Логическая защита шин расчет уставок

Схемы логической защиты шин

В этой статье речь пойдет о схемах выполнения логической защиты шин (далее — ЛЗШ) в КРУ 6(10) кВ на постоянном оперативном токе. Схема ЛЗШ может быть построена по схеме параллельного и последовательного соединения контактов отходящих линий.

Рассмотрим схему логической защиты шин при последовательном соединении контактов (рис.2). Структурная схема КРУ 6(10) кВ представлена на рис.1.

Рис.1 — Структурная схема КРУ 6(10) кВ

Рис.2 – Цепи ЛЗШ по схеме последовательного соединения

Принцип работы ЛЗШ при схеме последовательного соединения довольно прост. При возникновении короткого замыкания на отходящих линиях, срабатывает их МТЗ, тем самым блокируя работу ЛЗШ. При коротком замыкании на сборных шинах МТЗ отходящих линий не запускаются, контакты замкнуты и запускают работу ЛЗШ. В это время с минимальной выдержкой времени отключается вводной (секционный) выключатель.

Данная схема имеет ряд недостатков, а именно: • при большом количестве последовательно соединенных контактов, снижается надежность работы ЛЗШ, при обрыве одного из проводов, ЛЗШ выходит из строя.
• усложняется вывод отходящей линии в ремонт, приходиться ставить перемычку вместе где используется контакт ЛЗШ, во избежание разрыва цепи ЛЗШ.

Рассмотрим теперь схему логической защиты шин при параллельном соединении контактов (рис.3).

Рис.3 – Цепи ЛЗШ по схеме параллельного соединения

Данная схема более надежна и в ней отсутствуют недостатки при последовательном соединении. Принцип ее работы такой же как и при последовательном соединении.

Источник

Выбор уставок срабатывания ЛЗШ

Логическая защита шин предназначена для наискорейшиго отключения секций шин подстанции при протекании по ним токов короткого замыкания.

Работа ЛЗШ построена на логике блокирования вышестоящих выключателей. В нашем случае используем следующую логику блокирования:

1. РЗиА отходящих линий от секции шин блокируют свой ввод и секционный выключатель.

2. Секционный выключатель блокирует работу ЛЗШ обоих вводов.

При данном подходе к логике блокирования уставки ЛЗШ на вводах и секционном выключателе выставляються одинаковыми как по току так и по времени.

Коэффициент чувствительности ЛЗШ по отношению к минимальному току короткого замыкания на СШ 6 кВ должен быть 2.

Ток срабатывания ЛЗШ Ввода = 1350 А

Уставки ЛЗШ для ПС 35/6 кВ:

Ток срабатывания ЛЗШ СМВ = 1400 А

Ток срабатывания ЛЗШ Ввода №1 = 1400 А

Ток срабатывания ЛЗШ Ввода №2 = 1400 А

Время срабатывания ЛЗШ принимаеться равным 0,1 с для того чтобы обеспечить прохождение сигналов блокирования.

8. РАСЧЕТ УСТАВОК ПРОТИВОАВАРИЙНОЙ АВТОМАТИКИ

Расчёт параметров срабатывания пусковых и контрольных органов АПВ

Рассчитаем двухкратное АПВ на фидере №6.

Согласно ПУЭ п. 3.3.6 на линиях с односторонним питанием возможно применение 2-ух кратного АПВ если это позволяет технологический процесс.

Поскольку от ВЛ нашей подстанции питаються только трансформаторные подстанции то применение двухкратного АПВ допустимо.

Расчитаем время срабатывания АПВ первого цикла:

Время деионизации для сетей 6 кВ t_д=0.1 с, время готовности выключателя и время включения выключателя для микропроцессорных защит SIPROTEC 4 соответственно равны t_гв=0.3 с и t_вв=0.05 с, время готовности привода t_гп=0.15 с. Время запаса примем равным t_зап=0,75 с. Рассчитываем уставки времени АПВ по формулам (26), (27), (28):

с;

с;

с.

Выбираем большую из уставок, т.е. t_1АПВ=1 с.

Выполним ускорение защиты после АПВ, чтобы при неустранившемся коротком замыкании не создать в системе еще более неблагоприятную ситуацию, а так же для уменьшения влияния установившегося тока короткого замыкания на оборудование. По рекомендациям из литературы примем t_уск=0.1 с.

Время срабатывания АПВ второго цикла выберем согласно рекомендациям ПУЭ:

с.

АПВ вводов 6 кВ выполним воднократном исполнении согласно ПУЭ п. 3.3.2 и п. 3.3.6.

Расчет АПВ для остальных фидеров выполняется аналогично, результаты сведены в приложение 7.

Расчёт параметров срабатывания пусковых органов АВР

Рассчитаем АВР для секционного выключателя на 12 ячейке.

По формуле (31) напряжение срабатывания АВР:

В.

Время срабатывания по формулам (32) и (33):

,

где t₁=0,9 – время срабатывания защиты на вводе ПС;

с,

где t_сз=0,9 с – время срабатывания защиты, являющееся максимальным из всех времен срабатывания защиты на фидерах.

Из полученных двух значений уставок выбираем большее, следовательно, t_срАВР=2,8 с.

АВР на секционном выключателе на стороне высшего напряжения рассчитывается по тем же формулам. Параметры АВР являются следующими:

В;

Карта уставок автоматики представлена в графической части.

Вывод по проделанной работе

В данной курсовой работе была рассчитана защита ПС 35/6 кВ на базе микропроцессорных терминалов SIPROTEC 4. Данное устройство защиты позволяет осуществить защиту линий, силовых трансформаторов, и различных электродвигателей. На базе этих терминалов были рассчитаны необходимые токовые защиты подстанции. Все защиты удовлетворяют правилам устройства электроустановок по чувствительности, а так же обладают должной селективностью. Для обеспечения большей надёжности питания потребителей были рассчитаны уставки автоматики повторного включения и автоматического ввода резерва.

Список литературы

1. Правила устройства электроустановок. Издание седьмое, переработанное и дополненное с изменениями. – М.: Главгосэнергонадзор России, 2004.

2. А.В. Ромодин, А.В. Кухарчук. Конспект лекций по дисциплине «Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения». – Пермь, 2009.

3. Каталог SIPROTEC 4. Устройства релейной защиты.– М., 2009.

4. М.А.Шабад. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей: Монография. − Спб.: ПЭИПК, 2003

5. Н.В. Чернобровов, В.А. Семенов. Релейная защита энергетических систем. – М.: Энергоатомиздат, 1998.

6. Справочник по проектированию электроснабжения. Под ред. Ю.Г. Барыбина, Л.Е. Федорова и др. – М.: Энергоатомиздат, 1990.

Таблица №1. Расчет параметров максимальной токовой защиты

* — токи приведены к ступени напряжения 35 кВ.

Таблица №2. Расчет параметров токовой отсечки.

Таблица №3. Расчет уставок защиты двигателей.

Таблица №4. Выбор предохранителей для КТП.

Рисунок 1. Селективность работы защит фидера №1 и предохранителей.

Рисунок 1. Селективность работы защит фидера №5 и предохранителей.

Рисунок 1. Селективность работы защит фидера №6 и предохранителей.

Рисунок 1. Селективность работы защит фидера №18 и предохранителей.

Рисунок 1. Селективность работы защит фидера №19 и предохранителей.

Рисунок 1. Селективность работы защит фидера №21 и предохранителей.

Источник

Принцип работы лзш

Логическая защита шин (ЛЗШ): принцип действия, схема, реализация, видео

Логическая защита шин в настоящее время входит в состав практически любого микропроцессорного терминала РЗА. Ее задача – отключить короткое замыкание на шинах РУ за минимально возможное время, ограничивающееся только собственным временем срабатывания электронной части терминала. Обычно это от 0,1 до 0,15 с.

Почему именно ЛЗШ является наиболее эффективной защитой для этой части РУ?

Первый вариант – применение дифференциальной защиты. Для ее реализации потребуются дополнительные обмотки трансформаторов тока на всех присоединениях секции. Их нужно соединить с дифференциальным реле, задача которого – в момент КЗ сложить токи, входящие на шины от фидеров питания и токи на отходящих присоединениях. В случае превышение током небаланса величины уставки реле дает команду на отключение.

Система получается очень сложной, но со сложностью падает ее надежность.

К тому же трансформаторы тока с дополнительными обмотками дороже. Накладываются ограничения по проверкам РЗА присоединений: при случайной подаче тестового тока на него защита сработает ложно.

Вариант с использованием неполной дифференциальной защитой шин тоже не является достаточно эффективным.

Он отличается от предыдущего тем, что используются трансформаторы тока только питающих линий и мощных потребителей. Но его применение, ко всему прочему, сильно ограничено.

Следующая возможность защитить шины – МТЗ питающих линий. В принципе, его и выполняют в подавляющем большинстве случаев. Но у этого вида защиты есть существенный недостаток. Для отстройки МТЗ от коротких замыканий на отходящих присоединениях ее выдержка времени должна быть больше, чем у МТЗ потребителей. На практике это 1 – 3 секунды.

С увеличением тока КЗ каждая секунда его действия становится фатальной для электрооборудования. Чем дольше горит дуга, тем больше разрушений она приносит.

Из чего состоит ЛЗШ

Элементы логической защиты шин не сосредоточены в одном месте. Это система, объединяющая терминалы защит питающих и отходящих линий.

Отходящие линии при запуске собственных защит (обычно – МТЗ), формируют сигнал блокировки ЛЗШ. Для этого на каждом из них выделяется по одному дискретному выходу. Сигналы от всех отходящих линий секции поступают на дискретные входы терминалов фидеров питания. Для передачи используется система шин питания и управления, входящая в состав любого современного распределительного устройства. На этом, собственно, вся конструктивная часть и заканчивается. Остается выставить правильные настройки ЛЗШ на всех терминалах, задать назначение дискретных входов и выходов.

Терминалы секционных выключателей получают сигнал блокировки ЛЗШ от присоединений обоих секций, которые они соединяют. Для этого используются разные дискретные входы.

Схемы организации ЛЗШ

Поведение ЛЗШ при внешнем КЗ

При внешнем коротком замыкании запускается МТЗ присоединения, на котором оно произошло. Естественно, отключение произойдет по истечении выдержки по времени, предусмотренной для данного тока замыкания. Сигнал блокировки поступит на терминалы фидеров, питающих секцию.

На этих терминалах запустится ЛЗШ. Появление сигнала блокировки приведет к тому, что ЛЗШ на терминалах питающих линий остановится, и отключения не произойдет.

В случае отказа МТЗ отходящей линии короткое замыкание будет устранено МТЗ питающего фидера или УРОВ. За отказ ЛЗШ не отвечает.

Работа ЛЗШ при КЗ на шинах

Если короткое замыкание произошло на шинах РУ, сигнала блокировки от отходящих линий не поступит, так как ток КЗ через них не проходит. Запуск МТЗ питающих шины линий при отсутствии сигнала блокировки приведет к мгновенному действию ЛЗШ на отключение присоединений. Причем отключатся независимо друг от друга все выключатели, через которые в данный момент осуществляется питание. Если помимо ввода включен секционный выключатель, то ЛЗШ сработает и на нем.

Защита носит название логической именно потому, что ее работа связано с анализом места КЗ в системе: если ни один терминал отходящей линии не видит замыкание, значит – оно на шинах.

Зона, охваченная защитой, ограничивается местами установки трансформаторов тока всех присоединений секции. В этом она похожа на дифференциальную защиту шин, реализованную классическим образом. При срабатывании ЛЗШ формируется сигнал запрета АВР на поврежденную секцию.

Надежность ЛЗШ

В отличие от других защит, ЛЗШ редко срабатывает при проверках РЗА персоналом электролабораторий. При работе на отходящих присоединениях сигнал блокировки, хоть и поступает на входы терминалов линий питания, но вреда не приносит. Возможен только отказ в работе при совпадении фактора наличия проверочного тока на отходящем фидере и реальном КЗ на шинах, но вероятность такого казуса невелика.

При проверке РЗА питающей линии тем более ничего не произойдет. Если на шины приходит питание через секционный выключатель или другую линию питания, то их логические защиты работают независимо от проверяемой линии питания, достучаться до них оттуда нереально.

Этим ЛЗШ выгодно отличается от дифференциальных защит, работая в зоне действия которых можно ошибочно устроить масштабную техногенную аварию.

Отказы в работе ЛЗШ связаны, в основном, с короткими замыканиями на выводах трансформаторов тока. Дифференциальные защиты шин определяют КЗ на них с помощью реле, установленных в каждой фазе. Любое из реле, сработав, даст команду на отключение. В случае же с ЛЗШ наоборот: если через трансформатор тока любой из фаз отходящего фидера пойдет ток КЗ, сформируется сигнал блокировки.

Поэтому, если при КЗ в комплектной ячейке дуга перескочит за выводы трансформатора, произойдет отказ ЛЗШ. И замыкание будет устранено только с выдержкой времени МТЗ питающего фидера.

На рисунке 1 приведена простейшая схема логической защиты шин в комплексе с МТЗ на вводе 10 кВ.

При КЗ на шинах или на отходящей линии пускается защита на вводе от питающего трансформатора (срабатывает реле KA).

МТЗ на вводе отстроена по времени от защит отходящих линий и действует на отключение выключателя в двух случаях:

— отказе защит или выключателя отходящей линии;

— коротком замыкании на сборных шинах.

Рисунок 1. Схема логической защиты шин

При коротком замыкании на любой отходящей линии (КЛ1 – КЛn) срабатывает токовое реле KA1 в ее схеме и токовое реле KA в схеме ввода. Контактами KA1 блокируется действие защиты на реле KL.

При КЗ на шинах срабатывает реле KA в схеме ввода и нет срабатывания ни одного из реле KA1 в схемах отходящих линий. Реле KL срабатывает и действует на отключение выключателя ввода с запретом АПВ.

Схема достаточно простая, но имеет ряд недостатков:

1. При выводе в проверку защиты любого присоединения разрывается вся цепь, защита выводится из работы.

2. Большое количество последовательно соединенных элементов снижает надежность схемы в целом. Нарушение контакта в любом токовом реле или в соединительных проводах приводит к отказу защиты.

Более удобна и надежна схема, приведенная на следующем рисунке. Токовые реле всех отходящих линий соединены параллельно. Для исключения случайного срабатывания защиты при проверках РЗА присоединений включается последовательно с контактами собственных выключателей. В данном случае реле KL выступает в роли блокирующего.

Рисунок 2. Схема логической защиты шин

Недостатки ЛЗШ

На подстанциях с мощными синхронными электродвигателями (СД) или генераторами логическая защита шин не применяется из-за возможности ложных срабатываний при внешних КЗ в питающей сети, когда через ввод проходит ток подпитки от СД или генераторов.

Источник