Выбор параметров БПК

Таким образом, определяющим для выбора параметров БПК является значение UHр. Рассмотрим вопросы выбора для БПК на конкретных схемах включения БПК (см.’ рис. 46). Для простоты будем учитывать только одиночные присоединения, для которых ВАХ может быть представлена, в первом приближении, в виде прямой. При наличии параллельных связей форма ВАХ изменяется, но методы выбора Uр и /Н,Р остаются без изменений.
Вольт-амперные характеристики, о которых говорилось в § 8, строятся для напряжений и токов поврежденных фаз, и ими можно всегда пользоваться только при трехфазных к. з. При несимметричных к. з. и схемах включения БПК (см. рис. 46, 47) напряжения и токи, подаваемые на БПК, не обязательно являются напряжениями и токами поврежденных фаз. Рассмотрим схему БПК на рис. 46, а. При трехфазных к. з, ВАХ одиночного присоединения для всех фаз представляет собой прямую / (рис 59,а), проведенную между точкой (0; Еле)у соответствующей минимальному напряжению на шинах подстанции при отсутствии тока по защищаемому присоединению, и точкой (V3 /«.'ш; 0), соответствующей разности фазных токов А и С при трехфазном к. з. на шинах подстанции в минимальном режиме. Если считать, что Uир получено в соответствии с указанными выше соображениями, то значение н,р может быть найдено двумя способами. Один из них (см. пунктир на рис. 59,а) предполагает, что входная характеристика БПК имеет вид прямоугольника 2 и поэтому значение /н,р необходимо выбирать так, чтобы в расчетной точке обеспечивался некоторый запас (1,15—1,20). При втором способе, принятом в настоящее время, учитывается, что входная характеристика БПК (см. рис. 26, д) имеет скругление (см. кривую 2 на рис. 59, а) и, кроме того, учитывается, что ВАХ присоединения имеет некоторую выпуклость, не принимаемую во внимание при построении. Это дает расчетный запас, и /н,р определяется непосредственно по точке пересечения прямой U=UHiV в ВАХ присоединения:
При двухфазных к. з. рассмотрим два случая: когда повреждение происходит на фазах Л и Си когда повреждены фазы А и В или В и С. Если принять, как это обычно делается, что эквивалентные сопротивления системы, приведенные к шинам подстанции, а также сопротивления защищаемого присоединения равны для составления прямой и обратной последовательностей 1 = х2, то при к. з. на фазах Л и С ток и напряжение, подводимые к БПК, будут такими же, как при трехфазном к. з., поскольку фазный ток к. з. составляет V 3/2 /к,1п, но разность фазных токов равна у 3 /к,ш. Напряжение Uас в месте к. з. равно нулю.
Если двухфазное к. з. произошло на фазах А и В или В и С, то координата напряжений и токов к. з. в плоскости 1а—/с; Uас при к. з. на шинах будет V3/2. Если ток к. з. при удалении точки к. з. снизится вдвое, то напряжение увеличится только до 0,9 Еас (см. кривую 3). Тем не менее кривая 3 проходит выше, чем прямая 1, что означает более легкие условия для выбора параметров БПК, чем при трехфазных к. з. или двухфазных к. з. на фазах А и С.
При однофазных и двухфазных к. з. на землю в сетях с глухо заземленной нейтралью ток к.з. и напряжение, подводимые к БПК, в большой степени меняются в зависимости от значения эквивалентного сопротивления нулевой последовательности системы Щф Условия работы БПК на присоединениях с односторонним питанием, не имеющих трансформаторов с заземленной нейтралью или автотрансформаторов, близки к самым тяжелым. Поэтому расчетными допустимо считать ВАХ присоединений именно в таких режимах, если они могут хотя бы кратковременно существовать. Ниже будут рассмотрены только эти случаи.
Если однофазное к. з. происходит на фазе В, то линейное напряжение неповрежденных фаз остается без изменения и БПТ вообще не участвует в работе БПК (см. рис. 46, а). Однофазное к.з. на фазах А или С рассмотрим сначала для предельного случая, когда эквивалентное сопротивление нулевой последовательности системы равно нулю (очень мощные трансформаторы на подстанции с заземленной нейтралью). При таком однофазном к.з. векторная диаграмма напряжений имеет вид, показанный жирными линиями на рис. 59, в. Если считать, что потеря напряжения на фазе А пропорциональна току к. з.,- то можно найти линейные напряжения поврежденных фаз, соответствующие различным значениям тока к.з., отложенным по оси 1а—/с на рис. 59,г. При к.з.на шинах, когда 02=0, ^ЦЩ'5^5 (точка /). Когда ток однофазного к. з. уменьшается до /^31ш (точка 2), то напряжение на шинах поврежденных фаз составит ЕАс1 м» при £ = 0,6, (точка 3) напряжение на шинах повысится до 0,72 Еле. ВАХ присоединения при однофазных к.з. для случая *02=0 показана кривой 4 на рис. 59,г. Если os>0, то наблюдается интересная закономерность, заключающаяся в том, что ВАХ присоединения при однофазном к. з. совпадают с ВАХ, показанной на рис. 59, г, но начинаются при меньших токах. Так, при xQJ,=x 12 ток однофазного к. з. на шинах составляет 2, а напряжение на шинах — EacJV3 (начальная точка 2). Уменьшение тока вызывает рост напряжения, соответствующий ВАХ 4. При os =3 х is ток однофазного к.з. на шинах равен 0,6 Щ а напряжение—0,72 Еас (начальная точка 3). Эта закономерность естественна, так как в расчетной схеме замещения для случая однофазного к. з. схемы отдельных последовательностей включены последовательно и на уменьшение тока к. з. в равной степени влияет как увеличение Х0, так и увеличение X x2 и Я0 защищаемого присоединения. Таким образом, и при однофазных к. з. ВАХ защищаемого присоединения всегда расположены выше, чем при трехфазных к. з.
При двухфазных к. з. на землю на фазах Л и С разность фазных токов фаз Л и С не зависит от значения jtos и равна разности фазных токов при двухфазных и трехфазных к. з. Поэтому при двухфазных к. з. на землю фаз Л и С расчетные условия такие же, как при трехфазном к. з. (119).
Если двухфазное к. з. на землю происходит на фазах А и В или В и С (рис. 60), то вид ВАХ зависит как от соотношения «xos» и, так и от соотношения между сопротивлениями нулевой и прямой последовательностей защищаемого присоединения. Векторные диаграммы токов и напряжений при двухфазных к. з. на землю показаны на рис. 60, а, б. В соответствии с ними можно написать следующие выражения для тока фазы С (ток в фазе Л отсутствует, так как принято одностороннее на землю на шинах составят 11=10=Е1]/Г~3х\; /2=0; U\ = = U2. Этому соответствует векторная диаграмма токов 1 на рис. 60, в. Напряжение в месте к. з. равно нулю на всех фазах. Следовательно, начальная точка ВАХ для tfos =0 такая же, как у ВАХ для трехфазного к. з. (точка 1 на рис. 60,г). По мере удаления места двухфазного к.з. на землю от шин точки соответствующей ВАХ, будут зависеть от соотношения x0n/*in защищаемого присоединения. Расчет по (120) — (122) показывает, что при 02 =0 и on=*in ВАХ для двухфазного к.з. на землю (кривая 2 на рис. 60, г) проходит ниже прямой i, являющейся ВАХ при трехфазном к.з., если ток к.з. превышает /!?L и выше, если этот ток меньше. При *оп=ВАХ при двухфазном к.з. на землю (кривая 3) лежит выше прямой 1 при всех токах к.з. Если *02 =*12, то напряжение Vac при двухфазном к.з. на землю на шинах составит EacI V3, а ток /с=/к.ш. Этому соответствуют векторная диаграмма 2 на рис. 60, в и точка 2 на рис. 60, д. Во всех случаях ВАХ будут проходить выше прямой /, если Яоп^Ящ. Если 02 =3 is, то при двухфазном к.з. на землю на шинах £/АС=0,75 Еас, а /с« «0,9 / к.ш (векторная диаграмма 3 на рис. 60, а и точка 3 на рис. 60, д). Вольт-амперная характеристика в этом случае также проходит выше прямой /, если Хоа^Хт При яо2г*-°9 создаются те же условия, что и при рассмотренном выше двухфазном к. з. Следовательно, можно сделать вывод, что и при двухфазных к. з. на землю условия работы БПК по схеме, приведенной на рис. 46, а, более легкие, чем при трехфазном к. з.
Последним видом к. з., который следует рассмотреть применительно к схеме БПК на рис. 46, а, является двойное замыкание на землю в сетях с изолированной нейтралью. Если при *гаком виде повреждения ток к. з. проходит по фазам А или С, то условия работы БПК будут не хуже, чем при рассмотренных выше двухфазных к. з. фаз А и В или В и С. Если же ток к. з. проходит только по фазе В, то напряжение, подаваемое на БПН, составляет при к. з. вблизи места установки БПК У^З/2 ЕАС, а ток по БПТ не проходит.
Такой режим делает практически неприменимой схему, приведенную на рис. 46, а, с БПН в тех случаях, когда защита должна приходить в действие при двойных замыканиях на землю, а ток к. з. проходит только по фазе В, например в защитах понижающих трансформаторов 35кВ.
Этого недостатка лишен БПК со вторым БПТ, включенным на фазу В. При двойных замыканиях на землю его характеристики будут такими же, как при двухфазных к. з. Однако добавление второго БПТ не улучшает работы БПК при двухфазных к. з. фаз Л и С, когда мощность отдает только один БПТ. Этот случай и является расчетным для БПК на рис. 46,6 и соответствует случаю трехфазного к. з. для блока на рис. 46, а. Следовательно, для блоков, приведенных на рис. 46, а, 6, в качестве расчетного случая (с некоторым запасом для ряда видов к. з.) можно принять случай трехфазного к. з., когда на один из БПТ подается разность фазных токов, а другой БПТ (в схеме на рис. 46,6) в работе БПК не участвует. При таком подходе выбор параметров БПК значительно упрощается, поскольку не нужен расчет токов для всех видов к. з.