Релейная защита

Рассчитываем  уставки от узла 3 к генераторам

   I. Первая ступень отстраивается от сопротивления при КЗ в конце защищаемой линии.

   1. Определяем сопротивление  срабатывания защиты первой ступени:

, Ом,

где: Кн – коэффициент  надежности, Кн ^I = 0,85;

       Zw2 – сопротивление защищаемой линии, Ом.

 Ом

2. Определяем сопротивление  срабатывания реле:

, Ом,

где: К_I – коэффициент трансформации ТА, К_I = 4000/5=30;

       К_U – коэффициент трансформации ТV, К_U = 110000/100=1100.

 Ом

   3. Время срабатывания:

 сек.

   4. Коэффициент чувствительности  не проверяется.

   II. Вторая ступень отстраивается от сопротивления при КЗ в конце смежного присоединения.

 Ом

где: Zw₂ – сопротивление защищаемой линии, Ом;

       Кн – коэффициент надежности, Кн = 0,85;

      Кр – коэффициент токораспределения,

==1.313             узел 1

        где:  Iксмеж – ток КЗ в смежном присоединении;

               Iкзащ – ток КЗ в защищаемом присоединении;

                Zm – сопротивление трансформатора

2. Определяем сопротивление  срабатывания реле:

 Ом

   3. Время срабатывания  защиты:

, сек,

где: ∆t – ступень селективности, ∆t = 0,5 сек.

 сек

   4. Определяем коэффициент  чувствительности второй ступени:

   III. Третья ступень отстраивается от сопротивления при максимальном нагрузочном режиме.

   1. Определяем сопротивление  срабатывания третьей ступени:

, Ом,

где: Uрабmin – минимальное рабочее напряжение в нагрузочном режиме, кВ;

        Iнmax – максимальный ток нагрузки, кА;

        Кн  – коэффициент надежности, Кн  ^III = 1,25;

        Кв  – коэффициент возврата реле  сопротивления, Кв = 1,1;

        φмч  – угол максимальной чувствительности реле, φмч = 75º;

        φн – угол нагрузки, φн = 28º.

 кВ

 кА

 Ом

2. Определяем сопротивления  срабатывания реле третьей ступени:

 Ом

   3. Время срабатывания  защиты:

 сек.

   4. Определяем коэффициент  чувствительности второй ступени:

Рассчитываем  уставки от узла 2 к системе

   I. Первая ступень отстраивается от сопротивления при КЗ в конце защищаемой линии.

   1. Определяем сопротивление  срабатывания защиты первой ступени:

, Ом,

 Ом

2. Определяем сопротивление  срабатывания реле:

 Ом

   3. Время срабатывания:

 сек.

   4. Коэффициент чувствительности  не проверяется.

   II. Вторая ступень отстраивается от сопротивления при КЗ в конце смежного присоединения.

   Сопротивление КЗ  в конце линии W₄:

          узел 4

 Ом

=6,4*0,85=5,44  Ом

где: Zсмеж – сопротивление смежной линии, Ом.

Сопротивление КЗ в конце  линии W₃:

          узел 8

 Ом

=7,2 *0,85=6,12  Ом

Сопротивление КЗ в конце  трансформатора Т3:

          узел 7

 Ом

Выбираем наименьшее значение: Ом

   2. Определяем сопротивление  срабатывания реле:

 Ом

   3. Время срабатывания  защиты:

 сек.

   4. Определяем коэффициент  чувствительности второй ступени:

   III. Третья ступень отстраивается от сопротивления при максимальном нагрузочном режиме.

   1. Определяем сопротивление  срабатывания третьей ступени:

, Ом,

 кВ

 кА

 Ом

2. Определяем сопротивления  срабатывания реле третьей ступени:

 Ом

   3. Время срабатывания  защиты:

 сек.

   4. Определяем коэффициент  чувствительности второй ступени:

=

3.3- Расчет уставок токовой защиты нулевой последовательности

    В качестве защиты от замыканий на землю в сетях 110 кВ и выше используется ступенчатая токовая защита нулевой последовательности. КЗ являются одно- и двухфазные на землю. Первая ступень защищает головную часть линии и работает без выдержки времени. Вторая ступень резервирует первую ступень, защищает вторую часть линии, шины противоположной ПС и начало следующего присоединения. Время ее срабатывания на ступень селективности выше. Третья ступень самая чувствительная. Резервирует первую и вторую ступени. Защищает смежную линию с запасом. Ее время срабатывания на ступень селективности выше, чем у второй.  

   Для защиты линий  от коротких замыканий на землю  принимается защита, реагирующая  мощность и ток нулевой последовательности. Необходимость специальной защиты  от коротких замыканий на землю,  вызывается тем, что этот вид  повреждения является преобладающим,  а защита включается на ток  и напряжение нулевой последовательности, выполняется более просто и ряд преимуществ по сравнению с токовой защитой, реагирующей на полные токи фаз.

Рассчитываем  уставки от узла 3 к генераторам

   I. Первая ступень отстраивается от тока нулевой последовательности при КЗ в конце защищаемой линии.

   1. Определяем ток срабатывания защиты первой ступени:

, кА,

где: Котс – коэффициент  надежности, Котс = 1,3;

       3Ioмax – максимальное значение тройного тока нулевой последовательности, протекающего через, защиту при КЗ на 

шинах противоположной подстанции, кА.

 кА

   2. Определяем ток  срабатывания реле:

, кА,

где: Ксх – коэффициент  схемы;

       К_I – коэффициент трансформации ТА, К_I = 150/5=30;

 кА

   3. Время срабатывания:

 сек.

   4. Коэффициент чувствительности не проверяется.

IIступень. Так как смежных линий нет, то ток срабатывания защиты находим по требуемому коэффициенту чувствительности

1. Определяем ток срабатывания  защиты второй степени:

 кА

   2. Определяем сопротивление  срабатывания реле:

 кА

   3. Время срабатывания  защиты:

 сек.

   III ступень.

   1. Определяем ток  срабатывания защиты третьей  ступени:

 кА

где: Кн – коэффициент  надежности, Кн ^III = 1,25;

       Ка –  коэффициент апериодичности, Ка = 1;

       Кодн  – коэффициент однотипности ТА, Кодн = 0,5;

       ε –  максимальная относительная погрешность  ТА, ε = 0,1;

       Iкмax – максимальный ток трехфазного КЗ при КЗ на шинах противоположной

   2. Определяем сопротивления  срабатывания реле третьей ступени: кА

   3. Время срабатывания защиты:

 сек.

  4. Коэффициент чувствительности не определяется так как нет смежных линий.

Рассчитываем  уставки от узла 2 к системе

I. Первая ступень отстраивается от тока нулевой последовательности при КЗ в конце защищаемой линии.

   1. Определяем ток срабатывания защиты первой ступени:

, кА,

 кА

   2. Определяем ток  срабатывания реле:

, кА,

 кА

   3. Время срабатывания:

 сек.

   4. Коэффициент чувствительности  не проверяется.

  II. Вторая ступень отстраивается от тока нулевой последовательности при КЗ в конце смежной линии.

   1. Определяем ток  срабатывания защиты второй степени:

Отстройка защиты при КЗ в конце линии W₄:

, кА,

где: Кн – коэффициент  надежности, Кн ^II = 1,1;            

       Iсзсмеж ^I – ток срабатывания I ступени комплекта на смежной линии,

       Кр –  коэффициент токораспределения, 

,   где: Iкзащ – ток КЗ через рассчитываемую защиту;

  Iксмеж – ток КЗ через защиту смежной линии; 

Icзсмеж=Кн*3I_0MAX=1,3*2,373=3,0849, кА,   где: Ioмax – ток нулевой последовательности через защиту    смежной линии при КЗ на шинах.

 

Icзсмеж=Кн*3I_0MAX=1,3*2,373=3,0849                    узел 4

Отстройка защиты при КЗ в конце линии W₃:

, кА,

                                узел 8

Icзсмеж=Кн*3I_0MAX=1,3*1,280=1,664

   2. Определяем ток  срабатывания реле:

 кА

3. Время срабатывания  защиты:

 сек

   4. Определяем коэффициент  чувствительности второй ступени:

Так как коэффициент чувствительности не удолитворяют условию определим  Iсз по требуемому коэффициенту чувствительности.

1. Определяем ток срабатывания  защиты второй степени:

 кА

 кА

   2. Определяем сопротивление  срабатывания реле:

Выбираем наибольший ток.

 кА

   3. Время срабатывания  защиты:

 сек.

   III ступень.

1. Определяем ток срабатывания  защиты третьей ступени:

 кА

2. Определяем сопротивления  срабатывания реле третьей ступени: кА

   3. Время срабатывания защиты:

 сек.

  4. Коэффициент чувствительности не определяется так как нет смежных линий.

3. 4- Расчет уставок РЗиА для трансформатора Т₃

   Дифференциальная  защита применяется для защиты  трансформаторов от КЗ между  фазами, на землю и от замыкания  витков одной фазы.   В соответствии  с принципом действия этой защиты, трансформаторы тока устанавливаются с обеих сторон силового трансформатора. Их вторичные обмотки соединены так, чтобы при нагрузке и внешних КЗ в реле протекала разность токов. Для того чтобы дифференциальная защита не работала при нагрузке и внешних КЗ, необходимо увеличить вторичные токи в плечах защиты так, чтобы в этих случаях ток в реле отсутствовал.

 

Расчет дифференциальной защиты трансформатора проводим в табличной  форме:

Таблица 2

1. Таблица 2

Наименование велечины	Обозначение и метод определения	Численные значения
		ВН 110 кВ	НН 10 кВ
Первичный ток на сторонах тр- ра			А
Схема соединения ТА	Ксх	,	,1
Коэффициент трансформации  ТА	KI
Вторичные токи в плечах защиты		=2.8	=2.4

2.   
3. Отстройка от тока намагничивания:

 А

где: Iном – первичный ток на основной стороне трансформатора.

4. Отстройка от тока небаланса:

, А,

где: Iкмах – максимальный ток трехфазного КЗ на выводах трансформатора в зоне действия защиты.

       Ка – коэффициент апериодичности, Ка = 1;

       Кодн – коэффициент однотипности ТА, Кодн = 1;

       ε – максимальная относительная погрешность, ε = 0,1;

 А  

 Ток срабатывания защиты  выбираем наибольший.

 

Таблица 3

Наименование велечины	Обозначение и метод определения	Численные значения
Определим Iср на основной стороне		=2.145
Определим число витков БНТ  на стороне 110 кВ
Принятое число витков для основной стороны	Wосн	15
Определим ток срабатывания защиты на основной стороне
Определим число витков БНТ  на стороне 35 кВ
Принятое число витков для стороны 35 кВ	W1	16
Определим число витков БНТ  на стороне 6 кВ
Принятое число витков для стороны 10 кВ	W2	16
Составляющая тока небаланса, обусловленная  округлением расчетного числа витков не основной стороны для расчетного случая повреждения
Определим полное значение тока небаланса с учетом третьей  составляющей
Определим ток срабатывания защиты на основной стороне
Определим коэффициент отстройки  защиты