Как рассчитать максимальную токовую защиту?

Содержание

Токовая защита линий

Максимальная токовая защита линий

Максимальная токовая защита (МТЗ) линий широко распространена в радиальных сетях с одним источником питания и устанавливается на каждой линии.

Селективность достигается выбором параметров Iср и tсз – токи срабатывания защиты и времени срабатывания защиты.

Условия выбора таковы:

а) Ток срабатывания Iсз > Iр макс i,

где: Iр макс i – максимальный рабочий ток линии.

б) время срабатывания tсз i = tсз (i-1) макс + Δt,

где: tсз(i-1) макс – максимальное время срабатывания защиты предыдущей линии, Δt – ступень селективности.

Выбор времени срабатывания максимальной токовой защиты с независимыми (а) и зависимыми (б) характеристиками показан на рис. 1 для радиальной сети.

Рис. 1. Выбор времени срабатывания максимальной токовой защиты с независимыми (а) и зависимыми (б) характеристиками.

Ток срабатывания максимальной токовой защиты выражается формулой:

где: Котс – коэффициент отстройки, Кз’ – коэффициент самозапуска, Кв – коэффициент возврата. Для реле прямого действия: Котс = 1,5 -1,8 , Кв = 0,65 – 0,7.

Для реле косвенного действия: Котс =1,2 – 1,3, Кв = 0,8 – 0,85.

Коэффициент самозапуска : Кз= 1,5 – 6.

Рис. 2. Структурная схема включения реле косвенного действия.

Для реле косвенного действия характерно включение собственно реле через трансформатор тока и схему с коэффициентами передачи Кт и Ксх, как показано на рис. 2. Поэтому ток в защищаемой линии Iсз связан с током срабатывания реле Iср формулой: IСР =KсхI/Kт.

Коэффициент чувствительности защиты характеризуется отношением тока в реле при режиме КЗ с минимальным током (I рк.мин ) к току срабатывания реле (Iср): Kч = IРК.МИН / IСР > 1.

МТЗ считается чувствительной, если Кч при КЗ на защищаемой линии не менее 1,5-2, а при коротком замыкании (КЗ) на предыдущем участке, где эта защита работает как резервная, не менее 1,2. Это значит, что Р3 должно иметь Кч = 1,5 -2, при КЗ в Т.3, и Кч=1,2 при КЗ в Т.2. (рис. 1).

а) селективность МТЗ обеспечивается только в радиальной сети с одним источником питания,

б) защита не быстродействующая, причем наибольшая выдержка на головных участках, где быстрое отключение короткого замыкания особенно важно,

в) защита проста и надежна, реализуется на реле тока серии РТ-40 и реле времени, и реле РТ-80 соответственно для независимой и зависимой от тока характеристики срабатывания,

г) используется в радиальных сетях

Токовая отсечка линий

Токовая отсечка является быстродействующей защитой. Селективность обеспечивается выбором тока срабатывания, больше максимального тока короткого замыкания при коротком замыкании в точках сети незащищаемой зоны.

где: Котс – коэффициент отстройки (1,2 – 1,3), Iк вн. макс – максимальный ток КЗ при КЗ вне зоны.

Поэтому токовая отсечка защищает часть линии, как показано на рис. 3 для случая трехфазного КЗ

Рис. 3. Защита части линии с помощью токовой отсечки.

Однако для тупиковой подстанции возможно целиком защитить линию до ввода в трансформатор, отстроив защиту от тока КЗ на низкой стороне, как показано на рис. 4 для случая короткого замыкания в Т.2.

Рис 4. Схема защиты тупиковой подстанции.

а) селективность токовой отсечки обеспечивается выбором тока срабатывания большим максимального тока внешнего КЗ и имеет место в сетях любой конфигурации с любым числом источников питания,

б) защита быстродействующая, надежно работающая на головных участках, где быстрое отключение необходимо,

в) в основном защищает часть линии, имеет зону защиты, и поэтому не может быть основной защитой.

Дифференциальная защита линии

Продольная дифференциальная защита реагирует на изменение разности токов или их фаз, сравнивая их величины с помощью измерительных органов, установленных в начале и в конце линии. Для продольной защиты сравнивающей токи, показанной на рис.5, ток срабатывания реле. Iср определяется выражением : Iср >=” i1в- i2в.

Рис. 5 . Схема продольной дифференциальной защиты линии.

В нормальном режиме линии или режиме внешнего К3 (К1), в первичных обмотках трансформаторов тока текут и в том, и в другом случае одинаковые токи, и в реле разность токов: Iр = I – I

В случае внутреннего К3 (К2) ток реле становится: Iр=I+I

При одностороннем питании и внутреннем К3 (К2) I= 0 и ток реле: Iр=I

При внешнем К3 через реле проходит ток небаланса Iнб, вызванный неодинаковостью характеристик ТА:

где I’1нам, I’2нам токи намагничивания ТА, приведенные к первичным обмоткам.

Ток небаланса возрастает с увеличением первичного тока К3 и в переходных режимах.

Ток срабатывания реле должен отстраиваться от максимального значения тока небаланса: Iср >=” kотсiнб макс

Чувствительность защиты определяется как: Kч = Iк мин/KтIср

Даже для сравнительно коротких линий передач цеховых сетей промышленных предприятий, ТА оказываются расположенными далеко друг от друга. Поскольку защита должна отключать оба выключателя Q1 и Q2, устанавливаются два ТА на концах линии, что приводит к увеличению тока небаланса и уменьшению тока в реле при К3 на линии, т.к. ток вторичных обмоток распределяется на 2 ТА.

Для повышения чувствительности и отстроенности дифференциальной защиты применяются специальные дифференциальные реле с торможением, включение реле через промежуточные насыщающиеся ТА (НТТ) и автоматическое загрубление защиты.

Поперечная защита основана на сравнении токов одноименных фаз одного конца параллельных линий. Для поперечной защиты параллельных линий, показанной на рис. 6 , ток реле Iр = I– I.

Рис. 6 . Схема поперечной защиты параллельных линий

При внешнем К3 (К1) в реле имеется ток небаланса: Iр = Iнб.

Ток срабатывания реле определяется аналогично продольной защите.

При К3 (К2) защита срабатывает, однако если К2 смещена к концу линии, вследствие того, что разность токов убывает, защита не срабатывает. К тому же поперечная защита не выявляет поврежденный кабель, а, значит, не может быть основной защитой параллельных линий.

Введение в схему органа направления мощности двухстороннего действия устраняет этот недостаток. При К3 на одной из линий реле направления мощности позволяют осуществить воздействие на выключатель поврежденной линии.

Продольная и поперечная дифференциальная защита широко применяются в системах электроснабжения для защиты трансформаторов, генераторов, кабельных параллельных линий в сочетании с максимальной токовой защитой.

6.2 Расчёт максимальной токовой защиты

Макси­мальная токовая защита срабатывает при увеличении тока защищаемого элемента сверх установленного тока срабатывания (уставки). Причиной увеличе­ния тока трансформатора может быть и поврежде­ние самого трансформатора, и КЗ на шинах или на отходящих элементах НН, а также самозапуск пи­таемых электродвигателей после кратковременного перерыва питания или подключения к работающему трансформатору дополнительной нагрузки при сраба­тывании устройства АВР. Для предотвращения излиш­них срабатываний при токах перегрузки, вызванных самозапуском электродвигателей или подключением дополнительной нагрузки, максимальная токовая защита должна иметь ток срабатывания (уставку), больший, чем максимально возможный ток пере­грузки. А для предотвращения излишних (неселектив­ных) срабатываний при КЗ на отходящих элементах НН максимальная токовая защита трансформатора должна иметь орган выдержки времени, замедляю­щий ее действие на время, необходимое для сраба­тывания защиты поврежденного отходящего эле­мента.

Ток срабатывания МТЗ выбирается как наибольший из токов, определяемый по двум условиям:

отстройки от максимального рабочего тока:

где .

ток срабатывания реле:

Выбираем реле РТ-40/50.

Проверяем чувствительность максимальной токовой защиты при двухфазном КЗ за трансформатором:

где —ток, протекающий в месте установки защиты, при двухфазном КЗ за трансформатором в минимальном режиме работы системы.

Время срабатывания МТЗ tМТЗ=1,1 с:

6.3 Расчёт токовой защиты нулевой последовательности от однофазных коротких замыканий

Спе­циальная токовая защита нулевой последовательно­сти от однофазных КЗ на землю устанавливается на понижающих трансформаторах с соединением обмот­ки НН в звезду с выведенной нейтралью, которая глухозаземлена (в отличие от нейтралей, которые могут заземляться через индуктивное или активное сопротивление). Измерительным органом защиты ну­левой последовательности является одно максималь­ное реле тока Т, включенное через трансформатор тока и в заземленную нейтраль. В нор­мальном режиме работы трансформатора со строго симметричной нагрузкой всех трех фаз и при отсут­ствии в сети НН токов высших гармоник ток в ней­трали трансформатора теоретически равен нулю. Практически ток в нейтрали, называемый током не­баланса, не равен нулю и иногда может достигать больших значений, что ведет к перегреву трансфор­матора и уменьшает срок его службы. Поэтому ГОСТ 11677—85 (а также предыдущие его издания) ограничивает допустимое значение тока небаланса в нулевом проводе: не более 0,25 номинального (фаз­ного) для трансформаторов со схемой соединения об­моток Y/Y и не более 0,75 — для трансформаторов ∆/У-. От этого допустимого тока небаланса защита нулевой последовательности, как правило, должна быть отстроена.

Для трансформатора Y/Yток срабатывания защиты выбираем из условия отстройки от максимального тока небаланса в нулевом проводе:

где Iном.тр(0,4)—номинальный ток трансформатора на стороне 0,4 кВ.

Трансформатор тока выбираем по току, протекающему в нулевом проводе:

Ток срабатывания реле:

Выбираем реле типа РТ-40/20 .

Время срабатывания защиты нулевой последовательности можно не согласовывать с защитами отходящих элементов сети 0,4 кВ и выбирать tс.з.0,5 с.

Как рассчитать максимальную токовую защиту?

Ток срабатывания максимальной токовой защиты выбирается с учетом следующих соображений: отстройка от максимально возможного тока нагрузки, согласование защиты по току с защитами последующих элементов, обеспечение необходимой чувствительности.

Выдержка времени выбирается, исходя из условия согласования с выдержкой времени последующей защиты. Первая ступень защиты может быть выбрана с зависимой или независимой от тока характеристикой выдержки времени [6].

.1 Расчёт токовой отсечки

Отсечка является разновидность токовой защиты, позволяющей обеспечить быстрое отключение короткого замыкания. Токовые отсечки подразделяются на отсечки мгновенного действия и отсечки с выдержкой времени (порядка 0,3 – 0,6 сек).

Селективность действия токовых отсечек достигается ограничением их зоны работы так, чтобы отсечка не действовала при коротких замыканиях на смежных участках сети, защита которых имеет выдержку времени, равную или больше, чем отсечка. Для этого ток срабатывания отсечки должен быть больше максимального тока короткого замыкания, проходящего через защиту при повреждении в конце выбранной зоны действия [12]:

Коэффициент надёжности для токовых отсечек без выдержки времени, установленных на линии электропередачи и понижающих трансформаторах, при использовании цифровых реле, в том числе Micom, может приниматься в пределах от 1,1 до 1,15.

Еще одним условием выбора токовой отсечки, является отстройка от суммарного броска тока намагничивания трансформаторов, подключенных к линии. Эти броски тока возникают в момент включения под напряжение ненагруженного трансформатора и могут первые несколько периодов превышать номинальный ток в 5 – 7 раз. При включении линии под напряжение при выдержке времени отсечки порядка 0,05с. ток срабатывания отсечки должен быть равен пяти суммарным номинальным токам:

Если это последнее условие оказывается расчетным, следует попытаться использовать загрубление на время включения.

Проверка чувствительности защиты:

ПУЭ требуют для токовых защит коэффициент чувствительности 1,5 при коротких замыканиях на защищаемом оборудовании, и 1,2 в зоне резервирования. Коэффициент чувствительности определяется по выражению:

Данные по расчёту уставок токовой отсечки сведены в таблицу Б.1.

.2 Расчёт максимальной токовой защиты

Максимальные токовые защиты являются основным видом защит для сетей с односторонним питанием и должны устанавливаться в начале каждой линии со стороны источника питания. При таком расположении защит каждая линия имеет самостоятельную защиту, отключающую линию в случае повреждения на ней самой или на шинах питающейся от нее подстанции.

Принцип действия МТЗ основан на том, что при возникновении КЗ ток увеличивается и начинает превышать ток нагрузочного режима. Селективность действия при этом достигается выбором выдержек времени.

Для того чтобы защита работала при КЗ и не работала в нормальных режимах необходимо определять ток срабатывания защиты – .

– это наименьший первичный ток, необходимый для действия защиты. При этом необходимо обеспечить несрабатывание МТЗ при максимальных токах () и пусковых токов () нагрузки. Для этого необходимо выполнение следующих условий:

1. – пусковые органы защит не должны приходить в действие при максимальном рабочем токе нагрузки;

2. Пусковые органы защиты, пришедшие в действие при внешнем КЗ, должны вернуться в исходное состояние после его отключения и снижения до Imaxнагр. Для выполнения этого условия ток возврата защиты должен удовлетворять требованию , где – коэффициент самозапуска двигательной нагрузки, учитывает возрастание тока при самозапуске двигателей, .

Токи и связаны коэффициентом возврата :

где , для МТЗ на цифровых реле .

При выполнении условия 2 всегда выполняется условие 1, поэтому выражение для определения можно получить следующим образом:

где – коэффициент надёжности, учитывает погрешность в определении , при использовании цифровых реле, в том числе Micom, может приниматься в пределах от 1,1 до 1,15.

Зная величину , можно определить – ток срабатывания реле, как ток , пересчитанный на вторичную обмотку ТТ , где – коэффициент схемы, зависящий от схемы соединения ТТ и обмоток реле и равный отношению тока в реле ко вторичному току ТТ; – коэффициент трансформации ТТ. По рассчитанному значению определяют – ток уставки. У части токовых реле регулируется плавно, у других – ступенчато, при этом округление до производится в большую сторону.

При расчете значений уставок для защит было выявлено, что полученные данные несколько ниже существующих. Связано это с тем, что уставки были согласованы с уставками выполненными на трансформаторных подстанциях и распределительных пунктах потребителей. Поэтому было принято решение оставить существующие уставки защит.

Данные по расчёту уставок максимальной токовой защиты для I с.ш. сведены в таблицу Б.2, для II с.ш. – в таблицу Б.3.

Выполнение уставок на устройстве

Токи срабатывания защиты МТЗ должны быть пересчитаны в доли номинального тока реле или номинального вторичного тока трансформатора.

Если уставки защиты выбраны в первичном токе, то они должны быть приведены к напряжению, где установлена защита, а затем определен относительный вторичный ток срабатывания реле, делением первичного тока срабатывания на первичный ток трансформатора тока соответствующей стороны [6]:

Если уставки защиты выбраны в относительных единицах к номинальному току соответствующей стороны, должен быть определен относительный вторичный ток срабатывания, умножением относительного тока срабатывания на базисный ток этой стороны:

Базисный ток (коэффициент) на каждой стороне трансформатора – отношение номинального тока соответствующей стороны трансформатора к номинальному первичному току трансформатора тока этой стороны:

Максимальная токовая защита

МТЗ (расшифровка – максимальная токовая защита) – распространенная техника предохранения электросетей от последствий краткосрочных перегрузок и замыканий. Она может быть задействована в разветвленных сетях, асинхронных двигателях. Электрику нужно знать особенности механизма и его отличия от других предохранительных методов.

Принцип действия

МТЗ – это разновидность защитного механизма электросети с использованием реле, применяемая при угрозе короткого замыкания на некотором отрезке электроцепи.

Принцип действия максимальной токовой защиты достаточно схож с таковым у механизма отсечки. Если при использовании последней ток вырубается сразу же, то при применении МТЗ выключение происходит по истечении некоторого временного отрезка. Он называется выдержкой времени. То, какое значение он примет, определяется близостью места, где происходит инцидент, к поставщику питания. Чем дальше располагается отрезок, тем меньше число. Значение, на которое показатель близлежащего участка отличается от такового для удаленного (ступень селективности), описывает период, по истечении которого защита включается на ближнем участке (отключая и дальний), если она не активизировалась на дальнем, на котором случился инцидент КЗ.

Важно! Показатель ступени надо делать небольшим, чтобы система успела включиться до причинения инцидентом серьезных повреждений электросети.

Отличия от токовой отсечки

В МТЗ используются реле времени, позволяющие игнорировать скачки напряжения, что невозможно при отсечке (которая срабатывает не только при эпизоде короткого замыкания, но и при повышении тока любой другой природы и продолжительности). Кроме того, использование механизма отсечки требует задействования оператора для возобновления нормального функционирования системы. Реле сами приходят в первоначальное состояние, когда причина размыкания будет ликвидирована.

Разновидности максимально-токовых защит

Ориентируясь на условия работы в конкретной электросети, можно выбрать один из четырех типов системы.

МТЗ с независимой от тока выдержкой времени

Параметр задержки здесь неизменен, период активации зависит только от ступени селективности: на каждом последующем отрезке время увеличивается на эту величину.

МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени

Используется расчет выдержки по нелинейной формуле. Параметр зависит от величины тока на обмотках. Используется в системах, где предохранение от избыточных нагрузок имеет особенную значимость для безопасности.

МТЗ с ограниченно-зависимой от тока выдержкой времени

Здесь совмещены две компоненты: не зависящая от тока часть и зависящая, причем у последней время-токовая характеристика имеет вид гиперболы. Чем больше перегрузка, тем более пологий вид имеет графическое представление. Такая установка используется в высокомощных электромоторах.

МТЗ с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения

Здесь инициатором размыкания контактов становится разность потенциалов. Уставка привязывается к падению напряжения ниже определенной границы.

Задание уставок

Защита МТЗ определяется тем, насколько правильно выбрана уставка – величина тока, при достижении которой включается функция. При определении ее значения учитывают назначение сети (например, при самостоятельном запуске электродвигателя после временного выключения питания показатель может превышать номинальный, тогда МТЗ не должна выключать его) и минимальный ток замыкания в ней. При зависимой (полностью или ограниченно) время-токовой характеристике ориентируются на значение, когда реле перегрузки вот-вот сработает, а время задают, ориентируясь на независимую часть.

Важно! Иногда блокировка в защитной системе ставится с ориентацией на напряжение, тогда параметром срабатывания, задаваемым в качестве уставки, становится оно.

Реализация

В основном, систему реализуют с применением устройств, совмещающих функции пуска и задержки времени, либо с помощью сочетания нескольких разных реле, каждое из которых выполняет одну из этих функций. Сейчас все чаще применяются микропроцессоры, реализующие, помимо обозреваемого, еще ряд процессов релейной защиты.

Схемы защиты МТЗ

Применяется несколько вариантов конструкций, различающихся устройством.

Трехфазная схема защиты МТЗ на постоянном оперативном токе

В главный блок входят два реле: времени и пуска. Используются также указательное реле и еще одно добавочное, ставящееся тогда, когда временное реле неспособно замкнуть цепочку катушки выключения.

Двухфазные схемы защиты МТЗ на постоянном оперативном токе

Они применяются, когда нужно, чтобы система включалась лишь при замыкании между фазами. Существуют схемы с одиночным реле и с парой.

Двухрелейная схема

Ее плюс – реагирование на любые межфазовые замыкания. Минус – меньшая восприимчивость при двухфазных замыканиях за трансформатором. Повысить ее вдвое можно, поставив третье реле. Схема в основном используется для конструкций с изолированной нейтралью – случающиеся в них замыкания происходят только между фазами. Возможно применение при глухом заземлении, но тогда для предотвращения однофазного замыкания ставится добавочная конструкция, срабатывающая при токе нулевой последовательности.

Одно-релейная схема МТЗ

Плюс схемы – легкость конструирования. Минусы – наименее высокая чувствительность, несрабатывание при некоторых типах замыканий с двумя фазами.

Выбор тока срабатывания защиты МТЗ

Выбор осуществляется с расчетом, чтобы установка уверенно срабатывала при повреждающих воздействиях, но не проявляла активности при недолгих толчках (к примеру, когда запускается электродвигатель) или высоком токе нагрузки. Дифференциация последнего от ситуации, когда должна активизироваться защита, является основной задачей. Также установка не должна быть излишне восприимчивой, иначе цепь будет отключаться, когда это не нужно.

Должны соблюдаться условия:

  • реле не должны активизироваться нагрузочным током, поэтому параметр, при котором срабатывает МТЗ, должен быть больше максимального нагрузочного показателя;
  • возвратный ток реле должен превышать нагрузочное значение, идущее по защите после окончания замыкания – это нужно для возврата реле в начальное положение.

Чувствительность защиты МТЗ

Значение коэффициента, вариабельно в зависимости от вида защиты. В главной зоне коэффициент обычно равен 1,5, в резервной – его часто берут равным 1,2.

Выдержка времени защиты МТЗ

Для ее нахождения проводится следующий расчет. Узнается время работы первой из защит при замыкании:

где:

  • Т1 – искомое время,
  • tп1 – погрешность выдержки,
  • to1 – время вырубания выключателя,
  • tв1 – выдержка для этого реле.

Вторая защита не сработает при условии, что время выдержки для нее будет больше Т1, т.е. tв2>T1.

где:

  • tп2 – погрешность второго реле,
  • tз – запасное время.

Таким образом, ступень будет равна Т=tв2-tв1=tп1+tо1+tп2+tз (для независимой время-токовой характеристики).

Выбор времени действия защит МТЗ

Используется формула:

На картинке выше разница между временем t2 и t1, t3 и t2 и любыми другими соседними идентична.

Примеры и описание схем МТЗ

Для защиты разных компонентов сетей с питанием, поступающим с одной стороны, используются схемы различных типов.

Однорелейная на оперативном токе

Применяется реле пуска, реагирующее на изменения разности фазовых потенциалов. Плюсами являются ее простота и малый расход ресурсов – нужны только одно реле и два кабеля. Минусы – невысокая восприимчивость и то, что, если отказал какой-то элемент, фрагмент линии теряет предохранение. Схема подойдет для сетей с напряжением до 10 кВ.

Двухрелейная на оперативном токе

Эта схема, как и предыдущая, защищает электролинии от последствий короткого замыкания между фазами. Цепи в ней формируют усеченную звезду. Она надежна, но, как и предыдущая, не очень чувствительна.

Трехрелейная

Это наиболее надежная и единственная подходящая для конструкций с заземленной наглухо нейтралью схема.

Хотя отсечка тока эффективнее предотвращает короткие замыкания, применение обозреваемого метода больше подходит для предохранения разветвленных электролиний. Для максимально эффективной работы необходимо правильно задать в схеме уставки.

Видео

Определение параметров срабатывания токовых защит линий электропередачи

Цель работы: Изучить особенности расчета параметров срабатывания и построения карты селективности двухступенчатых токовых защит линий электропередачи (ЛЭП) радиальной сети с односторонним питанием.

Задание: по исходным данным для приведенной схемы выполнить расчет параметров срабатывания токовых защит ЛЭП в следующей последовательности:

1. Определить нагрузочные токи ЛЭП (рис.2).

2. Выбрать коэффициенты трансформации трансформаторов тока ТА1, ТА2.

3. Составить схему замещения сети и рассчитать сопротивления ее элементов в именованных единицах.

4. Найти максимальные и минимальные токи КЗ в начале, середине и конце линий W1, W2 в точках К1 – К5 (принять сопротивление питающей системы в минимальном режиме работы xGmin=1,4 xGmax). Результаты расчетов свести в таблицу.

5. Рассчитать токи срабатывания отсечек без выдержки времени (первых ступеней токовых защит) ЛЭП W1, W2.

6. Рассчитать токи срабатывания реле (уставки) отсечек ЛЭП W1, W2 при условии, что схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока – звезда.

7. Проверить чувствительность отсечек ЛЭП W1, W2.

8. Графически определить зоны действия отсечек ЛЭП W1, W2 в минимальном режиме работы системы.

9. Рассчитать токи срабатывания максимальных токовых защит

(третьих ступеней токовых защит) ЛЭП W1, W2.

10. Рассчитать токи срабатывания реле (уставки) МТЗ ЛЭП W1, W2.

11. Определить времена срабатывания МТЗ ЛЭП W1, W2.

12. Проверить чувствительность МТЗ ЛЭП W1, W2 в основной и резервной зонах.

13. Построить карту селективности.

Рис.2. Схема радиальной сети с односторонним питанием

Таблица исходных данных для расчета защит ЛЭП.

№ вариантаПараметры системыПараметры ЛЭППараметры нагрузкиЗащита Q3
Uн, кВSGmax МВАХG, о.е.LW1, кмLW2, кмr/x, Ом/кмSБ, МВАSВ, МВАSГ, МВАKсзпI СЗ,Q3, АtСЗ,Q3, сDt, с
0,10,32/0,355,21,60,49

Решение:

1. Определить нагрузочные токи ЛЭП (рис.1).

2. Выбрать коэффициенты трансформации трансформаторов тока ТА1, ТА2.

где I1 и I2 – токи в первичной и вторичной обмотках трансформатора тока. Опираясь на стандартные типы трансформаторов тока, получаем:

3. Составить схему замещения сети и рассчитать сопротивления ее элементов в именованных единицах.

Рис. 3. Схема замещения сети

4. Найти максимальные и минимальные токи КЗ в начале, середине и конце линий W1, W2 в точках К1 – К5 . Результаты расчетов свести в таблицу.

4.1. Определяется максимальный и минимальный ток при металлическом трехфазном КЗ в точка К1:

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К1:

4.2. Определяется максимальный и минимальный ток при металлическом трехфазном КЗ в точка К2:

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К2:

4.3. Определяется максимальный и минимальный ток при металлическом трехфазном КЗ в точка К3:

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К3:

4.4. Определяется максимальный и минимальный ток при металлическом трехфазном КЗ в точка К4:

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К4:

4.5. Определяется максимальный и минимальный ток при металлическом трехфазном КЗ в точка К5:

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К5:

К1К2К3К4К5
24,678,685,12,461,62
17,67,724,772,391,59
15,2244,14,132,071.38

5. Рассчитать токи срабатывания отсечек без выдержки времени (первых ступеней токовых защит) ЛЭП W1, W2. Проверка чувствительности отсечек W1, W2.

, , что хорошо

, что хорошо

6. Рассчитать токи срабатывания реле (уставки) отсечек ЛЭП W1, W2 при условии, что схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока – звезда.

7. Графически определить зоны действия отсечек ЛЭП W1, W2 в минимальном режиме работы системы.

Рис.4. Графическое определение зоны действия отсечек ЛЭП W1, W2 в минимальном режиме работы системы

8. Рассчитать токи срабатывания максимальных токовых защит (третьих ступеней токовых защит) ЛЭП W1, W2.

где kСЗП – коэффициент самозапуска равный 1,6.

,

где kВ – коэффициент возврата реле равный 0,85.

Следовательно, примем ток

где kСЗП – коэффициент самозапуска равный 1,6.

,

где kВ – коэффициент возврата реле равный 0,85.

Следовательно, примем ток

9. Рассчитать токи срабатывания реле (уставки) МТЗ ЛЭП W1, W2.

10. Определить времена срабатывания МТЗ ЛЭП W1, W2.

11. Проверить чувствительность МТЗ ЛЭП W1, W2 в основной и резервной зонах.

Для W1: – в основной зоне

Для W2 в основной зоне

12. Построить карту селективности

Рис.5. Карта селективности

Как рассчитать максимальную токовую защиту?

1.1 Уставка срабатывания токовой отсечки должна отстраиваться от токов КЗ в максимальном режиме на стороне НН, приведенных к стороне ВН. Отстраивается коэффициентом надежности – в зависимости от применяемых типов реле (Кн = 1,3 . 1,6).

kн – коэффициент надежности 1,3 . 1,6 в зависимости от типа реле;
Iкз_max – максимальное значение тока трехфазного КЗ (максимальный режим) за трансформатором, приведенного к стороне ВН.

2.1 Уставка срабатывания МТЗ должная отстраиваться от максимальных токов нагрузки. Например самозапуска электродвигателей нагрузки.

kн – коэффициент надежности 1,1 . 1,4 в зависимости от типа реле;
kсзп – коэффициент самозапуска, представляет отношение тока при самозапуске электродвигателей к предаварийному рабочему току;
kвозвр – коэффициент возврата реле 0,6 . 0,8 в зависимости от типа реле;
Iраб_max – максимальный рабочий ток 1,3 . 1,4 от номинального.

2.2 Коэффициент чувствительности – отношение минимального значения тока в реле при металлическом двухфазном КЗ на выводах защищаемого трансформатора к току срабатывания реле (уставке). Кч – должно быть примерно 2.

Iкз_min – минимальное значения тока в реле при металлическом двухфазном КЗ (минимальный режим) на выводах защищаемого трансформатора;
Iср_то – ток срабатывания реле (токовой отсечки).

3. Защита от замыканий на землю выполняется на сигнал. Расчет уставки ведете исходя из емкостного тока кабельной линии с соответствующим коэффициентом отстройки.

kн – коэффициент надежности 1,1 . 1,4 в зависимости от типа реле;
Iемк_каб – емкостной ток кабельной линии (зависит от типа и длины кабельной линии);
kбр_емк_тока – коэффициент броска, учитывающий апериодическую составляющую емкостного тока в момент возникновения внешнего замыкания на землю; для реле типа РТ-40 принимается 3-5, для реле РТЗ-51 не менее 2;

В отношении литературы – достаточно много на сегодняшний день книг, методик . Могу посоветовать такие как:

ПУЭ;
Шабад М.А. – Защита трансформаторов распределительных сетей (1981 г.);
Шабад М.А. – Расчёты РЗиА распределительных сетей (1985 г.);
Засыпкин А.С. – Релейная защита трансформаторов (1989 г.).

01.12.2008 22:54
evdbor +30

Сообщения: 302
Регистрация: 28.05.2008

Какие защиты в ваших ячейках?
Лаборант привел методику для электромеханики
Для МП или микроэлектронных защит Кв порядка 0,9 – 0,95
Необходимо уточнить у производителя
Расчет уставок для реле VIP-300 уже обсуждался на нашем форуме см.
http://rza.communityhost.ru/thread/?thread__start=81&thread__m >Для МП защит SEPAM Шнейдер Электрик см.
http://www.schne >http://www.schne >http://www.schne >Ссылки дал VLAX
02.12.2008 00:20
Fedosey

Сообщения: 10
Регистрация: 25.11.2008

Я наверное не корректно поставил вопрос.
РЗ выполнена на РТ-40.
И зачем мне ток 3-ф короткого замыкания за тр-ром, если у меня ячейка является отходящей линией к ТП. На той ТП будут вводные ячейки, которые и будут защищать трансформатор.
Я предполагал, что мне нужен ток 3-ф короткого замыкания на шинах моей ПС и номинальный рабочий ток.
02.12.2008 09:18
Megawatt +19

Сообщения: 363
Регистрация: 06.12.2007
Откуда: Оттуда

Не хотите защищать трансформатор – защищайте линию. Отстраивайтесь от кз в конце линии.
Вообще-то ещё важно какая однолинейная схема ТП.
И ещё необходимо согласовать защиты ячеек ТП и Ваших.

Всё написанное мною есть исключительно моё личное мнение, которое я имею право иметь, точно так же как вы имеете право с ним не согласиться.
02.12.2008 09:36
Fedosey

Сообщения: 10
Регистрация: 25.11.2008

Схема ТП, которую я запитываю очень простая: 2 ввода и 2 линии к трансформаторам, т.е. 4 ячейки.Тогда, как я понимаю мне нужен ток Кз на шинах этой ТП, для расчета отсечки. Верно?
02.12.2008 09:49
CLON +32

Сообщения: 590
Регистрация: 03.10.2007
Откуда: Latvia

Федосей, а старые уставки выставить нельзя?

Ведь до новых выключателей были старые и уставки должны были быть.

Так почему нельзя их оставить?

02.12.2008 14:46
CLON +32

Сообщения: 590
Регистрация: 03.10.2007
Откуда: Latvia

Megawatt>Не хотите защищать трансформатор – защищайте линию. Отстраивайтесь от кз в конце линии.
Megawatt>И ещё необходимо согласовать защиты ячеек ТП и Ваших.

Как правило отстроить МТЗ от конца линии принципиально не возможно, особенно если линии короткие и/или кабельные.

Согласен, что защиты должны быть согласованны или не согласованны, но тогда не селективность требуется исправлять работой АПВ. Хотя очень сомневаюсь, что на данных фидерах есть АПВ.

02.12.2008 14:50
Fedosey

Сообщения: 10
Регистрация: 25.11.2008

Старые уставки оставить нельзя, т.к. ячейки модернизируются, а именно меняется их назначение. Одна из них вообще была почти пустой.
А что касается линий, то они длинной 2,4 км, что очень существенно снизит токи КЗ, соответственно уменьшится чувствительность реле (как я понял).
Хотелось бы предварительно подытожить написанное.
Из всего вышесказанного:
1) мне необходим ток 3-х фазного короткого за трансформатором, находящимся в ТП, которую я запитываю.
2) нужен номинальный рабочий ток моей линии для расчета уставки МТЗ.

Еще данные которые у меня есть:
-Транс-ры тока – ТПЛ-600/5;
-Выключатели BB/TEL-1000;

Сама релейная защита выполнена на РТ-40.

02.12.2008 15:55
laborant +7

Сообщения: 134
Регистрация: 03.07.2007

Fedosey>И зачем мне ток 3-ф короткого замыкания за тр-ром, если у меня ячейка является отходящей линией к ТП. На той ТП будут вводные ячейки, которые и будут защищать трансформатор.
Fedosey>Я предполагал, что мне нужен ток 3-ф короткого замыкания на шинах моей ПС и номинальный рабочий ток.

Расчет тока трехфазного КЗ за трансформатором – Вам будет необходим, чтобы отстроить токовую отсечку (ячейка 6(10) кВ) от межфазных КЗ за трансформатором (сторона 0,4 кВ).
А уставку МТЗ по времени отстроите в соответствии с картой уставок – по условию селективности.

Читайте также:  Как рассчитать ток холостого хода трансформатора?
Рейтинг
( Пока оценок нет )
Загрузка ...
Adblock
detector