Примеры расчетов защит линий 6-10 кВ.

Пример 1

Разработать защиту от всех видов повреждений для кабельных линий W1 и W2.

Данные для расчете:

Исходная схема приведена на рис.1.8а.

Сопротивление системы в максимальном (нормальном) режиме Х_сист.max = 0.5 Ом,

Сопротивление системы для минимального режима Х_сист.min = 0.364 Ом.

Длины линий: l_W1 =5 км

l_W2 = 4.5 км.

Нагрузка п/ст1 I_нагр.1 = 600 А, К_сзп =1.5.

Максимальное время действия защит п/ст1 (без линии W2) t_с.з.max1= 1c

Нагрузка п/ст2 I_нагр.2= 200 А, К_сз =1.8

Максимальное время действия защит п/ст2 t_c.з.max =1.5 с.

Расчет

1.1. Расчет токов к.з.

Схема замещения для расчета токов к.з. приведена на рис.1.8.б.

Результаты расчетов токов к.з. приведена в табл.1.2..

Таблица 1.2.

Точка к.з	К1	К2	К3	К4	К5
Ток 3-х фазного к.з в максимальном режиме, (КА).		7.2	5.2	3.4	2.9
Ток 2-х фазного к.з. в минимальном режиме, (КА).	8.7	5.6	4.1	2.8	2.4

1.2. Выбор защит

На линиях W1 и W2 от многофазных к.з. намечаем к установке двухступенчатую токовую защиту, состоящую из отсечки без выдержки времени (I ступень) и максимальная токовая защиты (МТЗ). На радиальных линиях с односторонним питанием защиты (защиты 1 и 2, рис.1.9,а). Защита выполняется в двухфазной двухрелейной, схема защиты изображена на рис 1.2.

От однофазных замыканий на землю на каждой линии намечаем к установке защиту типа УС3-2/2, так как линии отходят от электрической станции, на которой, обычно, устанавливаются дугогасящие реакторы (компенсированная сеть 6.3 кВ). Защита подключается к трансформатору нулевой последовательности типа ТЗЛ и действует на сигнал

1.3. Выбор трансформаторов тока.

На линиях W1 и W2 установлены трансформаторы тока типа ТП с коэффициентом трансформации 606/5 А согласно {7}.

Трансформаторы тока I_{п, ном}

I_п,ном ³ I_{нагр,ном}

где I_{нагр,ном} - ток нормального нагрузочного режима.

Номинальный ток трансформатора тока соответствует номинальному току выключатели КРУ.

1.4. Расчет МТЗ.

1.4.1. Выбор тока срабатывания МТЗ.

Ток срабатывание защит 2 линии W2 определяется по условию отстройки от тока в линии после отключения внешнего к.з. по (4.1).

К_отс 1.2

I_c.з = ------- I_нагр.max = -------- 1.8 · 200 = 508 А

К_в 0.85

где I_пер.max = K_сзп I_{нагр.п/ст2}

Принимаем I_{c.з2 расч} = 510 А

Ток срабатывания защиты1 линии W1 выбирается по двум условиям:

а) по условию отстройки от тока в линии после отключения внешнего кз. по (1.2)

К_отс K_отс

I_c.з1 = ------- I_пер.max = -------- (К_с.зп1 I_{нагр.п/ст1} + K_с.зп2 I_{нагр.п/ст2}) =

К_в К_в

1.2

= ------- + (1.5 · 600 + 1.8 · 200) = 1780 А

0.85

б) по условию согласования с защитой 2 по чувствительности по (1.7)

I_cз1 = К_с (I_cз2 + I_{нагр.п/ст1} ) = 1.2 (510 + 600) = 1332 А

За расчетный ток срабатывания защиты 1 принимаем I_{c.з1.расч.}=1800 А.

1.4.2. Выбор тока срабатывания реле.

Ток срабатывания реле (уставка) защиты 1 равен

I_c.зрасч К⁽³⁾_сх 1800 · 1

I_cр1 = ------------------ = ---------------- = 15 А

К_I 600/5

Принимаем реле РТ - 40/20, где К⁽³⁾_сх =1, так как принята схема соединения трансформаторов тока в неполную звезду.

Ток срабатывания реле (уставке) защити 2

I_{c.з расч} К⁽³⁾_сх 510 · 1

I_cр2 = ------------------ = ------------ = 4.25 А

К_I 600/5

Принимаем реле РТ - 40/6.

1.4.3. Проверка чувствительности

Чувствительность защиты 2 как основной проверяется при к.з. в точке К5 по (1.9)

I⁽²⁾_{к.з.min (K5)} 2400

К_ч2 = ------------------- = ----------- = 4.7 ³ 1.5

I_{c.з.расч2} 510

Чувствительность защиты 1 как основной проверяется при к.з. и точке КЗ (конец своей ЛЭП)

I⁽²⁾_{к.з.min(K3)} 4100

K_ч1(осн) = ---------------- = ---------- = 2.3 ³ 1.5

I_{c.з.расч.} 1800

Чувствительность защиты 1 как резервной проверяется при к.з. в точке 5 (конец следующей ЛЗП)

I⁽²⁾_{к.з.min(K5)} 2400

К_ч1(рез) = ---------------- = --------- = 1.3 ³ 1.2

I_{c.з расч1} 1800

Обе защиты проходят по чувствительности.

1.4.4. Выбор времени срабатывания защиты.

Время срабатывания защиты 2 линии W2 согласуется с наибольшим временем срабатывания защит присоединений п/ст2 по (1.10)

t_c.з1 = t_cз2 + Dt = 2 + 0.5 = 2.5 с.

Время действия защиты 1 линии W1 согласуется с наибольшим временем срабатывания п/ст1. Наибольшее время срабатывания у защиты 2, поэтому с ней должна быть согласована по времени защита 1

t_c.з1 = t_с.з.2 + Dt = 2+ 0.5 = 2.5 с.

1.5 Расчет токовых отсечек.

Первичный ток срабатывания отсечки защиты 1 отстраивается от наибольшего значения тока при трехфазном к.з. в конце защищаемой линии (точке КЗ) определяется по (1.12)

I_{c.з(отс1)} = К_отс I⁽³⁾_{к.з.max(K3)} = 1.2 · 5200 = 6240 А

Ток срабатывания реле (уставка) отсечки 1 определяется по (1.9)

I_{с.з(отс1)} 6240

I_{c.р(отс1)} = ------------ = ---------- = 52 А

К_I 600/5

Принимаем реле РТ - 40/10О

Первичный ток срабатывания отсечки 2 отстраивается от наибольшего значения тока трехфазного к.з. при повреждении в конце своей линии (точке К5)

I_{c.з(отс2)} ³ К_отс I⁽³⁾_{к.з.max(K5)} = 1.3 · 2900 = 3770 А.

Ток срабатывания реле (уствка) отсечки 2

I_{c.з (отс2)} 3770

I_{c.р(отс2)} = ------------ = ------------ = 31.4 = 32 А

K_I 600/5

Тогда ток срабатывания отсечки 2 будет

I_{c.з(отс2)расч} = К_I I_{c.р(отс2)} = 600/5 · 32 = 3840 А

Принимаем реле РТ - 40/50.

Определение длин зон действия отсечек и оценку их пригодности выполним графически, для чего строим кривые изменения токов, протекающих через защиты 1 и 2 при перемещение точки к.з. по линии (рис. 1.8,б).

Как видно из рис.1.8 зона действия отсечки 1 в нормальном режиме составляет»76%, а в минимальном 36% длины защищаемой линии. Зона действия отсечки 2 в нормальном режиме составляет 50 %, а в минимальном» 7% защищаемой линии. 0бе отсечки следует установить.

На рис.1.9,в построены характеристики времени действия защит1 и 2. Отсечки 1 и 2 действуют без выдержки времени. На чертеже показано собственное время действие отсечек, которое составляет порядка 0.1 с.

Результаты расчетов сведены в табл.1.3.

Таблица 1.3.

Расчетные параметры защит	Защита1 линии W1	Защита2 линии W2
1. Ток срабатывания отсечки Iс.з(отс), А
2. Ток срабатывания токового реле (уставка) отсечка Iс.р.(отс), А
3. Ток срабатывания МТЗ, Ic.з , А
4. Ток срабатывания реле (уставка) МТЗ, Ic.р, А		4.25
5. Время действия МТЗ, tc.з, с	2.5

Пример 2

Для линий с двухсторонним питанием WЗ и W4 рассчитать максимальное токовые защиты.

Данные для расчета:

Исходная схема приведена на рис. 1.10.

Подстанция В питается по двум ЛЭП WЗ и W4.

Максимальный ток нагрузки подстанции В I_{нагр.Вmax}=1000А,

Коэффициент самозапуска К_cзп = 1.5

Токи к.з. от источника А при повреждении в точках КЗ и К4 равен:

I⁽³⁾_{к.з.А (К3)} = 10 кА; I⁽³⁾_{к.з.А (К4)} = 4.5 кА.

Токи к.з. от источника С при повреждениях в точках КЗ и К2 равны:

I⁽³⁾_{к.з.С (К3)} = 8.3 кА; I⁽³⁾_{к.з.С (К2)} = 5.2 кА.

Максимальные выдержки защит отходящих присоединений

от шин подстанции А t_{c.з. max A} = 1c.

от шин подстанции В t_{с.з. max В} = 2.5 с.

от шин подстанции С t_{с.з. max С} = 1.5 с.

Расчет

На линиях W3 и W4 устанавливаются максимальные токовые направленные защиты, в двухфазном двухрелейном исполнении.

Трансформаторы тока собираются по схеме неполной звезды. В защите используются реле тока типа РТ - 40 и реле направления мощности типа РБМ - 171.

Схема защиты приведена на рис 1.6.

Защиты направлены от шин в сторону своей линии (рис. 1.10)

2.1. Расчет токов срабатывания защит.

Ток срабатывания максимальной токовой направленной защиты (МНТЗ) 3 отстраивается от тока в линии после отключения внешнего трехфазного кз. по (1.1)

К_отс 1.2

I_c.з.3 ³ -------- I_пер.max = --------- 1.5 · 1000 = 2118 А.

K_в 0.85

где I_пер.max = K_cзп I_{нагр.max B} определяется для режима, когда линия W4 отключена.

Ток срабатывания защиты: выбирается по тем же условиям, что и защиты 3, поэтому I_{c.з 6} = I_{c.з 3} = 2118 А,

Для предотвращения ложного действия защит 4 и 5 при нарушениях в цепях напряжения желательно эти защиты, отстроить от максимального рабочего тока, протекающего из линии к шинам, если это допустимо по чувствительности, тогда I_{c.з. 4} = I_c.з.5 = I_{c.з 3} = 2118 А.

Проверяем чувствительность защит 4 и 5.

Для защиты 4 коэффициент чувствительности рассчитывается по () при двухфазном к.з. в точке К2

K · I⁽³⁾_{к.з С} 0.87 · 5200

K_ч = ---------------- = ------------------ = 2.13 ³ 1.5

I_{c.з.расч 4} 2118

Для защиты 5 коэффициент чувствительности рассчитывается при к.з. в точке К4

К · I⁽³⁾_{к.з А} 0.87 · 4500

К_ч = ----------------- = ------------------ = 1.85 ³ 1.5

I_{c.з.расч 5} 2118

Защиты 4 и 5 проходят по чувствительности, принимаем

I_{c.з. расч 4} = I_{c.з. расч 5} = 2118 А.

Токи срабатывания защит, действующих в одном направлении, должны быть согласованы по чувствительности.

(Защите 3 с защитой 5 и защита 6 с защитой 4) по 1.7.

I_{c.з 3} = К_с (I_c.з.5 + I_н) = 1.2 (2118 + 500) = 3142 А.

I_{c.з 6} = К_с(I_c.з.4 + I_н) = 1.2(2 118+ 500) = 3142 А. (1.21)

где I_н - ток нагрузки линии, на которой установлена защита в нормальном режиме:

I_{нагр.max B}

I_н = -------------

Из двух полученных токов срабатывания (1.20) и (1.21) за расчетный выбираем больший I_{c.з 3} = I_{c.з 6} = 3142 А.

Чувствительность защиты 3, как основной, рассчитывается двухфазном к.з. в точке К 3

K · I⁽³⁾_{к.з. А (К3)} 0.87 · 10000

К_ч(осн)3 = ------------------ = -------------------- = 2.77 ³ 1.5

I_{с.з.расч 3} 3142

Чувствительность защиты 3 как резервной рассчитывается при к.з. в точке К4

K · I⁽³⁾_{к.з. А (К4)} 0.87 · 4500

K_ч(рез)3 = -------------------- = ------------------ = 1.25 ³ 1.2

I_{c.з. расч 3} 3142

Защита 3 проходит по чувствительности.

Для защиты 6

K · I⁽³⁾_{к.з.С(К2)} 0.87 · 8300

К_ч(осн)3 = ------------------ = -------------------- = 2.3 ³ 1.5

I_{с.з.расч} 3142

K · I⁽³⁾_{к.з. С (К2)} 0.87 · 5200

К_ч(осн)3 = ------------------ = -------------------- = 1.44 ³ 1.2

I_{с.з.расч 6} 3142

Защита 6 проходит по чувствительности.

2.2. Выбор выдержек времени защит.

Выбор выдержек времени МТНЗ производится по встречно - ступенчатому принципу.

Для "нечетных” защит 3 и 5 время срабатывания защиты 5 по (1.10) равно:

t_c.з.3 = t_{c.з.max C} + Dt = 1.5 + 0.5 = 2 c.

Время срабатывания защиты 3 определяется по двум условиям:

t_{c.з 3} = t_c.з.5 + Dt = 2 + 0.5 = 2.5 с.

t_с.з.3 = t_{c.з.max B} + Dt = 2.5 + 0.5 = 3 с.

Принимаем t_с.з.3 = 3 с.

Для "четных” защит 4 и 6

t_c.з.4 = t_{c.з.max А} + Dt = 1 + 0.5 = 1.5 с.

Время срабатывания защиты 6 выбирается по двум условиям

t_{c.з 6} = t_c.з.4 + Dt = 1.5 + 0.5 = 2 с.

t_с.з.6 = t_{c.з.max B} + Dt = 2.5 + 0.5 = 3 с.

Принимаем t_{c.з 6} = 3 с.

Характеристики выдержек времени защит построены на рис. 1.9,б

Результаты расчетов приведены в табл.1.4.

Таблица 1.4.

Дата добавления: 2015-07-10