Расчет релейной защиты и автоматики насосной подстанции напряжением 6/0,4 кВ

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Тема «Расчет релейной защиты и автоматики насосной подстанции напряжением 6/0,4 кВ»



Содержание

• Исходные данные
• 2. Расчет токов короткого замыкания
• 2.1 Расчет сопротивления линии
• 2.2 Расчет токов короткого замыкания
• 3. Расчет релейной защиты
• 3.1 Защита 1 - трансформаторов aTSE-2000/6/0,4 кВ
• 3.2 Защита 2 -- расчет установок защит, установленных на АВР
• 3.3 Защита 3 -- максимальная токовая защита отходящих линии
• 3.4 Дифференциальная защита силового трансформатора aTSE-2000/6/0,4
• 3.5 Защита 4 -- защита в начале линии 6 кВ
• 4. Построение карты селективности
• 5. Выбор времени срабатывания МТЗ
• Литература


Исходные данные:

Таблица 1

№	Наименование потребителей	n	Ру, кВт	cos/tg	Ки	Рр, кВт	QP, кВАр	Uн, кВ
I секция
1	Насосы центробежные	2	315	0.90/-0.48	0.85	1071	-514,08	6
2	Эл.двигатели задвижек	20	5,5	0.85/0.62	0,4	44	27,28	0,4
3	Освещение	-	40	1/-	0.6	24	-
4	Дренажный насос	4	10	0.92/0.43	0.4	32	13,76
5	Тельфер	1	15	0.87/0.57	0,4	6	3,42
Итого I секция:	1177	-469,62
II секция
6	Насосы центробежные	2	315	0.90/-0.48	0.85	1071	-514,08	6
7	Вентиляторы	6	15	0.95/0.33	0,85	72	23,76	0,4
Итого II секция:	1143	-490,32

№	Pm	Qm	Sm	Im	? S	Sтр	? Im
I секция	1177	-469,62	1267,23	72,83	2510,75	1793,39	144,308
II секция	1143	-490,32	1243,73	71,47

Расчетная полная мощность на стороне 6 кВ составит:

Sр = 1255,5 кВА

Iр = 1255,5 /1,73*6= 120,9 А

Выбираем провод марки АПвЭмПг 3х50/16

= 0,162 (Ом/км);

= 0,406 (Ом/км).

Выбираем силовой трансформатор типа aTSE-2000/6/0,4.



Основные технические характеристики трансформатора aTSE-2000/6/0,4.

Мощность	кВA							2000
Тип	aTSE							822/10
ВН	6 000 В
НН	400 В
Группa соeдинeния								Dyn11
Потeри х.х.	Po (W)							3600
Потeри к.з.	Pk 75 (W)							14900
Нaпряжeниe к.з.	%							6
Aкустичeскоe дaвлeниe [dB(A)]	LpA							61
Aкустичeскaя мощность [dB(A)]	LwA							77
Рaзмeры [ мм ]	Длинa							1810
	Ширинa							970
	Высотa							2505
Мaссa [ кг ]	[ кг ]							4600

Отклонeния

Потeри х.х.	Po + 15 %
Потeри к.з.	Pk + 15%
Общиe потeри	Po +Pk + 10%
Нaпряжeниe	uk + 10%

2. Расчет токов короткого замыкания

U1 L1=0,6 км

К1

ТП U2

рис. 1

2.1 Расчет сопротивления линии.

Сопротивление электрической системы с учетом:

Skmin =180 МВА;

Skmах =130 МВА

Uб = 6 кВ

Находим Iкmax и Iкmin по формуле Iкmax = и Iкmin =

после чего находим сопротивление системы по формуле:



и

Полученные результаты заполняем в таблицу:

Iкmax кА	Iкmin кА	Xс min Ом	Xс max Ом
17,34	12,52	0,2	0,27

Определим активное и индуктивное сопротивление воздушной линии АПвЭмПг 3х50/16 U= 6 кВ, длиной L = 0,6 км:

Rвл = (Ом)

где -удельная проводимость металла,AI=32 м/Ом*мм2

S-сечение провода, мм2

L - длина линии, км;

Xвл = х0 · L = 0,406 · 0,6 = 0,243 (Ом)

где X0 - удельное реактивное сопротивление линии, х0 = 0,406 Ом/км

Zвл = 0,446 Ом

Определим сопротивление силового трансформатора aTSE-2000/6/0,4

При

Uкз = 6 %: Хтр = 0,108*10-3 (Ом)

Rтр = 0,032*10-3 (Ом)

Zтр = 0,112*10-3 (Ом)



2.2 Расчет токов короткого замыкания

К2

К1

К3

Сопротивление системы до точки короткого замыкания вычисляется по формуле:

Zс = , Ом

где - суммарное активное сопротивление отрезка линии от системы до точки КЗ, Ом

- суммарное реактивное сопротивление отрезка линии от системы до точки КЗ, Ом

Если < то принебригают.

Точка КЗ 2



0,2 + 0,243 = 0,443 (Ом) - минимально значение реактивного сопротивления отрезка линии от точки КЗ 2 до системы.

0,27 + 0,243 = 0,513 (Ом) - максимальное значение реактивного сопротивления отрезка линии от точки КЗ 2 до системы.

0,375 = 0,375 Ом - значение активного сопротивления отрезка линии от точки КЗ 2 до системы.

= 0,58 (Ом) - минимальное значение полного сопротивления от точки КЗ 2 до системы.

= 0,635 (Ом) - минимальное значение полного сопротивления от точки КЗ 2 до системы.

Iк2max = 5979 (А)

Iк2min = 5461,7 (А)

Точка КЗ 3

0,2 + 0,243 + 0,108 = 0,551 (Ом) - минимально значение реактивного сопротивления отрезка линии от точки КЗ 3 до системы.

0,27 + 0,243 +0,108 = 0,621 (Ом) - максимальное значение реактивного сопротивления отрезка линии от точки КЗ 3 до системы.

0,375 + 0,032 = 0,407 Ом - значение активного сопротивления отрезка линии от точки КЗ 3 до системы.

= 0,685 (Ом) - минимальное значение полного сопротивления от точки КЗ 3 до системы.

= 0,742 (Ом) - минимальное значение полного сопротивления от точки КЗ 3 до системы.

Iкзmax = 5063 (А)

Iкзmin = 4674 (А)

Токи КЗ	К1	К2	К3
Iмах Iмин	17 340 12 520	5 979 5 461,7	5 063 4 674



3. Расчет релейной защиты.

3.1 Защита 1 - трансформаторов aTSE-2000/6/0,4 кВ

Основными видами повреждений в трансформаторах (автотрансформаторах) являются:

· замыкания между фазами в обмотках и на их выводах;

· замыкания в обмотках между витками одной фазы (витковые замыкания);

· замыкания на землю обмоток или их наружных выводов.

В соответствии с этим, согласно ПУЭ, на трансформаторах (? 6 кВ) должны предусматриваться устройства релейной защиты , действующие при:

· повреждениях внутри баков маслонаполненных трансформаторов;

· многофазных КЗ в обмотках и на их выводах;

· витковых замыканиях в обмотках трансформаторов;

· внешних КЗ;

· перегрузках (если они возможны);

· понижениях уровня масла в маслонаполненных трансформаторах;

Для трансформаторов малой и средней мощности (сюда относится и наш защищаемый трансформатор) хорошую защиту можно обеспечить применением мгновенной токовой отсечки в сочетании с максимальной защитой и газовой защитой.

Газовая защита является: наиболее чувствительной защитой трансформатора от повреждения его обмоток и особенно при витковых замыканиях, на которые максимальная защита и отсечка не реагируют, защитой от понижения уровня масла в маслонаполненных трансформаторах. На нашем трансформаторе предусматриваем газовое реле чашечного типа РГЧ.

Для защиты от повреждений на выводах, а также от внутренних повреждений предусматриваем токовую отсечку без выдержки времени, устанавливаемую со стороны питания и охватывающую часть обмотки трансформатора.

Рассчитаем коэффициент самозапуска нагрузки:

ксзп

где Iсзп -- ток самозапуска нагрузки, А

Iр.макс. -- максимальный рабочий ток, А, за Iр.макс. с учетом `аварийного` отключения второго трансформатора принимаем расчетный суммарный ток двух секций 6 кВ.

= 144,308 А

Iсзп

где Хэ -- эквивалентное сопротивление, Ом,

Хэ = Хс. + Хвл + Хтр + Хнагр.

где Х*нагр. = 0,35 (Ом) для общепромышленной нагрузки.

Хэ = 0,27 + 0,243 + 8,41 = 8,92 (Ом)

Iсзп 388,8 (А)

ксзп = 388,8 /144,308 = 2,7

Следовательно, ток срабатывания защиты на стороне 6 кВ, выполненной по схеме неполной звезды с двумя реле РТ-85 (I вариант) и по схеме неполной звезды с тремя реле РТ-85 (II вариант), дешунтирующими соответственно два ЭО будет равен:

Iс.з. ? 633,15 (А)

где кн =1,3 -- коэффициент надежности срабатывания реле РТ-85;

кв = 0,8 -- коэффициент возврата реле РТ-85.

Заметим, что потребители на стороне 0,4 кВ не являются ответственными и поэтому АВР на стороне 0,4 не предусматриваем.

Тогда ток срабатывания реле максимальной защиты для обоих вариантов будет равен:

Iс.р. (А)

где nт =800/5 -- коэффициент трансформации трансформатора тока;

ксх = 1 -- коэффициент схемы неполной звезды;

Принимаем ток срабатывания реле РТ-85 Iс.р.= 5 (А), тогда Iс.з (А)

Определим чувствительность максимальной защиты трансформатора:

1) при двухфазном КЗ за трансформатором соединением обмоток /?-11 расчетный ток в реле:

Iр 25,32 (А) (I вариант)

к(2) ч 25,32/5 = 5,06 ? 1,5 и, следовательно, схема неполной звезды с двумя реле нам подходит.

2) при однофазном КЗ на стороне 0,4 кВ за трансформатором со схемой соединения обмоток /?-11 ток I(1)к ? I(3)к

Iр (А)

к(1) ч 19,5/5 = 3,8 ? 1,5 и, следовательно, схема нам подходит.

Тогда ток срабатывания отсечки:

Iс.о. ? кн I(3) к.макс. = 1,6 * 4679 = 7486,4 (А)

где кн = 1,6 -- коэффициент надежности для реле РТ-85

Проведем расчетную проверку трансформаторов тока типа ТЛМ-10 с nт = 800/5, проверку чувствительности реле защиты и ЭО после дешунтирования, проверку допустимости применения реле РТ-85 по максимальному значению тока КЗ.

1) Проверка на 10 % погрешность производится при токе срабатывания отсечки :

к10

чему соответствует сопротивление Zн.доп. = 5,5 (Ом)

В режиме дешунтирования сопротивление Zн.расч. = 2 rпр. + zр + rпер. , где rпр. -- сопротивление соединительных проводов (Cu) при длине 15 м и сечении 4 мм2, zр -- сопротивление реле РТ-85, rпер. -- сопротивление переходное контактов, принимаем равным 0,1 (Ом)

rпр. (Ом) zр = (Ом)

Zн.расч. = 2 · 0,04 + 1,87 + 0,1+ 1,87 = 3,97 (Ом) < 5,5 (Ом), что соответствует погрешности е < 10 % до дешунтирования ЭО.

2) После дешунтирования ЭО значение Zн.расч. возрастает на ZЭО = (Ом), таким образом Zн.расч. = 2,97 + 2 = 4,97 (Ом) и погрешность трансформатора тока в режиме после дешунтирования ЭО не превышает 10 %.

3) Произведем проверку чувствительности ЭО:

При токе надежного срабатывания ЭО 5 (А) предельная кратность к10 = 1, чему соответствует Zн.доп. = 5,5 (Ом), т.е. значительно больше чем Zн.расч. = 4,97 (Ом). Следовательно, е < 10 % и тем более f < 10 %.

кч ЭО 7,83 > 1,5,

где Iр.мин.25,3 (А);

Iс.ЭО = 5 (А);

ку = 1 -- коэффициент, учитывающий уменьшение тока в ЭО по сравнению с током в измерительных трансформаторах реле защиты при двухфазном КЗ за трансформатором.

4) Проверяем точность работы реле типа РТ-85 при максимальном токе КЗ

По Zн.расч. = 3,97 определяем к10 доп. = 13 %, затем кмакс. = 4679/800 = 5,85 и коэффициент А =7,83/5= 1,72 при котором f = 10 %, что меньше допустимых 50% для реле типа РТ-85.

I2к.макс.30 (А) < 150 (А)

5) Проверяем максимальное значение напряжения на выводах вторичной обмотки трансформатора тока после дешунтирования ЭО:

U2 макс.* 17,2 * 5 *3,97 = 121 (В) < 1400 (В)

релейный защита автоматика подстанция

Таким образом, трансформатор тока типа ТЛМ-10 нам подходит по всем параметрам.

Технические характеристики трансформатора тока ТЛМ-10

Наименование параметра	Показатель
Номинальное напряжение, кВ	10
Номинальная частота переменного тока, Гц	50
Номинальный вторичный ток, А	5
Номинальный первичный ток, А	800

Таблица 3

п/п	Наименование	Обозначение и расчетная формула	Вычисленное значение
1	Максимальный рабочий ток, А	Iм	144
2	Коэффициент трансформации трансформатора тока	nТ	800/5
3	Минимальное значение тока трехфазного КЗ в зоне защиты	Основной, А	Iк1(3)	4679
		Резервной, А	Iк2(3)	-
4	Сквозной ток КЗ или пусковой ток (для двигателя) при пуске от полного напряжения, А	Iк(3)	-
5	Расчетные коэффициенты	Самозапуска	Ксзп	2,7
		Схемы включения реле	Ксх	1
		Надежности	Кн	1,1
		Возврата реле	Кв	0,8
6	Ток срабатывания реле	Расчетный, А		3,95
		Принятый, А	iср	5
		Первичный, А	Iсз=iсрnТ	800
7	Чувствительность защиты	В зоне основной защиты	Кч=0,87 Iк1(3)/ Iсз	5,06
		В зоне резервной защиты	Кч=0.87 Iк2(3)/ Iсз
		За трансформатором	Кч=0.5 Iк2(3)/ Iсз
8	Выбрано токовое реле	Количество и тип	-	3РТ-85
		Пределы уставки тока реле, А	от 4 до10
9	Принятая уставка времени защиты, с	t	0,5
10	Выбрано реле времени	Тип и пределы уставки, с	-
11	Расчетные коэффициенты	Схема включения реле	Ксх	1
		Надежности	Кн	1,6
12	Ток срабатывания отсечки	Расчетный, А		33,88
		Принятый, А	iсро	35
		Первичный, А	Iсзо=iсроnТ	7486,4
13	Кратность тока срабатывания отсечки	iсро/iср	7
14	Чувствительность защиты (отсечки) при I(3) к	Кч=0,87 Iк1(3)/ Iсзо	0,7
15	Выбрано токовое реле	Количество и тип	-	3РТ-85
		Пределы уставки тока реле, А	от 8 до 80

3.2 Защита 2 -- расчет уставок защит, установленных на АВР

Максимальный ток, проходящий через секционный выключатель:

Iр.макс 122 (А)

где Sр -- суммарная полная мощность одной из двух секций 6 кВ (для расчета выбираем I секцию), кВ·А;

S = 1267,23 (кВ·А)

Определим ток самозапуска:

Iсзп (А)

где Хэ -- эквивалентное сопротивление, Ом,

Коэффициент самозапуска:

ксзп 0,9

Ток срабатывания селективной максимальной защиты:

Iс.з. ? (А)

где кн =1,1 -- коэффициент надежности срабатывания реле РСТ-13;

кв = 0,9 -- коэффициент возврата реле РСТ-13.

По согласованию чувствительности с защитами на стороне 6 кВ (трансформатора 6/0,4):

I с.з. ? k н.с. (I с.з.пред.макс. + УI р. ) ;

где k н.с. = 1,3 -- коэффициент надежности согласования реле РСТ-13 с РТ-85;

I с.з.пред.макс. -- наибольший ток срабатывания предыдущей защиты, А;

УIр.-- геометрическая сумма максимальных рабочих токов всех предыдущих элементов, за исключением тех, с защитами которых производится согласование;

I с.з. ? 1,3 (800 + 122 ) = 1198,6 (А)

Принимаем ток срабатывания защиты равным Iс.з. = 1198,6 (А). Тогда ток срабатывания реле:

Iс.р. 7,49 (А)

где nт = 800/5 -- коэффициент трансформации трансформатора тока;

ксх = 1 -- коэффициент схемы неполной звезды;

Принимаем ток срабатывания реле РСТ-13-29 Iс.р.= 10 (А), тогда Iс.з1600 (А)

Дальнейшие расчеты приведены в таблице 2.

к ч 3,9 ? 1.5

Токовую отсечку выполняем на реле РТМ. Тогда ток срабатывания отсечки:

Iс.о. ? кн · I(3) к.макс. = 1,4 · 5461,7 = 7646,38 (А)

где кн = 1, 4 -- коэффициент надежности для реле РСТ-13,

I(3) к.макс. -- максимальный ток КЗ на стороне 6 кВ.

Находим чувствительность токовой отсечки:

к ч 1,5

Как видно чувствительность токовой отсечки меньше допустимой величины. И поэтому для создания условия селективности отсечку выполняем с небольшой задержкой времени на ступень селективности больше, чем время срабатывания быстродействующих защит предыдущих элементов, т.е. с tс.о. = 0,40,8 с.

Тогда принимаем Iс.о. = 8000 (А) и к ч < 1,5

Iс.р. 50 (А)

Следовательно, время срабатывания токовой отсечки защиты 2 будет равно:

tсо. = tсо.пред. + ?t = 0.1 +0.4 =0.5 с

Результаты расчета защиты на реле тоже приведены в таблице 3.

Принимаем время срабатывания МТЗ:

tср = tср.пред. + ?t = 0,5 +0,5 =1,0 с

где tср.пред. -- время срабатывания предыдущей защиты, с;

?t = 0,5 с -- ступень селективности.

Выбор уставки реле напряжения в блоке АВР.

Минимальное рабочее напряжение , где

эквивалентное сопротивление нагрузки,

ток самозапуска.

(В)

Напряжение срабатывания реле , где

коэффициент трансформации трансформатора напряжения (6000/400),

коэффициент надежности реле РН-54

коэффициент возврата реле РН-54

(В)

Проведем расчетную проверку трансформаторов тока типа ТЛМ-10 с nт= 800/5

1) Проверка на 10 % погрешность производится при токе срабатывания отсечки (12000 А):

к10 ,

чему соответствует сопротивление Zн.доп. = 5,5 (Ом)

Фактическое сопротивление нагрузки: Zн.расч. = 2 rпр. + zртм + zрт + rпер. , где rпр. -- сопротивление соединительных проводов (Cu) при длине 10 м и сечении 4 мм2, zртм -- сопротивление реле РТМ, zрт -- сопротивление реле РСТ-13, rпер. -- сопротивление переходное контактов, принимаем равным 0,1 (Ом)

rпр. (Ом) zртм = (Ом)

zрт= (Ом)

Zн.расч. = 2 · 0.05 + 2.04 + 0.038 + 0,1 = 2,31 (Ом) < 5,5 (Ом), что соответствует погрешности е < 10 % .

2) Проверяем надежность работы контактов токовых реле.

кмакс. =

При Zн.расч. = 2.26 (Ом) значение к10 доп = 4. Коэффициент

А =

По характеристике f=10, но допустимое значение f для реле РТ-40 не регламентируются.

3) Проверяем максимальное значение напряжения на выводах вторичной обмотки трансформатора тока после дешунтирования ЭО:

U2 макс.· 1,7 · 5 · 2.31 = 16,33 (В) < 1400 (В)



Таблица 4

п/п	Наименование	Обозначение и расчетная формула	Вычисленное значение
1	Максимальный рабочий ток, А	Iм	122
2	Коэффициент трансформации трансформатора тока	nТ	800/5
3	Минимальное значение тока трехфазного КЗ в зоне защиты	Основной, А	Iк1(3)	5461,7
		Резервной, А	Iк2(3)
4	Сквозной ток КЗ или пусковой ток (для двигателя) при пуске от полного напряжения, А	Iк(3)
5	Расчетные коэффициенты	Самозапуска	Ксзп	0,9
		Схемы включения реле	Ксх	1
		Надежности	Кн	1.1
		Возврата реле	Кв	0.9
6	Ток срабатывания реле	Расчетный, А		7,49
		Принятый, А	iср	10
		Первичный, А	Iсз=iсрnТ	1600
7	Чувствительность защиты	В зоне основной защиты	Кч=0,87 Iк1(3)/ Iсз	6,7
		В зоне резервной защиты	Кч=0.87 Iк2(3)/ Iсз
		За трансформатором	Кч=0.5 Iк2(3)/ Iсз
8	Выбрано токовое реле	Количество и тип	-	2РСТ-13
		Пределы уставки тока реле, А	от 12,5 до 20
9	Принятая уставка времени защиты, с	t	1
10	Выбрано реле времени	Тип и пределы уставки, с	0,25 - 3,5	ЭВ-225
11	Расчетные коэффициенты	Схема включения реле	Ксх	1
		Надежности	Кн	1,4
12	Ток срабатывания отсечки	Расчетный, А		47
		Принятый, А	iсро	50
		Первичный, А	Iсзо=iсроnТ	6000
13	Кратность тока срабатывания отсечки	iсро/iср	0,95
14	Чувствительность защиты (отсечки) при I(3)	Кч=0,87 Iк1(3)/ Iсзо	1,9
15	Выбрано токовое реле	Количество и тип	-	2РТ-40
		Пределы уставки тока реле, А	от 23 до 41

3.3 Защита 3 -- максимальная токовая защита отходящих линий

Выбираем ток срабатывания селективной максимальной защиты с зависимой время-токовой характеристикой с реле РСТ-13, у которого кн = 1,1; кв = 0,9 :

Iс.з. =52,41 (А)

где Iр.мин. = 71,47 -- расчетный ток нагрузки одной секции

По условию согласования с защитой секционного выключателя:

I с.з. ? k н.с. · (I с.з.пред.макс. + УI р. ) ;

где k н.с. = 1,3 -- коэффициент надежности согласования реле РСТ-13 с РСТ-13;

I с.з.пред.макс. -- наибольший ток срабатывания предыдущей защиты, А;

УI р.-- геометрическая сумма максимальных рабочих токов всех предыдущих элементов, за исключением тех, с защитами которых производится согласование, в нашем случае это будет I р.мин = 193,42 (А);

I с.з. ? 1,3 (3198,6 + 193,42) = 6278 (А)

По условию срабатывания АВР:

I с.з. ? 1,2. (кп I р. + I р.) = 1,2 * (0,59 · 122 + 71,47) = 6278

Принимаем Iс.з. = 6300 (А) и результаты расчета сводим в таблицу 3.

В случае срабатывания АВР при помощи использования схемных решений принимаем, что защита 3 срабатывает на отключение раньше, чем включится секционный выключатель резервного питания. Для этого применяем делительную защиту ДЗН, выполненной в виде защиты минимального напряжения.

Для создания условия селективности отсечку выполняем с небольшой задержкой времени на ступень селективности больше, чем время срабатывания быстродействующих защит предыдущих элементов, т.е. с tс.о. = 0,3 с.

Тогда принимаем Iс.о. = 7200 (А) и к ч 1,6 < 1,5

Время срабатывания токовой отсечки защиты 3 будет равно:

tсо. = tсо.пред. + ?t = 0,5+0,4 =0,9 (с)

Все расчеты сводим в таблицу 5.

Проведем расчетную проверку трансформаторов тока типа ТЛМ-10 с nт= 1500/5

1) Проверка на 10 % погрешность производится при токе срабатывания отсечки (4320 А):

к10 ,

чему соответствует сопротивление Zн.доп. = 5,5 (Ом)

Фактическое сопротивление нагрузки в режиме до дешунтирования ЭО при схеме соединения обмоток трансформатора в неполную звезду : Zн.расч. = 2 rпр. + zртм + zрт + rпер. , где rпр. -- сопротивление соединительных проводов (Cu) при длине 10 м и сечении 4 мм2, zртм -- сопротивление реле РТМ, zрт -- сопротивление реле РТВ, rпер. -- сопротивление переходное контактов, принимаем равным 0,1 (Ом)

rпр. (Ом) zртм = (Ом)

zрт= (Ом)

Zн.расч. = 2 · 0,05 + 0.029 + 0.013 + 0,1 = 0.39 (Ом) < 5,5 (Ом),

что соответствует погрешности е < 10 % .

После дешунтирования ЭО значение Zн.расч. возрастает на ZЭО = (Ом), таким образом Zн.расч. = 3.97+ 2,3 = 6.27 (Ом) и погрешность трансформатора тока в режиме после дешунтирования ЭО не превышает 10 %.

2) Проверяем надежность работы контактов токовых реле.

кмакс. =

При Zн.расч. = 0,12 (Ом) значение к10 доп = 20. Коэффициент

А = ,

По характеристике f=10, но допустимое значение f для реле РТВ не регламентируются.

3) Проверяем максимальное значение напряжения на выводах вторичной обмотки трансформатора тока после дешунтирования ЭО:

U2 макс.· 3 · 5 · 0.32 = 5.95 (В) < 1400 (В)

Таблица 5

п/п	Наименование	Обозначение и расчетная формула	Вычисленное значение
1	Максимальный рабочий ток, А	Iм	71,47
2	Коэффициент трансформации трансформатора тока	nТ	800/5
3	Минимальное значение тока трехфазного КЗ в зоне защиты	Основной, А	Iк1(3)	5461,7
		Резервной, А	Iк2(3)
4	Сквозной ток КЗ или пусковой ток (для двигателя) при пуске от полного напряжения, А	Iк(3)
5	Расчетные коэффициенты	Самозапуска	Ксзп	0.6
		Схемы включения реле	Ксх	1
		Надежности	Кн	1.2
		Возврата реле	Кв	0.7
6	Ток срабатывания реле	Расчетный, А		29
		Принятый, А	iср	50
		Первичный, А	Iсз=iсрnТ	8000
7	Чувствительность защиты	В зоне основной защиты	Кч=0,87 Iк1(3)/ Iсз	2,08
		В зоне резервной защиты	Кч=0.87 Iк2(3)/ Iсз
		За трансформатором	Кч=0.5 Iк2(3)/ Iсз
8	Выбрано токовое реле	Количество и тип	-	2РТВ
		Пределы уставки тока реле, А	от 5 до 35
9	Принятая уставка времени защиты, с	t	1.5
10	Выбрано реле времени	Тип и пределы уставки, с
11	Расчетные коэффициенты	Схема включения реле	Ксх	1
		Надежности	Кн	1.4
12	Ток срабатывания отсечки	Расчетный, А		32
		Принятый, А	iсро	60
		Первичный, А	Iсзо=iсроnТ	7200
13	Кратность тока срабатывания отсечки	iсро/iср	1.25
14	Чувствительность защиты (отсечки) при I(3)	Кч=0,87 Iк1(3)/ Iсзо	0.5
15	Выбрано токовое реле	Количество и тип	-	2РТ-40
		Пределы уставки тока реле, А	от 23 до 41

3.4 Дифференциальная защита силового трансформатора 2000-6/0,4

Для защиты трансформаторов от КЗ между фазами, на землю и от замыканий витков одной фазы широкое распространение получила дифференциальная защита. Она является основной быстродействующей защитой трансформаторов с обмоткой ВН 3 кВ и выше, согласно нормативным документам она должна предусматриваться на трансформаторах мощностью 6,3 МВ·А, на трансформаторах 4 МВ·А при их параллельной работе и на трансформаторах меньшей мощности (но не менее 1 МВ·А), если токовая защита не удовлетворяет требования чувствительности, а МТЗ имеет выдержку времени более 0,5 с.

Рассчитаем дифференциальную защиту на базе реле типа РНТ-565 без торможения силового трансформатора 2000-6/0,4; Uк = 5,5 %.

Определим средние значения первичных и вторичных номинальных токов для всех сторон защищаемого трансформатора:

Iн=Sтр / Uср;



Таблица 6

Наименование величины	Численное значение для стороны
	6 кВ	0,4 кВ
Первичный номинальный ток трансформатора, А	1000/· 6 = 96,22	1000/·0,4 = 1443,3
Коэффициент трансформатора тока	800/5	800/5
Схема соединения трансформатора тока	?	Y
Вторичный ток в плечах защиты, А	96,22/(800/5) = 0,2	1443,3/(800/5) = 9

1. Определим первичный ток небаланса:

Iнб=Iнб'+Iнб''+Iнб'''

где Iнб? -- составляющая, обусловленная разностью намагничивающих токов трансформаторов тока в плечах защиты;

Iнб? -- составляющая, обусловленная регулировкой коэффициента трансформации защищаемого трансформатора с РПН (наш трансформатор без РПН);

Iнб?? -- составляющая, обусловленная невозможностью точной установки на коммутаторе реле РНТ и ДЗТ расчетных чисел витков (дробных) уравнительных обмоток.

Iнб' = kапер kодн Ik max

где kапер -- коэффициент, учитывающий переходной режим, для реле с насыщающимся трансформатором тока будет равным 1;

kодн - коэффициент однотипности, kодн = 1,0;

-- относительное значение тока намагничивания, = 0,1;

Ik max - максимальный ток КЗ на ВН;

Iнб = 1 · 0,1 · 5979 = 597,9 (А)

2. Определим предварительный ток срабатывания защиты по условию отстройки от тока небаланса:

Iс.з. ? кн · Iнб = 1,3 · 597,9 = 777,27 (А)

где кн -- коэффициент надежности, учитывающий ошибку реле и необходимый запас, для реле РНТ он равен 1,3;

Ток срабатывания защиты по условию отстройки от броска тока намагничивания:

Iс.з. ? кн · Iн.тр = 1,3 · 71,47 = 92,9 (А)

где кн -- коэффициент отстройки защиты от бросков тока намагничивания, для реле серии РНТ равен 1,3;

Iн.тр -- номинальный ток трансформатора на ВН;

Берем ток срабатывания защиты Iс.з. = 92,9 (А).

3.Производим предварительную проверку чувствительности защиты при повреждениях в зоне её действия:

3.1. при двухфазном КЗ за трансформатором.

Расчетный ток в реле дифференциальной защиты для схемы треугольника с тремя реле равен:

Iр.мин = 1,5·Iк.мин.ВН/nт = 1,5·5979 /160 = 56,05 (А)

Ток срабатывания реле (предварительный) равен:

Iс.р. = Iс.з. · ксх/nт = 92,9·1,73/160 = 1 (А)

Предварительное значение коэффициента чувствительности равно:

кч = Iр.мин /Iс.р. = 71,47/1 = 71 > 2

4. Определим число витков обмоток реле РНТ:

Таблица 7

№	Обозначение величины и расчетное выражение	Численное значение
1	Iс.р.неосн. (сторона ВН)	1,8 А
2	w неосн.расч =Fс.р. /Iс.р.неосн.	100/1,8 = 55,5 вит
3	wнеосн. (ближайшее меньшее число)	55 вит.
4	Iс.р.неосн. = Fс..р./wнеосн	100/55 = 1,81 А
5	Iс.з.неосн. (сторона ВН)	1,81·120/1,73 = 126,11 А
6	Iс.з.осн. (сторона НН)	126,11·6/0,4 = 1891 А
7	w осн.расч = w неосн.·I2неосн. /I2осн	55 ·1,8/22 = 4,2 вит
8	wосн. (ближайшее целое число)	4
9	Iнб'''= (wосн.расч.-- wосн.)·Iк.макс.ВН/wосн.расч.	(55,5-55)* 7918/55,5= 71,3А
10	Iнб с учетом Iнб??	791,8 + 71,3= 863,1
11	Iс.з.неосн. с учетом Iнб??	1,3·863,1= 1122 > 126,11

5. Окончательно коэффициент чувствительности равен:

кч = Iр.мин /Iс.р. = 101,85/1,8 = 50,08 > 2 что нас вполне удовлетворяет.

6. Расчетная проверка трансформаторов тока на стороне 6 кВ

на 10 % погрешность.

Находим значение предельной кратности:

к10 = I1расч./I1ном.ТТ

где I1расч. -- первичный расчетный ток, для дифференциальных защит принимается равным наибольшему значению тока при внешнем (сквозном) КЗ, А;

I1ном.ТТ -- первичный номинальный ток трансформатора тока.

к10 = 5979/800 = 7

По кривой предельной кратности для ТВТ 35-I при 800/5 находим допустимое значение сопротивления нагрузки Zн на трансформатор тока.

Zн = 1.9 (Ом)

Для двух последовательно включенных одинаковых вторичных обмоток трансформаторов тока Zн = 3.8 (Ом)

Фактическая расчетная вторичная нагрузка для принятой схемы:

Zн.расч. = 3 rпр. +3 zр + rпер

где rпр. -- сопротивление соединительных проводов, при длине 10 м и сечении 4 мм2 сопротивление медных проводов:

rпр = L/г·S = 10/ 50*4 = 0,05 (Ом);

zр -- полное сопротивление реле, для РНТ-565 равно 0,1 Ом;

rпер -- переходное сопротивление контактов, берем ? 0,1 Ом;

Zн.расч = 3 · 0,07 + 3 · 0,1 + 0,1 = 0,61 (Ом)

Zн.расч. < Zн

6.2. проверка надежной работы контактов

По значению Iк.макс = 5979 (А) определяем

кмакс.= Iк.макс./I1ном.ТТ = 5979/800 = 7,47

Тогда значение обобщенного коэффициента А:

А = кмакс./к10 =13,3/13,3 = 1

По определим f = 10 %. Значения допустимых погрешностей для реле типа РНТ-565 не регламентируются.

6.3. проверка по напряжению на выводах вторичной обмотки трансформатора тока :

U2макс = 1,41 · кмакс. · I2ном ·Zн.расч. < 1400 (В)

U2макс. = 1,41 · 13,3· 5 · 0,61 = 59,51 (В) < 1400 (В)

3.5 Защита 4 -- защита в начале линии 6 кВ

Принимаем к установке защиту с независимой время - токовой характеристикой на базе реле РСТ-13

Определим ток срабатывания защиты на стороне 6 кВ:

,

где кн = 1,1 -- коэффициент надежности ( РСТ-13);

кв = 0,9 -- коэффициент возврата ( РСТ-13);

Iр.макс. = Iавар. , (А) -- максимальный возможный ток в линии, при срабатывании АВР равен сумме рабочих токов двух секций;

А;

По условию согласования с предыдущими защитами :

I с.з. ? k н.с. · (I с.з.пред.макс. + УI р. ) ;

где k н.с. = 1,3 -- коэффициент надежности согласования реле РСТ-13 с РТВ;

I с.з.пред.макс. -- наибольший ток срабатывания предыдущей защиты, А;

УI р.-- геометрическая сумма максимальных рабочих токов всех предыдущих элементов, за исключением тех, с защитами которых производится согласование;

I с.з. ? 1,3 * (6278+176) = 8500 (А)

Принимаем к расчету наибольшее значение токов срабатывания МТЗ.

Токовую отсечку выполняем на реле РТ-40. Тогда ток срабатывания отсечки на стороне 10 кВ с учетом защиты всей линии:

Iс.о. ? кн · I(3) к.мин. = 1,2 * 5882 = 7058,4 (А)

Все расчеты сводим в таблицу 4.

Как видно из расчетов защита установленная в начале линии защищает всю линию, и поэтому необходимость установки защиты в конце линии перед силовым трансформатором отпадает.

Принимаем время срабатывания МТЗ tс.з. = 1,2 с.

Проведем расчетную проверку трансформаторов тока типа ТЛМ-10 с nт= 600/5

1) Проверка на 10 % погрешность производится при токе срабатывания отсечки (250 А):

к10

чему соответствует сопротивление Zн.доп. = 1,3 (Ом)

Фактическое сопротивление нагрузки: Zн.расч. = 2 rпр. + zртм + zрт + rпер. , где rпр. -- сопротивление соединительных проводов (Cu) при длине 10 м и сечении 4 мм2, zртм -- сопротивление реле РТМ, zрт -- сопротивление реле РСТ-13-24, rпер. -- сопротивление переходное контактов, принимаем равным 0,1 (Ом)

rпр. (Ом) zртм = (Ом)

zрт= (Ом)

Zн.расч. = 2 · 0,05 + 0,02 + 0,008 + 0,1 = 0,214 (Ом) < 1,3 (Ом), что соответствует погрешности е < 10 % .

2) Проверяем надежность работы контактов токовых реле.

кмакс. =

При Zн.расч. = 0,214 (Ом) значение к10 доп = 24. Коэффициент

А =

По характеристике f=10.

3) Проверяем максимальное значение напряжения на выводах вторичной обмотки трансформатора тока после дешунтирования ЭО:

U2 макс.· 15,6 · 5 · 0,214 = 25 (В) < 1400 (В)

Таблица 8

п/п	Наименование	Обозначение и расчетная формула	Вычисленное значение
1	Максимальный рабочий ток, А	Iм	3642,6
2	Коэффициент трансформации трансформатора тока	nТ	800/5
3	Минимальное значение тока трехфазного КЗ в зоне защиты	Основной, А	Iк1(3)	17340
		Резервной, А	Iк2(3)
4	Сквозной ток КЗ или пусковой ток (для двигателя) при пуске от полного напряжения, А	Iк(3)
5	Расчетные коэффициенты	Самозапуска	Ксзп
		Схемы включения реле	Ксх	1
		Надежности	Кн	1,1
		Возврата реле	Кв	0,9
6	Ток срабатывания реле	Расчетный, А		87,4
		Принятый, А	iср	100
		Первичный, А	Iсз=iсрnТ	8500
7	Чувствительность защиты	В зоне основной защиты	Кч=0,87 Iк1(3)/ Iсз	1,43
		В зоне резервной защиты	Кч=0.87 Iк2(3)/ Iсз
		За трансформатором	Кч=0.5 Iк2(3)/ Iсз
8	Выбрано токовое реле	Количество и тип	-	2РСТ-13-24
		Пределы уставки тока реле, А	от 5 до 20
9	Принятая уставка времени защиты, с	t	2,4
10	Выбрано реле времени	Тип и пределы уставки, с	-	ЭВ225
11	Расчетные коэффициенты	Схема включения реле	Ксх	1
		Надежности	Кн	1,2
12	Ток срабатывания отсечки	Расчетный, А		86
		Принятый, А	iсро	100
		Первичный, А	Iсзо=iсроnТ	8500
13	Кратность тока срабатывания отсечки	iсро/iср
14	Чувствительность защиты (отсечки) при I(3)	Кч=0,87 Iк1(3)/ Iсзо	3,8
15	Выбрано токовое реле	Количество и тип	-	2РТ-40
		Пределы уставки тока реле, А	от 5 до 20



4. Построение карты селективности

На карте селективности строятся характеристики всех защит начиная с наименьшего тока срабатывания, приведенные к одному напряжению.

Они строятся по типовым характеристикам. Расчетные точки построения характеристик сведены в таблицу.

1) Защита 1: реле РТ-85, nт =800/5, Iс.р. = 5 (А), ксх. =1; Iс.з. = 633,15 (А), Iс.о. = 1200 (А);

2) Защита 2: реле РСТ-13-29, nт=800/5, Iс.р. = 10 (А), ксх = 1, Iс.з. = 1600 (А), Iс.о. = 5200 (А);

3) Защита 3: реле РСТ-13-29; nт = 800/5, Iс.р. = 60 (А), ксх = 1, Iс.з. = 6278 (А), Iс.о. = 8200 А;

4) Защита 4: реле РСТ-13-24, nт=800/5, Iс.р. = 100 (А), ксх = 1, Iс.з. = 8500 (А),

Iс.о. = 8500 (А).

t,c

2 3 4

2

1,5

1

1

0,5

0 0,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12

I*103A

5. Выбор времени срабатывания МТЗ

По условию селективности время срабатывания последующей защиты по отношению к предыдущей определяется по формуле:

tс.з.посл. = tс.з.пред. + ? t:

? t - ступень селективности ( для защит с зависимой характеристикой (РСТ-13) выбирается равным 0,5с);

Защита 1: tс.з.1=0,5 с

Защита 2: tс.з.2 = tс.з.1 +? t = 0,5+0,5=1,0 с;

Защита 3: tс.з.3 = tс.з.2 + ? t = 1,0 + 0,5 = 1,5 с;

Защита 4: tс.з.4=2,0 с

Литература

1. Барыбин Ю.Г., Федоров Л.Е ''Справочник по проектированию электроснабжения'', Москва ''Энергоатомиздат'' 1990г.

3. Федосеев А.М. ''Релейная защита электрических систем'', Москва ''Энергия'' 1976г.

4.“Справочник по электроснабжению и электрооборудованию”, под общей редакцией Федорова А.А., Москва: “Энергоатомиздат” 1986.

5. Чернобровов Н.В. ''Релейная защита'', Москва ''Энергия'' 1967г.

Размещено на Allbest.ru