Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Var_420_RZiA

.pdf
Скачиваний:
11
Добавлен:
03.06.2018
Размер:
765.72 Кб
Скачать

ЗАДАЧА №1

Вариант 420

1.Расставить выдержки времени МТЗ линий.

2.Определить параметры срабатывания ТО и МТЗ на выключателе Q1.

3 Определить ток срабатывания реле для ТО и МТЗ, выбрав

трансформатор тока и схему соединения ТТ.

4.Определить чувствительность МТЗ в основной и резервных зонах, определить чувствительность ТО.

5.Нарисовать принципиальную и функциональную схемы заданных защит.

UС=37 кВ

 

Q2

Q1

 

 

Л1

~

 

 

Q3

 

 

 

Iн1

 

 

 

Iн2

№ схемы 1

Т1

10,5 кВ

 

Q4

Т2

Q5

 

 

Iн3

Табл. 1.

 

 

 

 

Мощность КЗ

3 цифра шифра

№ схемы

Параметры

энергосистемы

выключателя

трансформатора

Sмин /Sмах,

 

 

 

 

 

 

МВА

0

1

1

S = 1,6 МВА

1200/1560

uк = 8%

 

 

 

 

Табл. 2.

3 цифра

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

шифра

 

Параметры ЛЭП

 

 

Ток нагрузки, А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Л1

Л2

Л3

Л4

Л5

Iнагр1

Iнагр2

Iнагр3

Iнагр4

Iнагр5

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

АС-95

АС-120

АС-95

АС-95

АС-70

 

 

 

 

 

 

30

50

60

25

35

 

8 км

14 км

6 км

6 км

10 км

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

1. Расстановка выдержек времени

Начинаем расстановку выдержек времени защит выключателей по ступенчатому принципу, начиная с наиболее удаленных от источника питания потребителей.

tc.з.4 = tc.з.5 = 0,5 с.

Далее проставляем выдержки времени на выключателях Q2 и Q3, принимая их на величину t выше нижестоящих защит.

tc.з.2 = tc.з.3 = tc.з.4 + t = 0,5 +0,5 = 1,0 с.

Выдержка времени защиты на головном выключателе 1 находится аналогично:

tc.з.1 = tc.з.пред.+Δt = 1,0 +0,5 = 1,5 с.

 

2 Q2

Т1

4 Q4

UС=37 кВ

 

1 Q1

 

 

 

 

3 Q3

Т2

5 Q5

 

 

Iн1

 

 

Iн3

Iн2

 

 

 

 

 

Рис. 1. Схема сети с обозначением защит линий

3

2. Определение параметров срабатывания мто на выключателе 1

Составим расчетную схему с точками К1, К2.

UС=37 кВ

 

 

2 Q2

1 Q1

 

К1

 

Л1

 

 

 

 

 

АС-95/16

3 Q3

 

 

8 км

 

Sкз.max=1560 МВА

30 А

 

50 А

Sкз.min=1200 МВА

 

 

 

 

 

 

Т1

4 Q4

 

Т2

К2

5 Q5

 

 

60 А

Рис.2. Расчетная схема сети с обозначением точек КЗ

Первичный ток срабатывания фазной отсечки для ее селективного действия должен быть отстроен от начального сверхпереходного тока трехфазного внешнего КЗ (в максимальном режиме) в конце защищаемой линии в точке К-1

(см. рис. 2)

Определим параметры элементов системы электроснабжения.

Сопротивление системы рассчитывается по данным о мощности КЗ на шинах 37

кВ энергосистемы в максимальном и минимальном режимах работы системы.

Сопротивление системы в максимальном режиме определим по (1):

U2

Zип.макс ст , (1)

Sкз.макс

где Sкз.макс – мощность короткого замыкания в максимальном режиме системы на шинах источника питания, МВА.

Zип.макс 372 0,878 Ом. 1560

Эквивалентное сопротивление энергосистемы в минимальном режиме определяется аналогично выражению (1):

Zип.мин 372 1,141 Ом. 1200

4

В соответствии с [2, разд. 43] принимаем полное погонное сопротивление провода АС-95 равным 0,506 Ом/км.

Параметры трансформаторов Т-1, Т-2 с Sном = 1,6 МВА, Uном = 35 кВ в соответствии с [2, разд.43]: rт = 7,89 Ом, xт = 49,8 Ом, zт = 50,42 Ом.

Максимальный ток трехфазного КЗ в точке К1: (см. рис. 2)

 

 

 

I(3)

 

 

 

Uст

 

,

(2)

 

 

 

Zип.макс

Zл1

 

 

 

к

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Zл1 = Z0-95·l = 0,506·8 = 4,048 Ом.

 

 

 

 

I(3)

 

 

 

 

37000

4337 А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кmax

 

3 0,878 4,048

 

 

 

 

 

 

 

 

Вычислим параметры срабатывания токовой отсечки, отстроенной от

максимального тока КЗ в конце линии Л1:

 

Iс.о. = kотс·Iк(3)max ,

(3)

Iс.о. = 1,1·4337 = 4771 А.

 

Определим зону действия отсечки 1.

 

С помощью программы Mathcad построим графики распределения токов двухфазного КЗ в минимальном режиме и трехфазного КЗ в максимальном

режиме по длине линии Л1.

I(3)

(L)

 

 

 

 

Uст

 

 

,

(4)

 

 

 

 

Zип.макс z095

L

кmax

3

 

 

 

 

 

 

 

I(2)

(L)

 

 

 

0,866 Uст

 

.

(5)

 

 

 

 

Zип.мин z095 L

кmin

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Изменяя величину L от 0 до 8 км, получаем графическое представление тока КЗ при перемещении точки КЗ (рис.3).

По рис.3. находим зону защиты отсечки в % от длины линии Л1 в

максимальном режиме трехфазного КЗ – 91%, в минимальном режиме при двухфазном КЗ – 70%.

5

IКЗ, А

25000

. Iк(3)max

20000

Iк(2)min

15000

10000

5000

 

 

 

 

 

 

 

4771 А

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Зона действия отсечки в максимальном режиме

 

 

 

Зона действия отсечки в минимальном режиме

 

 

L, км

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

2

3

4

5

6

7

8

 

 

 

Рис.3. Зависимость Iкз=f(L)

 

 

 

Для определения чувствительности токовой отсечки необходимо пользоваться максимально возможным током КЗ, протекающим через защиту

1, т.е. выбрать режим наиболее благоприятный по чувствительности. Таким режимом будет являться трехфазное КЗ на шинах источника питания (ИП) в

максимальном режиме.

Максимальный ток трехфазного КЗ для определения чувствительности токовой отсечки рассчитывается в месте установки защиты (максимальный режим энергосистемы):

 

I(3)

 

 

 

 

 

Uст

,

(6)

 

 

 

 

 

 

 

 

кмакс

3

Zип.макс

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I(3)

 

 

37000

 

24342,3 А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

кмакс

 

 

3 0,878

 

 

 

 

 

 

 

6

Для МТО коэффициент чувствительности:

I(3)

кч кmax , (7)

Iс.з

кч 24342,3 5,1 > 1,2. 4771

Чувствительность токовой отсечки обеспечивается.

3. Определение параметров срабатывания МТЗ на выключателе 1

Ток срабатывания МТЗ линии Iсз в общем случае выбирается по выражению

(8) для отстройки от максимального рабочего тока присоединения (с учетом возможной перегрузки у потребителя):

I

 

kз kс

I

,

(8)

 

с.з.

 

 

нагр.Σ

 

 

 

 

kв

 

 

где kз = 1,2...1,3 – коэффициент запаса по избирательности (для защит на электромеханической базе);

kс = 2...3 коэффициент отстройки от самозапуска электродвигателей [1];

kв = 0,8...0,85 – коэффициент возврата токовых защит на электромеханической базе;

Iнагр.Σ – максимальный рабочий ток, определяется как сумма максимальных рабочих токов всех присоединений на смежном участке, приведенный к напряжению ступени, на которой установлена защита выключателя Q1.

Ток нагрузки, протекающий через выключатель 1:

I

I

 

Iнагр3

50

60

67 А.

 

 

 

нагрΣ

нагр2

 

 

35/10

 

 

 

 

 

 

Ток срабатывания МТЗ:

 

 

 

 

 

 

 

 

III

 

1,2 2

67 190 А.

 

 

 

 

 

с.з.

 

0,85

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Коэффициент чувствительности МТЗ выключателя Q1 в основной зоне

7

защиты определяется по выражению:

k

ч

 

Iк(2)1.мин

1,5,

(9)

IIIс.з.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где Iк(2)2.мин – значение двухфазного тока КЗ в точке К2 в минимальном режиме работы энергосистемы.

Ток КЗ в точке К1:

I(2)

 

 

 

0,866 Uст

 

 

 

 

0,866 37000

 

3565,3 А.

 

 

Zип.мин Zл1

 

 

 

 

 

кmin

3

 

3 1,141 0,506 8

 

 

 

 

 

Тогда коэффициент чувствительности МТЗ в основной зоне защиты:

kч 3565,3 18,8 1,5. 190

Определяем чувствительность МТЗ в резервной зоне (шинах 10,5 кВ). Для этого рассчитаем КЗ в точке К2 при параллельной работе трансформаторов Т1 и

Т2:

I(2)

 

 

 

 

0,866 Uст

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0,866 37000

 

 

 

кmin

 

 

 

 

 

 

 

 

Z

 

Z

 

 

 

 

 

 

 

 

50,42 50,42

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3 Z

 

Z

 

 

 

т1

 

т2

 

 

3

1,141

0,506 8

 

 

 

 

 

 

ип.мин

л1

 

 

 

 

50,42

 

 

 

Zт1 Zт2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

50,42

 

 

=608,6 А.

Чувствительность МТЗ 1 в резервной зоне:

kч 608,6 3,2 1,2. 190

Требуемое значение коэффициента чувствительности в основной зоне т. К2 (не менее 1,5 [4]) выполняется.

Таким образом, принимаем расчетную уставку МТЗ 190 А и формируем вторую ступень МТЗ с выдержкой времени tIIс.з. = 1,0 с.

4. Определение вторичных токов срабатывания реле

Для защиты рассматриваемой линии принимается схема соединения вторичных обмоток трансформаторов тока «полная звезда», изображенная на

8

ном1

рис. 4.

Трансформаторы тока (ТА) выбираются в соответствии со шкалой первичных номинальных токов I и коэффициентов трансформации трансформаторов тока. Трансформаторы тока для защиты следует выбирать с первичными номинальными токами, которые больше соответствующих максимальных рабочих токов: Iном1 ≥ Iраб. max [1].

KA1

KA2

KA3

TA1 TA2 TA3

Рис .4. Схема соединения вторичных обмоток трансформаторов

тока «полная звезда»

Максимальный рабочий ток линии Л1 определялся в п.3 задачи Iраб. max = 110 А.

Таким образом, для защиты линии Л1 примем к установке трансформатор тока с первичным номинальным током 150 А, соответственно коэффициент трансформации такого трансформатора тока будет равен 150/5.

Ток срабатывания реле определяется по формуле [6]:

iII

 

kсх Iс.з.

,

(10)

 

с.з.

 

kтт

 

 

 

 

где kсх – коэффициент схемы, kтт – коэффициент

трансформации

трансформатора тока.

 

 

 

 

Определяем значение тока срабатывания реле МТО по формуле (10):

9

iI

 

kсх Iс.о.

 

1 4771

159 А.

 

 

с.р.

 

kтт

150 5

 

 

 

 

Ток срабатывания реле МТЗ определяется аналогично:

iII

 

kсх Iс.з.

 

1 310

10,33 А.

 

 

с.р.

 

kтт

150 5

 

 

 

 

5. Составление принципиальной и функциональной схем защиты

На рис. 5 приведена функциональная схема трехфазной МТЗ с независимой от тока выдержкой времени, характеризующая общие принципы выполнения МТЗ при любой используемой элементной базе.

Ia

КА1

 

 

 

 

 

 

 

Ic

 

1

 

 

КА3

KT

KH

 

 

 

Ic

КА3

 

 

 

 

 

1

YAT

 

 

 

Ia

 

 

 

KL

КА2

 

 

 

 

 

 

 

Ib

 

1

 

 

КА4

KH

 

 

 

 

 

Ic

КА6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.5. Функциональная схема устройства релейной защиты

 

Измерительная часть защиты состоит из измерительных органов (ИО) (в

данном случае токовых реле КА1, КА2 и КА3 мгновенного действия). В

трехфазной схеме ИО предусматриваются на каждой фазе, они питаются вторичными токами соответствующих фаз трансформатора тока (ТТ).

Логическая часть состоит из логического элемента (ЛЭ), выполняющего функцию ИЛИ, органа времени КТ (обычно одного на три фазы), создающего выдержку времени t, сигнального реле КН.

10

Исполнительный орган, реализуемый посредством выходного про-

межуточного реле KL, или тиристорной схемы, срабатывая, передает команду на отключение выключателя Q. Исполнительный орган должен обладать мощным выходным сигналом, достаточным для приведения в действие электромагнита отключения YAT привода выключателя.

При возникновении повреждения на защищаемой линии срабатывают токовые реле тех фаз, по которым проходит ток КЗ. При этом у электромеханических реле замыкаются контакты, у электронных (микро-

электронных) появляется выходное напряжение (сигнал) соответствующего уровня (логическая 1 или логический 0).

Сработавшие ИО воздействуют через логический элемент ИЛИ на орган времени КТ, который по истечении заданной выдержки времени выдает сигнал, приводящий в действие исполнительный орган KL. Последний срабатывает и подает напряжение от источника оперативного тока в электро-

магнит отключения выключателя YАТ.

Принципиальная схема МТЗ приведена на рис.6. Схема отсчеки без выдержки времени аналогична схеме МТЗ, изображенной на рис.6, только в схеме отсутствует реле времени.

11

Соседние файлы в предмете Релейная защита и автоматика