Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем. Учебно-методическое пособие
.pdfВари- |
t |
|
t |
|
t |
|
t |
|
t |
t |
t |
tVIII |
t |
|
t |
|
t |
|
tXII |
tXIII |
tXIV |
|
I |
II |
III |
IV |
IX |
X |
XI |
||||||||||||||
ант |
|
|
|
|
V |
VI |
VII |
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
16 |
1,0 |
3,0 |
2,0 |
1,5 |
1,0 |
3,0 |
0,5 |
2,5 |
1,0 |
0,5 |
2,0 |
1,5 |
3,0 |
2,5 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
17 |
1,5 |
2,5 |
2,5 |
1,0 |
2,0 |
2,0 |
1,5 |
1,5 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
18 |
2,0 |
2,0 |
3,0 |
0,5 |
3,0 |
1,0 |
2,5 |
0,5 |
1,0 |
0,5 |
2,0 |
1,5 |
3,0 |
2,5 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
19 |
2,5 |
1,5 |
0,5 |
3,0 |
1,0 |
3,0 |
0,5 |
2,5 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
20 |
3,0 |
1,0 |
1,0 |
2,5 |
2,0 |
2,0 |
1,5 |
1,5 |
1,0 |
0,5 |
2,0 |
1,5 |
3,0 |
2,5 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
21 |
1,0 |
3,0 |
1,5 |
2,0 |
3,0 |
1,0 |
2,5 |
0,5 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
22 |
1,5 |
2,5 |
2,0 |
1,5 |
1,0 |
3,0 |
0,5 |
2,5 |
1,0 |
0,5 |
2,0 |
1,5 |
3,0 |
2,5 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
23 |
2,0 |
2,0 |
2,5 |
1,0 |
2,0 |
2,0 |
1,5 |
1,5 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
24 |
2,5 |
1,5 |
3,0 |
0,5 |
3,0 |
1,0 |
2,5 |
0,5 |
1,0 |
0,5 |
2,0 |
1,5 |
3,0 |
2,5 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
25 |
3,0 |
1,0 |
0,5 |
3,0 |
1,0 |
3,0 |
0,5 |
2,5 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
26 |
1,0 |
3,0 |
1,0 |
2,5 |
2,0 |
2,0 |
1,5 |
1,5 |
1,0 |
0,5 |
2,0 |
1,5 |
3,0 |
2,5 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
27 |
1,5 |
2,5 |
1,5 |
2,0 |
3,0 |
1,0 |
2,5 |
0,5 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
28 |
2,0 |
2,0 |
2,0 |
1,5 |
1,0 |
3,0 |
0,5 |
2,5 |
1,0 |
0,5 |
2,0 |
1,5 |
3,0 |
2,5 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
29 |
2,5 |
1,5 |
2,5 |
1,0 |
2,0 |
2,0 |
1,5 |
1,5 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
2,5 |
3,0 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
30 |
1,5 |
2,0 |
0,5 |
1,0 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
1,0 |
0,5 |
1,0 |
0,5 |
1,0 |
1,5 |
2,0 |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1.3.Пример расчета (вариант 30)
1.Рассчитаем выдержку времени МТЗ по ступенчатому принципу, согласно формуле (1.1):
t |
|
= t |
+ t = 2,0 +0,5 = 2,5 |
c; |
|
c.з. 7 |
|
с.зXIV |
|
|
|
|
tc.з. 6 |
= tс.зXII + t =1,0 +0,5 =1,5 |
c; |
||
|
tc.з. 5 |
= tс.з6 |
+ t =1,5 +0,5 = 2,0 c; |
||
|
tc.з. 4 |
= tс.з5 |
+ t = 2,0 +0,5 = 2,5 |
c; |
|
tc.з. 3 = tс.з7 + t = 2,5 +0,5 = 3 c;
11
t |
|
= t |
c.з. 2 |
с.з4 |
|
t |
= t |
|
c.з.1 |
|
с.з2(3) |
+t
+t
= =
2,5 +0,5 = 3 c;
3,0 +0,5 = 3,5 c.
2. Рассчитаем ток срабатывания МТЗ. Участок 7. Рассчитаем ток по трем условиям. Условие 1, формула (1.2):
I |
с.з7 |
|
=
k |
I |
раб max,7 |
ОТС |
|
,
где |
I |
токи
раб max,7 |
= I |
раб max XIII |
+ I |
раб max XIV |
= 20 +15 = 35 |
А. |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
I |
с.з7 |
=1, 2 35 = 42 А. |
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Условие 2, формула (1.4): |
|
|
|
|
|||||||||||
|
I |
|
|
= |
k |
|
k |
|
I |
|
= |
1, 2 1,5 |
35 |
= 70 |
А. |
|
|
|
ОТС |
|
з |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
с.з |
|
k |
|
|
|
|
раб max |
|
0,9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Условие 3, формула (1.5).
Третье условие не рассматривается, т.к. неизвестны срабатывания защиты XIII, XIV.
Итого, выбираем наибольший ток, то есть:
I |
с.з7 |
= 70 |
|
|
Аналогично определяем:
А.
I |
с.з |
|
Iс.з3
6 |
= 58 |
А; |
|
|
=146 А;
I |
с.з5 |
=176 А; |
I |
с.з 4 |
= 230 А; |
|
|
|
|
||
Iс.з 2 |
= 290 А; |
Iс.з1 |
= 490А. |
||
12
2. РАСЧЕТ УСТАВОК И ПРОВЕРКА ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ МТЗ
В СЕТИ С ОДНОСТОРОННИМ ПИТАНИЕМ. ВЫБОР СХЕМ ЗАЩИТ
2.1.Методические рекомендации
Методические указания
Токи и времена срабатывания МТЗ 1 и 2 выбираются в соответствии с выражениями (1.1)–(1.5), приведенными в методических указаниях к заданию 1.
После определения тока срабатывания защиты рас-
считывается ток срабатывания реле |
I |
с. p |
, |
значение которого |
|
|
|
|
зависит от схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока и его коэффициента трансформации:
|
|
|
|
k |
(3) |
|
|
I |
|
= I |
|
cx |
, |
||
|
|
|
|||||
с. p |
c.з. |
K |
|||||
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
1 |
|
|
(2.1)
где
k |
(3) |
|
|
cx |
|
— коэффициент схемы в симметричном режиме
(определяется как отношение тока в обмотке реле к вторичному току ТА); K1 — коэффициент трансформации
трансформатора тока (определяется как отношение первичного номинального тока IНОМ к вторичному номиналь-
ному току 5 А).
Трансформаторы тока для защит следует выбирать с первичными номинальными токами, большими соответ-
ствующих максимальных рабочих токов ( I раб max 1 |
и I раб max 2 ) |
|
т.е.: |
|
|
IНОМ 1 I раб max 1 и |
IНОМ 2 I раб max 2 |
(2.2) |
13
Значения |
k |
(3) |
зависят от схемы соединения ТА и це- |
|
|||
|
cx |
|
|
пей тока защит, варианты выполнения которых приведены на рис. 2.1.
а) |
б) |
в) |
г) |
д)
Рис. 2.1. Варианты выполнения схем токовых защит от международных КЗ: а — неполная звезда (двухфазная с двумя
реле тока); б — неполная звезда (двухфазная с тремя реле тока);
в— полная звезда (трехфазная с тремя реле тока); г — полный треугольник (трехфазная с тремя реле тока); д — неполный треугольник (двухфазная с одним реле тока)
14
В сетях с
U |
НОМ |
|
35
кВ, в которых не бывает однофаз-
ных КЗ, защиты линий целесообразно выполнять с двумя ТА (двухфазные схемы), обычно включаемыми во всей сети в одноименные фазы (А и С). В сетях с U НОМ 110 кВ, которые работают с глухозаземленными нейтралями трансформаторов (автотрансформаторов), для защит необходимо иметь ТА во всех трех фазах (трехфазные схемы) для обеспечения их работы и при однофазных КЗ.
Для реализации защит от междуфазных КЗ используют двухфазные схемы. На участке 2 следует рассмотреть возможность использования схемы неполного треугольника (см. рис. 2.1, д), как наиболее простой. В случае недостаточной ее чувствительности следует перейти к схеме неполной звезды (см. рис. 2.1, а).
Чувствительность защиты 2 оценивается коэффициентом чувствительности:
k |
= |
I |
p min |
, |
|
|
|||||
|
|
|
|
||
Ч |
|
|
I |
|
|
|
|
|
c. p |
|
|
|
|
|
|
|
|
(2.3)
где
I |
p min |
|
— минимальный ток, протекающий в реле тока
при КЗ в конце защищаемого участка (точка К2) и в конце резервируемого участка (точка К4).
Минимальное значение тока |
I p min |
имеет место при |
двухфазном КЗ, поскольку в месте КЗ имеет место следующее соотношение:
Минимальное значение тока |
I p min |
имеет место при |
двухфазном КЗ, поскольку в месте КЗ имеет место следующее соотношение:
IK(2) = |
|
3 |
IK(3) . |
(2.4) |
|
2 |
|||||
|
|
|
|||
15
При КЗ в точке К2 проверяется чувствительность защиты 2 как основной:
|
|
|
I |
(2) |
|
|
k |
|
= |
K 2 |
, |
||
|
|
|
|
|
||
|
ч.осн |
|
K |
I |
|
|
|
|
|
с. p 2 |
|
||
|
|
|
1 |
|
|
|
а в точке К4 — как резервной:
|
|
|
I |
(2) |
|
|
k |
|
= |
K 4 |
. |
||
|
|
|||||
|
ч. рез |
|
K |
I |
|
|
|
|
|
с. p 2 |
|
||
|
|
|
1 |
|
|
|
Согласно ПУЭ, необходимо иметь:
k |
ч.осн |
1, 5 |
и k |
1, 2 . |
|
|
ч. рез |
|
(2.5)
(2.6)
Если схема неполного треугольника для защиты 2 не удовлетворяет требованиям ПУЭ, следует перейти к схеме неполной звезды (см. рис. 2.1, а), коэффициенты чувствительности которой при КЗ в тех же точках будут больше в
3 |
раз. Это связано с тем, что для этой схемы |
|
значит в соответствии с выражением (2.1) ее ток
k |
(3) |
|
|
cx |
|
I |
с. p |
|
=1, а
будет
меньше в

3
раз по сравнению со схемой неполного тре-
угольника.
Для схемы защиты 1 головного участка следует рассмотреть схему неполной звезды с двумя реле (см. рис. 2.1, а), если ее чувствительность окажется достаточной при КЗ за понижающим трансформатором Т (точка КЗ), или с тремя реле (см. рис. 2.1, 6) в противном случае. Схема с тремя реле тока при двухфазном КЗ за трансформатором с соединением обмоток Y/Δ-11 в 2 раза более чувствительна, чем схема с двумя реле.
16
В результате расчета коэффициентов чувствительности защиты 1 при КЗ в точке К1 (как основной) и в точках К2 и К2 (как резервной) выбирается приемлемая схема.
2.2. Задание |
|
Расчетная часть |
|
Для МТЗ 1 и 2 в сети, изображенной на рис. 2.2: |
|
1) определить токи срабатывания |
Ic,з1 и Ic,з 2 , времена |
срабатывания tc,з1 и tc,з 2 , а также токи срабатывания реле
тока Ic, p1 и Ic, p1 этих защит;
2) выбрать схему включения реле тока МТЗ 1 и 2 и оценить чувствительность МТЗ 1 и 2.
Рис. 2.2. Схема сети
Графическая часть
Привести схему электрическую принципиальную современной максимальной токовой защиты сети с односторонним питанием.
Графическая часть оформляется в соответствии с ЕСКД и выносится в приложение.
17
Данные для расчета
В расчетах принять коэффициент отстройки |
kОТС = 1, 2 |
; |
коэффициент возврата kB = 0, 9 ; коэффициент запуска дви-
гателей нагрузки |
kЗ |
=1, 5 |
; ступень селективности |
t = 0, 5 |
с. |
Максимальные рабочие токи нагрузок, токи трехфазных КЗ и времена срабатывания МТЗ 3-6 приведены в табл. 2.1. Внимание!!! Токи нагрузок и токи трехфазных
КЗ приведены к стороне ВН!
Таблица 2.1
Максимальные рабочие токи нагрузок, А, токи КЗ, А, и времена срабатывания защит 4–6 с
Вариант |
IНАГР,1 |
IНАГР,2 |
IНАГР,3 |
tНАГР,1 |
tНАГР,2 |
tНАГР,3 |
(3) |
(3) |
(3) |
(3) |
IK1 |
IK 2 |
IK 3 |
IK 4 |
|||||||
1 |
20 |
50 |
20 |
0,5 |
3,0 |
0,5 |
100 |
900 |
150 |
950 |
2 |
30 |
20 |
50 |
1,0 |
2,5 |
3,0 |
200 |
800 |
250 |
850 |
3 |
50 |
30 |
30 |
1,5 |
2,0 |
1,0 |
300 |
700 |
350 |
750 |
4 |
20 |
50 |
20 |
2,0 |
1,5 |
2,5 |
400 |
600 |
450 |
650 |
5 |
30 |
20 |
50 |
2,5 |
1,0 |
1,5 |
500 |
500 |
550 |
550 |
6 |
50 |
30 |
30 |
3,0 |
0,5 |
2,0 |
600 |
400 |
650 |
450 |
7 |
20 |
50 |
20 |
0,5 |
3,0 |
0,5 |
700 |
300 |
750 |
350 |
8 |
30 |
20 |
50 |
1,0 |
2,5 |
3,0 |
800 |
200 |
850 |
250 |
9 |
50 |
30 |
30 |
1,5 |
2,0 |
1,0 |
900 |
100 |
950 |
150 |
10 |
20 |
50 |
20 |
2,0 |
1,5 |
2,5 |
100 |
900 |
150 |
950 |
11 |
30 |
20 |
50 |
2,5 |
1,0 |
1,5 |
200 |
800 |
250 |
850 |
12 |
50 |
30 |
30 |
3,0 |
0,5 |
2,0 |
300 |
700 |
350 |
750 |
13 |
20 |
50 |
20 |
0,5 |
3,0 |
0,5 |
400 |
600 |
450 |
650 |
14 |
30 |
20 |
50 |
1,0 |
2,5 |
3,0 |
500 |
500 |
550 |
550 |
15 |
50 |
30 |
30 |
1,5 |
2,0 |
1,0 |
600 |
400 |
650 |
450 |
16 |
20 |
50 |
30 |
2,0 |
1,5 |
2,5 |
700 |
300 |
750 |
350 |
17 |
30 |
20 |
20 |
2,5 |
1,0 |
1,5 |
800 |
200 |
850 |
250 |
18 |
50 |
30 |
50 |
3,0 |
0,5 |
2,0 |
900 |
100 |
950 |
150 |
19 |
20 |
50 |
30 |
0,5 |
3,0 |
0,5 |
100 |
900 |
150 |
950 |
20 |
30 |
20 |
20 |
1,0 |
2,5 |
3,0 |
200 |
800 |
250 |
850 |
18
Вариант |
IНАГР,1 |
IНАГР,2 |
IНАГР,3 |
tНАГР,1 |
tНАГР,2 |
tНАГР,3 |
(3) |
(3) |
(3) |
(3) |
IK1 |
IK 2 |
IK 3 |
IK 4 |
|||||||
21 |
50 |
30 |
50 |
1,5 |
2,0 |
1,0 |
300 |
700 |
350 |
750 |
22 |
20 |
50 |
30 |
2,0 |
1,5 |
2,5 |
400 |
600 |
450 |
650 |
23 |
30 |
20 |
20 |
2,5 |
1,0 |
1,5 |
500 |
500 |
550 |
550 |
24 |
50 |
30 |
50 |
3,0 |
0,5 |
2,0 |
600 |
400 |
650 |
450 |
25 |
20 |
50 |
30 |
0,5 |
3,0 |
0,5 |
700 |
300 |
750 |
350 |
26 |
30 |
20 |
20 |
1,0 |
2,5 |
3,0 |
800 |
200 |
850 |
250 |
27 |
50 |
30 |
50 |
1,5 |
2,0 |
1,0 |
900 |
100 |
950 |
150 |
28 |
20 |
50 |
30 |
2,0 |
1,5 |
2,5 |
100 |
200 |
150 |
950 |
29 |
30 |
20 |
20 |
2,5 |
1,0 |
1,5 |
200 |
300 |
250 |
850 |
30 |
50 |
30 |
20 |
0,5 |
2,5 |
1,0 |
600 |
400 |
250 |
300 |
Трансформаторы тока |
(ТА) выбираются в |
ствии со шкалой первичных |
номинальных токов I |
соответ-
НОМ и ко-
эффициентов трансформации K1 (табл. 2.2).
Таблица 2.2
Первичные номинальные токи и коэффициент трансформации трансформаторов тока
I |
НОМ |
, А |
100 |
200 |
300 |
400 |
600 |
800 |
1000 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
K |
1 |
100/5 |
200/5 |
300/5 |
400/5 |
600/5 |
800/5 |
1000/5 |
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2.3.Пример расчета (вариант 30)
1.Определить максимальные рабочие токи:
I |
раб max 2 |
= I |
нагр 2 |
+ I |
нагр 3 |
= 30 + 20 = 50 |
А; |
|
|
|
|
|
I раб max 1 = Iнагр 2 + Iнагр1 = 50 +50 =100 А.
2. Определить токи срабатывания МТЗ:
19
I
I
с.з.2
с.з.1
= |
k |
ОТС |
k |
з |
||||
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
k |
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
= |
k |
ОТС |
k |
з |
||||
|
|
|||||||
|
|
|
k |
B |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
I |
|
= |
1, 2 1,5 |
50 |
|||
раб max 2 |
0,9 |
|
|||||
|
|
|
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
I |
|
|
= |
1, 2 1,5 |
100 |
||
раб max1 |
|
0,9 |
|||||
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
=100
=200
А;
А.
3. Определить времена срабатывания защит:
t
t
с.з 2
с.з1
=tс.з.3(6) max + t =1, 0 + 0,5 =1,5
=tс.з.2(5) max + t = 2,5 + 0,5 = 3, 0
с;
с.
4. Выбрать по табл. 2.2 ТА для защит 1 и 2:
ника
K1 |
= 100/5. |
5. Принять для защиты 2 схему неполного треуголь- |
||||||
( |
k |
cx |
= |
3 |
) |
и определить ток срабатывания реле: |
|
|
(3) |
|
|
|
|
|
|
|
k |
(3) |
|
|
|
3 |
|
|
I |
|
= |
cx |
I |
|
= |
100 = 8, 66 |
|||
|
|
|
|
|||||||
c. p 2 |
K |
с.з 2 |
100 / 5 |
|||||||
|
|
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
6. Проверить чувствительность МТЗ 2
А.
в точках К2 и К4:
|
|
|
3 |
400 |
|
|
|
|
2 |
||
k |
|
= |
|
= 2, 0 1,5; |
|
ч K 2 |
|
|
|||
|
|
100 / 5 |
8, 66 |
||
|
|
|
|||
|
|
|
3 |
300 |
||
|
|
|
2 |
|
||
k |
ч K 4 |
= |
|
|
=1,5 1, 2, |
|
|
|
100 / |
5 |
8, 66 |
||
|
|
|
||||
т.е. МТЗ 2 выполняется по схеме неполного треугольника. 7. Принять для защиты 1 схему неполной звезды
( kcx(3) = 1) и определить ток срабатывания реле:
20
