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.
|
Наименование параметра |
Значение параметра |
|
|
Т1 |
Т2 |
|
|
Номинальный ток трансформатора со стороны ВН, А |
250 |
250 |
|
Ток сралатывания защиты: Расчетный/фактический, А |
328,12/369,5 |
328,12/369,5 |
|
Коэффициент трансформации |
800/5 |
800/5 |
|
Схема соединений ТТ |
||
|
Ток срабатывания реле, расчетный, А |
3,55 |
3,55 |
|
Тип реле |
РТ – 40/6 |
РТ – 40/6 |
|
Ток уставки, А |
4 |
4 |
|
Время срабатывания, с |
2 |
2 |
|
Тип реле времени |
ЭВ – 122 |
ЭВ – 122 |
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.
