- •4. Примеры расчета релейной защиты и автоматики
- •4.1 Расчет уставок защит участка сети напряжением 37/10,5/0,4 кВ
- •4.1.1 Обоснование типа защит
- •4.1.2 Расчет параметров схемы замещения и токов кз
- •4.1.3 Расчет токов короткого замыкания
- •4.1.4 Защита цеховых трансформаторов 10,5 / 0,4 кВ
- •4.1.5 Защита магистральной линии w4
- •4.1.6 Токовая защита нулевой последовательности трансформатора 10,5/0,4 кВ
- •4.1.7 Расчет уставок защиты понижающих трансформаторов
- •4.1.8 Расчет комплектов защит трансформаторов т2, т3
- •Б) Максимальная токовая защита трансформаторов т2, т3 от внешних кз
- •В) Максимальная токовая защита трансформаторов т2, т3 от перегрузки
- •4.1.9 Расчет ступенчатой токовой защиты w2
- •В) Оценка эффективности функционирования двухступенчатой защиты w2
- •4.1.10 Расчет ступенчатой токовой защиты w1
- •4.1.11 Поочередное апв линий w1, w2 и трансформатора т1
- •4.2 Карта селективности к расчетной схеме участка сети
- •Список использованной литературы
В) Оценка эффективности функционирования двухступенчатой защиты w2
Отсечка проверяется по условию отстройки от бросков тока намагничивания при одновременном включении трансформаторов Т2, Т3:
Iс.о (3-4)IномТ2,3 = (3-4)(165 + 104) = (805-1080) А.
Коэффициент чувствительности по ПУЭ не регламентируется, но на практике эту оценку производят при наиболее благоприятных условиях : при трехфазном КЗ в месте установки защиты (точка К2)
kч= [15990 / (37 / 10,5)] / 4200 = 1,11,2 .
Расчетный коэффициент чувствительности незначительно отличается от требуемого. Дополнительно определяется зона действия отсечки при трехфазном КЗ, которая составляет примерно 43 %. Отсюда видно, что отсечка является достаточно эффективной.
Чувствительность МТЗ при двухфазном КЗ в зоне основного действия (точка К3)
k(2)ч.осн = [0,8769920 / (37 / 10,5)] / 1400 = 174 > 1,5.
При двухфазном КЗ в зоне резервного действия (точка К5)
k(2)ч.рез = [0,8764070 / (37 / 10,5)] / 400 = 0,8 < 1,2.
Условие чувствительности выполняется только для части резервируемой зоны трансформатора Т2, что допустимо. В другой резервной зоне - блок линия-трансформатор Т3 это условие выполняется в большей степени (точка К13). Чувствительность двухступенчатой защиты можно повысить, если использовать реле серии РТ-40.
Проверка ТТ на 10%-ную погрешность осуществляется при двухфазном КЗ (фаз АВ или ВС) для схемы соединения ТТ в неполную звезду. Кратность k10определяется по расчетному току для отсечки:
Iрасч= 1,1Iс.о = 1,14200 = 4620 А;
k10=Iрасч/I1номТТ= 4620 / 1000 = 4,6.
По кривой предельной кратности для ТФН-35М класса 0,5 определяем Zдоп= 5 Ом. Расчетное сопротивление определяется при следующих данных:
Rпр= 0,6 Ом; ZРТ-80 = S2/ Iс.р = 102/ 5 = 0,4 Ом.
Вычисляем
Zн.расч = 2 . Rпр+ Zр+ Rпер= 2 0,6 + 0,4 + 0,1 = 1,7 Ом < 7,5 Ом.
4.1.10 Расчет ступенчатой токовой защиты w1
Трехступенчатая токовая защита линии W1 выполнена на постоянном оперативном токе и содержит следующие ступени: первая ступень - неселективная токовая отсечка, вторая ступень - селективная отсечка с выдержкой времени и третья ступень - МТЗ. Комплект защиты реализуется на основе реле РТ-40. Рабочий длительно допустимый ток линии равен 342,4 А. Выбираем ТТ типа ТФН-35М класса 0,5. Коэффициент трансформации КI= 800 / 5. Схема соединений ТТ- неполная звезда.
а) Неселективная отсечка без выдержки времени
Неселективная отсечка отстраивается от тока трехфазного КЗ в конце предыдущего участка (линия W2 или Т1). Из нескольких присоединений выбирается элемент с большим током КЗ. Наибольший ток получен при КЗ в конце W2 (9,92 кА, приведен к стороне 10,5 кВ, или 2,816 кА, приведенный к стороне 37 кВ). Первичный ток срабатывания неселективной отсечки
Iс.нес = kнI(3)КЗ= 1,22816 = 3380 А.
Убеждаемся, что отсечка надежно отстроена от бросков тока намагничивания трансформаторов Т1, Т2, Т3:
Iс.нес (3-4) IномТ= (3-4). (165 + 165 + 104) = (1300-1730) А.
Ток уставки Iу= 22,5 А для РТ-40/50.
Уточняем Iс.нес = 3600 А.
б) Селективная отсечка с выдержкой времени
Эта ступень является резервной на линии W1 в отношении неселективной отсечки и должна по возможности перекрывать "мертвую зону" неселективной отсечки на участке W2. Селективность отсечки при согласовании с быстродействующими защитами обеспечивается выдержкой времени 0,5 с. Ток срабатывания отсечки отстраивается от наименьшего тока внешнего трехфазного КЗ отходящих присоединений линии W1 (точка К5). Ток КЗ, приведенный к стороне 10,5 кВ, равен 4070 А; приведенный к стороне 37 кВ - 1156 А. Поэтому
Iс.о = 1,2502,5 = 1156 А.
Ток срабатывания реле Iс.р.отс = (1.1156) / 160 = 7,2 А.
Уставка реле РТ-40/10 Iу= 9,0 А; уточняем Iс.о = 1140 А.
От бросков тока намагничивания трансформаторов отсечка отстроена по времени.
в) Максимальная токовая защита с выдержкой времени
Для выбора тока срабатывания защиты необходимо определить значение коэффициента самозапуска. Пример расчета приведен в п.4.1.9.2. Для линии W2 этот коэффициент равен 2,0:
Iс.з = (1,22,0 / 0,85)342,4 = 970 А.
Кроме того, защита должна быть согласована по чувствительности с защитами отходящих присоединений по условию
Iс.з > kн.с . (Ic.з max + Iраб.max),
где kн.с - коэффициент надежности согласования, значение которого зависит от точности работы реле и ТТ (1,25-1,30);
Ic.з max - наибольший из токов срабатывания максимальных защит отходящих элементов (МТЗ линии W2, 1340 А);
Iраб.max - сумма максимальных рабочих токов всех предыдущих элементов за исключением элемента, с которым производится
согласование (IномТ1= 165 А);
Ic.з > 1,25(1340 + 165) = 1881А.
Ток срабатывания реле и уставка Iс.р = 1881 / 160 = 11,8 А; Iу = 12 А. Выбираем реле РТ-40/20. Уточняем Iс.з = 1920 А.
Чувствительность МТЗ при двухфазном КЗ в зоне основного действия (точка К2; ток трехфазного КЗ, приведенный к стороне 37 кВ, равен 4543 А):
kч.осн = 0,8764543 / 1920 = 1,8 > 1,5.
При двухфазном КЗ в зоне резервного действия (точка К6; ток трехфазного КЗ, приведенный к стороне 37 кВ, равен 1366 А):
kч.рез = 0,8761366 / 1920 = 0,7 , допускается.
Схема защиты приведена на Рис. 32.
Время срабатывания защиты должно быть выбрано на ступень селективности больше, чем время МТЗ предыдущей защиты. На карте селективности (Рис. 33, б)) приведены временные характеристики защит, которые должны быть согласованы между собой:
tс.W1 = max (tс.W2; tc.Т1) +t = max (2,0 ; 1,5) + 0,5 = 2,5 с.
Чувствительность в зоне основного действия остается удовлетворительной: kч.осн = 0,8764543 / 1920 =1,8 > 1,5. При КЗ в зоне резервного действия kч.рез = 0,8761366/1920 = 0,62 < 1,2 , то есть эффективность МТЗ на участке W2 снижается в большей степени. Согласно ПУЭ, допускается неполная защита резервируемых участков сети. Замена в защите линии W2 реле РТ-85 на РТ-40 не потребует изменения уставок времени и тока.
г) Оценка эффективности ступенчатой защиты линии W1
Чувствительность неселективной отсечки при двухфазном КЗ на шинах ВН трансформатора Т1 (точка К2; ток трехфазного КЗ, приведенный к стороне 10,5 кВ, равен 15,99 кА ; этот же ток, приведенный к стороне 37 кВ, равен 4543 А):
k(2)ч= 0,8764553 / 3600 = 1,1 < 1,2.
Рис. 32. Ступенчатая токовая защита первой линии на постоянном оперативном токе: а), б), в), г) схемы защиты; д) определение зоны защиты неселективной отсечки
Рис. 33. Карта селективности защит элементов: а) I`,I– предохранительF2 ; 2-линияW4; 3-трансформатор Т1; 4-линияW1; б)I– блок линия-трансформаторW3-T3; 2- линияW2; 3- линияW1.
Неселективная отсечка защищает головную линию W1 и начальные участки присоединений W2 и Т1. Длина защищаемой зоны определена на Рис. 32, д).
Селективная отсечка с выдержкой времени осуществляет резервные функции комплекта защит W1, и поэтому должна полностью защищать линию W1 и резервировать начальную часть отходящих присоединений.