Расчет токов аварийных режимов

Результат расчета токов КЗ приведен в следующих таблицах:

Действующие токи в месте установки защиты в максимальном режиме

Действующие токи в месте установки защиты в минимальном режиме

Максимальный режим работы защищаемой линии определен 1,05Uном,

а минимальный - 0,95Uном.

Нагрузочный максимальный ток линии примем равным длительно допустимому току защищаемой линии (605 А).

Примем коэффициенты трансформации ТТ и ТН соответственно равными 1000/5 и 220000/100.

5. Выбор релейной защиты и автоматики

Защиту линии выполняем на базе ДФЗ-201 и ШДЭ 2802

Учитывая особенности рассматриваемой линии, допускается установка в качестве основной:

-дифференциально-фазной высокочастотной защиты (ДФЗ). Эта защита является быстродействующей, которая реагирует на все виды повреждений.

Резервирование основной защиты осуществляется:

-трехступенчатой направленной дистанционной защитой (ДЗ). Выполняет функцию защиты от междуфазных коротких замыкания на рассматриваемой линии.

-четырехступенчатой токовой защитой нулевой последовательности (ТЗНП). Работает при замыканиях на землю на защищаемой ЛЭП, а также на отпайках.

-токовую отсечку. Необходима для резервирования ДЗ при “близких” коротких замыканиях.

Расчет основной защиты ДФЗ

Расчет пусковых органов при симметричных повреждениях

Нагрузочный максимальный ток линии примем равным длительно допустимому току защищаемой линии (605 А).

ток срабатывания защиты пуска передатчика отстраивается от максимального тока нагрузки линии - принимается I_раб.max=254 A.

ток срабатывания реле подготовки цепи отключения выбирают по условиям согласования с током срабатывания реле пуска передатчика

чувствительность токовых пусковых органов проверяем при К(3) в конце линии в минимальном режиме

для полукомплекта п/с А

для полукомплекта п/с В

уставка срабатывания РС выбирается по условию максимального нагрузочного режима

чувствительность РС

по току точной работы

Расчет пусковых органов при несимметричных повреждениях

для полукомплекта п/с А К(2)

для полукомплекта п/с В К(2)

- ток двухфазного КЗ в конце линии в минимальном режиме

для полукомплекта п/с А K(1) ,

для полукомплекта п/с А K(1) ,

- ток однофазного КЗ в конце линии в минимальном режиме

- ток нулевой последовательности в месте повреждения

К(1,1)

- ток двухфазного КЗ в конце защищаемой линии

Ток срабатывания фильтра-реле обратной последовательности подготовки цепи отключения отстраивают от тока небаланса в максимальном нагрузочном режиме

Полученное значение меньше минимально возможной уставки, равной 1 А для ДФЗ-201.

Токи, которые протекают через полукомплекты при К(2)

п/с А

п/с В

Уставки для обоих полукомплектов необходимо брать одинаковыми. Следовательно, расчетной величиной будет 4,75 А.

следовательно для ДФЗ-201 ,

для К(2) Кч выполняется.

Расчет органа манипуляции

Выбирается коэффициент К органа манипуляции, при К(1,1)

Для ДФЗ-201 минимальное значение К=6, что соответствует минимальному току надежной манипуляции .

Проверяется обеспечение надежной манипуляции по минимальному току на входе фильтра:

При несимметричном К(1,1) в конце защищаемой линии

При симметричном К(3) в начале защищаемой линии

Расчет резервной защиты

Токовая отсечка от многофазных КЗ.

Ток срабатывания определим по условию отстройки при КЗ в конце линии: .

Коэффициент чувствительности проверяем при К⁽²⁾ вблизи места установки защиты в минимальном режиме: .

ТО по условиям чувствительности удовлетворяет.

Расчет дистанционной защиты

I ступень имеет форму окружности, проходящую через начало координат.

Сопротивление срабатывания определяется:

, где ,

Ом

Коэффициент чувствительности по току точной работы

II ступень дистанционной защиты

Сопротивление срабатывания определим, исходя из обеспечения Кч:

Сопротивления срабатывания реле .

Выдержка времени с.

III ступень дистанционной защиты

Осуществляет дальнее резервирование. Сопротивление срабатывания III ступени выбирается по условию отстройки от по выражению:

Выдержка времени с.

Проверяется чувствительность при КЗ в конце зоны резервирования.

Сопротивления срабатывания реле .

Коэффициент чувствительности по току точной работы

Расчет ТНЗНП

I ступень

Ток срабатывания определяется отстройкой от тока замыкания в конце линии при К(1) в максимальном режиме

,

где k_отс=1.3– коэффициент отстройки.

Чувствительность проверяем при К(1) в начале линии:

.

II ступень

Определим ток срабатывания исходя из требуемого коэффициента чувствительности при однофазном КЗ в конце зоны.

с.

IV ступень

Ток срабатывания отстраивается от тока небаланса в нулевом проводе ТТ при трехфазных КЗ за трансформаторами отпаек. Поскольку таковых в схеме нет, возьмем ток при К(3) в конце линии.

,

где - учитывает увеличение тока небаланса в переходном режиме,

.

Коэффициент чувствительности проверяем при К⁽¹⁾ в конце зоны резервирования:

Время срабатывания определяется из условия отстройки от t_с.з последних ступеней защиты:

Защита трансформаторов отпаек.

-пределы регулирования напряжения под нагрузкой ± 9х1,78% на стороне ВН;

-номинальные напряжения – 220/10 кВ;

-группа соединения обмоток Y/∆-11;

-трансформаторы тока дифзащиты со всех сторон соединены по схеме звезда с нулевым проводом и имеют коэффициенты трансформации:

-со стороны ВН - 300/5;

-со стороны НН - 1000/5. В составе нагрузки имеются двигатели напряжением 10 кВ. Находим номинальные токи обмоток трансформатора при нулевом положении РПН.

-со стороны НН ;

-со стороны ВН ;

Принимаем со стороны ВН , тогда по формуле получаем

где - первичный номинальный ток трансформатора, А;

- номинальный ток терминала, А;

- коэффициент трансформации тока со стороны (ВН);

;

=1,3⋅0,5(0,1+0,16+0,04)=0,195.

Принимаем =0,2.

=2⋅0,1+0,16+0,04=0,4;

Поскольку ≥0,5 принимаем уставку I2tp/In=1,5. S∗ ≥ 1,5⋅0,56-0,5=0,34.

Принимаем с некоторым запасом уставку S=0,4.

Проверяем отстройку от тока небаланса установившегося режима при Iв∗=1 по условию

Подставив полученные уставки, имеем

0,2+0,5⋅0,4 ≥ 1,3(0,1+0,16+0,04).

Для создания запаса принимаем p∗=0,25.

Окончательно имеем уставки:

s=40 %; I2tp/In=1,5.

Дифференциальный ток срабатывания , о.е., модуля ДЗТ должен удовлетворять условию

где - коэффициент отстройки;

- расчетный ток небаланса, о.е.

Дифференциальная отсечка реагирует на амплитуду первой гармоники дифференциального тока. Она срабатывает также, если мгновенное значение дифференциального тока превышает уставку по первой гармонике в 5 раза.

, (2.16)

где - отношение амплитуды первой гармоники тока небаланса к приведенной амплитуде колебательной составляющей тока внешнего КЗ;

- при выборе тока срабатывания отсечки можно принимать равным 1,2;

- максимальный ток внешнего КЗ, о.е.

Значение зависит, в основном, от минимального значения приведенной предельной кратности ТТ, от разброса приведенных предельных кратностей и от остаточных индукций ТТ. Исследование токов небаланса показали, что в этих условиях и при использовании со сторон ВН и НН защищаемого трансформатора ТТ с вторичным номинальным током 5 А можно принимать .

Список уставок дифференциальной защиты

Параметр	Диапазон уставок	Пояснения
	0,44x In	по току срабатывания ДЗТ
	26,43 х In	по току срабатывания ДО
	15 % от дифф. тока	по току второй гармоники
	0,5	первой точки излома «тормозной» характеристики (ТП1)
	1,5	второй точки излома «тормозной» характеристики (ТП2)
s	40%	коэффициента торможения второго участка характеристики
	0,334 3,63	коэффициента выравнивания токов плеч

Газовая защита трансформатора

Применение газовой защиты является обязательным на трансформаторах мощностью 63000 кВА и более, а также на трансформаторах мощностью 1000-4000 кВА, не имеющих дифференциальной защиты или отсечки и если максимальная токовая защита имеет выдержку времени 1 с и более.

Действие газовой защиты основано на том, что всякие, даже незначительные, повреждения, а также повышенные нагревы внутри бака трансформатора вызывают разложение масла и органической изоляции, что сопровождается выделением газа. Защита выполняется так, чтобы пре медленном газообразовании подавался предупредительный сигнал, а при бурном газообразовании, что имеет место при КЗ, происходило отключение поврежденного трансформатора.