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.

---

В этих условиях принято:

IСЗ W2-2 = 4240 А.

Ток срабатывания реле второй ступени:

Для второй ступени защиты выбирается реле РТ-40/50.

Третья ступень защиты — МТЗ. Ее ток срабатывания выбирается по условию возврата защиты в исходное состояние в наиболее тяжелом для линии W1 послеаварийном режиме. Этот режим может возникнуть при самозапуске электродвигателей всех нагрузок в сети (Н1 — Н5), если в исходном нормальном режиме трансформаторы Т1, Т2 и Т3 получают питание по линии W2 (линия W1 выведена из работы, а секционный выключатель Q15 на подстанции № 3 включен). В этих условиях, в случае отключения головной линии W2, последующего ее включения устройством АПВ и восстановления питания на шинах 35 кВ подстанций № 2 и № 3 в линии W2 может возникнуть наибольший ток, так же как и в линии W1 в аналогичных условиях:

IСЗАП W2 = IСЗАП Н1 + IСЗАП Н2 + IСЗАП Н3 + IСЗАП Н4 + IСЗАП Н5 = 668,5 А.

Ток срабатывания третьей ступени:

При этом защита отстроена от максимального рабочего тока в линии W2 (495 А) и можно принять:

IC3 W2-3 = 1022 А.

Ток срабатывания реле третьей ступени защиты:

ICP W2-3 = kСХ × IСЗ W2-3 / kТ = 1022 / 200 = 5,1 А

Коэффициент чувствительности третьей ступени защиты для основного действия:

Здесь

— ток в месте установки защиты на линии W2 при двухфазном КЗ в расчетной точке К2, приведенный к стороне 35 кВ.

Как видно, третья ступень защиты имеет достаточную чувствительность.

Для третьей ступени защиты выбирается реле тока PT-40/10 с диапазоном уставок от 2,5 А до 10 А.

Выдержка времени третьей ступени защиты должна быть согласована с выдержкой времени срабатывания МТЗ, установленной на трансформаторе Т1 (6 с), и выдержкой времени срабатывания третьей ступени защиты, установленной на линии W3 на подстанции № 2 (2,5 с):

tСЗ W2-3 = tСЗ T1 + Δt = 6 + 0,5 = 6,5 с-

Реле времени для второй и третьей ступеней защиты линии W2 — ЭВ-132 с диапазоном выдержек времени от 0,5 до 9 с и номинальным напряжением питания 220 В.

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

Указательные реле — РУ-21/0,01.

Схема защиты, устанавливаемой на линии W2 на подстанции № 1, не отличается от схемы аналогичной защиты линии W1 (см. рис. 3.19).

Производится проверка ТТ на 10 %-ную погрешность.

Определяется предельная кратность тока для ТТ на подстанции № 1:

k10 = I1РАСЧ / I1НОМ ТТ = 1,1 × IСЗ W2-1 / I1НОМ ТТ = 1,1 × 4730 / 1000 = 5,2

По кривым предельной кратности для ТФНД-35М (прил. 5) определяется максимальное значение сопротивления нагрузки ТТ — 10 Ом.

Расчетное наибольшее сопротивление нагрузки ТТ:

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

Здесь

— сопротивление реле РТ-40 при минимальной уставке; SР и ICP MIN — расчетная мощность реле и минимальный ток срабатывания реле (для реле РТ-40/50 SP = 0,8 ВА, ICP MIN = 12,5 А; для реле РТ-40/10 SP = 0,5 ВА, ICP MIN = 2,5 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 + 2 × 0,8 / (12,5)2 + 0,5 / (2,5)2 + 0,1 = 0,29 Ом.

Это значение (0,29 Ом) значительно меньше допустимого (10 Ом). Следовательно, режим работы ТТ в защите, установленной на линии W2 на подстанции № 1, соответствует требованиям, при выполнении которых полная погрешность ТТ не превысит 10 %.

3.4.10. Проверка согласования защит

Наиболее наглядное представление о согласовании защит, установленных на разных элементах электрической системы, дают характеристики этих защит в графическом виде — карты селективности (рис. 3.21, а и б).

Для этого характеристики должны быть приведены к одной ступени напряжения электрической системы, например, к стороне 10 кВ. Как правило, на карты селективности выносят характеристики только тех защит, которые необходимо отстраивать друг от друга по времени или току и которые обтекаются током КЗ при КЗ в наиболее удаленной точке сети. Именно по этой причине характеристики защит представлены на двух рисунках, а не на одном.

Рис. 3.21. Карты селективности защит, установленных на подстанциях № 1, № 2, № 3 (а) и № 1, № 3, № 4 (б)

Значения параметров срабатывания защит, полученные расчетным путем и необходимые для построения характеристик, приведены в табл. 3.14.

Таблица 3.14

4. Пример расчета и согласования средств релейной защиты на микропроцессорной и электромеханической базах

Требуется рассчитать и согласовать релейную защиту системы электроснабжения, схема которой представлена на рис. 4.1. Защиту линии W3 выполнить на электромеханической базе (реле РТ-40; независимая времятоковая характеристика МТЗ); линии W2 — на базе устройства «СИРИУС-2-Л» (независимая времятоковая характеристика МТЗ); линии W1 — также на основе устройства «СИРИУС-2-Л». Оценить эффективность МТЗ с различными времятоковыми характеристиками.

4.1. Исходные данные

Параметры энергосистемы:

Максимальные рабочие токи линий:

IMAX РАБ W1 = 330 A; IMAX РАБ W2 = 265 A; IMAX РАБ W3 = 210 A.

Время действия собственных защит нагрузок:

tСЗ Н1 = 0,6 c; tСЗ Н2 = 0,9 c; tСЗ Н3 = 1,1 c; tСЗ Н4 = 0,8 c.

Коэффициенты трансформации ТТ: kTT = 500/5.

4.2. Расчет защиты линии W3

Токи трехфазного и двухфазного КЗ на линии W3 (функции от l):

Ток срабатывания отсечки линии W3:

Ток срабатывания реле:

Принятое значение тока срабатывания реле (уставка): IУCT = 12 А.

Уточненное значение тока срабатывания отсечки линии W3:

Эффективность токовой отсечки линии W3 оценивается графически по длине зоны действия (рис. 4.2). Длина минимальной зоны действия токовой отсечки W3 (в процентах от длины всей линии):

Ток срабатывания МТЗ линии W3:

Ток срабатывания реле:

Принятое значение тока срабатывания реле (уставка): IУСТ = 3,6 А.

Уточненное значение тока срабатывания отсечки линии W3:

Проверка чувствительности МТЗ линии W3:

Время срабатывания МТЗ линии W3:

tMTЗ W3 = tСЗ H4 + Δt = 0,8 + 0,5 = 1,3 с.

Токовые характеристики двухступенчатой защиты линии W3 представлены на рис. 4.3.

4.3. Расчет защиты линии W2

Токи трехфазного и двухфазного КЗ на линии W2 (функции от l):

Ток срабатывания отсечки линии W2:

Уставка по току (МТЗ-1) для устройства «СИРИУС-2-Л» (не требует уточнения):

Длина минимальной зоны действия токовой отсечки линии W2 определяется графическим путем (рис. 4.4):

Ток срабатывания МТЗ линии W2:

Уставка по току (МТЗ-3) для устройства «СИРИУС-2-Л»:

Проверка чувствительности МТЗ линии W2 в режимах основного и резервного действия:

Время срабатывания MT3 линии W2:

tМТЗ W2 = max (tМТЗ W3; tCЗ H3) + Δt = max (1,3; 1,1) + Δt = 1,3 + 0,4 = 1,7 c.

Mожно (но не обязательно) ввести дополнительную ступень защиты — токовую отсечку с выдержкой времени. Ток срабатывания этой отсечки:

IHO W2 = kЗ × ITO W1 = 1,1 × 1200 = 1320,0 A.

Уставка по току (MT3-2) для устройства «СИРИУС-2-Л»:

Время срабатывания неселективной отсечки линии W2:

tHO W2 = tTO W2 + ΔtMIN = 0,1 + 0,4 = 0,5 с.