Коэффициент трансформации трансформатора тока

;

.

, принимаем равным .

Согласно ПУЭ, от междуфазных КЗ применим токовую отсечку

· первичный ток срабатывания защиты

,

где .

· коэффициент чувствительности

,

где .

Расчёт комбинированной отсечки.

· первичный ток срабатывания защиты

;

,

Больший принимаем за основу.

· первичное напряжение срабатывания защиты

,

где .

.

· вторичный ток срабатывания реле

.

· вторичное напряжение срабатывания реле

.

· тип реле – РТ-40/50, РН-54/48, уставку выставляем поводком на реле.

· коэффициент чувствительности по напряжению

.

Согласно ПУЭ[10], расчёт максимальной токовой защиты от внешних КЗ.

· первичный ток срабатывания защиты

.

· вторичный ток срабатывания реле

.

· тип реле – РТ-40/20, уставку выставляем поводком на реле.

· коэффициент чувствительности

; .

· время срабатывания защиты

.

ЗАДАЧА 3.7

Рассчитать релейную защиту линии W1 от междуфазных коротких замыканий.

Исходные данные

G1 и G2………СВ-1070/145-52;

T1 и Т2……….ТДЦ-125000/110;

W1 и W3……..АС120/19, l = 100 км;

W2……………АС150/24, l = 100 км;

GS……………. = 1500 МВ∙А, = 0,23, = 0,35;

Н1 и Н2……… = 0,1∙ .

Рис. 3.5. Схема электрической сети

Решение

Параметры схемы замещения

Сопротивление системы определяется по формуле, Ом:

,

где – сопротивление системы, о. е.,

– номинальная мощность системы, МВ∙А.

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом;

Ом.

Рис. 3.6. Схема замещения электрической сети

Расчёт токов КЗ

При КЗ в узле 5, в максимальном режиме (размыкаем линию W2 в узле 3, т.е. отключаем ветку 3-5 – каскадный режим) найдём ток трёхфазного КЗ по линии W2 ( ).

Ом;

Ом;

А;

60,72 А.

Значения остальных токов сведены в таблицу 3.2.

Результаты расчётов режимов КЗ

Таблица 3.2

Режим	Вид КЗ	Узел КЗ	Ветвь	Значение тока КЗ, А
MAX	(3)		3-4 (W1)	30,36
(3)		5-4
(3)		3-4 (W1)	636,88
(3)		1-3	2799,5
MIN	(3)		3-4 (W1)	524,1
(2)		3-4 (W1)
(2)		3-4 (W1)	26,29
(2)		5-4	1195,1

Расчёт первой ступени дистанционной защиты

· первичное сопротивление срабатывания защиты

а) отстройка от КЗ в конце защищаемой линии

Ом,

где = 0,87 – коэффициент надёжности, о. е.

б) отстройка от КЗ в конце параллельной линии в каскаде

= Ом,

где = 0,44 – коэффициент надёжности, о. е.,

Ом,

– коэффициент токораспределения, о. е.,

,

d = , = 75^о,

d = = 0,93.

Меньшее из двух принимаем за расчётное, т.е.

= Ом.

· вторичное сопротивление срабатывания реле

= ,

где = ,

= .

а) находим через экономическую плотность тока

= j ∙ F = 1,3 ∙ 120 = 156 А,

где j = 1,3 – экономическая плотность тока, А/мм²,

F = 120 – площадь поперечного сечения провода, мм².

б) находим через переток мощности

= ;

=117 МВ∙А;

= А.

Примем = .

= = 2,34 Ом.

· Выставляем уставку на реле

N = = = 21,36.

· Проверка чувствительности

,

где = 1 – коэффициент схемы, о. е.,

= 3 – ток точной работы, А.

.

Расчёт второй ступени дистанционной защиты

· первичное сопротивление срабатывания защиты

а) отстройка от КЗ за трансформатором (для защиты 4-3)

= = = Ом,

где – коэффициент токораспределения, о. е.,

,

d = = 1.

б) отстройка от параллельной линии в каскаде (см. первую ступень)

в) отстройка от защищаемой линии

31,12 + j53,37 Ом.

Меньшее из трёх принимаем за расчётное, т.е.

= 31,12 + j53,37 Ом.

· вторичное сопротивление срабатывания реле

= Ом.

· выставляем уставку на реле

N = = = 14,83.

· проверка чувствительности

а) ;

б) .

Расчёт третьей ступени дистанционной защиты

· первичное сопротивление срабатывания защиты

– отстройка от сопротивления нагрузки

=

= = 256,83 Ом,

где = 1,1 – коэффициент надёжности, о. е.,

= 1,05 – коэффициент возврата, о. е.,

= 75^о,

= 26^о,

d = .

· вторичное сопротивление срабатывания реле

= Ом.

· выставляем уставку на реле

N = = = 3,57.

· проверка чувствительности

а) ;

б)

= 0,05 1,25,

где – коэффициент токораспределения, о. е.,

.

в) .

ЗАДАЧА 3.8

Рассчитать защиту блока G1-T1 от междуфазных КЗ (рис. 3.7)

Исходные данные

GS:

W-1: АС-240/32, W-2: АС-240/32,

W-3: АС-400/22,

Т1,Т2: Т3,Т4: G1,G2:

Рис.3.7. Схема электрической сети

Параметры схемы замещения

;

;

;

;

;

;

;

;

;

.

Расчёт токов КЗ в узле 3 в максимальном режиме

Рис.3.8. Схема замещения

Результаты расчётов режимов КЗ

Таблица3.3.

Режим	Точка КЗ	Вид КЗ	Ток в узле, кА
Мах		(3)	5,68
	(3)	3,13
Мin		(2)	2,10
	(2)	0,92

Решение

Согласно ПУЭ [10] рассчитываем дифференциальную защиту блока с торможением

· номинальные токи трансформатора

· коэффициенты схем

На стороне высшего напряжения:

На стороне низшего напряжения:

· коэффициенты трансформации трансформаторов тока

· вторичные токи

Расчёт ведём по основной стороне с большим вторичным током.

· первичный ток срабатывания защиты

· вторичный ток срабатывания защиты

· расчётное число витков основной стороны

· принимаем целое меньшее число витков основной стороны

· ток срабатывания основной стороны с округлением

· число витков на стороне 220 кВ

· принимаем целое число витков на стороне 220 кВ

· составляющая тока небаланса, обусловленная округлением числа витков

не основной стороны

· суммарный ток небаланса

где – коэффициент, учитывающий переходный процесс о.е,

– коэффициент однотипности ТА о.е, - половина

суммарного диапазона регулирования напряжения; - ток

трёх фазного внешнего КЗ протекающий через блок , кА.

· число витков тормозной обмотки

Принимаем большее целое

· чувствительность защиты

.

ЗАДАЧА 3.9

Рассчитать защиту блока G1-T1 от сверхтоков при внешних КЗ (рис. 3.7)

Согласно ПУЭ[10] рассчитываем токовую защиту обратной последовательности с приставкой от симметричных КЗ

Решение

Все органы выполнены с ограниченно зависимой выдержкой

времени.

I ступень. Сигнальный орган от несимметричной перегрузки

· первичный ток срабатывания защиты

· вторичный ток срабатывания реле

· уставка в о. е.

· время срабатывания защиты

II ступень. Пусковой орган от несимметричных внешних КЗ

· первичный ток срабатывания защиты

· коэффициент чувствительности

III ступень. Отсечка I

· первичный ток срабатывания защиты

· коэффициент чувствительности

IV ступень. Отсечка II

· первичный ток срабатывания защиты

· коэффициент чувствительности

Максимальная токовая защита с пуском

минимального напряжения от симметричных внешних КЗ

· первичный ток срабатывания защиты

а)

б)

Принимаем больший.

· вторичный ток срабатывания реле

· принимаем реле РТ - 40/10, уставку выставляем поводком.

· Коэффициент чувствительности

· время срабатывания защиты

Пусковой орган реле минимального напряжения

· первичное напряжение срабатывания защиты

· вторичное напряжение срабатывания реле

· принимаем реле РН-54/160, уставку выставляем поводком.

· коэффициент чувствительности

ЗАДАЧА 3.10

Рассчитать защиту линии W1 от междуфазных КЗ (рис.3.9.)

Рис.3.9. Схема электрической сети

Исходные данные

T1 – ТДТН-63000/110;

W1 – АС 240/39, l=100 км;

W2 – АС 120/19, l=50 км;

GS1 – =2200 МВА, =0,513, =0,770;

GS2 – =1200 МВА, =0,532, =0,800;

Sн=50 МВА, cosj=0,8. Рис.3.10. Схема замещения электрической сети

Решение

Параметры схемы замещения

Ом,

Ом,

Ом,

Ом,

Ом,

Ом,

Ом,

Ом,

Выбор коэффициента трансформации трансформаторов тока и напряжения

Найдём ток по линии W1

а) А,

где , МВА,

, Ом,

, Ом.

б) А,

где j=1,3 – экономическая плотность тока, А/мм²,

F=240 – площадь сечения провода, мм²,

Принимаем коэффициент трансформации .

Коэффициент трансформации трансформатора напряжения выбираем по номинальному напряжению защищаемой линии

.

Расчёт токов КЗ в узле 5 в максимальном режиме

Ом,

А,

А,

Результаты расчётов режимов КЗ

Таблица 3.4.

Режим	Точка КЗ	Вид КЗ	Ветвь	Ток по ветви, А
Max		(3)	1-2
	(3)	3-4
	(3)	3-4
	(3)	3-5
	(3)	1-2
Min		(3)	1-2
	(3)	1-2
	(3)	3-5
	(3)	1-2
	(2)	3-5
	(2)	2-3
	(2)	1-2
	(2)	2-3
	(2)	4-3

Расчёт дистанционной защиты линии W1

Расчёт ведётся в следующем порядке:

I ступень

· первичное сопротивление срабатывания защиты

Ом,

где =0,87 – коэффициент надёжности, о. е.

· сопротивление срабатывания реле

Ом.

· уставка

%,

где =1 – минимальное сопротивление уставки, Ом/фазу.

· коэффициент чувствительности защиты

,

где - ток точной работы, А.

II ступень

· отстройка от КЗ за трансформатором (КЗ в узле 3)

где - коэффициент токораспределния, о. е.,

, о. е.,

=75 – угол максимальной чувствительности, град.

· отстройка от КЗ за трансформатором (КЗ в узле 5)

где , о. е..

Меньшее сопротивление срабатывания защиты принимаем за расчётное.

· сопротивление срабатывания реле

Ом.

· уставка

%,

· коэффициент чувствительности защиты

а) .

б) .

III ступень

· первичное сопротивление срабатывания защиты

где =1,05 – коэффициент возврата, о. е.,

=1,1÷1,2 – коэффициент надёжности, о. е.,

- угол нагрузки, град.,

, о. е..

Ом.

· сопротивление срабатывания реле

Ом.

· уставка

%,

где - минимальное сопротивление уставки третей ступени, Ом/фазу.

· коэффициент чувствительности защиты

а) .

б) ,

где , о. е.

в) ,

где - ток точной работы, А.

ЗАДАЧА 3.11

Рассчитать защиту трансформатора T1 от междуфазных КЗ (рис. 3.9)

Решение

Принимаем дифференциальную защиту с РНТ – 565.

Расчёт производится в следующем порядке:

· первичные номинальные токи

,

,

,

· коэффициенты схем трансформаторов тока

, , ,

· коэффициенты трансформации трансформаторов тока

, ,

, ,

, ,

· вторичные токи в плечах защиты

,

,

,

Сторону высшего напряжения принимаем за основную.

· первичный ток срабатывания защиты

а) ,

где – коэффициент надёжности, о. е.,

номинальный ток основной стороны трансформатора Т1,

б) ,

,

где коэффициент, учитывающий переходный процесс, о. е.,

коэффициент однотипности трансформаторов тока, о. е.,

относительная погрешность трансформатора тока, о. е.

,

где половина суммарного диапазона регулирования напряжения с РНП,

ток трёхфазного КЗ, протекающий через трансформатор при внешнем КЗ, наибольший, приведенный к основной стороне, (см. табл. 3.4).

· вторичный ток срабатывания реле

.

· предварительно проверяем коэффициент чувствительности

> 2,00.

· расчётное число витков основной обмотки

,

где – намагничивающая сила срабатывания реле, А,

· принимаем число витков основной обмотки .

· ток срабатывания реле на основной стороне

.

· расчётное число витков для стороны 35 кВ

.

· принимаем целое число витков .

· расчётное число витков для стороны 10 кВ

.

· принимаем целое число витков .

· составляющие тока небаланса , обусловленные округлением числа витков неосновных сторон

,

,

· суммарный ток небаланса

.

· уточненный первичный ток срабатывания защиты

.

· уточненный вторичный ток срабатывания реле

.

· коэффициент чувствительности

,

где ток двухфазного КЗ в минимальном режиме в зоне действия защиты.

ЗАДАЧА 3.12

Рассчитать защиту трансформатора Т1 от внешних КЗ (рис. 3.9)

Решение

Расчёт максимальной токовой направленной защиты на стороне ВН

Расчёт ведётся в следующем порядке:

· первичный ток срабатывания защиты

,

где ,

коэффициент надежности, о. е.,

коэффициент самозапуска нагрузки, о. е.,

коэффициент возврата, о. е..

· вторичный ток срабатывания реле

.

· выбираем реле тока типа РТ 40/10. Уставку выставляем поводком.

· коэффициент чувствительности

,

где ток двухфазного КЗ в минимальном режиме в конце защищаемого участка, (см. табл. 3.4).

· время срабатывания защиты

.

Защита не удовлетворяет требованиям чувствительности.

Расчёт максимальной токовой направленной защиты Т1 с пуском минимального напряжения

· первичный ток срабатывания защиты, А

,

· вторичный ток срабатывания реле, А

.

· выбираем реле тока типа РТ40/6.

· коэффициент чувствительности

, ,

где токи двухфазного КЗ через защиту в минимальном режиме при КЗ за трансформатором и смежным элементом.

Пуск минимального напряжения

· первичное напряжение срабатывания защиты, кВ

где - коэффициент надёжности, о. е.,

- коэффициент возврата, о. е..

· вторичное напряжение срабатывания реле, В

.

· реле напряжения РН-54/160. Уставку выставляем поводком.

· коэффициент чувствительности

,

где напряжение возврата защиты, В,

остаточное напряжение в месте установки защиты, при трёхфазном КЗ в максимальном режиме в конце защищаемого участка и в конце зоны действия защиты, В.

.

Защита не удовлетворяет требованиям чувствительности.

Расчёт токовой направленной защиты обратной последовательности Т1

· первичный ток срабатывания защиты, А

.

· вторичный ток срабатывания реле, А

,

· уставка в относительных единицах

где = 5 – номинальный ток фильтра реле мощности, А.

· коэффициент чувствительности защиты

,

где наименьший ток двухфазного КЗ в минимальном режиме в конце защищаемого участка и в конце зоны действия, А.

, .

· коэффициент чувствительности по мощности

,

где мощность срабатывания обратной последовательности реле направления мощности, ВА,

,

.