Разработка релейной защиты участка сети

_{Рассчитаем  сопротивления для каждой линии в отдельности и для обеих линий:}

_{Приведём  полученные сопротивления  к ступени напряжения 10,5 кВ:}

_{Рассчитаем  опротивление трансформатора T3:}

 

_{Найдём  наибольший и наименьший токи короткого замыкания при замыкании на шине низшего напряжения трансформатора Т3. Для этого сначала вычислим эквивалентные сопротивления системы для нескольких режимов работы.}

_{Работает  только генератор G1:}

_{Работает  только генератор  G2:}

_{Оба генератора в работе:}

Выберем максимальное и минимальное сопротивления:

Найдём соответствующие им токи короткого замыкания:

Рассчитаем токи КЗ при трехфазном и двухфазном замыкании в линии Л5. Для более подробной картины найдем значения токов для замыканий на расстоянии в 0; 0.25; 0.5; 0.75 и 1 длинны линии.

Расчёт будем вести  по следующим формулам:

Где:

В расчете сделано допущение  – сопротивления элементов сети прямой и обратной последовательности равны, тогда тока двухфазного КЗ можно рассчитать по формуле:

 

Сведём полученные токи в  одну таблицу.

 

Таблица 3 – Токи КЗ в режиме максимальных и минимальных нагрузок

 

Длинна	Минимальный режим			Максимальный режим
	X∑, Ом	, кА	, кА	X∑, Ом	, кА	, кА
0	0,868	6,984	6,048	1,771	3,423	2,964
0,25	1,638	3,701	3,205	2,541	2,386	2,066
0,5l	2,408	2,518	2,180	3,311	1,831	1,586
0,75l	3,178	1,908	1,652	4,081	1,485	1,286
l	3,948	1,536	1,330	4,851	1,250	1,082

 

 

5 РАСЧЁТ ПАРАМЕТРОВ  ВЫБРАННЫХ ЗАЩИТ ЭЛЕМЕНТОВ СЕТИ. ВЫБОР ТИПОВ РЕЛЕ

 

5.1 Расчёт параметров  защит установленных на линии  Л5

 

Рассчитаем параметры  защиты, установленной на линии Л5. На этой линии установлена двухступенчатая  токовая защита.

Ток срабатывания первой ступени (токовая отсечка без выдержки времени) отстраивается от максимального  значения тока трёхфазного КЗ в конце  линии:

Зона, которая защищается отсечкой, определяется по кривым спадания токов КЗ I_к⁽³⁾ = f(l) в максимальном и минимальном режимах. Отсечка считается эффективной, если она защищает не менее 20% длины линии. Покажу это на рисунке 5.1.

 

Рисунок 5.1 – Зона действия токовой отсечки для линии Л5

 

_{Из рисунка 5.1 видно что отсечка  защищает не менее 40 % линии.}

Определим ток срабатывания измерительного органа ТО.

Измерительный орган тока ТО выполняем на основе РТ 40/100 с параллельным соединением обмоток.

Ток срабатывания второй ступени (МТЗ) выбирается по условию отстройки  от максимального тока нагрузки присоединения  I_{раб. макс} :

,

где К_сз – коэффициент самозапуска двигателей нагрузки; 
К_в – коэффициент возврата, равный 0,8 для реле РТ-40;

К_отс^II – коэффициент отстройки, принимаем равным 1,2.

Ток самозапуска приблизительно рассчитывается как ток трёхфазного КЗ за сопротивлением заторможенной нагрузки, представленной сопротивлением обобщённой нагрузки.

Схема замещения предоставлена  на рисунке 5.1.

  X₅  X_н

 

 

_{Рисунок 5.1 – Схема замещения  для расчёта коэффициента самозапуска}

 

 

Сопротивление обобщенной нагрузки в Омах:

где X_*н – сопротивление обобщенной нагрузки в относительных единицах, принимаем равным 0,35.

Находим эквивалентное сопротивление:

Ток срабатывания защиты:

Определим коэффициенты чувствительности для трёхфазного и двухфазного  замыкания:

Чувствительность защиты достаточна.

Определим ток срабатывания измерительного органа МТЗ:

Выберем время срабатывания защиты:

–вторая ступень –  , где 0,6 – время срабатывания МТЗ присоединений, подключенных к шинам, 0,5 – ступень селективности.

Выберем типы реле для защиты линии Л5:

Для первой ступени токовой  защиты выбираем реле РТ-40/100 с параллельным соединением обмоток, для второй ступени РТ-40/20 с параллельным соединением обмоток.

ЭВ-114 – реле времени;

РП-23 – реле промежуточное;

РУ 21/220 – реле указательное.

Для защиты от замыканий  на землю: РТ-40/20.

 

5.2 Расчёт параметров  защиты трансформатора Т3

 

Для защиты силовых трансформаторов  от повреждений и ненормальных режимов  работы применяются следующие типы защит: продольная дифференциальная защита, газовая защита, токовая отсечка  без выдержки времени, защита от сверхтоков внешних коротких замыканий, от перегрузки и некоторые другие типы защит.

Продольная дифференциальная защита на силовых трансформаторах  устанавливается в следующих  случаях: на одиночно работающих трансформаторах  мощностью 6300 кВА и выше; на параллельно работающих трансформаторах мощностью 4000 кВА и выше; на трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше, если токовая отсечка не обеспечивает необходимой чувствительности при КЗ на выводах низкого напряжения, а МТЗ имеет выдержку времени более 1с. По типу применяемых реле дифференциальные защиты можно разделить на три группы: с токовыми реле РТ-40, РТМ (дифференциальная отсечка); с реле РНТ; с реле с торможением (ДЗТ).

В данной курсовой работе произведем расчет дифференциальной защиты трансформатора Т3 с реле РНТ-565.

Определим токи в плечах защиты, которые соответствуют номинальной  мощности Т3:

 

 

_{где Iном.расч.в  номинальный ток с учётом для схемы соединений ТТ в треугольник.}

За основную сторону принимаем  сторону НН трансформатора Т3.

Первичный ток срабатывания защиты выбирается по двум условиям:

1. По условию отстройки  от максимального тока небаланса  при внешних КЗ:

где e =0,1 – максимальная погрешность ТТ;

DU – половина регулировочного диапазона изменения напряжения при регулировании коэффициента трансформации в относительных единицах, т к у нас трансформатор без РПН, то принимаем 0,05;

– периодическая слагающая тока при внешнем трёхфазном металлическом КЗ на шинах низкого напряжения трансформатора.

,

2. По условию отстройки  от бросков тока намагничивания:

Выбираем больший из двух токов: I_сз = 6,019 кА.

Ток срабатывания реле:

Число витков рабочей обмотки  реле РНТ-565 для основной стороны:

где F_cр – намагничивающая сила срабатывания реле, равная 100 ампервиткам.

Выбираем ближайшее меньшее  целое число витков W_осн = 16 вит.

Определяем фактическое  значение I_ср, соответствующее выбранному числу витков W_осн.

Расчетное число витков с  неосновной стороны определяется из условия равенства нулю результирующей намагничивающей силы БНТ реле при  нагрузочном режиме и внешних  КЗ:

,

Принимаем ближайшее целое  значение витков W_неосн = 19 вит.

Вычислим дополнительный ток небаланса I_{нб дополн}, который обусловлен неравенством расчётного и выбранного числа витков:

Определим суммарный ток  небаланса и рассчитаем значения I_сз и I_ср.

Т. к. 1,379 А <6,019 А, то рассчитанные параметры реле РНТ соответствуют несрабатыванию реле при максимальном токе небаланса.

Значит, полученные параметры  реле РНТ-565 принимаем за конечные, и  они соответствуют несрабатыванию реле при максимальном токе небаланса.

Определим коэффициент чувствительности при двухфазном КЗ на стороне низшего  напряжения:

где I_{р мин} – минимальный ток в реле, который рассчитывается по формуле:

Чувствительность дифференциальной защиты на базе реле РНТ-565 недостаточна: 0,49<2,0. Реле с торможением типа ДЗТ позволяет отстроиться от токов небаланса, но не от бросков тока намагничивания. Подходяще в данном случае реле мы не рассматривали в пройденном курсе.

Выберем типы реле для защиты:

РНТ-565;

РП-23; РУ21/12.

Рассчитаем параметры  защиты от сверхтоков внешних междуфазных  КЗ. В качестве такой защиты примем МТЗ.

Для двухобмоточных трансформаторов предусматривается один комплект защиты, устанавливаемый со стороны источника питания.

Защита от сверхтоков внешних междуфазных КЗ предназначена для отключения трансформаторов при внешних КЗ в случае отказа защит присоединений или сборных шин. Она является также резервной защитой от внутренних повреждений в трансформаторах.

;

,

где I_{нагр макс} – максимальный ток нагрузки. Рассчитывается как суммарная нагрузка в максимальном режиме, подключенная к трансформатору:

К_сз – коэффициент самозапуска двигателей нагрузки;

I_с – ток самозапуска, приведенный к стороне ВН;

где Х_сист. _макс., Х_т, Х_н – сопротивления системы в максимальном режиме, трансформатора Т2 и нагрузки соответственно, приведенные к стороне ВН.

Х_{сист. макс}.=0,874 Ом;

где Х_*н = 0,35 – сопротивление обобщённой нагрузки в относительных единицах;

U_minВН – минимальное напряжение высшей обмотки трансформатора Т3;

S_н – номинальная мощность трансформатора Т3

Выберем время срабатывания защиты:

МТЗ трансформатора Т3 –  с,

где — время срабатывания МТЗ линии Л5,

 – ступень селективности.

Выберем типы реле для защиты:

РТ-40/20 с параллельным соединением  обмоток;

ЭВ-122; РП-23. 

Защита от перегрузки выполняется с помощью МТЗ, включённой на ток одной фазы. На необслуживаемых подстанциях действует на разгрузку или отключение трансформатора.

На двухобмоточных трансформаторах с односторонним питанием предусматривается один комплект защиты, устанавливаемый со стороны питания.

Ток срабатывания защиты от перегрузок:

,

где К_отс – коэффициент отстройки, равен 1,05.

,

,

.

Выберем время срабатывания защиты:

t_сз = t_{МТЗ Т3} + Dt = 1,6 + 0,5 = 2,1 с.

Выберем типы реле для защиты: