Расчет защиты генератора G1 от междуфазных КЗ. Расчет защиты генератора G1 от сверхтоков при внешних КЗ и перегрузки. Расчет защиты трансформатора Т1 от внешних КЗ

сверхпереходное индуктивное сопротивление генератора, о. е.,

 – средненоминальное напряжение защищаемого элемента, кВ,

 – номинальная мощность генератора, МВА.

, где  – индуктивное сопротивление реактора, Ом,

 – средненоминальное напряжение реактора, кВ.

, где  – напряжение короткого замыкания трансформатора, %,

 – номинальная мощность трансформатора, МВА.

, где  – удельное активное сопротивление линии токам прямой последовательности, Ом/км,

l – длина линии, км,

 – средненоминальное напряжение линии, кВ.

, где  – удельное индуктивное сопротивление линии токам прямой последовательности, Ом/км.

.

.

.

.

.

.

Режимы КЗ

Для расчёта релейной защиты определяются токи в максимальном и минимальном режимах.

Расчёт токов КЗ в максимальном режиме в узле 3:

Рис. 3.3. Схема замещения электрической сети

Минимальный режим подразумевает под собой выполнение трёх условий:

·  отключение генераторов в эквивалентной системе

,

·  отключение генераторов на электрической станции заключается в снижении мощности генераторов в два раза,

·  отключение одной из параллельно работающих цепей линии электропередачи, размыкание замкнутой электрической сети путём отключения выключателя в конце следующего за защищаемым элементом участка.

Расчёт токов КЗ в минимальном режиме в узле 3:

Рис. 3.4. Схема замещения электрической сети

Результаты расчётов других режимов КЗ сведены в табл. 3.1.

Результаты расчётов режимов КЗ

Таблица 3.1

Режим	Вид КЗ	Узел	Ток КЗ в узле, кА
max	(3)	1	9,37
	(3)	3	7,98
	(3)	4	6,81
	(3)	5	3,44
min	(2)	1	5,47
	(2)	3	4,01
	(2)	4	3,10
	(2)	5	2,04

Согласно ПУЭ[10], проведём расчёт дифференциальной отсечки.

·  первичный ток срабатывания защиты

, где  – коэффициент надёжности, равный 1,3 о. е.,

 – коэффициент, учитывающий переходный режим, равный 1,5-2 о. е.,

 – коэффициент однотипности трансформаторов тока, равный 0,5 о. е.,

 – допустимая погрешность трансформаторов тока, равная 0,1 о. е.

, где  – номинальный ток генератора.

Больший  принимаем за основу.

·  вторичный ток срабатывания реле

, где  – коэффициент схемы, равный 1,

 – коэффициент трансформации трансформатора тока.

·  тип реле – РТ-40/10, уставку выставляем поводком на реле.

·  коэффициент чувствительности

;

т.е. защита проходит.

ЗАДАЧА 3.2

Рассчитать защиту генератора G1 от сверхтоков при внешних КЗ и перегрузки (рис. 3.1).

Решение

Согласно ПУЭ[10], рассчитаем максимальную токовую защиту с комбинированным пуском минимального напряжения.

·  первичный ток срабатывания защиты

, где  – коэффициент возврата, равный 0,85 о. е.

·  вторичный ток срабатывания реле

.

·  тип реле – РТ-40/10, уставку выставляем поводком на реле.

·  коэффициент чувствительности:

; .

Пусковой орган – реле минимального напряжения

·  первичное напряжение срабатывания защиты

, где  – номинальное напряжение генератора.

·  вторичное напряжение срабатывания реле

, где  – коэффициент трансформации трансформатора напряжения.

·  тип реле – РН-54/200, уставку выставляем поводком на реле.

·  коэффициент чувствительности

;

где  – напряжение возврата защиты,

 – ток, протекающий от места установки защиты до точки КЗ,

 – сопротивление ветви до точки КЗ.

Пусковой орган – реле максимального напряжения

·  первичное напряжение срабатывания защиты

.

·  вторичное напряжение срабатывания реле

.

·  тип реле – РН-53/60, уставку выставляем поводком на реле.

·  коэффициент чувствительности

.

Защита проходит по чувствительности.

Согласно ПУЭ, от перегрузки применим максимальную токовую защиту.

·  первичный ток срабатывания защиты

.

·  вторичный ток срабатывания реле

.

·  тип реле – РТ-40/10, уставку выставляем поводком на реле.

·  время срабатывания защиты

, где  – ступень селективности, равная 0,4-0,6 с.

ЗАДАЧА 3.3

Рассчитать защиту трансформатора Т3 от междуфазных КЗ (рис. 3.1).

Решение

Первичные токи трансформатора

; .

Коэффициенты трансформации трансформаторов тока

, принимаем равным ;

, принимаем равным .

Вторичные токи трансформатора

; .

Сторона низшего напряжения - основная, так как .

Согласно ПУЭ[10], проведём расчёт дифференциальной отсечки.

·  первичный ток срабатывания защиты

.

·  предварительный коэффициент чувствительности

Защита недостаточно чувствительна, поэтому применим более сложный тип защиты – дифференциальную защиту с реле РНТ-565.

·  первичный ток срабатывания защиты

;

.

;

, где ;

;

Больший  принимаем за основу.

·  вторичный ток срабатывания реле

.

·  число витков основной стороны

; принимаем .

·  пересчёт тока срабатывания реле

.

·  число витков неосновной стороны

; принимаем .

·  составляющая тока небаланса, обусловленная округлением числа витков неосновной стороны

.

·  суммарный ток небаланса

.

·  уточнённый ток срабатывания защиты

.

·  уточнённый ток срабатывания реле

.

·  коэффициент чувствительности

.

ЗАДАЧА 3.4

Рассчитать защиту трансформатора Т3 от сверхтоков при внешних КЗ и перегрузки (рис. 3.1).

Решение

Согласно ПУЭ[10], применим максимальную токовую защиту.

·  первичный ток срабатывания защиты

, где ;

 – коэффициент самозапуска, равный 1,1 о. е.

·  вторичный ток срабатывания реле

.

·  тип реле – РТ-40/10, уставку выставляем поводком на реле.

·  коэффициент чувствительности

, где .

·  время срабатывания защиты

.

Согласно ПУЭ, расчёт максимальной токовой защиты от перегрузки.

·  первичный ток срабатывания защиты

,

·  вторичный ток срабатывания реле

.

·  тип реле – РТ-40/6, уставку выставляем поводком на реле.

·  время срабатывания защиты

.

ЗАДАЧА 3.5

Рассчитать защиту линии W1 от междуфазных КЗ и замыканий на землю (рис. 3.1).

Решение

Коэффициент трансформации трансформатора тока

;

.

, принимаем равным .

Согласно ПУЭ[10], от междуфазных КЗ применим токовую отсечку

·  первичный ток срабатывания защиты

, где .

·  коэффициент чувствительности

, где .

Расчёт комбинированной отсечки.

·  первичный ток срабатывания защиты

;

,

Больший  принимаем за основу.

·  первичное напряжение срабатывания защиты

, где .

.

·  вторичный ток срабатывания реле

.

·  вторичное напряжение срабатывания реле

.

·  тип реле – РТ-40/50, РН-54/48, уставку выставляем поводком на реле.

·  коэффициент чувствительности по напряжению

.

Согласно ПУЭ[10], расчёт максимальной токовой защиты от внешних КЗ.

·  первичный ток срабатывания защиты

,

·  вторичный ток срабатывания реле

.

·  тип реле – РТ-40/20, уставку выставляем поводком на реле.

·  коэффициент чувствительности

; .

·  время срабатывания защиты

.

Согласно ПУЭ[10], применим защиту от замыканий на землю.

·  первичный ток срабатывания защиты

, где ;

 – число кабелей, равное 1.

, где  – коэффициент броска, равный 4¸5 о. е.

·  порядок определения вторичного тока срабатывания по номограммам следующий:

Задаемся произвольно током срабатывания реле  (из диапазона уставок реле РТ-40/0,6).

Зная первичный ток срабатывания, определим по номограмме вторичное напряжение на зажимах кабельного трансформатора тока .

Определим напряжение срабатывания реле при протекании по нему тока , которым мы задались

где  - мощность, потребляемая реле, ;

 - минимальный ток срабатывания реле при заданном соединении его обмоток.

Расчёт считаем законченным, так как .

·  тип реле – РТ-40/0,6, уставку выставляем поводком на реле.

·  коэффициент чувствительности

, где .

Защита не проходит по чувствительности. Необходимо применить более чувствительную защиту.

ЗАДАЧА 3.6

Рассчитать защиту линии W2 от междуфазных и внешних КЗ (рис. 3.1).

Решение

Коэффициент трансформации трансформатора тока

;

.

, принимаем равным .

Согласно ПУЭ, от междуфазных КЗ применим токовую отсечку

·  первичный ток срабатывания защиты

, где .

·  коэффициент чувствительности

, где .

Расчёт комбинированной отсечки.

·  первичный ток срабатывания защиты

;

,

Больший  принимаем за основу.

·  первичное напряжение срабатывания защиты

, где .

.

·  вторичный ток срабатывания реле

.

·  вторичное напряжение срабатывания реле

.

·  тип реле – РТ-40/50, РН-54/48, уставку выставляем поводком на реле.

·  коэффициент чувствительности по напряжению

.

Согласно ПУЭ[10], расчёт максимальной токовой защиты от внешних