Б.В. Соколов Релейная защита и автоматизация
.pdf
10
форматоратока(ТА), егосхемузамещения, погрешностииклассточности. Опишите основные типы ТА, их конструктивные особенности, схе-
мысоединения обмоток ТА иих вторичных цепей, коэффициент схемы. Для схем «полной» и «неполной» звезды (рис. 1) определите мак-
симальную нагрузку трансформатора, т.е. расчетную допустимую нагрузку Zн расч.
а) IА |
IВ |
IC |
|
б) IА |
I В |
IC |
|
||||
|
|
|
|
RПР |
Zра |
|
|
|
|
RПР |
Zра |
|
|
|
|
RПР |
Zрв |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
RПР |
Zрс |
|
|
|
|
RПР |
Zрв |
ТА1 ТА2 |
ТА3 |
|
|
RПР |
Zро |
ТА1 |
ТА2 |
|
|
RПР |
Zро |
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 1. Схемы соединения трансформаторов тока: а – «полная» звезда; б – «неполная» звезда
Примечания.
1. Для схемы «полной» звезды расчетным режимом, при котором имеет место максимальная нагрузка ТА, является однофазное КЗ.
Для этой схемы
Zн расч = Rпр + Zр + Rк, |
(1) |
где Rпр – сопротивление провода (прямого или обратного), соединяющего обмотку реле с одним из выводов ТА; Zр – сопротивление обмот-
ки реле; Rк – переходное сопротивление в местах соединения проводов. 2. Для схемы «неполной» звезды расчетным режимом, которому соответствует максимальная нагрузка измерительного трансформатора, является двухфазное КЗ за трансформатором с соединением обмоток
звезда – треугольник. Для этой схемы
Zн расч = 3 (Rпр + Zр )+ Rк. |
(2) |
3. Исходные данные для расчета представлены в табл. 1.
11
Таблица 1
Исходные данные для расчета (к задаче 1)
Сопротивления |
|
|
|
|
Вариант задания |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10(20) |
|
элементов, Ом |
1(11) |
2(12) |
3(13) |
4(14) |
|
5(15) |
6(16) |
7(17) |
8(18) |
9(19) |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Rпр |
0,6 |
1,0 |
0,7 |
0,65 |
|
0,8 |
0,65 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,85 |
Zра(в фазе А) |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,2 |
|
1,3 |
1,25 |
1,3 |
1,2 |
1,1 |
1,3 |
Zрв(в фазе В) |
0,9 |
1,0 |
0,8 |
0,9 |
|
0,95 |
0,85 |
0,8 |
0,9 |
0,7 |
1,0 |
Zрс(в фазе С) |
1,1 |
1,2 |
1,3 |
1,2 |
|
1,3 |
1,25 |
1,3 |
1,2 |
1,1 |
1,3 |
Z (в обр.пров.) |
1,2 |
1,2 |
0,8 |
0,7 |
|
0,7 |
0,85 |
1,1 |
1,2 |
0,9 |
1,0 |
ро |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Задача 2
На линии W1 подстанции А сети, представленной на рис. 2, установлена трехступенчатая токовая защита от междуфазных КЗ.
Произведите расчет первой и третьей ступеней защиты ЛЭП и приведите принципиальные схемы основной и резервной защит.
А |
|
|
|
Б Q3 |
Т1 |
Q5 10 к |
|
В K3 |
|||||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||
K1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Н1 |
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Uс |
|
|
|
|
|
W1 |
|
|
|
K2 |
|
Q6 |
|
|
|
Q7 |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
Xс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q4 |
Т2 |
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
Q1 |
|
Q2 |
|
|
|
|
Н2 |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 2. Расчетная схема СЭС
Для построения защит следует выполнить следующие операции. 1. Произвести расчет токов КЗ (при К(3) и К(2)) в точках К1, К2
и К3.
2.Произвести выбор типов ТА и их коэффициентов трансформации.
3.Произвести расчет токов срабатывания защит (уставок) первой
итретьей ступеней.
12
4.Определить зону действия первой ступени защиты.
5.Произвести расчет коэффициентов чувствительности защит (для третьей ступени в основной и резервной зонах) и сравнить их с требованиями ПУЭ.
6.Определить минимальное остаточное напряжение на шинах подстанции А.
Примечания.
1.При расчетах учитывать возможность включения двух трансформаторов на подстанции Б.
2.Трансформаторы Т1 и Т2 считать одинаковыми.
3.При расчете токов КЗ активными сопротивлениями можно пренебречь.
4.Принять: удельное сопротивление линии Худ=0,4 Ом/км; коэф-
фициент отстройки Котс=1,2; коэффициент возврата Кв=0,8; ступень селективности ∆t=0,5 с.
5.Составить карту селективности защит.
6.Для вариантов с 11 по 20 принять напряжение системы равным
110 кВ.
7.Исходные данные для расчета приведены в табл. 2.
Таблица 2
Исходные данные для расчета (к задаче 2)
Ва- |
Система |
Длина |
Мощность |
|
|
Мощность |
Макс. выд. врем. |
|||
ри- |
U |
В |
Х , |
линии, |
трансформато- |
u |
, |
нагрузки S |
, |
защит нагрузки |
ант |
ном, |
|
с |
км |
ра Sном, МВА |
к |
|
н |
|
tн, с |
|
|
Ом |
% |
МВА |
|
|||||
1 |
35 |
|
3 |
10 |
2 х 16 |
6,5 |
10 |
|
1,5 |
|
2 |
35 |
|
2 |
7 |
2 х 10 |
6,5 |
8 |
|
0,5 |
|
3 |
35 |
|
1,0 |
5 |
2 х 25 |
6,5 |
20 |
|
1,0 |
|
4 |
35 |
|
1,5 |
8 |
2 х 16 |
6,5 |
15 |
|
1,5 |
|
5 |
35 |
|
1,0 |
10 |
2 х 10 |
6,5 |
8 |
|
1,0 |
|
6 |
35 |
|
0,8 |
15 |
2 х 25 |
5,5 |
20 |
|
2,0 |
|
7 |
35 |
|
1,2 |
20 |
2 х 6,3 |
7,5 |
4,0 |
|
2,5 |
|
8 |
35 |
|
1,8 |
15 |
2 х 10 |
6,5 |
8 |
|
0,5 |
|
9 |
35 |
|
2 |
18 |
2 х 16 |
6,5 |
15 |
|
2,5 |
|
10 |
35 |
|
3 |
9 |
2 х 6,3 |
7,5 |
4 |
|
2,0 |
|
13
КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА № 2
Контрольная работа № 2 включает в себя две задачи. Задача 1
Для сети с изолированной нейтралью, представленной на рис. 3, построить защиту от однофазного замыкания на землю (ОЗН) на присоединении (выключатель Q1 или Q2).
|
|
Q1 |
|
|
|
К1 |
|
|
Q5 |
|
|
К2 |
Т3 |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
ВЛ1 |
|
|
|
|
|
|
ВЛ2 |
|
|
|
|||||||
Uс |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
Q3 |
|
|
|
|
Q4 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
|
|
Т1 |
|
|
|
|
Т2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
КЛ1 |
|
|
М1 |
|
|
КЛ2 |
М2 |
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
К4 |
|
||
|
|
Q2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
К3 |
ВЛ4 |
|
Т5 |
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВЛ3 |
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Q6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Q7 |
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
Т4 |
|
К5 М3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
КЛ3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Рис. 3. Расчетная схема сети с изолированной нейтралью
Для построения защиты от ОЗН следует выполнить следующие операции:
1.Определить тип защиты присоединения.
2.Составить схему замещения.
3.Произвести расчет тока однофазного замыкания на землю в присоединении (для заданного варианта).
4.Определить (рассчитать) ток срабатывания защиты и коэффициент ее чувствительности.
5.Описать схему защиты и представить ее принципиальную схему.
Примечания.
1.Исходные данные для расчета представлены в табл. 3.
2.Сечение линий выбрать по номинальному току нагрузки.
14
3. Емкости элементов сети определить по данным табл. 4 и табл. 5.
Таблица 3
Исходные данные для расчета (к задаче 1)
Но- |
Исходные |
|
|
|
|
Варианты |
|
|
|
|
||
мер |
данные |
1;11 |
2;12 |
3;13 |
4;14 |
5;15 |
6;16 |
7;17 |
8;18 |
9;19 |
10;20 |
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
12 |
|
1 |
Напряжение |
6 |
10 |
10 |
6 |
10 |
6 |
6 |
10 |
10 |
10 |
|
|
U, кВ |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Длина, км |
1,2 |
1,8 |
1,4 |
2,0 |
2,5 |
2,4 |
1,5 |
1,8 |
1,4 |
1,6 |
|
|
ВЛ1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ВЛ2 |
0,5 |
0,3 |
0,6 |
0,8 |
0,9 |
0,7 |
0,5 |
0,7 |
0,9 |
0,8 |
|
2 |
ВЛ3 |
2,1 |
2,4 |
1,9 |
1,5 |
1,4 |
2,0 |
1,8 |
2,3 |
2,0 |
1,8 |
|
ВЛ4 |
0,3 |
0,6 |
0,8 |
0,7 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
0,6 |
||
|
||||||||||||
|
КЛ1 |
0,15 |
0,25 |
0,3 |
0,35 |
0,25 |
0,15 |
0,25 |
0,15 |
0,17 |
0,3 |
|
|
КЛ2 |
0,1 |
0,3 |
0,2 |
0,25 |
0,1 |
0,35 |
0,2 |
0,3 |
0,2 |
0,15 |
|
|
ЛЛ3 |
0,25 |
0,15 |
0,2 |
0,2 |
0,15 |
0,2 |
0,25 |
0,25 |
0,15 |
0,2 |
|
|
Мощность |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
трансформат |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ора, МВА |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
Т1 |
1,6 |
0,63 |
1,6 |
1,0 |
1,6 |
0,63 |
1,0 |
1,0 |
1,6 |
1,6 |
|
Т2 |
1,0 |
0,63 |
1,0 |
1,6 |
1,0 |
1,0 |
1,6 |
1,6 |
1,0 |
1,0 |
||
|
||||||||||||
|
Т3 |
0,63 |
1,0 |
0,63 |
1,6 |
1,0 |
0,63 |
1,6 |
1,0 |
1,0 |
1,6 |
|
|
Т4 |
0,63 |
1,6 |
0,63 |
0,63 |
0,63 |
0,4 |
0,63 |
0,63 |
0,63 |
1,0 |
|
|
Т5 |
1,0 |
1,0 |
1,6 |
0,63 |
0,63 |
1,0 |
1,0 |
0,63 |
1,6 |
1,0 |
|
|
Мощность |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
двигателя, |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4 |
кВт |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
М1 |
250 |
160 |
200 |
200 |
100 |
160 |
100 |
200 |
100 |
200 |
||
|
||||||||||||
|
М2 |
100 |
200 |
160 |
100 |
160 |
200 |
125 |
180 |
160 |
125 |
|
|
М3 |
125 |
100 |
100 |
125 |
200 |
125 |
80 |
100 |
125 |
160 |
|
5 |
Точка КЗ |
К1 |
К4 |
К2 |
К3 |
К5 |
К2 |
К3 |
К2 |
К1 |
К5 |
|
Таблица 4
Удельная емкость воздушных ЛЭП 6 (10) кВ
|
|
|
|
|
|
|
Сечение провода, мм2 |
25 |
35 |
50 |
70 |
95 |
› 95 |
Удельная емкость, |
5,0·10-3 |
7,5·10-3 |
15·10-3 |
25·10-3 |
32,5·10-3 |
32,5·10-3 |
мкФ/км |
15
Таблица 5
Удельная емкость кабелей (на одну фазу)
Сечение жил кабеля, |
Удельная емкость жилы кабеля, мкФ/км |
|
мм2 |
|
|
6 кВ |
10 кВ |
|
3 х 10 + 1 х 6 |
0,226 |
|
3 х 16 + 1 х 6 |
0,258 |
|
3 х 25 + 1 х 10 |
0,290 |
0,220 |
3 х 35 + 1 х 10 |
0,330 |
0,250 |
3 х 50 + 1 х 16 |
0,360 |
0,280 |
3 х 70 + 1 х 16 |
0,430 |
0,320 |
3 х 95 + 1 х 25 |
0,490 |
0,350 |
3 х 120 + 1 х 35 |
0,530 |
0,370 |
3 х 150 + 1 х 50 |
0,590 |
0,420 |
Емкость электродвигателей – (0,9…1,1)·10-2 мкФ. Емкость подстанций 6/0,4 кВ – (4,1…4,4)·10-3 мкФ.
Задача 2
Системы G1 и G2 связаны между собой идентичными параллельными линиями, на которых установлена поперечная дифференциальная направленная защита с токовыми пусковыми органами, обеспечивающая защиту этих линий от междуфазных КЗ. Защиты установлены на обоих концах линий (рис. 4).
Q1 |
W1 |
Q2 |
|
K2 |
|
|
|
|
G1 |
|
G2 |
X1 |
W2 |
X2 |
K1 |
|
|
|
|
|
Q3 |
|
Q4 |
Рис. 4. Расчетная схема
16
Произвести расчет этой защиты. Для этого необходимо выполнить следующие операции:
1.Произвести расчет токов КЗ (К(3), К(2)) в точках К1 и К2.
2.Произвести расчет тока срабатывания защиты.
3.Определить зоны каскадного действия.
4.Рассчитать коэффициенты чувствительности защит.
Примечания.
1.Ток КЗ на границе зон каскадного действия такой же, как и в точках К1 и К2.
2.Ток намагничивания трансформатора тока не превышает 10 %
первичного тока (fi = 10 %). Коэффициент однотипности Кодн=0,5. Коэффициент, учитывающий влияние апериодической составляющей тока
КЗ, Кап=2. Коэффициент отстройки Котс=1,2. Коэффициент возврата
Кв=0,85.
Сопротивления прямой и обратной последовательности элементов
схемы одинаковы, удельное сопротивление линии Х0=0,4 Ом/км. Активными сопротивлениями можно пренебречь. Напряжение системы
Uс=115 кВ. Исходные данные для расчета представлены в табл. 6.
Таблица 6
Исходные данные для расчета
Вариант |
|
Сопротивление систем |
|
Длина |
Максимальный |
|||
G1, Ом |
G2, Ом |
линии |
рабочий ток од- |
|||||
|
Х1max |
|
Х1min |
Х2max |
|
Х2min |
W1, км |
ной линии |
|
|
|
|
|
|
|
|
Iраб.max, А |
1 (11) |
15 |
|
20 |
10 |
|
15 |
50 |
180 |
2 (12) |
5 |
|
10 |
7 |
|
13 |
100 |
220 |
3 (13) |
12 |
|
15 |
8 |
|
12 |
60 |
180 |
4 (14) |
6 |
|
10 |
5 |
|
8 |
110 |
150 |
5 (15) |
4 |
|
8 |
6 |
|
10 |
70 |
200 |
6 (16) |
3 |
|
6 |
15 |
|
20 |
50 |
180 |
7 (17) |
7 |
|
15 |
8 |
|
12 |
100 |
210 |
8 (18) |
5 |
|
8 |
10 |
|
15 |
80 |
150 |
9 (19) |
8 |
|
12 |
7 |
|
13 |
110 |
190 |
10 (20) |
9 |
|
18 |
9 |
|
11 |
120 |
180 |
17
Составитель СОКОЛОВ БОРИС ВАСИЛЬЕВИЧ
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИЗАЦИЯ
Программа, методические указания и контрольные задания для студентов заочной формы обучения специальности 100400 «Электроснабжение»
Редактор А.В. Дюмина
Подписано в печать 15.05.03. Формат 60×84/16.
Бумага офсетная. Отпечатано на ризографе. Уч.-изд.л. 1,0. Тираж 100 экз. Заказ ГУ КузГТУ,650026, Кемерово, ул. Весенняя, 28.
Типография ГУ КузГТУ, 650099, Кемерово, ул. Д. Бедного, 4А.