Расчет релейной защиты и автоматики насосной подстанции напряжением 6/0,4 кВ

 

Тема «Расчет релейной защиты и автоматики насосной подстанции напряжением 6/0,4 кВ»

Содержание

Исходные данные

. Расчет токов короткого замыкания

.1 Расчет сопротивления линии

.2 Расчет токов короткого замыкания

. Расчет релейной защиты

.1 Защита 1 - трансформаторов aTSE-2000/6/0,4 кВ

.2 Защита 2 - расчет установок защит, установленных на АВР

.3 Защита 3 - максимальная токовая защита отходящих линии

.4 Дифференциальная защита силового трансформатора aTSE-2000/6/0,4

.5 Защита 4 - защита в начале линии 6 кВ

. Построение карты селективности

. Выбор времени срабатывания МТЗ

Литература

Исходные данные:

Таблица 1

№Наименование потребителейnРу, кВтcosj/tgjКиРр, кВтQP, кВАрUн, кВI секция1 Насосы центробежные23150.90/-0.480.851071-514,08 62Эл.двигатели задвижек205,50.85/0.620,44427,28 0,43Освещение-401/-0.624-4Дренажный насос4100.92/0.430.43213,765Тельфер1150.87/0.570,463,42Итого I секция:1177-469,62II секция6Насосы центробежные23150.90/-0.480.851071-514,0867Вентиляторы6150.95/0.330,857223,760,4Итого II секция:1143-490,32

№PmQmSmIm ? S Sтр? ImI секция1177-469,621267,2372,83 2510,75 1793,39144,308II секция1143-490,321243,7371,47

Расчетная полная мощность на стороне 6 кВ составит:

Sр = 1255,5 кВА

Iр = 1255,5 /1,73*6= 120,9 А

Выбираем провод марки АПвЭмПг 3х50/16

= 0,162 (Ом/км);

= 0,406 (Ом/км).

Выбираем силовой трансформатор типа aTSE-2000/6/0,4.

Основные технические характеристики трансформатора aTSE-2000/6/0,4.

МощностькВA2000ТипaTSE822/10ВН 6 000 В НН 400 ВГруппa соeдинeнияDyn11Потeри х.х.Po (W)3600Потeри к.з.Pk 75 (W)14900Нaпряжeниe к.з.%6Aкустичeскоe дaвлeниe [dB(A)]LpA61Aкустичeскaя мощность [dB(A)]LwA77Рaзмeры [ мм ]Длинa1810Ширинa970Высотa2505Мaссa [ кг ][ кг ]4600

Отклонeния

Потeри х.х.Po + 15 %Потeри к.з.Pk + 15%Общиe потeриPo +Pk + 10%Нaпряжeниeuk + 10%

2. Расчет токов короткого замыкания

U1 L1=0,6 км

К1

ТП U2

рис. 1

.1 Расчет сопротивления линии.

Сопротивление электрической системы с учетом:

Skmin =180 МВА;

Skmах =130 МВА

Uб = 6 кВ

Находим Iкmax и Iкmin по формуле Iкmax = и Iкmin =

после чего находим сопротивление системы по формуле:

и

Полученные результаты заполняем в таблицу:

Iкmax кАIкmin кАXс min ОмXс max Ом17,3412,520,20,27

Определим активное и индуктивное сопротивление воздушной линии АПвЭмПг 3х50/16 U= 6 кВ, длиной L = 0,6 км:

Rвл = (Ом)

где -удельная проводимость металла,AI=32 м/Ом*мм2

S-сечение провода, мм2

L - длина линии, км;

Xвл = х0 · L = 0,406 · 0,6 = 0,243 (Ом)

где X0 - удельное реактивное сопротивление линии, х0 = 0,406 Ом/км

Zвл = 0,446 Ом

Определим сопротивление силового трансформатора aTSE-2000/6/0,4

При

Uкз = 6 %: Хтр = 0,108*10-3 (Ом)

Rтр = 0,032*10-3 (Ом)

Zтр = 0,112*10-3 (Ом)

2.2 Расчет токов короткого замыкания

К2

К1

К3

Сопротивление системы до точки короткого замыкания вычисляется по формуле:

Zс = , Ом

где - суммарное активное сопротивление отрезка линии от системы до точки КЗ, Ом

- суммарное реактивное сопротивление отрезка линии от системы до точки КЗ, Ом

Если < то принебригают.

Точка КЗ 2

0,2 + 0,243 = 0,443 (Ом) - минимально значение реактивного сопротивления отрезка линии от точки КЗ 2 до системы.

0,27 + 0,243 = 0,513 (Ом) - максимальное значение реактивного сопротивления отрезка линии от точки КЗ 2 до системы.

0,375 = 0,375 Ом - значение активного сопротивления отрезка линии от точки КЗ 2 до системы.

= 0,58 (Ом) - минимальное значение полного сопротивления от точки КЗ 2 до системы.

= 0,635 (Ом) - минимальное значение полного сопротивления от точки КЗ 2 до системы.

Iк2max = 5979 (А)

Iк2min = 5461,7 (А)

Точка КЗ 3

0,2 + 0,243 + 0,108 = 0,551 (Ом) - минимально значение реактивного сопротивления отрезка линии от точки КЗ 3 до системы.

0,27 + 0,243 +0,108 = 0,621 (Ом) - максимальное значение реактивного сопротивления отрезка линии от точки КЗ 3 до системы.

0,375 + 0,032 = 0,407 Ом - значение активного сопротивления отрезка линии от точки КЗ 3 до системы.

= 0,685 (Ом) - минимальное значение полного сопротивления от точки КЗ 3 до системы.

= 0,742 (Ом) - минимальное значение полного сопротивления от точки КЗ 3 до системы.

Iкзmax = 5063 (А)

Iкзmin = 4674 (А)

Токи КЗ К1 К2К3Iмах Iмин 17 340 12 520 5 979 5 461,7 5 063 4 674

3. Расчет релейной защиты.

3.1 Защита 1 - трансформаторов aTSE-2000/6/0,4 кВ

Основными видами повреждений в трансформаторах (автотрансформаторах) являются:

·замыкания между фазами в обмотках и на их выводах;

·замыкания в обмотках между витками одной фазы (витковые замыкания);

·замыкания на землю обмоток или их наружных выводов.

В соответствии с этим, согласно ПУЭ, на трансформаторах (? 6 кВ) должны предусматриваться устройства релейной защиты , действующие при:

·повреждениях внутри баков маслонаполненных трансформаторов;

·многофазных КЗ в обмотках и на их выводах;

·витковых замыканиях в обмотках трансформаторов;

·внешних КЗ;

·перегрузках (если они возможны);

·понижениях уровня масла в маслонаполненных трансформаторах;

Для трансформаторов малой и средней мощности (сюда относится и наш защищаемый трансформатор) хорошую защиту можно обеспечить применением мгновенной токовой отсечки в сочетании с максимальной защитой и газовой защитой.

Газовая защита является: наиболее чувствительной защитой трансформатора от повреждения его обмоток и особенно при витковых замыканиях, на которые максимальная защита и отсечка не реагируют, защитой от понижения уровня масла в маслонаполненных трансформаторах. На нашем трансформаторе предусматриваем газовое реле чашечного типа РГЧ.

Для защиты от повреждений на выводах, а также от внутренних повреждений предусматриваем токовую отсечку без выдержки времени, устанавливаемую со стороны питания и охватывающую часть обмотки трансформатора.

Рассчитаем коэффициент самозапуска нагрузки:

ксзп

где Iсзп - ток самозапуска нагрузки, А

Iр.макс. - максимальный рабочий ток, А, за Iр.макс. с учетом аварийного отключения второго трансформатора принимаем расчетный суммарный ток двух секций 6 кВ.

= 144,308 А

Iсзп

где Хэ - эквивалентное сопротивление, Ом,

Хэ = Хс. + Хвл + Хтр + Хнагр.

где Х*нагр. = 0,35 (Ом) для общепромышленной нагрузки.

Хэ = 0,27 + 0,243 + 8,41 = 8,92 (Ом)

Iсзп 388,8 (А)

ксзп = 388,8 /144,308 = 2,7

Следовательно, ток срабатывания защиты на стороне 6 кВ, выполненной по схеме неполной звезды с двумя реле РТ-85 (I вариант) и по схеме неполной звезды с тремя реле РТ-85 (II вариант), дешунтирующими соответственно два ЭО будет равен:

Iс.з. ? 633,15 (А)

где кн =1,3 - коэффициент надежности срабатывания реле РТ-85;

кв = 0,8 - коэффициент возврата реле РТ-85.

Заметим, что потребители на стороне 0,4 кВ не являются ответственными и поэтому АВР на стороне 0,4 не предусматриваем.

Тогда ток срабатывания реле максимальной защиты для обоих вариантов будет равен:

Iс.р. (А)

где nт =800/5 - коэффициент трансформации трансформатора тока;

ксх = 1 - коэффициент схемы неполной звезды;

Принимаем ток срабатывания реле РТ-85 Iс.р.= 5 (А), тогда Iс.з (А)

Определим чувствительность максимальной защиты трансформатора:

1) при двухфазном КЗ за трансформатором соединением обмоток /?-11 расчетный ток в реле:

Iр 25,32 (А) (I вариант)

к(2) ч 25,32/5 = 5,06 ? 1,5 и, следовательно, схема неполной звезды с двумя реле нам подходит.

) при однофазном КЗ на стороне 0,4 кВ за трансформатором со схемой соединения обмоток /?-11 ток I(1)к ? I(3)к

Iр (А)

к(1) ч 19,5/5 = 3,8 ? 1,5 и, следовательно, схема нам подходит.

Тогда ток срабатывания отсечки:

Iс.о. ? кн I(3) к.макс. = 1,6 * 4679 = 7486,4 (А)

где кн = 1,6 - коэффициент надежности для реле РТ-85

Проведем расчетную проверку трансформаторов тока типа ТЛМ-10 с nт = 800/5, проверку чувствительности реле защиты и ЭО после дешунтирования, проверку допустимости применения реле РТ-85 по максимальному значению тока КЗ.

) Проверка на 10 % погрешность производится при токе срабатывания отсечки :

к10

чему соответствует сопротивление Zн.доп. = 5,5 (Ом)

В режиме дешунтирования сопротивление Zн.расч. = 2 rпр. + zр + rпер. , где rпр. - сопротивление соединительных проводов (Cu) при длине 15 м и сечении 4 мм2, zр - сопротивление реле РТ-85, rпер. - сопротивление переходное контактов, принимаем равным 0,1 (Ом)пр. (Ом) zр = (Ом)

Zн.расч. = 2 · 0,04 + 1,87 + 0,1+ 1,87 = 3,97 (Ом) < 5,5 (Ом), что соответствует погрешности ? < 10 % до дешунтирования ЭО.

) После дешунтирования ЭО значение Zн.расч. возрастает на ZЭО = (Ом), таким образом Zн.расч. = 2,97 + 2 = 4,97 (Ом) и погрешность трансформатора тока в режиме после дешунтирования ЭО не превышает 10 %.

) Произведем проверку чувствительности ЭО:

При токе надежного срабатывания ЭО 5 (А) предельная кратность к10 = 1, чему соответствует Zн.доп. = 5,5 (Ом), т.е. значительно больше чем Zн.расч. = 4,97 (Ом). Следовательно, ? < 10 % и тем более f < 10 %.

кч ЭО 7,83 > 1,5,

где Iр.мин.25,3 (А);

Iс.ЭО = 5 (А);

ку = 1 - коэффициент, учитывающий уменьшение тока в ЭО по сравнению с током в измерительных трансформаторах реле защиты при двухфазном КЗ за трансформатором.

) Проверяем точность работы реле типа РТ-85 при максимальном токе КЗ

По Zн.расч. = 3,97 определяем к10 доп. = 13 %, затем кмакс. = 4679/800 = 5,85 и коэффициент А =7,83/5= 1,72 при котором f = 10 %, что меньше допустимых 50% для реле типа РТ-85.

I2к.макс.30 (А) < 150 (А)

) Проверяем максимальное значение напряжения на выводах вторичной обмотки трансформатора тока после дешунтирования ЭО:

U2 макс.* 17,2 * 5 *3,97 = 121 (В) < 1400 (В)

релейный защита автоматика подстанция

Таким образом, трансформатор тока типа ТЛМ-10 нам подходит по всем параметрам.

Технические характеристики трансформатора тока ТЛМ-10

Наименование параметраПоказательНоминальное напряжение, кВ10Номинальная частота переменного тока, Гц50Номинальный вторичный ток, А5Номинальный первичный ток, А800Таблица 3

п/пНаименованиеОбозначение и расчетная формулаВычисленное значение1Максимальный рабочий ток, АIм1442Коэффициент трансформации трансформатора тока nТ800/53Минимальное значение тока трехфазного КЗ в зоне защитыОсновной, АIк1(3)4679Резервной, АIк2(3)-4Сквозной ток КЗ или пусковой ток (для двигателя) при пуске от полного напряжения, АIк(3)-5Расчетные коэффициентыСамозапускаКсзп2,7Схемы включения релеКсх1НадежностиКн1,1Возврата релеКв0,86Ток срабатывания релеРасчетный, А3,95Принятый, Аiср5Первичный, АIсз=iср´nТ8007Чувствительность защитыВ зоне основной защитыКч=0,87 Iк1(3)/ Iсз5,06В зоне резервной защитыКч=0.87 Iк2(3)/ IсзЗа трансформаторомКч=0.5 Iк2(3)/ Iсз8Выбрано токовое релеКоличество и тип-3РТ-85Пределы уставки тока реле, Аот 4 до109Принятая уставка времени защиты, сt0,510Выбрано реле времениТип и пределы уставки, с-11Расчетные коэффициентыСхема включения релеКсх1НадежностиКн1,612Ток срабатывания отсечкиРасчетный, А33,88Принятый, Аiсро35Первичный, АIсзо=iсро´nТ7486,413Кратность тока срабатывания отсечкиiсро/iср714Чувствительность защиты (отсечки) при I(3) кКч=0,87 Iк1(3)/ Iсзо0,715Выбрано токовое релеКоличество и тип-3РТ-85Пределы уставки тока реле, Аот 8 до 80

3.2 Защита 2 - расчет уставок защит, установленных на АВР

Максимальный ток, проходящий через секционный выключатель:

Iр.макс 122 (А)

где Sр - суммарная полная мощность одной из двух секций 6 кВ (для расчета выбираем I секцию), кВ·А;

S = 1267,23 (кВ·А)

Определим ток самозапуска:

Iсзп (А)

где Хэ - эквивалентное сопротивление, Ом,

Коэффициент самозапуска:

ксзп 0,9

Ток срабатывания селективной максимальной защиты:

Iс.з. ? (А)

где кн =1,1 - коэффициент надежности срабатывания реле РСТ-13;

кв = 0,9 - коэффициент возврата реле РСТ-13.

По согласованию чувствительности с защитами на стороне 6 кВ (трансформатора 6/0,4):

с.з. ? k н.с. (I с.з.пред.макс. + ?I р. ) ;

где k н.с. = 1,3 - коэффициент надежности согласования реле РСТ-13 с РТ-85;

I с.з.пред.макс. - наибольший ток срабатывания предыдущей защиты, А;

?Iр.- геометрическая сумма максимальных рабочих токов всех предыдущих элементов, за исключением тех, с защитами которых производится согласование;с.з. ? 1,3 (800 + 122 ) = 1198,6 (А)

Принимаем ток срабатывания защиты равным Iс.з. = 1198,6 (А). Тогда ток срабатывания реле:

Iс.р. 7,49 (А)

где nт = 800/5 - коэффициент трансформации трансформатора тока;

ксх = 1 - коэффициент схемы неполной звезды;

Принимаем ток срабатывания реле РСТ-13-29 Iс.р.= 10 (А), тогда Iс.з1600 (А)

Дальнейшие расчеты приведены в таблице 2.

к ч 3,9 ? 1.5

Токовую отсечку выполняем на реле РТМ. Тогда ток срабатывания отсечки:

Iс.о. ? кн · I(3) к.макс. = 1,4 · 5461,7 = 7646,38 (А)

где кн = 1, 4 - коэффициент надежности для реле РСТ-13, (3) к.макс. - максимальный ток КЗ на стороне 6 кВ.

Находим чувствительность токовой отсечки:

к ч < 1,5

Как видно чувствительность токовой отсечки меньше допустимой величины. И поэтому для создания условия селективности отсечку выполняем с небольшой задержкой времени на ступень селективности больше, чем время срабатывания быстродействующих защит предыдущих элементов, т.е. с tс.о. = 0,4¸0,8 с.

Тогда принимаем Iс.о. = 8000 (А) и к ч < 1,5

Iс.р. 50 (А)

Следовательно, время срабатывания токовой отсечки защиты 2 будет равно:

tсо. = tсо.пред. + ?t = 0.1 +0.4 =0.5 с

Результаты расчета защиты на реле тоже приведены в таблице 3.

Принимаем время срабатывания МТЗ:

tср = tср.пред. + ?t = 0,5 +0,5 =1,0 с

где tср.пред. - время срабатывания предыдущей защиты, с;

?t = 0,5 с - ступень селективности.

Выбор уставки реле напряжения в блоке АВР.

Минимальное рабочее напряжение , где

эквивалентное сопротивление нагрузки,

ток самозапуска.

(В)

Напряжение срабатывания реле , где

коэффициент трансформации трансформатора напряжения (6000/400),

коэффициент надежности реле РН-54

коэффициент возврата реле РН-54

(В)

Проведем расчетную проверку трансформаторов тока типа ТЛМ-10 с nт= 800/5

1) Проверка на 10 % погрешность производится при токе срабатывания отсечки (12000 А):

к10 ,

чему соответствует сопротивление Zн.доп. = 5,5 (Ом)

Фактическое сопротивление нагрузки: Zн.расч. = 2 rпр. + zртм + zрт + rпер. , где rпр. - сопротивление соединительных проводов (Cu) при длине 10 м и сечении 4 мм2, zртм - сопротивление реле РТМ, zрт - сопротивление реле РСТ-13, rпер. - сопротивление переходное контактов, принимаем равным 0,1 (Ом)пр. (Ом) zртм = (Ом)рт= (Ом)

Zн.расч. = 2 · 0.05 + 2.04 + 0.038 + 0,1 = 2,31 (Ом) < 5,5 (Ом), что соответствует погрешности ? < 10 % .

2) Проверяем надежность работы контактов токовых реле.

кмакс. =

При Zн.расч. = 2.26 (Ом) значение к10 доп = 4. Коэффициент

А =

По характеристике f=10, но допустимое значение f для реле РТ-40 не регламентируются.

) Проверяем максимальное значение напряжения на выводах вторичной обмотки трансформатора тока после дешунтирования ЭО:

U2 макс.· 1,7 · 5 · 2.31 = 16,33 (В) < 1400 (В)

Таблица 4

п/пНаименованиеОбозначение и расчетная формулаВычисленное значение1Максимальный рабочий ток, АIм122 2Коэффициент трансформации трансформатора тока nТ800/53Минимальное значение тока трехфазного КЗ в зоне защитыОсновной, АIк1(3)5461,7Резервной, АIк2(3)4Сквозной ток КЗ или пусковой ток (для двигателя) при пуске от полного напряжения, АIк(3)5Расчетные коэффициенты СамозапускаКсзп0,9Схемы включения релеКсх1НадежностиКн1.1Возврата релеКв0.96Ток срабатывания релеРасчетный, А7,49Принятый, Аiср10Первичный, АIсз=iср´nТ16007Чувствительность защитыВ зоне основной защитыКч=0,87 Iк1(3)/ Iсз6,7В зоне резервной защитыКч=0.87 Iк2(3)/ IсзЗа трансформаторомКч=0.5 Iк2(3)/ Iсз8Выбрано токовое релеКоличество и тип-2РСТ-13Пределы уставки тока реле, Аот 12,5 до 209Принятая уставка времени защиты, сt110Выбрано реле времениТип и пределы уставки, с0,25 - 3,5ЭВ-22511Расчетные коэффициентыСхема включения релеКсх1НадежностиКн1,412Ток срабатывания отсечкиРасчетный, А47Принятый, Аiсро50Первичный, АIсзо=iсро´nТ600013Кратность тока срабатывания отсечкиiсро/iср0,9514Чувствительность защиты (отсечки) при I(3) Кч=0,87 Iк1(3)/ Iсзо1,915Выбрано токовое релеКоличество и тип-2РТ-40Пределы уставки тока реле, Аот 23 до 41

3.3 Защита 3 - максимальная токовая защита отходящих линий

Выбираем ток срабатывания селективной максимальной защиты с зависимой время-токовой характеристикой с реле РСТ-13, у которого кн = 1,1; кв = 0,9 :

Iс.з. =52,41 (А)

где Iр.мин. = 71,47 - расчетный ток нагрузки одной секции

По условию согласования с защитой секционного выключателя:с.з. ? k н.с. · (I с.з.пред.макс. + ?I р. ) ;

где k н.с. = 1,3 - коэффициент надежности согласования реле РСТ-13 с РСТ-13;

I с.з.пред.макс. - наибольший ток срабатывания предыдущей защиты, А;

?I р.- геометрическая сумма максимальных рабочих токов всех предыдущих элементов, за исключением тех, с защитами которых производится согласование, в нашем случае это будет I р.мин = 193,42 (А);с.з. ? 1,3 (3198,6 + 193,42) = 6278 (А)

По условию срабатывания АВР:

I с.з. ? 1,2. (кп I р. + I р.) = 1,2 * (0,59 · 122 + 71,47) = 6278

Принимаем Iс.з. = 6300 (А) и результаты расчета сводим в таблицу 3.

В случае срабатывания АВР при помощи использования схемных решений принимаем, что защита 3 срабатывает на отключение раньше, чем включится секционный выключатель резервного питания. Для этого применяем делительную защиту ДЗН, выполненной в виде защиты минимального напряжения.

Для создания условия селективности отсечку выполняем с небольшой задержкой времени на ступень селективности больше, чем время срабатывания быстродействующих защит предыдущих элементов, т.е. с tс.о. = 0,3 с.

Тогда принимаем Iс.о. = 7200 (А) и к ч 1,6 < 1,5

Время срабатывания токовой отсечки защиты 3 будет равно:

tсо. = tсо.пред. + ?t = 0,5+0,4 =0,9 (с)

Все расчеты сводим в таблицу 5.

Проведем расчетную проверку трансформаторов тока типа ТЛМ-10 с nт= 1500/5

1) Проверка на 10 % погрешность производится при токе срабатывания отсечки (4320 А):

к10 ,

чему соответствует сопротивление Zн.доп. = 5,5 (Ом)

Фактическое сопротивление нагрузки в режиме до дешунтирования ЭО при схеме соединения обмоток трансформатора в неполную звезду : Zн.расч. = 2 rпр. + zртм + zрт + rпер. , где rпр. - сопротивление соединительных проводов (Cu) при длине 10 м и сечении 4 мм2, zртм - сопротивление реле РТМ, zрт - сопротивление реле РТВ, rпер. - сопротивление переходное контактов, принимаем равным 0,1 (Ом)пр. (Ом) zртм = (Ом)рт= (Ом)н.расч. = 2 · 0,05 + 0.029 + 0.013 + 0,1 = 0.39 (Ом) < 5,5 (Ом),

что соответствует погрешности ? < 10 % .

После дешунтирования ЭО значение Zн.расч. возрастает на ZЭО = (Ом), таким образом Zн.расч. = 3.97+ 2,3 = 6.27 (Ом) и погрешность трансформатора тока в режиме после дешунтирования ЭО не превышает 10 %.

) Проверяем надежность работы контактов токовых реле.

кмакс. =

При Zн.расч. = 0,12 (Ом) значение к10 доп = 20. Коэффициент

А = ,

По характеристике f=10, но допустимое значение f для реле РТВ не регламентируются.

) Проверяем максимальное значение напряжения на выводах вторичной обмотки трансформатора тока после дешунтирования ЭО:

U2 макс.· 3 · 5 · 0.32 = 5.95 (В) < 1400 (В)

Таблица 5

п/пНаименованиеОбозначение и расчетная формулаВычисленное значение1Максимальный рабочий ток, АIм71,47 2Коэффициент трансформации трансформатора тока nТ800/53Минимальное значение тока трехфазного КЗ в зоне защитыОсновной, АIк1(3)5461,7Резервной, АIк2(3)4Сквозной ток КЗ или пусковой ток (для двигателя) при пуске от полного напряжения, АIк(3)5Расчетные коэффициенты СамозапускаКсзп0.6Схемы включения релеКсх1НадежностиКн1.2Возврата релеКв0.76Ток срабатывания релеРасчетный, А29Принятый, Аiср50Первичный, АIсз=iср´nТ80007Чувствительность защитыВ зоне основной защитыКч=0,87 Iк1(3)/ Iсз2,08В зоне резервной защитыКч=0.87 Iк2(3)/ IсзЗа трансформаторомКч=0.5 Iк2(3)/ Iсз8Выбрано токовое релеКоличество и тип-2РТВПределы уставки тока реле, Аот 5 до 359Принятая уставка времени защиты, сt1.510Выбрано реле времениТип и пределы уставки, с11Расчетные коэффициентыСхема включения релеКсх1НадежностиКн1.412Ток срабатывания отсечкиРасчетный, А32Принятый, Аiсро60Первичный, АIсзо=iсро´nТ720013Кратность тока срабатывания отсечкиiсро/iср1.2514Чувствительность защиты (отсечки) при I(3) Кч=0,87 Iк1(3)/ Iсзо0.515Выбрано токовое релеКоличество и тип-2РТ-40Пределы уставки тока реле, Аот 23 до 41

3.4 Дифференциальная защита силового трансформатора 2000-6/0,4

Для защиты трансформаторов от КЗ между фазами, на землю и от замыканий витков одной фазы широкое распространение получила дифференциальная защита. Она является основной быстродействующей защитой трансформаторов с обмоткой ВН 3 кВ и выше, согласно нормативным документам она должна предусматриваться на трансформаторах мощностью ³ 6,3 МВ·А, на трансформаторах 4 МВ·А при их параллельной работе и на трансформаторах меньшей мощности (но не менее 1 МВ·А), если токовая защита не удовлетворяет требования чувствительности, а МТЗ имеет выдержку времени более 0,5 с.

Рассчитаем дифференциальную защиту на базе реле типа РНТ-565 без торможения силового трансформатора 2000-6/0,4; Uк = 5,5 %.

Определим средние значения первичных и вторичных номинальных токов для всех сторон защищаемого трансформатора:

Iн=Sтр / Uср;

Таблица 6

Наименование величиныЧисленное значение для стороны6 кВ0,4 кВПервичный номинальный ток трансформатора, А 1000/· 6 = 96,221000/·0,4 = 1443,3Коэффициент трансформатора тока800/5800/5Схема соединения трансформатора тока?YВторичный ток в плечах защиты, А96,22/(800/5) = 0,21443,3/(800/5) = 9

. Определим первичный ток небаланса:

Iнб=Iнб'+Iнб''+Iнб'''

где Iнб? - составляющая, обусловленная разностью намагничивающих токов трансформаторов тока в плечах защиты;

Iнб? - составляющая, обусловленная регулировкой коэффициента трансформации защищаемого трансформатора с РПН (наш трансформатор без РПН);

Iнб?? - составляющая, обусловленная невозможностью точной установки на коммутаторе реле РНТ и ДЗТ расчетных чисел витков (дробных) уравнительных обмоток.

Iнб' = kапер kодн e Ik max

где kапер - коэффициент, учитывающий переходной режим, для реле с насыщающимся трансформатором тока будет равным 1;

kодн - коэффициент однотипности, kодн = 1,0;

e - относительное значение тока намагничивания, e = 0,1;

Ik max - максимальный ток КЗ на ВН;

Iнб = 1 · 0,1 · 5979 = 597,9 (А)

. Определим предварительный ток срабатывания защиты по условию отстройки от тока небаланса:с.з. ? кн · Iнб = 1,3 · 597,9 = 777,27 (А)

где кн - коэффициент надежности, учитывающий ошибку реле и необходимый запас, для реле РНТ он равен 1,3;

Ток срабатывания защиты по условию отстройки от броска тока намагничивания:с.з. ? кн · Iн.тр = 1,3 · 71,47 = 92,9 (А)

где кн - коэффициент отстройки защиты от бросков тока намагничивания, для реле серии РНТ равен 1,3;

Iн.тр - номинальный ток трансформатора на ВН;

Берем ток срабатывания защиты Iс.з. = 92,9 (А).

.Производим предварительную проверку чувствительности защиты при повреждениях в зоне её действия:

.1. при двухфазном КЗ за трансформатором.

Расчетный ток в реле дифференциальной защиты для схемы треугольника с тремя реле равен:

Iр.мин = 1,5·Iк.мин.ВН/nт = 1,5·5979 /160 = 56,05 (А)

Ток срабатывания реле (предварительный) равен:

Iс.р. = Iс.з. · ксх/nт = 92,9·1,73/160 = 1 (А)

Предварительное значение коэффициента чувствительности равно:

кч = Iр.мин /Iс.р. = 71,47/1 = 71 > 2

. Определим число витков обмоток реле РНТ:

Таблица 7

№Обозначение величины и расчетное выражениеЧисленное значение1Iс.р.неосн. (сторона ВН)1,8 А2w неосн.расч =Fс.р. /Iс.р.неосн.100/1,8 = 55,5 вит3wнеосн. (ближайшее меньшее число)55 вит.4Iс.р.неосн. = Fс..р./wнеосн100/55 = 1,81 А5Iс.з.неосн. (сторона ВН)1,81·120/1,73 = 126,11 А6Iс.з.осн. (сторона НН)126,11·6/0,4 = 1891 А7w осн.расч = w неосн.·I2неосн. /I2осн55 ·1,8/22 = 4,2 вит8wосн. (ближайшее целое число)49Iнб'''= (wосн.расч.- wосн.)·Iк.макс.ВН/wосн.расч.(55,5-55)* 7918/55,5= 71,3А10Iнб с учетом Iнб??791,8 + 71,3= 863,111Iс.з.неосн. с учетом Iнб??1,3·863,1= 1122 > 126,11

. Окончательно коэффициент чувствительности равен:

кч = Iр.мин /Iс.р. = 101,85/1,8 = 50,08 > 2 что нас вполне удовлетворяет.

. Расчетная проверка трансформаторов тока на стороне 6 кВ

на 10 % погрешность.

Находим значение предельной кратности:

к10 = I1расч./I1ном.ТТ

где I1расч. - первичный расчетный ток, для дифференциальных защит принимается равным наибольшему значению тока при внешнем (сквозном) КЗ, А;

I1ном.ТТ - первичный номинальный ток трансформатора тока.

к10 = 5979/800 = 7

По кривой предельной кратности для ТВТ 35-I при 800/5 находим допустимое значение сопротивления нагрузки Zн на трансформатор тока.

Zн = 1.9 (Ом)

Для двух последовательно включенных одинаковых вторичных обмоток трансформаторов тока Zн = 3.8 (Ом)

Фактическая расчетная вторичная нагрузка для принятой схемы:

Zн.расч. = 3 rпр. +3 zр + rпер

где rпр. - сопротивление соединительных проводов, при длине 10 м и сечении 4 мм2 сопротивление медных проводов:

rпр = L/?·S = 10/ 50*4 = 0,05 (Ом);

zр - полное сопротивление реле, для РНТ-565 равно 0,1 Ом;

rпер - переходное сопротивление контактов, берем ? 0,1 Ом;

Zн.расч = 3 · 0,07 + 3 · 0,1 + 0,1 = 0,61 (Ом)

Zн.расч. < Zн

.2. проверка надежной работы контактов

По значению Iк.макс = 5979 (А) определяем

кмакс.= Iк.макс./I1ном.ТТ = 5979/800 = 7,47

Тогда значение обобщенного коэффициента А:

А = кмакс./к10 =13,3/13,3 = 1

По определим f = 10 %. Значения допустимых погрешностей для реле типа РНТ-565 не регламентируются.

.3. проверка по напряжению на выводах вторичной обмотки трансформатора тока :

U2макс = 1,41 · кмакс. · I2ном ·Zн.расч. < 1400 (В)

U2макс. = 1,41 · 13,3· 5 · 0,61 = 59,51 (В) < 1400 (В)

3.5 Защита 4 - защита в начале линии 6 кВ

Принимаем к установке защиту с независимой время - токовой характеристикой на базе реле РСТ-13

Определим ток срабатывания защиты на стороне 6 кВ:

,

где кн = 1,1 - коэффициент надежности ( РСТ-13);

кв = 0,9 - коэффициент возврата ( РСТ-13);

Iр.макс. = Iавар. , (А) - максимальный возможный ток в линии, при срабатывании АВР равен сумме рабочих токов двух секций;

А;

По условию согласования с предыдущими защитами :

I с.з. ? k н.с. · (I с.з.пред.макс. + ?I р. ) ;

где k н.с. = 1,3 - коэффициент надежности согласования реле РСТ-13 с РТВ;с.з.пред.макс. - наибольший ток срабатывания предыдущей защиты, А;

?I р.- геометрическая сумма максимальных рабочих токов всех предыдущих элементов, за исключением тех, с защитами которых производится согласование;с.з. ? 1,3 * (6278+176) = 8500 (А)

Принимаем к расчету наибольшее значение токов срабатывания МТЗ.

Токовую отсечку выполняем на реле РТ-40. Тогда ток срабатывания отсечки на стороне 10 кВ с учетом защиты всей линии:с.о. ? кн · I(3) к.мин. = 1,2 * 5882 = 7058,4 (А)

Все расчеты сводим в таблицу 4.

Как видно из расчетов защита установленная в начале линии защищает всю линию, и поэтому необходимость установки защиты в конце линии перед силовым трансформатором отпадает.

Принимаем время срабатывания МТЗ tс.з. = 1,2 с.

Проведем расчетную проверку трансформаторов тока типа ТЛМ-10 с nт= 600/5

1) Проверка на 10 % погрешность производится при токе срабатывания отсечки (250 А):

к10

чему соответствует сопротивление Zн.доп. = 1,3 (Ом)

Фактическое сопротивление нагрузки: Zн.расч. = 2 rпр. + zртм + zрт + rпер. , где rпр. - сопротивление соединительных проводов (Cu) при длине 10 м и сечении 4 мм2, zртм - сопротивление реле РТМ, zрт - сопротивление реле РСТ-13-24, rпер. - сопротивление переходное контактов, принимаем равным 0,1 (Ом)пр. (Ом) zртм = (Ом)рт= (Ом)

Zн.расч. = 2 · 0,05 + 0,02 + 0,008 + 0,1 = 0,214 (Ом) < 1,3 (Ом), что соответствует погрешности ? < 10 % .

2) Проверяем надежность работы контактов токовых реле.

кмакс. =

При Zн.расч. = 0,214 (Ом) значение к10 доп = 24. Коэффициент

А =

По характеристике f=10.

) Проверяем максимальное значение напряжения на выводах вторичной обмотки трансформатора тока после дешунтирования ЭО:

U2 макс.· 15,6 · 5 · 0,214 = 25 (В) < 1400 (В)

Таблица 8

п/пНаименованиеОбозначение и расчетная формулаВычисленное значение1Максимальный рабочий ток, АIм3642,62Коэффициент трансформации трансформатора тока nТ800/53Минимальное значение тока трехфазного КЗ в зоне защитыОсновной, АIк1(3)17340Резервной, АIк2(3)4Сквозной ток КЗ или пусковой ток (для двигателя) при пуске от полного напряжения, АIк(3)5Расчетные коэффициентыСамозапускаКсзпСхемы включения релеКсх1НадежностиКн1,1Возврата релеКв0,96Ток срабатывания релеРасчетный, А87,4Принятый, Аiср100Первичный, АIсз=iср´nТ85007Чувствительность защитыВ зоне основной защитыКч=0,87 Iк1(3)/ Iсз1,43В зоне резервной защитыКч=0.87 Iк2(3)/ IсзЗа трансформаторомКч=0.5 Iк2(3)/ Iсз8Выбрано токовое релеКоличество и тип - 2РСТ-13-24Пределы уставки тока реле, Аот 5 до 209Принятая уставка времени защиты, сt2,410Выбрано реле времениТип и пределы уставки, с-ЭВ22511Расчетные коэффициентыСхема включения релеКсх1НадежностиКн1,212Ток срабатывания отсечкиРасчетный, А86Принятый, Аiсро100Первичный, АIсзо=iсро´nТ850013Кратность тока срабатывания отсечкиiсро/iср14Чувствительность защиты (отсечки) при I(3) Кч=0,87 Iк1(3)/ Iсзо3,815Выбрано токовое релеКоличество и тип-2РТ-40Пределы уставки тока реле, Аот 5 до 20

4. Построение карты селективности

На карте селективности строятся характеристики всех защит начиная с наименьшего тока срабатывания, приведенные к одному напряжению.

Они строятся по типовым характеристикам. Расчетные точки построения характеристик сведены в таблицу.

) Защита 1: реле РТ-85, nт =800/5, Iс.р. = 5 (А), ксх. =1; Iс.з. = 633,15 (А), Iс.о. = 1200 (А);

) Защита 2: реле РСТ-13-29, nт=800/5, Iс.р. = 10 (А), ксх = 1, Iс.з. = 1600 (А), Iс.о. = 5200 (А);

) Защита 3: реле РСТ-13-29; nт = 800/5, Iс.р. = 60 (А), ксх = 1, Iс.з. = 6278 (А), Iс.о. = 8200 А;

) Защита 4: реле РСТ-13-24, nт=800/5, Iс.р. = 100 (А), ксх = 1, Iс.з. = 8500 (А),

Iс.о. = 8500 (А).

t,c

2 3 4

2

1,5

1

1

0,5

0 0,5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 12

I*103A

5. Выбор времени срабатывания МТЗ

По условию селективности время срабатывания последующей защиты по отношению к предыдущей определяется по формуле:

tс.з.посл. = tс.з.пред. + ? t:

? t - ступень селективности ( для защит с зависимой характеристикой (РСТ-13) выбирается равным 0,5с);

Защита 1: tс.з.1=0,5 с

Защита 2: tс.з.2 = tс.з.1 +? t = 0,5+0,5=1,0 с;

Защита 3: tс.з.3 = tс.з.2 + ? t = 1,0 + 0,5 = 1,5 с;

Защита 4: tс.з.4=2,0 с

Литература

1. Барыбин Ю.Г., Федоров Л.Е ''Справочник по проектированию электроснабжения'', Москва ''Энергоатомиздат'' 1990г.

. Федосеев А.М. ''Релейная защита электрических систем'', Москва ''Энергия'' 1976г.

.Справочник по электроснабжению и электрооборудованию, под общей редакцией Федорова А.А., Москва: Энергоатомиздат 1986.

. Чернобровов Н.В. ''Релейная защита'', Москва ''Энергия'' 1967г.

Тема «Расчет релейной защиты и автоматики насосной подстанции напряжением 6/0,4 кВ»

Больше работ по теме: