Токи КЗ
|
К1
|
К2
|
К3
|
Iмах Iмин
|
17 340 12 520
|
5 979 5 461,7
|
5 063 4 674
|
3. Расчет
релейной защиты.
3.1 Защита
1 - трансформаторов aTSE-2000/6/0,4 кВ
Основными видами повреждений в трансформаторах (автотрансформаторах)
являются:
· замыкания между фазами в обмотках и на их выводах;
· замыкания в обмотках между витками одной фазы (витковые
замыкания);
· замыкания на землю обмоток или их наружных выводов.
В соответствии с этим, согласно ПУЭ, на трансформаторах (≥ 6 кВ)
должны предусматриваться устройства релейной защиты , действующие при:
· повреждениях внутри баков маслонаполненных трансформаторов;
· многофазных КЗ в обмотках и на их выводах;
· витковых замыканиях в обмотках трансформаторов;
· внешних КЗ;
· перегрузках (если они возможны);
· понижениях уровня масла в маслонаполненных трансформаторах;
Для трансформаторов малой и средней мощности (сюда относится и наш
защищаемый трансформатор) хорошую защиту можно обеспечить применением
мгновенной токовой отсечки в сочетании с максимальной защитой и газовой
защитой.
Газовая защита является: наиболее чувствительной защитой трансформатора
от повреждения его обмоток и особенно при витковых замыканиях, на которые
максимальная защита и отсечка не реагируют, защитой от понижения уровня масла в
маслонаполненных трансформаторах. На нашем трансформаторе предусматриваем
газовое реле чашечного типа РГЧ.
Для защиты от повреждений на выводах, а также от внутренних повреждений
предусматриваем токовую отсечку без выдержки времени, устанавливаемую со
стороны питания и охватывающую часть обмотки трансформатора.
Рассчитаем коэффициент самозапуска нагрузки:
ксзп
где Iсзп - ток самозапуска нагрузки, А
Iр.макс.
- максимальный рабочий ток, А, за Iр.макс. с учетом ‘аварийного‘ отключения второго трансформатора принимаем
расчетный суммарный ток двух секций 6 кВ.
= 144,308
А
Iсзп
где Хэ - эквивалентное сопротивление, Ом,
Хэ = Хс. + Хвл + Хтр + Хнагр.
где Х*нагр. = 0,35 (Ом) для общепромышленной нагрузки.
Хэ = 0,27 + 0,243 + 8,41 = 8,92 (Ом)
Iсзп 388,8 (А)
ксзп = 388,8 /144,308 = 2,7
Следовательно, ток срабатывания защиты на стороне 6 кВ, выполненной по
схеме неполной звезды с двумя реле РТ-85 (I вариант) и по схеме неполной звезды с тремя реле РТ-85 (II вариант), дешунтирующими
соответственно два ЭО будет равен:
Iс.з. ≥ 633,15 (А)
где кн =1,3 - коэффициент надежности срабатывания реле РТ-85;
кв = 0,8 - коэффициент возврата реле РТ-85.
Заметим, что потребители на стороне 0,4 кВ не являются ответственными и
поэтому АВР на стороне 0,4 не предусматриваем.
Тогда ток срабатывания реле максимальной защиты для обоих вариантов будет
равен:
Iс.р. (А)
где nт =800/5 - коэффициент трансформации
трансформатора тока;
ксх = 1 - коэффициент схемы неполной звезды;
Принимаем ток срабатывания реле РТ-85 Iс.р.= 5 (А), тогда Iс.з (А)
Определим чувствительность максимальной защиты трансформатора:
1) при двухфазном КЗ за трансформатором соединением обмоток /∆-11
расчетный ток в реле:
Iр 25,32 (А) (I вариант)
к(2) ч 25,32/5 = 5,06 ≥ 1,5 и, следовательно, схема неполной
звезды с двумя реле нам подходит.
) при однофазном КЗ на стороне 0,4 кВ за трансформатором со схемой
соединения обмоток /∆-11 ток I(1)к ≈ I(3)к
Iр (А)
к(1) ч 19,5/5 = 3,8 ≥ 1,5 и, следовательно, схема нам
подходит.
Тогда ток срабатывания отсечки:
Iс.о. ≥
кн I(3) к.макс. = 1,6 * 4679 = 7486,4 (А)
где кн = 1,6 - коэффициент надежности для реле РТ-85
Проведем расчетную проверку трансформаторов тока типа ТЛМ-10 с nт = 800/5, проверку чувствительности
реле защиты и ЭО после дешунтирования, проверку допустимости применения реле
РТ-85 по максимальному значению тока КЗ.
) Проверка на 10 % погрешность производится при токе срабатывания отсечки
:
к10
чему соответствует сопротивление Zн.доп. = 5,5 (Ом)
В режиме дешунтирования сопротивление Zн.расч. = 2 rпр. + zр + rпер. ,
где rпр. - сопротивление соединительных
проводов (Cu) при длине 15 м и сечении 4 мм2, zр
- сопротивление реле РТ-85, rпер. - сопротивление переходное контактов,
принимаем равным 0,1 (Ом)пр. (Ом) zр = (Ом)
Zн.расч. = 2 · 0,04 + 1,87 + 0,1+ 1,87 = 3,97 (Ом) < 5,5 (Ом), что
соответствует погрешности ε < 10 % до дешунтирования ЭО.
) После дешунтирования ЭО значение Zн.расч. возрастает на ZЭО = (Ом), таким образом Zн.расч. = 2,97 + 2 = 4,97 (Ом) и
погрешность трансформатора тока в режиме после дешунтирования ЭО не превышает
10 %.
) Произведем проверку чувствительности ЭО:
При токе надежного срабатывания ЭО 5 (А) предельная кратность к10 = 1,
чему соответствует Zн.доп. = 5,5
(Ом), т.е. значительно больше чем Zн.расч. = 4,97 (Ом). Следовательно, ε < 10 % и тем более f < 10 %.
кч ЭО 7,83 > 1,5,
где Iр.мин.25,3 (А);
Iс.ЭО
= 5 (А);
ку = 1 - коэффициент, учитывающий уменьшение тока в ЭО по сравнению с
током в измерительных трансформаторах реле защиты при двухфазном КЗ за
трансформатором.
) Проверяем точность работы реле типа РТ-85 при максимальном токе КЗ
По Zн.расч. = 3,97 определяем к10 доп. = 13 %, затем кмакс. = 4679/800 =
5,85 и коэффициент А =7,83/5= 1,72 при котором f = 10 %, что меньше допустимых 50% для реле типа РТ-85.
I2к.макс.30 (А) < 150 (А)
) Проверяем максимальное значение напряжения на выводах вторичной обмотки
трансформатора тока после дешунтирования ЭО:
U2
макс.* 17,2 * 5 *3,97 = 121 (В) < 1400
(В)
релейный защита автоматика подстанция
Таким образом, трансформатор тока типа ТЛМ-10 нам подходит по всем
параметрам.
Технические характеристики трансформатора тока ТЛМ-10
Наименование
параметра
|
Показатель
|
Номинальное
напряжение, кВ
|
10
|
Номинальная
частота переменного тока, Гц
|
50
|
Номинальный
вторичный ток, А
|
5
|
Номинальный
первичный ток, А
|
800
|
Таблица 3
п/п
|
Наименование
|
Обозначение и расчетная
формула
|
Вычисленное значение
|
1
|
Максимальный рабочий ток, А
|
Iм
|
144
|
2
|
Коэффициент трансформации
трансформатора тока
|
nТ
|
800/5
|
3
|
Минимальное значение тока
трехфазного КЗ в зоне защиты
|
Основной, А
|
Iк1(3)
|
4679
|
|
|
Резервной, А
|
Iк2(3)
|
-
|
4
|
Сквозной ток КЗ или
пусковой ток (для двигателя) при пуске от полного напряжения, А
|
Iк(3)
|
-
|
5
|
Расчетные коэффициенты
|
Самозапуска
|
Ксзп
|
2,7
|
|
|
Схемы включения реле
|
Ксх
|
|
|
Надежности
|
Кн
|
1,1
|
|
|
Возврата реле
|
Кв
|
0,8
|
6
|
Ток срабатывания реле
|
Расчетный, А
|
|
3,95
|
|
|
Принятый, А
|
iср
|
5
|
|
|
Первичный, А
|
Iсз=iср´nТ
|
800
|
7
|
Чувствительность защиты
|
В зоне основной защиты
|
Кч=0,87 Iк1(3)/ Iсз
|
5,06
|
|
|
В зоне резервной защиты
|
Кч=0.87 Iк2(3)/ Iсз
|
|
|
|
За трансформатором
|
Кч=0.5 Iк2(3)/ Iсз
|
|
8
|
Выбрано токовое реле
|
Количество и тип
|
-
|
3РТ-85
|
|
|
Пределы уставки тока реле,
А
|
от 4 до10
|
|
9
|
Принятая уставка времени
защиты, с
|
t
|
0,5
|
10
|
Выбрано реле времени
|
Тип и пределы уставки, с
|
-
|
|
11
|
Расчетные коэффициенты
|
Схема включения реле
|
Ксх
|
1
|
|
|
Надежности
|
Кн
|
1,6
|
12
|
Ток срабатывания отсечки
|
Расчетный, А
|
|
33,88
|
|
|
Принятый, А
|
iсро
|
35
|
|
|
Первичный, А
|
Iсзо=iсро´nТ
|
7486,4
|
13
|
Кратность тока срабатывания
отсечки
|
iсро/iср
|
7
|
14
|
Чувствительность защиты
(отсечки) при I(3) к
|
Кч=0,87 Iк1(3)/ Iсзо
|
0,7
|
15
|
Выбрано токовое реле
|
Количество и тип
|
-
|
3РТ-85
|
|
|
Пределы уставки тока реле,
А
|
от 8 до 80
|
|
3.2 Защита
2 - расчет уставок защит, установленных на АВР
Максимальный ток, проходящий через секционный выключатель:
Iр.макс
122 (А)
где Sр - суммарная полная мощность одной
из двух секций 6 кВ (для расчета выбираем I секцию), кВ·А;
S =
1267,23 (кВ·А)
Определим ток самозапуска:
Iсзп (А)
где Хэ - эквивалентное сопротивление, Ом,
Коэффициент самозапуска:
ксзп 0,9
Ток срабатывания селективной максимальной защиты:
Iс.з. ≥ (А)
где кн =1,1 - коэффициент надежности срабатывания реле РСТ-13;
кв = 0,9 - коэффициент возврата реле РСТ-13.
По согласованию чувствительности с защитами на стороне 6 кВ
(трансформатора 6/0,4):
с.з. ≥ k н.с. (I с.з.пред.макс. + ΣI р. ) ;
где k н.с. = 1,3 - коэффициент надежности согласования реле РСТ-13 с
РТ-85;
I с.з.пред.макс. - наибольший ток срабатывания предыдущей защиты, А;
ΣIр.- геометрическая сумма максимальных
рабочих токов всех предыдущих элементов, за исключением тех, с защитами которых
производится согласование;с.з. ≥ 1,3 (800 + 122 ) = 1198,6 (А)
Принимаем ток срабатывания защиты равным Iс.з. = 1198,6 (А). Тогда ток срабатывания реле:
Iс.р. 7,49 (А)
где nт = 800/5 - коэффициент трансформации
трансформатора тока;
ксх = 1 - коэффициент схемы неполной звезды;
Принимаем ток срабатывания реле РСТ-13-29 Iс.р.= 10 (А), тогда Iс.з1600 (А)
Дальнейшие расчеты приведены в таблице 2.
к ч 3,9 ≥ 1.5
Токовую отсечку выполняем на реле РТМ. Тогда ток срабатывания отсечки:
Iс.о. ≥
кн · I(3) к.макс. = 1,4 · 5461,7 = 7646,38
(А)
где кн = 1, 4 - коэффициент надежности для реле РСТ-13, (3) к.макс. -
максимальный ток КЗ на стороне 6 кВ.
Находим чувствительность токовой отсечки:
к ч < 1,5
Как видно чувствительность токовой отсечки меньше допустимой величины. И
поэтому для создания условия селективности отсечку выполняем с небольшой
задержкой времени на ступень селективности больше, чем время срабатывания
быстродействующих защит предыдущих элементов, т.е. с tс.о. = 0,4¸0,8 с.
Тогда принимаем Iс.о.
= 8000 (А) и к ч < 1,5
Iс.р. 50 (А)
Следовательно, время срабатывания токовой отсечки защиты 2 будет равно:
tсо. =
tсо.пред. + ∆t = 0.1 +0.4 =0.5 с
Результаты расчета защиты на реле тоже приведены в таблице 3.
Принимаем время срабатывания МТЗ:
tср = tср.пред. + ∆t = 0,5 +0,5 =1,0 с
где tср.пред. - время срабатывания
предыдущей защиты, с;
∆t = 0,5 с - ступень селективности.
Выбор уставки реле напряжения в блоке АВР.
Минимальное рабочее напряжение , где
эквивалентное сопротивление нагрузки,
ток самозапуска.
(В)
Напряжение срабатывания реле , где
коэффициент трансформации трансформатора напряжения
(6000/400),
коэффициент надежности реле РН-54
коэффициент возврата реле РН-54
(В)
Проведем расчетную проверку трансформаторов тока типа ТЛМ-10 с nт= 800/5
1) Проверка на 10 % погрешность производится при токе срабатывания
отсечки (12000 А):
к10 ,
чему соответствует сопротивление Zн.доп. = 5,5 (Ом)
Фактическое сопротивление нагрузки: Zн.расч. = 2 rпр. + zртм + zрт + rпер. , где rпр. - сопротивление соединительных
проводов (Cu) при длине 10 м и сечении 4 мм2,
zртм - сопротивление реле РТМ, zрт -
сопротивление реле РСТ-13, rпер. - сопротивление переходное контактов,
принимаем равным 0,1 (Ом)пр. (Ом) zртм = (Ом)рт= (Ом)
Zн.расч. = 2 · 0.05 + 2.04 + 0.038 + 0,1 = 2,31 (Ом) < 5,5 (Ом), что
соответствует погрешности ε < 10 % .
2) Проверяем надежность работы контактов токовых реле.
кмакс. =
При Zн.расч. = 2.26 (Ом) значение к10 доп = 4. Коэффициент
А =
По характеристике f=10,
но допустимое значение f для
реле РТ-40 не регламентируются.
) Проверяем максимальное значение напряжения на выводах вторичной обмотки
трансформатора тока после дешунтирования ЭО:
U2
макс.· 1,7 · 5 · 2.31 = 16,33 (В) <
1400 (В)
Таблица 4
п/п
|
Наименование
|
Обозначение и расчетная
формула
|
Вычисленное значение
|
1
|
Максимальный рабочий ток, А
|
Iм
|
122
|
2
|
Коэффициент трансформации
трансформатора тока
|
nТ
|
800/5
|
3
|
Минимальное значение тока
трехфазного КЗ в зоне защиты
|
Основной, А
|
Iк1(3)
|
5461,7
|
|
|
Резервной, А
|
Iк2(3)
|
|
4
|
Сквозной ток КЗ или
пусковой ток (для двигателя) при пуске от полного напряжения, А
|
Iк(3)
|
|
5
|
Расчетные коэффициенты
|
Самозапуска
|
Ксзп
|
0,9
|
|
|
Схемы включения реле
|
Ксх
|
1
|
|
|
Надежности
|
Кн
|
1.1
|
|
|
Возврата реле
|
Кв
|
0.9
|
6
|
Ток срабатывания реле
|
Расчетный, А
|
|
7,49
|
|
|
Принятый, А
|
iср
|
10
|
|
|
Первичный, А
|
Iсз=iср´nТ
|
1600
|
7
|
Чувствительность защиты
|
В зоне основной защиты
|
Кч=0,87 Iк1(3)/ Iсз
|
6,7
|
|
|
В зоне резервной защиты
|
Кч=0.87 Iк2(3)/ Iсз
|
|
|
|
За трансформатором
|
Кч=0.5 Iк2(3)/ Iсз
|
|
8
|
Выбрано токовое реле
|
Количество и тип
|
-
|
2РСТ-13
|
|
|
Пределы уставки тока реле,
А
|
от 12,5 до 20
|
|
9
|
Принятая уставка времени
защиты, с
|
t
|
1
|
10
|
Выбрано реле времени
|
Тип и пределы уставки, с
|
0,25 - 3,5
|
ЭВ-225
|
11
|
Расчетные коэффициенты
|
Схема включения реле
|
Ксх
|
1
|
|
|
Надежности
|
Кн
|
1,4
|
12
|
Ток срабатывания отсечки
|
Расчетный, А
|
|
47
|
|
|
Принятый, А
|
iсро
|
50
|
|
|
Первичный, А
|
Iсзо=iсро´nТ
|
6000
|
13
|
Кратность тока срабатывания
отсечки
|
iсро/iср
|
0,95
|
14
|
Чувствительность защиты
(отсечки) при I(3)
|
Кч=0,87 Iк1(3)/ Iсзо
|
1,9
|
15
|
Выбрано токовое реле
|
Количество и тип
|
-
|
2РТ-40
|
|
|
Пределы уставки тока реле,
А
|
от 23 до 41
|
|
3.3 Защита
3 - максимальная токовая защита отходящих линий
Выбираем ток срабатывания селективной максимальной защиты с зависимой
время-токовой характеристикой с реле РСТ-13, у которого кн = 1,1; кв = 0,9 :
Iс.з.
=52,41 (А)
где Iр.мин. = 71,47 - расчетный ток
нагрузки одной секции
По условию согласования с защитой секционного выключателя:с.з. ≥ k
н.с. · (I с.з.пред.макс. + ΣI р. ) ;
где k н.с. = 1,3 - коэффициент надежности согласования реле РСТ-13 с
РСТ-13;
I с.з.пред.макс. - наибольший ток срабатывания предыдущей защиты, А;
ΣI р.- геометрическая сумма максимальных
рабочих токов всех предыдущих элементов, за исключением тех, с защитами которых
производится согласование, в нашем случае это будет I р.мин = 193,42 (А);с.з. ≥ 1,3 (3198,6 + 193,42) = 6278
(А)
По условию срабатывания АВР:
I с.з.
≥ 1,2. (кп I р. + I р.) = 1,2 * (0,59 · 122 + 71,47) =
6278
Принимаем Iс.з. = 6300 (А) и
результаты расчета сводим в таблицу 3.
В случае срабатывания АВР при помощи использования схемных решений
принимаем, что защита 3 срабатывает на отключение раньше, чем включится
секционный выключатель резервного питания. Для этого применяем делительную
защиту ДЗН, выполненной в виде защиты минимального напряжения.
Для создания условия селективности отсечку выполняем с небольшой
задержкой времени на ступень селективности больше, чем время срабатывания
быстродействующих защит предыдущих элементов, т.е. с tс.о. = 0,3 с.
Тогда принимаем Iс.о.
= 7200 (А) и к ч 1,6 < 1,5
Время срабатывания токовой отсечки защиты 3 будет равно:
tсо. =
tсо.пред. + ∆t = 0,5+0,4 =0,9 (с)
Все расчеты сводим в таблицу 5.
Проведем расчетную проверку трансформаторов тока типа ТЛМ-10 с nт= 1500/5
1) Проверка на 10 % погрешность производится при токе срабатывания
отсечки (4320 А):
к10 ,
чему соответствует сопротивление Zн.доп. = 5,5 (Ом)
Фактическое сопротивление нагрузки в режиме до дешунтирования ЭО при
схеме соединения обмоток трансформатора в неполную звезду : Zн.расч. = 2 rпр. +
zртм + zрт + rпер. , где rпр. - сопротивление соединительных
проводов (Cu) при длине 10 м и сечении 4 мм2,
zртм - сопротивление реле РТМ, zрт -
сопротивление реле РТВ, rпер. - сопротивление переходное контактов, принимаем
равным 0,1 (Ом)пр. (Ом) zртм = (Ом)рт= (Ом)н.расч. = 2 · 0,05 + 0.029 + 0.013 + 0,1 = 0.39 (Ом)
< 5,5 (Ом),
что соответствует погрешности ε < 10 % .
После дешунтирования ЭО значение Zн.расч. возрастает на ZЭО = (Ом), таким образом Zн.расч. = 3.97+ 2,3 = 6.27 (Ом) и
погрешность трансформатора тока в режиме после дешунтирования ЭО не превышает
10 %.
) Проверяем надежность работы контактов токовых реле.
кмакс. =
При Zн.расч. = 0,12 (Ом) значение к10 доп = 20. Коэффициент
А = ,
По характеристике f=10,
но допустимое значение f для
реле РТВ не регламентируются.
) Проверяем максимальное значение напряжения на выводах вторичной обмотки
трансформатора тока после дешунтирования ЭО:
U2
макс.· 3 · 5 · 0.32 = 5.95 (В) < 1400
(В)
Таблица 5
п/п
|
Наименование
|
Обозначение и расчетная
формула
|
Вычисленное значение
|
1
|
Максимальный рабочий ток, А
|
Iм
|
71,47
|
2
|
Коэффициент трансформации
трансформатора тока
|
nТ
|
800/5
|
3
|
Минимальное значение тока
трехфазного КЗ в зоне защиты
|
Основной, А
|
Iк1(3)
|
5461,7
|
|
|
Резервной, А
|
Iк2(3)
|
|
4
|
Сквозной ток КЗ или
пусковой ток (для двигателя) при пуске от полного напряжения, А
|
Iк(3)
|
|
5
|
Расчетные коэффициенты
|
Самозапуска
|
Ксзп
|
0.6
|
|
|
Схемы включения реле
|
Ксх
|
1
|
|
|
Надежности
|
Кн
|
1.2
|
|
|
Возврата реле
|
Кв
|
0.7
|
6
|
Ток срабатывания реле
|
Расчетный, А
|
|
29
|
|
|
Принятый, А
|
iср
|
50
|
|
|
Первичный, А
|
Iсз=iср´nТ
|
8000
|
7
|
Чувствительность защиты
|
В зоне основной защиты
|
Кч=0,87 Iк1(3)/ Iсз
|
2,08
|
|
|
В зоне резервной защиты
|
Кч=0.87 Iк2(3)/ Iсз
|
|
|
|
За трансформатором
|
Кч=0.5 Iк2(3)/ Iсз
|
|
8
|
Выбрано токовое реле
|
Количество и тип
|
-
|
2РТВ
|
|
|
Пределы уставки тока реле,
А
|
от 5 до 35
|
|
9
|
Принятая уставка времени
защиты, с
|
t
|
1.5
|
10
|
Выбрано реле времени
|
Тип и пределы уставки, с
|
|
|
11
|
Расчетные коэффициенты
|
Схема включения реле
|
Ксх
|
|
|
Надежности
|
Кн
|
1.4
|
12
|
Ток срабатывания отсечки
|
Расчетный, А
|
|
32
|
|
|
Принятый, А
|
iсро
|
60
|
|
|
Первичный, А
|
Iсзо=iсро´nТ
|
7200
|
13
|
Кратность тока срабатывания
отсечки
|
iсро/iср
|
1.25
|
14
|
Чувствительность защиты
(отсечки) при I(3)
|
Кч=0,87 Iк1(3)/ Iсзо
|
0.5
|
15
|
Выбрано токовое реле
|
Количество и тип
|
-
|
2РТ-40
|
|
|
Пределы уставки тока реле,
А
|
от 23 до 41
|
|
3.4
Дифференциальная защита силового трансформатора 2000-6/0,4
Для защиты трансформаторов от КЗ между фазами, на землю и от замыканий
витков одной фазы широкое распространение получила дифференциальная защита. Она
является основной быстродействующей защитой трансформаторов с обмоткой ВН 3 кВ
и выше, согласно нормативным документам она должна предусматриваться на
трансформаторах мощностью ³ 6,3 МВ·А, на трансформаторах 4 МВ·А при их параллельной работе и на
трансформаторах меньшей мощности (но не менее 1 МВ·А), если токовая защита не
удовлетворяет требования чувствительности, а МТЗ имеет выдержку времени более
0,5 с.
Рассчитаем дифференциальную защиту на базе реле типа РНТ-565 без
торможения силового трансформатора 2000-6/0,4; Uк = 5,5 %.
Определим средние значения первичных и вторичных номинальных токов для
всех сторон защищаемого трансформатора:
Iн=Sтр / Uср;
Таблица 6
Наименование величины
|
Численное значение для
стороны
|
|
6 кВ
|
0,4 кВ
|
Первичный номинальный ток
трансформатора, А
|
1000/· 6 = 96,22
|
1000/·0,4 = 1443,3
|
Коэффициент трансформатора
тока
|
800/5
|
800/5
|
Схема соединения
трансформатора тока
|
∆
|
Y
|
Вторичный ток в плечах
защиты, А
|
96,22/(800/5)
= 0,2
|
1443,3/(800/5) = 9
|
. Определим первичный ток небаланса:
Iнб=Iнб'+Iнб''+Iнб'''
где Iнб′ - составляющая,
обусловленная разностью намагничивающих токов трансформаторов тока в плечах
защиты;
Iнб″
- составляющая, обусловленная регулировкой коэффициента трансформации защищаемого
трансформатора с РПН (наш трансформатор без РПН);
Iнб″′
- составляющая, обусловленная невозможностью точной установки на коммутаторе
реле РНТ и ДЗТ расчетных чисел витков (дробных) уравнительных обмоток.
Iнб' =
kапер kодн e Ik max
где kапер - коэффициент, учитывающий
переходной режим, для реле с насыщающимся трансформатором тока будет равным 1;
kодн -
коэффициент однотипности, kодн =
1,0;
e - относительное значение тока намагничивания, e = 0,1;
Ik max - максимальный ток КЗ на ВН;
Iнб =
1 · 0,1 · 5979 = 597,9 (А)
. Определим предварительный ток срабатывания защиты по условию отстройки
от тока небаланса:с.з. ≥ кн · Iнб = 1,3 · 597,9 = 777,27 (А)
где кн - коэффициент надежности, учитывающий ошибку реле и необходимый
запас, для реле РНТ он равен 1,3;
Ток срабатывания защиты по условию отстройки от броска тока
намагничивания:с.з. ≥ кн · Iн.тр
= 1,3 · 71,47 = 92,9 (А)
где кн - коэффициент отстройки защиты от бросков тока намагничивания, для
реле серии РНТ равен 1,3;
Iн.тр
- номинальный ток трансформатора на ВН;
Берем ток срабатывания защиты Iс.з. = 92,9 (А).
.Производим предварительную проверку чувствительности защиты при
повреждениях в зоне её действия:
.1. при двухфазном КЗ за трансформатором.
Расчетный ток в реле дифференциальной защиты для схемы треугольника с
тремя реле равен:
Iр.мин
= 1,5·Iк.мин.ВН/nт = 1,5·5979 /160 = 56,05 (А)
Ток срабатывания реле (предварительный) равен:
Iс.р.
= Iс.з. · ксх/nт = 92,9·1,73/160 = 1 (А)
Предварительное значение коэффициента чувствительности равно:
кч = Iр.мин /Iс.р. = 71,47/1 = 71 > 2
. Определим число витков обмоток реле РНТ:
Таблица 7
№
|
Обозначение величины и
расчетное выражение
|
Численное значение
|
1
|
Iс.р.неосн. (сторона ВН)
|
1,8 А
|
2
|
w неосн.расч =Fс.р. /Iс.р.неосн.
|
100/1,8 = 55,5 вит
|
3
|
wнеосн. (ближайшее меньшее число)
|
55 вит.
|
4
|
Iс.р.неосн. = Fс..р./wнеосн
|
100/55 = 1,81 А
|
5
|
Iс.з.неосн. (сторона ВН)
|
1,81·120/1,73
= 126,11 А
|
6
|
Iс.з.осн. (сторона НН)
|
126,11·6/0,4 = 1891 А
|
7
|
w осн.расч = w неосн.·I2неосн.
/I2осн
|
55 ·1,8/22 = 4,2 вит
|
8
|
wосн. (ближайшее целое число)
|
4
|
9
|
Iнб'''= (wосн.расч.- wосн.)·Iк.макс.ВН/wосн.расч.
|
(55,5-55)* 7918/55,5= 71,3А
|
10
|
Iнб с учетом Iнб″′
|
791,8 + 71,3= 863,1
|
11
|
Iс.з.неосн. с учетом Iнб′″
|
1,3·863,1= 1122 > 126,11
|
. Окончательно коэффициент чувствительности равен:
кч = Iр.мин /Iс.р. = 101,85/1,8 = 50,08 > 2 что нас вполне
удовлетворяет.
. Расчетная проверка трансформаторов тока на стороне 6 кВ
на 10 % погрешность.
Находим значение предельной кратности:
к10 = I1расч./I1ном.ТТ
где I1расч. - первичный расчетный ток, для
дифференциальных защит принимается равным наибольшему значению тока при внешнем
(сквозном) КЗ, А;
I1ном.ТТ
- первичный номинальный ток трансформатора тока.
к10 = 5979/800 = 7
По кривой предельной кратности для ТВТ 35-I при 800/5 находим допустимое значение сопротивления нагрузки
Zн на трансформатор тока.
Zн =
1.9 (Ом)
Для двух последовательно включенных одинаковых вторичных обмоток
трансформаторов тока Zн =
3.8 (Ом)
Фактическая расчетная вторичная нагрузка для принятой схемы:
Zн.расч.
= 3 rпр. +3 zр + rпер
где rпр. - сопротивление соединительных
проводов, при длине 10 м и сечении 4 мм2 сопротивление медных проводов:
rпр = L/γ·S = 10/ 50*4 = 0,05 (Ом);
zр -
полное сопротивление реле, для РНТ-565 равно 0,1 Ом;
rпер -
переходное сопротивление контактов, берем ≈ 0,1 Ом;
Zн.расч
= 3 · 0,07 + 3 · 0,1 + 0,1 = 0,61 (Ом)
Zн.расч.
< Zн
.2. проверка надежной работы контактов
По значению Iк.макс = 5979 (А)
определяем
кмакс.= Iк.макс./I1ном.ТТ = 5979/800 = 7,47
Тогда значение обобщенного коэффициента А:
А = кмакс./к10 =13,3/13,3 = 1
По определим f = 10 %. Значения
допустимых погрешностей для реле типа РНТ-565 не регламентируются.
.3. проверка по напряжению на выводах вторичной обмотки трансформатора
тока :
U2макс
= 1,41 · кмакс. · I2ном ·Zн.расч. < 1400 (В)
U2макс.
= 1,41 · 13,3· 5 · 0,61 = 59,51 (В) < 1400 (В)
3.5 Защита
4 - защита в начале линии 6 кВ
Принимаем к установке защиту с независимой время - токовой
характеристикой на базе реле РСТ-13
Определим ток срабатывания защиты на стороне 6 кВ:
,
где кн = 1,1 - коэффициент надежности ( РСТ-13);
кв = 0,9 - коэффициент возврата ( РСТ-13);
Iр.макс.
= Iавар. , (А) - максимальный возможный
ток в линии, при срабатывании АВР равен сумме рабочих токов двух секций;
А;
По условию согласования с предыдущими защитами :
I с.з. ≥ k н.с. · (I с.з.пред.макс. + ΣI
р. ) ;
где k н.с. = 1,3 - коэффициент надежности согласования реле РСТ-13 с
РТВ;с.з.пред.макс. - наибольший ток срабатывания предыдущей защиты, А;
ΣI р.- геометрическая сумма максимальных
рабочих токов всех предыдущих элементов, за исключением тех, с защитами которых
производится согласование;с.з. ≥ 1,3 * (6278+176) = 8500 (А)
Принимаем к расчету наибольшее значение токов срабатывания МТЗ.
Токовую отсечку выполняем на реле РТ-40. Тогда ток срабатывания отсечки
на стороне 10 кВ с учетом защиты всей линии:с.о. ≥ кн · I(3) к.мин. = 1,2
* 5882 = 7058,4 (А)
Все расчеты сводим в таблицу 4.
Как видно из расчетов защита установленная в начале линии защищает всю
линию, и поэтому необходимость установки защиты в конце линии перед силовым
трансформатором отпадает.
Принимаем время срабатывания МТЗ tс.з. = 1,2 с.
Проведем расчетную проверку трансформаторов тока типа ТЛМ-10 с nт= 600/5
1) Проверка на 10 % погрешность производится при токе срабатывания
отсечки (250 А):
к10
чему соответствует сопротивление Zн.доп. = 1,3 (Ом)
Фактическое сопротивление нагрузки: Zн.расч. = 2 rпр. + zртм + zрт + rпер. , где rпр. - сопротивление соединительных
проводов (Cu) при длине 10 м и сечении 4 мм2,
zртм - сопротивление реле РТМ, zрт -
сопротивление реле РСТ-13-24, rпер. - сопротивление переходное контактов,
принимаем равным 0,1 (Ом)пр. (Ом) zртм = (Ом)рт= (Ом)
Zн.расч. = 2 · 0,05 + 0,02 + 0,008 + 0,1 = 0,214 (Ом) < 1,3 (Ом), что
соответствует погрешности ε < 10 % .
2) Проверяем надежность работы контактов токовых реле.
кмакс. =
При Zн.расч. = 0,214 (Ом) значение к10 доп = 24. Коэффициент
А =
По характеристике f=10.
) Проверяем максимальное значение напряжения на выводах вторичной обмотки
трансформатора тока после дешунтирования ЭО:
U2
макс.· 15,6 · 5 · 0,214 = 25 (В) < 1400
(В)
Таблица 8
п/п
|
Наименование
|
Обозначение и расчетная
формула
|
Вычисленное значение
|
1
|
Максимальный рабочий ток, А
|
Iм
|
3642,6
|
2
|
Коэффициент трансформации
трансформатора тока
|
nТ
|
800/5
|
3
|
Минимальное значение тока
трехфазного КЗ в зоне защиты
|
Основной, А
|
Iк1(3)
|
17340
|
|
|
Резервной, А
|
Iк2(3)
|
|
4
|
Сквозной ток КЗ или
пусковой ток (для двигателя) при пуске от полного напряжения, А
|
Iк(3)
|
|
5
|
Расчетные коэффициенты
|
Самозапуска
|
Ксзп
|
|
|
|
Схемы включения реле
|
Ксх
|
1
|
|
|
Надежности
|
Кн
|
1,1
|
|
|
Возврата реле
|
Кв
|
0,9
|
6
|
Ток срабатывания реле
|
Расчетный, А
|
|
87,4
|
|
|
Принятый, А
|
iср
|
100
|
|
|
Первичный, А
|
Iсз=iср´nТ
|
8500
|
7
|
Чувствительность защиты
|
В зоне основной защиты
|
Кч=0,87 Iк1(3)/ Iсз
|
1,43
|
|
|
В зоне резервной защиты
|
Кч=0.87 Iк2(3)/ Iсз
|
|
|
|
За трансформатором
|
Кч=0.5 Iк2(3)/ Iсз
|
|
8
|
Выбрано токовое реле
|
Количество и тип
|
-
|
2РСТ-13-24
|
|
|
Пределы уставки тока реле,
А
|
от 5 до 20
|
|
9
|
Принятая уставка времени
защиты, с
|
t
|
2,4
|
10
|
Выбрано реле времени
|
Тип и пределы уставки, с
|
-
|
ЭВ225
|
11
|
Расчетные коэффициенты
|
Схема включения реле
|
Ксх
|
1
|
|
|
Надежности
|
Кн
|
1,2
|
12
|
Ток срабатывания отсечки
|
Расчетный, А
|
|
86
|
|
|
Принятый, А
|
iсро
|
100
|
|
|
Первичный, А
|
Iсзо=iсро´nТ
|
8500
|
13
|
Кратность тока срабатывания
отсечки
|
iсро/iср
|
|
14
|
Чувствительность защиты
(отсечки) при I(3)
|
Кч=0,87 Iк1(3)/ Iсзо
|
3,8
|
15
|
Выбрано токовое реле
|
Количество и тип
|
-
|
2РТ-40
|
|
|
Пределы уставки тока реле,
А
|
от 5 до 20
|
|
4.
Построение карты селективности
На карте селективности строятся характеристики всех защит начиная с
наименьшего тока срабатывания, приведенные к одному напряжению.
Они строятся по типовым характеристикам. Расчетные точки построения
характеристик сведены в таблицу.
) Защита 1: реле РТ-85, nт
=800/5, Iс.р. = 5 (А), ксх. =1; Iс.з. = 633,15 (А), Iс.о. = 1200 (А);
) Защита 2: реле РСТ-13-29, nт=800/5, Iс.р. = 10 (А),
ксх = 1, Iс.з. = 1600 (А), Iс.о. = 5200 (А);
) Защита 3: реле РСТ-13-29; nт = 800/5, Iс.р. = 60 (А),
ксх = 1, Iс.з. = 6278 (А), Iс.о. = 8200 А;
) Защита 4: реле РСТ-13-24, nт=800/5, Iс.р. = 100 (А),
ксх = 1, Iс.з. = 8500 (А),
Iс.о.
= 8500 (А).
t,c
2
3 4
2
1,5
1
1
0,5
0 0,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9
10 12
I*103A
5. Выбор
времени срабатывания МТЗ
По условию селективности время срабатывания последующей защиты по
отношению к предыдущей определяется по формуле:
tс.з.посл.
= tс.з.пред. + ∆ t:
∆ t - ступень селективности ( для защит с зависимой
характеристикой (РСТ-13) выбирается равным 0,5с);
Защита 1: tс.з.1=0,5 с
Защита 2: tс.з.2 = tс.з.1 +∆ t = 0,5+0,5=1,0
с;
Защита 3: tс.з.3 = tс.з.2 + ∆ t = 1,0 + 0,5 =
1,5 с;
Защита 4: tс.з.4=2,0 с
Литература
1. Барыбин Ю.Г., Федоров Л.Е ''Справочник по проектированию
электроснабжения'', Москва ''Энергоатомиздат'' 1990г.
. Федосеев А.М. ''Релейная защита электрических систем'',
Москва ''Энергия'' 1976г.
.“Справочник по электроснабжению и электрооборудованию”, под
общей редакцией Федорова А.А., Москва: “Энергоатомиздат” 1986.
. Чернобровов Н.В. ''Релейная защита'', Москва ''Энергия''
1967г.