Максимальная токовая защита линии

Порядок расчета

1. Выбирается ток срабатывания защиты по трем расчетным условиям:

а) из условия обеспечения несрабатывания защиты при восстановлении питания после безтоковой паузы действием АПВ (АВР) на подстанции, расположенной ближе к источнику питания

IСЗ максимальная токовая защита линии - student2.ru ,

где K0 =1,1…1,2 – коэффициент отстройки; KВ = 0,8…0,85 – коэффициент возврата реле; KСЗП – коэффициент самозапуска (принимается из расчета МТЗ трансформатора); Iраб maxW=1,4 IНТ – максимальный рабочий ток линии в послеаварийном режиме.

б) из условия обеспечения несрабатывания защиты при включении дополнительной нагрузки действием АВР на подстанции, получающей питание от защищаемой линии

IСЗ максимальная токовая защита линии - student2.ru ,

где IрабmaxW1= IрабmaxW2= 0,7 IНТ; KСЗП – коэффициент самозапуска нагрузки, подключенной к трансформатору Т2.

в) из условия согласования с МТЗ трансформатора

IСЗ максимальная токовая защита линии - student2.ru ,

где KНС = 1,2…1,25 – коэффициент надежности согласования; IСЗТ – ток срабатывания МТЗ трансформатора; IрабmaxW = 0,7IНТ .

В качестве тока срабатывания МТЗ линии принимается большее из трех полученных значений.

2. Определяется чувствительность МТЗ линии в основной и резервной зоне защиты

KЧО = максимальная токовая защита линии - student2.ru ≥ 1,5;

KЧР = максимальная токовая защита линии - student2.ru ≥ 1,2,

где максимальная токовая защита линии - student2.ru – минимальный ток двухфазного короткого замыкания в конце линии; максимальная токовая защита линии - student2.ru – минимальный ток трехфазного короткого замыкания за трансформатором (при двухфазном коротком замыкании за трансформатором с соединением обмоток Y/∆ в одной из фаз на стороне звезды проходит ток равный току трехфазного короткого замыкания, на который и будет реагировать защита).

3. Определяется время срабатывания защиты линии

максимальная токовая защита линии - student2.ru ,

где максимальная токовая защита линии - student2.ru – время срабатывания второй ступени МТЗ трансформатора; максимальная токовая защита линии - student2.ru = 0,3…0,6 с – ступень селективности.

Литература

1. Правила устройства электроустановок. – СПб.: Деан, 2009.

2. Руководящие указания по релейной защите. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110 – 500 кВ. Выпуск 13А. Схемы. Выпуск 13Б. Расчеты. М.: Энергоатомиздат, 1985.

3. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. – М.: Высшая школа, 2008. – 639 с.

4. Кривенков В.В., Новелла В.Н. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учебн.пособие для вузов. – М.: Энергоиздат, 1981. – 328 с.

5. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. М.-Л.: Энергоатомиздат. 1985. –296 с.

Задание к курсовому проекту по дисциплине "Релейная защита и автоматика СЭС"

максимальная токовая защита линии - student2.ru G

Рассчитать параметры срабатывания про-

дольной дифференциальной защиты (реле РНТ-565

и ДЗТ-11), максимальной токовой защиты транс- Q1

форматора Т1, токовой отсечки без выдержки вре-

мени, комбинированной токовой отсечки и

максимальной токовой защиты воздушной W1

линии W1 для схемы электроснабжения ППЭ

промышленного предприятия.

Варианты задания представлены в таблице.

Общими для всех вариантов являются следую- QR1

щие исходные данные:

– относительное сопротивление питающей системы: QN1

в максимальном режиме работы X*Gmax= 1,0

в минимальном режиме X*Gmin= 1,3. T1

– удельные сопротивления проводов линии W1: АВР

r01= 0,42 Ом/км; x01= 0,4 Ом/км. Q2 QB1

– удельные сопротивления проводов линии W2:

r02= 0,21 Ом/км; x02= 0,08 Ом/км. Q3

– параметры нагрузки:

Sнагр.= 0,7 SТ1Н; X*нагр.= 0,35. W2

Пример оформления пояснительной записки к курсовому

проекту приведен в Приложении 1. Q4

Нагрузка

№ вар Тип трансформатора Т1 UК% № вар. Мощ- ность системы SGН, МВА Длина линии W1 lW1, км Кол-во х длина линий W2 lW2, км Время срабатывания защиты W2 tСЗW2, c
Мин. Макс.
ТДН-10000/115/6,6 8,7 12,36 2 х 0,3 1,0
ТДН-16000/115/6,6 9,8 11,71 3 х 0,5 1,6
ТРДН-25000/115/6,3-6,3 9,84 11,72 3 х 0,4 1,2
ТРДН-32000/115/10,5-10,5 9,77 11,58 4 х 1,0 1,4
ТРДН-40000/115/10,5-10,5 9,59 11,46 5 х 0,8 1,3
ТРДН-32000/230/10,5-10,5 11,6 12,7 5 х 0,9 1,8
ТРДН-40000/230/10,5-10,5 11,6 12,7 6 х 1,2 1,1
ТРДН-63000/230/10,5-10,5 11,6 12,7 6 х 1,1 1,3
ТРДН-25000/115/10,5-10,5 9,84 11,72 3 х 1,5 1,5
ТРДН-40000/115/6,3-6,3 9,59 11,46 4 х 0,7 0,9

Приложение 1.

Пример оформления курсового проекта

КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по дисциплине «Релейная защита и автоматика СЭС»

Вариант 80

Выполнил: студент гр.

Проверил:

СОДЕРЖАНИЕ

Задание на проектирование..…………………………………………………………...3

1. Расчет токов короткого замыкания…….………………………………………...…4

2. Расчёт продольной дифференциальной токовой защиты трансформатора

на основе реле РНТ-565..…………………………………………………………….7

3. Расчёт продольной дифференциальной токовой защиты трансформатора

на основе реле ДЗТ-11……...………………………………………………………10

4. Расчёт максимальной токовой защиты трансформатора…..…………..……...…11

5. Расчёт максимальной токовой защиты трансформатора с пуском

по напряжению…..…....…………………………………………………………….14

6. Расчёт мгновенной токовой отсечки питающей линии……..…………….……...17

7. Расчёт комбинированной токовой отсечки питающей линии……….…………..17

8. Расчёт максимальной токовой защиты питающей линии…….……………….…18

Заключение….…………………………………………………………………………20

Приложение. Графическая часть проекта……….………………………………..….21

Литература…………….……………………………………………………………….25

ЗАДАНИЕ

к курсовому проекту по дисциплине «Релейная защита и автоматизация СЭС»

 
  максимальная токовая защита линии - student2.ru

Рис.1.

Рассчитать параметры срабатывания продольной дифференциальной защиты (реле РНТ-565 и ДЗТ-11), максимальной токовой защиты трансформатора Т1, токовой отсечки без выдержки времени и максимальной токовой защиты воздушной линии W1для схемы электроснабжения ГПП промышленного предприятия (Рис.1).

Вариант задания 80

Тип трансформатора Т1: ТРДН-63000/230/10,5. Uк%мин=11,6%; Uк%макс=12,7%.

Мощность системы: SGH= 2400 МВА. Длина воздушной линии W1: LW1= 12 км.

Количество, длина кабельных линий W2: LW2= 4 x 0,7 км.

Время срабатывания защиты W2: tcзw2 = 0,9 с.

Общими для всех вариантов являются следующие исходные данные:

– относительное сопротивление питающей системы:

в максимальном режиме работы Х*G max= 1,0

в минимальном режиме работы Х*G min= 1,3

– удельные сопротивления проводов линии W1: r01=0,42 Ом/км; х01=0,4 Ом/км.

– удельные сопротивления проводов линии W2: r02=0,21 Ом/км; х02=0,08 Ом/км.

– параметры нагрузки: Sнагр= 0,7SТ1Н; Х*нагр=0,35.

1. Расчет токов короткого замыкания

Схема замещения СЭС для расчета токов короткого замыкания представлена на Рис.2.

1.1. Расчет параметров схемы замещения

максимальная токовая защита линии - student2.ru

Базисное напряжение:

Uб= Uср.ВН= 230 кВ.

Сопротивление системы G: максимальная токовая защита линии - student2.ru = 22,04 (Ом);

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 28,65 (Ом).

Сопротивление ВЛ W1:

rW1 = rW01× lW1 = 0,42 × 12 = 5,04 (Ом);

хW2 = хw01× lW1 = 0,4 × 12 = 4,8 (Ом).

Сопротивление трансформатора Т1:

максимальная токовая защита линии - student2.ru ;

Рис.2

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 75,43 (Ом);

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 128,02 (Ом);

максимальная токовая защита линии - student2.ru

Для трансформатора 220 кВ: DUРПН% = 12%.

Сопротивление кабельной линии W2:

rW2 = максимальная токовая защита линии - student2.ru = 17,63 (Ом); хW2 = максимальная токовая защита линии - student2.ru = 6,72 (Ом).

1.2. Расчет токов короткого замыкания в намеченных точках схемы

Определяем ток при металлическом 3-х фазном КЗ в точке К1 в максимальном и минимальном режимах работы СЭС:

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 6,02 (кА);

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 4,63 (кА).

Определяем ток металлического 3-х фазного КЗ в точке К2, в максимальном и минимальном режимах работы СЭС:

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 5,40 (кА);

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 4,26 (кА).

Определяем ток металлического 3-х фазного КЗ в точке К3, в максимальном и минимальном режимах работы СЭС:

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 4,86 (кА);

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 3,93 (кА).

Определяем минимальный ток 2-х фазного КЗ в точке К3:

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 3,40 (кА).

Вычисления максимально возможного тока КЗ максимальная токовая защита линии - student2.ru производиться при наименьшем сопротивлении питающей системы в максимальном режиме работы (ХGmax) и минимальном сопротивлении трансформатора (ХТ1min). Для практических расчетов токов КЗ за понижающим трансформатором, пользуются методом наложения аварийных токов на токи нагрузки трансформатора в пред аварийном режиме. В основу метода положено предположение о постоянстве номинального напряжения Uном на сторонах СН и НН трансформатора, которое обеспечивается автоматикой РПН.

Таким образом:

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 1,240 (кА).

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 23,911 (кА).

Приведение максимальная токовая защита линии - student2.ru к нерегулируемой стороне НН следует производить не по среднему коэффициенту трансформации, а по минимальному, соответствующему тому же крайнему положению РПН, при котором вычисляется максимальная токовая защита линии - student2.ru этот ток.

Вычисления минимального тока КЗ максимальная токовая защита линии - student2.ru следует производить при наибольшем сопротивлении питающей системы в минимальном режиме ее работы (ХGmin) и наибольшем сопротивлении трансформатора (ХТ1max).

Таким образом:

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 0,901 (кА);

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 21,615 (кА),

так, как Umax.ВН> Umax, то принимаем Umax= 252 кВ.

Определяем минимальный ток 2-х фазного КЗ для точки К4:

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 0,780 (кА);

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 18,719 (кА).

Такие же расчеты производим для точки К5.

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 1,141 (кА);

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 21,994 (кА);

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 0,857 (кА);

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 20,575 (кА).

Минимальный ток 2-х фазного КЗ для точки К5:

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 0,742 (кА);

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 17,819 (кА).

Все полученные значения токов короткого замыкания сводим в таблицу.

Таблица 1

Точка КЗ Ток КЗ К1 К2 К3 К4 К5
максимальная токовая защита линии - student2.ru , кА 6,02 5,40 4,86 1,240 1,141
23,911 21,994
максимальная токовая защита линии - student2.ru , кА 4,63 4,26 3,93 0,901 0,857
21,615 20,575
максимальная токовая защита линии - student2.ru , кА     3,40 0,780 0,742
18,719 17,819

2. Расчёт продольной дифференциальной токовой защиты

трансформатора на основе реле РНТ-565

1. Определяем первичные токи на сторонах ВН и НН защищаемого трансформатора, соответствующие его номинальной мощности. Затем по этим первичным токам определяются вторичные токи в плечах защиты, исходя из коэффициентов трансформации и коэффициентов схемы соединения вторичных обмоток ТТ:

Таблица 2

Наименование величины   Обозначение и метод определения Числовые значения для сторон
ВН НН
Первичный ток на сторонах защищаемого трансформатора, соответствующий его номинальной мощности (А)   Sн Iн = ———— √3 Uн.ср. ——— = 158,14 √3 230 ——— = 3464,10 √3 10,5
Схема соединения ТТ (коэффициент схемы Ксх) ∆ (√3) Y(1)
Коэффициент трансформации ТТ Ксх Iн КI = ———   √3 158,14 КI = ——— = 54,78   принимаем (60)     3464,10 КI = ——— =692,82   принимаем (800)  
Вторичный ток в плечах защиты (А) Iн Ксх Iн2 = ——— КI √3 158,14 Iн2 = ———— = 4,57 3464,10 Iн2 = ——— = 4,33

2. Максимальный первичный ток, проходящий через трансформатор при КЗ между тремя фазами на шинах НН (в точке К4):

I(3)max К4 = 1240,5 (A).

3. Вычисляем первичный ток не баланса без учёта составляющей I'''НБ, т. к. пока неизвестно насколько точно будет подобрано число витков уравнительных обмоток:

IНБ расч. = I'НБ расч + I''НБ расч

IНБ расч. = Ka Kодн. ℇ I(3)max К4 = 124,05 (A);

I''НБ расч = ∆U* * I(3)max К4 = 148,86 (A);

IНБ расч. = 124,05 +148,86 = 272,90(A).

4. Определяется предварительное без учёта I'''НБ значение тока срабатывания защиты по условию отстройки от тока небаланса:

IСЗ= Ко IНБ расч = 1,3*272,90 = 354,77 (А).

Определяем ток срабатывания защиты по условию отстройки от броска тока намагничивания:

Iсз= КО IНТ1 =1,3*158,14 = 205,59 (А),

КО (коэффициент отстройки) принимается равным 1,3 при условии, что надёжность отстройки уточняется при первом (пятикратном) включении трансформатора под напряжение.

К дальнейшему расчёту принимаем большее значение тока срабатывания защиты Iсз= 354,77 (А).

5. Определяем предварительное значение коэффициента чувствительности защиты при повреждениях в зоне её действия. В соответствии с ПУЭ продольная дифференциальная защита трансформаторов должна иметь коэффициент чувствительности около двух. Допускается снижение коэффициента чувствительности до значения около 1,5 в тех случаях, когда обеспечение чувствительности около двух связано со значительным усложнением защиты или технически недостижимо:

I(2) К4min K(2)сх

Кч = —————— = 2,20 > 1,5.

IСЗ K(3)сх

Т.к. Кч получился больше требуемого ПУЭ значения (в крайних случаях ─ 1,5), значит, расчёт можно продолжать.

6. Определяем число витков обмотки для основной стороны защиты с учётом того, что на коммутаторе реле РНТ-565 можно подобрать практически любое целое число витков. В данном случае, основной будет сторона 220 кВ, т.к. на этой стороне протекает больший вторичный ток:

FСР 100

wосн.расч. = ——— = ——— = 9,76

Iср.осн 10,24

IСЗ Kсх

Iср.осн. = ———— = 10,24 (А).

КI

Предварительно принимаем ближайшее меньшее целое число витков:

wосн = w1 ур = 9 витков.

7. Определяем число витков для не основной стороны защищаемого трансформатора:

Iосн.В

wIрасч. = wосн ——— = 9,49 витков,

II В

где: IоснВ и II В – вторичные токи в плечах защиты для основной и не основной стороны соответствующие номинальной мощности трансформатора.

Предварительно принимаем ближайшее целое число витков:

wI = w2 ур = 9 витков.

8. Для уточнения числа витков wосн и wI найдём ток не баланса компенсации:

максимальная токовая защита линии - student2.ru максимальная токовая защита линии - student2.ru wIрасч. ─ wI

I'''НБ расч. = ————— I(3)max К4 = 63,88 (A),

wIрасч.

IНБ расч. = 272,90 + 63,88 = 336,78 (А).

Находим ток срабатывания защиты на основной стороне:

Fср КI

IСЗ = ———— = 384,90 (А).

wосн Ксх

9. Окончательное значение коэффициента отстройки защиты:

Iсз 384,90

Ко = ——— = ———— = 1,143 < 1,3.

IНБ расч. 336,78

Так как Ко <1,3 значит, для основной стороны wосн число витков вместо принятых 9 принимаем 8 и повторяем расчёт:

4,57

wIрасч. = 8 * ——— = 8,43 витков,

4,33

wI = w2 ур = 8 витков,

максимальная токовая защита линии - student2.ru максимальная токовая защита линии - student2.ru 8,43 ─ 8

I'''НБ расч. = ———— * 1240,5 = 63,88 (А),

8,43

IНБ расч. = 272,90 + 63,88 = 336,78 (А).

FСЗ КI

IСЗ = ———— = 433,01 (А).

wосн Ксх

Ко = 433,01/ 336,78 = 1,286 < 1,3 ─ условие не выполнено.

Так как Ко <1,3 значит, для основной стороны wосн число витков вместо принятых 8 принимаем 7 и повторяем расчёт:

4,57

wIрасч. = 7 * ——— = 7,38 витков,

4,33

wI = w2 ур = 7 витков,

максимальная токовая защита линии - student2.ru максимальная токовая защита линии - student2.ru 7,38 ─ 7

I'''НБ расч. = ———— * 1240,5 = 63,88 (А),

7,38

IНБ расч. = 272,90 + 63,88 = 336,78 (А).

FСЗ КI

IСЗ = ———— = 494,87 (А).

wосн Ксх

Ко = 494,87/ 336,78 = 1,469 > 1,3 ─ условие выполнено.

Так как Ко >1,3, то окончательно принимаем: wосн = 7; wI =7.

10. Определяем значение коэффициента чувствительности для тока срабатывания защиты, соответствующего окончательному расчёту:

779,95

KЧ = ————— = 1,58 > 1,5

433,01

Коэффициент чувствительности удовлетворяет требованиям ПУЭ ( KЧ > 1,5 ).

3. Расчёт продольной дифференциальной токовой защиты трансформатора на основе реле ДЗТ-11

1. Определяем первичные токи на сторонах ВН и НН защищаемого трансформатора, соответствующие его номинальной мощности. Затем по этим первичным токам определяются вторичные токи в плечах защиты, исходя из коэффициентов трансформации и коэффициентов схемы соединения вторичных обмоток ТТ

(таблица 2).

2. Максимальный первичный ток, проходящий через трансформатор при КЗ между тремя фазами на шинах НН (в точке К4):

I(3)max К4 = 1240,5 (A).

Тормозная обмотка подключается со стороны противоположной питающей т.е. к стороне НН.

3. Вычисляем первичный ток небаланса без учёта составляющей I'''НБ:

IНБ расч. = 272,90 (А) – см. п.3. расчета защиты на основе реле РНТ-565.

4. Определяем минимальный ток срабатывания защиты по условию отстройки от броска тока намагничивания:

IСЗ = Ко IНТ = 1,5 *158,14 = 237,22 (А).

5. Выбираем число витков рабочей обмотки НТТ для основной стороны:

Fср

wосн.расч. = ——— = 14,60 ;

IСРосн

IСЗ Ксх

IСРосн = ———— = 6,85 (А).

КI

Принимаем ближайшее меньшее целое wосн. = wур2 = 14 витков.

При пересчёте ток срабатывания защит будет равен:

FСР КI

IСЗ = ———— = 247,44 (А).

wосн Ксх

6. Выбираем число витков для не основной стороны:

Iосн.В

wIрасч = wосн. ——— = 14,76 витков.

IIВ

Принимаем ближайшее целое wI = w1ур = 15 витков.

7. Проверка равенства магнитодвижущих сил в плечах защиты:

wоснIосн.В = wIрасчIIВ

63,91 » 64,95

8. Определяем первичный ток небаланса:

максимальная токовая защита линии - student2.ru максимальная токовая защита линии - student2.ru максимальная токовая защита линии - student2.ru максимальная токовая защита линии - student2.ru wIрасч ─ wI

IНБ расч. = Kaпер Kодн. ℇ + ∆U* + ———— I(3)max К4 = 293,06 (А).

wIрасч

9. Находим число витков тормозной обмотки:

Ко IНБ расч. wраб 1,5 *293,06 * 14,76

wТ = ———————— = ————————— = 6,97 витков,

Iторм tgα 1240,5 * 0,75

где: wраб – число витков рабочей обмотки НТТ реле к которой присоединена тормозная обмотка (wур1).

Принимаем ближайшее целое число витков тормозной обмотки из стандартного ряда:

wТ = 7 витков.

10. Определяем чувствительность защиты при КЗ в защищаемой зоне, когда торможение отсутствует:

I(2) К4min K(3)сх 779,95

КЧ = ———————— = ————— = 3,15 > 2.

IСЗ K(3)сх 247,44

Чувствительность защиты удовлетворяет требованиям ПУЭ. Полученная чувствительность соответствует крайнему положению устройства РПН, поэтому во всех других режимах КЧ будет выше.

4. Расчёт максимальной токовой защиты трансформатора

1. Выбираем ток срабатывания МТЗ, установленной на секционном выключателе QB1. Максимальный рабочий ток через выключатель QB1 может быть в худшем случае равным максимальному рабочему току любого из двух трансформаторов подстанции. В свою очередь для каждого из трансформаторов Iраб.max при введении АВР не должен быть более 0,65….0,7Iнт.

Ток срабатывания защиты на выключателе QB1определяем по формуле:

Kо KСЗП

IСЗQB1 = ———— Iраб.max,

KВ

где Кo - коэффициент отстройки, учитывающий погрешности реле и необходимый запас: для РТ-40, РТ-80 принимается равным 1,1… 1,2.

КВ - коэффициент возврата реле: для РТ-40, РТ-80 принимается равным 0,8…0,85.

КСЗП - коэффициент самозапуска электродвигателей нагрузки.

Приближенный расчет самозапуска электродвигателей.

0,7 Sн.т 0,7 * 63000

Iраб max = ———— = —————— = 2424,87 (А).

√3 UсрН √3 * 10,5

Сопротивление нагрузки в именованных единицах:

Х*нагр UсрН 0,35 * 10,5*103

Хнагр = —————— = —————— = 0,88 (Ом)

√3 Iраб.max √3 * 2424,87

Ток самозапуска находим как ток трёхфазного КЗ за эквивалентным сопротивлением, приведённым к ступени низкого напряжения:

максимальная токовая защита линии - student2.ru UсрН 2

ZЭ = (jХGmax + RW1 +jXW1 + jXTmin) ——— + jХнагр = 0,011 + j 1,09 (Ом).

UсрВ

UсрН 10,5 *103

Ток самозапуска: IСЗП = ——— = ——————————— = 5570,86 (А).

√3 ZЭ √3 * √(0,011)2 + (1,09)2

Коэффициент самозапуска: IСЗП

КСЗП = ——— = 2,30

Iраб.max

Минимальное остаточное напряжение на шинах подстанции в начале самозапуска:

Umin = √3 IСЗП Хнагр = √3 *5570,86*0,88 = 8442,88 (В)

Umin

или в относительных величинах: U*min = ——— = 0,84 > (0,55…0,7) UН,

Uн

т.е. самозапуск возможен.

Ток срабатывания МТЗ, установленной на секционном выключателе QB1:

Kо KСЗП 1,1*2,30

IСЗQB1 = ———— Iраб.max = ———— * 2424,87 = 7209,34 (А).

KВ 0,85

Определяем коэффициент чувствительности:

I(2) К4 min 18718,80

Кч = ————— = ———— = 2,60 > 1,5 ─ соответствует требованиям ПУЭ.

IСЗQB1 7209,34

Время срабатывания МТЗ на QB1: tСЗQB1 = tСЗW2 + Δt = 0,9 + 0,4 = 1,3 (С).

2. Определяем ток срабатывания МТЗ трансформатора, установленной на стороне высокого напряжения. В качестве тока срабатывания примем наибольшее значение, найденное по следующим расчётным условиям.

1) По условию отстройки от самозапуска ЭД нагрузки:

Kо KСЗП 1,1*1,92

IСЗ = ———— Iраб.max = ———— * 221,40 = 550,38 (А),

KВ 0,85

где Iраб.max = 1,3…1,4 Iнт = 221,40 (А).

Приближенный расчет самозапуска электродвигателей.

Сопротивление нагрузки в именованных единицах:

Х*нагр UсрВ 0,35 230 *103

Хнагр = —————— = —————— = 209,92 (Ом).

√ 3 Iраб.max √ 3 * 221,40

Ток самозапуска находим как ток трёхфазного КЗ за эквивалентным сопротивлением

ZЭ = jХGmax + RW1 +jXW1 + jXTmin + jХнагр = 5,04 + j 312,19 (Ом).

UсрВ 230 * 103

Ток самозапуска: IСЗП = ——— = ——————————— = 425,29 (А).

√3 ZЭ √3 * √(5,04 )2 + (312,19)2

Коэффициент самозапуска:

IСЗП 425,29

КСЗП = ——— = ——— = 1,92 .

Iраб.max 221,40

Минимальное остаточное напряжение на шинах подстанции в начале самозапуска:

максимальная токовая защита линии - student2.ru UсрН

Umin = √3 IСЗП Хнагр ——— = 7059,39 (В)

UсрВ

Umin

или в относительных величинах: U*min = ——— = 0,71 > (0,55…0,7) UН,

Uн

т.е. самозапуск возможен.

Kо Kсзп

IСЗ = ————— Iраб.max = 550,38 (А).

KВ

2) По условию отстройки от тока перегрузки при действии устройства АВР трансформатора (установленного на QB1), в результате чего к работающему под нагрузкой трансформатору подключается заторможенная нагрузка отключившегося трансформатора:

Kо 1,1

IСЗ = —— (KСЗП Iраб.max Т2 + Iраб.max Т1) = —— (2,30 *0,7*158,14 + 0,7*158,14 ) = 401,52 (А).

KВ 0,85

3) По условию согласования с защитой на секционном выключателе QB1:

UсрН 10,5

IСЗ = КНС (IсзQB1 + Iраб.max Т1) ——— = 1,2 ( 7209,34 + 0,7 *3464,10 ) —— = 527,79 (А),

UсрВ 230

где КНС – коэффициент надежности согласования, который принимается равным 1,2….1,25.

К дальнейшему расчёту принимаем наибольший IСЗ = 550,38 (А).

3. Определяем ток срабатывания реле: IСР = Iсз Ксх / КI = 550,38* √3/ 60 =15,89 (А).

4. Для определения чувствительности в основной и резервной зонах защиты находим минимальные токи в реле при двухфазном КЗ:

на шинах НН трансформатора

Ксх I(2) К4 min √3 *779,95

IminРО = —————— = ————— = 22,52 (А),

КI 60

в конце кабельной линии W2

Ксх I(2) К5 min √3 * 742,45

IminРР = —————— = ———— = 21,43 (А).

КI 60

5. Определяем коэффициенты чувствительности в основной и резервной зонах защиты:

IminРО 22,52

КЧосн = ——— = ——— = 1,417 < 1,5;

IСР 15,89

IminРР 21,43

КЧРЕЗ = ——— = ——— = 1,349 > 1,2.

IСР 15,89

Таким образом, коэффициент чувствительности в основной зоне защиты не удовлетворяет требованиям ПУЭ.

5. Расчёт максимальной токовой защиты трансформатора с пуском по напряжению

1. Выбираем ток срабатывания защиты из значений, полученных по 3 расчетным условиям:

Ко 1,1*1

1) IСЗ = —— Iраб.max = ——— 221,40 = 286,52 (А);

КВ 0,85

2) IСЗ = Ко( Iраб.max Т2 + Iраб.max Т1) = 1,1( 0,7 *158,14 + 0,7 *158,14 ) = 243,54 (А).

UсрН 10,5

3) IСЗ = КНС (IсзQB1 + Iраб.max Т1) ——— = 1,2 (7209,34 + 0,7*3464,10) ——— = 527,79 (А).

UсрВ 230

К дальнейшему расчёту, принимаем большее значение IСЗ = 527,79 (А).

2. Определяем ток срабатывания реле:

IСЗ Ксх 527,79 * √3

IСР = ———— = ————— = 15,24 (А).

КI 60

3. Определяем коэффициенты чувствительности в основной и резервной зоне защиты:

IminРО 22,52

КЧосн = ——— = ——— = 1,48 < 1,5;

IСР 15,24

IminРР 21,43

КЧРЕЗ = ——— = ——— = 1,41 > 1,2.

IСР 15,24

Таким образом, коэффициент чувствительности в основной зоне защиты не удовлетворяет требованиям ПУЭ.

Для повышения чувствительности МТЗ трансформатора устанавливаем на секционном выключателе QB1 МТЗ с пуском по напряжению. Тогда ток срабатывания этой защиты принимается равным

Kо KСЗП 1,1

IСЗQB1 = ———— Iраб.max = —— *110,70 = 143,26 (А).

KВ 0,85

Ток срабатывания МТЗ трансформатора по 3 условию

IСЗ = 1,2 (143,26 + 0,7*158,14) = 304,75(А).

К дальнейшему расчету принимаем IСЗ = 304,75 (А).

Ток срабатывания реле в этом случае

IСЗ Ксх 304,75 * √3

IСР = ———— = ————— = 8,80 (А).

КI 60

Коэффициенты чувствительности в основной и резервной зоне защиты:

IminРО 22,52

КЧосн = ——— = ——— = 2,56 > 1,5;

IСР 8,80

IminРР 21,43

КЧРЕЗ = ——— = ——— = 2,44> 1,2.

IСР 8,80

Таким образом, коэффициенты чувствительности в основной и резервной зоне защиты удовлетворяют требованиям ПУЭ.

4. Определяем напряжения срабатывания для комбинированного пускового органа напряжения.

1) Напряжение срабатывания минимального реле напряжения:

Umin* Uн 0,71 *10000

UСЗ = _______________ = __________________ = 4902,35 (В).

Ко КВ 1,2 * 1,2

Напряжение срабатывания реле:

UСЗ 4902,35

UСР = ______ = _______________ = 49,02 (В).

КU 10000 /100

2) Напряжение срабатывания фильтра-реле напряжения обратной последовательности выбирается из условия обеспечения отстройки от напряжения небаланса фильтра в нормальном режиме:

U2СР = 0,06 Uном = 0,06 * 100 = 6 (В).

Полученное напряжение U2 СР соответствует минимальной уставке реле РНФ – 1М с пределами шкалы от 6 до 12 В.

5. Определяем коэффициенты чувствительности для комбинированного пускового органа напряжения в резервной зоне.

Находим междуфазное напряжение в месте установки трансформатора напряжения от которого питается реле при трёхфазном КЗ в расчётной точке К5, когда указанное напряжение имеет максимальное значение:

__ _________________

Uост max = Ö3 I(3)К5 max Ö R2 W2+ X2 W2 =1498,13 (В).

Коэффициент чувствительности для минимального реле напряжения в зоне резервирования

UСЗ КВ 4902,35* 1,2

КЧU = _____________ = __________________ = 3,93 >1,2.

Uост max 1498,13

Находим междуфазное напряжение обратной последовательности в месте установки трансформатора напряжения, при КЗ между двумя фазами в расчётной точке К5 в режиме, при котором это напряжение минимально:

__ ___________________

U2 min =UН/2 - Ö3 I(2)К5 min Ö R2 2W2+ X2 2W2 = 3786,27 (В).

Коэффициент чувствительности для фильтра реле-напряжения обратной последовательности в резервной зоне

U2 min 3786,27

КЧ2U = _________ = _______________________ = 6,31 > 1,2.

U26* 10000/100

6. Определяем время срабатывания МТЗ. Для первой ступени МТЗ трансформатора, действующей на отключение вводного выключателя НН время срабатывания выбирается на ступень селективности больше чем время срабатывания МТЗ установленной на секционном выключателе QB:

t’СЗТ1 = tСЗQB1 + Dt = 1,3 + 0,5 = 1,8 (С).

Для второй ступени, действующей на включение короткозамыкателя:

t’’СЗТ1 = t’СЗТ1+ Dt = 1,8 + 0,4 = 2,2 (С).

Обе выдержки времени могут быть выполнены одним реле времени типа РВМ с импульсными и замыкающими контактами.

6. Расчёт мгновенной токовой отсечки питающей линии

1. Ток срабатывания токовой отсечки выбираем из условия отстройки от максимального тока 3-х фазного КЗ за трансформатором Т1:

IСО = Ко I(3) К4 max = 1,2 * 1240,46 = 1488,56 (А).

Проверяем ток срабатывания по условию отстройки от броска намагничивающего тока трансформатора:

IСО = 4IНТ1 = 4 * 158,14 = 632,58 (А).

К дальнейшему расчёту принимаем больший ток IСО = 1488,56 (А).

2. Проверяем чувствительность токовой отсечки при двухфазном КЗ в минимальном режиме в конце линии:

I(2) К3 min 3399,18

КЧО = ————— = ———— = 2,28 > 1,5.

IСО 1488,56

3. Определяем зону действия отсечки в минимальном и максимальном режимах работы СЭС ( приложение, рис. 1).

4. Время срабатывания токовой отсечки принимаем равным: tСОК = 0,1(с).

7. Расчёт комбинированной токовой отсечки питающей линии

В случае недостаточной чувствительности мгновенной токовой отсечки, ее дополняют пусковым минимальным органом напряжения - так называемая комбинированная токовая отсечка по току и напряжению.

1. Ток срабатывания комбинированной отсечки (IСОК) выбирается из следующих условий.

1) обеспечения достаточной чувствительности при 2-х фазном КЗ в

конце защищаемой линии:

максимальная токовая защита линии - student2.ru

=2266,12 (А),

2) ток срабатывания отсечки должен удовлетворять условию надежной отстройки от токов самозапуска в режиме АПВ питающей линии в случае неисправности в цепях напряжения:

максимальная токовая защита линии - student2.ru =510,35 (А),

где Iраб.max =(1,3…1,4 )IНТ .

К дальнейшему расчету принимаем большую величину IСОК= 2266,12 (А).

2. Напряжение срабатывания выбирается из следующих расчетных условий.

1) условия отстройки от остаточного напряжения в месте установки защиты при КЗ за трансформатором и при прохождении по линии тока, равного току срабатывания отсечки:

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 262935,41 (В).

2) напряжение срабатывания отсечки должно находиться в пределах UСОК= (0,15…0,65)UН. Нижний предел определяется минимальной уставкой стандартных реле напряжения (РН). Верхний предел определяется необходимостью отстройки от возможных снижений напряжения в сети:

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 137500,00 (В).

3. максимальная токовая защита линии - student2.ru Определяем коэффициент чувствительности комбинированной отсечки по напряжению:

=2,35 > 1,5,

где UОСТ - остаточное напряжение в месте установки отсечки:

максимальная токовая защита линии - student2.ru = 58614,30 (В).

В данном случае комбинированная отсечка эффективна, т.к. чувствительность защиты по напряжению удовлетворяет требованию ПУЭ.

8. Расчёт максимальной токовой защиты питающей линии

1. Определяем ток срабатывания МТЗ питающей линии. В качестве тока срабатывания примем наибольшее значение, найденное по следующим расчётным условиям.

1) По условию обеспечения несрабатывания РЗ при восстановлении питания после безтоковой паузы действием АПВ питающей линии или АВР на подстанции, расположенной ближе к источнику питания:

Kо KСЗП 1,2*1,92

IСЗ = ———— Iраб.max = ———— *221,40 = 600,42 (А),

KВ 0,85

где Iраб.max = 1,3…1,4 Iнт = 221,40 (А).

2) По условию несрабатывания РЗ при включении дополнительной нагрузки действием устройства АВР на подстанции, получающей питание от защищаемой линии:

IСЗ = Kо (KСЗП Iраб.max W2 + Iраб.max W1) = 1,2 (2,30*0,7*158,14 + 0,7*158,14) = 438,03 (А).

3) По условию согласования с МТЗ трансформатора Т1:

IСЗ = КНС (IсзТ1 + Iраб.maxW1) = 1,2 (304,75 +0,7 *158,14 ) = 498,54 (А),

где КНС – коэффициент надежности согласования, который принимается равным 1,2….1,25.

К дальнейшему расчёту принимаем наибольший IСЗ = 600,42 (А).

2. Определяем коэффициент чувствительности защиты в основной и резервной зоне:

I(2) К3 min 3399,18

КЧОСН = ————— = ———— = 5,66 > 1,5;

IСЗ 600,42

I(3) К4 min 900,61

КЧРЕЗ = ————— = ———— = 1,50 > 1,2.

IСЗ 600,42

Таким образом, МТЗ питающей линии удовлетворяет требованиям чувствительности в основной и резервной зоне защиты.

3. Определяем время срабатывания МТЗ питающей линии, которое выбирается на ступень селективности больше чем время срабатывания второй ступени МТЗ трансформатора Т1:

tСЗW1 = t’’СЗТ1 + Dt =2,2 + 0,4 = 2,6 (С).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В процессе проектирования получены следующие основные результаты.

Продольная дифференциальная токовая защита трансформатора на основе реле РНТ-565: wосн = 7; wI = 7.

IСЗ = 384,90 (А); KЧ =1,58.

Продольная дифференциальная токовая защита трансформатора на основе реле ДЗТ-11: wосн. = 14; wI = 15; wТ =7.

IСЗ = 247,44 (А); КЧ = 3,15.

Максимальная токовая защита трансформатора:

IСЗ = 550,38 (А); t’СЗТ1 = 1,8 (С); t’’СЗТ1 = 2,2 (С);

КЧосн = 1,417; КЧРЕЗ = 1,349;

Максимальная токовая защита трансформатора с пуском по напряжению:

IСЗ = 304,75 (А); t’СЗТ1 = 1,8 (С); t’’СЗТ1 = 2,2 (С);

КЧосн =2,56; КЧРЕЗ =2,44;

UСЗ = 4902,35 (В); U2СЗ =600 (В);

КЧU =3,93; КЧ2U =6,31.

Мгновенная токовая отсечка питающей линии: IСО= 1488,56 (А); КЧО= 2,28.

Комбинированная токовая отсечка питающей линии:

IСОК= 2266,12 (А); UСЗОК =137500,00 (В);

КЧ=2,35.

Максимальная токовая защита питающей линии: IСЗ = 600,42 (А); tСЗW1 = 2,6 (С);

КЧосн = 5,66; КЧРЕЗ = 1,50.

Таким образом, принимаются следующие технические решения.

Защита трансформатора Т1: продольная дифференциальная токовая защита на основе реле ДЗТ-11 и максимальная токовая защита с пуском по напряжению.

Защита питающей линии W1: мгновенная токовая отсечка и максимальная токовая защита.

ПРИЛОЖЕНИЕ

Графическая часть проекта

максимальная токовая защита линии - student2.ru

Рис. 1. Зона действия мгновенной токовой отсечки питающей линии 12 км

 
  максимальная токовая защита линии - student2.ru

Рис. 2. Характеристики срабатывания токовых защит (карта селективности)

максимальная токовая защита линии - student2.ru

Рис. 3. Принципиальная схема релейной защиты трансформатора.

Цепи переменного тока

максимальная токовая защита линии - student2.ru

Рис. 4. Принципиальная схема релейной защиты трансформатора.

Цепи постоянного оперативного тока

максимальная токовая защита линии - student2.ru

Рис. 5. Принципиальная схема релейной защиты питающей линии.

Цепи переменного тока

максимальная токовая защита линии - student2.ru

Рис. 6. Принципиальная схема релейной защиты питающей линии.

Цепи постоянного оперативного тока

ЛИТЕРАТУРА

ОСНАВНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Андреев В.А «Релейная защита и автоматика систем электроснабжения».

Москва. «Высшая школа». 2008г.

ДОПОЛНИТЕЛЬНАЯ ЛИТЕРАТУРА

1. Федосеев А.М. Федосеев М.А «Релейная защита электроэнергетических систем». Москва. «Энергоатомиздат». 1992г.

2. Беркович М.А . Гладышев В.А. Семенов В.А «Автоматика энергосистем»

Москва. «Энергоатомиздат». 1991г.

3. Шабад М.А «Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей». Ленинград. «Энергия». 1976г.

4. Шабад М.А « Защита трансформаторов распределительных сетей». Ленинград. «Энергоиздат». 1981г.

Наши рекомендации