рз марквеич

(ТН); определить уставки реле (токи во вторичных цепях ТТ, соответствующие токам срабатывания) и уточнить типы реле; с учетом диапазонов уставок выбранных реле, дискретностью задания уставок [12, 13], а также принимая во внимание параметры выбранных ТТ и ТН [14, 15], уточнить токи срабатывания защит. Для согласования характеристик защит, устанавливаемых в контролируемой электрической сети, удобно использовать карту селективности,

представленную в графическом виде (при оформлении РПЗ следует представить также карту селективности в табличном виде). Эффективность отсечек можно оценить по длине их зон действия, остальных защит - на основании расчѐтов коэффициента чувствительности.

Выбрать схемы и определить уставки устройств АПВ и АВР.

Выбрать виды устройств АВР и АПВ [7]; определить параметры их срабатывания [2, 4, 17, 18, 27-29]; составить электрические принципиальные схемы.

Общий контроль изоляции в распределительных сетях 6 – 35 кВ

Для выявления нарушения изоляции фаз относительно земли в электроустановках предусматривается так называемый общий контроль изоляции.

Для этих целей применяется специальный трехфазный пятистержневой трансформатор напряжения, одна из вторичных обмоток которого соединяется в

«разомкнутый треугольник» и является фильтром напряжения нулевой последовательности (ФННП) (Рис.7). К выходу этого фильтра присоединяется реле напряжения KV. При замыкании фазы на землю на выходе фильтра появляется напряжение нулевой последовательности 3U0, под действием которого реле срабатывает и действует на сигнал. Поврежденная фаза определяется, как правило,

по трем вольтметрам включенных в другую вторичную обмотку трансформатора напряжения. В этом случае показания вольтметра в поврежденной фазе будут равны нулю при металлическом замыкании и меньше фазного напряжения, если в точке замыкания имеется переходное сопротивление. Электрическая схема контроля изоляции в сетях 6 – 35 кВ представлена на Рис.11.

A

B

C

TV

(+) На сигнал

	m	KV
	Выход 3U0
a b c	ФННП n
	Va

Vb

Vc

к КИП

Рисунок 11 - Схема общего контроля изоляции в сети 6-10кВ

Причиной появления напряжения нулевых последовательностей 3U0 является нарушение симметрии фазных напряжений ЛЭП относительно земли (рис. 12 г, д).

Векторные диаграммы напряжения и емкостных токов для нормального режима

показано на рис. 12 а, б.

		UA	A		UA
a)
				б)
					ІCB
		UB	B
N
				ІCA
		Uc	C		N
CA	CB	Cc		UC	UB
					ІCC
ІA	ІB	Іc

в)	І'з		UA		A
	І'B		UB	І'з	B
	N
	І'С	І'B	UС		C
		CB І'С	CC	К' з
	CA

г)		UA
	-UA
		І'B	І'B+І'С=І3=3І0
Із
			І'C
UC	U'A	UN	UB
			-U'B
-UA			-UA
		-3U0
UN = -UA

Рисунок 12Схемы замещения сети с изолированной нейтралью: а, б - нормальный режим сети и векторные диаграммы напряжений емкостных токов; в, г, д, е – при замыкании фазы А на землю и векторные диаграммы.

Векторные диаграммы напряжения и ѐмкостных токов при замыкании фазы

«А» на землю представлены на рис.12 в, г.

Симметричные составляющие напряжений и ѐмкостного тока замыкания Iз

при замыкании фазы «А» на землю представлены на Рис.8 д, е.

Реальное распределение токов нулевых последовательностей 3I0 в

конкретной распределительной сети 10кВ показано на Рис. 13.

а)	Л3
	I03(1)
С03	3I03(1)
	Л2

I02(1)

С02

3I02(1)
Л1	K(1)
I3(1)	U0K(1)
С01

б)		I3(1)
I1В(1)		I2C(1)
I1А(1)		I2А(1)

I1C(1)

I2В(1)

I0А(1)

I0В(1)

I0C(1)

I01(1) 3I01(1)

Рисунок 13Токораспределение 3I0 по фидерам ЛЭП

Из приведенной на Рис. 13 схемы распределения 3I0 в реальной сети 10 кВ нужно уяснить следующее:

– емкостной ток нулевой последовательности 3I0 в неповрежденных линиях имеет направление «от линии – к шинам»; в поврежденной линии «от шин – в

линию».

– емкостной ток 3I0 в поврежденной линии равен сумме емкостных токов от неповрежденных линий

3I0 3I02 3I 03

Эти два свойства широко используют при выполнении ряда защит от замыкания на землю.

Величина тока замыкания Iз=3I0 в практических расчетах для настройки защит может определяться через удельную ѐмкость Суд (мкФ/км).

(A)

где Uф – фазное напряжение;

l - длина электрически связанной сети, км.

Величина Суд зависит от конструкции сетей и составляет ориентировочно: –5.5 · 10-3 мкф/км – для воздушных ЛЭП; –190 ·10-3 мкф/км – для кабельных ЛЭП.

В практике можно воспользоваться также и империческими формулами для определения тока замыкания :

	– воздушные ЛЭП		l
			l
	– кабельные ЛЭП
	где U – линейное напряжение, кВ
	l – длина сетей, км

(A)

(A)

Примеры защит от замыкания фазы на землю

1.Защита от замыкания на базе фильтра тока нулевой

последовательности

Для токовых защит отходящих фидеров используются специальные

трансформаторы тока нулевой последовательности (ТТНП), рис. 14.

	А	В С
	Кабель		кабель
	КА
	·		РТ
	Iб
	ω2	·
М	3Ф0	Iб	ТТНП
	а)	б)
Рисунок 14Трансформатор тока нулевой последовательности:
	а) - устройство; б) – установка ТТНП на кабеле
Расчетные	уставки защиты. Первичный ток	срабатывания защиты,

выполненной на реле РТ-40/0,2 или РТЗ-50, выбирается из условия несрабатывания

зашиты от броска собственного емкостного тока линии при внешнем замыкании на

землю по выражению:

Iсз kотс kб IC ,

(1.6)

где kотс – коэффициент отстройки (kотс=1,1÷1,2); kб – коэффициент, учитывающий бросок собственного емкостного тока при внешних перемежающихся замыканиях на землю; IС – собственный емкостной ток. Определение IС производится:

– для кабельной ЛЭП:

IC IC 0 l n ,

где IС0 – величина IС на 1 км длины одного кабеля (табл. 2); l – длина линии; n –

число кабельных линий;

– для воздушной ЛЭП:

IC IC 0.ВЛ l ,

где l – длина линии; IС0.ВЛ – величина IС на 1 км длины ВЛ (табл.1).

Таблица 4

Средние значения емкостного тока металлического замыкания на землю одной фазы кабельных линий при частоте 50 Гц

	Ёмкостные токи, А/км, при номинальном напряжении кабеля
Сечение кабеля
	Для шестикиловольтной сети, кВ		Для десятикиловольтной сети,
			кВ
	6	10	10
16	0,40	0,35	0,55
25	0,50	0,40	065
35	0,58	0,45	0,72
50	0,68	0,50	0,80
70	0,80	0,58	0,92
95	0,90	0,68	1,04
120	1,00	0,75	1,16
150	1,18	0,85	1,30
185	1,25	0,95	1,47
240	1,45	1,10	1,70

Таблица 5

Среднее значение емкостного тока металлического замыкания на землю одной фазы ВЛ при частоте 50 Гц

	Ёмкостные токи, А/км, при номинальном
Характеристика линии		напряжении, кВ
	6		10
Одноцепная линия:
без троса	0,013		0,0256
с тросом	-		0,032
Двухцепная линия без троса	0,017		0,035

Если Iсз Iсз.min , то ток срабатывания защиты принимается равным Iсз.min. При

Iсз Iсз.min принятый ток срабатывания равен Iсз.

Чувствительность защиты проверяется по формуле:

k			IC .min	IC Iäð	,
	÷
				Iñç

где IСΣ.min – наименьшее реальное значение суммарного емкостного тока сети; IС –

собственный емкостной ток поврежденного присоединения; Iсз – принятый ток срабатывания защиты; Iдр – индуктивный ток дугогасящего реактора, в

некомпенсированных сетях Iдр=0. Минимальный коэффициент чувствительности должен быть не менее 1,25 для кабельных и не менее 1,5 для воздушных линий.

При ориентировочных расчетах величину удельной емкости Суд можно принимать 5,5· 10-3 мФ /км для воздушных линий и 190·10-3 мФ/км для трехжильных кабельных ЛЭП.

Емкостная проводимость 1 км фазы воздушной линии при частоте 50 Гц определяется выражением:

Y	С			7,58			10	6	(1/Ом км)
		УД
С					Dср
				lg
					r

где Dср – среднегеометрическое расстояние между проводами фаз; r – радиус провода;

Суд – удельная емкость линии.

В расчетах величину для воздушных ЛЭП можно принять равной 3· 1/Ом км. Для кабельных ЛЭП она значительно больше.

2.Защита от замыкания на использовании высших гармоник

Вкомпенсированных сетях следует применять устройство УСЗ-ЗМ,

реагирующие на сумму высших гармонических токов замыкания на землю. При этом УСЗ-ЗМ (рис. 15) устанавливается одно на секцию или на всю подстанцию и подключается к трансформаторам тока нулевой последовательности линий

поочередно, с помощью кнопочного распределителя (рис. 16). Замыкание на землю
определяется по наибольшему показанию прибора РА.
T		С1 С2 С3
	L	R2	R3	R4	R5	R7
TAN SA
	С5					R6
		R2'
	С				VC	PA
						С4
		R1
к TAN других присоединений
Рисунок 15Принципиальная схема устройства сигнализации УСЗ-ЗМ

Независимо от наличия компенсации емкостного тока замыкания на землю
осуществление защиты возможно на реле типов РТ-40/0,2 и РТЗ-50, если
обеспечивается чувствительность защиты.
	~6-10 кВ
Q1	Q2	Q3	Q4
			SB1	КА
			SB2
TA1	TA2	TA3	TA4
			SB3
			SB4
Рисунок 16Схема подключения центрального устройства сигнализации замыканий

на землю (на четыре присоединения).

Q1-Q4 – выключатели; ТА1-ТА4 – трансформаторы тока нулевой последовательности; КА - устройство сигнализации замыканий на земле типа УЗСЗМ; SB1-SB4 – выключатели кнопочные

3.Релейная защита воздушной ЛЭП 10 кВ от коротких замыканий и

ненормальных режимов

Задание:

Выбрать схемы защит, тип реле и источник оперативного тока для релейных защит воздушной ЛЭП (Л3) (рис 17.) от коротких замыканий и ненормальных режимов, (МТЗ, ТО, защита от замыкания на землю).

Рассчитать токи срабатывания защит и выдержки времени. Проверить чувствительность защит, рассчитав токи к.з. для характерных точек (К1, К2).

Расчетная электрическая схема приведена на рис. 2. Исходные данные – Sкз

системы, Л1, Л2, Л3, РM1, SН1 взять из таблицы №1, номер варианта соответствует номеру в списке учебной группы студентов

	110 кВ	SТ1	10 кВ	Р3 Iср tср	М1
Система	Л1
				Л3
	Л2				Н1
SК.З.С.				К2
	ЛЭП-110 кВ		К1		tср

Рисунок 17Схема для расчета тока к.з.

Пример 1

Требуется выбрать уставки трехступенчатой токовой защиты 1

воздушной линии электропередачи W1 в электрической сети 10 кВ (рис. 1).

Все основные параметры сети указаны на схеме. Номинальные мощности трансформаторов: SНОМ Т1 = 63 МВА; SНОМ Т2 = 1000 кВА; SНОМ Т3= 1600 кВА; SНОМ Т4 =1000 кВА. Предохранители на ПС2 (защита 4) типа ПСН-35 с

номинальным током плавкой вставки 75 А.

Решение 1. Рассчитываются токи трехфазного КЗ в точках К1-К9, приведенные к

стороне 35 кВ трансформатора Т1 (табл. 6). Расчетные точки КЗ выбираются так, чтобы полученные значения токов КЗ позволили определить уставки защит и проверить их чувствительность. В данной схеме расчетные точки соответст-

вуют шинам 35 кВ подстанций ПС1 - ПС4 и шинам 0,4 кВ - подстанций ПС2 -

ПС4.

Таблица 6

Место КЗ			К1	К2		К3	К4	К5		К6	К7	К8	К9
Iмах		(3) А	1500	1200		1020	900	760		700	190	270	200
Iмin	(3) А		1300	1040		880	780	660		607	165	234	173
		По результатам расчетов строится зависимость изменения токов КЗ как
функция расстояния от места установки защиты до места КЗ (рис. 3.2).
Выбирается уставка токовой защиты 1-1 (1-я ступень защиты 1 - токовая
отсечка без выдержки времени, выполненная в данном случае на реле РТ-
40) по следующим условиям:
		а) По условию отстройки от токов КЗ в точке К3 (ответвление на ПС2,
защищенное предохранителем) [1, 8]:
				IСЗ 1-1		kЗ IK MAX K3		1,2 1020		1220 А,

где kЗ - коэффициент запаса (для реле РТ-40 принимается равным 1,2).

б) По условию отстройки от бросков тока намагничивания всех трансформаторов 35 кВ, питающихся по линии W1 [1]:

IСЗ 1-1 (3 4) (IНОМ Т2 + IНОМ Т3 + IНОМ Т4)

(3 4) 59,5

180 240 А.,

где IНОМ Т2, IНОМ Т3, IНОМ Т4 - номинальные токи трансформаторов Т2, Т3, Т4; IНОМ Т SНОМ /( 3 UНОМ); SНОМ и UНОМ - номинальные мощность и напряжение трансформатора соответственно.

Уставка, полученная по первому условию (1220 А), удовлетворяет требованиям по отстройке от бросков тока намагничивания (не менее 240 А).

Поэтому следует принять IСЗ 1-1 1220 А.

По графику токов КЗ (рис. 3.2) при этой уставке определяется зона действия отсечки. Она составляет 8,5 % длины линии W1, т.е. использование отсечки малоэффективно.