Релейная защита и автоматики систем электроснабжения

        

 

         

К	1	1,5	2	2,5	3	4	5	6	7
t, c	40	25	10	5	1	0,5	0,1	0,05	0,02
I, A	125	187,5	250	312,5	375	500	625	750	875

 

 

 

 

 

 

 

Выбор секционного выключателя.

Выбор секционного выключателя SF секции шин НН КТП осуществляется с учётом загрузки трансформатора на 70% по условиям:

 

1.U_ном.а≥U_с

2.I_откл.а≥I_{кз макс.}

3.I_ном.рц≥I_{раб.макс.}

 

Определим максимальный рабочий ток нагрузки для трансформатора Т2:

 

 А

 

Выбираем выключатель  ВА55-37 с полупроводниковым расцепителем и дан-

ными:

I_ном.а= 400 А;         I_ном.рц/ I_ном.а= 1;        t_с.о= 0,2 с;

I_с.о / I_ном.рц= 2;         I_с.мгн.= 20 кА.               

 

I_ном.рц= 1* I_ном.а= 1*400= 400 А

 

Определим максимальный рабочий ток нагрузки для трансформатора Т3:

 

 А

 

Выбираем выключатель  ВА55-41 с полупроводниковым расцепителем и дан-

ными:

I_ном.а= 1000 А;         I_ном.рц/ I_ном.а= 0,8;        t_с.о= 0,2 с;

I_с.о / I_ном.рц= 2;         I_с.мгн.= 25 кА;       I_отк.=55.        

 

I_ном.рц= 0,8 I_ном.а= 0,8*1000=800 А

 

1) Условие не срабатывание  отсечки при номинальном токе  нагрузки с учетом самозапуска  двигателя:

I_с.о.= К_н* К_с.з * I_{раб.макс} =1,5*1,2*637,3=1147,1 А

   где К_н=1,5 – преимущественно двигателя нагрузки;

          К_с.з=1,2 – коэффициент самозапуска.

 

2) Не срабатывание при полной нагрузке секции и пуске двигателя:

I_с.о.с.≥ К_отс(I_{раб.макс}–I_ном.дв.+I_{пуск.дв})

I_с.о.с.≥1,5*(637,3-40,1+281)=878,2 А

 

3) Согласование отсечкой автомата  защищаемого двигателя:

I_с.о.с.≥ К_н.с.*I_с.о.дв=1,4*1147,1=1606 А

  где К_н.с.=1,4 – коэффициент надежности согласования.

 

4) Так как выключатель  селективности с трехступенчатой  защитой характеристикой, то должна  выполнятся условие:

I_с.мгн≥I_к6

25≥11,01

Принимаем: I_с.о.с=1606 А.

Выставляется на выключателе SF уставка:

I_с.о.в.= 2_*I_ном.рц=2*800=1600 А

Время срабатывания отсечки

    t_с.о.в.= t_с.о.дв.+ ∆t=0+0,2=0,2 с

где t_с.о.дв.-время срабатывания отсечки двигателя, с;

      ∆t=0,2 с-ступень селективности для выключателей ВА.

 

Чувствительность отсечки:

 

Уставка защиты от перегрузки:

 

        I_с.п.с.= 1,25_*I_ном.рц=1,25*1280=1600 А

 

Чувствительность защиты от перегрузки:

 

 

 

 

 

 

 

 

Выбор вводного выключателя.

 

Выбираем вводный автомат  за трансформатором Т3. При его выборе учитывается допустимая аварийная перегрузка трансформатора на 40%.

 

Максимальный рабочий  ток:

 

 А

 

Выбираем выключатель  ВА75-45 с полупроводниковым расцепителем и дан-

ными:

I_ном.а= 1600 А;         I_ном.рц/ I_ном.а= 0,8;        t_с.о= 0,2 с;

I_с.о / I_ном.рц= 2;         I_с.мгн.= 31 кА;       I_отк.=80.        

 

I_ном.рц= 0,8* I_ном.а= 0,8*1600=1280 А

 

1. Несрабатывание защиты при действии АВР секционного выключателя, который подключает нагрузку другой секции потерявшей питание, в условиях самозапуска:

  I_с.о.в.≥ К_отс(I_{раб.макс2с}+ К^/_отс.* I_{раб.макс1с})

      где  А

             А

             I_{раб.макс1с}= I_Т∑+ I_дв.=52,3+40,1=92,4 А

              К^/_отс.=1,5 – при преимущественно двигателей нагрузки.

           I_с.о.в.≥1,5*(638+1,5*92,4)=1165 А

 

2. Несрабатывание при полной нагрузки секции и пуске двигателя:

  I_с.о.в.≥ К_отс*(I_{раб.макс1с}- I_ном.дв.+ I_пуск)

  I_с.о.в.≥1,5*(92,4-40,1+281)=500 А

 

3. Согласование с уставкой автомата имеющего наибольшую уставку – секционного:

  I_с.о.в.≥ К_н.с.*I_с.о.с=1,4*1606=2248,2 А

 

4. Ток срабатывание мгновенно должен быть больше токов к.з.:

I_с.мгн≥I_к6

31≥11,01

Выставляется на выключателе уставка:

I_с.о.в.= 2_*I_ном.рц=2*1280=2560 А

Время срабатывания отсечки

    t_с.о.в.= t_с.о.с.+ ∆t=0,2+0,2=0,4 с

 

 

Чувствительность отсечки:

 

Уставка защиты от перегрузки:

 

        I_с.п.с.= 1,25_*I_ном.рц=1,25*1280=1600 А

 

Чувствительность защиты от перегрузки:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА  ЭЛЕМЕНТОВ ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ СЕТИ

 

Защита трансформаторов Т2 и Т3.

    Для трансформаторов мощностью 630 кВА включительно в качестве основной зашиты от КЗ в обмотках и их выводах используются плавкие предохранители. Поскольку предохранители частично защищают трансформатор, они дополняются газовой защитой, а также специальной токовой защитой нулевой последовательности (ЗНП) от однофазных КЗ на землю в сети 0,4 кВ.

 

А) Выбор плавких предохранителей производится по условиям:

1.U_ном.пр=U_ном.с;

2.I_{ном.откл.пр.}≥ I_кз в месте установки;

3.I_ном.вс для предохранителей установленных на стороне ВН трансформато-

   ра выбирается равным  примерно двухкратному I_ном.тр. При этом обеспечи-

   ваются лучшие условия  для селективной работы с автоматическими  выклю-

   чателями на стороне НН трансформатора.

4.I_ном.пр ≥ I_ном.вс.

 

Для трансформаторов  Т2:

Номинальный ток:

 А

    где    S_ном.т2- номинальная мощность Т2, кВА;

             U_ном- номинальное напряжение сети,кВ.

    I_{ном.в.с.}= 2_*0,7_*I_ном.Т2=2*0,7*18=25,2 А

Выбираем предохранитель типа ПКТ103-10-31,5-20УЗ с параметрами:

I_ном.пр.=31,5 А; I_ном.в.с=31,5 А; I_{ном.откл.пр}= 20 кА.

Для трансформаторов  Т3:

Номинальный ток:

 А

    I_{ном.в.с.}= 2_*0,7_*I_ном.Т3=2*0,7*35=49 А

Выбираем предохранитель типа ПКТ103-10-50-20УЗ с параметрами:

I_ном.пр.=50 А; I_ном.в.с=50 А; I_{ном.откл.пр}= 20 кА.

 

     В) Токовая защита нулевой последовательности:

Специальная токовая защита нулевой  последовательности  устанавливается, главным  образом, для  улучшения  резервирования   защит  от  однофазных  повреждений  в  низковольтных  сетях. Она выполняется  с  помощью  токо-вого  реле  КАО, включаемого  через  транформатор  тока ТАZ  в  нейтраль  трансформатора Т3.

Ток  срабатывания  ЗНП  выбирается  из  условия: 

 

I_сз ≥ К_отс* I_нб=0,5* I_ном.Т2.= А

I_сз ≥ К_отс* I_нб=0,5* I_ном.Т3.= А

где  К_отс- коэффициент отстройки ;

        I_нб -   ток небаланса, А.

Время  срабатывания ЗНП  выбирается  минимальным. «Правила»  допускают не согласовывать ЗНП с защитами отходящих элементов 0,4 кВ, т.е. допуска-

ют неселективное отключение трансформатора. Проверка  чувствительности

осуществляется в большинстве  случаев при однофазных КЗ на землю  со сто-

роны низковольтного ввода трансформатора, т.е. в основной зоне (К⁽¹⁾_ч.доп≥1,5).

 

 

           Чувствительность защиты в основной зоне для трансформаторов:

 

   

         

Защита нулевой последовательности трансформаторов Т2 и Т3 обеспечивается.

 

          

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Защита магистрали воздушной линии «W1-W2».

  Для защиты линии от КЗ используется максимальная токовая защита и

токовая отсечка. Принимается выполнение ТО и МТЗ по схеме неполной звезды с реле тока РТМ.

1. Ток срабатывания отсечки (реле КА1,КА2) определяется по условиям:

а) отстройки от тока КЗ за трансформатором Т2

     I_с.о.= К_отс* I_К4

где  К_отс=1,5 коэффициент отстройки для реле РТМ.

          I_с.о= 1,5* 330=495 А

отстройки от тока КЗ за трансформатором Т3

     I_с.о.= К_отс* I_К6

где  К_отс=1,5 коэффициент отстройки для реле РТМ.

          I_с.о= 1,5* 430=645 А

 

     б) отстройки  от бросков тока намагничивания  Т2,Т3

                    I_с.о= 4 I_{ном тΣ}

 

где     А.

 

           I_с.о= 4*55=220 А

 

Принимается I_с.о=645 А

Ток срабатывания реле:

           А

    

где    К_сх- коэффициент схемы, 1;

          n_та- коэффициент трансформации трансформатора тока 100/5.

 

Выбирается реле РТМ с уставкой тока 32 А , Тогда I_с.о=645 А

 

 

Чувствительность отсечки

   

   

 

          

2. Определяется ток срабатывания МТЗ линии «W1-W2»

 

          А

 где       К_отс- коэффициент отстройки 1,5 (реле РТМ);

             К_сзп- коэффициент самозапуска,1,3;

             К_в- коэффициент возврата реле 0,9 (для РТМ);

             I_{раб.макс}= I_ном.тΣ=55 А.

Ток срабатывания реле:

           А

    

где    К_сх- коэффициент схемы, 1;

          n_та- коэффициент трансформации трансформатора тока 100/5.

 

                     

Выбирается реле РТМ с уставкой тока 6 А, Тогда I_сз=119 А.

 

Проверяется чувствительность МТЗ при КЗ в основной зоне защиты:

         

 

Чувствительность защиты в зонах  резервирования, т.е. при КЗ на шинах  НН

трансформаторов Т2 и Т3:

            

 

Защита обладает достаточной чувствительностью к КЗ за трансформаторами Т2 и Т3.

  

 Выбранный ранее ток срабатывания МТЗ (119А) не удовлетворяет этому условию. С учетом разброса характеристики предохранителя ток срабатывания МТЗ должен быть не менее чем на 40% больше тока плавкой вставки предохранителя, соответствующего времени действия защиты в начальной части характеристики, т.е. не менее 5 сек. При 5 сек. ток плавления I_вс=195 А, А.

 

Выбирается уставка  МТЗ:

I_сз=273 , 

.

Чувствительность защиты в основной зоне:

.

Чувствительность защиты в зоне резервирования:

.

МТЗ линии "W1-W2" обладает достаточной чувствительностью к повреждениям в зоне резервирования.

Строим характеристику МТЗ воздушной линии "W1 – W2", что селективность между рассматриваемыми защитами обеспечивается с большим запасом во всем диапазоне возможных токов.

           

К	1	1,5	2	2,5	3	4	5	6	7
t, c	5	2	1,5	0,9	0,7	0,65	0,6	0,55	0,5
I, A	273	410	546	683	819	1092	1365	1638	1911

  

Защита секционного выключателя.

 

   Для защиты секционного выключателя применяется МТЗ, выполненная по схеме неполной звезды с реле РТМ. Для повышения её чувствительности она дополняется комбинированным пусковым органом напряжения.

 

Определяется ток срабатывания МТЗ секционного выключателя:

а) по условию несрабатывания защиты в режиме самозапуска нагрузки пер-

    вой секции  шин 10,5 кВ ГПП

 

 А

          

где К_отс=1,5 для реле РТМ;

  К_сзп=1 (МТЗ с пуском по напряжению);