Расчет уставок и проверка чувствительности МТЗ в сети с односторонним питанием. Выбор схем защит

Задание

Для МТЗ 1 и 2 в сети, изображенной на рис. 3.1:

1) определить токи срабатывания Iсз1 и Iсз2, времена срабатывания tсз1 и tсз2, а также токи срабатывания реле тока Iср1 и Iср2 этих защит,

2) выбрать схему включения реле тока МТЗ 1 и 2 и оценить чувствительность МТЗ 1 и 2.

Рис. 3.1. Схема сети

В расчетах принять коэффициент отстройки kотс=1,2; коэффициент возврата kв= 0,9; коэффициент запуска двигателей нагрузки kз = 1,5; ступень селективности Δt = 0,5 с. Максимальные рабочие токи нагрузок, токи трехфазных КЗ и времена срабатывания МТЗ 3-6 приведены в табл. 3.1. Трансформаторы тока (ТА) выбираются в соответствии со шкалой первичных номинальных токов Iном и коэффициентов трансформации К_I (табл. 3.2).

Методические указания

К п. 1). Токи и времена срабатывания МТЗ 1 и 2 выбираются в соответствии с выражениями (2.1) - (2.5), приведенными в методических указаниях к упражнению 2. После определения тока срабатывания защиты рассчитывается ток срабатывания реле Iср, значение которого зависит от схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока и его коэффициента трансформации:

где kсх⁽³⁾ коэффициент схемы в симметричном режиме (определяется как отношение тока в обмотке реле к вторичному току ТА); К_I - коэффициент трансформации трансформатора тока (определяется как отношение первичного номинального тока Iном к вторичному номинальному току 5 А). Трансформаторы тока для защит следует выбирать с первичными номинальными токами, большими соответствующих максимальных рабочих ТОКОВ (Iраб.maxI и Iраб.max2), т.е.

Значения kсх⁽³⁾ зависят от схемы соединения ТА и цепей тока защит, варианты выполнения которых приведены на рис. 3.2.

Рис. 3.2. Варианты выполнения схем токовых защит от междуфазных КЗ

К п. 2). В сетях с Uном≤35кВ, в которых не бывает однофазных КЗ, защиты линий целесообразно выполнять с двумя ТA (двухфазные схемы), обычно включаемыми во всей сети в одноименные фазы (А и С). В сетях с Uном≥110кВ, которые работают с глухо заземленными нейтралями трансформаторов (автотрансформаторов), для защит необходимо иметь ТА во всех трех фазах (трехфазные схемы) для обеспечения их работы и при однофазных КЗ.

На практике применяются следующие схемы токовых защит, приведенные на рис. 3.2:

а - неполная звезда (двухфазная с двумя реле тока КА1 и КА2);

б - неполная звезда (двухфазная с тремя реле тока, в которой третье реле тока КАЗ включено на сумму токов двух фаз);

в - полная звезда (трехфазная с тремя реле тока);

г - полный треугольник (трехфазная с тремя реле тока);

д - неполный треугольник (двухфазная с одним реле тока).

Для реализации защит от междуфазных КЗ используют двухфазные схемы. На участке 2 следует рассмотреть возможность использования схемы неполного треугольника (см. рис. 3.2, д), как наиболее простой. В случае недостаточной се чувствительности следует перейти к схеме неполной звезды (см. рис. 3.2, а). Чувствительность защиты 2 оценивается коэффициентом чувствительности

где Iр.min - минимальный ток, протекающий в реле тока при КЗ в конце защищаемого участка (точка К2) и в конце резервируемого участка (точка К4). Минимальное значение тока Iр.min имеет место при двухфазном КЗ, поскольку в месте КЗ имеет место следующие соотношения.

Минимальное значение тока Iр.min имеет место при двухфазном КЗ, поскольку в месте КЗ имеет место следующее соотношение:

При КЗ в точке К2 проверяется чувствительность защиты 2 как основной:

а в точке К4 - как резервной:

Согласно ПУЭ [3] необходимо иметь kч.осн≥1,5 и kч.рез≥1,2.

Если схема неполного треугольника для защиты 2 не удовлетворяет требованиям ПУЭ, следует перейти к схеме неполной звезды (см. рис. 3.2а), коэффициенты чувствительности которой при КЗ в тех же точках будут больше в √3 раз. Это связано с тем, что для этой схемы 1, а значит в соответствии с выражением (3.1) ее ток Iср будет меньше в √3 раз по сравнению со схемой неполного треугольника.

Для схемы защиты 1 головного участка следует рассмотреть схему неполной звезды с двумя реле (см. рис. 3.2а), если ее чувствительность окажется достаточной при КЗ за понижающим трансформатором Т (точка КЗ), или с тремя реле (см. рис. 3.2б) в противном случае. Схема с тремя реле тока при двухфазном КЗ за трансформатором с соединением обмоток Y/Δ-11 в 2 раза более чувствительна, чем схема с двумя реле (см. рис. 1.5, упражнение 1).

Из векторных диаграмм рис. 1.8 и 1.11 следует невозможность использования схемы неполного треугольника для защиты 1. В результате расчета коэффициентов чувствительности защиты 1 при КЗ в точке К1 (как основной) и в точках К2 и К2 (как резервной) выбирается приемлемая схема.

Пример расчета МТЗ I и 2 по варианту а).

1. Определяем Iраб.max 2 и Iраб.max1 :