

 

без

 

выдержки

 

времени

);

– 

зону

 

сохранения

 

устойчивости

 

генерирующего

 

оборудования

 

электростанции

  (

зону

 

в

 

пределах

 

остаточных

 

напряжений

 

U

ост

 = (0,6–0,7)

U

ном

 

на

 

шинах

 

электростанции

 

при

 

трехфазных

 

КЗ

 

на

 

ли

-

ниях

затяжные

 

трехфазные

 

КЗ

 

в

 

которой

 

могут

 

приводить

 

к

 

нарушениям

 

динамической

 

устойчи

-

вости

 

генераторов

с

 

переходом

 

их

 

в

 

асинхрон

-

ный

 

режим

 

с

 

проворотами

 

роторов

 

генераторов

 

и

соответственно

к

 

нарушениям

 

устойчивости

 

электростанции

).

ЗАЩИТА

 

ДФЗ

Дифференциально

-

фазная

 

высокочастотная

 

защита

 

с

 

абсолютной

 

селективностью

  (

ДФЗ

), 

отвечающая

 

требованиям

 

сохранения

 

устойчивости

 

энергосис

-

тем

получила

 

широкое

 

распространение

 

на

 

линиях

 

связи

 

электростанций

 

с

 

энергосистемой

Полукомплекты

 

защиты

 

располагаются

 

по

 

кон

-

цам

 

линии

 

и

 

объединены

 

ВЧ

-

каналом

Наличие

 

ВЧ

-

канала

 

усложняет

 

защиту

Оборудование

 

и

 

аппа

-

раты

образующие

 

ВЧ

-

канал

повышают

 

стоимость

 

защиты

.

На

 

рисунке

 1 

для

 

сети

 110 

кВ

 

в

 

зоне

 

устойчивости

 

генераторов

 

электростанции

 

приведены

 

виды

 

свя

-

зей

 

электростанции

 

с

 

энергосистемой

 

и

 

их

 

основные

 

защиты

 

с

 

использованием

 

защиты

 

ДФЗ

обеспечива

-

ющей

 

устойчивость

 

генераторов

 

электростанции

.

На

 

линиях

 

рисунка

 1 

в

 

качестве

 

резервных

 

за

-

щит

 

от

 

междуфазных

 

КЗ

 

с

 

относительной

 

селектив

-

ностью

 

используются

 

шкафы

 

типовых

 

ступенчатых

 

дистанционных

 

защит

.

При

 

отключении

 

основной

 

защиты

 

вся

 

линия

 

за

-

щищается

как

 

правило

второй

 

ступенью

 

дистанци

-

онной

 

защиты

 

с

 

выдержкой

 

времени

Выдержка

 

вре

-

мени

 

ступени

 

защиты

 

включает

 

выдержку

 

времени

 

УРОВ

 

присоединений

 

противоположной

 

ПС

 

линии

 

и

 

время

 

отключения

 

КЗ

 

в

 

зоне

 

ступени

 

защиты

 

со

-

ставляет

  (

защита

 

в

 

микропроцессорном

 

исполне

-

нии

):

T

откл

 = 

T

сз

 + 

T

уров

 

пс

 + 

T

ступ

 + 

T

откл

 

вл

 =

= 0,025 

с

 + 0,13 

с

 + 0,1 

с

 + 0,055 

с

 = 0,33 

с

,

где

 

T

уров

 = 0,13 

с

 — 

выдержка

 

времени

 

УРОВ

 

при

-

соединений

 

противоположной

 

ПС

 

с

 

выключателями

 

присоединений

 

с

 

T

откл

 = 0,055 

с

T

ступ

 = 0,12 

с

 — 

выдерж

-

ка

 

времени

 

ступени

 

селективности

 

защиты

T

откл

 

вл

 = 

= 0,055 

с

 — 

время

 

отключения

 

выключателя

 

линии

.

T

откл

 = 0,33 

с

 

больше

 

T

доп

 = 0,224 

с

.

Устойчивость

 

электростанции

 

не

 

обеспечивается

.

Здесь

 

T

доп

 = 0,224 

с

 — 

допустимое

 

время

 

для

 

дей

-

ствия

 

релейной

 

защиты

 

с

 

сохранением

 

устойчивости

 

электростанции

.

110 

кВ

экв

.

1G

2G

1W

ПС

ДФЗ

а

)

110 

кВ

экв

.

1G

2G

1W

2W

ПС

 1

ПС

ДФЗ

ДФЗ

б

)

110 

кВ

экв

.

1W

2W

ПС

ДФЗ

ДФЗ

в

)

1G

2G

110 

кВ

1W

2W

ПС

1

ДФЗ

ДФЗ

г

)

1G

экв

.

2G

3W

ПС

ДФЗ

Рис

. 1. 

Решения

 

проектов

 

релейной

 

защиты

 

линий

 

110 

кВ

 

связи

 

электростанций

 

с

 

энергосистемой

 

для

 

со

-

хранения

 

устойчивости

 

энергосистем

 

в

 

соответствии

 

с

 

положением

 

ПУЭ

 (

ДФЗ

 — 

дифференциально

-

фазная

 

высокочастотная

 

защита

; 1W, 2W — 

линии

 

электропе

-

редачи

; 1G, 2G — 

электростанции

): 

а

одиночная

 

связь

б

связь

 

двумя

 

последовательными

 

линиями

в

связь

 

двумя

 

параллельными

 

линиями

г

одиночная

 

связь

 

с

 

участком

 

параллельных

 

линий

 

На

 

основании

 

положения

 

Типового

 

договора

 

Сис

-

темного

 

оператора

 

защиты

 

линий

 

дополнены

 

второй

 

основной

 

защитой

.

На

 

рисунке

 2 

линии

 

рисунка

 1 

дополнены

 

диффе

-

ренциальной

 

защитой

 

линий

 (

ДЗЛ

).

Рис

. 2. 

Релейная

 

защита

 

линий

 

связи

 

электростан

-

ций

 

с

 

энергосистемой

 

с

 

учетом

 

положения

 

Типового

 

договора

 

Системного

 

оператора

ДФЗ

 — 

дифферен

-

циально

-

фазная

 

высокочастотная

 

защита

ДЗЛ

 — 

дифференциальная

 

защита

 

линии

; 1W, 2W — 

линии

 

электропередачи

; 1G, 2G — 

электростанции

110 

кВ

1G

1W

2W

ПС

ДФЗ

ДФЗ

ДЗЛ

ДЗЛ

ДЗЛ

ДЗЛ

ДЗЛ

ДЗЛ

ДЗЛ

б

)

110 

кВ

экв

.

1G

2G

1W

ПС

ДФЗ

ДЗЛ

а

)

экв

.

2G

ПС

110 

кВ

экв

.

1W

2W

ПС

ДФЗ

ДФЗ

в

)

1G

2G

110 

кВ

1W

2W

ПС

1

ДФЗ

ДФЗ

г

)

1G

экв

.

2G

3W

ПС

ДФЗ

 2 (71) 2022


background image

76

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА

И АВТОМАТИКА

ЗАЩИТА

 

ДЗЛ

Полукомплекты

 

защиты

 

располагаются

 

по

 

концам

 

линии

 

и

 

объединены

 

оптоволоконным

 

каналом

За

-

щита

 

обладает

 

абсолютной

 

селективностью

.

Наличие

 

канала

 

усложняет

 

защиту

 

и

 

повышает

 

ее

 

стоимость

.

РЕЛЕЙНАЯ

 

ЗАЩИТА

 

ЛИНИЙ

 110–220 

кВ

В

 

ЗОНЕ

 

ДИНАМИЧЕСКОЙ

 

УСТОЙЧИВОСТИ

ГЕНЕРАТОРОВ

 

ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Анализ

 

релейной

 

защиты

 

линий

 

по

 

рисунку

 2 

приво

-

дит

 

к

 

заключению

что

 

использование

 

на

 

линиях

 

двух

 

сложных

 

защит

содержащих

 

каналы

 

связи

значи

-

тельно

 

удорожает

 

проекты

 

релейной

 

защиты

повы

-

шает

 

расходы

 

на

 

их

 

обслуживание

 

и

 

эксплуатацию

Упрощение

 

проектов

 

релейной

 

защиты

 

этих

 

линий

 

становится

 

актуальной

 

необходимостью

.

Автором

 

предложены

 

защиты

использование

 

ко

-

торых

 

приводит

 

к

 

упрощению

 

релейной

 

защиты

 

ли

-

ний

 

связи

 

электростанций

 

с

 

энергосистемой

.

АДАПТИВНАЯ

 

РЕЛЕЙНАЯ

 

ЗАЩИТА

 

ДЛЯ

 

СОХРАНЕНИЯ

 

УСТОЙЧИВОСТИ

 

ЭЛЕКТРОСТАНЦИЙ

 (

АРЗ

АРЗТ

Принципиально

 

защита

 

выделяет

 

нормативные

 

трехфазные

 

короткие

 

замыкания

Она

 

соответству

-

ет

 

приведенным

 

выше

 

требованиям

 

ПУЭ

 

к

 

релейной

 

защите

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

энергосис

-

темы

 [4]:

– 

действие

 

в

 

любой

 

точке

 

защищаемого

 

участка

– 

действие

 

при

 

трехфазных

 

КЗ

– 

действие

 

без

 

выдержки

 

времени

.

Измерительными

 

органами

 

защиты

 

являются

 

то

-

ковые

 

или

 

дистанционные

 

органы

Защита

 

включа

-

ется

 

со

 

стороны

 

электростанции

Со

 

стороны

 

энер

-

госистемы

 — 

в

 

случаях

когда

 

расчетами

 

в

 

режиме

 

одностороннего

 

отключения

 

линии

 

подтверждается

 

необходимость

 

установки

 

защиты

  (

остаточное

 

на

-

пряжение

 

на

 

шинах

 

электростанции

 

через

 

другие

 

связи

 

электростанции

 

с

 

энергосистемой

 

находится

 

в

 

пределах

 

ниже

 (0,6–0,7)

U

ном

).

Защита

 

проста

 

в

 

исполнении

обладает

 

требуе

-

мым

 

быстродействием

 

для

 

сохранения

 

устойчиво

-

сти

 

генераторов

 

электростанций

Время

 

действия

 

защиты

 

T

сз

 = 0,02–0,025 

с

.

Защита

 

обладает

 

относительной

 

селективностью

Относительная

 

селективность

 

защиты

 

может

 

приво

-

дить

 

к

 

излишним

 

отключениям

 

линии

 

при

 

КЗ

 

в

 

смеж

-

ной

 

сети

 

в

 

зоне

 

ее

 

чувствительности

Излишние

 

от

-

ключения

 

исправляются

 

от

 

АПВ

При

 

этом

 

необходимо

 

учитывать

что

 

трехфаз

-

ные

 

КЗ

которые

 

выделяет

 

защита

не

 

часты

Поэто

-

му

 

не

 

частыми

 

могут

 

быть

 

излишние

 

отключения

 

линий

.

ПУЭ

 

свойство

 

селективности

 

защиты

 

не

 

оговари

-

вается

Поэтому

 

при

 

наличии

 

нескольких

 

связей

 

из

-

лишнее

 

отключение

 

одной

 

из

 

них

 

не

 

приводит

 

к

 

на

-

рушениям

 

параллельной

 

работы

 

электростанции

 

с

 

энергосистемой

.

В

 

то

 

же

 

время

 

наличие

 

отдельной

 

защиты

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

электростанций

действу

-

ющей

 

при

 

трехфазных

 

КЗ

приводит

 

к

 

очевидному

 

заключению

что

 

в

 

зоне

 

устойчивости

 

генераторов

 

электростанции

 

линии

 

должны

 

иметь

 

защиты

 

двух

 

видов

:

– 

защиту

 

для

 

сохранения

 

динамической

 

устойчиво

-

сти

 

генераторов

 

электростанций

;

– 

защиту

 

от

 

коротких

 

замыканий

.

Защиты

 

с

 

абсолютной

 

селективностью

кроме

 

трехфазных

без

 

выдержки

 

времени

 

производят

 

от

-

ключение

 

и

 

другие

 

виды

 

КЗ

 

на

 

линии

Однако

 

нали

-

чие

 

отдельных

 

защит

 

от

 

КЗ

 

они

 

не

 

отменяют

Защи

-

ты

 

от

 

коротких

 

замыканий

 

на

 

линиях

 

используются

 

в

 

виде

 

резервных

 

защит

.

Защиты

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

электро

-

станций

 

делятся

 

на

 

основные

 

и

 

резервные

К

 

основным

 

относятся

 

защиты

которые

 

с

 

сохра

-

нением

 

устойчивости

 

электростанций

 

обеспечивают

 

отключение

 

нормативных

трехфазных

 

КЗ

в

 

преде

-

лах

 

всего

 

защищаемого

 

участка

 

с

 

учетом

 

отключе

-

ния

 

элемента

 

сети

 

действием

 

УРОВ

Резервной

 

называется

 

защита

которая

 

с

 

сохра

-

нением

 

устойчивости

 

электростанций

 

обеспечивает

 

отключение

 

нормативных

трехфазных

 

КЗ

в

 

преде

-

лах

 

всего

 

защищаемого

 

участка

здесь

 

уже

 

без

 

учета

 

отключения

 

действием

 

УРОВ

 [5].

Резервная

 

защита

 

в

 

нормальных

 

условиях

 

рабо

-

ты

 

сети

 

может

 

быть

 

отключена

 

и

 

введена

 

в

 

работу

 

при

 

отключении

 

основной

 

защиты

  (

примеры

 

приве

-

дены

 

ниже

).

Рис

. 3. 

Принципиальная

 

схема

 

органа

 

сравнения

 

абсолютных

 

значений

 

токов

 

параллельных

 

линий

: 1, 2 — 

плечи

 

органа

 

сравнения

 

абсолютных

 

значений

 

токов

; 3, 4 — 

направленные

 

исполнительные

 

органы

 (

нуль

-

индикаторы

 

плеч

 

органа

 

сравнения

 

абсолютных

 

значений

 

токов

)

1

3

4

2

I

K1

I

K2

1TA

2TA

TAV

TAV

VS

VS

R

б

1

R

б

2

K–1

EA

EA

I

K1

I

K1

m

n


background image

77

ТОКОВАЯ

 

НАПРАВЛЕННАЯ

 

ЗАЩИТА

 

ПАРАЛЛЕЛЬНЫХ

 

ЛИНИЙ

 (

ТНЗ

В

 

защите

 

производится

 

сравнение

 

абсолютных

 

зна

-

чений

 

токов

 

одноименных

 

фаз

 

параллельных

 

линий

 

и

 

по

 

большему

 

току

 

определяется

 

линия

 

с

 

коротким

 

замыканием

 [6].

Защита

 

имеет

  «

мертвую

 

зону

» 

при

 

коротких

 

за

-

мыканиях

 

у

 

шин

 

противоположной

 

подстанции

когда

 

величины

 

токов

 

в

 

параллельных

 

линиях

 

имеют

 

оди

-

наковое

 

значение

При

 

равных

 

значениях

 

сравни

-

ваемых

 

токов

 

защита

 

не

 

работает

Поэтому

 

защита

 

используется

 

на

 

линиях

 

с

 

двухсторонним

 

питанием

При

 

КЗ

 

в

 «

мертвой

 

зоне

» 

защита

 

действует

 

в

 

каска

-

де

вначале

 

линия

 

с

 

КЗ

 

отключается

 

со

 

стороны

 

ПС

 

энергосистемы

затем

 

со

 

стороны

 

электростанции

.

На

 

рисунке

 3 

приведена

 

принципиальная

 

схема

 

органа

 

сравнения

 

абсолютных

 

значений

 

токов

 

па

-

раллельных

 

линий

:

При

 

коротком

 

замыкании

 

на

 

одной

 

линии

  (

К

–1) 

в

 

линии

 

с

 

коротким

 

замыканием

 

протекает

 

большой

 

ток

 

короткого

 

замыкания

 

I

К

1

в

 

параллельной

 

линии

 

без

 

короткого

 

замыкания

 — 

небольшой

 

ток

 

I

К

2

Соот

-

ветственно

 

в

 

схеме

 

сравнения

 

устройства

 

протека

-

ет

 

ток

 

I

К

1

 

плеча

 

с

 

большим

 

током

замыкаясь

 

через

 

балластное

 

сопротивление

 

второго

 

плеча

 

R

б

2

Для

 

направленного

 

органа

 3, 

линии

 

с

 

КЗ

протекающий

 

ток

 

I

К

1

 

является

 

рабочим

 

и

 

приводит

 

к

 

срабатыванию

для

 

направленного

 

органа

 4 

параллельной

 

линии

 

яв

-

ляется

 

тормозным

 

и

 

он

 

не

 

срабатывает

Так

 

производится

 

выделение

 

линии

 

с

 

коротким

 

замыканием

.

Сравнение

 

токов

 

одноименных

 

фаз

 

линий

 

в

 

за

-

щите

 

позволяет

 

выявлять

 

линию

 

с

 

коротким

 

замы

-

канием

 

при

 

всех

 

видах

 

коротких

 

замыканий

 — 

при

 

междуфазных

 

коротких

 

замыканиях

 

и

 

коротких

 

за

-

мыканиях

 

на

 

землю

.

При

 

внешних

 

КЗ

 

токи

 

в

 

параллельных

 

линиях

 

рав

-

ны

и

 

защита

 

линий

 

не

 

работает

Это

 

означает

что

 

защита

 

обладает

 

абсолютной

 

селективностью

 

и

 

воз

-

можностью

 

выполнения

 

ее

 

без

 

выдержки

 

времени

Защита

 

выполняется

 

без

 

выдержки

 

времени

Измерительными

 

органами

 

защиты

 

являются

 

то

-

ковые

 

измерительные

 

органы

Защита

 

проста

 

в

 

исполнении

обладает

 

требу

-

емым

 

быстродействием

 

для

 

сохранения

 

устойчи

-

вости

 

электростанций

Время

 

действия

 

защиты

 

T

сз

 = 0,02 

с

.

РЕЛЕЙНАЯ

 

ЗАЩИТА

 

ЛИНИЙ

 110–220 

кВ

 

В

 

ЗОНЕ

 

ДИНАМИЧЕСКОЙ

 

УСТОЙЧИВОСТИ

 

ГЕНЕРАТОРОВ

 

ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

Примеры

 

выполнения

 

защит

.

Тупиковые

 

линии

.

 

На

 

рисунке

 4 

приведена

 

элек

-

трическая

 

схема

 

сети

 

с

 

электростанцией

 

и

 

тупиковы

-

ми

 

линиями

.

Тупиковая

 

линия

 1W. 

Линия

 

большой

 

длины

На

 

таких

 

линиях

 

для

 

защит

 

от

 

коротких

 

замыканий

 

ис

-

пользуются

 

ступенчатые

 

токовые

 

или

 

дистанционные

 

защиты

Уставки

 

срабатывания

 

быстродействующих

 

ступеней

 

междуфазных

 

защит

 

рассчитываются

 

из

 

условия

 

отстройки

 

от

 

коротких

 

замыканий

 

на

 

шинах

 

ВН

 

тупиковой

 

ПС

 1

Т

 (

точка

 

К

–1). 

Рис

. 4. 

Электрическая

 

схема

 

сети

 

с

 

электростанцией

 

и

 

тупиковыми

 

линиями

: 1G — 

электростанция

; 1W, 

2W — 

линии

 

электропередачи

А

-

А

 — 

граница

 

зоны

 

со

-

хранения

 

устойчивости

 

электростанции

; I-I, II-II — 

зоны

 

действия

 

ступеней

 

защит

110–220 

кВ

1W

2W

СтРЗ

A

РЗ

СтРЗ

1G

1T

1T

K1

K1

A I

A I

A II

A II

Граница

 

А

-

А

 

находится

 

в

 

зоне

 

срабатывания

 

бы

-

стродействующих

 

ступеней

 

защит

Это

 

позволяет

 

использовать

 

быстродействующие

 

ступени

 

ступен

-

чатых

 

защит

 

в

 

качестве

 

защит

 

для

 

сохранения

 

устой

-

чивости

 

генераторов

 

электростанций

.

Полное

 

время

 

отключения

 

коротких

 

замыканий

 

на

 

линии

 

быстродействующими

 

ступенями

 

защит

 

с

 

уче

-

том

 

отключений

 

действием

 

УРОВ

 

составляет

T

откл

 

полн

 = 

T

сз

 + 

T

уров

 + 

T

ср

 

дзш

 + 

T

откл

 

в

T

откл

 

полн

 = 0,025 

с

 + 0,13 

с

 + 0,01 

с

 + 0,055 

с

 = 0,22 

с

где

 

T

ср

 

дзш

 — 

время

 

срабатывания

 

выходных

 

реле

 

ДЗШ

T

уров

 — 

время

 

действия

 

УРОВ

Отключения

 

защитами

 

производятся

 

в

 

пределах

 

допустимого

 

времени

 

для

 

действия

 

релейной

 

за

-

щиты

 

с

 

сохранением

 

устойчивости

 

электростанций

 

T

доп

 = 0,22–0,23 

с

Вывод

На

 

тупиковых

 

линиях

 

большой

 

длины

 

быстродействующие

 

ступени

 

ступенчатых

 

защит

 

от

 

междуфазных

 

замыканий

 

обеспечивают

 

сохранение

 

устойчивости

 

генераторов

 

электростанций

.

Тупиковая

 

линия

 2W.

 

Линия

 

небольшой

 

длины

Граница

 

А

-

А

 

находится

 

за

 

пределами

 

линии

На

 

та

-

ких

 

линиях

 

от

 

КЗ

 

используются

 

ступенчатые

 

токовые

 

или

 

дистанционные

 

защиты

.

При

 

малой

 

длине

 

линии

 

первые

 

ступени

 

защит

 

могут

 

не

 

использоваться

 

из

-

за

 

их

 

неэффективно

-

сти

 

или

 

защищать

 

небольшие

 

участки

 

линий

Вся

 

линия

 

защищается

 

вторыми

 

ступенями

 

с

 

выдерж

-

ками

 

времени

Такая

 

защита

 

не

 

обеспечивает

 

от

-

ключение

 

линии

 

действием

 

УРОВ

 

с

 

сохранением

 

устойчивости

 

генераторов

 

электростанции

В

 

этих

 

условиях

 

в

 [7] 

предложено

 

использование

 

на

 

ли

-

нии

 

защиты

 

ДЗЛ

 

в

 

качестве

 

основной

 

защиты

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

генераторов

 

электро

-

станции

Для

 

подстанций

 

прежнего

 

поколения

 

с

 

упро

-

щенной

 

схемой

 

электрических

 

соединений

 

с

 

ОД

-

КЗ

 

110 

кВ

 

в

 

цепях

 

трансформаторов

 

ответвительных

 

и

 

тупиковых

 

подстанций

 

такая

 

проблема

 

не

 

возника

-

ла

так

 

как

 

вся

 

линия

 

и

 

ОРУ

 

ВН

 

подстанций

 

входили

 

 2 (71) 2022


background image

78

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА

И АВТОМАТИКА

в

 

зону

 

защиты

 I 

ступени

 

защиты

 

линии

 

и

 

КЗ

 

на

 

них

 

отключались

 

без

 

выдержки

 

времени

.

Однако

 

использование

 

на

 

тупиковой

 

линии

 

слож

-

ной

 

защиты

 

ДЗЛ

 

представляется

 

дорогостоящим

 

проектом

Поэтому

 

на

 

линии

 

предлагается

 

использо

-

вать

 

адаптивную

 

релейную

 

защиту

 

в

 

качестве

 

основ

-

ной

 

защиты

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

электро

-

станции

.

Защита

 

отвечает

 

положениям

 

ПУЭ

Быстродей

-

ствие

 

защиты

 

позволяет

 

без

 

нарушения

 

устойчиво

-

сти

 

электростанции

 

выполнить

 

положение

 

Методи

-

ческих

 

указаний

 

по

 

устойчивости

 

энергосистем

 

об

 

отключении

 

сетевого

 

элемента

 

действием

 

УРОВ

:

T

откл

 

полн

 = 

T

сз

 + 

T

уров

 + 

T

ср

 

дзш

 + 

T

откл

 

в

 = 

= 0,025 

с

 + 0,13 

с

 + 0,01 

с

 + 0,055 

с

 = 0,22 

с

 

в

 

пределах

 

допустимого

 

времени

 0,224 

с

 

для

 

дей

-

ствия

 

релейной

 

защиты

 

с

 

сохранением

 

устойчивости

 

электростанций

.

В

 

качестве

 

резервной

 

защиты

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

генераторов

 

электростанции

 

на

 

линии

 

используется

 II 

ступень

 

с

 

выдержкой

 

времени

 

дис

-

танционной

 

или

 

токовой

 

защиты

 

от

 

коротких

 

замы

-

каний

Проверка

 

сохранения

 

устойчивости

 

электро

-

станции

 

для

 

нее

 

производится

 

без

 

учета

 

отключения

 

действием

 

УРОВ

:

T

откл

 

полн

 = 

T

сз

 + 

T

ступ

 + 

T

откл

 

в

 = 

= 0,025 

с

 + 0,13

с

 + 0,055 

с

 = 0,21 

с

в

 

границах

 

предельных

 

значений

 

отключений

 

с

 

со

-

хранением

 

устойчивости

 

электростанций

 0,224 

с

Вывод

На

 

тупиковых

 

линиях

 

небольшой

 

длины

 

адаптивная

 

релейная

 

защита

 

для

 

сохранения

 

устой

-

чивости

 

электростанций

 

в

 

качестве

 

основной

 

защи

-

ты

 

и

 

ступенчатая

 

защита

 

с

 

выдержкой

 

времени

 

от

 

междуфазных

 

замыканий

 

в

 

качестве

 

резервной

 

за

-

щиты

 

обеспечивают

 

сохранение

 

устойчивости

 

гене

-

раторов

 

электростанций

ЛИНИИ

 

С

 

ДВУХСТОРОННИМ

 

ПИТАНИЕМ

УПРОЩЕНИЕ

 

ЗАЩИТ

 

ЛИНИЙ

 

110–220 

кВ

 

СВЯЗИ

 

ЭЛЕКТРОСТАНЦИИ

 

С

 

ЭНЕРГОСИСТЕМОЙ

 

На

 

рисунке

 5 

приведены

 

примеры

 

исполнения

 

за

-

щит

 

линии

 

одиночной

 

связи

Могут

 

использоваться

 

их

 

сочетания

.

Связь

 

образована

 

одной

 

линией

  (

одиночная

 

связь

).

 

В

 

качестве

 

второй

 

основной

 

защиты

 

для

 

со

-

хранения

 

устойчивости

 

электростанции

 

вместо

 

за

-

щиты

 

ДЗЛ

  (

рисунок

  2

а

предлагается

 

использовать

 

адаптивную

 

релейную

 

защиту

 (

АРЗ

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

электростанций

 (

рисунок

 5

а

).

Время

 

отключения

 

КЗ

 

на

 

линии

 

составляет

T

откл

 = 

T

сз

 + 

T

откл

 

в

 = 0,025 

с

 + 0,055 

с

 = 0,08 

с

,

устойчивость

 

электростанции

 

обеспечивается

.

Вместе

 

с

 

тем

 

адаптивная

 

релейная

 

защита

 (

АРЗ

в

 

исполнении

 

без

 

выдержки

 

времени

 — 

неселектив

-

на

с

 

защитами

 

линий

 

смежной

 

сети

 

ПС

 2G 

энергоси

-

стемы

 

и

 

при

 

трехфазных

 

КЗ

 

в

 

этой

 

сети

 

происходит

 

излишнее

 

отключение

 

линии

 

связи

Неселективное

 

отключение

 

линии

 

исправляется

 

от

 

АПВ

.

Другой

 

пример

с

 

улучшенными

 

показателями

заключается

 

в

 

использовании

 

адаптивной

 

релейной

 

защиты

 (

АРЗТ

с

 

задержкой

 

на

 

срабатывание

 (

рису

-

нок

 5

б

).

Уставка

 

выдержки

 

времени

 

задержки

 

на

 

срабаты

-

вание

 

должна

 

находиться

 

в

 

пределах

 

допустимого

 

времени

 

отключения

 

КЗ

 

без

 

нарушения

 

устойчиво

-

сти

 

электростанции

:

T

зад

 = 

T

доп

 – 

T

откл

 – 

T

сз

 = 0,224 c – 0,055 c – 

– 0,025 

с

 = 0,144 c. 

Принимается

 

T

зад

 = 0,14 

с

.

Адаптивная

 

релейная

 

защита

 

в

 

исполнении

 

с

 

за

-

держкой

 

на

 

срабатывание

  (

АРЗТ

обладает

 

селек

-

тивностью

 

с

 

защитами

 

смежной

 

сети

 

при

 

действии

 

их

 

без

 

учета

 

отключения

 

действием

 

УРОВ

T

ступ

 = 

= 0,12 

с

 

меньше

 

T

зад

 = 0,14 

с

.

Но

 

при

 

учете

 

отключения

 

действием

 

УРОВ

кото

-

рые

 

случаются

 

значительно

 

реже

защита

 

АРЗТ

 

не

 

обладает

 

селективностью

.

Чтобы

 

исключить

 

возможные

 

излишние

 

отклю

-

чения

 

линий

в

 

нормальных

 

условиях

 

работы

 

сети

 

эти

 

защиты

 

могут

 

быть

 

отключены

 

и

 

вводиться

 

в

 

работу

 

при

 

отключении

 

основной

 

защиты

 

линии

Это

 

не

 

противоречит

 

Типовому

 

договору

 

Систем

-

ного

 

оператора

так

 

как

 

при

 

отключенной

 

основной

 

защите

 

на

 

линии

 

введена

 

в

 

работу

 

вторая

 

основ

-

ная

 

защита

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

электро

-

станции

.  

Вывод

Использование

 

на

 

линии

 

одиночной

 

свя

-

зи

 

электростанции

 

с

 

энергосистемой

 

адаптивной

 

релейной

 

защиты

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

электростанций

 

без

 

выдержки

 

времени

  (

АРЗ

или

 

с

 

задержкой

 

на

 

срабатывание

 (

АРЗТ

в

 

качестве

 

ос

-

новной

 

защиты

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

гене

-

раторов

 

электростанции

 

вместо

 

одной

 

из

 

основных

 

защит

 

ДЗЛ

 

или

 

ДФЗ

 

упрощает

 

релейную

 

защиту

 

ли

-

нии

 

одиночной

 

связи

.

Связь

 

образована

 

двумя

 

последовательны

-

ми

 

линиями

.

 

Упрощение

 

релейной

 

защиты

 

линий

 

(

рисунок

  2

б

достигается

 

использованием

 

на

 

лини

-

ях

 

в

 

различных

 

сочетаниях

 

адаптивной

 

релейной

 

защиты

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

электростанций

.

Линия

 2W. 

На

 

линии

 

в

 

качестве

 

вто

-

рой

 

основной

 

защиты

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

электростанции

  (

рису

-

нок

 2

б

), 

вместо

 

защиты

 

ДЗЛ

использо

-

вана

 

адаптивная

 

релейная

 

защита

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

электростан

-

ций

 (

АРЗ

).

Рис

. 5. 

Одиночная

 

связь

 

электростанции

 1G 

с

 

энергосистемой

 

ПС

 2G. 

Примеры

 

выполнения

 

защит

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

электро

-

станции

а

с

 

использованием

 

защиты

 

АРЗ

 

без

 

выдержки

 

времени

б

с

 

использованием

 

защиты

 

АРЗТ

 

с

 

задержкой

 

на

 

срабатывание

 

110 

кВ

1G

2G

1W

ПС

ДФЗ

АРЗ

а

)

110 

кВ

1G

2G

1W

ПС

ДФЗ

АРЗТ

б

)


background image

79

Как

 

отмечалось

 

ранее

защита

 

обладает

 

относительной

 

селек

-

тивностью

 

и

 

приводит

 

к

 

излиш

-

ним

 

отключениям

 

линии

 

при

 

КЗ

 

в

 

смежной

 

сети

 

ПС

 2G. 

Неселек

-

тивность

 

исправляется

 

от

 

АПВ

Успешное

 

включение

 

линии

 

от

 

АПВ

 

обеспечивается

 

поочеред

-

ным

 

включением

 

линий

 

от

 

АПВ

 — 

вначале

 

включаются

 

линия

 

на

 

ПС

 

2G, 

затем

 

включается

 

линия

 2W. 

При

 

этом

 

в

 

выдерж

-

ке

 

времени

 

АПВ

 

линии

 2W 

учитывается

 

возможное

 

неуспешное

 

включение

 

от

 

АПВ

 

линий

 

на

 

ПС

 2G. 

Вы

-

держка

 

времени

 

АПВ

 

линии

 2W 

включает

 

следую

-

щие

 

составляющие

выдержку

 

времени

 

АПВ

 

линии

 

ПС

 2G (

T

апв

 

вл

), 

время

 

включения

 

выключателя

 

линии

 

ПС

 2G (

T

вкл

 

вл

), 

время

 

срабатывания

 

защиты

 

линии

 

ПС

 2G (

T

сз

 

вл

), 

время

 

отключения

 

выключателя

 

линии

 

2G (

T

откл

 

в

 

вл

), 

время

 

запаса

 (

T

зап

):

T

апв

 

2w

 = 

T

апв

 

вл

 + 

T

вкл

 

вл

 + 

T

сз

 

вл

 + 

T

откл

 

в

 

вл

 + 

T

зап

.

Линия

 1W.

 

Одновременно

 

с

 

упрощением

 

защиты

 

линии

 2W 

может

 

быть

 

упрощена

 

защита

 

линии

 1W. 

Для

 

этого

 

защиту

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

элек

-

тростанции

 

линии

 1W, 

вместо

 

защиты

 

ДЗЛ

пред

-

лагается

 

выполнить

 

с

 

использованием

 

в

 

виде

 

двух

 

защит

адаптивной

 

релейной

 

защиты

 — 

защиты

 

без

 

выдержки

 

времени

  (

АРЗ

и

 

защиты

 

с

 

задержкой

 

на

 

срабатывание

 (

АРЗТ

).

На

 

рисунке

 6 

приведены

 

примеры

 

исполнения

 

защит

 

линий

 

связи

образованной

 

двумя

 

последова

-

тельными

 

линиями

.

Защита

 

без

 

выдержки

 

времени

 

АРЗ

 (

как

 

быстро

-

действующая

обеспечивает

 

отключение

 

КЗ

 

на

 

ли

-

нии

 

действием

 

УРОВ

 

с

 

сохранением

 

устойчивости

 

электростанции

Вместе

 

с

 

тем

 

она

 

неселективна

 

с

 

адаптивной

 

ре

-

лейной

 

защитой

 

АРЗ

 

линии

 2W 

при

 

КЗ

 

в

 

зоне

 

чув

-

ствительности

  (

на

 

рисунке

 6 

отмечена

 

стрелкой

точка

 

К

–1). 

Это

 

приводит

 

к

 

отключению

 

обеих

 

линий

Исправление

 

неселективного

 

отключения

 

линии

 1W 

достигается

 

тем

что

 

после

 

АПВ

 

защита

 

АРЗ

 

без

 

вы

-

держки

 

времени

 

выводится

 

из

 

действия

в

 

работе

 

остается

 

защита

 

АРЗТ

и

 

АПВ

 

линии

 2W 

будет

 

успеш

-

ным

Задержка

 

в

 

срабатывании

 

адаптивной

 

релей

-

ной

 

защиты

 

АРЗТ

 

обеспечивает

 

успешное

 

включе

-

ние

 

линии

 2W 

от

 

АПВ

.

В

 

случае

 

устойчивого

 

трехфазного

 

КЗ

 

на

 

линии

 

1W 

отключение

 

линии

 

после

 

АПВ

 

с

 

задержкой

 

защи

-

той

 

АРЗТ

 

производится

 

с

 

сохранением

 

устойчивости

 

электростанции

.

Время

 

ее

 

задержки

 

принимается

как

 

и

 

при

 

оди

-

ночной

 

связи

T

зад

 = 0,14 

с

.

Как

 

отмечено

 

ранее

в

 

нормальных

 

условиях

 

ра

-

боты

 

сети

 

эти

 

защиты

 

АРЗ

 

и

 

АРЗТ

 

могут

 

быть

 

отклю

-

чены

 

и

 

вводиться

 

в

 

работу

 

при

 

отключении

 

основ

-

ной

 

защиты

 

линии

Это

 

не

 

противоречит

 

Типовому

 

договору

 

Системного

 

оператора

 — 

при

 

отключенной

 

основной

 

защите

 

на

 

линии

 

введена

 

в

 

работу

 

вторая

 

основная

 

защита

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

элек

-

тростанции

.  

Вывод

На

 

линиях

 

связи

 

электростанции

 

с

 

энергоси

-

стемой

образованной

 

двумя

 

последовательными

 

ли

-

ниями

использование

 

адаптивной

 

релейной

 

защиты

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

электростанций

 

в

 

виде

 

защиты

 

без

 

выдержки

 

времени

  (

АРЗ

и

 

защиты

 

с

 

за

-

держкой

 

на

 

срабатывание

 (

АРЗТ

в

 

качестве

 

основных

 

защит

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

генераторов

 

элек

-

тростанции

 

вместо

 

одной

 

из

 

основных

 

защит

 

ДЗЛ

 

или

 

ДФЗ

 

позволяет

 

упростить

 

защиты

 

линий

 

связи

Связь

 

образована

 

двумя

 

параллельными

 

ли

-

ниями

Упрощение

 

релейной

 

защиты

 

линий

  (

рису

-

нок

  2

в

достигается

 

использованием

 

на

 

линиях

 

то

-

ковой

 

направленной

 

защиты

 

параллельных

 

линий

 

в

 

качестве

 

второй

 

основной

 

защиты

 

вместо

 

защит

 

ДЗЛ

 

на

 

каждой

 

линии

Одно

 

устройство

 

защиты

 

для

 

двух

 

линий

 

используется

 

вместо

 

устройств

 

защит

 

ДЗЛ

 (

ДФЗ

на

 

каждой

 

линии

.

Полное

 

расчетное

 

значение

 

времени

 

отключения

 

короткого

 

замыкания

 

на

 

линии

 

составляет

T

откл

 

полн

 = 

T

сз

 + 

T

уров

 + 

T

ДЗШ

 + 

T

откл

  = 

= 0,02 

с

 + 0,09 

с

 + 0,01 

с

 + 0,04 

с

 = 0,16 

с

,

где

 

T

сз

 = 0,02 

с

 

время

 

срабатывания

 

защиты

T

уров

 =

= 0,1 

с

 

время

 

действия

 

УРОВ

 (

которое

 

включает

 

вре

-

мя

 

отключения

 

выключателя

 

T

откл

 = 0,04 

с

время

 

воз

-

врата

 

схемы

 

УРОВ

 

T

возв

 = 0,02 

с

 

и

 

время

 

запаса

 

T

зап

 =

= 0,03 

с

); 

T

ДЗШ

 — 

время

 

срабатывания

 

выходных

 

реле

 

ДЗШ

через

 

которые

 

производится

 

отключение

 

действием

 

УРОВ

.

Время

 

T

откл

 

полн

 = 0,16 

с

 

меньше

 

T

доп

 = 0,224 

с

 — 

допустимого

 

времени

 

протекания

 

короткого

 

замы

-

кания

 

без

 

нарушения

 

устойчивости

 

электростанции

 

для

 

действия

 

релейной

 

защиты

Сохранение

 

устой

-

чивости

 

электростанции

 1G 

обеспечивается

.

Особенность

 

защиты

 

состоит

 

в

 

том

что

 

она

 

име

-

ет

 «

мертвую

 

зону

». 

При

 

КЗ

 

на

 

линии

 

у

 

шин

 

противо

-

положной

 

подстанции

 

в

 

линиях

 

протекают

 

равные

 

значения

 

токов

 

КЗ

 

и

 

избирательные

 

органы

 

повреж

-

денной

 

линии

 

не

 

срабатывают

и

 

не

 

срабатывает

 

защита

 

в

 

целом

Она

 

срабатывает

 

в

 

каскаде

 

после

 

отключения

 

линии

 

со

 

стороны

 

противоположной

 

под

-

станции

Для

 

этого

 

на

 

линиях

 

на

 

стороне

 

противопо

-

ложной

 

подстанции

 

также

 

устанавливается

 

токовая

 

Рис

. 6. 

Связь

 

электростанции

 1G 

с

 

энергосистемой

 

ПС

 2G 

образована

 

дву

-

мя

 

последовательными

 

линиями

 (

пример

 

выполнения

 

защит

 

для

 

сохране

-

ния

 

устойчивости

 

энергосистемы

 

с

 

использованием

 

адаптивной

 

релейной

 

защиты

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

электростанций

)

110 

кВ

1G

2W

ПС

ДФЗ

ДФЗ

АРЗ

АРЗ

АРЗТ

экв

.

2G

ПС

К

–1

1W

ТНЗ

ТНЗ

110 

кВ

экв

.

1W

2W

ПС

ДФЗ

ДФЗ

1G

2G

Рис

. 7. 

Связь

 

электростанции

 1G 

с

 

энергосистемой

 

ПС

 

2G 

образована

 

двумя

 

параллельными

 

линиями

 

 2 (71) 2022


background image

80

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА

И АВТОМАТИКА

направленная

 

защита

 

параллельных

 

линий

Это

 

об

-

стоятельство

 

должно

 

учитываться

 

при

 

расчетах

 

со

-

хранения

 

устойчивости

 

электростанции

На

 

рисунке

 7 

приведен

 

пример

 

защиты

 

с

 

учетом

 

предложений

 

защиты

 

параллельных

 

линий

Если

 

на

 

линиях

 

установлены

 

быстродействую

-

щие

 

выключатели

например

 

типа

 145D 1/B 

с

 

T

откл

 =

= 0,04 

с

тогда

 

полное

 

время

 

отключения

 

короткого

 

замыкания

 

защитой

 

со

 

стороны

 

электростанции

 1G 

с

 

учетом

 

ее

 

каскадного

 

действия

 

и

 

с

 

учетом

 

отключе

-

ния

 

действием

 

УРОВ

 

составляет

T

откл

 

полн

 = 

T

сз

(2)

 + 

T

откл

(2)

 + 

T

сз

(1)

 + 

T

уров

(1)

 +

T

откл

 

в

(1)

 = 0,02 

с

 + 0,04 

с

 + 0,02 

с

 + 0,1 

с

 + 

+ 0,04 

с

 = 0,22 

с

где

 

индексами

 (1) 

и

 (2) 

обозначены

 

защиты

 

со

 

сто

-

роны

 

электростанции

 1G 

и

 

энергосистемы

 

ПС

 

2G.  

Время

 

полного

 

отключения

 

короткого

 

замыкания

 

равно

 0,22 

с

в

 

пределах

 

допустимого

 

времени

 

про

-

текания

 

короткого

 

замыкания

 

без

 

нарушения

 

устой

-

чивости

 

электростанции

 

T

доп

 = 0,22 

с

.

Устойчивость

 

электростанции

 

обеспечивается

.

Если

 

на

 

линиях

 

установлены

 

выключатели

 

типа

 

ВГТ

-110 

с

 

T

откл

 = 0,055 

с

то

 

полное

 

время

 

отклю

-

чения

 

короткого

 

замыкания

 

защитой

 

со

 

стороны

 

электростанции

 1G 

с

 

учетом

 

ее

 

каскадного

 

действия

 

и

 

с

 

учетом

 

отключения

 

действием

 

УРОВ

 

составляет

T

откл

 

полн

 = 

T

сз

(2)

 + 

T

откл

(2)

 + 

T

сз

(1)

 + 

T

уров

(1)

 + 

T

откл

 

в

(1)

 = 0,02 

с

 + 0,055 

с

 + 0,02 

с

 + 0,13 

с

 + 

+ 0,055 

с

 = 0,28 

с

Время

 

полного

 

отключения

 

короткого

 

замыкания

 

равно

 0,28 

с

 — 

больше

 

допустимого

 

времени

 

проте

-

кания

 

короткого

 

замыкания

 

без

 

нарушения

 

устойчи

-

вости

 

электростанции

 

T

доп

 = 0,224 

с

.

Устойчивость

 

электростанции

 

не

 

обеспечивается

Поэтому

 

на

 

линиях

 

с

 

выключателями

 

с

 

временем

 

от

-

ключения

 0,055 

с

 

и

 

более

 

токовая

 

направленная

 

за

-

щита

 

параллельных

 

линий

 

не

 

может

 

использоваться

Однако

 

нормативными

 

документами

 

при

 

отключении

 

основной

 

защиты

 

линии

 

допускается

 

для

 

резервных

 

защит

 

не

 

производить

 

проверки

 

отключений

 

дей

-

ствием

 

УРОВ

Тогда

 

это

 

ограничение

 

исключается

.

Вывод

Для

 

связи

 

электростанции

 

с

 

энергоси

-

стемой

образованной

 

параллельными

 

линиями

предлагается

 

токовая

 

направленная

 

защита

 

парал

-

лельных

 

линий

 

в

 

качестве

 

защиты

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

электростанций

Защита

 

проста

 

в

 

ис

-

полнении

обладает

 

абсолютной

 

селективностью

Одно

 

устройство

 

защиты

 

используется

 

в

 

качестве

 

основной

 

защиты

 

для

 

двух

 

параллельных

 

линий

Устройства

 

защиты

включенные

 

по

 

концам

 

парал

-

лельных

 

линий

могут

 

использоваться

 

в

 

качестве

 

ос

-

новных

 

защит

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

электро

-

станций

 

вместо

 

защит

 

ДФЗ

 

или

 

ДЗЛ

 

каждой

 

линии

Этим

 

упрощаются

 

защиты

 

параллельных

 

линий

Одиночная

 

связь

 

с

 

участком

 

параллельных

 

линий

.

 

На

 

рисунке

 8 

приведен

 

пример

 

построения

 

защит

 

линий

 

связи

.

На

 

линии

 3W 

одиночной

 

связи

 

с

 

участком

 

парал

-

лельных

 

линий

 

в

 

качестве

 

второй

 

основной

 

защиты

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

энергосистемы

 

вместо

 

защиты

 

ДЗЛ

 

используется

 

адаптивная

 

релейная

 

за

-

щита

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

электростанций

 

(

АРЗ

). 

Как

 

видно

 

из

 

рисунка

  5

а

для

 

линии

 2W 

ха

-

рактерной

 

особенностью

 

является

 

возможность

 

из

-

лишнего

 

отключения

 

линии

 

при

 

КЗ

 

во

 

внешней

 

сети

 

ПС

 2G 

энергосистемы

Излишние

 

отключения

 

линии

 

исправляются

 

от

 

АПВ

.

Использование

 

защиты

 

АРЗ

 

упрощает

 

защиты

 

линии

 

участка

 

связи

 

с

 

одной

 

линией

В

 

основе

 

построения

 

защит

 

линий

 1W, 2W 

ис

-

пользуется

 

положение

 

п

. 3.2.116 

ПУЭ

в

 

соответствии

 

с

 

которым

 

при

 

отключении

 

основной

 

защиты

 

линии

 

используется

 

неселективное

 

ускорение

 

резервных

 

защит

 

от

 

междуфазных

 

замыканий

При

 

этом

 

учиты

-

вается

что

 

в

 

случае

 

излишнего

 

отключения

 

линии

 

неселективным

 

ускорением

 

при

 

КЗ

 

в

 

смежной

 

сети

 

связь

 

электростанции

 

с

 

энергосистемой

 

сохраняется

 

по

 

второй

 

параллельной

 

линии

.

Рассматривая

 

неселективное

 

ускорение

 

резерв

-

ных

 

защит

 

от

 

междуфазных

 

замыканий

 

как

 

отдель

-

ную

 

защиту

 

линии

 

вместо

 

защиты

 

ДЗЛ

предлагается

 

выполнить

 

ее

 

в

 

виде

 

адаптивной

 

релейной

 

защиты

 

с

 

задержкой

 

на

 

срабатывание

  (

АРЗТ

со

 

стороны

 

электростанции

 

и

 

в

 

виде

 

адаптивной

 

релейной

 

за

-

щиты

 

АРЗ

 

и

 

защиты

 

АРЗТ

 — 

со

 

стороны

 

ПС

1.

Время

 

задержки

 

защиты

 

АРЗТ

 

T

зад

 = 0,14 

с

Уставки

 

срабатывания

 

дистанционных

 

органов

 

защит

 

линий

 

со

 

стороны

 

ПС

 1 

настраиваются

– 

защита

 

АРЗ

 — 

Z

сз

 = 

K

отст

Z

л

где

 

коэффициент

 

от

-

стройки

 

K

отст

 = 0,85, 

Z

л

 — 

сопротивление

 

линии

 

(

защита

 

не

 

охватывает

 

всю

 

линию

);

– 

защита

 

АРЗТ

 — 

Z

сз

 = 

K

н

Z

л

где

 

коэффициент

 

на

-

дежности

 

K

н

 = 1,25–1,5 (

защита

 

охватывает

 

всю

 

линию

).

Сокращением

 

зоны

 

действия

 

защиты

 

АРЗ

 

исклю

-

чаются

 

неселективные

 

действия

 

и

 

излишние

 

отклю

-

чения

 

линии

 

без

 

защиты

 

ДФЗ

 

при

 

КЗ

 

на

 

второй

 

линии

 

с

 

защитой

 

ДФЗ

 

в

 

зоне

 

чувствительности

 

защиты

 

АРЗ

.

В

 

этих

 

условиях

 

защита

 

АРЗТ

 

временем

 

задержки

 

согласована

 

с

 

защитой

 

ДФЗ

 

этой

 

линии

Короткие

 

замыкания

 

на

 

линии

 

с

 

отключенной

 

за

-

щитой

 

ДФЗ

 

в

 

зоне

 

защиты

 

АРЗТ

 

будут

 

отключаться

 

с

 

временем

 

задержки

 

защиты

 

АРЗТ

Устойчивость

 

генераторов

 

при

 

отключении

 

действием

 

УРОВ

 

в

 

этом

 

случае

 

не

 

обеспечивается

Но

 

норма

-

тивными

 

документами

 

при

 

от

-

ключении

 

основной

 

защиты

 

линии

 

допускаются

 

отключения

 

без

 

учета

 

отключений

 

действием

 

УРОВ

.

Рис

. 8. 

Одиночная

 

связь

 

электростанции

 1G 

с

 

энергосистемой

 

ПС

 2G 

с

 

участком

 

параллельных

 

линий

 

АРЗТ

АРЗ

АРЗ

АРЗ

110 

кВ

1W

2W

ПС

1

ДФЗ

ДФЗ

1G

экв

.

2G

3W

ПС

ДФЗ

АРЗТ


background image

81

Преимущество

 

защиты

 

АРЗТ

 

перед

 

защитой

 

без

 

выдержки

 

времени

 

состоит

 

в

 

том

что

 

она

 

селективна

 

с

 

защитами

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

электро

-

станции

 

линий

отходящих

 

от

 

шин

 

ПС

 1, 

в

 

том

 

числе

 

и

 

линия

 

одиночной

 

связи

 3W, 

при

 

отключении

 

их

 

без

 

учета

 

отключения

 

действием

 

УРОВ

Этим

 

снижаются

 

возможные

 

излишние

 

отключения

 

линий

 1W, 2W.

Как

 

уже

 

отмечалось

 

ранее

в

 

нормальных

 

усло

-

виях

 

работы

 

сети

 

защиты

 

АРЗ

 

и

 

АРЗТ

 

могут

 

быть

 

отключены

 

и

 

вводиться

 

в

 

работу

 

при

 

отключении

 

ос

-

новной

 

защиты

 

линии

При

 

введенной

 

защите

 

уско

-

рения

 

АРЗТ

 

она

 

рассматриваться

 

как

 

резервная

 

за

-

щита

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

электростанции

Использование

 

защит

 

АРЗТ

 

и

 

АРЗ

 

упрощает

 

защиты

 

линий

 

параллельного

 

участка

 

связи

.

Вывод

Использование

 

на

 

линиях

 

одиночной

 

связи

 

с

 

участком

 

параллельных

 

линий

 

адаптив

-

ной

 

релейной

 

защиты

 

без

 

выдержки

 

времени

 (

АРЗ

и

 

с

 

задержкой

 

на

 

срабатывание

  (

АРЗТ

в

 

качестве

 

основной

 

защиты

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

ге

-

нераторов

 

электростанции

 

вместо

 

одной

 

из

 

основ

-

ных

 

защит

 

ДЗЛ

 

или

 

ДФЗ

 

позволяет

 

упростить

 

защи

-

ты

 

линий

 

связи

Использование

 

адаптивной

 

релейной

 

защиты

 

с

 

задержкой

 

на

 

срабатывание

 

в

 

качестве

 

отдельной

 

защиты

 

ускорения

 

вместо

 

неселективного

 

ускорения

 

резервных

 

защит

 

при

 

отключении

 

основной

 

защиты

 

на

 

линиях

 

участка

 

параллельных

 

линий

 

позволяет

 

повысить

 

надежность

 

работы

 

связи

 

электростанции

 

с

 

энергосистемой

.

ЗАКЛЮЧИТЕЛЬНЫЕ

 

ПОЛОЖЕНИЯ

1. 

В

 

зоне

 

сохранения

 

устойчивости

 

генерато

-

ров

 

электростанции

  (

зоне

 

в

 

границах

 

остаточ

-

ных

 

напряжений

 

U

ост

 = (0,6–0,7)

U

ном

 

на

 

шинах

 

электростанции

 

при

 

нормативных

трехфаз

-

ных

КЗ

 

на

 

линиях

защиты

 

линий

 

выполняются

 

в

 

виде

:

– 

защиты

 

для

 

сохранения

 

динамической

 

устойчи

-

вости

 

генераторов

 

электростанции

– 

защиты

 

от

 

коротких

 

замыканий

.

2. 

В

 

качестве

 

защит

 

для

 

сохранения

 

динамической

 

устойчивости

 

генераторов

 

электростанций

 

могут

 

использоваться

– 

дифференциально

-

фазная

 

высокочастотная

 

за

-

щита

 (

ДФЗ

);

– 

дифференциальная

 

защита

 

линии

 (

ДЗЛ

); 

– 

адаптивная

 

релейная

 

защита

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

электростанций

 

в

 

исполнении

 

без

 

выдержки

 

времени

 (

АРЗ

и

 

с

 

задержкой

 

на

 

сраба

-

тывание

 (

АРЗТ

);

– 

токовая

 

направленная

 

защита

 

параллельных

 

ли

-

ний

;

– 

защиты

 

от

 

коротких

 

замыканий

 (

в

 

отдельных

 

слу

-

чаях

 

на

 

тупиковых

 

линиях

).

3. 

Адаптивная

 

релейная

 

защита

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

электростанций

 

без

 

выдержки

 

времени

  (

АРЗ

и

 

с

 

задержкой

 

на

 

срабатывание

 

(

АРЗТ

), 

а

 

также

 

токовая

 

направленная

 

защита

 

па

-

раллельных

 

линий

 (

ТНЗ

) — 

просты

 

в

 

исполнении

 

и

предложенные

 

для

 

использования

 

на

 

линиях

 

110–220 

кВ

 

в

 

зоне

 

динамической

 

устойчивости

 

генераторов

 

электростанции

 

в

 

качестве

 

основной

 

защиты

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

генерато

-

ров

 

вместо

 

одной

 

из

 

основных

 

защит

 

ДЗЛ

 

или

 

ДФЗ

 

линий

позволяют

 

упростить

 

защиты

сни

-

зить

 

стоимость

 

проектов

 

релейной

 

защиты

 

этих

 

линий

4. 

Приведены

 

примеры

 

построения

 

защит

 

линий

 

с

 

учетом

 

нормативных

 

документов

 

Системного

 

оператора

 

и

 

Минэнерго

 

РФ

 

с

 

использованием

 

этих

 

защит

.  

ЛИТЕРАТУРА

 / REFERENCES

1. 

Правила

 

устройства

 

электроуста

-

новок

. URL: https://ohranatruda.ru/

ot_biblio/norma/251509/ / Electric 
installation code. URL: https://ohranat-
ruda. ru/ot_biblio/norma/251509/

2. 

Методические

 

указания

 

по

 

устой

-

чивости

 

энергосистем

Утверждено

 

приказом

 

Минэнерго

 

РФ

 

от

 30 

июня

 

2003 

г

 

 277. URL: https://docs.

cntd.ru/document/1200034221 / 
Guidelines on power system 
operation stability. Approved by 
the order of the Ministry of Energy 
of Russia dated June, 30, 2003 
no. 277. URL: https://docs.cntd.ru/
document/1200034221.

3. 

Типовой

 

договор

 

Системного

 

опе

-

ратора

 

между

 

ОАО

  «

СО

 

ЕЭС

» 

и

 

производителем

  (

поставщиком

электроэнергии

 

РРЭ

. URL: https://

www.so-ups.ru/index.php?id=1535 / 
Standard agreement of JSC SO 
UPS with a REM power producer 

(supplier). URL: https://www.so-ups.
ru/index.php?id=1535.

4. 

Маруда

 

И

.

Ф

Об

 

адаптивной

 

ре

-

лейной

 

защите

 

для

 

сохранения

 

устойчивости

 

электростанций

 // 

Релейная

 

защита

 

и

 

автоматиза

-

ция

, 2019, 

 3(36). C. 38–41 / Maru-

da I.F. On adaptive relay protection 
for preserving the power station 
operation stability // 

Releynaya 

zashchita i avtomatizatsiya

 [Relay 

protection and automation], 2019, 
no. 3(36), pp. 38–41. (In Russian).

5. 

Маруда

 

И

.

Ф

Способы

 

сохранения

 

устойчивости

 

электростанций

 // 

Библиотека

 

электротехника

При

-

ложение

 

к

 

журналу

  «

Энергетик

», 

2020, 

 5(257). 

С

. 56 / Maruda I.F. 

Means of preserving the power sta-
tion operation stability //

 Biblioteka 

elektrotekhnika. Prilozheniye k zhur-
nalu "Energetik"

 [Power Engineer 

Library. Supplement to 'Power En-

gineer' journal], 2020, no. 5(257), 
p. 56. (In Russian).

6. 

Маруда

 

И

.

Ф

Токовая

 

направлен

-

ная

 

защита

 

параллельных

 

линий

Патент

 

на

 

полезную

 

модель

 

РФ

 

 203915. 

Опубл

. 28.04.2021. 

Бюл

 13 / Maruda I.F. Directional 

current protection of parallel lines. 
Utility model patent no. 203915. 
Published 28.04.2021. Bulletin 
no. 13.

7. 

Маруда

 

И

.

Ф

О

 

защитах

 

тупиковых

 

линий

 110 

кВ

обеспечивающих

 

устойчивость

 

электростанций

 // 

Релейная

 

защита

 

и

 

автоматиза

-

ция

, 2018, 

 1(30). 

С

. 58–59 / Maru-

da I.F. On protections of 110 kV dead-
end feeders that provide stability of 
power station operation // 

Releynaya 

zashchita i avtomatizatsiya

 [Relay 

protection and automation], 2018, 
no. 1(30), pp. 58–59. (In Russian)

 2 (71) 2022


Оригинал статьи: Об упрощении релейной защиты линий 110–220 кВ в зоне динамической устойчивости генераторов электростанции

Ключевые слова: устойчивость энергосистем, зона устойчивости генераторов электростанции, релейная защита

Читать онлайн

Нормативными документами Системного оператора и Минэнерго РФ повышаются требования к устойчивости энергосистем. Повышены требования к релейной защите, обеспечивающей устойчивость энергосистем. Проекты релейной защиты линий в зоне устойчивости генераторов электростанции с учетом этих документов отличаются сложностью и высокой стоимостью. Предложены защиты, обеспечивающие динамическую устойчивость генераторов электростанций, упрощающие защиты линий. Приведены примеры построения защит линий.

Поделиться:

«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 2(83), март-апрель 2024

Максимальный эффект от цифровых РЗА И АСУ ТП

Интервью Релейная защита и автоматика
Интервью с начальником Департамента релейной защиты, метрологи и автоматизированных систем управления технологическими процессами ПАО «Россети» Александром Саленовым
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение» № 1(82), январь-февраль 2024

Использование цифровых двойников как перспективное направление развития технологий дистанционного управления силовым оборудованием и устройствами релейной защиты и автоматики

Цифровая трансформация / Цифровые сети / Цифровая подстанция Релейная защита и автоматика
Гвоздев Д.Б. Грибков М.А. Шубин Н.Г.
«ЭЛЕКТРОЭНЕРГИЯ. Передача и распределение»