Основные книги / Релейная защита в пдф

I раб max QB2 I Т3 ном1 I W 5 = 55 + 20 = 75 А;

Iраб max QFB IТ3 ном2 =1445 А.

Расчет релейных защит и автоматики участка

В качестве автоматического выключателя QFB (рис. 3.7.1) выбираем выключатель серии Emax фирмы ABB типа E2B со следующими параметрами:

-номинальный ток In1 = 1600 А;

-номинальное напряжение 690 В;

-номинальная отключающая способность 42 кА;

-микропроцессорный расцепитель PR121/p с характеристиками, приведенными на рис. 3.7.3.

Для выключателя QFB в соответствии с исходными данными выбираем характеристику, обозначенную QFB (рис. 3.7.3).

Согласование автомата QF1 (QF2) c автоматом QFB

1. Приводим ток КЗ в точке K5 к напряжению 0,4 кВ:

2. Определяем кратность тока КЗ по отношению к номинальному току автомата QFB:

При этой кратности по характеристикам рис. 3.7.3 определяем зону (горизонтальный участок) и время срабатывания автомата tQFB = 0,8 с.

3. В качестве автоматических выключателей QF1 (QF2) целесообразно выбрать автомат той же серии, что и QFB. Это позволит эффективно согласовать выдержку времени, так как фирма гарантирует минимальное время отключения за счет высокой точности времятоковых характеристик микропроцессорных расцепителей. Ступень селективности этих автоматов принимаем t = 0,1 с.

Автомат QF1 (QF2) выбираем так, чтобы номинальный ток автомата был бы не меньше рабочего максимального тока, т. е.

In Iраб max ,

191

4. Определяем кратность тока КЗ:

5. Выбираем времятоковую характеристику таким образом, чтобы во всем диапазоне токов КЗ, особенно при малых их значениях, характеристики не

192

пересекались. При кратности тока KQF1 = 6,83 время срабатывания автомата QF1 должно быть не меньше чем

tQF1= tQFB + t = 0,8 + 0,1 = 0,9 c.

На рис. 3.7.3 через точку с координатами (K=6,83 и t=0,9 c) проводим прямую, параллельную наклонной части характеристики автомата QFB. Поскольку кратности KQFB и KQF1 отличаются в два раза, выбранная характеристика QF1 обеспечит при одном и том же токе КЗ время срабатывания QF1 большее, чем время срабатывания QFB1.

Расчет защит трансформатора Т3 (Т4)

На трансформаторе Т3 (Т4) в соответствии с требованиями ПУЭ устанавливаются две защиты:

-максимальная токовая защита (МТЗ);

-токовая отсечка (ТО).

1. Приводим ток КЗ в точке K5 к напряжению 10,5 кВ:

2. Ток срабатывания токовой отсечки (ТО) на выключателе Q11 (Q12) Iсзо Q11 = Kн1Iкз(3) max K5(10,5) =1,3 0,83=1,08 кА.

3. Ток срабатывания МТЗ на выключателе Q11 (Q12)

4. Время срабатывания МТЗ определяем, предварительно выбрав цифровой терминал защиты ТЭМП 2501.

С точки зрения достижения селективности максимальную токовую защиту трансформатора Т3 (Т4) можно не согласовывать с защитой автомата QF1 (QF2), но для удобства эксплуатации лучше провести согласование.

При кратности тока КЗ

время срабатывания МТЗ трансформатора Т3 (Т4) должно быть на ступень выше времени срабатывания автомата QF1 (tQF1 = 0,9 с).

193

Выбираем характеристику RI-типа (рис. 3.7.4) с тем, чтобы не слишком сильно возрастало время срабатывания при снижении тока КЗ. При кратности тока КТ3=4,42 и времени срабатывания tQ11 =1,2 с получаем точку А на рис. 3.7.4.

Из формулы для характеристики RI-типа

194

где k – временной коэффициент от 0,005 до 1; I – входной ток;

Iпуск – уставка по пусковому току (то же самое, что уставка по току Iуст), для нашего случая вместо Iпуск и I подставляем пропорциональные им значения тока срабатывания защиты и тока КЗ.

Вычислим значение коэффициента k для координат точки A:

Характеристика МТЗ на выключателе Q11 (Q12) определена – это кривая 1(МТЗ Q11) на рис. 3.7.4.

Расчет МТЗ на выключателе QB2

1. Максимальный рабочий ток выключателя QB2 определим как больший из рабочих токов первой и второй секций РП-10 кВ:

Iраб max QB2 I W 5 IТ3 ном1 20 55 =75 А.

2. Ток срабатывания МТЗ на выключателе QB2 следует отстраивать от тока срабатывания МТЗ на выключателе Q11 (согласование МТЗ по току):

Iсз QВ2 = 1,1Iсз Q11 = 1,1 187,6 = 206,4 А.

3. Приводим ток КЗ в точке K4 к напряжению 10,5 кВ:

4. Определяем кратность тока КЗ по отношению к току срабатывания защиты:

По кривой 1(МТЗ Q11) рис. 3.7.4 определяем время срабатывания МТЗ на выключателе Q11 при кратности K = 26, считая, что время срабатывания при этой кратности равно времени срабатывания при предельной кратности, равной 20. С запасом принимаем:

tQ11 = 1,1 с.

195

5.На выключателе QB2 устанавливаем тот же терминал цифровой защиты ТЭМП 2501. Выбираем времятоковую характеристику RI-типа по условию согласования ее с характеристикой МТЗ на выключателе Q11 (Q12), так как из четырех присоединений обеих секций РП-10 кВ МТЗ на выключателе Q11 (Q12) имеет наибольшую выдержку времени (1,1 с). Согласование ведем по точке КЗ за местом установки МТЗ на выключателе Q11. Ток КЗ до этой точки равен току КЗ в точке K4.

6.Время срабатывания МТЗ на выключателе QB2 при КЗ в точке K4 должно быть на ступень селективности выше, чем tQ11:

tQB2 = tQ11 + t = 1,1 + 0,3 = 1,4 с.

7.Этому времени срабатывания соответствует кратность

кратность КQB2 > 20.

8. Подставляем в формулу (3.7.2) вместо кратности 23,6 предельную кратность 20 и рассчитываем коэффициент k:

k = 1,4(0,339 – 0,236·1/20) = 0,458. Строим кривую 2 (МТЗ QB2) на рис. 3.7.4.

Расчет МТЗ на выключателе Q9 (Q10) 1. Ток срабатывания защиты

3. Попадаем в независимую часть характеристики, поскольку кратность КQ9 20. Рассчитываем выдержку времени МТЗ на выключателе Q9:

tQ9 = tQB2 + t = 1,4 + 0,3 = 1,7 с.

4.Рассчитываем по формуле (3.7.2) коэффициент k: k = 1,7(0,339 – 0,236·1/19,2) = 0,55.

5.На рис. 3.7.4 строим характеристику 3 (МТЗ Q9).

196

Расчет МТЗ на выключателе Q7 (Q8)

1.Эту защиту по условию селективности можно не согласовывать с МТЗ на выключателе Q9 (Q10), но для удобства эксплуатации это требуется:

tQ7 = tQ9 + t = 1,7 + 0,3 = 2 с.

2.По тем же соображениям удобства эксплуатации согласовываем по

току МТЗ на выключателе Q7 и МТЗ на выключателе Q9:

Iсз Q7 1,1Iсз Q9 1,1 254= 279,4 А. 3. Кратность тока

4.Рассчитываем по формуле (3.7.2) коэффициент k: k = 2(0,339 – 0,236·1/17,4) = 0,65.

5.На рис. 3.7.4 строим кривую 4 (МТЗ Q7).

Расчет МТЗ на выключателе QB1

1.Ток срабатывания защиты

3.Время срабатывания согласовываем с наибольшим из времен срабатывания всех присоединений обеих секций. Пусть наибольшее время будет tQ7 = 2 с. Тогда

tQB1 = tQ7 + t = 2 + 0,3 = 2,3 с.

4.Рассчитываем по формуле (3.7.2) коэффициент k:

k = 2,3(0,339 – 0,236 · 1/4,7) = 0,66.

5. Кривая 5(МТЗ QB1) строится аналогично другим пунктирным кривым рис. 3.7.4 (практически совпадает с кривой 4 (МТЗ Q7)).

Расчет МТЗ на выключателе Q5 (Q6)

1. Ток срабатывания защиты

197

Iраб max Q5 KП1IТ1ном2 1,5 550,5 825,8 А.

2.Время срабатывания МТЗ на выключателе Q5 согласовываем с временем срабатывания МТЗ на выключателе QB1:

tQ5 = tQB1 + t = 2,3 + 0,3 = 2,6 с.

3.Кратность тока

4.Рассчитываем по формуле (3.7.2) коэффициент k: k = 2,6(0,339 – 0,236·1/3,1) = 0,68.

5.Кривая 6 (МТЗ Q5) строится аналогично другим пунктирным кривым рис. 3.7.4 (практически совпадает с кривыми 4 (МТЗ Q7) и 5(МТЗ QВ1)).

Расчет МТЗ на выключателе Q3 (Q4)

1.Ток срабатывания защиты

В данной формуле коэффициент 1,1 вводится с целью согласования по току МТЗ на выключателе Q3 с МТЗ на выключателе Q5.

2.МТЗ на выключателе Q3 согласовывается по времени с МТЗ на выключателе Q5:

tQ3 = tQ5 + t = 2,6 + 0,3 = 2,9 с.

3.Кратность тока

4.Рассчитываем по формуле (3.7.2) коэффициент k: k = 2,9 (0,339 – 0,236·1/20) = 0,95.

5.Кривая 7 (МТЗ Q3) строится аналогично другим пунктирным кривым, приведенным на рис. 3.7.4.

Расчет дифференциальной защиты трансформатора Т1 (Т2)

В соответствии с требованиями ПУЭ на трансформаторах мощностью 6,3 МВ·А и выше, работающих раздельно (в нашем случае выключатели QB1, QB2

198

и QFB отключены), должна быть предусмотрена продольная дифференциальная защита.

Цифровой терминал защиты трансформатора включает в свой состав и дифференциальную защиту. В п. 1.2.9 конспекта подробно изложены сведения о такой защите Sepam с числовым примером расчета. По аналогии с этим материалом проведем расчет дифзащиты трансформаторов.

I. Выбор датчиков тока

1. Датчики тока допускают перегрузку 116 %, связанную с работой РПН: In > 50,3 1,16=58,3 А;

I’n > 550,5 1,16=638,6 А,

где In, I’n – первичные номинальные токи датчиков тока, установленных на сторонах высшего и низшего напряжений трансформатора Т1 (Т2).

2. Первичные токи датчиков должны находиться в пределах

0,1IТ1 ном1 In 2,5 IТ1 ном1 ;

55,05 I’n 1376,2. Стандартные значения In=100 A, I’n=1000 A.

3. Считая, что бросок тока намагничивания трансформатора Т1 (Т2) составляет 10IТ1 ном, получаем пиковые значения:

Окончательно принимаем к установке датчики тока:

199

-на стороне ВН: 100/1; 5Р20;

-на стороне НН: 1000/1; 5Р20.

Таким образом, по требованиям фирмы Sheneider Electric для дифференциальной защиты трансформатора Sepam (код ANSI 87T) следует выбрать датчики тока (например, трансформаторы тока) с первичными токами 100 А и 1000 А и вторичным током 1 А. Обозначение 5Р20 означает, что датчики тока имеют погрешность 10 % при предельной кратности, равной 20.

II. Выбор параметров процентной характеристики защиты

1. При работе РПН относительное изменение дифференциального тока

равно

Id рег 1 x x 100% =1 0,160,16100% 19%,

где x = 0,16 – максимальное отклонение напряжения.

2.Минимальный ток срабатывания складывается из погрешности датчиков тока (10 %), относительного изменения дифференциального тока (19 %), погрешности реле (1 %) и запаса (5 %):

Ids=10+19+1+5=35 %.

Первый участок характеристики торможения – это, как известно, горизонтальная прямая – устанавливается на уровне 35 %.

По рекомендации фирмы второй участок (наклонный) берется с наклоном также 35 %.

Кратность пускового тока равна 10. Если это значение больше чем 8/ 2 =5,67, то выбирается вариант традиционного торможения по гармоникам.

Третий участок характеристики также, как и второй, наклонный, он должен устанавливаться с наклоном 70 %, начиная с 6In1, чтобы обеспечить надежную работу защиты при внешнем КЗ.

3.Уставка дифференциальной отсечки определяется по кратности броска тока намагничивания:

Id max 2 10 In1 1,41 10 In1 . Торможение по гармоникам:

-уставка по 2-й гармонике – 20 % при торможении всех трех фаз;

-уставка по 5-й гармонике – 25 % при пофазном торможении.

200