Учебное пособие 1907

СОДЕРЖАНИЕ ОТЧЕТА

1. Цель работы, номер варианта с содержанием данных для этого вариан-

та.

2.Необходимые теоретические расчеты.

3.Схема защиты, реализованная в лабораторной работе.

4.Экспериментальные данные сведенные в табл. 4.2; 4.3 и необходимые графические зависимости.

5.Выводы в виде анализа работы схемы в различных режимах, сведенные

втабл. 4.3.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ ДЛЯ ДОМАШНЕЙ ПОДГОТОВКИ

1.Устройство и принцип действия МТЗ с зависимой и независимой характеристиками срабатывания.

2.Возможные схемы защиты ЛЭП от межфазных КЗ при помощи МТЗ и их влияния на ток срабатывания защиты, ток срабатывания реле.

3.Индукционное реле тока: его устройство, принцип действия, характеристики срабатывания, ток срабатывания.

4.Выбор тока срабатывания МТЗ; отсечки; (физический смысл коэффициентов входящих в выражение); чувствительность МТЗ.

5.Требования, предъявляемые к АПВ, и их реализация в лабораторной

работе.

6.На каких выключателях реализуются АПВ. Системы контактов вспомогательных цепей пружинных приводов.

- 41 -

2. ПРАКТИЧЕСКИЕ ЗАНЯТИЯ

Материал, представленный в данном разделе, направлен на формирование практических навыков у обучающихся в области защиты объектов электроснабжения при помощи устройств релейной защиты. Умение применять свои теоретические знания к решению конкретных вопросов, является подтверждением высокого уровню усвоения разделов рассматриваемой дисциплины. В тоже время решение задач практического характера невозможно без творческого подхода, формируемого у обучающихся. Поэтому цель данного раздела развитие навыков творческой работы и закрепление теоретического материала, предварительно изученного на лекционных и самостоятельных занятиях. Материал практических занятий представлен в виде задач на отдельные основополагающие разделы курса. Решение задач осуществляется обучающимися в аудитории, с активным обсуждением решаемых вопросов коллективом группы. Перед очередным практическим занятием преподаватель информирует обучающихся какие изученные разделы курса необходимо повторить к практическому занятию. Освоенный материал практических занятий является исходной «базой» для самостоятельного выполнения курсовой работы по данной дисциплине. Задания в курсовой работе формулируются по аналогичным разделам курса, что и в практических занятиях.

В данном разделе приведены примеры решения задач по следующим тематическим разделам курса: способы включения реле и способы их воздействия на силовые выключатели, схемы соединения трансформаторов тока и обмоток реле, особенности выбора выдержек времени для максимальных токовых защит с зависимой и независимой характеристиками срабатывания, особенности согласования выдержек времени между отдельными комплектами максимальных токовых защит, порядок согласования уставок срабатывания по току для максимальных токовых защит рассосредоточенных по ЛЭП, выбор токов срабатывания и оценка их зон действия для токовых отсечек для с двусторонним питанием, расчёт защит от однофазных замыканий на землю в сети с изолированной нейтралью, выбор и оценка продольных дифференциальных защит, выбор и оценка токовой отсечки применительно к силовому трансформатору.

2.1. Практическое занятие № 1. Способы включения реле и способы воздействия на выключатель.

Схемы соединения трансформаторов тока и обмоток реле

Задача № 1

Вычертить структурные схемы, поясняющие для токового реле способ включения (первичные, вторичные) и способ воздействия на выключатель

- 42 -

(прямой, косвенный). Какие типы и виды реле используются для реализации каждого из способов? Набор типовых элементов для вычерчивания схем следующий:

Рис. 2.1.1. Набор типовых элементов для вычерчивания структурных схем

Рис. 2.1.2. Принципиальные схемы защит:

а) - с первичным реле прямого действия (1 - защелка, 2 - рычаг защелки, 3 - обмотка); б) - с вторичным реле косвенного действия (1 - реле тока косвенного действия, 2 - отключающий электромагнит, 3 - блокировочный

контакт выключателя) выключателя)

- 43 -

Решение:

Рис. 2.1.3. Структурные схемы способов включения токовых реле: а) – первичное реле, б) – вторичное реле,

в) – реле прямого действия, г) – реле косвенного действия

Первичное реле прямого действия является составной частью автоматических выключателей типа: АВМ-10, которые используются в установках до 1 кВ. Первичное реле косвенного действия является составной частью распро-

страненных электромагнитных реле типа РДШ. Вторичные реле прямого действия выполняются в виде: а) токовых реле: РТМ – реле с независимой от тока выдержкой времени, РТВ – реле с зависимой от тока выдержкой времени; б) реле напряжения: РН, РНВ. Токовые реле прямого действия обычно устанавливаются в грузовых и пружинных приводах выключателя. Вторичные реле косвенного действия являются наиболее распространенными. В качестве реле тока используются электромагнитные реле с независимой от тока выдержкой времени типа РТ-40 и индукционные реле с зависимой от тока выдержкой времени типа РТ-80. В качестве реле напряжения используются электромагнитные реле типа РН-50.

Задача № 2

Вычертить схему соединения трансформаторов тока и обмоток токового реле: 1) по двухфазной однорелейной схеме и 2) трехтрансформаторной схеме в фильтр токов нулевой последовательности. Установить два амперметра: РА2 – во вторичной цепи одного из трансформаторов тока; РА0 – в нулевом проводе трансформаторов тока (провод, по которому протекает ток, обусловленный суммой вторичных токов трансформаторов тока). Построить векторные диаграммы и оценить соотношение токов I0/I2 = К, для следующих режимов: а) схема собрана верно; б) обрыв вторичной цепи трансформатора тока в фазе А; в) перепутана полярность зажимов трансформатора тока в фазе С. Для всех ре-

- 44 -

жимов принять, что по первичным обмоткам трансформаторов тока протекают симметричные номинальные токи.

Сделать вывод о том, каким образом по величине тока I0 можно обнаружить нарушение в схеме.

Решение: 1.

Рис. 2.1.4. Схема соединения трансформаторов тока и обмоток токового реле по двухфазной однорелейной схеме

Недостаток схемы – коэффициент схемы зависит от вида К.З. а. Схема собрана верно.

I0 I p I2a ( I2c ) 3I2 ,

б. Обрыв вторичной цепи трансформатора тока в фазе А

в. Перепутана полярность зажимов трансформатора тока

в фазе С.

- 45 -

2.

Рис. 2.1.5. Трехтрансформаторная схема соединения трансформаторов тока в фильтр токов нулевой последовательности

а. Схема собрана верно.

Iр=0, при условии что расхождением характеристик намагничивания трансформаторов тока пренебрегаем.

б. Обрыв вторичной цепи трансформатора тока в фазе А.

в. Перепутана полярность зажимов трансформатора тока в фазе С.

I0 I2a I2в ( I2c ) 2I2 ,

Вывод: таким образом, оценив соотношение токов, измеренных амперметрами РА2, РА0, для любой из схем соединения обмоток трансформаторов

- 46 -

тока и токовых реле, можно судить о верности их соединения, либо наличии аварии или ошибки в их соединениях.

2.2. Практическое занятие № 2. Выбор уставок срабатывания для максимальных токовых защит

Задача № 1

Определить ступень селективности между смежными максимальными токовыми защитами с выдержкой времени 1 и 2 (рис. 2.2.1), для случаев:

Рис. 2.2.1. Комплекты МТЗ в радиальной схеме электрической сети 10 кВ

Решение:

Для обеспечения селективного действия защиты 2, при любых значениях токов К.З. на участке АБ, должно выполняться условие:

tз.2= tз.1 +∆t.

А. Для МТЗ с независимой характеристикой ступень селективности:

∆tнез = ∆tр.в1+∆tр.в2+ tо.в.+ tзап,

где ∆tр.в1 – погрешность реле времени защиты 1 в сторону увеличения времени срабатывания,

∆tр.в2 – погрешность реле времени защиты 2 в сторону уменьшения времени срабатывания,

tо.в – время отключения выключателя

tзап – учитывает неточность регулировки реле и разброс по времени у выключателя.

Если tз.1 нез = 1,4c, то берем реле времени со шкалой 0,25 – 3,5с., у которых

∆tр.в= ±0,06с. Тогда

∆tнез = 0,06+0,06+ 0,1.+ 0,1=0,32с.

Если шкала 0,5 – 9с., у которых ∆tр.в= ±0,125с. Тогда

- 47 -

∆tнез = 0,125+0,125+ 0,1.+ 0,1=0,45с.

Б. Для реле с ограниченно зависимой характеристикой:

∆tзав = ∆tр.в1+∆tр.в2+ tо.в.+ tзап.+ tи.о.

∆tр.в для реле типа РТ-81 и РТВ на уставке 1с., составляет ±0,15с. ∆tи.о. =0,14с. – для РТ-81. Тогда

∆tзав = 0,15+0,15+ 0,1.+ 0,1+0,14=0,64с. ∆tи.о. =0 – для реле РТВ. Тогда

∆tзав = 0,15+0,15+ 0,1.+ 0,1=0,5с.

В. Если 1 – имеет зависимую, 2 – независимую характеристику:

∆t = ∆tр.в1+∆tр.в2+ tо.в.+ tзап.=0,15+0,06+0,1+0,1=0,41с.

Задача № 2

Для радиальной сети 35 кВ (рис. 2.2.2) рассчитать выдержки времени комплектов защит 1, 2, 4, 5, 6, выполненных при помощи МТЗ с независимой характеристикой времени срабатывания. При этом у шин А и Б установлены МТЗ с зависимой характеристикой. Известно что погрешности реле времени в сторону увеличения и уменьшения времени срабатывания t =±0,15с. Погрешности в сторону увеличения и уменьшения времени срабатывания индукционного реле tп.т.=0,1с, время инерционной ошибки tи.о.=±0,1с. Запас по времени для всех комплектов защит tзап=0,1с. Время отключения всех выключателей сети (tв ) принять одинаковыми.

1.Определить t1 - t6?

2.Как ликвидируются К.З. в точке К1; К.З. в точке К2, и в каких защитах приходит в действие реле времени?

3.Каким недостатком будет обладать защита по сравнению с выбранной, если уменьшить на 0,5с. tс.з.1?

4.Какими недостатками будет обладать защита по сравнению с выбранной, если увеличить на 0,5с. tс.з.3?

5.Какими недостатками будет обладать защита по сравнению с выбранной, если увеличить на 0,5с. tс.з.6?

- 48 -

Рис. 2.2.2. Комплекты МТЗ в радиальной схеме электрической сети 35 кВ

Решение:

1. Для МТЗ с независимой характеристикой времени срабатывания ступень селективности рассчитывается:

∆tнез =tп2+tп1+tв+tзап=2tп.в+tзап+tв.

Для МТЗ с зависимой характеристикой времени срабатывания ступень селективности рассчитывается:

∆tзав =tп2+tп1+tв+tзап+tи.о=2tп.т+tзап+tв+tи.о; ∆tзав = t3 - tVII =1 – 0,5= 0,5с.

Тогда время отключения выключателей:

tв=∆tзав -2tп.т - tзап - tи.о =0,5-2∙0,1-0,1-0,1=0,1с.

Ступень селективности для МТЗ с независимой характеристикой:

∆tнез =2∙0,15+0,1+0,1=0,5с.

Выдержки времени защит рассчитываем следующим образом:

t6= tXIV +∆tнез = 1,5+0,5=2c.

При расчете выдержки времени для 6 комплекта, руководствуемся тем, что 6 комплект должен «резервировать» XIV и XIII комплекты защит. Так как время срабатывания XIV комплекта больше, чем у XIII, то в расчетах учитываем выдержку времени XIV комплекта. Аналогичные рассуждения применяем при расчете выдержек времени последующих комплектов защит.

t5= t6+∆tнез = 2+0,5=2,5c. t4= t5 +∆tнез = 2,5+0,5=3c. t2= t3 +∆tнез = 1+0,5=1,5c. t1= t4 +∆tнез = 3+0,5=3,5c.

- 49 -

2.При К.З. в точке К1 сработают пусковые органы 1 и 4 комплектов защит. Однако К.З. отключит 4 комплект, т.к. его реле времени придет в действие быстрее (имеет меньшую выдержку по времени в сравнении с 1 комплек-

том). При К.З. в точке К2 сработают пусковые органы 3, 2 и 1 комплектов защит. Но К.З. в первую очередь отключит 3 комплект защиты.

3.Если уменьшить на 0,5с. время срабатывания первого комплекта защиты, т.е.

tс.з.1 = 3c., то произойдет неселективное действие 1 комплекта защиты за 4 выключателем.

4.Если увеличить на 0,5с. время срабатывания третьего комплекта защиты, т.е.

tс.з.3 = 1,5c., то будет неселективное действие 2 комплекта защиты при К.З. за 3 комплектом и увеличится время отключения К.З., возникающих на участке между 3 и VII, VIII комплектами защит.

5.Если увеличить на 0,5с. время срабатывания шестого комплекта защиты, т.е.

tс.з.6 = 2,5c., то произойдет неселективное действие 5 комплекта защиты при К.З. за 6 комплектом и увеличится время отключения К.З., возникших на участке между 6 и XIV, XIII комплектами защит.

Задача № 3

Рассчитать токи срабатывания Iсз и Iср реле МТЗ комплектов защит 1,2 (рис. 2.2.3а), а также коэффициент чувствительности для данных комплектов в основной зоне и в зоне резервирования. Схема включения: одно реле на разность токов двух фаз (рис. 2.2.3б). МТЗ выполнены с использованием реле РТ-

80. Кзап = 1,1; Ксз = 2; Квоз =0,85; Ксх.(3) = 3 - при трехфазном К.З.; Ксх.АС = 2;

Ксх.АВ= ВС = 1; Кн.с.= 1,35; Iк1(3)=25А; Iк2(3)=35А; Iр.max=4А.

Рис. 2.2.3. Комплекты МТЗ и схема их включения в радиальной электрической сети 10 кВ

- 50 -