3. Определяем токи небаланса, вызванные погрешностью трансформаторов тока и регулированием напряжения под нагрузкой (рпн) . При этом все токи приводим к ступени напряжения основной стороны.

А

к_ОДН = 1 – коэффициент однотипности трансформаторов тока

к_А = 1 – коэффициент апериодической составляющей для дифференциального реле

ε = 0,1 – допустимая погрешность трансформатора тока

- максимальный сквозной ток, приведенный на высокую сторону

А

где - пределы регулирования напряжения на стороне ВН;

- пределы регулирования напряжения на стороне НН (у нас трансформатор двухобмоточный).

Предварительное значение тока срабатывания защиты по условию отстройки токов небаланса

к_ОТС = 1,2 – коэффициент отстройки

Ток срабатывания защиты по условию отстройки от броска тока намагничивания

А

где к_ОТС = 1,2 – коэффициент отстройки для реле РСТ 15.

Из двух токов срабатывания выбираем наибольший, то есть

4. Предварительное значение коэффициента чувствительности защиты определяем по току двух фазного КЗ на секции Г1с, приведенному на сторону ВН

5. Ток срабатывания реле на основной стороне

А

Ток срабатывания реле на не основной стороне

где - коэффициент трансформации

6. Примем число витков основной обмотки ω_ОСН = 12

Расчетная МДС основной обмотки

где

Принимаем ближайшее действительное значение МДС F = 110 витков.

Расчетное число витков не основной обмотки находится из условия:

Принимаем ω_{НЕОСН.ПР} = 10

Составляющая тока небаланса из-за неравенства расчетного и действительного числа витков

А

Ток срабатывания защиты с учетом всех составляющих токов небаланса

А

7. Коэффициент чувствительности определяем по току двух фазного КЗ на секции Г1с, приведенному на сторону ВН.

значит защита удовлетворяет требованиям чувствительности

8. Ток срабатывания реле на основной стороне

А

Ток срабатывания реле на не основной стороне

А

6.2 МТЗ с выдержкой времени.

1. Максимальная токовая защита выполняется в качестве резервной защиты от междуфазных КЗ на реле РСТ 13 с коэффициентом возврата к_В = 0,9

2. Реле включается в систему по схеме неполной звезды

3. Ток срабатывания защиты по условию отстройки от рабочего тока при возможной перегрузки трансформатора

А

- максимальный рабочий ток на стороне ВН трансформатора при перегрузке, А

4. Коэффициент чувствительности в основной зоне определяется по току двух фазного КЗ за трансформатором, приведенным на первичную сторону

В зоне резервирования коэффициент чувствительности определяется по току двух фазного КЗ в конце кабельной линии Л5 приведенным на первичную сторону

Защита удовлетворяет требованиям чувствительности

5. Ток срабатывания реле

Принимаем к установке реле РСТ 13/24, у которого ток срабатывания находится в пределах I_СР.Р = (5-20) А.

6. Определить сумму уставок:

Принимаем уставки 0,9; следовательно ∑θ = 0,9.

Найдем ток уставки реле:

А

7. Время срабатывания защиты принимается по условию отстройки по времени срабатывания МТЗ на секционном выключателе Q20, которое, в свою очередь, отстраивается от наибольшей из выдержек времени выключателей Q21

с

где ∆t = 0,4 – ступень селективности для статического реле

Выбираем реле времени РВ 01, пределы регулирования времени которого от 0,1 од 50 с.

6.3 Защита от перегруза.

1. выбираем реле РСТ 13.

2. Защита выполняется с помощью одного реле, включенного во вторичную обмотку того же трансформатора тока, что и реле максимальной токовой защиты, с действием на сигнал.

3. Ток срабатывания защиты определяется из условия отстройки от номинального тока трансформатора на стороне ВН.

А

4) При расчете защиты от перегруза коэффициент чувствительности не определяется.

5) Ток срабатывания реле

Принимаем к установке реле РСТ 13/24, у которого ток срабатывания находится в пределах I_СР.Р = (5-20) А.

6. Определить сумму уставок:

Принимаем уставки 0,4;1.6;0.1 следовательно ∑θ = 0,4+1.6+0.1=2.1

Найдем ток уставки реле:

А

7) Выдержка времени защиты отстраивается от кратковременных перегрузок. Примем t_СЗ = 9 с. Выдержку времени обеспечивает реле времени РВ 01, пределы регулирования времени которого от 0,1 од 50 с.

6.4 Газовая защита.

Газовая защита является основной защитой трансформаторов от витковых замы-каний и других внутренних повреждений, сопровождаемых разложением масла и выделением газа. В качестве реагирующего органа выбираем реле типа BF – 80/Q.

7 Расчет защиты воздушных линий Л1, Л2

Согласно ПУЭ /1/ на параллельных воздушных линиях с двухсторонним питанием напряжения 220 кВ предусматриваются следующие защиты:

- основная от междуфазных КЗ – поперечная дифференциальная направленная защита;

- дополнительная к основной от междуфазных КЗ – токовая отсечка без выдержки времени, отдельная для каждой параллельной цепи;

- резервная от междуфазных КЗ – суммарная максимальная токовая защита параллельных цепей.

- защита от однофазных замыканий на землю.

7.1 Поперечная дифференциальная направленная защита

1) Защита выполнена на двух статических реле типа РСТ 13, включенных на разность токов параллельных цепей. Для определения поврежденной цепи последовательно с обмоткой токового реле РСТ13 включается обмотка тока реле направления мощности РМ11, а обмотка напряжения этого реле включается во вторичную обмотку трансформатора напряжения, установленного на секции В1с.

2) Для выбора трансформатора тока найдем максимальный рабочий ток линии при повреждении на другой линии.

А

где S_А-В – передаваемая мощность по линиям Л1, Л2 ВА

U_Л – напряжение линий Л1, Л2 В

Принимаем к установке трансформатор тока ТФЗМ220Б-I-300-УЗ-0,5/10Р согласно /2/: I_1Н = 300 А, /: I_2Н = 5 А Коэффициент трансформации трансформатора тока:

Для каждой цепи линии предусматривается три трансформатора тока, включенные по схеме полной звезды, коэффициент схемы к_СХ = 1.

Выбираем трансформатор напряжения типа ЗНОМ-220-60У1: В, В. Коэффициент трансформации трансформатора напряжения .

3) Ток срабатывания защиты определяется двумя условиями:

а) отстройкой от тока небаланса

А

где К_А=2- коэффициент апериодической составляющей для токового реле;

К_ОДН=0,5 – коэффициент однотипности для идентичных трансформаторов тока;

- класс точности трансформатора

Ток срабатывания защиты

А

где К_ОТС=1,25 – коэффициент отстройки.

б) отстройка от максимального рабочего тока при отключении одной из линий:

А

где К_В=0,9 – коэффициент возврата для реле РСТ 13.

Принимаем к выполнению большее из двух значений, то есть I_CЗ=309.7 А.

4) Чувствительность защиты определяется по минимальному току двухфазного короткого замыкания в двух случаях:

а) при повреждении в середине одной из параллельных цепей (см. рисунок)

1976 А – ток при точке двухфазного КЗ на шинах В при питании от системы 1 ;

1780 А - ток при точке двухфазного КЗ на шинах А при питании от системы 2 .

Ток в неповрежденной цепи находится как четверть разници этих токов:

А

Токи в поврежденной цепи:

От шин В к точке КЗ А

От шин А к точки КЗ А

Коэффициент чувствительности с обоих концов одинаковый:

.

б) при повреждении в конце одной из линий, когда она отключена с одной стороны каскадным действием защиты

При этом питание от системы 1 не учитываем, тогда коэффициент чувствительности

.

Поскольку в обоих случаях защита удовлетворяет требованиям чувствительности, то ее можно использовать в качестве МТЗ при отключении одной из параллельных линий, что мы и сделали, приняв ток срабатывания защиты, отстроенным от максимального рабочего тока линии.

5) Ток срабатывания реле:

А

принимаем к установке реле РСТ 13/19, у которого ток срабатывания находится в пределах I_СР.Р=(1,5-6)А.

6) Определим сумму уставок:

.

Принимаем уставки 1,6; 0,8, следовательно .

Найдем ток уставки реле:

А

7) Длину зоны каскадного действия (вблизи шин А) найдем по выражению:

здесь L₁₂- длина линий Л1 и Л2 в км.

Длина зоны каскадного действия лежит в допустимых приделах.

Длина мертвой зоны по органу направления мощности РМ 11 (вблизи шин В) может быть найдена из упрощенного выражения (без учета активного сопративления линии и без учета подпитки с противоположной стороны), исходя из минимального напряжения срабатывания реле РМ 11 U_СР.MIN=0,25 В.

здесь К_U- коэффициент трансформации трансформатора напряжения;

А;

х_уд=0,4 Ом/км – удельное индуктивное сопротивление линии.

Длина мертвой зоны также лежит в приделах допустимого.

7.2 Токовая отсечка без выдержки времени.

Ненаправленная токовая отсечка без выдержки времени предназначена для отключения трехфазных КЗ в пределах мертвой зоны дифференцильной защиты.

1) Выполняется на реле РСТ 13.

2) Реле включается во вторичные обмотки ранее выбранных трансформаторов тока с коэффициентом трансформации к₁=60, включенными по схеме звезды (коэффициент схемы к_сх=1).

3) Ток срабатывания защиты отстраивается от тока трехфазного КЗ на шинах А при питании от системы 2 :

А,

здесь К_ОТС=1,15 – коэффициент отстройки.

4) Коэффициент чувствительности определим только при трехфазном КЗ, так как основное назначение защиты – резервировать отказ поперечной дифференциальной направленной защиты при трехфазных КЗ в мертвой зоне.

При КЗ на одной цепи А-В вблизи шин В расчетный ток найдем как сумму токов, посылаемых системой 2 , и половины тока со стороны системы 1:

А;

.

Защита проходит по коэффициенту чувствительности, так как она должна ликвидировать повреждения лишь в небольшой зоне вблизи шин В.

5) Ток срабатывания реле:

А.

Выбираем реле РСТ 13/29, у которого ток срабатывания находится в пределах I_CP.P=(15-60)A.

6) Определим сумму уставок:

.

Принимаем уставки 1,6; 0,4; 0,2, следовательно .

Найдем ток уставки реле:

А

7.3 Суммарная максимальная токовая направленная защита

1) Защиту выполним на реле РСТ 13 и реле направления мощности РМ 11.

2) Измерительными органами являются выбранные ранее трансформаторы тока, включенные по схеме полной звезды (К_СХ=1, К_I=60), и трансформатор напряжения.

3) Ток срабатывания защиты отстраивается от максимального рабочего тока линии:

А

здесь К_ОТС=1,2 – коэффициент отстройки;

К_В= 0,9 – коэффициент возврата для реле РТС 13.

4) Коэффициент чувствительности в основной зоне определяется по току А:

.

Защита удовлетворяет требованиям чувствительности.

5) Ток срабатывания реле:

А.

Принимаем к установке реле РСТ 13/24, у которого ток срабатывания находится в пределах I_CР.Р=(5-20) А.

6) Определим сумму уставок :

.

Принимаем уставки 0,2, следовательно .

Найдем ток уставки реле:

А

7) Выдержку времени МТЗ отределим для всей сети А-В-Б путем разделения схемы на две части, в каждой из которых будет по одному источнику, и произведем независимое определение времени срабатывания МТЗ (см. рисунок)

Ступень селективности для статического реле t=0,4 с.

Для обеспечения выдержки времени выбираем реле времени РВ 01, пределы регулирования времени которого от 0,1 до 50 с.

7.4 Защита от однофазного замыкания на землю.

Используем токовую защиту нулевой последовательности на РСТ -13. Защита выполняется трехступенчатой. Измерительными органами защиты являются реле тока, подключенные к фильтру тока нулевой последовательности.

Первая ступень защиты – токовая отсечка последовательности без выдержки времени. Ее ток срабатывания выбирается из условий отстройки от максимального значения периодической составлющей утроенного начального тока нулевой последовательности, проходящего в месте установки защиты при К⁽¹⁾и К⁽²⁾ .

Вторая ступень защиты – токовая отсечка нулевой последовательности с выдержкой времени. При выборе и надо отстраиваться от первой ступени защиты нулевой последовательности трансформатора Т_1.

Третья ступень защиты - МТЗ нулевой последовательности. В нормальном режиме и при многофазных повреждениях в реле проходит ток небаланса, поэтому ток срабатывания реле выбираем без учета рабочих токов по условию . Защита на всех ступенях выполняется направленной с реле РМ – 11. Данная защита не имеет мертвой зоны.