6. Выбор зaщит и рaсчет их устaвок

1. Зaщитa трaнсформaторов т4, т5, т6

Трaнсформaторы 10/0,4 кВ мощностью до 0,63 МВ-А подключaются к электрической сети через предохрaнители. Предохрaнители для трaнсформaторов выбирaются по следующим условиям:

1. Номинaльное нaпряжение предохрaнителя должно соответствовaть номинaльному нaпряжению сети;

2. Номинaльный ток предохрaнителя должен быть больше мaксимaльного рaбочего токa трaнсформaторa;

3. Номинaльный ток отключения предохрaнителя должен быть больше мaксимaльного токa КЗ в месте устaновки предохрaнителя;

4. Предохрaнитель не должен срaбaтывaть при броскaх токa нaмaгничивaния при подключении трaнсформaторa к питaющей сети в режиме холостого ходa.

Первому условию удовлетворяют предохрaнители типa ПКТ.

Мaксимaльные рaбочие токи трaнсформaторов определяются с учетом допустимой перегрузки:

Здесь

 

номинaльные токи трaнсформaторов Т4, Т5, Т6, соответственно; k_ПЕР- коэффициент допустимой перегрузки трaнсформaторов (для большинствa отечественных трaнсформaторов допускaется перегрузкa до 40 % номинaльной мощности, поэтому можно принятьk_ПЕР= 1,4).

Тогдa I_{РАБ МАХ Т4}= I_{РАБ МАХ Т5}= 32,3 A;I_{РАБ МАХ Т6}= 20,16 A.

Для отстройки от бросков токa нaмaгничивaния трaнсформaторa необходимо иметь номинaльный ток плaвкой встaвки в 1,5-2 рaзa больше номинaльного токa трaнсформaторa.

Учитывaя это, для трaнсформaторов Т4 и Т5 можно выбрaть предохрaнители типa ПКТ-10 с номинaльным током 80 А, a для трaнсформaтора Т6 - ПКТ-10 с номинaльным током 50 А.

Мaксимaльные токи КЗ в местaх устaновки предохрaнителей не превышaют 1,9 кА, поэтому можно выбрaть предохрaнители с номинaльным током отключения 12,5 кА.

2. Защита, устанавливаемая на магистральной воздушной линии w5.

В соответствие с ПУЭ для выявления междуфазных замыканий на магистральной линии 10 кВ W5-W7 в начале линииW5 устанавливается ступенчатая токовая защита. Первая ступень – селективная токовая отсечка, вторая – неселективная токовая отсечка с выдержкой времени, третья – МТЗ.

Для выявления однофазных замыканий на землю, которые могут возникнуть на линиях W5-W7, предусматривается установка контроля изоляции сети 10 кВ. Режимы работы потребителей, присоединенных к шинам 10 кВ ПС, от которой отходит линияW5, должны допускать отключение питания для поиска поврежденного присоединения при срабатывании устройства контроля изоляции.

Выбирается ток срабатывания (первичный) первой ступени токовой отсечки.

По условию отстройки от токов КЗ в конце первого участка магистральной линии (W5) в месте присоединения трансформатора Т4, А:

где - коэффициент запаса.

По условию отстройки от броска токов намагничивания всех трансформаторов, присоединенных к линиям W5-W7, А:

Значение тока, полученного по первому условию (2232 А), удовлетворяет требованию отстройки от броска тока намагничивания (не менее 303 А). Поэтому следует принять равным 2232 А.

Оценка продолжительности зоны, контролируемой первой ступенью защиты, производится графическим методом. Для этого строится график зависимости токов КЗ от расстояния (от начала линии W5) до места КЗ (рисунок 16). Кроме того, наносится прямая, изображающая ток срабатывания первой ступени защиты.

Зона, контролируемая первой ступенью защиты, составляет 20% суммарной линии W5-W7. Учитывая удаленность этой линии от источника питания и сравнительно небольшие значения токов КЗ при повреждениях, можно считать первую ступень защиты достаточно эффективной.

Рисунок 16 – Зона действия ТО и ТО с выдержкой времени

Выбираются уставки второй ступени защиты.

Ток срабатывания второй ступени защиты определяется по условию ограничения контролируемой зоны в пределах магистральной линии W5-W7:

где - максимальный ток в конце контролируемой зоны (в конце участкаW7).

При этом значении тока (756 А) расчетное время срабатывания предохранителя трансформатора Т4 составляет 0,75 с. (см. рисунок 17). Поэтому с целью обеспечения селективной работы второй ступени защиты и предохранителей, можно выбрать время тока срабатывания второй ступени 1,25 с. (ступень селективности 0,5с.).

Оценим чувствительность защиты по рисунку 16. Она составляет ~40% от всей длины магистральной линии W5-W7.

Выбираются уставки третьей ступени защиты – МТЗ. По току она отстраивается от максимального рабочего тока в контролируемой линии, А:

Здесь – коэффициент запаса (=1,2);- коэффициент возврата (=0,85);– коэффициент самозапуска для нагрузок линииW5 (в исходных данных нет сведений о процессах самозапуска в нагрузках линииW5, поэтому, не исключая полностью возможность самозамуска электродвигателей в этих нагрузках, можно принять=1,1).

Выдержка времени на срабатывание ступени МТЗ определяется по условию согласования с предохранителями. Для этого необходимо использовать графический метод, т.к. времятоковые характеристики предохранителей приводятся в справочниках только в виде графиков. По справочным данным строятся расчетные характеристики предохранителей (смещенные по оси токов вправо на 20%), выбранных для трансформаторов Т4-Т7 (см. рисунок в приложении). Границы характеристик предохранителей соответствуют значениям максимальных токов в расчетных точках К8 и К10. Характеристика предохранителей F1 иF2 показана до значения 1860А, а дляF3 – до 630А.

Как видно из рисунка в приложении, при предварительно выбранном токе срабатывания МТЗ (132А) время срабатывания защиты должно быть чрезмерно большим (~20 с.), чтобы обеспечить селективность действия защиты и предохранителей. Для их согласования при приемлемых выдержках времени срабатывания необходимо увеличить ток срабатывания ступени МТЗ. Даже при максимальном токе срабатывания по условиям чувствительности в режиме основного действия ее выдержка времени срабатывания должна быть не менее 5,5 с. Иногда это недопустимо по условиям термической устойчивости оборудования.

Загрубим канал защиты, т.е. выберем по коэффициенту чувствительности:

где значение минимального тока КЗ при повреждении в конце контролируемой магистральной линии;для основной защиты.

Время срабатывания 3 ступени при данном токе срабатывания:

Чувствительность МТЗ в режиме резервного действия оценивается по минимальному току КЗ при повреждении за трансформатором Т6 на зажимах обмотки низшего напряжения ()

Как видно, коэффициент чувствительности в режиме основного действия имеет значение больше 1, а в режиме резервного действия меньше 1. Это означает, что защита, установленная в начале магистральной линии, не может выполнять функции резервной защиты трансформаторов Т4-Т6.

В этих условиях для резервирования основных защит трансформаторов Т4..Т6 (предохранителей) необходимо применение специальной резервной защиты или изменение параметров электрической сети. Однако допускается эксплуатация подобных электрических сетей без резервирования защит.

Выбираются трансформаторы тока для линии W5. Целесообразно выбрать ТТ с номинальным первичным током, превышающим максимальный рабочий ток в линии (84,84 А) в 2-3 раза. Пусть будут выбраны ТТ типа ТПЛ-10 класса Р с коэффициентом трансформации 400/5 и общая схема соединения вторичных обмоток ТТ и катушки реле «неполная звезда – неполная звезда».

Выбираются реле и определяются параметры их срабатывания.

Ток срабатывания тока первой ступени:

Выбирается реле РТ-40/50, в диапазон уставок которого входит расчетное значение тока срабатывания 28 А при параллельном соединении катушек реле.

Ток срабатывания реле тока второй ступени, А:

Выбирается реле РТ-40/20, в диапазон уставок которого входит расчетное значение тока срабатывания 9,5 А при последовательном соединении катушек реле.

Ток срабатывания реле тока третьей ступени, А:

Выбирается реле РТ-40/6, в диапазон уставок которого входит расчетное значение тока срабатывания 1,7 А при последовательном соединении катушек реле.

Выбираются вспомогательные реле.

Реле времени для второй и третьей ступеней защиты – ЭВ-132 с диапазоном выдержек времени от 0,5 до 9 с. и номинальным напряжением питания 220 В.

Промежуточные реле – РП-221 с номинальным напряжением питания 220 В.

Указательное реле – РУ-21/0,01.

Производится проверка трансформаторов тока. Для этого проверяется максимальная кратность расчетного первичного тока по отношению к номинальному первичному току ТТ:

По кривым предельной кратности определяется максимальная допустимая вторичная нагрузка ТТ (полное сопротивление), при которой полная погрешность ТТ не превышает 10%. Для ТПЛ-10 400/5 максимальное допустимое сопротивление нагрузки 1,7Ом.

Расчетное наибольшее сопротивление нагрузки ТТ:

Здесь - сопротивление реле РТ-40 при минимальной уставке (для реле РТ-40/50иРТ-40/20иРТ-40/6и),- активное сопротивление проводников в сигнальном кабеле, Ом (можно принять),- активное сопротивление переходных контактов, Ом (можно принять).

Значение расчетного наибольшего сопротивления, Ом:

Это значение меньше допустимого (1,7 Ом). Следовательно, режим работы ТТ в защите, установленной на линии W5, соответствует требованиям, при выполнении которых полная погрешность ТТ не превысит 10%.

Таким образом, решения, принятые при выборе схемы защиты, ТТ и реле, можно считать приемлемыми.