Выбор комплекта защиты

Для защиты фидера контактной сети однофазного переменного тока выбираем микропроцессорный терминал ЦЗА – 27,5 – ФКС.

Микропроцессорный терминал ЦЗА – 27,5 – ФКС предназначен для выполнения функций защиты и автоматики, контроля и сигнализации, местного и дистанционного управления фидером контактной сети переменного тока напряжением 27,5 кВ. Устройство ЦЗА-27,5-ФКС может включаться в автоматизированную систему управления (АСУ) подстанции в качестве подсистемы нижнего уровня. В этом случае двусторонний обмен информацией с АСУ производится по стандартному последовательному каналу связи.

Область применения – ячейки комплектных распределительных устройств тяговой подстанции, помещения щитовых на подстанциях и т.д.

Устройство ЦЗА-27,5-ФКС имеет последовательный интерфейс RS-232 для подключения персональной электронно-вычислительной машины (ПЭВМ) (например, типа NOTEBOOK) и интерфейс RS-485 для связи с АСУ. Скорость передачи данных по последовательному каналу интерфейса RS-232 и по каналу интерфейса RS-485 составляет 9600 бит/с. Протокол связи - MODBUS. Время готовности устройства ЦЗА-27,5-ФКС к работе после подачи номинального напряжения первичного питания составляет не более 3с.

Особенностью данной защиты является то, что все функции выполняются программно в виде программных модулей. Применяется самодиагностика, а так же документный модуль резервных защит (включает в себя ДЗ2 и ТО).

Конструктивно защита выполнена из двух блоков: блок защиты и автоматики (БЗиА) и блок управления (БУ), который соединён интерфейсным кабелем (рисунок 2.3).

Рисунок 2.3 - Структурная схема защиты ЦЗА – 27,5 – ФКС

В данном разделе были описаны основные требования к свойствам релейной защиты, приведены состав и функциональная схема защиты фидера контактной сети.

Были выбраны следующие защиты: токовая отсечка (ТО), дистанционные защиты ДЗ1, ДЗ2, ДЗ3, ДЗ4.

Для ускорения срабатывания релейной защиты была выбрана защита с частичной неселективностью, то есть ступень ДЗ2 не имеет задержки времени.

В качестве комплекта защит был выбран ЦЗА – 27,5 –ФКС.

 

3 Расчёт и анализ устойчивости функционирования и селективности релейной защиты присоединения контактной сети

Общие положения

В общем случае к релейной защите предъявляются следующие четыре основных технических требования:

1. Селективность;
2. Быстродействие;
3.Чувствительность;
4. Надежность.

Селективностью, или избирательностью, называется действие защиты, обеспечивающее отключение только повреждённого элемента системы ближайшими выключателями. Существует два вида селективности:

1) Абсолютная селективность. Если по принципу своего действия защита срабатывает только при КЗ на за­щищаемом элементе, то её относят к защи­там, обладающим абсолютной селектив­ностью.

2) Относительная селективность. Защиты, которые могут срабаты­вать как резервные при повреждении на смежном элементе, если это повреждение не отключается, называются относительно селективными.

При необходимости допускается неселективное действие защиты.

Быстродействие — это свойство релейной защиты, характеризующее скорость выявления и отделения от электроэнергетической системы повреждённых элементов. Показателем быстродействия является время срабатывания защиты — это интервал времени от момента возникновения повреждения до момента отделения от сети повреждённого элемента.

Чувствительность — это свойство, характеризующее способность релейной защиты выявлять повреждения в конце установленной для неё зоны действия в минимальном режиме работы энергосистемы. Другими словами, — это способность чувствовать те виды повреждений и ненормальные режимы, на которые она рассчитана, в любых состояниях работы защищаемой электрической системы. Показателем чувствительности выступает коэффициент чувствительности, который для максимальных защит (реагирующих на возрастание контролируемой величины) определяется как отношение минимально возможного значения сигнала, соответствующего отслеживаемому повреждению, к установленному на защите параметру срабатывания (уставке).

Надёжность — это свойство, характеризующее способность релейной защиты действовать правильно и безотказно во всех режимах контролируемого объекта, при всех видах повреждений и ненормальных режимах для действия, при которых данная защита предназначена, и не действовать в нормальных условиях, а также при таких повреждениях и нарушениях нормального режима, при которых действие данной защиты не предусмотрено. Иными словами, надёжность — это свойство релейной защиты, характеризующее её способность выполнять свои функции в условиях эксплуатации, ремонта, хранения и транспортировки. Основные показатели надёжности — время безотказной работы и интенсивность отказов (количество отказов за единицу времени).

 

3.2 Расчёт уставок основной, резервных и дополнительных защит

Так как для ускорения действия релейной защиты была выбрана неселективная защита, то уставки всех защит выбираются для схемы питания, изображённой но рисунке 3.1.

Рисунок 3.1 – Расчётная схема

 

Выберем уставку срабатывания токовой отсечки (ТО) для выключателя Q_А по формуле:

(3.1)

где − коэффициент отстроенности от внешних КЗ, принимаем ;

А - ток КЗ для расчётной схемы (рисунок 3.1) в режиме максимума энергосистемы.

А.

ТО должна отключать близкие КЗ в режиме минимума энергосистемы (рисунок 3.2) с нормированным коэффициентом чувствительности. Проверяем на обеспечение нормированного коэффициента чувствительности:

, (3.2)

где − коэффициент чувствительности защиты, ;

=2840 А - ток КЗ, рассчитанный для схемы, изображённой на рисунке 3.2.

А.

2840>2602,32

Неравенство выполняется, следовательно условие чувствительности обеспечивается.

Рисунок 3.2 – Расчётная схема для проверки

 

Проверяем на отстроенность от нормального режима для избегания ложных срабатываний:

(3.3)

где - коэффициент запаса, принимаем ;

= 590 А - максимальный ток в нормальном режиме, рассчитанный в пункте 1.5.

А.

2168,6>708.

Неравенство выполняется, следовательно токовая отсечка отстроена от нормального режима.

Выберем уставку срабатывания первой ступени дистанционной защиты (ДЗ1) для выключателя тяговой подстанции Q_А по формуле:

(3.4)

где ;

= 10,3 Ом – сопротивление сети при КЗ в режиме максимума энергосистемы для схемы, изображённой на рисунке 3.1.

Ом.

Проверим защиту ДЗ1 на отстроенность от нормального режима:

(3.5)

где - коэффициент запаса;

= 42,4 Ом - минимальное сопротивление сети в нормальном режиме, рассчитанное в пункте 1.5.

Ом.

8,75<35,3.

Неравенство выполняется, следовательно защита отстроена от нормального режима.

 

Выберем уставку срабатывания второй ступени дистанционной защиты (ДЗ2) для выключателя тяговой подстанции Q_А по формуле:

, (3.6)

где - коэффициент чувствительности защиты;

= 10,3 Ом – сопротивление сети при КЗ в режиме максимума энергосистемы для схемы, изображённой на рисунке 3.1.

Ом.

Проверим защиту ДЗ2 на отстроенность от нормального режима:

(3.7)

где - коэффициент запаса;

- коэффициент возврата;

= 42,4 - минимальное сопротивление сети в нормальном режиме, рассчитанное в п. 1.5.

Ом.

12,87<32,1.

Неравенство выполняется, следовательно защита отстроена от нормального режима.

 

Выберем уставку срабатывания третьей ступени дистанционной защиты (ДЗ3) для выключателя тяговой подстанции Q_А по формуле:

, (3.8)

где - коэффициент чувствительности;

= 20,6 Ом – сопротивление сети при КЗ в режиме максимума энергосистемы для схемы, изображённой на рисунке 3.3.

Ом.

Проверим защиту ДЗ3:

, (3.9)

где - коэффициент чувствительности;

= 10,3 Ом – сопротивление сети при КЗ в режиме минимума энергосистемы для схемы, изображённой на рисунке 3.1.

Рисунок 3.3 – Расчётная схема для выбора защиты ДЗ3

 

 

Ом.

24,72>15,45.

Неравенство выполняется, следовательно уставка защиты ДЗ3 удовлетворяет требованиям.