Релейная защита и автоматика систем электроснабжения (стр. 2 из 4)
3.2 Защита магистральной линии
Устанавливаем двухступенчатую токовую защиту, выполненную по двухрелейной схеме на основе реле прямого действия типа РТ-40.Токовая отсечка в данном случае может быть эффективной ,так как достаточно велико различие между токами КЗ в месте подключения ближайшего трансформатора Т4 (Iк(3)=1750А) и в месте в месте установки защиты магистральной линии(Iк(3)=1120А) Для определения типа трансформаторов тока двухступенчатой защиты рассчитаем максимальный рабочий ток, который равен сумме номинальных токов трансформаторов Т4, Т5, Т6 :
Ipa6.maxwl =
Iном т = 34,64+34,64+22 = 91,28 А.Выбираем ТПЛ-10К класса Р, КI = 600 / 5.
3.2.1 Селективная токовая отсечка
Определяется ток срабатывания селективной отсечки по условию отстройки от тока КЗ в конце участка W4, где подключен первый цеховой трансформатор:
Iс.о. >= 1,25 • IК5 = 1,25 • 1751 = 2188,75 А.
Проверяем надежность отстройки от бросков тока намагничивания:
Ic.о > (4-5) •
Iном т = (4-5) • 91,28 = (365,12-456,4) < 2188,75 A.Принимаем схему ТТ, соединенных в неполную звезду, в фазные провода которой включены реле РТ–40 .
Ток срабатывания реле :
=18,24 А.Принимаем реле РТ-40/20 с уставкой 20 А. Уточняем Iсо= 120*20=2400 А.
Токовая отсечка устанавливается на тех линиях, согласно требованиям ПУЭ, где она защищает более 20% её длины, поэтому, в данном случае коэффициент чувствительности не проверяется.
3.2.2 Максимальная токовая защита
МТЗ отстраивается от суммы номинальных токов всех трансформаторов, подключенных к защищаемой линии. Коэффициент самозапуска в этом случае принимается минимальным значением 1,2-1,3. Отсюда
91,28=228,2 А.Согласно методике [4], зависимая характеристика времени срабатывания от тока реле РТВ должна быть согласована с времятоковой характеристикой предохранителя трансформатора. Ток срабатывания РТ40 отстраивается от 1,2 тока плавления предохранителя, соответствующего времени плавления 5 с:
Iс.з>= 1,2 *Iпл.с5 = 1,2*275 = 330 А.
Округляем ток срабатывания защиты до 360 А. С учетом имеющихся уставок реле PT40/6 и коэффициента трансформации ТТ (КI = 120)
Iс.р.=Ic.з.*Кс.х./Кт=360*1/120=3А, Iуст=3А
k(2)Ч.ОСН =I(2)К5/IСЗ=1516/360=4,2>1,5
Определяем коэффициент чувствительности в зоне резервирования, т.е. при КЗ на шинах низшего напряжения трансформаторов ответвлений. Вначале производится расчет для ближайшего трансформатора Т4 (точка К8):
k(2)Ч. РЕЗ. =410/360=1,14<1,2
Для трансформатора Т5 (точка К9):
k(2)Ч. РЕЗ. =276/360=0,77<1,2
Для трансформатора Т6 (точка К10):
k(2)Ч. РЕЗ. =282/360=0,78<1,2
Согласно ПУЭ, допускается иметь коэффициент чувствительности в зоне резервирования менее 1,2 , поэтому оставляем реле РТ40/6.
Проверим ТТ на 10% погрешность. Предельную кратность определяем по результатам расчета отсечки:
K10=1,1 •Ico/ Iном тт
K10=1,1 • 2400/600=4,4.
По кривым предельной кратности для ТПЛ-10К Zн.дon = 2,2 Ом.
Фактическое расчетное сопротивление нагрузки:
Zн.расч = 2*Rnp + Zртм + Zрт40 + Rnep
Сопротивление реле РТ40 определяется по формуле:
Z=SРЕЛЕ / I2с.р
Zрт40/20=0,5 / 202 = 0,00125 Ом.
Zрт40/6=0,5 / 32 = 0,0556 Ом.
Примем сопротивление прямого и обратного проводов Rnp = 0,6 Ом и переходное сопротивление в контактных соединениях Rnep=0,1Ом.
Результирующее сопротивление равно
Zн.pacч = 2 • 0,6 + 0,00125 + 0,0556 + 0,1 = 1,4 Ом ,
что меньше, чем Zн.дon.= 2,2 Ом и, следовательно, полная погрешность ТТ
<10%.3.2.3 Выбор времени срабатывания максимальной токовой защиты
Cтупень селективности для реле типа РТ-40 принимается
t = 0,3с.Переносим из [2] характеристику срабатывания РТ-40 и строим ее на карте селективности по точкам, две из которых уже определены:а) ток срабатывания РТ-40 на уровне 1 с,
б) время срабатывания РТ-40
3.3 Токовая зашита нулевой последовательности трансформатора 10,5/0,4 кВ
Токовая защита нулевой последовательности устанавливается в случае недостаточной чувствительности МТЗ линии W4 при однофазных КЗ на стороне 0,4 кВ. Обычно эта защита действует на отключение выключателя на стороне ВН трансформатора.При наличии предохранителя допускается её действие на автоматический выключатель со стороны НН трансформатора.
Ток срабатывания защиты выбирается по следующим условиям [4]:
а) отстройка от наибольшего допустимого тока небаланса (приведен к стороне 0,4 кВ) в нулевом проводе трансформатора в нормальном режиме, например, для Т4:
Iс.з = kн - Iнб = 0,5 • IномТ4 = 0,5 • 34,64/(0,4/10,5) = 454,6 А;
б) согласование чувствительности при однофазных КЗ на землю на стороне 0,4 кВ с использованием характеристик защитных устройств (предохранители, максимальные расцепители автоматов) электродвигателей и линий 0,4 кВ, не имеющих специальных защит нулевой последовательности;
в) обеспечение достаточной чувствительности при однофазных КЗ на землю на стороне 0,4 кВ в зоне основного действия (k Ч.ОСН >=2,0), а также обеспечение резервирования защитных устройств присоединений шин 0,4 кВ, например для Т4:
Расчетный ток в реле при условии металлического КЗ без учета сопротивления питающей энергосистемы до места включения трансформатора Т4:
где 0,333 • Z(1)T4 - справочная величина, приведенная к стороне 0,4 кВ в данном случае равна 0,042 Ом
Таким образом, ток однофазного КЗ, приведенный к стороне 0,4 кВ, равен:
I(1)к8 =220/0,042=52,38 А.
Определяем коэффициент чувствительности при однофазном КЗ за трансформатором Т4.
k(1)Ч.ОСН = I(1)к8/Iсз=5238,1/454,6=11,5>2
Защита выполняется с действием на независимый расцепитель автоматического выключателя со стороны трансформаторов Т4,Т5,Т6.
Расчеты защиты нулевой последовательности для трансформаторов 10,5/0,4 кВ сведены в таблицу №7.
Таблица №7. Расчет защиты нулевой последовательности трансформаторов 10,5/0,4 кВ
| Обозначение расчетного параметра | |||
| Т4 | Т5 | Т6 | |
| Номинальный ток на НН, А | 909 | 578 | 909 |
| Ток срабатывания защиты, А | 454,6 | 288,7 | 454,6 |
| Коэффициент трансформации ТТ | 600/5 | 600/5 | 600/5 |
| Ток срабатывания реле расчетный, А | 3,78 | 2,4 | 3,78 |
| Тип реле | РТ – 40 | РТ – 40 | РТ – 40 |
| Уставка реле, А | 4 | 3 | 4 |
| Ток срабатывания защиты уточненный, А | 480 | 360 | 480 |
| Сопротивление трансформатора при однофазном КЗ, Ом | 0,042 | 0,065 | 0,042 |
| Ток однофазного КЗ за трансформатором, А | 5238,1 | 3384,6 | 5238,1 |
| Коэффициент чувствительности | 11,5 | 11,7 | 11,5 |
Номинальный ток на стороне НН:
Iнт4=Iномт4*Kт=34,64*10,5/0,4=909A.
3.4 Расчет установок зашиты понижающих трансформаторов 37 /10,5 кВ
3.4.1 Дифференциальная защита от междуфазных КЗ
В качестве основной защиты от междуфазных КЗ на одиночных трансформаторах мощностью 6,3 MBА и больше, устанавливается дифференциальная продольная токовая защита на основе реле ДЗТ-11, Расчет приведен для трансформатора Т1 для стороны 10,5кВ. Удобнее представлять формулы и расчеты в табличной форме.
Таблица № 8 Определение вторичных токов в плечах защиты.
| Наименование расчетного параметра | Численное значение для стороны | |
| Т1 | ||
| 37 кВ | 10,5кВ | |
| Первичный номинальный ток трансформатора, А | 250 | 880 |
| Коэффициент трансформации трансформатора тока KI | 600/5 | 600/5 |
| Схема соединения обмоток трансформаторов тока | | Y |
| Вторичный ток в плечах защиты , A | 3,6 | 7,3 |
| Тип трансформатора тока | ТФНД-35М | ТПОЛ-10 |
Определяется первичный ток небаланса, приведенный к стороне 10,5 кВ, без учета третьей составляющей небаланса, обусловленной отличием расчетных и фактически устанавливаемых витков дифференциального реле:
Iнб = Iнб' + Iнб’’ = (Kanep * Kодн *S +
)*I(3)к4 =(1*1*0,1+0,1)*7,12 = 1,424 A,где
- половина суммарного диапазона регулирования напряжения на стороне ВН.Определяется предварительное значение тока срабатывания защиты по условию отстройки от броска тока намагничивания, приведенное к стороне 35 кВ:
Iс.з.т1=Кн*Iном вн=1,5*250 = 375 А.
Это условие при использовании реле ДЗТ-11 является единственным, так как наличие торможения в этом реле позволяет в расчетах тока срабатывания не учитывать ток небаланса (в отличие от расчета на основе реле РНТ-565).
Таблица № 9 Определение числа витков дифференциальной и уравнительной обмоток
| Наименование параметра и расчетное выражение | Численные значения |
| Ток срабатывания реле основной стороны (ВН)Iс.р.осн =Iс.з*Ксх(3)/Кi вн, А | 375*  /120=5,4 |
Число витков уравнительной обмотки основной стороны, расчетное, вит.  | 100/5,4=18,4 |
| Числи кивков с основной стороны, округленное (в меньшую сторону), вит | 18 |
Число витков уравнительной обмотки неосновной стороны, расчетное, вит.  | 18*3,6/7,3=8,9 |
| Число витков реле неосновной стороны, округленное (в ближайшую сторону), вит. | 9 |
Третья составляющая небаланса, приведенная к стороне 10,5 кВ, А  |  |
| Ток небаланса с учетом третьей составляющей, приведенный к стороне НН, А | 1424 +79=1503 |
Определяется число витков тормозной обмотки реле ДЗТ-11, необходимое для обеспечения не действия защиты при внешнем трехфазном КЗ (точка К4);