УТОЧНЕНИЕ МОДЕЛИ ТЕХНИЧЕСКОГО ЭФФЕКТА СТУПЕНЕЙ ДИСТАНЦИОННОЙ ЗАЩИТЫ ЛИНИИ
3 сентября 2010М.Н. Гашилов, В.П. Протопопов, А.В. Шмойлов
Томский политехнический университет
В [1] приведена достаточно полная теоре тическая модель технического эффекта сту пеней дистанционной защиты линии. Практи ческое использование этой модели показало, что влияние поперечных емкостных проводи - мостей участков реальных линий на заме ряемые измерительным органом (ИО) сопро тивления короткозамкнутых цепей каналами разных ступеней дистанционной защиты не значительно. В случае инженерных расчетов этим можно пренебречь. В связи с этим в [2] представлены выражения и проведен анализ замеряемых сопротивлений в области дейст вия 1-й, 2-й и 3-й ступеней дистанционной защиты линии без учета поперечных пара метров. Из данных выражений видно, что за мерыопределяютсясхемно-
конструкторскими сопротивлениями участков замеряемой и предыдущих линий и других предыдущих компонентов, а также отношением токов через измерительные органы защиты Iп и подпитки предыдущих компонентов Iпп , при коротких замыканиях (КЗ) на них. В
составе токов указанных отношений содержатся случайные помехи.
Проведение анализа позволило выделить составляющие замеряемых сопротивлений, не зависящие от электрических случайных факторов (коммутационных состояний сети, режимов источников и величины токов при разных видах КЗ, протекающих через защиту), а также составляющие, зависимые от отношения вышеуказанных токов через измери-тельные органы и подпитки. Конкретные результаты анализа при отсутствии ответвлений от защищаемой и предыдущих линий и неучете поперечных проводимостей, показывают, что замеры ИО 1-й ступени вообще не зависят от токов, а значит и случайных помех и определяются полностью сопротивлениями до места КЗ защищаемой линии. Замеры ИО 2-й и 3-й ступеней имеют эту зависимость в весьма опосредованном виде суммы независимых от токов участков защищаемой и резервируемой линии, а также участков соответственно предыдущих и предыдущих к предыдущим компонентов сети и произведений сопротивлений участков предыдущих и предыдущих к предыдущим линий и других компонентов на отношения токов подпитки участков предыдущих и предыдущих к предыдущим компонентов сети при КЗ на этих участках и тока, протекающего через ИО.
Таким образом, для 2-й ступени обсуждаемая зависимость предстает в виде суммы: в независимой части сопротивлений защищаемой линии и участка предыдущих компонентов, попадающих в область действия (ОД) этой ступени; а в зависимой части в виде составляющей произведения отношения тока подпитки предыдущих компонентов к току через ИО этой ступени на сопротивления предыдущих компонентов, попадающих в области действия 2-й ступени.
Для 3-й ступени аналогичная зависимость предстает в виде суммы: в независимой части сопротивлений защищаемой и резервируемой по контролю одной из предыдущих линий и участка предыдущих к предыдущей линии компонентов, попадающих в ОД 3-й ступени; а в зависимой части – в виде группы составляющих – произведений отношений токов подпиток предыдущих и предыдущих к предыдущим компонентов и тока через ИО 3-й ступени. Группа составляющих зависимой части содержит два слагаемых: первое - это произведение отношения тока подпитки предыдущих компонентов к току через ИО 3-й ступени и суммы сопротивлений резервируемой по защите линии и сопротивления предыдущего к предыдущему компонента, входящего в ОД 3-й ступеней; второе слагаемое - это произведения отношения тока подпитки предыдущего к предыдущему компонента к току через ИО 3-й ступени и сопротивления предыдущего к предыдущему компонента, входящего в зону ОД 3-й ступени.
Существующая настройка 1-й ступени дистанционной защиты линии путем отстройки от КЗ в конце линии с запасом, обеспечивающим гарантированное несрабатывание при КЗ на предыдущих элементах в целом является некорректной. Действительно,
вследствие неизбежных погрешностей, гарантия несрабатывания не может быть обеспеченна, т.е. возможны излишние действия 1-й ступени. В связи с этим снижение сопротивления срабатывания 1-й ступени ДЗ по сравнению с полным сопротивлением линии является неправомерным, т.к. снижает требуемое быстродействие, т.е. допускает при КЗ на линии действие с выдержкой времени. В такой ситуации критерием правомерности может являться либо максимум технического эффекта либо минимум потерь канала защиты, включая излишние действия, и, следовательно, уставки ступеней будут определяться, исходя из этого критерия. Таким образом, свойства канала 1-й ступени становятся похожими на свойства 2-й ступени. Однако блокирование 1-й ступени по условиям быстродействия не может использоваться. Поэтому внешние КЗ на предыдущих элементах при исправном состоянии их быстродействующих защит будут ликвидироваться совместно этими защитами и рассматриваемой 1-й ступени. В данном случае вероятность излишних действий 1-й ступени целесообразно учитывать как 50% срабатываний быстродействующих защит предыдущих элементов при КЗ на последних, но в ОД 1-й ступени рассматриваемой защиты. При неисправном состоянии быстродействующих защит предыдущих элементов в указанных условиях обсуждаемая 1-я ступень будет излишне срабатывать при каждом внешнем КЗ. Первоначальная уставка сопротивления 1-й ступени может быть рекомендована незначительно (на 1-3%) превышающей сопротивление защищаемой линии. Окончательная уставка этой ступени будет определяться путем оптимизации ее технического эффекта или потерь. Оптимальная уставка, как правило, будет отличаться от первоначальной.