Релейная защита

1. Выбор исходных данных для курсового проекта.

Схема высоковольтной сети представлена на рис.1

Рис.1

Данные для задания:

с. - Время отключения энергосистемы.

В. - Номинальное напряжение системы.

Определяем нагрузки ТП:

ВА.

ВА.

ВА.

ВА.

ВА.

ВА.

ВА.

ВА.

ВА.

Определяем токи КЗ на подстанциях:

- значения тока КЗ на последующих подстанциях получают путем уменьшения на 20% значения тока КЗ на предыдущей подстанции.

- значения двухфазного тока КЗ на шинах подстанцих принимаем равным 0.7 от значения трехфазного тока КЗ на этих же подстанциях.

Трёхфазный ток КЗ на шинах питающей подстанции (точка К

1

)


А.

Значение двухфазного тока КЗ на шмнах подстанцийпринять равным 0,7 от значения тока КЗ на этих же подстанциях

А.


Токи КЗ в точке К6 и К9:

А.

А.

А.

А.

Токи КЗ в точке К2,K5 и К8:

А.

А.

А.

А.

А.

А.

Токи КЗ в точке К1,K4 и К7:

А.

А.

А.

А.


А.

А.

Токи КЗ в точке К3:

А.

А.

Определим токи нагрузки на ТП по формуле:

А.

А.

А.

А.

А.


А.

А.

А.


А.


Определим токи в линиях:

А.

А.


А.

А.

А.


А.

А.

А.

А.

2. Выбор предохранителей для линий высоковольтной сети и проверка их на чувствительность и селективность срабатывания.

Созанию защищаем предохранителями линии L1,L2,L3,L4 и L7. Для использования выбираем предохранители серии ПКТ с Uном=10 кВ и Iотк.пр=20…31,5 кА


[2]

.


Как видим условия (1) и (2) выполняются.


(1);

Iотк.пр > Iк.max (2);

По выражению (3) определим расчетные значения токов для предохранителей F1, L2, F3, F4 и F7:

(3);

где

-

номинальный ток плавкой вставки;

- расчетный ток;


-

коэффициент надежности принимаемый равным 1,2…1,25.

А;


А;


А;

А;


А;

Используя полученные значения, выберем предварительно следующие стандартные величины Iвс.ном:

А;

А;

А;


А;

А;

Проверим предохранители F1 и F2 на селективность. При трехфазном КЗ непосредственно за предохранителем F1

А.

При этом токе предохранитель F1 сработает за время менее:

c.


[2];


F2 сработает за время менее:

c.

Тогда коэффициент селективности для пары предохранителей F1 и F2 равен:

(4);

что удовлетворяет условию (4).

Проверим предохранители F3 и F4 на селективность. При трехфазном КЗ непосредственно за предохранителем F3

А.

При этом токе предохранитель F3 сработает за время менее:

c.


[2];


F4 сработает за время менее:

c.

Тогда коэффициент селективности для пары предохранителей F3 и F4 равен:

(4);

что удовлетворяет условию (4).

Проверку на селективность предохранителя F7 и комплекта защиты РЗ-8 проведём после расчёта комплектов релейной защиты.


Проверяем выбранные плавкие вставки на чувствительность по выражению (5):

(5);

А;

А;

А;

А;

А;


удовлетворяет условию (5)

удовлетворяет условию (5)


удовлетворяет условию (5)


удовлетворяет условию (5)


удовлетворяет условию (5)

Все коэффициенты больше трех, следовательно, чувствительность предохранителей к токам КЗ гарантируется.

3. Выбор типа релейной защиты, расчет уставок тока и времени для всех комплектов релейных защит.


Выбор варианта исполнения МТЗ проводим исходя из заданной величины Тотк=1.2 с и количества последовательно устанавливаемых комплектов защит. Оценку производим по выражению:

где

- ступень селективности;


- максимальное значение времени срабатывания предохранителя, установленного непосредственно за участком с РЗ (определяется при двухфазном токе КЗ);

n - количество последовательно включенных защит.

Определим

DTрасп1 для МТЗ РЗ-5, РЗ-6 защищающих линии L3,L4,L5 и L6. Максимальное время срабатывания предохранителя F4 в конце линии L4 равно:


с.

при токе КЗ:

А;



[1]

с.


Определим

DTрасп2 для МТЗ РЗ-8, РЗ-9 защищающих линии L7,L8 и L9. Максимальное время срабатывания предохранителя F7 в конце линии L7 равно:


с.

при токе КЗ:

А;


с.


на всех защищаемых линиях не менее 0.57 с, следовательно при данных условиях можно использовать схему МТЗ с ограниченно зависимой выдержкой времени, выполненой на основе реле серии РТ-80.

Для более высокой надёжности выбераем двухрелейную схему на переменном оперативном токе по схеме "неполной звезды" с дешунтированием катушки отключения.


а) Расчёт токов срабатывания и уставок тока.


Принимая по техническим характкристикам [1] реле РТ-80


при: расчитаем токи срабатывания защит.

А

А

А

А

Исходя из значений Iрабmax линий L5,L6,L8,L9 выбираем трансформаторы тока с первичными номинальными токами. [2]

А

А

А

А

А

А

А

А

Тогда их коэффициенты трансформации равны:

А

номинальный ток вторичной обмотки


Определим расчётные токи срабатывания реле с учётом, что коэффициент схемы "неполной звезды" равен 1:

А

А

А

А

Выберем ближайшие большие значения Iуст реле РТ-80

А

А

А

А

Скоректируем токи срабатывания защит в соответствии с выбраными уставками.

А

А

А

А

в) Расчёт уставок времени и проверка на селективность.

Определим ступень селективности

для комплекта МТЗ РЗ-5

с время срабатывания предохранителя F4

с

положительная погрешность предохранителя F4

с положительная погрешность реле РТ-80

с время запаса

с

c

при токе КЗ 4.16 кА в начале линии L4 при значении кратности:

реле РТ-80 работает в независимой части своей характеристики поэтому время срабатывания выставляем 0.5 c

c

Время уставки комплекта МТЗ РЗ-5


Определим ступень селективности

для

комплекта МТЗ Р3-6.

с время отключения маломаслянного выключателя

с отрицательная погрешность реле РТ-80

с время индукционного выбега реле РТ-80

с

Определим время Туст6 комплекта МТЗ Р3-6.

с

при токе КЗ 5.2 кА в начале линии L2 значении кратности:

реле РТ-80 работает в независимой части своей характеристики поэтому время срабатывания выставляем 1 с.

с

Время уставки комплекта МТЗ РЗ-6

Определим ступень селективности

для комплекта МТЗ РЗ-8

с время срабатывания предохранителя F7

c положительная погрешность срабатывания пр.F7

с

c

при токе КЗ 4.16 кА в начале линии L7 при значении кратности:

реле РТ-80 работает в независимой части своей характеристики поэтому время срабатывания выставляем 0.5 c

c время уставки комплекта МТЗ РЗ-8

Определим ступень селективности

для комплекта МТЗ РЗ-9

с

Определим время Туст9 комплекта МТЗ РЗ-9

с

при токе КЗ 5.2 кА в начале линии L8 при значении кратности:

реле РТ-80 работает в независимой части своей характеристики поэтому время срабатывания выставляем 1 c

с время уставки комплекта МТЗ РЗ-9

Для проверки на селективность строим карты селективности.


Карта селективности для линий L6,L2,L1

Как видно из графика селективная работа МТЗ РЗ-6 и предохранителя F1, F2 обеспечена во всём диапазоне КЗ от I2к1=2,33 кА до I3к6=5,2 кА

Карта селективности для линий L6,L5,L4


Как видно из графика селективная работа МТЗ РЗ-6,РЗ-5 и предохранителя F4

обеспечена во всём диапазоне КЗ от I2к4=2,33 кА до I3к6=5,2 кА

Карта селективности для линий L9,L8,L7


Как видно из графика селективная работа МТЗ РЗ-9,РЗ-8 и предохранителя F7

обеспечена во всём диапазоне КЗ от К2к7=2,33 кА до К3к9=5,2 кА

Проверка системы по максимально допустимому времени отключения.

При минимальном токе КЗ в конце линии L6 I2k6=3.64 кА согласно защитной характеристике РЗ-6 она сработает за время t=1c, что меньше допустимой 1.2 с.

При минимальном токе КЗ в конце линии L9 I2k9=3.64 кА согласно защитной характеристике РЗ-9 она также сработает за 1с.

Проверка чувствительности.

В соотвтствии с правилами [ ] коэффициент чувствительности для МТЗ в основной зоне должен быть не меньше 1,5, а для резервной зоны не менее 1.2

Для защиты РЗ-5 минимальный ток КЗ в конце основной зоны I2к5=2,912 кА

> 1.5

проверку чувствительности в резервной зоне не производим, так как L4 защищена предохранителем.

Для защиты РЗ-6 минимальный ток КЗ в основной зоне I2к6=3,64 кА

> 1.5

Для резервной зоны защиты РЗ-6 минимальный ток КЗ в конце линии L5 равен I2к5=2,912 кА

> 1.2

Для защиты РЗ-8 минимальны й ток КЗ в конце основной зоны I2к8=2,912 кА

> 1.5

проверку чувствительности в резервной зоне не производим, так как L7 защищена предохранителем.

Для защиты РЗ-9 минимальны й ток КЗ в конце основной зоны I2к9=3,64 кА

> 1.5

Для резервной зоны минимальный ток КЗ в конце линии L8 равен I2к8=2,912 кА

> 1.2

Все комплекты защиты обеспечивают необходимую чувствительность.


4. Выбор и расчёт элементов схемы РЗ и источника оперативного тока


В качестве источника оперативного тока выбираем трансформатор тока типа ТПЛ-10ТЗ

Технические данные трансформатора.

Uном=10 кВ

Iном.пер=50...400 А

Iном.втр=5 А

Вариант исполнения обмотки 10р для релейной защиты.

Электродинамическая стойкость.

Iскв.пр.=52 кА для ТТ 50...200 А

Iскв.пр.=100 кА для ТТ 300...400 А

Термическая стойкость.

Iт=34 кА за t=3 с.

Проверка ТТ на Uном.

Uном=10 кВ

Uсети=6 кВ

Uном>Uсети


условие выполнено.


Проверка ТТ на номинальный первичный ток.

А

А

А

А

А

А

А

А


условия выполнены.


Проверка на электродинамическую стойкость:

А

А

А

А

условия выполнены.


Проверка на термическую стойкость:


А/с



проверяем по наибольшему току КЗ I3к=7,9 кА и наибольшему времени отключения t=1 c


А/с



условия выполнены.


Проверка ТТ на вторичную нагрузку.

Для ТТ работающего с релейной защитой, определение допустимой вторичной нагрузки Zнаг производим по кривой десятипроцентной кратности К

10

[ ] рис.5.10. для ТТ ТПЛ-10.

Кривая ограничивает сопротивление нагрузки ТТ в зависимости от ожидаемой кратности тока срабатывания защиты (по отношению к I

1ном.

) значение при котором полная погрешность ТТ не превышает 10%.

Поскольку обмотка отключающего эл.магнита в доаварийном режиме отключена то ТТ нагружен только на обмотку реле РТ-80.

По паспортным данным [ ] при I

ср.

S

потр.

=10 в*а соответственно сопротивление обмотки


А

ом

при кратности срабатывания защит

Полная погрешность ТТ при данных кратностях срабатывания защит и r

наг

=0,2 ом не превышает 10%

Выбор типа реле из серии РТ-80.

Исходя из условий, что Туст от 0,5 сек. и ток Iуст 8 А выбираем реле типа РТ-85/1 с такими паспортными данными [ ] :

Iном=10 А

Iуст индукционного элемента 4,5,6,7,8,9,10 А

tср. в независимой части характеристики от 0,5с....4с

Главные контакты реле способны шунтировать и дешунтировать ток 150 А при сопротивлении нагрузки 4,5 ом и при токе 3,5...5 А


Проверим главные контакты реле РТ-85/1 на комутируемую мощность

ом

А

А

Мощность отключающего эл.магнита


условие выполняется.

Электрическая схема комплекта релейной защиты представлена на рис

Схема энергосистемы с раставленными предохранителями и комплектами РЗ максимальной токовой защиты представлены на рис