Основные книги / Релейная защита в пдф

Расчет защит линий W1 (W2)

На воздушных линиях W1, W2 могут быть установлены следующие виды защит:

-максимальная токовая (МТЗ) от междуфазных КЗ;

-токовая отсечка (ТО);

-максимальная токовая защита нулевой последовательности (МТЗ0). 1. Рассчитываем параметры срабатывания МТЗ от междуфазных КЗ: Ток срабатывания защиты

Время срабатывания МТЗ на выключателе Q1 tQ1 = tQ3 + t = 2,9 + 0,3 = 3,2 с.

Кратность тока

Рассчитываем по формуле (3.7.2) коэффициент k: k = 3,2 (0,339 – 0,236·1/20) = 1,05.

Так как коэффициент k не может быть больше единицы, принимаем k=1. При этом кривая 8 (МТЗ Q1) совпадет с верхней сплошной кривой рис. 3.7.4.

2. Токовая отсечка не может быть применена, так как линия короткая и спад тока КЗ вдоль линии незначительный:

Iкз(3)max K1 10,2 кА, Iкз(3)max K 2 6,32 кА.

3.МТЗ нулевой последовательности устанавливается на выключателе Q1

ив случае заземления нейтрали трансформатора Т1 будет основной защитой линии W1 от однофазных и двухфазных КЗ на землю. Это защита мгновенного действия, так как заземленные нейтрали других трансформаторов оказываются выше по отношению к источнику питания (в энергосистеме). Ниже расположена распределительная сеть 10 кВ с изолированной нейтралью.

Ток срабатывания защиты

201

Iсз Q1(0) = Kн · Iнб max ,

где Kн = 1,3 – коэффициент надежности;

Iнб max – ток небаланса при трехфазном КЗ в месте установки защиты. Ток небаланса

Iнб max Kодн fi Iкз(3)max K1 0,5 0,1 10200 510 А,

где Кодн = 0,5 – коэффициент однотипности трансформаторов тока; fi = 0,1 – величина погрешности по току трансформаторов тока.

Величина тока срабатывания защиты Iсз Q1(0) = 1,3 · 510 = 663 А.

В заключение следует отметить, что в приведенных расчетах отсутствуют расчеты чувствительности защит. Это объясняется тем, что все защиты работают с настолько большими кратностями тока КЗ, что чувствительности получаются также значительными.

Для трансформаторов Т1 и Т2 следует указать, если это нужно, установку газовой защиты.

Расчет автоматики

I. АВР на секционном выключателе

Полагаем, что от ПС 110/10 кВ получают питание потребители 1-й категории. В соответствии с ПУЭ в этом случае на выключателе QB1 должно быть установлено устройство АВР.

Напряжение срабатывания реле минимального напряжения, установленных на секциях 1 и 2, полагаем равным Uср min=0,4Uном. Напряжение срабатывания реле контроля напряжения на рабочем источнике, установленных на секциях 1 и 2, рассчитываем по формуле

где Uраб.min = 0,8 100 = 80 В – минимальное значение вторичного напряжения в рабочем режиме (100 В – номинальное вторичное напряжение);

kв= 0,85 – коэффициент возврата;

kн = 1,1 1,2 – коэффициент надежности.

Время срабатывания АВР определяется путем отстройки от времени срабатывания защиты на выключателе Q5 (Q6):

202

tАВР = tQ5 + t = 2,6 + 0,3 = 2,9 с, где t = 0,3 с – ступень селективности.

АВР на выключателе QB2 рассчитывается аналогично. II. АПВ воздушной линии и трансформатора

Рассмотрим АПВ воздушной линии 110 кВ на выключателях Q1 и Q2. АПВ трехфазное, однократного действия. Время срабатывания АПВ принимаем равным tАПВ = 2 с.

АПВ трансформатора выполняется аналогично. Отличие в том, что это АПВ не должно срабатывать при действии защит от внутренних повреждений трансформатора, т. е. АПВ не должно работать после срабатывания дифзащиты (токовой отсечки) и газовой защиты трансформатора.

203

4.Блок контроля освоения дисциплины

4.1.Общие указания

Блок контроля освоения дисциплины включает:

1.Задание на курсовую работу и методические указания к ее выпол-

нению

Курсовая работа по теме «Релейная защита и автоматика распределительной сети» состоит из одного индивидуального задания, порядок выбора которого указан в пункте 4.2.1. «Задание и исходные данные».

2.Блок тестов текущего контроля

Приводятся два теста текущего контроля (по разделам дисциплины). Тесты предлагаются студентам в качестве тренировочных (репетиционных). После работы с этими тестами можно проверить правильные ответы, приведенные на с. 220.

Завершив работу с тренировочным тестом, студент должен пройти аналогичный контрольный тест. Задание для контрольного тестирования студент получает у преподавателя либо на учебном сайте СЗТУ. Время ответа и число попыток ответа на контрольный тест ограничены.

3. Блок итогового контроля

Изучение дисциплины завершается сдачей экзамена. В данном блоке приводятся вопросы для подготовки к экзамену.

4.2.Задания на курсовую работу и методические указания

кее выполнению

4.2.1. Задание и исходные данные

Тема курсовой работы «Релейная защита и автоматика распределительной сети». В работе рассматривается участок распределительной сети (рис. 4.1), включающей:

-шины 110 кВ источника питания сети;

-питающие воздушные линии W1 и W2 напряжением 110 кВ;

-подстанцию ПС 110/10 кВ;

204

-пять трансформаторных подстанций (ТП1, ТП2, ТП3, ТП4, ТП5) 10/0,4 кВ;

-распределительный пункт РП-10 кВ, к шинам которого подключены ТП1 и другие потребители, получающие питание по линиям W13 и W14.

Исходные данные по вариантам курсовой работы приведены в табл. 4.1. Номер варианта соответствует последней цифре шифра студента.

Для расчета предлагаются три участка сети (рис. 4.1):

-участок 1 от источника питания 110 кВ до шин 0,4 кВ ТП1.

-участок 2 от источника питания 110 кВ до шин 0,4 кВ ТП2.

-участок 3 от источника питания 110 кВ до шин 0,4 кВ ТП3.

Студент производит расчеты только по заданному участку, представляющему собой часть распределительной сети, приведенной на рис. 4.1.

Курсовая работа состоит из блоков расчетов:

-токов КЗ;

-номинальных и максимальных рабочих токов;

-релейных защит и автоматики участка сети.

Расчетная часть должна сопровождаться графическим материалом.

4.2.2. Методические указания к выполнению курсовой работы

Курсовая работа должна быть выполнена на листах формата А4 и включать в себя:

-титульный лист;

-содержание с нумерацией страниц;

-исходные данные, соответствующие последней цифре шифра;

-все требуемые расчеты с формулами и краткими пояснениями.

При выполнении расчетов сначала приводятся расчетные формулы, затем в них подставляются числовые значения величин и дается конечный результат вычисления.

Первая часть работы – расчет токов КЗ. По исходной электрической схеме строится схема замещения, намечаются токи КЗ и рассчитываются токи КЗ в этих точках. Следует иметь в виду, что расчет токов КЗ для релейной защиты преследует две цели:

205

1.Определение минимальных токов КЗ, протекающих по защищенному элементу сети (линии, трансформатору) для расчета чувствительности защиты.

2.Определение максимальных токов КЗ, протекающих по защищенному элементу сети для расчета тока срабатывания токовой отсечки, если таковая предусмотрена. Это нужно также для расчета максимального тока небаланса дифференциальной защиты и, наконец, для согласования МТЗ двух смежных участков, если МТЗ имеет зависимую от тока выдержку времени.

Во всех случаях нас интересует ток КЗ не в точке КЗ, а протекающий через защиту при КЗ в заданной точке.

Обычно точка КЗ выбирается на шинах в конце защищаемого участка. При расчете токов КЗ следует иметь в виду то, что сопротивления кабель-

ных линий W3, W4, W5, W6, W7, W8 значительно меньше сопротивлений трансформаторов Т3…Т12. Этими сопротивлениями пренебрегаем и токи КЗ в точках K3, K4, K5, K6, K7, K8 принять одинаковыми.

Следующая часть работы – расчет максимальных рабочих и номинальных токов. Максимальным рабочим током характеризуются линия, а также трансформатор с учетом максимально допустимой перегрузки. Номинальным током характеризуются элементы электрооборудования – генератор, электродвигатель, трансформатор.

Максимальные рабочие и номинальные токи необходимы для расчета токов срабатывания защит.

Следует внимательно рассмотреть схему заданного участка сети и найти все возможные режимы ее работы и из них выбрать такой, при котором по защищаемому элементу проходит максимальный рабочий ток.

После выполнения первых двух частей расчета можно приступить к третьей части работы – к расчету защит и автоматики участка.

Начинать расчет защит следует снизу – от шин 0,4 кВ. Следует выбрать типы автоматических выключателей и их времятоковые характеристики. По заданным номинальным мощностям трансформаторов нужно выбрать тип трансформатора и остальные данные, необходимые для расчета.

Всоответствии с требованиями ПУЭ и норм технологического проектирования выбираются виды и типы устройств релейной защиты. Как правило, сле-

206

дует применять современные цифровые (микропроцессорные) устройства релейной защиты и автоматики.

Производится расчет параметров срабатывания защит. Особенностью современного этапа развития техники релейной защиты и автоматики является то, что цифровые терминалы выпускаются разными фирмами, имеют свои характерные особенности и специфику выполнения расчетов. Поэтому, выбрав цифровой терминал определенной фирмы, нужно подробно изучить инструкцию и следовать методике расчета данной фирмы.

Цифровые устройства релейной защиты и автоматики являются многофункциональными, например, имеют функцию устройств резервирования отказа выключателей (УРОВ), включают в свой состав логическую защиту и т.д. Цифровые терминалы реализуют также функции АПВ и АВР. Это нужно иметь в виду, и в курсовой работе должно быть указано, какую функцию предлагается использовать и как именно.

В курсовой работе проводится расчет АВР на секционных выключателях и АПВ воздушной линии 110 кВ.

Курсовая работа должна содержать расчеты с краткими пояснениями и графическую часть, включающую:

-схему распределительной сети,

-схему замещения, схемы защит,

-времятоковые характеристики автоматических выключателей,

-времятоковые характеристики защит.

Пояснительная записка должна заканчиваться выводами и рекомендациями по существу полученных результатов.

При выполнении курсовой работы рекомендуется пользоваться примерными расчетами, приведенными в практических занятиях (п. 3.6).

Выполненная работа сдается на проверку и после допуска к защите защищается на кафедре автором, который должен объяснить ход решения и принципы расчета.

207

208

Таблица 4.1

209

4.3.Промежуточный контроль Тренировочные тесты

Блок включает в себя тесты, охватывающие все разделы дисциплины. Правильные ответы на тестовые вопросы приведены на с. 220. После завершения работы с тренировочным тестом студент получает у преподавателя либо на учебном сайте СЗТУ соответствующий контрольный тест. Время ответа и число попыток для контрольного теста ограничены.

Тест 1 (раздел 1)

1. Назначение релейной защиты и автоматики – это

a. Включение резервного оборудования при отказе рабочего. b. Снижение потерь мощности и энергии в электрической сети. c. Повышение качества электроэнергии в электрической сети. d. Повышение надежности электроснабжения потребителей.

2. Под устройством релейной защиты подразумевается

a.Совокупность устройств, действующих при возникновении аварии или перегрузки оборудования на его отключение или на сигнал.

b.Совокупность устройств, осуществляющих регулирование напряжения в электрической сети.

c.Совокупность устройств, обеспечивающих устойчивость электроэнергетических систем.

d.Совокупность устройств, действующих для измерения режимных параметров оборудования электрических сетей.

3. Однофазные КЗ происходят в сетях

а. С изолированной нейтралью.

b.С нейтралью, заземлённой через катушку индуктивности.

c.С эффективно заземленной нейтралью.

d.В сетях 6-35 кВ.

210