15 Релейная защита
15.1 Расчет защитных характеристик вводного автомата qf1 подстанции тп5
Для расчета защитных характеристик подстанции ТП5, в качества вводного автомата QF1 принимается к установке автоматический выключатель с трехступенчатым расцепителем серии ВА. Номинальный ток расцепителя определяется при выполнение следующего условия:
(15.1)
где Iрасц.ном – номинальный расчетный ток расцепителя, А;
Iраб.max – максимальный рабочий ток для вводного автоматического выключателя, А:
(15.2)
где SрТП5 – расчетная нагрузка ТП5, кВА;
Uн – номинальное напряжение, кВ.
Номинальный расчетный ток расцепителя определяется по формуле:
(15.3)
где Кзап – коэффициент запаса. Для полупроводниковых расцепителей выключателей серии ВА, равен 1,1.
По /21/ выбирается автомат ВА-99 (EKF) (Uном=380 В, Iном.в=800 А, Iрасц.ном=800 А). Регулируемая уставка по току, 8 положений регулятора – Ir=(0,4-1,0)∙Iном. Принимается уставка по току расцепителя 1,0, то есть Iрасц.ном=1,0∙800=800 А.
Тип защитной характеристики автомата – трехступенчатая.
Третья ступень – максимальная токовая защита.
(15.4)
Время срабатывания третьей ступени защиты: tс.зIII=8 с.
Вторая ступень – токовая отсечка с выдержкой времени.
(15.5)
где Iдоп.пер – ток допустимой перегрузки, А:
(15.6)
Принимаем ток срабатывания второй ступени защиты ближайший к расчетному:
Время срабатывания второй ступени защиты: tс.зII=0,2 с.
Первая ступень – токовая отсечка без выдержки времени.
Ток срабатывания ТО находится в пределах 20÷45 кА:
(15.7)
Оценка чувствительности по однофазному току короткого замыкания:
(15.8)
где I(1)К4 – ток однофазного короткого замыкания в наиболее удаленной точке защищаемой линии, А:
(15.9)
где Uф=230 В – фазное напряжение для сети 0,4 кВ;
z1тр – полное сопротивление трансформатора при однофазном КЗ, мОм. Для Sнт=630 кВА – 1/3· z1тр=43 мОм /22/.
15.2 Выбор плавких вставок предохранителей тп5
Номинальный ток трансформатора:
(15.10)
Условие выбора номинального тока плавкой вставки:
(15.11)
Выбираем предохранитель серии ПКТ-10 с Iном.пл.вс=100 А.
15.3 Расчет защит питающей линии гпп-тп5
15.3.1 Расчет двухступенчатой защиты от коротких замыканий
Расчет производится для устройства микропроцессорной защиты линии «SPAC 810 Л28», /23/.
Ток срабатывания первой ступени защиты линии (токовой отсечки без выдержки времени) отстраивается от трехфазного тока КЗ (точка К3) на шинах ВН трансформаторной подстанции ТП5, получающей питание по кабельной линии ГПП-ТП5:
(15.12)
где Кн – коэффициент надежности, для микропроцессорных устройств серии «SPAC» составляет 1,1;
I(3)К3 – ток трехфазного короткого замыкания в точке КЗ, А.
Проверка по коэффициенту чувствительности:
(15.13)
Чувствительность не обеспечивается, отстраиваемся от трехфазного тока КЗ (точка К4) на шинах НН трансформаторной подстанции ТП5:
(15.14)
где Кн – коэффициент надежности, равный 1,1;
I(3)К4 – ток трехфазного короткого замыкания в точке К4, А;
Кт – коэффициент трансформации трансформатора ТП5.
Для обеспечения селективности защиты, принимаем IIcз=1800 А.
Проверка по коэффициенту чувствительности:
В качестве трансформатора тока для линии выбран трансформатор ТЛК-10, 200/5 /28/.
Вторичный ток срабатывания:
(15.15)
где Ксх – коэффициент схемы, так как трансформаторы тока соединены по схеме неполной звезды, равный 1;
nт – коэффициент трансформации трансформатора тока.
Ток срабатывания второй ступени защиты линии (МТЗ) отстраивается от рабочего максимального тока линии:
(15.16)
где Ксз – коэффициент самозапуска, равный 3;
Кв – коэффициент возврата.
Для обеспечения селективности защиты кабельной линии ГПП-ТП5 с защитной характеристикой предохранителя ПКТ-10 (FU), принимаем IIIcз=800 А.
Проверка по коэффициенту чувствительности:
В режиме резервирования:
Защита не чувствительна в режиме резервирования.
Вторичный ток срабатывания:
Время срабатывания второй ступени защиты согласуется с временами защиты отходящих присоединений и определяется по формуле:
(15.17)
где tFU – время перегорания плавкой вставки предохранителя при токе короткого замыкания I(2)К3, с;
∆t – ступень селективности, с.
Принимаем уставку по времени равной 0,5 с.
Условие проверки трансформатора ТЛК-10:
(15.18)
где m10 – номинальная предельная кратность вторичной обмотки для защиты /28/.
15.3.2 Расчет защиты от замыканий на землю
Емкостный ток линии определяется по формуле:
(15.19)
где Ico – удельный емкостный ток однофазного замыкания на землю, для кабеля АПвПг 3×50, Iсо=1,25 А/км;
Lw – длина кабеля, км.
Ток замыкания на землю:
(15.20)
Применяем защиту, действующую на сигнал с выдержкой времени 0,5 с.
Измерительным органом является трансформатор тока нулевой последовательности ТЗЛМ-10.
Ток срабатывания защиты при внешнем однофазном замыкании на землю:
(15.21)
где Котс – коэффициент отстройки, (4÷5) /27/.
Принимается уставка от ОЗЗ: 1,87 А.
Определяется ток однофазного замыкания на землю:
(15.22)
Ток трансформатора тока нулевой последовательности:
(15.23)
Оценка чувствительности:
(15.24)
Защита чувствительна.
15.3.3 УРОВ линии
Для отключения повреждений, сопровождающихся отказом выключателя (отходящей линии Q4), применяют специальные устройства резервирования УРОВ, отключающие вводной выключатель в секцию шин (Q1) или секционный (Q2), продолжающих питать КЗ. Устройство резервирования подаст команду на отключение этих выключателей по истечении времени, достаточного для нормальной работы релейной защиты и отключения выключателя поврежденной цепи. Пуск устройства резервирования осуществляется защитой линии одновременно с подачей команды на отключение выключателя. Если выключатель отключится нормально, схема устройства резервирования возвратится в исходное положение. Если выключатель откажет при отключении, или операция его отключения затянется, устройство резервирования по истечении заданной ему выдержки времени (0,3÷0,6 с) отключит выключатели присоединений той системы шин, от которой питается электрическая цепь с неотключившимся выключателем.
Выдержка времени УРОВ должна обеспечивать несрабатывание схемы при повреждении на присоединении, нормальном срабатывании защит и нормальном отключении выключателя; tУРОВ принимается равной 0,5 с.
Если по истечении выдержки времени ток в цепи выключателя отходящей линии Q4 продолжает протекать, то УРОВ дает команду на отключение вводного выключателя в секцию шин Q1, либо на отключение секционного Q2, в зависимости от того в каком положение находятся эти выключатели.