Расчёт релейной защиты участка электрической сети

 

 

С учётом установки устройств АВР длительно допустимый рабочий ток в линии W4 А. Выбранное сечение этой линии удовлетворяет условию по допустимому току в проводе. Для АС – 150 А.([2], с.294, табл.6.54.А).

2. Расчет сопротивлений трансформаторов

 

 

Активное сопротивление трансформатора:

 

,

 

где  - потери короткого замыкания, кВт ([2], с.287,табл.6.49, с.289, табл.6.51);

        - номинальная мощность трансформатора, кВ·А.

 

Реактивное сопротивление трансформатора:

 

,

 

где  - напряжение короткого замыкания, %.

 

Активное сопротивление трансформатора, приведённое к стороне 10,5 кВ.

 

 

Реактивное сопротивление трансформатора, приведённое к стороне 10,5 кВ.

 

 

В качестве примера рассчитаем сопротивления трансформатора Т1.

 

 Ом,

 

 Ом,

 

 Ом,

 

 Ом.

 

 

В таблице 2 приведены результаты расчетов всех трансформаторов.

Таблица 2

 

Исходные и расчетные параметры трансформаторов

 

Обозначение параметра	Значение параметра
	Т1,Т2	Т3	Т4	Т5	Т6
Тип трансформатора	ТДНС-10000/35	ТМН-2500/35	ТСЗ-630/10	ТСЗ-250/10	ТСЗ-400/10
, кВ	35/10	35/10	10/0,4	10/0,4	10/0,4
, кВт	60	23,5	7,3	3,8	5,4
, %	8	6,5	5,5	5,5	5,5
, Ом	0,06	0,376	1,84	6,08	3,38
, Ом	0,8	2,6	8,7	22	13,75
, Ом	0,037	0,037	2,111	3,79	3,79
, Ом	0,689	0,689	9,625	12,403	12,403

 

 

3. Расчет параметров энергосистемы

 

 

Параметры энергосистемы также приведены к стороне 10,5 кВ.

Сопротивление системы:

 

,

 

где  - базовое напряжение, кВ;

       - мощность трёхфазного КЗ на шинах подстанции 1, МВ·А.

 

 Ом.

 

ЕДС системы:

 

,

 

 кВ.

 

3. Расчет токов короткого замыкания

 

Расчёт токов КЗ выполняется для напряжения той стороны, к которой приводятся сопротивления схемы.

 

,

 

где - полное суммарное эквивалентное сопротивление от источника питания до расчётной точки КЗ, Ом.

Установившееся значение тока при двухфазном КЗ определяется по значению тока трёхфазного КЗ:

 

.

 

Расчёт токов КЗ производим без учёта подпитки со стороны нагрузки.

Рассчитаем токи КЗ в точке К1:

 

кА;

 

 кА;

 

Результаты расчётов сведены в таблицу 3

Таблица 3

Результаты расчётов токов КЗ.

 

Численное значение параметра для точки КЗ	Параметр схемы
	,Ом	,Ом	,Ом	, кА	, кА
К1	0	0,133	0,133	45,6	39,5
К2	0,29	0,73	0,78	7,77	3,24
К3	0,293	0,724	0,78	7,77	3,24
К4	0,353	1,524	1,56	3,89	2,2
К5	2,03	2,9	3,54	1,71	1,15
К6	0,353	1,524	1,56	3,89	2,2
К7	3,86	5,21	6,35	0,95	0,73
К8	4,59	4,6	6,11	0,99	0,74
К9	12,61	7,24	14,55	0,42	0,35
К10	4,11	12,23	12,46	0,47	0,4
К11	10,67	26,6	28,9	0,21	0,18
К12	16,1	20,9	28,7	0,21	0,17

 

4. Защита цеховых трансформаторов 10.5/0.4 КВ

 

Согласно ПУЭ ([6], с.305, п.3.2.58), в случаях присоединения трансформаторов к линиям без выключателей для отключения повреждений в трансформаторе должна быть предусмотрена установка предохранителей на стороне высшего напряжения понижающего трансформатора.

Выбираем для защиты цеховых трансформаторов Т4, Т5, Т6 предохранители типа ПСН из условий отстройки от максимального рабочего тока и от броска тока намагничивания при включении трансформатора на холостой ход.

Исходя из первого условия, например для трансформатора Т4, .

 

  ,

 

где - мощность трансформатора, кВ·А.

 

 А

 

По второму условию обычно принимают номинальный ток плавкой вставки, равным:

,

 

где 2,0 – коэффициент отстройки от броска тока намагничивания трансформатора.

 

 А

 

Реально бросок тока намагничивания может достигать (6 8) , но с учетом времени плавления вставки предохранителя расчетная кратность этого тока может быть уменьшена.

Выбираем для трансформатора Т4 предохранитель с номинальным током равным 80 А. 

Результаты расчетов  сводим в таблицу 4

         Таблица 4 

 

Расчет параметров плавких предохранителей

 

Обозначение на схеме	Мощность трансформатора, кВ·А	, А	Тип предохранителя	, А	, с
T4	630	36,37	ПКТ-102-10-80	80	1
T5	250	14,4	ПКТ-102-10-31	31,5	0,6
T6	400	23,09	ПКТ-102-10-50	50	2

 

 

Времятоковую характеристику предохранителя с наибольшим номинальным током 80А переносим из [9] на карту селективности (ПРИЛОЖЕНИЕ). Известно, что отклонения ожидаемого тока плавления плавкого элемента при заданном времени плавления от типовых значений достигают 20%. Поэтому типовая характеристика должна быть смещена вправо на 20%. Построение предельной времятоковой характеристики  производится по нескольким точкам.

 

5. Защита магистральной линии W5

 

 

Согласно ПУЭ ([6], с.315, п.3.2.93), на одиночных линиях с односторонним питанием от многофазных замыканий должна устанавливаться двухступенчатая токовая защита, первая ступень которой выполнена в виде токовой отсечки без выдержки времени, а вторая – в виде максимальной токовой защиты с независимой или зависимой характеристикой выдержки времени.

Устанавливаем двухступенчатую токовую защиту. Токовая отсечка на реле прямого действия типа РТМ, МТЗ – на РТ – 40. Токовая отсечка в данном случае может быть эффективной, так как достаточно велико различие между точками КЗ в месте подключения ближайшего трансформатора Т4 (1710 А) и в месте установки защиты (Q11) магистральной линии (3890 А).

Для определения типа трансформаторов тока двухступенчатой защиты рассчитаем максимальный рабочий ток, который равен сумме номинальных токов трансформаторов Т4, Т5, Т6 (табл. 1.2):

 

,

 

 А

 

Выбираем ТПЛ – 10К класса Р, .

 

1. Селективная токовая отсечка без выдержки времени

 

 

Ток срабатывания селективной отсечки определяется по условию отстройки от максимального тока КЗ в конце защищаемого участка (линии W5), где подключен первый  цеховой  трансформатор:

 

,

 

где - коэффициент надёжности ( , [9], с.26, табл.1-2).

 

 А.

 

При расчёте токовой отсечки линии, от которой питаются несколько трансформаторов, следует дополнительно проверить надёжность отстройки токовой отсечки от бросков тока намагничивания силовых трансформаторов:

 

,

 А,

 

.

 

Принимаем схему ТТ, соединенных в неполную звезду, в фазные провода которой включено реле РТ – 40.

Ток срабатывания реле:

,

 

где  -  коэффициент схемы ( =1);

           - коэффициент трансформации ТТ.

 

 А.

 

Принимаем реле РТ – 40/20,  с уставкой 18 А. Уточняем А.

Определяем наименьшее значение коэффициента чувствительности отсечки, соответствующее двухфазному КЗ в месте установки защиты. При КЗ у места установки защиты в минимальном режиме ([1], с.165).

 

,

 

.

 

Эта отсечка не должна срабатывать при КЗ в точке подключения  ближайшего трансформатора ответвления. Ток КЗ в этой точке А. Ток срабатывания отсечки для реле типа РТМ А. Следовательно применение на данной линии токовой отсечки является достаточно эффективным.

 

2. Максимальная токовая защита

 

 

МТЗ отстраивается от суммы номинальных токов всех трансформаторов, подключенных к защищаемой линии.

Ток срабатывания защиты определяется:

 

,

 

где  - коэффициент надёжности (для реле серии РТ-40 =1,1 1,2; [9], с.15);

        - коэффициент самозапуска (принимается минимальным значением 1,2 1,3);

        - коэффициент возврата (для реле серии РТ-40  = 0,8 0,85);

        - максимальный рабочий ток защищаемой линии в режиме его возможной перегрузки.

 

 

А.

Согласно методике [3], зависимая характеристика времени срабатывания от тока реле РТ – 40 должна быть согласована с времятоковой характеристикой предохранителя трансформатора. Ток срабатывания РТ – 40 отстраивается от 1,2 тока плавления предохранителя, соответствующего времени плавления 5с:

 

А;

 

С учетом имеющихся уставок реле РТ – 40/6 и коэффициента трансформации ТТ :

,

 

где  - коэффициент схемы ( =1);

           - коэффициент трансформации ТТ.

 

 А.

 

 

 А.

 

Коэффициент чувствительности при КЗ в основной зоне действия защиты (точка К5):

 

,

 

>1,5.

 

Определяем коэффициент чувствительности в зоне резервирования, т.е. при КЗ на шинах НН трансформаторов ответвлений:

  

>1,2;

 

>1,2 .

 

Проверка на 10% погрешность осуществляется при двухфазном КЗ для схемы соединения ТТ в неполную звезду. Кратность определяется по расчётному току отсечки:

,

 

.

 

По кривой предельной кратности для трансформатора типа ТПЛ – 10К Ом ([4], с.144, рис.7.6).

Фактическое расчетное сопротивление нагрузки:

 

 ,

 

где - сопротивления прямого и обратного проводов ( Ом);

         - переходное сопротивление в контактных соединениях ( Ом).

 

,

 

 Ом,

 

,

 

 Ом.

 

 Ом,

 

что меньше, чем Ом и, следовательно, полная погрешность ТТ  <10%.

 

3. Выбор времени срабатывания максимальной токовой защиты