Релейная защита и автоматика систем электроснабжения

Номинальный ток на стороне НН:

Iнт4=Iном т4*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.

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

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

Таблица №11 Определение числа витков дифференциальной, уравнительных и тормозной обмоток реле ДЗТ-11 защиты трансформаторов Т1,Т2

3.4.2 Максимальная токовая защита Т1,Т2 от токов внешних КЗ

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.

Выбираем ТТ типа ТВТ-35/10, KI = 800 / 5. Ток срабатывания реле РТ-40 для схемы ТТ, соединенных в треугольник:

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.

Проверяем коэффициент чувствительности при двухфазном КЗ за трансформатором:

К(2)Ч.ОСН =0,865*I(3)К11/I СЗ.Т2=0,865*7220*10,5/(461,9*37)=3,8 >1,5

Выдержка времени защиты должна быть минимальной и согласованной с МТЗ отходящих присоединений:

tc.з = max (tc.зн3; tс.з н4 ) + t = 1 + 0,5 = 1,5 c,

Выбираем реле времени ЭВ-122,tу=(0,25-3,5)с,Uном =220В.

3.4.3 Газовая зашита трансформатора

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.

3.4.4 Максимальная токовая зашита трансформатора oт перегрузки

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.

3.4.5 Проверка ТТ по условию 10%-ной погрешности

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

3.5 Расчет двухступенчатой токовой направленной защиты линий W1, W2, W3

3.5.1 Расчет защиты линии W1

Расчёт установок срабатывания защиты выключателя Q2

Ток срабатывания максимальной токовой защиты:

(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

Округляем до Iуст=90А

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

Выбираем реле времени ЭВ-122,tу=(0,25-3)с

Для комплекта защиты, установленного на выключателе Q5 выдержку времени можно не предусматривать

Выбираем тип реле направления мощности РБМ-171/1 и определяем длину мёртвой зоны:

Реле мощности подключаем к тем же ТТ и ТН типа НОМ-35-669У,Кu=35000/100

Ip=I(3)к/КI=21000/300=70А

Sср min=4 ВА,a=(90-jн)=45°

jр=jл-90°=arctg(Xуд/Rуд)-90°=73° -90° = -17°

(%)=*100%/=0,0015*100/8=0,02%

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;

Zпр=0,6 Ом;

Zпер=0,1 Ом;

Zрасч=2*Zпр+ ZРТ40+ Zпер=2*0,6+0,01+0,1=1,31Ом

1,31Ом<4,2Ом

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

Округляем до Iуст=90А

Уточняем Ic.о.=27000А

Отсечка выполняется на реле РТ-40/100

МТЗ W3

Ток срабатывания защиты

, Iс.р.=Кс.х.*Iс.з./КI

Реле этой ступени подключается к тем же ТТ, что и отсечка

Iс.р.=1*1055/300=3,5, Iуст=4А

Уточняем Iс.з.=1200А

Выбираем реле РТ-40/10

Проверка чувствительности МТЗ:

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

Выбираем тип реле направления мощности РБМ-171/1 и определяем длину мёртвой зоны:

Реле мощности подключаем к тем же ТТ и ТН типа НОМ-35-669У,Кu=35000/100

Ip=I(3)к/КI=210130/300=67,1А

Sср min=4 ВА,a=(90-jн)=45°

jр=jл-90°=arctg(Xуд/Rуд)-90°=64° -90° = -26°

(%)=*100%/=0,0045*100/4=0,11%

Проверка ТТ на 10% погрешность

Iрасч=1,1*Ic.р.=1,1*1200=1320А

К10=1320/250=5,28;     

Zндоп=4,2 Ом

ZРТ40=S/I2ср=0,5/42=0,03 Ом;

Zпр=0,6 Ом;

Zпер=0,1 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

Список использованных источников

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