Исследование основных расчетных параметров дифференциально-фазной защиты сборных шин энергообъектов и факторов электрической сети, оказывающих влияние на их выбор

Abstract

RU: В статье рассмотрены вопросы о возможности применения релейной защиты систем сборных шин распределительных устройств напряжением 110-750 кВ электрических станций и подстанций, выполненной с использованием дифференциально-фазного принципа ее действия в качестве основного и единственного. Материалы исследований направлены, прежде всего, на устранение имеющихся недостатков продольной дифференциальной защиты шин, эксплуатирующейся в настоящее время. Определены основные расчетные параметры дифференциально-фазной защиты, выбором которых обеспечивается ее селективная и надежная работа во всех возможных режимах энергосистемы. Приведена поясняющая структурная схема и рабочая характеристика защиты. Исследованы факторы, оказывающие непосредственное влияние на погрешность определения реагирующим органом защиты соотношений между фазами токов, циркулирующих по присоединениям, подключенным к системе сборных шин. Определена степень влияния каждого из этих факторов, а также возможные способы отстройки защиты от этого влияния. Проанализирована возможность применения дифференциально-фазного принципа для защиты сборных шин исходя из условия обеспечения ее селективности и достаточной чувствительности в нормальном режиме при внешних коротких замыканиях на отходящих от шин присоединениях и при повреждениях в зоне действия защиты. Руководствуясь принятыми допущениями при выполнении приближенного расчета угловых погрешностей трансформаторов тока в переходных режимах энергосистемы, была получена характеристика, которая позволяет установить зависимость изменения величин этих погрешностей от времени существования переходного процесса в электрической сети. В заключении, на основании полученных от проведённых исследований результатов, разработана методика по выбору параметров срабатывания дифференциально-фазной защиты, которая отличается от методики по расчету подобной ей по типу релейной защиты линий электропередач и учитывает все особенности применения дифференциально-фазного принципа для защиты сборных шин, рассмотренные в статье. UK: У статті розглянуті питання щодо можливості застосування релейного захисту систем збірних шин розподільчих пристроїв напругою 110–750 кВ електричних станцій та підстанцій виконаного з використанням диференційно-фазного принципу його дії у якості основного та єдиного. Матеріали досліджень у першу чергу направлені на усунення недоліків, що має поздовжній диференційний захист шин, що експлуатується в теперішній час. Визначені основні розрахункові параметри диференційно-фазного захисту систем збірних шин, вибором яких забезпечується його селективна та надійна робота у всіх можливих режимах енергосистеми. Наведена пояснювальна структурна схема та робоча характеристика захисту. Визначені фактори, що здійснюють безпосередній вплив на похибку визначення реагуючим органом захисту відношень між фазами струмів, що циркулюють приєднаннями, підключеними до системи шин. Визначена інтенсивність впливу кожного з цих факторів, а також можливі способи відлаштування захисту від цього впливу. Проаналізована можливість використання диференційно-фазного принципу для захисту збірних шин виходячи з умови забезпечення його селективності та достатньої чутливості в нормальному режимі, при зовнішніх коротких замиканнях на приєднаннях підключених до шин та при пошкодженнях в зоні дії захисту. Керуючись прийнятими припущеннями при виконанні приблизного розрахунку кутових похибок трансформаторів струму в перехідних режимах енергосистеми, була отримана характеристика, що дозволяє встановити залежність зміни величин даних похибок від часу існування перехідного процесу в електричній мережі. У підсумку, на основі отриманих від проведених досліджень результатів, розроблена методика з вибору параметрів спрацювання диференційно-фазного захисту, що відрізняється від методики з розрахунку подібного йому за типом захисту ліній електропередач та враховує всі особливості застосування диференційно-фазного принципу для захисту збірних шин, що розглянуті у статті. EN: The article deals with questions concerning to the main design parameters of differential-phase busbar protection switchgear with voltage 110–750 Kv of electric power stations and substations, the choice of which is provided by its selective and reliable operation in all possible power system conditions. Article contains the block diagram and operating characteristic of protection. The factors that have a direct impact on the determination error by the reacting body to protect the relationship between the phases of the currents circulating connections that are connected to the busbar system are determined. The influence degree of these factors as well as possible ways to tune away from its impact protection are given. Possibility of the differential-phase principle application for busbars protection on the basis of conditions for ensuring its sufficient sensitivity and selectivity in normal mode was analysed, when the external short circuit on the connections of the busbars and for faults in the protection zone of action. Guided by the assumptions made in carrying out an approximate calculation of the angular errors of the current transformers in the power system transient modes the characteristic which allows to set the dependence of the values of these errors on the lifetime of the transitional process in the electrical network is built.