Релейная защита

Содержание                                                                                                          Введение                                                                                                                                                                                                          2          1 Выбор типов устройств РЗиА для линии W2 и трёхобмоточного трансформатора Т3       2

2 Расчет токов короткого замыкания……………………………………                                 3 2.1Схема замещения прямой последовательности                                                                     3 2.2 Схема замещения нулевой последовательности                                                                    5 3 Расчет токов короткого замыкания для токовой отсечки на линии W2                             6 Расчет уставок токовой отсечки                                                                                            16   Расчет уставок дистанционной защиты                                                                                 17 Расчет уставок токовой защиты нулевой последовательности                                          22 Расчет уставок РЗиА для трансформатора Т3                                                                       26 Проверяем ТА на 10% погрешность                                                                                       29   Список используемой литературы                                                                                          31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ведение

Релейная защита предназначена  для автоматического отключения поврежденных элементов электрической  системы и сигнализации о тех  нарушениях нормального режима, которые  не требуют немедленного отключения. Релейная защита должна обеспечить быстроту действия, избирательность действия, надежность работы и чувствительность. Кроме того, стоимость релейной защиты должна быть по возможности небольшой.

Быстрота действия защиты предупреждает расстройство параллельной работы станций и нарушение нормальной работы приемников при коротком замыкании  и значительных понижениях напряжения. Эго уменьшает величину ущерба при  коротком замыкании. По времени действия релейные защиты можно разделить  на быстродействующие (полное время  отключения порядка 0,06--0,20 с, что соответствует 2--10 периодам) и с выдержкой времени (специально создается замедление действия).

Избирательным действием  релейной защиты называют такое, при  котором обеспечивается выявление  поврежденного участка и его  отключение; при этом неповрежденная часть электроустановки остается в  работе.

Надежность работы релейной защиты заключается в ее правильном и безотказном действии во всех предусмотренных  случаях. Надежность обеспечивается применением  высококачественных реле и совершенных  схем защиты, тщательным выполнением  монтажа и квалифицированной  эксплуатацией защитных устройств.

 Чувствительностью релейной  защиты называется свойство - реагировать  на самые малые изменения контролируемого  параметра. Чувствительность обеспечивает  действие защиты при малых  изменениях контролируемого параметра  и ненормальных режимах работы  установки. Этим уменьшаются разрушения  поврежденного элемента и быстро  восстанавливаются нормальные условия  работы неповрежденной части  электроустановки. Чувствительность  всех видов защиты оценивается  коэффициентом чувствительности, величина  которого нормируется Правилами  устройства электроустановок (ПУЭ).

1. Выбор типа устройств РЗА для линии и трансформатора

Для линии:

 токовая отсечка 

дистанционная

ТЗ нулевой последовательности

Для трансформатора:

Продольная дифференциальная защита

Газовая

МТЗ с блокировкой по напряжению

2. Расчет токов короткого замыкания

 

   Короткое замыкание  – это замыкание между фазами, замыкание фаз на землю (в  сетях с глухо- и эффективнозаземленной  нейтралями), а также витковые  замыкания в электрических машинах.  Расчет токов короткого замыкания  производится для выбора или  проверки параметров электрооборудования,  а также для выбора или проверки  уставок релейной защиты и  автоматики.

2.1- Схема замещения прямой последовательности

 

   Схема замещения  – это однолинейная схема,  на которой все элементы представлены  индуктивными сопротивлениями, а  источники ЭДС сверхпереходной  ЭДС  и индуктивным сопротивлением.

 

Рисунок 1- Схема замещения прямой последовательности

Uб=115 кВ

S=P/cos φ =31.25 МВА

X₁ = X₂ = X_G=Xd”* = 0.12* =50.7. Ом

где: Хd’’ – относительное сопротивление генератора;  U_Б – базовое напряжение, 115 кВ;

       S_НОМ – номинальная мощность генератора.

X₃=X₄=X_Т=*=* = 43,39. Ом

X₆ = X₅ = Xл = Худ*l*= 0,4*20*=8. Ом,

 где:  L – длина линии, км; Х_УД – удельное сопротивление линии;  U_Б – базовое напряжение, 115 кВ; U_СР – среднее напряжение в месте КЗ, 115 кВ.

  X₇ = Xл = Худ*l*= 0,4*15*=6. Ом

X₈=X₉=X_Т=*=* = 220,41. Ом

где: U_К% – напряжение короткого замыкания трансформатора;

       U_Б – базовое напряжение, 115 кВ;

         S_НОМ – номинальная мощность трансформатора.

X₁₀=X₁₃=X_ТB=*=* = 56,867. Ом

X_T=Uкз=0,5*(Uк_В-Н+Uк_В-С-Uк_С-Н)=0,5*(10,5+17-6)=10,75%

X₁₁=X₁₄=X_ТС= X_ТН=*=*=-1.32                                                                                X_T=Uкз=0,5*(Uк_В-С+Uк_С-Н-Uк_В-Н)=0,5*(17+6-10,5)=6,25%

X₁₂=X₁₅= X_ТС=*=*=33,062. Ом

X_TН=Uкз=0,5*(Uк_В-Н+Uк_С-Н-Uк_В-С)=0,5*(10,5+6-17)=-0,25

X₁₆ = Xл = Худ*l*= 0,4*15*=6. Ом

2.2- Схема замещения нулевой последовательности

 

   В эту схему  входят элементы, которые представляют  путь для тока нулевой последовательности, то есть имеющие потенциал  земли или связанные с землей. Это определяется схемой соединения  обмоток трансформатора и режимом  работы их нейтралей.

   Все сопротивления,  кроме сопротивлений линий не  изменяются.

   Сопротивления линий  изменяются по формуле:

, Ом,

где: X⁰_W – сопротивление линии нулевой последовательности;

  X¹_W – сопротивление линии прямой последовательности.

 

Рисунок 2-схема нулевой  последовательности

X₅= X₆=8*3,58=28,64 .Ом

X₇= 3,58*6=21,48 .Ом

X₁₀= 3,58*6=21.48 .Ом

3. РАСЧЁТ ЗАЩИТ ЛИНИЙ.

 

Упростим схему

 X₁₈===21.695 .Ом

X₁₉===25.37.Ом

X₂₀= X₁₆+ X₁₇=6+15=21 .Ом

X₂₁= X₁₈+ X₁₉=21.695+0.0005=21.6955.Ом

Схема упростилась и приняла  вид:

Рисунок 3- упрощенная схема  замещения

 

 

3.1- ТОКОВАЯ ОТСЕЧКА.

Токовая отсечка – максимальная токовая защита с ограниченной зоной  действия и мгновенного действия.

Рисунок 4- расчётная схема

Для удобства расчётов токов  короткого замыкания для токовой  отсечки, заданную линию W2 делим на 4 равных участка.

Рисунок 5- упрощенная схема

Находим токи К.З. В точке 1.

Рисунок 6

Схема преобразилась и  приняла вид

Рисунок 7

Производим расчёт токов:

Xэкв===25 Om

Iкз===2.655 kA

Ic1===1.301 kA

Uw=Uср-(3*Iкз*Xc2)=115-(*2.655*21)=18.429

Находим токи в ветви КЗ1.

Рисунок 8

Iw1===1.51

Iw2===1.51

Определим токи в точке  КЗ1

I1==1.299

I2==4.15

Находим К.З. в точке К2

Рисунок 9

Преобразуем треугольник  в звезду.

X_L==1.2

X_N===0.9

X_M===3.6

Рисунок 10

Рисунок11

Xc_1L=Xc₁+X_L1=44.618+1.2=45.818

Xc_2M=Xc₁+X_L1=19.2+3.6=22.8

Рисунок12

Xc₁c_2LM===15.224

Xэкв= Xc₁c_2LM+X_N=15.224+0.9=16.124

Рисунок13

Определяем ток в точке  К.З.

Iкз₂==4.117

Находим падение напряжения на участке b-N

ΔU=3*Iкз₂*X_N=4.117*0.9=6.417

U’=115- ΔU=115-6.417=108.583

Определяем токи в ветвях

Iкз1===1.368

Iкз3===2.7

Определяем токи в треугольнике

Рисунок 14

I_ML==0.705

I_NM==-0.835

I_LN==-0.362

Определяем токи в точки  КЗ 2

Рисунок 15

С1=Iкз1+I_ML=1.368+0.705=2.273

C2=Iкз3-I_ML=2.7-0.705=1.995

Находим К.З. в точки 3

Рисунок 16

Преобразуем треугольник  в звезду.

X_L==2.4

X_N===1.2

X_M===2.4

Рисунок 17

Рисунок 18

Xc_1L=Xc₁+X_L1=44.618+2.4=47.018

Xc_2M=Xc₁+X_L1=19.2+2.4=21.6

Рисунок 19

Xc₁c_2LM===14.8

Xэкв= Xc₁c_2LM+X_N=14.8+1.2=16

Рисунок 20

Определяем ток в точке  К.З.

Iкз₂==4.149

Находим падение напряжения на участке b-N

ΔU=3*Iкз₂*X_N=

U’=115- ΔU=115-8.623=106.377

Определяем токи в ветвях

Iкз1===1.306

Iкз3===2.843

Определяем токи в треугольнике

Рисунок 21

I_ML==0.384

I_NM==-0.384

I_LN==0.384

Определяем токи в точки  КЗ 2

Рисунок 22

С1=Iкз1+I_ML=1.306+0.384=1.72

C2=Iкз3-I_ML=2.843-0.384=2.509

Находим К.З. в точке 4

Рисунок 23

Преобразуем треугольник  в звезду.

X_L==3.6

X_N===0.9

X_M===1.2

Рисунок 24

Рисунок 25

Xc_1L=Xc₁+X_L1=44.618+3.6=48.218

Xc_2M=Xc₁+X_L1=19.2+1.2=20.4

Рисунок 26

Xc₁c_2LM===14.396

Xэкв= Xc₁c_2LM+X_N=14.396+0.9=15.296

Рисунок 27

Определяем ток в точке  К.З.

Iкз₂==4.34

Находим падение напряжения на участке b-N

ΔU=3*Iкз₂*X_N=4.34*0.9=6.765

U’=115- ΔU=115-6.765=108.159

Определяем токи в ветвях

Iкз1===1.295

Iкз3===3.061

Определяем токи в треугольнике

Рисунок 28

I_ML==-0.103

I_NM==0.115

I_LN==0.098

Определяем токи в точки  КЗ 2

Рисунок 29

С1=Iкз1+I_ML=1.295+(-0.103)=1.212

C2=Iкз3-I_ML=3.061-(-0.103)=3.220

Находим К.З. в точке 5

Рисунок 30

Схема упростилась и приняла  вид:

Рисунок 31

Производим расчёт токов:

Xэкв==44.618+=49.418

Iкз===1.343

Ic2==3.458

Uw=Uср-(3*Iкз*Xc2)=115-(*1.343*44.618)=11.212

Находим токи в ветви КЗ 5.

Рисунок 32

Iw1===0.674

Iw2===0.674

Определим токи в точке  КЗ1

Ток от С1= Ic1+Iw2=0.674

Ток от С2=Iw1=3.458+0.674=4.132

Таблица1

Направление тока	К1	К2	К3	К4	К5
От С1	2,92	2,272	1,725	1,216	0,684
От С2	1,413	1,930	2,508	3,220	4,179

 

 

Расчёт уставок токовой  отсечки

Определяем номинальный  ток по линии:

Iном===0.125=125

Принимаем трансформатор  тока с коэффецентом трансформации:

К_I==30

Определяем ток срабатывания защиты

Iсз=Кн*Iк.расч

Iсз=1,2*0.674=0.8088

Iсз=1,2*1.4=1.68

Расчётный ток выбираем наибольший из токов.

Определяем ток срабатывания защиты:

Iср=Iсз*=4.668*=0.1556

Проверяем коэффицент чувствительности

Кч=

Кч=

Кч=

Определим ток качания:

Iкач=1.1*=1.1=4.668

Xэкв₁===10.620

Xэкв₂===11.065

Вывод: данная защита не удовлетворяет  наши требования, поэтому защита не может устанавливаться.

3.2- Расчет уставок дистанционной защиты

   В сетях сложной  конфигурации с несколькими источниками  питания, простые и направленные  МТЗ не могут обеспечить селективного  отключения КЗ. Кроме того, МТЗ  и НМТЗ часто не удовлетворяют  требованиям быстродействия и  чувствительности. Селективное отключение  КЗ в сложных кольцевых сетях  может быть обеспеченно с помощью  дистанционной защиты.

   Дистанционной называется  защита, реагирующая на удаленность  КЗ, то есть на расстояние между  точкой КЗ и местом установки  защиты.

   Первая ступень  дистанционной защиты защищает  основную часть линии со стороны  источника. Вторая ступень защищает  линию целиком, шину противоположной  подстанции и начало следующих  смежных присоединений. Третья  ступень с запасом защищает  “свою” линию и все смежные  присоединения.

   Селективность работы  ступеней обеспечивается разными  временами срабатывания ступеней.

   Выдержка времени  дистанционной защиты зависит  от расстояния между местом  установки РЗ и точкой КЗ, и  нарастает с увеличением этого  расстояния. Ближайшая к месту  повреждения дистанционная защита  имеет меньшую выдержку времени,  чем более удаленные дистанционные  защиты.

   Основным элементом  дистанционной защиты является  дистанционный измерительный орган,  определяющий удаленность КЗ  от места установки РЗ. В качестве  дистанционного органа используется реле сопротивления, реагирующее на полное, реактивное или активное сопротивление поврежденного участка ЛЭП.

   Для обеспечения  селективности в сетях сложной  конфигурации на ЛЭП с двухсторонним  питанием, дистанционные защиты  необходимо выполнять направленными,  действующими при направление  мощности КЗ от шин в ЛЭП.  Направленность действия дистанционной  защиты обеспечивается с помощью  применения направленных реле  сопротивления, способных реагировать  и на направление мощности.