3) резервная от междуфазных коротких замыканий – суммарная максимальная токовая защита параллельных цепей;
4) защита от однофазных коротких замыканий на землю.
7.1 Поперечная дифференциальная направленная защита
1) Защита выполняется с помощью токовых реле РСТ 13, которые включаются на разность токов параллельных цепей. Для определения поврежденной цепи последовательно с обмоткой токового реле РСТ 13 включается обмотка тока реле направления мощности РМ 11, а обмотка напряжения этого реле включается во вторичную обмотку трансформатора напряжения, установленного на шинах А.
2) Максимальный рабочий ток линии при повреждении на другой линии:
, (7.1)
где – передаваемая мощность по линиям Л1 и Л2, ВА;
– напряжение линий Л1 и Л2, В.
А.
Принимаем к установке трансформатор тока ТФЗМ-220Б-I-300-0,5/10Р/10Р/10Р: А; А. Коэффициент трансформации трансформатора тока
.
В каждой цепи линии устанавливаются три трансформатора тока, включенные по схеме неполной звезды, коэффициент схемы .
Примем к установке трансформатор напряжения типа НКФ-220-58У1:
В,
В. Коэффициент трансформации трансформатора напряжения:
.
3) Ток срабатывания защиты определяется двумя условиями:
а) отстройкой от тока небаланса
, (7.2)
где – коэффициент апериодической составляющей для токового реле;
– коэффициент однотипности для идентичных трансформаторов тока;
– класс точности трансформаторов тока.
А.
Ток срабатывания защиты
, (7.3)
здесь – коэффициент отстройки.
А.
б) отстройкой от максимального рабочего тока при отключении одной из параллельных линий с противоположного конца.
Ток срабатывания защиты:
, (7.4)
где – коэффициент отстройки;
– максимальный рабочий ток, который был определен по выражению (7.1).
А.
Принимаем к выполнению большее из двух значений, то есть А.
4) Чувствительность защиты определяется по минимальному току двухфазного короткого замыкания в двух случаях:
а) при повреждении в середине одной из параллельных цепей (рисунок 2)
Рисунок 2
А – ток при точке двухфазного короткого замыкания на шинах В при питании от системы G1;
А - ток при точке двухфазного короткого замыкания на шинах А при питании от системы G2.
Ток в неповрежденной цепи находится как четверть разницы этих токов:
А. (7.5)
Токи в поврежденной цепи:
от шин А к точке короткого замыкания А;
от шин В к точке короткого замыкания А.
Коэффициент чувствительности защит с обоих концов одинаковый:
. (7.6)
б) при повреждении в конце одной из линий, когда она отключена с одной стороны каскадным действием защиты (рисунок 3).
Рисунок 3
Питание от системы G2 не учитываем, тогда коэффициент чувствительности
. (7.7)
Коэффициент чувствительности больше нормированного в обоих случаях.
5) Ток срабатывания реле:
А. (7.8)
Принимаем к установке реле РСТ 13-19, у которого ток срабатывания находится в пределах .
Определим сумму уставок:
. (7.9)
Принимаем сумму уставок .
Найдем ток уставки реле:
А.
6) Длина зоны каскадного действия (вблизи шин В):
, (7.10)
здесь – длина линий Л1 и Л2, км.
Длина зоны каскадного действия лежит в допустимых пределах.
Длина мертвой зоны по органу направления мощности РМ 11 (вблизи шин А) может быть найдена из упрощенного выражения (3.11) (без учета активного сопротивления линии и без учета подпитки с противоположной стороны), исходя из минимального напряжения срабатывания реле РМ 11 В.
, (7.11)
здесь – коэффициент трансформации трансформатора напряжения;
Ом/км – удельное индуктивное сопротивление линии;
.
Длина мертвой зоны также лежит в допустимых пределах.
7.2 Токовая отсечка без выдержки времени
Ненаправленная токовая отсечка без выдержки времени предназначена для отключения трехфазных коротких замыканий в пределах мертвой зоны дифференциальной защиты.
1) Защита выполняется с помощью токового реле РСТ 13.
2) Реле включаются во вторичные обмотки выбранных в п.7.1 трансформаторов тока с коэффициентом трансформации , включенными по схеме неполной звезды (коэффициент схемы ).
3) Ток срабатывания защиты отстраивается от тока трехфазного короткого замыкания на шинах В при питании от системы G2 :
, (7.12)
здесь – коэффициент отстройки.
А.
4) Коэффициент чувствительности определяется только при трехфазных коротких замыканиях, так как основное назначение защиты — резервировать отказ поперечной дифференциальной направленной защиты при трехфазных коротких замыканиях в мертвой зоне.
При коротком замыкании на одной цепи А-В вблизи шин А расчетный ток защиты найдем как сумму токов, посылаемых системой 1, и половины тока со стороны системы 2:
А. (7.13)
Тогда коэффициент чувствительности
. (7.14)
Защита проходит по коэффициенту чувствительности.
5) Ток срабатывания реле:
А. (7.15)
Принимаем к установке реле РСТ 13-29, у которого ток срабатывания находится в пределах .
Определим сумму уставок:
. (7.16)
Принимаем уставку .
Найдем ток уставки реле:
А.
7.3 Суммарная максимальная токовая направленная защита
1) Защита выполняется с помощью токового реле РСТ 13 с коэффициентом возврата и реле направления мощности РМ 11.
2) Измерительными органами являются выбранные в п.7.1 трансформаторы тока, включенные по схеме неполной звезды (, ), а также трансформатор напряжения.
3) Ток срабатывания защиты отстраивается от максимального рабочего тока линии:
А. (7.17)
4) Коэффициент чувствительности в основной зоне действия:
. (7.18)
Защита удовлетворяет требованиям чувствительности.
5) Ток срабатывания реле:
А. (7.19)
Принимаем к установке реле РСТ 13-19, у которого ток срабатывания находится в пределах .
Определим сумму уставок:
. (7.20)
Принимаем сумму уставок .
Найдем ток уставки реле:
А.
5) Выдержку времени МТЗ определим для всей сети А-Б-В путем разделения схемы на две части, в каждой из которых будет по одному источнику, и произведем независимое определение времени срабатывания МТЗ (см. рисунок 4).
Рисунок 4 – Выдержки времени МТЗ сети А-Б-В
Ступень селективности для статического реле с.
Выдержка времени для выключателей Q16 и Q18 была выбрана в п.6.2.
Выдержки времени для выключателей Q1, Q5, Q3 и Q7 определяются при питании со стороны системы G1:
с;
с.
Выдержки времени для выключателей Q2, Q6, Q4 и Q8 определяются при питании со стороны системы G2:
с;
с.
Для обеспечения выдержки времени выбираем реле времени РВ-01.
7.4 Защита от однофазных коротких замыканий на землю
При однофазных коротких замыканиях на землю (ОКЗЗ) увеличиваются токи нулевой последовательности, поэтому для определения данного вида повреждений устанавливаются фильтры нулевой последовательности (трансформаторы тока включаются по схеме полной звезды, а реле устанавливаются в нулевой провод). Защита от ОКЗЗ выполняется, как правило, трёхступенчатой: 1-ая ступень — направленная отсечка мгновенного действия нулевой последовательности, но в отличие от токовой отсечки отстройка производится только от тока нулевой последовательности, направленного от шин подстанции. Ток срабатывания мгновенных отсечек на параллельных линиях необходимо выбирать с учетом наличия значительной взаимоиндукции от параллельной цепи, оказывающей существенное влияние на сопротивление нулевой последовательности; 2-ая ступень — токовая отсечка нулевой последовательности с выдержкой времени; 3-я ступень — МТЗ нулевой последовательности.
8 Проверка трансформатора тока и выбор контрольного кабеля
Необходимо определить сечение контрольного кабеля во вторичных цепях трансформатора тока, установленного около выключателя Q29. При расчете двигателя был выбран тип трансформатора тока: ТЛК10-100-0,5/10Р. Номинальный первичный ток А, вторичный А. Коэффициент трансформации трансформатора тока: .
Расчетная кратность тока
, (8.2)
где – ток при внешнем к.з. в максимальном режиме;
– номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока, А.
.
По кривым для данного типа трансформатора тока находим Ом.
Расчетное сопротивление нагрузки определяется выражением
, (8.3)
где – сопротивление проводов, Ом;
Ом – сопротивление реле;
Ом – сопротивление контактов.
Найдем при условии :
Ом.
Вторичные цепи выполнены медным кабелем длиной м. Сечение кабеля можно определить по формуле:
, (8.4)
где – удельное сопротивление меди.
мм2.
Принимаем стандартное сечение 2,5 мм2, которое удовлетворяет требованиям механической прочности для соединительных проводов токовых цепей. Кабель контрольный типа КРВГ.
Литература
1 Релейная защита в системах электроснабжения: Методические указания к изучению курса и выполнению контрольного задания / Г. А. Комиссаров, Х. К. Харасов. – Челябинск: ЧГТУ, 1996. – 56 с.
2 Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989.
3 Чернобровов Н.В. Релейная защита. Учебное пособие для техникумов. Изд. 5-е, перераб. и доп. – М.: Энергия, 1974 – 680 с. с ил.
4 Беркович М.А., Молчанов В.В., Семенов В.А. Основы техники релейной защиты. 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 376 с., ил.
