Расчет защит понижающего трансформатора. Принципиальная схема релейной защиты тягово-понизительного трансформатора 110/27,5/10,5 кВ

Наименование исходных и расчетных величин

Значение

Обозначения и расчетные выражения

Бросок тока намагничивания нагрузки

1200

Im

Номинальное значение нагрузки,кВ

25

U_{Н, N}

Минимальная нагрузка, Ом

45,5

Z_{N =}Z_{П, Н} = U_{Н, N} / I_{П, раб, max}=2500/550

Сопротивление по условию отстройки от нагрузки, Ом

54,6

Z _ГР = 1,2 * Z_N=1,2*45,5

Сопротивление ЭС в режиме максимума, Ом

5,8

Z_{П, min} = 2 * _{X27,5, min} * (U_{C, ср} / U_{B, ср})²=2*204,6*(27,5/230)²

Сопротивление ЭС в режиме минимума, Ом

18,3

Z_{П, max} = 2 * _{X27,5, max} * (U_{C, ср} / U_{B, ср})²=2*639,6*(27,5/230)²

Расчетная схема 4

Сопротивление ветви А, Ом

10,56

Z_А = Z_{П, min} +  z'_р,2 * (L₂₁₊ L₁)=5,8+0,119*(20+20)

Сопротивление ветви В, Ом

29,48

Z_B = Z_{П, max} +  z_-1,2 * (L₂₁₊ L₁)+z_22* L₂₂=18,3+0,221*(20+20)+0,234*10

Сопротивление ветви АВ, Ом

8,84

Z_AB= z'_-1,2 * (L₂₁₊ L₁)=0,221*(20+20)

Ток подстанции А, А

1317

I_A,4=(U_{C, max}*(1+Z_AB / Z_B) -U_{C, min}*Z_AB / Z_B) /

(Z_A + Z_AB*(1 + Z_A / Z_B))=(28900*(1+8,84/29,48)-26200*8,84/29,48)/(10,56+8,84*(1+10,56/29,48)

Ток подстанции B, А

380

I_B,4=(U_{C, min}*(1+Z_AB / Z_A) -U_{C, max}*Z_AB / Z_A) /

(Z_B + Z_AB*(1 + Z_B / Z_A))=(26200*(1+8,84/10,56)- 28900*8,84/10,56)/(29,48+8,84*(1+29,48/10,56)

Ток к.з., А

1697

I_AB,4= I_A,4+ I_B,4=1317+380

Ток фидера, А

1697

I_K,4= I_AB,4=1697

Расчетная схема 5

Входное сопротивление фидера, Ом

13,6

Z_{вх, 5} = Z₂₁ *( L₂₁+L₁)=0,339*(20+20)=13,6

Максимальный ток фидера, A

1490

I_{K, max, 5} = U_{C, max} / (Z_{П, min} + Z_{вх, 5})=28900/(5,8+13,6)

Минимальный ток фидера, A

821

I_{K, min, 5} = U_{C, min} / (Z_{П, max} + Z_{вх, 5})=26200/(18,3+13,6)

Расчетная схема 6

Входное сопротивление фидера, Ом

9,36

Z_{A,вх, 6} = Z₂₂ *( L₂₁+L₁)=0,234*(20+20)

Ток подстанции А, А

1906

I_{A, 6} = U_{C, max} / (Z_{П, min} + Z_{вх, 6})=28900/(5,8+9,36)

Ток фидера, А

953

I_K,6= I_{A, 6}/2=1906/2

Расчетная схема 23

Входное сопротивление фидера, Ом

11,7

Z_{A,вх, 23}=0;

Z_{Bвх, 23} = Z₂₂ *( L₂₁+L₁+ L₂₂)=0,234*(20+20+10)

Ток подстанции А, А

4983

I_{A, 23} = U_{C, max} / (Z_{П, min} + Z_{А,вх, 23})=28900/(5,8+0)

Ток подстанции В, А

833

I_{В, 23} = U_{C, min} / (Z_{П, max} + Z_{B,вх, 23})=26200/(18,3

+11,7)

Ток к.з., А

5816

I_AB,23= I_A,23+ I_B,23=4983+833

Ток фидера, А

5400

I_K,23= I_AB,23- I_B,23/2=5816-833/2

Расчетная схема 8

Входное сопротивление фидера, Ом

11,7

Z_{A,вх, 8} = Z₂₂ *( L₂₁+L₁+ L₂₂)=0,234*(20+20+10)

Ток подстанции А, А

833

I_{A, 8} = U_{C, min} / (Z_{П, max} + Z_{А,вх, 8})=26200/(18,3+11,7)

Ток фидера, А

417

I_K,8= I_{A, 8}/2

Расчетная схема 9

Сопротивление ветви А, Ом

28,85

Z_А = Z_{П, max} +  Z_2,2 * (L₂₁₊ L₁)+ z'_р,2 * L₂₂=18,3+0,234*(20+20)+0,119*10

Сопротивление ветви B, Ом

8,01

Z_B = Z_{П, min} +  z_-1,2 * L₂₂=5,8+0,221*10

Сопротивление ветви АВ, Ом

2,21

Z_AB = z_-1,2 * L₂₂=0,221*10

Ток подстанции А, А

658

I_A,9=(U_{C, min}*(1+Z_AB / Z_B) -U_{C, max}*Z_AB / Z_B) /

(Z_A + Z_AB*(1 + Z_A / Z_B))=(26200*(1+2,21/8,01)-28900*2,21/8,01)/(28,85+2,21*(1+28,85/8,01)

Ток подстанции В, А

2687

I_B,9=(U_{C, max}*(1+Z_AB / Z_A) -U_{C, min}*Z_AB / Z_A) /

(Z_B + Z_AB*(1 + Z_B / Z_A))=(28900*(1+2,21/28,85)- 26200*2,21/28,85)/(8,01+2,21*(1+8,01/28,85)

Ток к.з., А

3345

I_AB,9= I_A,9+ I_B,9=658+2687

Ток фидера, А

329

I_K,9= I_A,9/2₌658/2

Входное сопротивление фидера, Ом

23,31

Z_{вх, 9}=2*( Z_2,2 * (L₂₁₊ L₁)+ (Z'_р,2+Z_-1,2*I_K,9/I_A,9)*L₂₂)=2*(0,234*(20+20)+(0,119+0,221*329/658)*10)

Расчетная схема 10

Сопротивление ветви А, Ом

27,14

Z_А = Z_{П, max} +  Z_-1,2 * (L₂₁+ L₁)=18,3+0,221*(20+20)

Сопротивление ветви B, Ом

12,9

Z_B = Z_{П, min} +  Z'_р,2* (L₂₁+ L₁)+Z₂₂*L₂₂=5,8+0,119*(20+20)+0,234*10

Сопротивление ветви АВ, Ом

8,84

Z_AB = z_-1,2 *( L₂₁+L₁)=0,221*(20+20)

Ток подстанции А, А

446

I_A,10=(U_{C, min}*(1+Z_AB / Z_B) -U_{C, max}*Z_AB / Z_B) /

(Z_A + Z_AB*(1 + Z_A / Z_B))=(26200*(1+8,84/12,9)-28900*8,84/12,9)/(27,14+8,84*(1+27,14/12,9)

Ток подстанции В, А

1148

I_B,10=(U_{C, max}*(1+Z_AB / Z_A) -U_{C, min}*Z_AB / Z_A) /

(Z_B + Z_AB*(1 + Z_B / Z_A))=(28900*(1+8,84/27,14)- 26200*8,84/27,14)/(12,9+8,84*(1+12,9/27,14)

Ток к.з., А

1594

I_AB,10= I_A,10+ I_B,10=446+1148

Ток фидера, А

1594

I_K,10= I_AB,10

Входное сопротивление фидера, Ом

38,75

Z_{вх, 10}=2*( Z'_р,2* (L₂₁₊ L₁)+ Z_-1,2*I_K,10/I_B,10*(L₂₁+ L₁₁)+Z₂₂*L₂₂=2*(0,119*(20+20)+(0,221*1594/1148*(20+20)+0,234*10)

Расчетная схема 7

Входное сопротивление фидера, Ом

15,9

Z_{B,вх, 7} = Z₂₁ *( L₂₁+L₁)+ Z₂₂*L₂₂)=0,339*(20+20)+0.234*10

Ток подстанции B, А

1332

I_{B, 7}= U_{C, max} / (Z_{П, min} + Z_{B,вх, 7})=28900/(5,8+15,9)

Ток фидера, А

1332

I_K,8= I_{B, 7}

Расчет токовой отсечки

Коэффициент отстройки

1,5

К_{отс, ТО}

Нормативный коэффициент чувствительности

1,2

К_{ч, О, ТО}

Ток срабатывания защиты, А

2546

I_{СЗ, ТО} =  I_{K, max, 4} * К_отс,ТО=1697*1,5

Коэффициент чувствительности

2,1

К_{ч, ТО, max} =  I_{K, 23} / I_СЗ,ТО=5400/2546

Расчет ненаправленной дистанционной защиты ДЗ1

Коэффициент запаса

1,2

К_З= К_З,ДЗ1=

Ток блокировки по отстройке от к.з. на смежном пути, А

1598,4

I_{БЛ, 1} = К_З * I_{К, 7}=1,2*1332

Ток блокировки по условию к.з. на посту секционирования, А

821

I_{БЛ, 2} = min(I_{К, min, 5}; I_{К, 6}; I_{К, 4})

Уставка токовой блокировки, А

1600

I_{У, БЛ} >= I_{БЛ, 1}

Ограничение по токовой блокировке, А

ЕСТЬ

если  I_{У, БЛ} < I_{БЛ, 2}  ,то "НЕТ",

иначе "ЕСТЬ"

Коэффициент отстройки ДЗ

0,85

К_{отс, ДЗ}

Срабатывание защиты по отстройке к.з. на ПС, Ом

11,6

Z _{СЗ, 1, ДЗ1}= К_{отс, ДЗ} * Z_{вх, 5}=0,85*13,6

Срабатывание защиты по отстройке от нагрузки, Ом

37,9

Z _{СЗ, 2, ДЗ1}= Z_{П, Н} / К _{З, ДЗ1}=45,5/1,2

Уставка срабатывания защиты, Ом

11

Z _{У, ДЗ1}=< min(Z_{СЗ, 1, ДЗ1}; Z_{СЗ, 2, ДЗ2})

Расчет направленной дистанционной защиты ДЗ2

Коэффициент возврата

1,1

К_{В, ДЗ2}

Срабатывание защиты по условию к.з., Ом

17

Z _{СЗ, 1, ДЗ2} = К_{Ч, О, ДЗ2} * Z_{вх, 5}=1,25*13,6

Срабатывание защиты по отстройке от нагрузки, Ом

34,5

Z _{СЗ, 2, ДЗ2} =  Z_{П, Н} / (К_{З, ДЗ2} * К_{В, ДЗ2})=45,5/(1,2*1,1)

Уставка срабатывания защиты, Ом

38

Z_{СЗ, 1, ДЗ2}<= Z _{У, ДЗ2}=<  Z_{СЗ, 2, ДЗ2}

Коэффициент загрубления апериодической составляющей

2

n_за = I_m * Z_{У, ДЗ2} / U _{C, ср}=1500*38/27500

Уставка угла срабатывания защиты, эл.град

45

φ_{1, ДЗ2}

100

φ _{2, ДЗ2}

Расчет направленной дистанционной защиты ДЗ3

Нормируемый коэффициент чувствительности

1,25

К_{Ч, О, ДЗ3}

Срабатывание по условию к.з., Ом

48,4

Z _{СЗ, 1, ДЗ3} = К_{Ч, О, ДЗ3} *

max(Z_{вх, 8}; Z_{вх, 9}; Z_{вх, 10})=1,25*38,75

Уставка защиты, Ом

49

Z_{СЗ, 1 ДЗ3}<= Z _{У, ДЗ3} <=  Z_{СЗ, 2, ДЗ2}

Наличие блокировки по высшим гармоникам

НЕТ

если  Z _{У, ДЗ3} =<  Z_ГР , то  НЕТ,

 иначе ЕСТЬ

Уставка угла срабатывания защиты, эл.град

45

φ_{1, ДЗ2}

100

φ _{2, ДЗ2}

Наименование исходных и расчетных величин

Значение

Обозначение и расчетные выражения

Минимальное напряжение на ПС, кВ

21

U_ПС,min

Сопротивление нагрузки, Ом

52,5

Z_ПС,min= U_ПС,min/I_{ПС,раб,max}=21000/400

Схема 11

Входное сопротивление фидера, Ом

11,7

Z_А,вх,11= Z₂₂(L₂₁+L₁+L₂₂)=0,234·(20+20+10)

Ток подстанции А, А

833

I_{А, 11}= U_{C, mшт} / (Z_{П, max} + Z_{A,вх, 11})=26200/(18,3+11,7)

Ток фидера, А

417

I_к,11= I_А,11/2 =833/2

Схема 12

Входное сопротивление фидера, Ом

11,55

Z_А,вх,12= Z₁₁(L₂₁+L₁)=0,385·(10+20)

Сопротивление ветви А, Ом

28,85

Z_А = Z_{П, max} +  Z_2,2 * (L₂₁+ L₁)+ Z'_р,2* L₂₂=18,3+0,234*(20+20)+0,119*10

Сопротивление ветви B, Ом

8,01

Z_B = Z_{П, min} +  Z_-1,2* L₂₂ =5,8+0,221*10

Сопротивление ветви АВ, Ом

2,21

Z_AB= Z_-1,2* L₂₂=0,221*10

Ток подстанции А, А

658

I_A=(U_{C, min}*(1+Z_AB / Z_B) -U_{C, max}*Z_AB / Z_B) /

(Z_A + Z_AB*(1 + Z_A / Z_B))=(26200*(1+2,21/8,01)-28900*2,21/8,11)/(28,85+2,21*(1+28,85/8,01)

Ток подстанции В, А

2687

I_B=(U_{C, max}*(1+Z_AB / Z_A) -U_{C, min}*Z_AB / Z_A) /

(Z_B + Z_AB*(1 + Z_B / Z_A))=(28900*(1+2,21/28,85)- 26200*2,21/8,85)/(8,01+2,21*(1+8,01/28,85)

Ток к.з., А

3345

I_AB,12= I_A,12+ I_B,12=658+2687

Ток фидера, А

3345

I_к,12= I_АB,12=3345

Входное сопротивление фидера, Ом

3,15

Z_{вх, 12}= Z'_р,2* I_A,12/I_K,12 (L₂₁₊ L₁)+ Z_-1,2* *L₂₂=0,119*658/3345*(20+20)+0,221*10

Схема 13

Входное сопротивление фидера, Ом

12,75

Z_В,вх,13= Z_22*(L₂₁+ L₁)+Z₂₁*L₂₂=0,234*40+0,339*10

Ток фидера, А

844

I_к,13= I_A,13=U_С,min/( Z_П,max+ Z_A,вх,13)=26200/(18,3+12,75)

Схема 14

Входное сопротивление фидера, Ом

3,39

Z_B,вх,14= Z₂₁*L₂₂=0,339*10

Ток фидера, А

3145

I_K,14= I_B,14=U_С,max/( Z_П,min+ Z_B,вх,14)=28900/(5,8+3,39)

Схема 15

Входное сопротивление фидера, Ом

9,36

Z_A,вх,15= Z_22*(L₂₁+ L₁)=0,234*(20+20)

2,34

Z_B,вх,15= Z_22*L₂₂=0,234*10

Ток подстанции А, А

947

I_{A, 15} = U_{C, min} / (Z_{П, max} + Z_{А,вх, 15})=26200/(18,3+9,36)

Ток подстанции В, А

3550

I_{B, 15} = U_{C, max} / (Z_{П, min} + Z_{B,вх, 15})=28900/(5,8+2,34)

Ток к.з., А

4497

I_AB,15= I_A,15+ I_B,15=947+3550

Ток фидера, А

2722

I_к,15= I_АB,15- I_B,15/2=4497-3550/2

Расчет токовой отсечки

Коэффициент отстройки

1,2

К_отс,ТО

Нормативный коэффициент чувствительности

1,2

К_{ч, О,ТО}

Ток срабатывания по к.з. на смежном элементе, А

1102

I_{сз, 1, ТО} =  max(I_{К, 13}; I_{K, 11}) * К_отс,ТО=844*1,2

Ток срабатывания по коэффициенту чувствительности, А

2268

I_сз,2,ТО =I_к,15/ К_{ч, О,ТО}=2722/1,2

Уставка срабатывания защиты, А

2260

I_сз,2,ТО ≥I_У,ТО  ≥ I_сз,1,ТО

Отключение при КЗ за «спиной»

ДА

I_У,ТО  ≤ I_к,14

Неселективность при КЗ на смежном фидере

НЕТ

I_У,ТО≥ I_сз,1,ТО

Коэффициент чувствительности защиты

1,6

К_ч,ТО=I_к,15/ I_У,ТО=3550/2260

Расчет направленной ДЗ1

Граничное значение уставки, Ом

11,7

Z_У,min

Коэффициент отстройки от КЗ на ПС

0,85

К_отс,ДЗ1

Коэффициент запаса по нагрузке

1,2

К_З,ДЗ1

Срабатывание по отстройке от КЗ, Ом

2,68

Z_сз,1,ДЗ1= К_отс,ДЗ1· Z_вх,12=0,85·3,15

Срабатывание по нагрузке, Ом

43,75

Z_сз,2,ДЗ1= Z_ПС,min/ К_З,ДЗ1=52,2/1,2

Принятая уставка срабатывания защиты, Ом

11,7

Z_У,min <Z_У,ДЗ1<min(Z_сз,1,ДЗ1; Z_сз,2,ДЗ2)

Уставка угла срабатывания защиты, эл. град.

0

φ_1,ДЗ1

110

φ _2,ДЗ1

Расчет ненаправленной ДЗ2

Нормативный коэффициент чувствительности

1,5

К_{ч, О,ДЗ2}

Коэффициент запаса по нагрузке

1,2

К_З,ДЗ2

Коэффициент возврата реле

1,2

К_В,ДЗ2

Срабатывание по отстройке от КЗ, Ом

17,55

Z_сз,1,ДЗ2= К_{ч, О,ДЗ2}·max(Z_А,вх,11 Z_А,вх,12)=1,5·11,7

Срабатывание по нагрузке, Ом

36,45

Z_сз,2,ДЗ2= Z_ПС,min/( К_з,ДЗ2·

К_{В, ДЗ2})=52,5/(1,2·1,2)

Принятая уставка срабатывания защиты, Ом

18

Z_сз,1,ДЗ2 ≤Z_У,ДЗ1≤ Z_сз,2,ДЗ2

Расчет потенциальной защиты

Коэффициент запаса

1,25

К_З,ПЗ

Коэффициент возврата реле

1,15

К_В,ПЗ

Нормативный коэффициент чувствительности

1,3

К_{ч, О,ПЗ}

Принятая уставка срабатывания защиты, Ом

14,6

U_У,ПЗ= U_ПС,min/( К_з,ПЗ·

К_{В, ПЗ})=21000/(1,25·1,15)

Коэффициент чувствительности

0,6

К_ч,ПЗ =U_У,ПЗ/max(U_С,11;U_С,12)