M_Melnikov_Rel_zash_2008

чески складываются, а во втором – вычитаются. Если для максимальной токовой защиты использованы реле РТ–80, то произойдет замедление

ее срабатывания. При Iк.min < Iс.з защита не сработает вообще. В этом и другом случае произойдет неселективное отключение трансформатора

Т1. Для предотвращения этого не следует применять в максимальной токовой защите реле РТ–80, а чувствительность ее необходимо дополнительно проверять по току Iк.min .

2.При внешних КЗ защита элементов, через которые питаются синхронные двигатели, не должна срабатывать от токов, по-

сылаемых СД в точку КЗ. Так, например, при выборе параметров срабатывания защит трансформатора Т1 (см. рис. 7.9, а) необходимо, наряду с условиями, обоснованными в главе 6, обеспечить несрабатывание защит при КЗ в точке К5, когда через трансформатор проходит ток, генерируемый СД М1 и М2.

3.При действии устройств АПВ и АВР необходимо исклю-

чить несинхронное включение СД. Для предотвращения несинхронного включения СД при действии УАВР и УАПВ линии и трансформаторов, через которые питаются ЭД, предусматривается защита от потери питания (см. раздел 6.7), а в схемы УАВР и УАПВ вводят дополнительный пусковой орган в виде минимального реле напряжения. Оно

151

является также дополнительное требование при выборе времени сраба-

где tп.п – время срабатывания защиты от потери питания составляет около 2 с; tс.н – время снижения контролируемого напряжения до значения

0,5 Uн.д (в пределах от 0,5 до 2 с); tд.с – время деионизации среды; tзап – время запаса (указано в разделе 2.6).

Выбор времени tАПВ1 устройства АПВ на линиях с двухсторонним питанием рассмотрен в [1].

4.При кратковременной потере питания и последующем АПВ

иАВР необходимо исключить срабатывание устройства АЧР, кон-

тролирующего частоту напряжения на секции шин, к которой подключены СД.

При кратковременной потере питания синхронный ЭД переходит в режим работы синхронного генератора и в течение нескольких секунд поддерживает напряжение на потерявшей питание секции. Это может привести к излишним срабатываниям устройства АЧР, контролирующего частоту напряжения на указанной секции шин. Для исключения излишних срабатываний в схему УАЧР вводят различные блокировки.

Блокировка по направлению мощности. Для этой цели может быть использована защита от потери питания (см. раздел 6.8).

Блокировка по частоте напряжения на резервной секции шин.

При понижении частоты в системе электроснабжения одновременно понижается частота напряжения на обеих секциях шин. В случае же потери питания понижается только частота напряжения, поддерживаемого синхронными ЭД на потерявшей питание секции шин. Схема блокировки выполняется так, что в первом случае она разрешает действовать устройству АЧР, а во втором не разрешает.

Блокировка по скорости снижения частоты. Она основана на использовании различия в скорости снижения частоты при дефиците активной мощности в системе электроснабжения и в режиме потери питания. В первом случае скорость снижения частоты не превышает 3 Гц/с, а во втором она в несколько раз больше. Блокировка выполняется так, что устройство АЧР действует только при скорости снижения частоты не более 3 Гц/с.

152

5. При наличии на ответвительных подстанциях с отделителями и коротко замыкателями синхронных электродвигателей необходимо учесть их влияние на выбор времени отключения отделителя tQR и выдержки времени tАПВ1 устройства AIIB

питающей сети. При повреждении например, трансформатора Т2 на подстанции В (рис. 7.17) его защита A3 включает короткозамыкатель QN2 . Далее защита линии А1 с выдержкой времени tc.з.1 отключает выключатель Q1 , но бестоковая пауза при этом не наступает, т. к. через отделитель QR2 и короткозамыкатель продолжаем проходить ток Iк.б, генерируемый синхронными электродвигателями М1 и М2. подстанции Б. Этот ток прекращается после того, как подействует защита А2 от потери питания на подстанции Б и снимет возбуждение с СД с выдержкой времени tu.п . Для отключения отделителя QR2 на подстанции необходимо выполнить условие

Если защита от потери питания отключает выключатель Q2. то в (7.11) время tс.н не учитывается. Очевидно, АПВ линии будет успешным только после отключения отделителя QR2, поэтому при выборе времени действия tАПВ1 устройство АПВ необходимо, чтобы обеспечивалось условие

где tзап – время запаса; с учетом собственного времени отключения отделителя принимается 1... 1,2 с.

153

П Р И Л О Ж Е Н И Я

Приложение 1

РАСЧЕТ ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ НАПРЯЖЕНИЕМ 35 КВ И 110 КВ

КОМБИНИРОВАННАЯ ОТСЕЧКА ПО ТОКУ И НАПРЯЖЕНИЮ

Основные условия расчета. При небольшой длине линии и большой мощности подключенных к линии трансформаторов простые токовые отсечки недостаточно эффективны. Применение комбинированной отсечки [22] позволяет произвести отстройку от токов КЗ за трансформатором по напряжению.

Ток срабатывания отсечки Ic.o выбирается из условия обеспечения

Рис. П.1.1. Схема блока линия–трансформатор, защищаемого комбинированной отсечкой по току и напряжению

достаточной чувствительности при двухфазном металлическом КЗ в конце защищаемой зоны в минимальном режиме (точка К1):

где КчА – коэффициент чувствительности отсечки по току принимается равным 1,5 [17]. С помощью выражения

проверяем, обеспечивает ли выбранный ток надежную отстройку от то-

154

ков самозапуска в режиме АПВ при неисправности в цепях напряжения. Напряжение срабатывания выбирается таким образом, чтобы оно было меньше остаточного напряжения в месте установки отсечки при прохождении по защищаемой линии тока КЗ, равного току срабатывания отсечки:

где Кн = 1,2...1,3, Zтр, Zл – сопротивление линии и трансформатора

(рис. П. 1.1).

При таком выборе Uс.о обеспечивается бездействие отсечки при КЗ за трансформатором (точка К2) в любых режимах. При

будет работать по напряжению. При токах I(кз2) < Iс.о (КЗ через переходное сопротивление) отсечка не работает по току.

Чувствительность отсечки по напряжению (пусковое реле напряжения, включенное по схеме рис. 6.10) проверяется при КЗ в конце защищаемой линии (точка К1). Остаточное напряжение в месте установки отсечки должно быть не менее чем в 1,5 раза ниже Uс.о , т. е.

где Uocт определяется в максимальном режиме питающей системы. В минимальном режиме Uocт будет меньше, следовательно, Kч.v выше.

Напряжение срабатывания комбинированной отсечки, полученное по выражению (1.3), должно находиться в пределах:

Нижний предел определяется минимальной уставкой стандартных реле напряжения, а верхний – необходимостью отстройки от возможных снижений напряжения в сети, в допустимых пределах в режимах самозапуска ЭД:

где Кн , Кв – коэффициенты надежности и возврата минимальных реле напряжений серии РН–50.

Верхний предел Uc.o , вычисленный по выражению (1.5), ограничивает область применения комбинированных отсечек.

155

Пример расчета комбинированной отсечки по току и напряжению

нию Iс.о ≥ Кн Iкз.max =1,4 1000 =1400А. Коэффициент чувствительности по формуле K(ч2A) = I(кз2.)min / Ic.o = 0,865 1940 /1400 =1,2 <1,5. Следователь-

но, простая токовая отсечка не может быть использована как основная защита линии.

3. Выбирается ток срабатывания комбинированной отсечки по выражению (1.1):

Ic.o = 0,865 1940/1,5 = 1100 А.

Проверяется отстройка от токов самозапуска в режиме АПВ линии (для случая неисправности цепей напряжения) по выражению (1.2):

Iс.о ≥ Kн Kс.зп I раб.max =1,2 3 104 = 375 А,

где I раб.max = Iн.тр = 6300 /( 3 35) =104 А.

Рис. П.1.2. Расчетная схема к примеру П.1.1

4. Выбирается напряжение срабатывания отсечки по формуле

(1.3):

Uc.o ≤ 3 1100 (1,65)2 + (16,5)2 /(1,2...1,3) = 2600...24000 В,

156

что составляет: (0,75...0,68) Uн = 35 кВ. Поэтому принимается согласно формуле (1.5) Uc.o = 0,65 Uн = 22,8 кВ.

Определяется КчV по выражению (1.4):

КчV = 22,8/13,7 = 1,66 >1,5,

где Uocт = 3 Iкз.max Z л = 3 3050 2,6 = 13,7 кВ.

Следовательно, комбинированная отсечка по току и напряжению, имеющая КчА и КчV ≥ 1,5, может быть использована в качестве основной защиты линии. Комбинированная отсечка обеспечивает мгновенную селективную защиту линии и частично трансформатора. Однако область применения комбинированных отсечек ограничивается линиями небольшой длины. Так, при тех же данных (рис. П.1.2), но при длине линии 10 км отсечка уже мало эффективна (КчV = 1,15).

На последующих трансформаторах, питающих линии с комбинированными отсечками, максимальные токовые защиты с пуском по напряжению должны иметь пусковой орган, выполненный по схеме (см. рис. 6.10), что позволит произвести согласование этих защит только по напряжению. При установке на последующем трансформаторе более чувствительного комбинированного пускового органа необходимо производить согласование этих защит по току (при металлическом КЗ).

157

Приложение 2

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА СЕТЕЙ 6 КВ ИЛИ 10 КВ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ

Особенностью расчета релейной защиты распределительных сетей промышленного предприятия напряжением 6, 10 кВ является необходимость учета режима самозапуска асинхронных электродвигателей (АД). Поэтому, прежде чем приступить к расчету релейной защиты конкретного участка распределительной сети, рассмотрим общие положения метода расчета тока Iсзп и коэффициента самозапуска Kсзп.

При расчете максимальных токовых защит линий распределительной сети предприятия необходимо знать наибольшее значение Iсзп, по которому определяется Kсзп в приведенных ниже выражениях.

– Из условия несрабатывания защиты на отключение при послеаварийных перегрузках, а именно:

– Из условия восстановления питания действием АПВ или АВР после бестоковой паузы:

– Из условия автоматического включения дополнительной нагрузки при срабатывании УАВР при отключении одной из двух линий, каждая из которых в нормальном режиме работала на одну из секций шин с отключенным секционным выключателем:

В этих выражениях Кн – коэффициент надежности; его значение изменяется в пределах 1,1–1,2 (реле РТ–40, РТ–80), 1,2–1,4 (реле РТВ); КВ – коэффициент возврата реле, равный 0,8–0,85 (реле РТ–40, РТ–80) и

0,6–0,7 (реле РТВ), Ксзп = Iсзп/ Iраб.max.

– Из условия согласования чувствительности для последующей защиты:

где Кнс – коэффициент надежности согласования; Кр – коэффициент токораспределения [23].

Точное значение Ксзп трудно определить, так как его значение за-

158

висит от многих факторов: состава нагрузки, пусковых характеристик и Uн ЭД, способа их включения, схемы электроснабжения, длительности и степени снижения напряжения при перерыве питания или при КЗ и т. д. Поэтому при расчетах Iс.з линий напряжением 6, 10 кВ, питающих промышленную нагрузку, но без ЭД Uн > 1 кВ, выбирают либо по выражению

либо производят приближенный расчет Iсзп и Ксзп (23).

Другой приближенный метод определения Ксзп – это разделение подключенной нагрузки на три условные категории:

а) бытовая нагрузка, имеющая малую долю ЭД, для которой при-

нимают Ксзп = 1,2–1,3;

б) промышленная нагрузка, которую принято называть обобщенной нагрузкой или комплексной (23), имеющей более 50 % ЭД и Uн < 1 кВ, практически не имеющей ЭД 3–10 кВ;

в) ЭД 3–10 кВ, одновременно участвующие в самозапуске.

Iсзп ≈ I(кз3) на эквивалентном сопротивлении заторможенной на-

грузки (одной или всех категорий) в режиме ее самозапуска, считая Uпит

= Uср (см. табл. П.5.1).

Сопротивление обобщенной нагрузки Хнагр* = 0,35 и относится к рабочей максимальной мощности и Uср питающей линии. Это сопротивление включает в себя сопротивления понижающих трансформаторов 6/0,4 кВ или 10/0,4 кВ, кабелей 6(10) кВ, а также затормозившихся ЭД Uн = 0,4 кВ и прочую нагрузку 0,4 кВ.

П р и м е р П. 2.1. Рассчитать Iсзп и Ксзп для выбора уставок максимальной токовой защиты реактированной кабельной линии, пи-

тающей обобщенную нагрузку (рис. П. 2.1).

Решение. При определении сопротивления обобщенной нагрузки в омах считаем, что мощность нагрузки равна максимальной рабочей

Хэ = Хс + Хреакт + Хкаб + Хнагр = 0,145 + 0,58 + 0,152 + 4,9 = 5,8 Ом

(активное сопротивление кабеля не учитывается).

Iсзп = Uср/( 3 Хэ = 6300/( 3 5,8) = 625 А.

159

Ксзп = Iсзп / Iраб.max =625/260 = 2,4.

В этом расчете обязательно определяется минимальное остаточное напряжение на шинах РТП1 в начале самозапуска:

Для высоковольтных ЭД (3, 6, 10 кВ) пусковые сопротивления определяются индивидуально, поскольку Кпуск = Iпуск/Iн.эд находятся в широких пределах (от 5 до 10, иногда и более).

Сопротивление полностью остановившегося ЭД

(Кп берется по каталогу при проектировании, а в эксплуатации определяется опытным путем). Эквивалентное сопротивление нескольких остановившихся ЭД

Если наряду с ЭД подключена бытовая нагрузка или другая подобная, то она учитывается в выражении (2.14) с Кп = 1,2. Если, кроме того, имеется промышленная нагрузка, включенная через трансформаторы 6/0,4 кВ или 10/0,4 кВ, то она представляется пусковым сопротивлением обобщенной нагрузки Хнагр = 0,35, отнесенным к Sнтр (Кп = 2,9). Все пусковые сопротивления при расчете считаются параллельно включенными.

П р и м е р П. 2.2. Определить Iсзп для схемы по рис. П. 2.1 при условии, что к шинам РТП1 дополнительно подключены два одинако-

вых асинхронных ЭД Рн.эд = 600 кВт, Uн = 6 кВ, Iн.эд = 66 А, Кп = 6.

Решение.

1. Определяется по (2.7, 2.8) суммарное пусковое сопротивление двух ЭД 6 кВ:

Iп.сум = 2 Кп Iн.эд = 2 6 66 = 790 А,

Хп.сум = Uн.эд/( 3 Iп.сум) = 4,4 Ом.

2. Определяется пусковое сопротивление остальной нагрузки

160