моя релейная защита27

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

Рассчитать ступенчатую защиту электрической системы среднего напряжения на основе токовых реле РТ-40 (защита линии W1 - трехступенчатая; W2 – двухступенчатая; W3 – одноступенчатая). Структурная схема представлена на рис. 1.

Рис. 1 Структурная схема системы

Представить совмещенные (друг с другом и со структурной схемой системы) графики:

• зависимости максимальных и минимальных токов коротких замыканий от удаленности места К.З.; все токовые уставки;

• зависимости времени срабатывания защиты от удаленности К.З. (уставки по времени).

Определить минимальную и максимальную зоны действия отдельных ступеней защит.

Оценить эффективность (отсечек – по зоне действия, МТЗ – по коэффициенту чувствительности) рассчитанной защиты. Предложить рекомендации по ее совершенствованию.

Параметры энергосистемы: E_с=21362 В, х_с= 0,78 Ом

Параметры линий электропередачи и нагрузок представлены в табл.1.

Таблица 1

W1					H1		W2					H2		W3					H3
rуд, Ом/км	xуд, Ом/км	l, км	IMAX, А	tМТЗ, с		rуд, Ом/км		xуд, Ом/км	l, км	IMAX, А	tМТЗ, с		rуд, Ом/км		xуд, Ом/км	l, км	IMAX, А	tМТЗ, с
0,09	0,15	3,5	1380	1,7		0,24		0,25	3	810	1		0,41		0,38	2,0	550	1,1

РАСЧЕТ

Для того чтобы обеспечить надежную защиту электрических сетей при повреждениях часто недостаточно использовать защиту одного вида. Так токовые отсечки обеспечивают быстрое выявление повреждений, но имеют зоны нечувствительности в конце контролируемого объекта. Максимальные токовые защиты имеют достаточно протяженные зоны действия, но их приходится выполнять с большими выдержками времени срабатывания, особенно на головных участках сетей – т.е. там где требуется высокое быстродействие. Для того чтобы максимально использовать достоинства защит разных типов, их объединяют в один комплекс. В приведенной задаче используется трехступенчатая токовая защита.

1. Расчет максимальной токовой защиты (МТЗ)

Расчеты целесообразно вести с наиболее удаленной от источника питания линии (W3), для которой применяется одноступенчатая защита – МТЗ.

Определим первичный ток срабатывания третьей ступени защиты 3:

где:

– значение тока самозапуска в послеаварийном режиме;

– максимальное значение рабочего тока в линии W3 в нормальном режиме;

- коэффициент запаса (для защит, имеющих выдержку времени);

- коэффициент возврата;

– коэффициент самозапуска для линии W3.

Значения коэффициентов, выраженных в (1), приведены в табл. 2.

Таблица 2

Тип (серия) реле
РТВ	1,2-1,4	0,65	1,4-1,5
РТ-40	1,1-1,2	0,8	1,2-1,4
РТ-80	1,1-1,2	0,8	1,3-1,4
РСТ 11. РСТ 13	1,15	0,9	1,1-1,3
Т3ВР	1,15	0,98	1,1-1,3

Определим выдержку времени срабатывания третьей ступени защиты 3:

где:

- максимальное время срабатывания защит нагрузок, с которыми третья ступень защиты 3 может иметь общую зону действия;

- ступень селективности ().

Параметры срабатывания МТЗ второй и первой линии определяются аналогично:

Определим выдержку времени срабатывания третьей ступени защиты 2:

Определим выдержку времени срабатывания третьей ступени защиты 1:

Выдержки времени срабатывания защит должны нарастать по мере приближения к источнику питания, т.е. . Приведенный выше расчет удовлетворяет этому условию.

2. Составление и расчет параметров схемы замещения

Составим схему замещения, соответствующую исходной конфигурации рассматриваемой электрической системы (Рис. 2):

Рис. 2 Схема замещения системы

Рассчитаем параметры схемы замещения и занесем результаты в табл. 3.

Определим активное сопротивление линий:

где:

- удельное активное сопротивление линий;

– протяженность линий.

Определим индуктивное сопротивление линий:

где: – удельное индуктивное сопротивление.

Рассчитаем полные сопротивления линий:

Таблица 3

Параметры схемы замещения (сопротивления)
Активные , Ом				Индуктивные , Ом				Полные , Ом
W1	W2	W3	W1		W2	W3	W1		W2	W3
0,315	0,72	0,82	0,525		0,75	0,76	0,612		1,04	1,118

Представим схему замещения с нанесенными на нее параметрами (Рис. 3):

Рис. 3 Схема замещения системы с нанесенными на нее параметрами

3. Расчет токов короткого замыкания

Значения токов КЗ определяются по методике расчета токов при симметричных замыканиях без учета подпитки со стороны нагрузок. Для этого воспользуемся схемой замещения (Рис. 2 - Рис. 3).

Определим значения максимальных токов трехфазных КЗ:

Определим значения минимальных токов двухфазных КЗ:

4. Расчет первой и второй ступеней защиты (Т.О.; Н.О.)

Определим первичный ток срабатывания первой ступени (отсечки мгновенного действия) линии W2:

где:

- коэффициент запаса (для защит мгновенного действия);

- максимальное значение тока в месте установки защиты при трехфазном КЗ в конце второй линии.

Аналогично определим ток срабатывания первой ступени линии W1:

Вторая ступень защиты линии W1 должна быть отстроена от тока срабатывания первой ступени защиты 2:

где:

- коэффициенты запаса по току второй ступени защиты первой линии и первой ступени второй линии соответственно.

По времени вторая ступень защиты линии W1 должна быть отстроена от времени действия быстродействующих защит отходящих присоединений, с которыми имеет общую зону действия:

,

где: - время действия защиты первой ступени линии W2.

Проверим защиту по коэффициенту чувствительности:

Чувствительность защиты третьей ступени в режиме основного действия оценивается по минимальному току короткого замыкания в линии:

Чувствительность защиты третьей ступени в режиме резервного действия оценивается по минимальному току короткого замыкания в конце смежной линии от источника питания:

Чувствительность защиты второй ступени оценивается по минимальному току короткого замыкания в конце линии:

Для линии W1:

Для линии W2:

Для линии W3:

5. Построение графиков и базовой схемы

Построим совмещенные (друг с другом и со структурной схемой системы) графики (рис. 4):

• зависимости максимальных и минимальных токов коротких замыканий от удаленности места К.З.; все токовые уставки;

• зависимости времени срабатывания защиты от удаленности К.З. (уставки по времени).

11