Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

Andreev Задачи по РЗА

.pdf
Скачиваний:
751
Добавлен:
11.05.2015
Размер:
7.31 Mб
Скачать

 

 

 

 

 

Продолжение таблицы 1.17

1

2

 

3

 

 

4

 

 

5

Трех-

 

I (3)A

 

 

I (3)AY

 

 

фазное

 

I CY(3)

 

 

 

(нор-

 

 

 

 

 

 

 

маль-

I C(3)

I (B3)

 

 

I (BY3)

 

 

ный ре-

 

 

 

 

жим)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I (B2)

I (BY2)

2 I (B2)

 

 

 

 

АВ

 

 

 

 

3

 

 

(НН)

 

 

I (A2)

I (AY2) I CY(2)

1

I (B2)

 

 

 

 

 

 

 

3

 

Сторонатреугольника

K2(m)

 

 

I C(2)

 

2

 

 

 

двухфазное

 

 

(2)

(2)

 

 

 

 

 

I CY

3

I C

 

 

ВС

 

 

 

 

 

 

 

(2)

(2)

 

(2)

1

(2)

 

I B

I AY I BY

3

I C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I (A2)

I (AY2)

2

I (A2)

 

 

 

 

СА

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

I (BY2) I CY(2)

1

I (A2)

 

 

 

 

I C(2)

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

2. Схема и группа соединения обмоток силового трансформатора –

ДН-11

Всхемах электроснабжения потребителей напряжением до 1 кВ использу-

ются трансформаторы с высшим напряжением 35, 10 и 6 кВ. При этом их обмотка низшего напряжения соединяется в звезду с заземленной нейтралью и сеть выполняется четырехпроводной. В такой сети наряду с 3- и 2-фазными КЗ возникают однофазные короткие замыкания на нулевой провод или на землю. Такие повреждения тоже должны отключаться защитой. Для определения ее

чувствительности необходимо знать не только kсх3 и kсх2 , но и kсх1 . В табл. 1.18 даны векторные диаграммы токов при однофазных КЗ за трансформатором в

31

точке K2m

(см. рис. 1.12). Поскольку группа соединения обмоток Д/УН-11, то

векторные диаграммы токов при междуфазных КЗ в этой точке такие же, как и

при КЗ за трансформатором с соединением обмоток У/Д-11 (см. табл. 1.17). По-

этому коэффициенты схемы тоже будут такими же. Векторные диаграммы при

однофазных КЗ позволяют получить коэффициенты схемы kсх1 для указанных

выше схем релейной защиты.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.18

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Схема и

Место

 

 

Токи в относительных единицах

 

группа соеди-

Вид КЗ

 

нения транс-

КЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

форматора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В точке КЗ

У места установки защиты

Д/УН-11

1

 

2

3

 

 

4

 

 

5

K1(m)

Векторные диаграммы такие же,

как и при соединении

Сторона тре-

угольника

 

обмоток трансформатора по схеме У/Д-11. (см. табл. 1.17)

(ВН)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При 3- и 2-фазных КЗ векторные диаграммы аналогичны

 

 

диаграммам табл. 1.17, но соотношения между токами

 

 

иное. Это учтено в табл.1.20.

 

 

 

 

 

 

 

 

А

I (AY1)

I

С(1) I (1)A

1

I (1)AY

 

 

 

 

 

 

3

 

 

K 2(m)

однофазное

 

 

 

 

 

1

 

Сторона

 

 

I

(1)А I (1)B

I (1)BY

звезды (НН)

 

В

I (BY1)

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

(1)

(1)

(1)

 

 

 

С

I С(1Y)

I

В I C

3

I CY

 

3. Схема и группа соединения силового трансформатора – У/УН-0 Векторные диаграммы токов при КЗ в точках K1 m и K2m (см. рис. 1.12)

представлены в табл. 1.19. Совершенно очевидно, что при 3- и 2-фазных КЗ в точках K1 m и K2m векторные диаграммы будут такие же, как и при повреждении в точке K1 m схемы с трансформатором, обмотки которого соединены в группу У/Д-11 (см. табл. 1.17). Поэтому и коэффициенты схемы kсхm будут

32

одинаковыми. Представленные векторные диаграммы токов при однофазных

КЗ позволяют получить коэффициенты

kсх1 для указанных выше схем релейной

защиты. Значения kсхm для защиты силовых трансформаторов с соединением

обмоток У/Д-11, Д/УН-11 и У/УН-0 сведены в табл. 1.20.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.19

 

 

 

 

 

 

 

Схема и

 

 

 

 

 

 

 

группа со-

Место

 

Вид КЗ

Токи в относительных единицах

единения

 

 

 

 

 

трансфор-

КЗ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

матора

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В точке КЗ

У места установки

У/УН-0

 

 

 

 

защиты

 

 

 

 

 

 

1

 

2

3

 

4

5

K1 m

Векторные диаграммы такие же, как и при соединении

Сторона

обмоток трансформатора по схеме У/Д-11. (см. табл.

звезды

 

1.17)

 

 

 

 

(ВН)

 

При 3- и 2-фазных КЗ векторные диаграммы такие же,

 

 

как и при КЗ в точке K1 m (см. табл. 1.17)

 

 

 

 

 

I (A1)

 

2 I (1)A

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

А

 

 

 

1 I (A1)

 

 

 

 

 

I (B1)

I C(1)

Сторона

 

 

 

 

 

 

3

звезды с

 

 

 

 

 

 

 

 

однофазное

 

 

 

2

(1)

заземлен-

K2m

В

I (B1)

 

3 I B

ной ней-

 

 

 

 

 

тралью

 

 

 

(1)

(1)

1 (1)

 

 

 

 

 

 

 

I A

I C

3 I B

(НН)

 

 

 

 

 

 

 

I C(1)

 

2 I C(1)

 

 

 

С

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I (A1)

I (B1)

1 I C(1)

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

33

 

 

 

 

 

 

Режим работы защищаемого элемента и значения коэффициентов схемы kcxm

 

Таблица 1.20

 

 

 

 

 

 

 

Схемы соединения

kcx3 в норм.

 

 

 

 

kcx2 при двухфазном К3

 

 

 

 

 

kcx1 при однофазном К3

 

трансформаторов то-

режиме и

на линии в

за трансформатором в точке K2m

с группой

за трансформатором в точке

ка и реле

при 3-фазных

точке K1 m

 

 

 

соединения

 

 

 

 

m

с группой соединения

 

К3 в точ.

 

У/Д - 11

 

 

 

У/УН - 0

 

K2

 

 

K1 m и K2m

 

 

 

 

 

Д/УН - 11

 

 

 

 

Д/УН - 11

 

У/УН - 0

 

 

АВ

ВС

СА

АВ

ВС

СА

АВ

ВС

СА

АВ

ВС

СА

А

В

С

А

В

С

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

 

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

1. Трехфазная схема

 

 

 

 

2

2

2

2

2

 

2

 

 

 

 

1

 

1

1

2

2

2

соединения в полную

1

1

1

1

 

3

1

 

1

1

3

 

3

3

3

3

3

3

3

 

 

 

3

3

3

звезду

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. Двухфазная двух-

 

 

 

 

1

2

2

2

1

 

2

 

 

 

 

1

 

1

1

2

1

2

релейная схема со-

1

1

1

1

 

1

 

1

1

 

3

3

 

 

3

 

3

3

единения в неполную

3

3

3

 

3

 

 

3

3

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

звезду

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Двухфазная трех-

 

 

 

 

2

2

2

2

2

 

2

 

 

 

 

1

 

1

1

2

2

2

релейная схема со-

1

1

1

1

3

 

1

 

1

1

3

 

3

3

единения в неполную

3

3

3

3

 

3

 

 

3

3

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

звезду

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Трехфазная схема

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

2

 

 

 

соединения ТА в

 

2

2

2

 

 

 

 

 

 

 

2

 

2

2

 

1

1

1

полный треугольник,

3

3

3

3

3

3

 

3

 

3

 

3

3

а реле – в полную

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

звезду

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Двухфазная одно-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

релейная схема со-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

1

1

 

 

 

единения в неполный

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

1

1

2

0

3

3

3

0

 

3

1

 

1

2

3

 

3

3

1

0

1

треугольник (на раз-

 

 

 

ность токов двух

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

фаз)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Rконт.

1.2

Полная погрешность трансформаторов тока ε в схемах релейной защиты не должна превышать 10 %. Это обеспечивается, если расчетная нагрузка

трансформатора Zн.рсч не превышает допустимой Zн.доп , которая определяется из характеристики предельной кратности тока трансформатора k10 f ZН.доп при 10-процентной погрешности. Порядок определения Zн.доп изложен в §1.2

(см. рис.1.2).

Для выбора трансформатора тока требуется также знание его расчетной нагрузки Zн.рсч . Она складывается из сопротивления токовой обмотки реле Zр , сопротивленияпроводов Rпр ипереходногосопротивленияконтактов 0,1 Ом. В

зависимости от вида и места КЗ в общем случае Zн.рсч будет различным. Оно зависит от схемы соединения трансформаторов тока и обмоток реле. Необходимо получить расчетные формулы максимального Zн.рсч для следующих схем:

трехфазная схема соединения в полную звезду;

двухфазная двухрелейная схема соединения в неполную звезду;

двухфазная трехрелейная схема соединения в неполную звезду;

трехфазная схема соединения ТА в полный треугольник, а реле в полную звезду;

двухфазная однорелейная схема соединения в неполный треугольник (на разность токов двух фаз).

Решение.

Вкачестве примера определено максимальное значение Zн.рсч для схемы

полной звезды. Его расчетная формула и расчетные формулы Zн.рсч для других схем защиты при КЗ в точках K1 m и K2m (рис. 1.12) сведены в табл. 1.21. При решении использованы векторные диаграммы табл. 1.17 примера 1.1.

В общем случае ток I2 проходит по реле, по фазному проводу, по обратному проводу и по контактным соединениям с сопротивлениями соответственно Zр , Rпр.ф , Rпр.обр, Rконт. При этом U2 I2 (Zр Rпр.ф Rконт Rпр.обр). Обычно

Rпр.ф = Rпр.обр = Rпр .

35

При трехфазном и двухфазном К3 ток в обратном проводе отсутствует, а потому U 2 I2 Zр Rпр Rконт и Zн.рсч Zр Rпр Rконт . При однофазном К3 в сетях с заземленной нейтралью ток в обратном проводе равен вторичному току, поэтому Zн.рсч Zр 2Rпр Rконт . Таким образом, в сетях с изолированной нейтралью расчетным является трехфазное (двухфазное) К3, в сетях с заземленной нейтралью – однофазное К3.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 1.21.

 

 

 

 

Схемы соединения

Место повреждения и

Расчетные формулы

 

трансформаторов

расчетный вид К3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

тока и реле

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

Трехфазная схема

а) K 1 в сети с зазем-

а) Z

н.рсч

Z

р

 

2R

R

 

соединения в пол-

ленной нейтралью K1 m

 

 

 

пр

конт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ную звезду

б) K 2 K 3 в сети с

б) Z

н.рсч

Z

р

R

R

 

 

 

 

 

 

 

пр

конт

 

 

изолированной нейтра-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лью K1 m

 

 

 

 

 

 

 

 

2

Двухфазная двух-

а) K 2 при повреждении

а) Z

н.рсч

Z

р

 

2R

R

 

релейная схема со-

на линии K1 m

 

 

 

пр

конт

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

единения в непол-

б) K 2 при повреждении

б) Zн.рсч

Zр

3Rпр Rконт

 

ную звезду

за трансформатором

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

У/Д–11 K2m

Zн.рсч 3 Zр

 

Rпр Rконт

3

Двухфазная трех-

K 2 за трансформато-

 

 

релейная схема со-

ром У/Д–11 K2m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

единения в непол-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ную звезду

 

Zн.рсч 3 Zр

Rпр Rконт

4

Трехфазная схема

K 3 и K 2 на линии

 

соединения ТА в

K1 m , а также K 2 за

 

 

 

 

 

 

 

 

 

полный треуголь-

трансформатором У/Д–

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ник, а реле в пол-

11 K2m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ную звезду

 

Zн.рсч 2 Zр 2Rпр Rконт

5

Двухфазная одно-

K 2 на линии между

 

релейная схема со-

фазами А и C K1 m

 

 

 

 

 

 

 

 

 

единения в непол-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ный треугольник

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(на разность токов

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

двух фаз)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

36

 

 

 

 

 

 

 

 

1.3

На линиях электрической сети 35 кВ (рис. 1.13) установлены максимальные токовые защиты с независимой характеристикой выдержки времени. Время срабатывания защит в секундах. tI tXII отходящих линий I XII указано в

табл. 1.22. Необходимо выбрать выдержки времени t1 t5 защит А1…А5. Принять ступень селективности t 0,5 с [1,14].

Таблица 1.22.

t

tI

tII

tIII

tIV

tV

tVI

tVII

tVIII

tIX

tX

tXI

tXII

Вариант

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а

1

1

0,5

2,5

0,5

1

0

0

1

1,5

0,5

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

б

1,5

2

2

1,5

1

2,5

1

1,5

1

1,5

1

1,5

в

4

1

3

1,5

2

1

1

1,5

1,5

2

1

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Дополнительные

 

вопросы:

 

 

 

 

1.

Как

 

ликвиди-

 

руются

 

короткие

 

замыкания при КЗ в

 

точке K1, при КЗ в

 

точке K2? Какие за-

 

щиты

срабатывают

 

и

отключают

вы-

 

ключатели,

а

какие

 

только приходят в

 

действие?

 

 

 

 

2.

Как

 

 

будут

Рис. 1.13. К примерам 1.3, 1.4, 1.5.

действовать

защи-

Электрическая сеть напряжением 35 кВ

ты,

если

выдержку

 

времени

t1

защиты

 

А1 уменьшить на 0,5

с, если выдержку времени t3 защиты А3 увеличить на 0,5 с. К чему это может привести?

Ответ дан в табл. 1.23.

37

Варианты

1

а

б

в

Таблица 1.23.

Ответы на вопросы

основной

 

 

дополнительные вопросы

 

 

вопрос

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

выбран-

 

1

 

 

2

ная вы-

 

 

 

 

 

 

 

держка

КЗ в точке

 

КЗ в точке

 

t1 уменьше-

 

t3 увеличено

времени,

K1

 

K2

 

но на 0,5 с

 

на 0,5 с

с

 

 

 

 

 

 

 

2

3

 

4

5

 

6

 

 

 

срабатывает

 

 

 

селектив-

 

срабатывает

 

 

неселектив-

 

ность обес-

t1=3;

защита А4 и

 

защита А3 и

 

 

печивается,

от отключа-

 

отключает

 

ное дейст-

 

но время от-

t2=1,5;

ет выключа-

 

выключа-

 

вие защиты

 

ключения

t3=0,5;

тель Q4,

 

тель Q3,

 

А1 при К3

 

при КЗ

t4=2;

 

приходят в

 

на отходя-

 

за выключа-

приходит в

 

 

 

t5=1,5

действие

 

действие

 

щей линии

 

телем уве-

 

 

защиты А1,

 

IV

 

личивается

 

защита А1

 

 

 

 

 

 

А2

 

 

 

что нежела-

 

 

 

 

 

неселектив-

 

тельно

t1=3,5;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ное дейст-

 

 

t2=3;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вие защиты

 

 

t3=2;

то же

 

то же

 

 

то же

 

 

А1 при К3 за

 

t4=2,5;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

выключате-

 

 

t5=2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

лем Q2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

нежелатель-

 

 

 

 

 

 

 

ное увели-

 

 

 

 

 

неселектив-

 

чение вре-

t1=3,5;

 

 

 

 

ное дейст-

 

мени дейст-

 

 

 

 

 

вия защиты

t2=2,5;

то же

 

то же

 

вие защиты

 

А3 и несе-

t3=2;

 

 

А1 при КЗ

 

лективное

t4=2,5;

 

 

 

 

на отходя-

 

t5=1,5

 

 

 

 

щей линии

 

действие

 

 

 

 

 

защиты А2

 

 

 

 

 

III

 

при КЗ за

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

выключате-

 

 

 

 

 

 

 

лем Q3

38

1.4

Выбрать токи срабатывания максимальных токовых защит А1…А5, установленных на линиях Л1…Л5 системы электроснабжения, указанной на рис. 1.13. Проверить чувствительность защит при ближнем и дальнем резервирова-

нии. Принять коэффициент отстройки

k отсIII 1,2 , коэффициент возврата

kв 0,85 и коэффициент самозапуска kсзп

1 . Данные о максимальных рабо-

чих токах I рабmax и токах короткого замыкания даны в табл. 1.24. Защита выполняется по схеме неполной звезды [1,14].

Максимальный рабо-

чий ток Iрабmax линий,

А

III+IV

V+VI

VII+VIII

IX+X

XI+XII

37

80

34

78

24

Таблица 1.24. Токи короткого замыкания Iκ2 , А

на шинах подстанций

в конце наиболее длин-

 

ной линии

 

 

 

 

 

 

 

 

Б

В

Г

Д

Е

III

VI

VIII

X

XII

850

480

200

650

420

470

250

95

400

200

Решение.

1. Определим максимальные рабочие токи в линиях Л1…Л5

Iрабmax1 Iрабmax5 . Соответственно Iрабmах5 складывается из максимальных рабочих токов линий XI и XII, т.е. Iрабmах5 =24 А.

Очевидно: Iрабmах4 Iрабmах5 Iрабmах IX X =24+78=102 А; Iрабmах3 Iрабmах VII VIII =34 А;

Iрабmах2 Iрабmах3

Iрабmах V VI =34+80=114 А;

Iрабmах1 Iрабmах2

Iрабmах4 Iрабmах III IV =114+102+37=253 А.

2. Найдем токи срабатывания защит по формуле

IсIIIkотсIII kсзпIрабmах / kв , А.

Для защиты А1:

I сIII.з1 1,2 1 2530,85 357 А.

Аналогично определяются токи срабатывания других защит.

IсIII.з2 =160 А; IсIII.з3 =48 А; IсIII.з4 =143 А; IсIII.з5=34 А.

39

3. Оценим чувствительность защит при ближнем и дальнем резервировании по значению коэффициента чувствительности (см. выражение 1.1)

kч kcx2 Iк2 kcx3 IсIII.

Для схемы неполной звезды коэффициенты схемы не зависят от вида повреждения, т.е.

kcx2 kcx3 .

 

 

 

 

 

 

В связи с этим для защиты А1:

 

 

 

 

 

 

при

ближнем

резервировании

(КЗ

на

шинах

подстанции

Б)

 

kч 850 375 2,27 ;

 

 

 

 

 

 

при

дальнем

резервировании

(КЗ

в

конце

линии

III)

kч 470375 1,25.

Требуется не менее 1,5 и 1,2 соответственно. Аналогично определяются коэффициенты чувствительности защит А2…А5. значения их указаны в табл.1.25.

 

 

Таблица 1.25.

 

 

 

 

Защита

Коэффициенты чувствительности защит

ближнее

дальнее

 

 

резервирование

резервирование

 

А1

2,27

1,25

 

А2

3

1,25

 

АЗ

4,16

1,98

 

А4

4,5

2,8

 

А5

12,35

5,9

 

1.5

В системе электроснабжения (см. рис.1.13) максимальная токовая защита А1 выполнена по схеме неполной звезды с независимой характеристикой выдержки времени на постоянном оперативном токе (рис. 1.14).

Рис.1.14. К примерам 1.5 и 1.7. Цепи максимальной токовой защиты

40

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]