4.1.1 Обоснование типа защит

Согласно ПУЭ, в качестве защиты от токов, обусловленных ко­роткими замыканиями за трансформаторами (Т4, Т5, Т6), могут использоваться предохранители, если мощность этих трансформаторов не превышает 1 МВ^.А.

Для одиночно работающих трансформаторов Т1, Т2, Т3 мощностью 6,3 МВ^.А и более устанавливаются следующие типы защит:

- от многофазных КЗ в обмотках и на выводах - дифференциаль­ная продольная токовая защита; для проектируемых подстанций при расчете дифференциальной защиты рекомендуется использовать наибо­лее совершенное реле с торможением серии ДЗТ;

- для защиты от токов, протекающих через трансформатор при КЗ на шинах низшего напряжения (внешнее КЗ), используют МТЗ с ми­нимальной выдержкой времени;

- для защиты от перегрузки на всех трансформаторах устанав­ливается МТЗ;

- от понижения уровня масла и от повреждений внутри кожуха, сопровождающихся выделениями газа, предусматривается газовая за­щита.

Как указывалось выше, на всех трансформаторных подстанциях источником выпрямленного переменного оперативного тока будет ис­пользоваться блок питания серии БП-1002. Выходная мощность блока составляет 1,0-1,5 кВт. Блок питания представляет собой комбина­цию двух устройств: а) блока напряжения БПН-1002, выполненного трехфазным с двумя первичными обмотками, которые могут соединять­ся последовательно или параллельно, а также в звезду и треуголь­ник; это позволяет включать блок в трехфазную сеть напряжением от 100 до 400 В. Две пары вторичных обмоток соединяются в две звез­ды, которые подключены к двум трехфазным двухполупериодным выпря­мительным мостам с номинальным выходным напряжением 110 В каждый. Последовательное включение мостов обеспечивает выходное напряже­ние 220 В; и б) блока тока БПТ-1002, состоящего из насыщающегося ТТ, подключенного к двум фазным ТТ, вторичные обмотки которых со­единяются параллельно. Поскольку в сети 6, 10, 35 кВ однофазные КЗ не рассматриваются, то такая схема БПТ-1002 в сочетании с БПН-1002 обеспечивает надежное питание защит. Выходной ток надеж­ной работы БПТ-1002 может регулироваться от 8 до 64 А. Переключе­ние секции диодов позволяет получать выходное напряжение 110 В или 220 В.

Для защиты линий W1 и W2, согласно ПУЭ, устанавливаем сту­пенчатые токовые защиты. На первой линии - неселективную отсечку, селективную отсечку с выдержкой времени и МТЗ, а на второй - селективную отсечку мгновенного действия и МТЗ. Защита второй линии также, как и для Т1, должна быть построена на выпрямленном опера­тивном токе, а на первой линии используется постоянный оператив­ный ток.

Для выполнения защиты магистральной линии W4 используется реле прямого действия РТВ. Установка на ней отсечки также может оказаться эффективной. В случае недостаточной чувствительности защиты на РТВ и предохранителей F1, F2, F3 к однофазным КЗ за трансформаторами Т4, Т5, Т6 может быть установлена специальная токовая защита нулевой последовательности [4].

4.1.2 Расчет параметров схемы замещения и токов кз

Схема замещения приведена на Рис. 29. Как уже говорилось выше, расчет для подобных участков сети рекомендуется проводить в именованных единицах. Все сопротивления целесообразно привести к низшей стороне трансформаторов. Кроме того, удобнее результаты расчетов одних и тех же элементов располагать в общей таблице.

а) Расчет удельных и полных сопротивлений линий

Удельное индуктивное сопротивление линии определяется по формуле:

Х_о= 0,144lg(D_ср/r_пр) + 0,016 .

Известными здесь являются: D_{ср 10кВ} = 1100 мм; D_{ср 35кВ} = 3500 мм. Для определения радиуса провода необходимо рассчитать длительно допустимый рабочий ток в проводе, для которого затем следует подобрать сечение. Например, для линии W3

I_раб.W3= 1,05S_Н5/ (3U_ном ) = 1,054,5 /(337) = 73,7 А.

Расчет сечения по экономической плотности тока, как рекомен­дует ПУЭ, в действительности не определяет экономически целесооб­разного сечения. Дело в том, что при этом не учитываются стоимость электроэнергии, капитальные затраты на сооружение линии и приближенно учитывается число часов работы линии в году. Однако с целью упрощения расчетов допускается в релейной защите сечение проводов рассчитывать по экономической плотности тока.

Для неизолированных алюминиевых проводов при (условно приня­том) числе часов использования максимума нагрузки в году Т_max = 2400 час/год принимаем, согласно ПУЭ : j_{эк 35кВ} = 1,2 А/мм²; j_{эк 10кВ} = 1,4 А/мм².

Отсюда расчетное сечение W3

F_pW3= I_раб.W3 / j_эк35= 73,7 / 1,2 = 61,4 мм².

Принимаем стандартное сечение провода F_ст.W3= 70 мм²

[4,16], для которого r_пр= 5,35 мм.

Расчетное значение удельного индуктивного сопротивления для линии W3

Х_о= 0,144lg(3500 / 5,35) + 0,016 = 0,42 Ом/км.

Окончательно, отдельные составляющие сопротивления линии W3, приведенные к стороне 10,5 кВ:

R_W3= r_оW3l_W3/ K_т²= 0,433 / (37 / 10,5)²= 0,037 Ом;

Х_W3= x_оW3l_W3/ K_т²= 0,423 / (37 / 10,5)²= 0,037 Ом.

Все расчеты сведены в таблицу 4.4.

Рис. 29 Схема замещения участка цепи

б) Расчет сопротивлений трансформаторов

В качестве примера рассчитаем составляющие сопротивления трансформатора Т1:

R_т1=P_кU_ном/ S_ном= 6010,5 / 10 = 0,07 Ом;

X_т1= U_к%U_ном/(100S²_ном) = 810,5 /(10010²) = 0,88 Ом.

В таблице 4.5 приведены результаты расчетов всех трансформаторов.

Таблица 4.4

Исходные и расчетные параметры линий

Обозначение параметра	Значение параметра для номера линии
	W1	W2	W3	W4	W5	W6
Iраб, А	286,2	175,5	73,7	63,7	39,4	15,1
Fр, мм2	238,5	146,1	61,4	45,5	28,1	10,8
Fст, мм2(Al)	240	150	70	50	35	25
rо, Ом/км	0,097	0,162	0,429	0,603	0,79	1,176
xо, Ом/км	0,12	0,19	0,43	0,36	0,36	0,38
RW, Ом	0,062	0,091	0,104	3,015	2,37	3,528
XW, Ом	0,238	0,22	0,102	1,8	1,08	1,14
Длина ЛЭП, км	8	7	3	5	3	3

Таблица 4.5

Исходные и расчетные параметры трансформаторов

Обозначение параметра	Значение параметра
	Т1	Т2	Т3	Т4	Т5	Т6
Тип трансформатора	ТДНС- -10000	ТДНС- -10000	ТМ- -6300	ТСЗ- -400	ТСЗ- -400	ТСЗ- -250
Uном, кВ	38/10	38/10	35/6,3	10/0,4	10/0,4	10/0,4
Iном, А	165,0	165,0	104,0	23,1	23,15,4	14,4
Рк, кВт	60,0	60,0	7,6	5,4	5,4	3,8
Uк, %	8,0	8,0	7,5	5,5	5,5	5,5
Rт, Ом	0,066	0,066	0,047	3,721	3,721	0,703
Xт, Ом	0,882	0,882	1,313	15,159	15,159	24,26

в) Расчет параметров энергосистемы

Параметры энергосистемы также приведены к стороне 10,5 кВ: