Расчет релейной защиты кабельных линий

В качестве примера выберем типы защит и определим токи срабатывания защиты и реле кабельной линии W3 (см. рис. 1.). Рассмотрим защиту кабельной линии W3 при междуфазных КЗ и при перегрузке.

Для защиты кабельной линии при междуфазных КЗ принимаем МТЗ с не зависимой от тока КЗ выдержкой времени. Схема соединения ТТ – неполная звезда.

При определении тока срабатывания МТЗ кабельной линии исходим из реальных условий ее эксплуатации и возможных послеаварийных режимов ее работы. Если они неизвестны, то перед расчетом необходимо ими задаться.

Защиты двух и более последовательно соединенных элементов, например трансформатор – линии – двигатели, согласовывают по чувствительности и времени. Ток срабатывания МТЗ рассматриваемой линии, который мы отстраиваем от тока самозапуска трех асинхронных двигателей, и ток срабатывания реле определяем по следующим формулам:

,

где – напряжение на зажимах АД, отн.ед., определяемое при расчете самозапуска этих двигателей;

.

Округляем до 31 А, тогда ; выбираем реле тока типа РТ-40/50.

Выдержку времени МТЗ принимаем на ступень избирательности больше времени срабатывания ТО асинхронных двигателей, т.е.

.

В связи с тем, что для защиты АД от междуфазных КЗ мы применяем ТО с использованием токовых реле РТ-40 и промежуточного реле РП-26, замедляющего время действия ТО и позволяющего благодаря этому отстроиться от апериодической составляющей пускового тока, принимаем .

Коэффициент чувствительности вычисляем при двухфазном КЗ на шинах, к которым подключены АД, т.е.

.

Полученный удовлетворяет требованием ПУЭ. Если в результате расчета окажется меньше 1,5, то следует либо уменьшить количество двигателей, самозапускающихся одновременно, если это допустимо по технологии производства, либо дополнить МТЗ пуском от реле минимального напряжения.

Для защиты кабельной линии W3 при перегрузке применяем МТЗ с независимой от тока КЗ выдержкой времени.

Ток срабатывания защиты, который мы отстраиваем от номинального тока линии, и ток срабатывания реле при перегрузке определяем в соответствии с формулами

Округляем до 7А, тогда ; выбираем реле тока РТ-40/10.

Выдержку времени МТЗ линии при перегрузки принимаем равной 24 с (выдержка времени предыдущей защиты составляет 22 с).

В качестве примера выберем типы защит и определим токи срабатывания защиты и реле кабельной линии W2 (см. рис. 1).

Защиту кабельной линии W2 расчитываем аналогично предыдущему примеру.

а) Максимальную токовую защиту линии W2 отстраиваем от тока самозапуска трех АД (секционный выключатель Q2 отключен).

Ток срабатывания защиты определяем по формуле

б) Максимальную токовую защиту линии W2 отстраиваем от тока самозапуска трех АД и одного СД (сработало устройство АВР2).

Ток срабатывания защиты определяем по формуле

где - напряжение на зажимах СД, отн. ед., определяемое при расчете самозапуска этого двигателя.

Выбираем наибольший ток срабатывания защиты.

Ток срабатывания реле определяем на основании формулы

Округляем до 24А, тогда ; выбираем реле тока РТ-40/50.

Выдержку времени МТЗ принимаем на ступень избирательности больше времени срабатывания МТЗ линии W3, т.е.

Коэффициент чувствительности вычисляем при двухфазном КЗ на шинах, к которым подключена линия W3, СД и два трансформатора Т3 и Т4:

Для повышения чувствительности МТЗ дополняем ее пуском от реле минимального напряжения. Ток срабатывания защиты в этом случае отстраиваем от длительной рабочей нагрузки без учета увеличения этого тока при самозапуске двигателей:

Выбираем реле тока РТ-40/20.

Напряжение срабатывания защиты и реле определяем по следующим формулам:

где - минимальное остаточное напряжение при самозапуске нагрузки.

Принимаем реле напряжения РН-54/160 с пределами срабатывания 40 – 160В.

где - максимальное остаточное напряжение при КЗ в конце защищаемой зоны;

где - ток КЗ в конце линии W2, т.е. в точке К2; - индуктивное сопротивление линии W2.

Рассмотренную МТЗ кабельной линии W2 согласуем по чувствительности с МТЗ кабельной линии W3.

В соответствии с принципом согласования защит по чувствительности защита, расположенная ближе к источнику питания ИП (последующая), должна быть менее чувствительной, чем защита, расположенная дальше от ИП (предыдущая). Учитывая, что в распределительных сетях 6 и 10 кВ соотношения индуктивного и активного сопротивления линий таковы, что углы между U и I при КЗ близки углам между U и I в нормальном режиме работы, при расчетах МТЗ допустимо складывать алгебраические токи КЗ и тока нагрузки. Формула условия согласования защит по чувствительности имеет вид

где - коэффициент надежности согласования, который зависит от точности работы реле и ТТ, точности настройки реле и т.д. (табл. 5); - коэффициент токораспределения, учитывается при нескольких ИП, при одном ИП ; - наибольшее из произведений числа n параллельно работающих элементов (предыдущих) и тока срабатывания их защит; - геометрическая сумма максимальных рабочих токов всех предыдущих элементов подстанции за исключением тех, с защитами которых производится согласование; при однородной нагрузке допустимо арифметическое сложение токов нагрузки.

Значения коэффициента для МТЗ линии

Таблица 6.

Тип реле	при напряжении линий, кВ
110 кВ и выше	6, 10, 20, 35
РТ-40 РТ-90, РТ-80 РТВ	1,1 – 1,2 - -	1,25 1,3 – 1,4 1,5

На основании приведенного выше условия имеем

Округляем до 13А, тогда =3900А; выбираем реле тока РТ-40/20.

Расчет релейной защиты силовых трансформаторов с выключателями на стороне НН

В общем случае эти трансформаторы защищают от тех же повреждений и ненормальных режимов, что и цеховые трансформаторы, однако защита имеет некоторые особенности.

В качестве примера выберем типы защит и определим токи срабатывания защит и реле трансформаторов и реле трансформатора типа ТДН, основные данные которого определяются по справочникам, например: ; ; ; группа соединения обмоток .