Підвищення показників ефективності функціонування релейного захисту збірних шин розподільчих установок

Abstract

Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата технічних наук (доктора філософії) зі спеціальності 05.14.02 – Електричні станції, мережі і системи. – Національний технічний університет "Харківський політехнічний інститут", Харків, 2018. Дисертація присвячена розв'язанню актуальної науково-прикладної задачі у галузі релейного захисту елементів електроенергетичних систем, що полягає у підвищенні ефективності дії релейного захисту збірних шин розподільчих установок. У роботі вдосконалено метод диференційно-фазного захисту шин, згідно з яким алгоритм порівняння фаз струмів застосовано у якості єдиного засобу забезпечення абсолютно селективної дії захисту в аварійних режимах, та запроваджено групу неконфігурованих параметричних уставок захисту, що сприяє зниженню ймовірності його неселективної дії через допущені персоналом помилки, а також, за рахунок оптимізації умов пуску та спрацювання захисту, підвищується їх успішність за внутрішніх коротких замикань, що дозволяє відмовитись від застосування окремого високочутливого органу захисту. Для поліпшення експлуатаційних характеристик та усунення режимних обмежень застосування пристроїв релейного захисту шин вдосконалено метод компенсації кутових похибок насичених трансформаторів струму у диференційно-фазному захисті шин в частині забезпечення подовження логічних імпульсів напруги, сформованих із напівхвиль спотворених струмів. Обрано робочі уставки параметрів налаштування диференційно-фазного захисту шин, а саме кута блокування ±φбл=900 та рівня формування імпульсів ±ір=(40-50)%·Іамп, за яких забезпечуватиметься його надійна та селективна дія в аварійних режимах. Проведено математичне і імітаційне моделювання поведінки диференційно-фазного захисту шин та лабораторні досліди його макетного зразку, що дозволило підтвердити адекватність розробленої моделі захисту, ефективність її алгоритмів та правильність обраних робочих уставок. Виконано аналіз техніко-економічних показників застосування диференційно-фазного захисту шин, на підставі якого визначені його переваги у порівнянні з пристроями диференційного струмового захисту шин та оцінені показники економічної ефективності його впровадження та експлуатації.Dissertation for a candidate degree (PhD) in Engineering Sciences of the speciality 05.14.02 – Electric power stations, networks and systems. – National technical university "Kharkiv polytechnic institute", Kharkiv, 2018. The dissertation is devoted to the solution of the actual scientific and practical problem in the field of relay protection of electric power systems elements, which is to increase the efficiency of relay busbar protection of switchgears. In this work, the method of phasedifferential busbar protection has been improved, according to which the currents phases comparison algorithm is applied as the sole means of providing absolutely selective protection in emergency conditions, and a group of non-configured parametric settings is introduced that reduces the probability of its non-selective operation through mistakes made by the personnel, as well as due to optimization start and trip conditions of protection operation, its performance increases at internal faults, which allows to refuse the application a high-sensitive protection relay. In order to improve the performance and eliminate the regime limitation of the use of relay protection devices, the method of compensating angular errors of saturated current transformers in the phase-differential busbar protection in the part of ensuring the extension of logic voltage impulses formed from half-waves of distorted currents is improved. The working parameters of the phase-differential busbar protection have been selected, namely the blocking angle is 900 and the impulse formation level is (40-50)%·Іamp, which will ensure its reliable and selective operation in emergency conditions. The mathematical and simulation modeling of the phasedifferential protection behavior and laboratory experiments of its model was carried out, which allowed to confirm the adequacy of the developed model of protection, the efficiency of its algorithms and the correctness of the selected working settings. There were completed analysis of technical and economic indicators of the phase-differential busbar protection using, on the basis of which were determined its advantages compared with the devices of differential busbar protection and approximate estimates of the economic efficiency of its implementation and operation.