А. Булычев - Релейная защита в распределительных электрических Б90 сетях

• Название: Релейная защита в распределительных электрических Б90 сетях
• Автор: А. Булычев
• Издательство: ЭНАС
• Жанр: Справочники
• Год: 2011
• ISBN: 978-5-4248-0006-1

Кратко изложены основы теории защит, используемых в электрических сетях напряжением 6—35 кВ. Рассмотрены токовые и дифференциальные защиты, устанавливаемые на линиях электропередачи и трансформаторах. Представлены подробно комментированные примеры расчета характеристик релейной защиты и выбора параметров срабатывания отдельных защит. Приведена методика решения комплексной задачи согласования защит в распределительной сети, содержащей взаимосвязанные линии электропередачи, трансформаторы и электрические нагрузки.

Книга предназначена для углубленного изучения теоретических и практических аспектов релейной защиты и может служить практическим пособием при выполнении расчетов параметров эксплуатируемых защит, а также при проектировании новых систем электроснабжения.

Для специалистов проектных организаций и предприятий, эксплуатирующих электрические сети и системы, преподавателей и студентов высших учебных заведений электроэнергетического профиля.

---

Промежуточные реле — РП-221 с номинальным напряжением питания 220 В.

Указательные реле — РУ-21/0,01.

Защита от перегрузки выполняется с действием на сигнал.

Защиты трансформатора Т2 выполняются по схеме, приведенной на рис. 3.12 для трансформатора Т1.

3.4.6. Защита блока «линия-трансформатор» W4—T3

В соответствии с требованиями ПУЭ для блока «линия — трансформатор» в начале линии со стороны источника питания должны быть установлены защиты, обеспечивающие выявление повреждений в линии и в трансформаторе:

— токовая отсечка для выявления междуфазных замыканий на линии и в трансформаторе;

— МТЗ для выявления повреждений вне зоны действия токовой отсечки;

— газовая защита с действием на сигнал для выявления повреждений внутри трансформатора;

— МТЗ для выявления внешних КЗ, сопровождающихся недопустимыми для трансформатора токами;

— МТЗ от перегрузок.

Определяется возможность применения селективной токовой отсечки.

Выбирается ток срабатывания токовой отсечки по условию отстройки от тока КЗ за трансформатором Т3 (точка К6):

Оценивается чувствительность по минимальному току КЗ на выводах 35 кВ трансформатора [4]:

Видно, что чувствительность селективной отсечки недостаточна для использования ее в качестве основной защиты. Основной защитой может служить комбинированная отсечка.

Выбирается ток срабатывания комбинированной отсечки:

где kЧ ДОП — допустимое значение коэффициента чувствительности для основной защиты линии W4 (kЧ ДОП = 1,5).

Проверяется выполнение условия отстройки защиты от максимальных токов самозапуска, возникающих в послеаварийном режиме:

ICKO W4 ≥ ICKO W4 ≥ kЗ × kСЗ × IНОМ Т3 ВН = 1,2 × 2,3 × 165 = 455 А.

Здесь kСЗ — коэффициент самозапуска (учитывая значения коэффициентов самозапуска для нагрузок Н3, Н4, Н5, можно принять kСЗ = 2,3).

Условие отстройки выполняется.

Проверяется отстройка от бросков тока намагничивания трансформатора:

ICKO W4 ≥ (4–5) × IНОМ Т3 ВН = (4–5) × 165 = (660–825) А.

Отстройка обеспечивается.

Выбирается напряжение срабатывания комбинированной отсечки по условию, обеспечивающему ее несрабатывание при КЗ за трансформатором на стороне НН (в расчетной точке К6):

Здесь kЗ — коэффициент запаса; zW4 и zT3 — сопротивления линии W4 и трансформатора Т3 (приведенные к стороне 35 кВ) соответственно.

Значения сопротивлений определяются так:

Условие выполняется при следующем значении напряжения срабатывания:

Это значение составляет 0,61 номинального напряжения (35 кВ); таким образом, можно принять UCKO W4 = 21,4 кВ.

Проверяется чувствительность комбинированной отсечки по напряжению. Остаточное напряжение в месте установки комбинированной отсечки должно быть ниже напряжения срабатывания при К3 на выводах ВН трансформатора:

kЧ Н = UCKO W4 / UОСТ ≥ 1,5.

Здесь UOCT = √3 × IK МАХ W4 K5 × zW4 = 3 × 9,9 × 1,7 × (10/35) = 8,3 кВ

При этом kЧ Н = 21,4 / 8,3 = 2,6 > 1,5.

Чувствительность комбинированной отсечки по току и по напряжению приемлема, и эта отсечка может быть использована как основная защита блока «линия-трансформатор» W4—T3.

Выбираются ТТ для линии W4 35 кВ типа ТФНД-35 с коэффициентом трансформации kт = 400/5. Схема соединения вторичных обмоток ТТ и катушек реле — «неполная звезда — неполная звезда».

Определяется ток срабатывания реле тока комбинированной отсечки:

Выбирается реле РТ-40/50.

Выбирается напряжение срабатывания реле напряжения комбинированной отсечки:

Здесь kн — коэффициент трансформации ТН (kн = 35/0,1). Выбирается реле минимального напряжения РН-54/160 с диапазоном уставок от 40 В до 160 В.

Определяются параметры срабатывания МТЗ, устанавливаемой на линии W4. Ток срабатывания МТЗ:

Здесь kСЗ — коэффициент самозапуска (учитывая параметры нагрузок Н3, Н4, Н5, можно принять kСЗ = 2,3).

Коэффициент чувствительности в режиме основного действия защиты:

Необходимая чувствительность обеспечивается.

Ток срабатывания реле:

ICP MTЗ W4 = ICЗ MTЗ W4 × kCX /kT = 536 / 80 = 6,7 А.

Выбирается реле РТ-40/10.

Определяется выдержка времени срабатывания МТЗ:

tCЗ MTЗ W4 = tCЗ W54-2 + Δt = 1,2 + 0,5 = 1,7 с.

Выбирается реле времени для МТЗ линии W4 — ЭВ-132 с диапазоном выдержек времени от 0,5 до 9 с и номинальным напряжением питания 220 В.

Выбираются параметры МТЗ от перегрузки. Защита от перегрузки выполняется с действием на сигнал.

Первичный ток срабатывания определяется по условию отстройки от максимального рабочего тока трансформатора на стороне ВН 35 кВ, где установлена защита:

Здесь k3 — коэффициент запаса (принимается равным 1,05).

Защита подключена к тем же ТТ, что и МТЗ.

Ток срабатывания реле РТ-40:

Выбирается реле РТ-40/6.

Выдержка времени защиты от перегрузки должна быть согласована с выдержками времени МТЗ, установленных на всех присоединениях к шине 10 кВ трансформатора (так же как и МТЗ):

tCЗП W4 = tCЗ W54-2 + Δt = 1,2 + 0,5 = 1,7 с.

Реле времени для МТЗ от перегрузок — ЭВ-132 с диапазоном выдержек времени от 0,5 до 9 секунд и номинальным напряжением питания 220 В.

Промежуточные реле — РП-221 с номинальным напряжением питания 220 В.

Указательные реле — РУ-21/0,01.

Схема защит блока «линия — трансформатор» W4—Т3 показана на рис. 3.15.

Производится проверка ТТ на 10 %-ную погрешность.

Определяется предельная кратность тока для ТТ на линии W4:

k10 = I1РАСЧ / I1НОМ ТТ = 1,1 × ICKO W4 / I1НОМ ТТ = 1,1 × 1360 / 400 = 3,74.

По кривым предельной кратности (прил. 5) для ТФНД-35 определяется максимальное значение сопротивления нагрузки ТТ — 6 Ом.

Расчетное наибольшее сопротивление нагрузки ТТ:

ZH РАСЧ = 2 × RПР + ZPT-40/50 + 2 × ZPT-40/10 + ZPT-40/6 + RПEР.

Здесь

— сопротивление реле РТ-40 при минимальной уставке; SP и IСР MIN — расчетная мощность реле и минимальный ток срабатывания реле (для реле РТ-40/50 SP = 0,8 ВА, IСР MIN = 12,5 А; для реле РТ-40/10 SP = 0,5 ВА, IСР MIN = 2,5 А; для реле РТ-40/10 SP = 0,5 ВА, IСР MIN = 1,5 А) [9]; rПР — активное сопротивление проводников в сигнальном кабеле (можно принять rПР = 0,05 Ом); rПЕР — активное сопротивление переходных контактов (можно принять rПЕР = 0,1 Ом).

Значение расчетного наибольшего сопротивления:

ZН РАСЧ = 2 × 0,05 + 0,8 / (12,5)2 + 2 × 0,5 / (2,5)2 + 0,5 / (1,5)2 + 0,1 = 0,59 Ом.

Это значение (0,59 Ом) меньше допустимого (6 Ом). Следовательно, полная погрешность ТТ защиты, установленной на линии W4 на подстанции № 4, не превысит 10 %.

Таким образом, решения, принятые при выборе схем защит, устанавливаемых на линии W4, можно считать приемлемыми.

3.4.7. Защита, устанавливаемая на линии W3

Линия W3 35 кВ может использоваться для передачи электрической энергии в двух направлениях. Поэтому на ней целесообразно установить отдельные токовые направленные двухступенчатые защиты со стороны подстанций № 2 и 3.

Ток срабатывания первой ступени защиты (селективной токовой отсечки) на подстанции № 2 выбирается по условию отстройки от максимального тока КЗ в конце линии W3 в расчетной точке К4 при питании со стороны подстанции № 2:

На рис. 3.16, а показаны кривые изменения значений токов КЗ, приведенных к стороне 35 кВ, в месте установки защиты в зависимости от удаленности места КЗ от места установки защиты. Зона действия первой ступени защиты, определенная по этим кривым при двухфазных КЗ, составляет 0 % длины линии.