Расчет параметров схемы замещения линии электропередач (ЛЭП)
;
;
;
;
;
; 
.
Расчет параметров схемы замещения трансформатора
;
;
;
Расчет параметров схемы замещения генератора
Рассчитаем ЭДС генератора при номинальном режиме работы:
;
Рассчитаем сверхпереходную ЭДС генератора при номинальном режиме работы:
;
Расчет параметров схемы замещения системы
Приведем сопротивление системы к базисным условиям:
;
.
2.
Расчет токов
Произведем расчет максимального нагрузочного тока и токов КЗ в максимальном и минимальном режиме.
Расчет максимального нагрузочного тока
.
Расчет тока внешнего трехфазного КЗ за спиной
Составим схему замещения для расчета тока КЗ (рис 3.1) в номинальном режиме:
Рисунок 3.1 - Схема замещения в максимальном режиме
Расчет тока внешнего трехфазного КЗ впереди
Рисунок 3.3 - Схема замещения в номинальном (максимальном) режиме
,
.
Расчет тока однофазного КЗ в середине линии в минимальном режиме
Для минимального режима принимаем ЭДС генератора и системы на 5%.
Рисунок 3.6 - Схема замещения в минимальном режиме
,
.
Расчет тока двухфазного КЗ на землю в середине линии в минимальном режиме
,
.
Рассчет тока междуфазного КЗ в середине линии в минимальном режиме
,
.
3.
Выбор уставок дифференциальной защиты линии
Продольная дифференциальная защита линии включает в себя дифференциальный орган с торможением.
Токи, необходимые для расчета уставок, и сами уставки в данном разделе следует рассчитывать в относительных единицах, т.е. в долях от номинального тока входа терминала. Для задания в терминале значений уставок, полученных по приведенным в данном разделе рекомендациям, необходимо токи, полученные в относительных единицах, умножить на 100 %.
Выбор уставок дифференциального органа с торможением
Продольную дифференциальную защиту линий необходимо отстраивать от максимального тока небаланса. Отстройка от токов небаланса производится, как правило, за счет выбора уставок тормозной характеристики (ТХ).
Тормозная характеристика состоит из трех участков (см. рисунок 3.1):
участок 1 - горизонтальный с величиной срабатывания по дифференциальному току, равной Iдиф,н. От 0 до тормозного тока, равного Iизл1;
участок 2 - первый наклонный участок. Имеет регулируемый наклон с коэффициентом торможения Kторм1. От тормозного тока Iизл1 до Iизл2;
участок 3 - второй наклонный участок. Имеет регулируемый наклон с коэффициентом торможения Kторм2. От тормозного тока Iизл2.
Тормозной ток Iторм формируется как полусумма токов плеч, а дифференциальный ток Iдиф - как разность токов плеч.
Рисунок 3.1 - Тормозная характеристика продольной дифференциальной защиты линии
Коэффициент торможения наклонного участка определяется выражением
линия электропередача защита токовый
,
Где ΔIдиф - приращение дифференциального тока на границе срабатывания, о.е.;
ΔIторм - приращение тормозного тока на границе срабатывания, о.е.
Уставки характеристики отстраиваются от тока небаланса. Относительный ток небаланса в общем виде может быть определен как сумма двух составляющих, которые обусловлены погрешностями трансформаторов тока и погрешностью выравнивания токов плеч в терминале защиты:
, (3.1)
,
,
Где I'нб.расч - составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностью ТТ, о.е;одн - коэффициент однотипности трансформаторов тока. Для защиты «Бреслер» рекомендуется во всех рассматриваемых режимах с запасом принимать коэффициент однотипности равным 1.0, о.е;пер - коэффициент, учитывающий переходный режим (наличие апериодической составляющей тока), о.е;
ε* - относительное значение полной погрешности трансформаторов тока, о.е. Рекомендуется во всех случаях с запасом принимать величину ε равной 0.1;
I''нб.расч - составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностью выравнивания токов плеч в терминале защиты, о.е;
∆fвыр - относительная погрешность выравнивания токов плеч в терминале защиты, о.е.расч* - относительный ток в режиме, для которого производится расчет небаланса, о.е.
Первую точку излома характеристики (Iизл1 на рис. 3.1) срабатывания ДЗЛ рекомендуется принимать равной относительному максимальному рабочему току:
изл1* = Iраб,макс*=0,38 (о.е.),
Где Iраб,макс* = Iраб,макс/(Kтр,тт,n·Iном,птт,n) = 115,4/(300/5*5)- относительный рабочий максимальный ток, о.е.;
Iраб,макс = 115,4 - максимальный рабочий ток в линии, А;
Kтр,тт,n = 300/5 - коэффициент трансформации трансформатора тока (ТТ), установленного в конце n линии, А/А;ном,птт,n =5 - номинальный ток ответвления токового входа терминала, к которому производится подключение вторичных токовых цепей ТТ, А.
Минимальный дифференциальный ток срабатывания выбирается по условию отстройки от тока небаланса в нормальном режиме работы:
,(3.2)
Где kотс = 1,5 - коэффициент отстройки, учитывающий ошибки расчета и необходимый запас, о.е.;
- расчетный ток небаланса, определяемый по формуле (3.1) для режима, соответствующего началу торможения. При этом коэффициент переходного режима kпер рекомендуется принимать равным 1,0 о.е., а относительный ток в нормальном режиме равен тормозному току в конце первого участка Iрасч* = Iизл1.
Уставку минимального тока срабатывания ДЗЛ рекомендуется принимать равной не менее 0,5·Iном,птт,n, поэтому принимаем 
равным 0,5 о.е.
Полная погрешность трансформаторов тока ε в установившемся режиме не должна превышать 10 % при максимальном токе внешнего КЗ (или при максимальном сквозном токе).
Вторую точку излома характеристики (точка Iизл2 на рис. 3.1) срабатывания ДЗЛ рекомендуется принимать равной относительному максимальному сквозному току внешнего КЗ:
изл2* = Iскв,аз,внеш,макс* = 12.92 (о.е.),
Где Iскв,аз,внеш,макс* = Iскв,аз,внеш,макс/(Kтр,тт,n·Iном,птт,n) = 3875/(300/5•5) = 12.9167 - относительный максимальный сквозной ток внешнего КЗ, о.е.;
Iскв,аз,внеш,макс =3875 - максимальный сквозной ток внешнего КЗ, А;
Kтр,тт,n = 300/5 - коэффициент трансформации трансформатора тока (ТТ), установленного в конце n линии, А/А;ном,птт,n = 5 - номинальный ток ответвления токового входа терминала, к которому производится подключение вторичных токовых цепей ТТ, А.
Так как максимально допустимое значение второй точки излома Iизл2* равно 1000%, то мы выбираем уставку второй точки излома равной 1000 %.
Коэффициент торможения первого наклонного участка рекомендуется рассчитывать по выражению:
,(3.3)
Где Iдиф.расч* ≥ kотс·Iнб.расч* =1.3•10 = 13 - относительный расчетный дифференциальный ток срабатывания при расчетном внешнем КЗ, о.е.;
Примечание - За расчетное внешнее КЗ принимают трехфазное КЗ. Следует рассматривать как КЗ на шинах следующего элемента сети, так и КЗ за спиной.
kотс = 1.3 - коэффициент отстройки, о.е.;
Iнб.расч* = 12.92 - ток, определяемый по формуле (3.1) для режима внешнего КЗ. При этом коэффициент переходного режима kпер рекомендуется принимать равным 2,0 - 2,5, а за относительный расчетный ток принимается уставка второй точки излома характеристики срабатывания ДЗЛ Iрасч* = Iизл2.
Iдиф.н* = 0.5 - уставка минимального дифференциального тока срабатывания, о.е.;
Iизл2* = 12.92 и Iизл1* = 0.38 - уставки второй и первой точки излома характеристики срабатывания ДЗЛ, о.е.
Для задания в файле уставок полученное значение коэффициента торможения надо умножить на 100 %.
.
Коэффициент торможения второго наклонного участка рекомендуется принимать равным коэффициенту торможения первого наклонного участка
.
Уставку сигнализации о высоком дифференциальном токе в линии при неисправности токовых цепей рекомендуется принимать равной 50 %.
Коэффициент чувствительности защиты определяется по формуле:
,
Где Iр,мин = 0.0412 - минимальное значение тока в реле при КЗ расчетного вида в расчетной точке, А;
Примечание - За расчетное КЗ принимают внутреннее междуфазное КЗ. Расчетную точку следует выбирать исходя из параметров систем.
Iс,р = 0.0246 - ток срабатывания в той точке тормозной характеристики, которая соответствует расчетному режиму КЗ, А.
Коэффициент чувствительности должен быть не менее 1.5 ÷ 2.0
Уставки связи дифференциальной защиты линии, допустимое время задержки сигналов в линии связи основного канала и допустимое время задержки сигналов в линии связи резервного канала рекомендуется выбирать равными 5 мс.
Для цифрового выравнивания применяется коэффициент согласования, используемый для уменьшения дифференциального тока, вызванного неравенством коэффициентов трансформации ТТ, принимаем рекомендуемое значение, равное 1.
4.
Выбор уставок и проверка чувствительности максимальной токовой защиты МТЗ
Максимальная токовая защита (МТЗ) используется в качестве резервной защиты к основной ДЗЛ.
Уставки всех измерительных органов рассчитываются в первичных величинах. Для ввода в файл уставок и в терминал используют вторичные величины, полученные по выражению:
, (4.1)
где Iс,з - ток срабатывания защиты, А;сх - коэффициент схемы, о.е.; при схеме токовых цепей «звезда» или неполная звезда kсх = 1 о.е., при включении на разность токов фаз «треугольник» kсх = 1,73 о.е.;ТТ - коэффициент трансформации ТТ, о.е.