Расчет параметров срабатывания максимальной токовой защиты МТЗ1 с ограниченно зависимой характеристикой выдержки времени

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

КАФЕДРА «ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ»

Дисциплина “Релейная защита и автоматика”

КОНТРОЛЬНАЯ РАБОТА

Студент                  Душко О.В.

Специальность                  1004

Курс                        IV

Шифр                     91-2181

Филиал (представительство) ……………………………

Дата выдачи……………………….

Работу принял                   Варганов О.Ю.

Преподаватель                   Варганов О.Ю.

Санкт-Петербург

2005     

Задача № 1.

Условие:

Рассчитать параметры срабатывания максимальной токовой защиты МТЗ1 с ограниченно зависимой характеристикой выдержки времени. Защита установлена на линии W1 (рис.1). Определить чувствительность защиты.

Решение

1.  Релейная защита, автоматика и сигнализация, предусмотренные на присоединениях, и принятые к установке релейная аппаратура, устройства и оборудование.

1.1  Для защиты линии W2 :

МТЗ: I_срз =  100А,

Т_срз = 0,5 с,

Предположим, что к установке принято реле РТ-85.

1.2 Данные линии W1:

-  I_{раб мах} = 210 А;

-  I_кз(3) К1 = 1250 А

-  Защита выполнена, например, на реле типа РТ – 85;

-  К_н = 1.2,  К_сз = 1.5, К_в = 0.85.

Выполнить расчет уставок защиты (МТЗ) Q1 с проверкой чувствительности.

Расчет релейной защиты

Уставки по току максимальной токовой защиты должны обеспечивать:

- согласование действия (по току и времени) с защитами питающих линий “последующих” и “отходящих”;

- необходимую чувствительность при всех видах к.з. в основной защищаемой зоне

Защита выполнена на электронных реле типа РТ - 85.

Ток срабатывания защиты определяется исходя из выражения:

К н =1.2  – коэффициент надежности;

Ксз = 1.5  – коэффициент самозапуска;

Кв =0.85 – коэффициент возврата.

I_срз1 = 444,7 А

Выбор трансформаторов тока:

Трансформаторы тока выбираются из условий:

-  U ≥ U_ном;

-  I ≥ I_ном.

-  Согласно ПУЭ 1.5.17 допускается применение трансформаторов тока с завышенным коэффициентом трансформации (по условиям электродинамической и термической стойкости или защиты шин) если при максимальной нагрузке присоединения ток во вторичной обмотке трансформатора тока будет составлять не менее 40% номинального тока нагрузки, а при минимальной рабочей нагрузке – не менее 5 %. 

К установке применяем трансформаторы тока типа ТПЛ –10 300/5.

Коэффициент трансформации Ктр = 300/5 = 60.

Определим ток срабатывания реле:

где Ксх – коэффициент схемы, показывает во сколько раз ток в реле защиты больше, чем вторичный ток трансформатора тока (в данной задаче примем схему соединения трансформаторов тока и вторичной нагрузки – неполная звезда).

I_ср.р = 444,7*1/60 = 7,4 А

Так как к установке принято реле типа РТ-85 со ступенчатой регулировкой тока срабатывания выбираем ближайшее большее значение тока уставки – 8 А.

Выберем защита Q1 с параметрами:

-  I_cрз2 = I_{ср.р *} Ктр = 8*60 = 480 А;

-  Т_срз = 1.0 с (согласно техническому заданию).

Проверка чувствительности защиты

Для проверки срабатывания защит принято двухфазное КЗ.

 , где :

I_{кз. мин(2)} – минимальный ток КЗ в зоне защиты;

I_c.з  - ток срабатывания защиты.

 А

К_ч = 2.3, что больше 1.5 в основной зоне защиты W1.

Селективность защиты:

Для защит с электомеханическим реле,  типа РТ – 85, ступень селективности ∆t ≈  0.6 с [3].

По техническому заданию принято : ∆t = 0.5 c.

Вывод:

 По карте селективности (рис. 2) видно, что в диапазоне токов КЗ защитой обеспечивается селективность защит.

Задача № 2.

Условие:

Для схемы, показанной на рис. 3 предложить виды устройств релейной защиты и указать места их установки. Выбрать точки короткого замыкания и рассчитать сопротивления до них в различных режимах, нужных для расчета параметров срабатывания защит и их чувствительность. Рассчитать выдержки времени всех защит. Выключатели Q5 и QB12 в нормальных режимах отключены. Ступень селективности ∆t = 0.5 c.

Xc = 0.1 о.е.; Xw1 = 0.2 о.е.; Xw2 = 0.3 о.е.; Xw3 = 0.25 о.е.; Xт = 3 о.е.;

Sт1ном = Sт2ном = 10 МВА

t7 = 1.2 c; t8 = 1.0 c; t14 = 0.8 c; t15 = 0.9 c

Решение

Выбор видов устройств релейной защиты.

Максимальная токовая защита с независимой от тока характеристикой срабатывания:

- на постоянном оперативном токе на подстанции hст1 на выключателях Q1, Q2.

- на переменном оперативном токе на подстанции hст2 и hст3 на выключателях Q3, Q6, Q9, Q10, Q11, Q12, Q13.

Максимальная токовая защита с ограниченно-зависимой от тока характеристикой срабатывания:

- на переменном оперативном токе на подстанции hст2 и hст3 на выключателях Q7, Q8, Q14, Q15.

Максимальная токовая направленная защита с независимой от тока характеристикой срабатывания (направленность – в сторону линии):

- на переменном оперативном токе на подстанции hст2 на выключателях Q3, Q4.

Максимальная токовая отсечка:

- на постоянном оперативном токе на подстанции hст1 на выключателях Q1, Q2.

- на переменном оперативном токе на подстанции hст2 и hст3 на выключателях Q4, Q5.

Основные защиты трансформаторов Т-1 и Т-2:

- газовая защита (газовое реле бака и струйное реле устройства РПН);

- дифференциальная защита трансформатора;

- защита от перегрузки (с действием на сигнал).

Кроме того, к защите трансформатора отнесем вышеперечисленные максимально-токовые защиты на выключателях Q9, Q10, Q11, Q13.

Дуговая защита КРУН-6 на hст3 типа БССДЗ ЗАО «Промавтоматика».

При наличии производств с соответствующими требованиями по электро- и пожаробезопасности на отходящих линиях 6 кВ предлагается применить направленную земляную защиту с действием на сигнал/отключение на базе реле ЗЗП-1М или РТЗ.

Q5(Q12) – секционные выключатели. Для надежной работы схемы должно соблюдаться условие tсрз Q5(Q12) > tсрз на ∆t самого медленного элемента защиты схемы (Q9 (Q15) соответственно).

Расчет токов КЗ производился в соответствии с требованиями РД 153-34.0-20.527-98

Расчет токов короткого замыкания.

Расчет токов КЗ выполнен в относительных единицах с приведением параметров различных элементов исходной схемы к базисным условиям.

Ток короткого замыкания рассчитывается по формуле:

 кА, где

-  U_б=37 кВ;

-  S_б=100 МВА;

-  ΣXб – суммарное сопротивление участка схемы до точки расчета.

Исходные и рассчитанные значения параметров схемы приведены в таблице 1.

Схема с рассчитанными значениями Iкз и tсрз, а также с видами защиты представлена на рис. 4.   

Литература:

1.  Правила устройства электроустановок, 7-е изд. – М.; Главэнергонадзор, 1998.

2.  Дьяков А.Ф., Платонов В.В. Основы проектирования релейной защиты электроэнергетических систем. - М.; МЭИ, 2000.

3.  Шабад М.А., Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. – Л.; Энергоатомиздат, 1985.

4.  Шабад М.А., Автоматизация распределительных электрических сетей с использованием цифровых реле. – СПб.; ПЭИпк, 2000