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%.
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
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
Ток срабатывания защиты, А
454,6
288,7
Коэффициент трансформации ТТ
600/5
Ток срабатывания реле расчетный, А
3,78
2,4
Тип реле
РТ – 40
Уставка реле, А
4
3
Ток срабатывания защиты уточненный, А
480
360
Сопротивление трансформатора при однофазном КЗ, Ом
0,042
0,065
Ток однофазного КЗ за трансформатором, А
5238,1
3384,6
Коэффициент чувствительности
11,5
11,7
Iнт4=Iном т4*Kт=34,64*10,5/0,4=909A.
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
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);
=1,5*1503*9/(7120*0,8)=3,56 вит,
где =0,8 - тангенс угла наклона касательной на графике тормозной характеристики реле типа ДЗТ-11. Принимаем ближайшее большее число витков тормозной обмотки = 4.
Определяем коэффициент чувствительности защиты при КЗ за трансформатором на выводах, когда ток повреждения проходит только через ТТ стороны 35 кВ, и торможение в реле, следовательно, отсутствует. Значение трехфазного тока при КЗ за трансформатором (точка К4), приведенное к стороне ВН, равно:
I(3)К4ВН= I(3)К4НН /К I =7120/(37/10,5)=2021А.
В соответствии с таблицей 1 [1], для схемы соединения обмоток ТТ в треугольник расчетный ток в реле при двухфазном КЗ за трансформатором равен:
=1,5*2021/120=25,3 А.
Защита подключается к ТТ типа ТПОЛ-10, KI =600/5. Коэффициент чувствительности:
К(2)ч = /Iс.р. =25,3/5,4=4,7>2,0.
Расчет уставок дифференциальных защит трансформаторов Т1,Т2 приведён в табличной форме(Таблица 10,11).
Таблица№10 Определение вторичных токов в плечах защиты
Наименование параметра
Значение параметра
Т2
Тип трансформатора
ТД-16000/35
250/880
Группа соединения трансформатора
Y /-11
Схема соединения обмоток ТТ
/ Y
Вторичный ток в плечах защиты I2, A
7,3/3,6
Таблица №11 Определение числа витков дифференциальной, уравнительных и тормозной обмоток реле ДЗТ-11 защиты трансформаторов Т1,Т2
Ток срабатывания защиты , А
375
Ток срабатывания реле основной стороны (ВН), А
5,4
18,4
Числи витков реле основной стороны, округленное, вит
Число витков неосновной стороны, расчетное, вит.
8,9
Число витков неосновной стороны , округленное, вит.
Ток трехфазного КЗ приведённый к 10,5 кВ , А
7120
Первичный ток небаланса, А
1424
79
Ток небаланса с учетом третьей составляющей, А
1503
Число витков тормозной обмотки,расчетное,вит
3,56
Число витков тормозной обмотки принятое, вит
Ток в реле при двухфазном внешнем КЗ, А
77
14,3>2
Область внешних КЗ трансформатора находится на стороне НН, включая в первую очередь сборные шины. Ток срабатывания защиты отстраивается от максимального рабочего тока, протекающего через трансформатор.
Для трансформатора Т1 рабочий ток обусловлен током нагрузки HI, H2 и суммой номинальных токов трансформаторов Т4, Т5, Т6. Ток срабатывания защиты равен:
Iс.з Т1 =(Kн/Кв)* (кСЗП1*IРАБ.Н1+ кСЗП2*IРАБ.Н2+ кСЗПW4*IРАБ.W4 ) = ==736,4 А.
Выбираем ТТ типа ТВТ-35/10, KI = 800 / 5. Ток срабатывания реле РТ-40 для схемы ТТ, соединенных в треугольник:
Icp =IСЗ Т1 /КI = • 736,4 /160 =7,97 А; Iу = 8 А.
Выбираем РТ-40/10. Уточняем ток срабатывания защиты: IСЗ Т1 = 739 А.
Проверяем коэффициент чувствительности при двухфазном КЗ за трансформатором:
К(2)Ч.ОСН =0,865*I(3)К4/I СЗ.Т1=0,865*7120*10,5/(739*37)=2,36 >1,5
Выдержка времени защиты должна быть минимальной и согласованной с МТЗ отходящих присоединений:
tc.з = max (tc.зw1; tс.з w2; tс.з w4 ) + t = tc.з w4 + t = 1 + 0,5 = 1,5 c,
Выбираем реле времени ЭВ-122,tу=(0,25-3,5)с,Uном =220В.
Для трансформатора Т2 рабочий ток обусловлен током нагрузки H3, H4.
Ток срабатывания защиты равен:
Iс.з Т2 =(Kн/Кв)* (кСЗП3*IРАБ.Н3+ кСЗП4*IРАБ.Н4) ==426,2 А.
Icp =IСЗ Т2 /КI = • 426,2 /160 =4,6 А;
Iу = 5 А.
Выбираем РТ-40/10.
Уточняем ток срабатывания защиты: IСЗ Т2 = 461,9 А.
К(2)Ч.ОСН =0,865*I(3)К11/I СЗ.Т2=0,865*7220*10,5/(461,9*37)=3,8 >1,5
tc.з = max (tc.зн3; tс.з н4 ) + t = 1 + 0,5 = 1,5 c,
Основным элементом газовой защиты трансформатора является газовое реле, которое устанавливается в маслопроводе между расширителем и баком трансформатора. Для защиты трансформатора от внутренних повреждений используются реле типа РГ43-66 с чашеобразными элементами. Реле срабатывает тогда, когда скорость движения масла и газов достигает значения 0.6-1.2 м/с. При этом время срабатывания 0,05-0,5 с. Газовая защита должна действовать на сигнал при слабом газообразовании и понижении уровня масла и на отключение при интенсивном газообразовании и дальнейшем понижении уровня масла.
Первичный ток срабатывания определяется по условию отстройки от номинального тока трансформатора на стороне, где установлена рассматриваемая зашита, по выражению:
Iс.з =(Kн/Кв)* IНОМ.Т
где Кн - коэффициент надежности, который, согласно [9, 10], принимается равным 1,05
Для трансформатора Т1:
Iс.з =1,05/0,8*250=328,12 А
Защита подключена к тем же ТТ. что и защита от внешних КЗ
Ток срабатывания реле РТ-40 равен:
Ток установки срабатывания Iу=4 А.
Принимаем реле РТ-40/6.
Уточняем ток срабатывания защиты:Iс.з =369,5А
Выдержка времени защиты выбирается по условию согласования с последними, наиболее чувствительными ступенями зашит от многофазных КЗ предыдущих элементов, присоединенных к шинам низшего напряжения Кроме того, МТЗ от перегрузки должна быть согласована по времени с МТЗ от внешних КЗ трансформатора.Поэтому:
tcз пер = tcз внеш + Dt = 1,5+0,5=2с.
Выбираем реле времени постоянного тока
ЭВ-122,tу=(0,25-3,5)с.,Uном=220В
Результаты расчетов для трансформаторов Т1 и Т2 сведены в таблицу №12.
Таблица №12 Максимальная токовая защита трансформаторов Т1 и Т2 от перегрузки.
Номинальный ток трансформатора со стороны ВН, А
Ток сралатывания защиты:
Расчетный/фактический, А
328,12/369,5
Коэффициент трансформации
800/5
Схема соединений ТТ
Ток срабатывания реле, расчетный, А
3,55
РТ – 40/6
Ток уставки, А
Время срабатывания, с
2
Тип реле времени
ЭВ – 122
Для сокращения числа однотипных расчетов из трех комплектов защит трансформаторов Tl, T2, выбираются трансформаторы тока, имеющие наибольшее значение предельной кратности k10 и наибольшую вторичную нагрузку. Схемы защит во обоих случаях аналогичны. Со стороны ВН трансформаторов сопротивление нагрузки ТТ наиболее загруженной фазы А. содержащей реле тока зашиты от внешних КЗ и от перегрузки, примерно равно сопротивлению уравнительной обмотки ДЗТ-11 (без тормозной обмотки) Но предельная кратность к10 для ДЗТ-11 значительно больше, чем для двух реле тока, поэтому расчет приводим только для дифференциальной защиты. Для продольных дифференциальных защит первичный расчетный ток, при котором должна обеспечиваться работа ТТ с погрешностью не более 10%, принимается равным наибольшему значению тока при внешнем КЗ. Из двух случаев расчета наибольшее значение предельной кратности получается для Т1:
K10 = I1РАСЧ / I1НОМ.Т2 = 7220/880=8,77
По кривым предельных кратностей для ТТ: ТФНД-35М, ZН.ДОП = 4 Ом.
Расчетное сопротивление на фазу: ДЗТ-11 равно 0,1 Ом;
сопротивление прямого и обратного проводов - 0,6 Ом,
переходное сопротивление контактов – 0,1 Ом.
Суммарное сопротивление для схемы треугольника ТТ при двухфазном КЗ за трансформатором равно:
Zн.расч = 3*Rnp +3* Zдзт + Rnep = 3*0,6+3*0,1+0,1=2,2 Ом< 4 Ом
(Iраб max=500А)
Защита подключается к ТТ типа ТФН-35М, КI=1500/5, класса Д.Схема соединения ТТ-неполная звезда
Для Q2:
Ic.р.=2100/300=7A;Iуст=7А
Выбираем реле РТ-40/10. Проверим коэффециент чувствительности
Кч=0,866*I(3)к/Icз2=0,866*21200/2100=8,74>1,5
Отсечка защиты
W1:Icо=Kн*I(3)к=1,25*21200=26500А
Ток срабатывания реле:
Iср=Ico/KI=26500/300=88,3А
Округляем до Iуст=90А
Уточняем Iс.о.=27000А
Выбираем реле РТ-40/100
Коэффициент отсечки Kотс=Iуст/Iс.р.мтз=90/7=12,8
Выбираем тип реле направления мощности РБМ-171/1 и определяем длину мёртвой зоны:
Реле мощности подключаем к тем же ТТ и ТН типа НОМ-35-66У1,Кu=35000/100
Ip=I(3)к/КI=20130/300=67,1А
Sср min=4 ВА,a=(90-jн)=45°
jр=jл-90°=arctg(Xуд/Rуд)-90°=73° -90° = -17°
(%)=*100%/=0,0015*100/10=0,015%
Расчёт установок срабатывания защиты выключателя Q1
Защита подключается к ТТ типа ТФН-35М,КI=1500/5 класса Д.Схема соединения ТТ-неполная звезда
Icз1=1,25*(2100+500)=3250A
Ic.р.1=250/300=10,8А,Iуст=11А
Уточняем Iсз1=11*300=3300А
Выбираем реле РТ-40/20
Проверка коэффициента чувствительности:
K(2)ч=0,266*21200/3300=5,6>1,5
Отсечка для Q1:
Iс.о.=Кн*I(3)к=1,25*21200=26500А
Ток срабатывания реле отсечки:
Ic.р.=26500/300=88,3А,Iуст=90А
Уточняем Iс.о.=27000А,Котс12,8
Отсечка выполняется на релеРТ-40/100
Расчёт времени срабатывания комплекта защиты, установленного на выключателе Q1:
tc.з.=tс.з.Q3+Dt=2,5+0,5=3с
Защита, установленная на выключателе Q2, может выполняться без выдержки времени
Выбираем реле времени ЭВ-122,tу=(0,25-3)с
Проверка ТТ на 10% погрешность
Iрасч=1,1*Ic.р.=1,1*2100=2310А
К10=2310/500=4,62 ;
Zндоп=4,2 Ом
ZРТ40=S/I2ср=0,5/72=0,01 Ом;
Zпер=0,1 Ом;
Zрасч=2*Zпр+ ZРТ40+ Zпер=2*0,6+0,01+0,1=1,31Ом
1,31Ом<4,2Ом
Условие выполняются.
3.5.2 Расчёт защиты линии W2
Комплект защиты линии W2 выполняется на выпрямленном оперативном токе, содержит селективную отсечку без выдержки времени(1 ступень) и МТЗ(2 ступень).
В качестве базового реле используется реле типа РТ-40.
Выбираем ТТ типа ТФН-35 класса 0,5,коэффициент трансформации 1500/5.
Защита подключается к ТТ типа ТФН-35М, КI=1500/5, класса Д.Схема соединения ТТ-неполная звезда.
Ток срабатывания отсечки выбирается по условию отстройки от тока КЗ при повреждении в конце линии(точка К3).
Ic.о.=1,25*21000=26250A
Ток срабатывания реле
Ic.р.=1*26250/300=87,5А
Уточняем Ic.о.=27000А
МТЗ W2
Ток срабатывания защиты
Iс.р.=Кс.х.*Iс.з./КI
Реле этой ступени подключается к тем же ТТ, что и отсечка
Iс.р.=1*2100/300=7А, Iуст=7А
Уточняем Iс.з.=2100А
Выбираем реле РТ-40/10 и РТ-40/100
Проверка чувствительности МТЗ:
K(2)ч,осн=0,866*21000/2100=8,6>1,5
K(2)ч,рез=0,866*7220/2100=2,97>1,5
Время срабатывания защиты для выключателя Q6
tc.з.=tс.з.Q4+Dt=2,5+0,5=3с
Для комплекта защиты, установленного на выключателе Q5 выдержку времени можно не предусматривать
Реле мощности подключаем к тем же ТТ и ТН типа НОМ-35-669У,Кu=35000/100
Ip=I(3)к/КI=21000/300=70А
(%)=*100%/=0,0015*100/8=0,02%
Zпр=0,6 Ом;
Условие выполняется.
3.5.3 Расчёт защиты линии W3
Выбираем ТТ типа ТФН-35 класса 0,5, коэффициент трансформации 1500/5. Схема соединения ТТ-неполная звезда.
Селективная отсечка W3
Ток срабатывания выбирается по условию отстройки от тока КЗ при повреждении в конце линии(точки К2 и К3)
Ic.о.Q4=1,25*21000=26250A
Ic.о.Q3=1,25*21130=25162,5A
Ток срабатывания реле отсечки
Ic.р. Q4=1*26250/300=87,5А
Ic.р. Q3=1*25162,5/300=83,87А
Отсечка выполняется на реле РТ-40/100
МТЗ W3
, Iс.р.=Кс.х.*Iс.з./КI
Iс.р.=1*1055/300=3,5, Iуст=4А
Уточняем Iс.з.=1200А
Выбираем реле РТ-40/10
K(2)ч,осн=0,866*21000/1200=15,1>1,5
K(2)ч,рез=0,866*1751*37/(10,5*1200)=4,5>1,5
Время срабатывания защиты
tc.з.=tс.з.Т1+Dt=2+0,5=2,5с
Выбираем реле времени ЭВ-122,tу=(0,25-3,5)с
Ip=I(3)к/КI=210130/300=67,1А
jр=jл-90°=arctg(Xуд/Rуд)-90°=64° -90° = -26°
(%)=*100%/=0,0045*100/4=0,11%
Iрасч=1,1*Ic.р.=1,1*1200=1320А
К10=1320/250=5,28;
ZРТ40=S/I2ср=0,5/42=0,03 Ом;
Zрасч=2*Zпр+ ZРТ40+ Zпер=2*0,6+0,01+0,1=1,33Ом
1,33Ом<4Ом
условие выполняется.
3.5.4 Согласование времени срабатывания защит
Защиты в конце линий W1 и W2 (Q2 и Q5 соответственно)отстраивать по времени не надо, так как они должны сработать мгновенно при КЗ на соответствующих линиях, что обеспечивает отсечка вместе с реле направления мощности.
Установки по времени выбираем следующим образом:
tс.з.Q1> tс.з.Q3> tс.з.Q5
tс.з.Q6> tс.з.Q4> tс.з.Q2
Подставляя численные значения, получим:
3>2,5>0,5 tQ1= tQ6=3c
3>2,5>0,5 tQ3= tQ4=2,5c
1. Чернобровое Н.В. Релейная защита. - М.: Энергия, 1974. - 608 с.
2. Шабад М.А. Расчеты релейной зашиты и автоматики распределительных сетей. - Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 290 с.
3. Правила устройства электроустановок / Милэнерго РФ. - 6-е изд-е перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1999. - 640 с.
4. Какуевицкий Л.И., Смирнова Т.В. Справочник реле защиты и автоматики. - М.: Энергия, 1972. - 280 с.
5. Реле защиты. - М.: Энергия, 1976. - 464 с.
6. Неклепаев Б.Н., Крючков К.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учебное пособие для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.
7. Мухин А.И. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учебное пособие.-Вологда:Изд-во ВоГТУ, 2000.-180 с.
Страницы: 1, 2
