- коэффициент, учитывающий самозапуск заторможенных электродвигателей
=(3-3,5).
А.
Ток срабатывания реле:
А,
Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/20 с током срабатывания = 18,55 А, соединение катушек параллельное.
Выдержка времени МТЗ выбирается с учетом селективности:
(9.4)
где =0,6 с –выдержка времени автомата QF1 на стороне НН трансформатора =0,5 с – ступень селективности для МТЗ.
с
Для создания выдержки времени применяем реле времени ЭВ-114.
Коэффициент чувствительности защиты согласно [6,стр.297]:
(9.5)
где = 35420 А – ток двухфазного КЗ на стороне НН трансформатора (табл. 1.1).
Приводим величину тока двухфазного КЗ на стороне НН трансформатора к стороне ВН, и вычисляем коэффициент чувствительности:
;
что удовлетворяет условию проверки.
Защита трансформатора от перегрузки.
Для защиты от перегрузки используем однорелейную токовую защиту. Ток срабатывания защиты согласно [7,стр.332]:
(9.6)
где =1,05; - коэффициент возврата (для реле РТ-40: =0,8);
А
Для выполнения защиты выбираем токовое реле РТ-40/10 с током срабатывания =54,1 А. Соединение катушек параллельное.
Выдержка времени защиты от перегрузки выбирается на ступень селективности больше выдержки времени МТЗ:
(9.7)
Для создания выдержки времени применяем реле времени ЭВ-124.
Защита от внутренних повреждений и понижения уровня масла в баке
Любые ( даже незначительные ) повреждения, а также повышенные нагревы внутри бака трансформатора вызывают расположение масла и органической изоляции, что сопровождается выделением газа. Интенсивность газообразования и химической состав газа зависят от характера и размеров повреждения. Защита выполняется так, чтобы при медленном газообразовании подавался сигнал, а при бурном газообразовании, что присутствует при коротких замыканиях, происходило отключение поврежденного трансформатора. Кроме того, защита реагирует на опасные понижения уровня масла в баке трансформатора.
Газовая защита является универсальной и наиболее чувствительной защитой трансформаторов от внутренних повреждений ( реагирует на все виды повреждений, включая витковые замыкания).
Газовая защита выполняется с использованием реле типа РЗТ-80.
10. Расчёт защиты линии 35 кВ
Защита предусматривается от следующих повреждений и ненормальных режимов:
- от междуфазных КЗ;
- от перегрузки;
- от замыкания на землю;
Для защиты 35 кВ устанавливаем токовую отсечку, максимальную токовую защиту (МТЗ) с выдержкой времени и защиту от замыкания на землю.
Расчет токовой отсечки
Схема соединений трансформатора тока и обмоток реле звезда. Схему защиты выполняем на переменном оперативном токе.
Ток срабатывания защиты отстраивается от тока трехфазного КЗ за трансформатором, согласно [7,стр.297]:
(10.1)
где =1,2 – коэффициент отстройки; =40900 А – ток трехфазного КЗ за трансформатором ( табл. 1.1.).
Ток трехфазного КЗ, приведенный к стороне ВН трансформатора:
где - коэффициент трансформации трансформатора Т9 (Т10).
Ток в линии:
=115,5 А (Пункт 1).
Принимаем трансформатор тока типа ТЛК35-У3; =200 А, =5 А [2,стр.302]. Ток срабатывания реле:
Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/20 с током срабатывания =14 А, соединение катушек параллельное.
Коэффициент чувствительности защиты согласно [7,стр.297]:
(10.2)
где =1520 А – ток двухфазного КЗ на стороне ВН трансформатора (таб. 1.1).
Расчёт МТЗ линии 35 кВ
Ток срабатывания МТЗ отстраивается от номинального тока линии с учетом самозапуска двигателей, согласно [6,стр.296]:
(10.3)
где =1,2 – коэффициент отстройки, =0,8 – коэффициент возврата для реле РТ-40; - коэффициент, учитывающий самозапуск заторможенных электродвигателей ( = 2,5 ); =115,5 А.
Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/20 с током срабатывания =10,8 А, соединение катушек параллельное.
(10.4)
где =1520 А – ток двухфазного КЗ в конце, защищаемой линии (табл. 1.1).
Время срабатывания защиты отстраиванием от времени срабатывания МТЗ трансформатора Т9 (Т10):
(10.5)
=0,5 с – ступень селективности для МТЗ.
Защита от замыкания на землю линии 35 кВ
Для защиты от замыканий на землю линии 35 кВ, принимаем защиту нулевой последовательности, подключенную к фильтру токов нулевой последовательности.
Емкостной ток замыкания на землю кабельной сети согласно [6,стр.224]:
(10.6)
где U =35 кВ – междуфазное напряжение сети; L = 3 км – длина линии.
Ток срабатывания защиты определяется из условия обеспечения величины коэффициента чувствительности не менее двух:
(10.7)
Принимаем ток срабатывания защиты, равный: =4,7 А
Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/0,2 с током срабатывания =0,12 А, соединение катушек параллельное.
Схема защиты линии 35 кВ приведена в приложении.
11. Расчет защиты линии 110 кВ
Для защиты линии 110 кВ устанавливаем:
- токовую отсечку;
- максимальную токовую защиту, с выдержкой времени;
- защиту от замыкания на землю.
Ток срабатывания токовой отсечки отстраивается от тока КЗ, в конце защищаемого участка [7,стр.297]:
(11.1)
где =1,2 коэффициент отстройки; =1840 А – ток трехфазного КЗ на трансформатором (табл. 1.1).
где - коэффициент трансформации трансформатора Т1 (Т2).
=73,48 А (Пункт 1).
Принимаем трансформатор тока типа ТФЗМ110Б-1-У3; =100 А, =5 А [2,стр.304].
Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/50 с током срабатывания =35,1 А, соединение катушек параллельное.
(11.2)
где =2580 А- ток двухфазного КЗ на стороне ВН трансформатора (табл. 1.1).
Расчет МТЗ линии 110 кВ
Ток срабатывания МТЗ согласно [6,стр.296]:
(11.3)
где =1,2 – коэффициент отстройки, = 0,8 – коэффициент возврата для реле РТ-40; = 2,5 – коэффициент самозапуска; =73,48 А –расчетный ток в линии.
Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/20 с током срабатывания =13,75 А, соединение катушек параллельное.
(11.4)
где =2580 А – ток двухфазного КЗ в конце, защищаемой линии (табл. 1.1).
Время срабатывания защиты отстраиванием от времени срабатывания МТЗ КЛ 35 кВ.
(11.5)
Защита от замыкания на землю линии 110 кВ
При расчете руководствуемся рекомендациями, изложенными в [6,стр.208].
В качестве защиты от замыкания на землю линии 110 кВ принимаем токовую отсечку нулевой последовательности без выдержки времени.
Ток срабатывания защиты отстраивается от возможного тока нулевой последовательности, протекающего в сторону защищаемой линии: =890 А (табл. 1.1):
(11.6)
где =1,2 – коэффициент надежности.
Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/100 с током срабатывания =53,4 А, соединение катушек параллельное.
Схема защиты линии 110 кВ приведена в приложении.
12. Расчет защиты трансформатора на ГПП
Защиты предусматриваются от следующих повреждений и ненормальных режимов:
- от междуфазных КЗ в обмотках трансформатора и на их выводах;
- от витковых замыканий;
- защита от внешних КЗ;
- перегрузки;
- снижение уровня масла в баке трансформатора.
Защита от междуфазных КЗ
Для защиты трансформатора от междуфазных КЗ применяем дифференциальную защиту м реле типа РНТ-565. При расчетах руководствуемся рекомендациями, изложенными в [7,стр.310-стр.318]. Расчёт проводим в табличной форме.
Таблица 12.1 Расчёт уставок дифференциальной защиты
Искомая величина
Расчетная
формула
Расчетные величины
110 кВ
35 кВ
Первичный ток, А
=52,5 А
= 165 А
Схема соединения
-
Y
Схема соединения ТА
Устанавливаемый ТА
ТФЗМ110Б-1-У3;
=100 А, = 5 А
ТЛК35-У3;
=200 А,
= 5 А
Коэффициент трансформации ТА
=20
=40
Коэффициент схемы ТА
1
Ток в плечах защиты
= 4,546 А
= 4,125 А
Ток КЗ, приведенный к ВН
Ток небаланса от ТА и РПНа
Ток срабатывания защиты
Принимаем большую величину тока срабатывания защиты: А
Ток срабатывания реле
=13,7 А
=11,95 А
Сторона с большим вторичным током, принимается как основная: =13,7 А
Число витков для основной стороны
= 7,29 8 витков
Устанавливаемое число витков для основной стороны
= 8 витков
= 0 витков
Число витков для неосновной стороны
=8,82
Устанавливаемое число витков для неосновной стороны
= 1 виток
Ток небаланса от неточного выравнивания токов в плечах защиты
=11,9 А
Общий ток небаланса
=128,9 А
Ток срабатывания реле, приведенный к стороне ВН
= 168,23 А
Коэффициент отстройки
=1,305
Окончательные принятые витки: = 8 витков; =1 виток; =0 витков
Коэффициент чувствительности
=3,02
Примечания:
- данные на трансформаторы тока приведены согласно [2,стр.302,304];
- = 1840 А, табл. 1.1;
- , коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока КЗ (принимаем 1, так как используем реле с быстронасыщаемыми трансформаторами тока );
- , коэффициент, учитывающий однотипность трансформаторов тока;
- - погрешность трансформатора тока;
- , коэффициент, учитывающий наличие РПН;
- , коэффициент надежности;
- намагничивающая сила срабатывания реле.
Защита от внешних коротких замыканий
Для защиты от внешних коротких замыканий принимаем МТЗ в трехфазном
исполнении. Схема соединения трансформаторов тока и реле – звезда.
Ток срабатывания МТЗ отстраивается от номинального тока трансформатора с учетом самозапуска двигателей, согласно [6,стр.296]:
(12.1)
где =1,2 и = 0,8 – коэффициенты надежности и возврата для реле РТ-40;
- коэффициент, учитывающий самозапуск заторможенных электродвигателей ( = 3-3,5 ).
Согласно «Сборника директивных материалов Минэнерго СССР» от 1971 г. для обеспечения надежного действия защиты требуется:
(12.2)
= А
Принимаем ток срабатывании защиты, равный: =210 А
Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/20 с током срабатывания =10,5 А, соединение катушек параллельное.
(12.3)
где =1,6 с – выдержка времени МТЗ кабельной линии 35 кВ; = 0,5 с – ступень селективности для МТЗ.
=1,6 + 0,5 = 2,1 с
(12.4)
где = 1600 А – ток двухфазного КЗ на стороне НН трансформатора ( табл. 1.1).
Защита от перегрузки
(12.5)
где =1,05; - коэффициент возврата (для реле РТ-40: = 0,8);
Для выполнения защиты выбираем токовое реле РТ-40/6 с током срабатывания =3,44 А. Соединение катушек параллельное.
(12.6)
В качестве защиты от внутренних повреждений и понижения уровня масла в баке трансформатора применяем газовую защиту.
Газовая защита выполняется с использованием реле типа РТЗ-80
Схема защиты трансформатора приведена в приложении.
13. Расчет АВР секционного выключателя
Выдержка времени автоматического включения секционного выключателя отстраивается от времени действия МТЗ отходящих линий и времени включения резерва:
, (13.1)
где = 0,5-0,7 с ступень селективности;
(13.2)
(13.3)
где - выдержка времени АПВ; = 1 с – время готовности привода;
=0,1 с – время отключения выключателя; =0,3-0,5 – отстройка по времени.
Принимаем с
Схема устройства АВР на секционном выключателе Q5 ГПП приведена в приложении
14. Расчет защиты генератора
Согласно ПУЭ, для генераторов мощностью более 1 МВт предусматриваются устройства релейной защиты от следующих повреждений и нарушений нормального режима работы:
- многофазные замыкания в обмотке статора и его выводах;
- однофазные замыкания на землю;
- замыкание между витками обмотки статора;
- внешних КЗ;
- симметричной перегрузки обмотки статора;
- замыкания на землю в двух точках обмотки возбуждения.
Защита от многофазных КЗ обмотки статора
Применяем трехфазную, трехсистемную продольную дифференциальную защиту с реле типа РНТ-565. При расчетах руководствуемся рекомендациями, приведенными в [6,стр.279-стр.294].
Первичный ток срабатывания принимается больший, из вычисленных по двум условиям:
(14.1)
(14.2)
где =1,3÷1,4 – коэффициент надежности; =1 – коэффициент, учитывающий переходной процесс, при применении реле типа РНТ-565; =0,5 – для однотипных трансформаторов тока; =0,1 – допускаемая наибольшая относительная погрешность трансформаторов тока; - максимальное значение начального сверхпереходного тока при внешнем трехфазном КЗ (на выводах генератора) и номинальной нагрузке генератора.
В относительных единицах:
(14.3)
Номинальный ток генератора:
(14.4)
Принимаем трансформатор тока типа ТВЛМ6-У3; =300 А, =5 А [2,стр.294].
Ток трехфазного КЗ:
(14.5)
Определим ток срабатывания:
Принимаем =163,9 А.
Расчетное число витков дифференциальной обмотки:
(14.6)
где =100 А - магнитодвижущая сила срабатывания реле.
витка
Принимаем в дифференциальной обмотке ; и в уравнительной обмотке ; что в общей сложности составляет 35 витков.
Уточненный ток срабатывания защиты:
(14.7)
Коэффициент чувствительности дифференциальной защиты:
(14.8)
где , согласно [6,стр.280]:
(14.9)
=0,111 [8,стр.8].
Защита от однофазных повреждений в обмотке статора
Для защиты от замыканий на землю в обмотке статора применяют токовую защиту нулевой последовательности. Защита подключается к трансформатору тока нулевой последовательности типа ТНПШ-3-1000, установленному со стороны шинных выводов генератора. В целях обеспечения требуемой чувствительности защиты осуществляется подмагничивание трансформатора тока нулевой последовательности переменным током от цепей трансформатора напряжения.
При внешних многофазных КЗ, в реле, подключенному к ТНП, возможно появление значительных токов небаланса. Для предотвращения излишних срабатываний, защиту выводят из действия защитой генератора от внешних КЗ.
Схема защиты содержит два реле тока, предназначенных для устранения замыканий на землю в обмотке статора и двойных замыканий на землю, одно из, которых в обмотке статора. Схема защиты приведена в приложении.
Чувствительность реле 1КА действует на отключение с выдержкой времени 1-2 с, создаваемую для отстройки от переходных процессов при внешних КЗ на землю.
Промежуточное реле 2KL блокирует грубое реле 2КА при внешних КЗ.
Ток срабатывания защиты, согласно [7,стр.352]:
А, (14.10)
где =2 и =1,5 – коэффициенты надежности, учитывающие выдержку времени срабатывания защиты; =0,7 – коэффициент возврата реле тока;
- ток небаланса, приведенный к первичной стороне трансформатора тока нулевой последовательности; упрощенно для ТНПШ можно принять: 1,5 а.
- установившийся емкостной ток замыкания на землю защищаемого генератора:
(14.11)
где =314 угловая частота; - емкость одной фазы обмотки статора;
=6,3 кВ – линейное напряжение генератора.
Ток срабатывания защиты не превышает 5 А, что обеспечит надежное отключение генератора при замыканиях на землю. В качестве исполнительного органа чувствительной защиты применяем реле типа ЭТД-551/60 с последовательным соединением обмоток. В качестве исполнительного органа грубой защиты применяем реле типа ЭТ-521/2.
Защита от замыкания между витками одной фазы статора
Схема исполнения защиты приведена на рис. 14.1.
Рис. 14.2. поперечная дифференциальная защита от витковых замыканий в обмотке статора
При наличии в обмотке статора двух параллельных ветвей, для защиты от витковых замыканий в обмотке статора применяют односистемную поперечную дифференциальную защиту, действие которой, основано на сравнении геометрической суммы токов трех фаз одной ветви с геометрической суммой токов трех фаз другой ветви (генераторы мощностью 60 МВт и более).
Трансформатор ТА подключается в месте соединения нейтралей обмоток статора. К трансформатору подключается реле тока типа РТ-40/Ф, имеющие встроенный фильтр третьей гармоники. При витковом замыкании в одной из фаз, возникает уравнительный ток, который приводит к срабатыванию защиты. Защита действует на отключение генератора.
Ток срабатывания защиты отстраивается от токов небаланса, протекающих в реле в режимах холостого хода и короткого замыкания генератора.
Защита от внешних КЗ
Для защиты от внешних КЗ применяем максимальную токовую защиту с пусковым органом минимального напряжения. Трансформаторы тока включены в нейтрали, схеме соединения – полная звезда.
Пусковой орган минимального напряжения состоит из трех реле минимального напряжения, включенных на междуфазное напряжение.
Ток срабатывания МТЗ отстраивается от номинального тока генератора, согласно [7,стр.356]:
(14.12)
где =1,1-1,2 и =0,8 – коэффициенты надежности и возврата для реле РТ-40.
Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/10 с током срабатывания =5,72 А, соединение катушек параллельное.
Напряжение срабатывания защиты, согласно [7,стр.356]:
(14.13)
В
Напряжение срабатывания реле, согласно [7,стр.356]:
(14.14)
где = 1,1÷1,2 – коэффициент надежности; =1,2 – коэффициент возврата для реле минимального напряжения типа РН-54; - коэффициент трансформации трансформатора напряжения.
Для выполнения защиты применяем реле напряжения РН-54/160 с напряжением срабатывания = 42 В.
(14.15)
где = 1,6 с – выдержка времени МТЗ кабельной линии 35 кВ; =0,5 с - ступень селективности для МТЗ.
Коэффициент чувствительности защиты по току, согласно [7,стр.356]:
(14.16)
где =1600 А – ток даухфазного КЗ на выводах генератора.
Коэффициент чувствительности защиты по напряжению согласно [7,стр.356]:
(14.17)
где = - максимальное остаточное напряжение при КЗ в конце зоны действия защиты.
Защита от симметричных перегрузок
Для защиты генератора от симметричных перегрузок используем однорелейную токовую защиту. Ток срабатывания защиты согласно [7,стр.379]:
(14.18)
где =1,05; - коэффициент возврата ( для реле РТ-40: =0,8);
Для выполнения защиты выбираем токовое реле РТ-40/6 с током срабатывания =5,0 А. Соединение катушек параллельное.
Выдержка времени принимаем на ступень больше, чем выдержка времени защиты от внешних КЗ.
(14.19)
Для создания выдержки времени применяем реле времени ЭВ-123.
Защита от замыкания на землю во второй точке цепи возбуждения
Защита выполняется по мостовой схеме. В диагональ моста включается токовое реле КА. Схема исполнения защиты приведена на рис. 14.2.
Рис. 14.3 Защита от замыканий на землю обмотки возбуждения
Мост образуется сопротивлениями и левой и правой части обмотки возбуждения (относительно первой точки замыкания К1) и сопротивлениями и переменного резистора, подключенного к кольцам ротора генератора. До появления второго замыкания мост балансирует, на переменном резисторе устанавливают такое сопротивление, при котором ток в диагонали отсутствуют.
Этому соответствует условие: При возникновении второй точки замыкание на землю (точка К2), баланс моста нарушается и защита срабатывает.
Даже при сбалансированном мосте через его диагональ может проходить ток, обусловленный неравномерностью воздушного зазора между статором и ротором генератора. Чтобы под действием указанного тока защита не сработала, последовательно с основной обмоткой токового реле КА, включает реактор LR, имеющий для переменного тока большое сопротивление. Кроме этого, в диагональ моста включают трансформатор тока ТА, вторичный тока которого подводят к дополнительной обмотке токового реле КА. Магнитодвижущая сила обмотки направлена встречно магнитодвижущей силе обмотки , поэтому воздействие переменного тока на реле КА уменьшается.
Защита от замыканий на землю в двух точках цепи возбуждения отстраивается от тока небаланса обусловлено неточный балансировкой моста и наличием переменного тока в реле.
Список литературы
1. Л. Д. Рожкова, В.С. Козулин. «Электрическое оборудование станций и подстанций» Москва: Энергоатомиздат 1987 г.
2. И. П. Крючков, Н. Н. Кувшинский, Б. Н. Неклепаев. « Электрическая часть станций и подстанций» Москва: Энергия 1978 г.
3. В. И. Идельчик «Электрические системы и сети» Москва, Энергоатомиздат 1989 г.
4. Б. Ю. Липкин. «Электроснабжение промышленных предприятий» Москва, «Высшая школа» 1975 г.
5 «Справочник по релейной защите». Под общей редакцией М.А. Берковича Государственное энергетическое издательство. 1963 г.
6. А. М. Авербух. «Релейная защита в задачах с решениями и примерами» Ленинград, Энергия 1975 г.
7. М. А. Беркович, В. А. « Основы техники и эксплуатации релейной защиты» Москва: Энергия 1971 г.
8. М. А. Беркович, В. Н. Вавин, М. Л. Голубев и др. «Справочник по релейной защите» Государственное энергетическое издательство, Москва, 1963 г.
Страницы: 1, 2, 3
