5.1 Токовая защита электрических линий

5.1.1 Мтз линий с максимальной выдержкой времени

При возникновении короткого замыкания на защищаемой линии защита приходит в действие – срабатывает одно или несколько реле тока КА, замыкая цепь катушки реле времени КТ. Реле времени КТ обеспечивает селективность действия релейной защиты. Это достигается тем, что наименьшую выдержку времени имеют защиты наиболее удалённых от источника питания линий. Контакты реле времени имеют относительно небольшую коммутационную способность, поэтому в выходную цепь защиты включается промежуточное реле KL. При замыкании контактов реле KL через последовательную обмотку указательного реле КН и вспомогательные контакты выключателя QS образуется замкнутая цепь на электромагнит отключения выключателя YAT, который, срабатывая, отключит выключатель.

Достоинством МТЗ с независимой выдержкой времени является простота схемы и настройки. Недостатком являются значительные выдержки времени при отключении наиболее тяжёлых и опасных короткого замыкания вблизи источника.

Рисунок 5.1 – Принципиальная и развёрнутая схемы МТЗ с независимой выдержкой времени.

5.2 Защита трансформатороы

5.2.1 Дифференциальная защита

Дифференциальная защита является основной защитой мощных силовых трансформаторов от внутренних повреждений. Она работает при коротком замыкании внутри зоны, ограниченной двумя комплектами трансформаторов тока и не имеет выдержки времени. Защита может выполняться как дифференциальная отсечка или дифференциальная защита. В последнем случае она выполняется с быстронасыщающимся трансформатором TLA или с реле с торможением.

Защита с TLA получила наибольшее распространение из-за повышенной чувствительности при достаточном быстродействии. У трансформаторов тока, расположенных со стороны звезды силового трансформатора, вторичные обмотки соединены в треугольник, а со стороны треугольника – в звезду.

Наличие TLA позволяет эффективно отстраиваться от бросков намагничивающего тока и токов небаланса при внешних коротких замыканиях. Отстройка защиты может производиться от установившегося значения периодической составляющей тока небаланса, что значительно повышает чувствительность защиты.

Рисунок 5.2.1 – Принципиальная схема дифференциальной защиты.

(Л – 5 стр.513)

Высокая чувствительность дифференциальной защиты может быть сохранена при использовании специального реле типа ДЗТ с магнитным торможением. Дифференциальная защита действует при витковых коротких замыканиях в трансформаторе, однако, её чувствительность зависит от доли замкнувшихся витков.

Рисунок 5.2.2 – Развёрнутая схема дифференциальной защиты.

ВК ≤ (KT ∙ Iном)

В к =4800 кА^2∙с

(KT ∙ Iном)=2704 кА^2∙с

6.1 Выбор измерительных трансформаторов тока

Трансформаторы тока выбираются по следующим условиям:

1. По напряжению: ;

2. По току нагрузки: ;

Номинальный ток должен быть как можно ближе к рабочему току установки, т.к. недогрузка первичной обмотки приводит к увеличению погрешностей.

3. По конструкции и классу точности:

Трансформаторы тока для внутренней установки до 35 кВ имеют литую эпоксидную изоляцию. В установках на 10 кВ на номинальные токи 2000-5000 А применяются проходные шинные трансформаторы тока, у которых роль первичной обмотки выполняет шина, проходящая внутри трансформатора (ТПШЛ). Для наружной установки выпускаются трансформаторы тока фарфоровой изоляцией, обмотками звеньевого типа, маслонаполненные типа ТФЗМ.

Значение погрешностей определяет класс точности работы трансформаторов тока. Для измерений используют трансформаторы тока классов 0,2; 0,5; 1; 3; 5; 10, а для релейной защиты классов 5Р и 10Р. Измерительные приборы (кроме счётчиков) в цепях генераторов, мощных трансформаторов и синхронных компенсаторов должны иметь класс точности 1,5 и присоединятся к трансформаторам тока класса точности 0,5. Все счётчики для денежного расчёта присоединяются к трансформаторам тока класса точности 0,5.

4. По динамической устойчивости:

,

где – ударный ток короткого замыкания по расчёту;

– кратность динамической устойчивости по каталогу;

– номинальный первичный ток трансформатора тока.

Динамическая устойчивость шинных трансформаторов тока определяется устойчивостью самих шин РУ. Вследствие этого трансформаторы по этому условию не выбираются.

5. По термической устойчивости:

,

где – тепловой импульс по расчёту;

– кратность термической устойчивости по каталогу;

– время термической устойчивости по каталогу.

6. По вторичной нагрузке:

,

где – вторичная нагрузка трансформатора тока;

– номинальная допустимая нагрузка трансформатора тока в выбранном классе точности.

Вторичная нагрузка зависит как от параметров подключенных к трансформатору тока приборов или реле, так и от схемы их соединений с трансформатором тока, определяющей расчётную длину соединительных проводов. С увеличением нагрузки сверх номинальной в данном классе точности трансформатор тока перейдёт работать в худший класс точности. В целях упрощения расчёта в учебном курсовом проекте этим условием можно пренебречь.

Также для упрощения расчётов при учебном проектировании сечение многожильного контрольного кабеля от трансформаторов тока до измерительных приборов принимается по условию механической прочности не менее 2,5 мм² для алюминиевых жил и 1,5 мм² для медных жил. Сечение больше 6 мм² обычно не применяется.

(Л – 1 стр.438)

1 Сторона низкого напряжения.

Составляем таблицу расчетных и каталожных данных.

Расчетные и каталожные данные. Таблица 6.1.1

Условие выбора	Расчетные данные	Каталожные данные
UC ≤ UНОМ	UC = 10 кВ	UНОМ = 10 кВ
Iнорм.расч ≤ Iном	Iнорм.расч =0,8 кА	Iном = 800 А
ВК ≤ (KT ∙ Iном)	В к =4800 кА^2∙с	(KT ∙ Iном)=2704 кА^2∙с
i у k д ∙√2∙ Iном	i у = 5,24 кА	179,2 кА

Выбираем трансформатор тока марки ТПОЛМ – 10-800 – трансформатор токаоднофазный с литой изоляцией, на номинальное напряжение 10 кВ, номинальный ток 800 А, класс точности 0,5/Р.

3. Сторона высокого напряжения.

Составляем таблицу расчетных и каталожных данных.

Расчетные и каталожные данные. Таблица 6.1.2

Условие выбора	Расчетные данные	Каталожные данные
UC ≤ UНОМ	UC = 110 кВ	UНОМ = 110 кВ
Iном расч ≤ Iном	Iном расч = 0,15 А	Iном = 150 А
Вк ≤ (Kт ∙ Iном)	Вк =4800 кА2∙с	(Kт ∙ Iном)=126,6 кА2∙с
i у≤ k д ∙√2∙ Iном	i у = 5,24 кА	31,5 кА

Выбираем трансформатор тока марки ТФНД –110М – 150 – трансформатор тока с фарфоровой изоляцией с регулированием напряжения , маслонаполненный,на номинальное напряжение 110 кВ, номинальный ток 150 А, класс точности 0,5/10Р.