Расчет трехступенчатой токовой защиты от многофазных КЗ в сети с односторонним питанием. Разработка разнесенных схем защиты
Задание
Для сети по рис. 4.1а:
1) определить параметры срабатывания и оценить чувствительность ступеней трехступенчатой токовой защиты 1 от междуфазных КЗ;
2) разработать разнесенные схемы защиты 1 на постоянном оперативном токе.
В расчетах принять kотс= 1,2; kв= 0,9; kз= 1,5 и Δt= 0,5 с. Другие необходимые данные приведены в табл. 4.1.
Рис. 4.1. Выбор параметров срабатывания первой и второй ступеней токовой защиты сети: а) - схема сети; б) - зависимость I р = f1(l); в) - зависимость t сз=f2(l);
Методические указания
К п. 1). Токовые защиты от многофазных КЗ со ступенчатыми характеристиками реализуются, как правило, по схеме неполной звезды. На участке 1 предусмотреть установку трехступенчатой, а на участке 2 - двухступенчатой защиты.
Расчет параметров ступенчатой защиты сводится к определению тока срабатывания, выдержки времени и оценке защитоспособности каждой из ее ступеней. При этом необходимо осуществить расчет защит 1 и 2, т. к. параметры защиты 2 необходимы для расчета параметров защиты 1.
Первая ступень - токовая отсечка без выдержки времени – реализуется с помощью двух реле тока. Ток срабатывания реле первой ступени IIср выбирается, исходя из условия обеспечения несрабатывания при внешних КЗ, и поэтому должен быть больше максимально возможного тока в защите в указанных условиях
где IIсз= kIотс*I(3)к.вн.max - первичный ток срабатывания первой ступени защиты; kIотс = 1,2-1,3 - коэффициент отстройки, учитывающий неточность расчета тока КЗ, погрешности ТА и реле тока, а также влияние апериодической слагающей в токе I(3)к; k(3)сх= 1 - коэффициент схемы неполной звезды; КI - коэффициент трансформации ТА; I(3)к.вн.max - максимальный ток в защите при трехфазных КЗ в начале смежных участков.
|
|
|
Коэффициенты трансформации КI ТА1 и ТА2 выбираются, исходя из соответствующих максимальных рабочих токов Iраб.mах1 и Iраб.mах2 и шкалы их номинальных первичных токов, приведенных в табл. 3.2 Номинальный вторичный ток ТА1 и ТА2 равен 5 А. Для определения зоны lI, защищаемой первой ступенью защиты, следует построить на основании данных табл. 4.1 график зависимости токов в реле при трехфазных и двухфазных КЗ в функции расстояния l, т.е.
с учетом того, что в месте КЗ 
.
Зона lI определяется в долях от длины защищаемой линии. Рассчитанную ступень целесообразно использовать, если ее зона lI > 0, хотя бы при трехфазных КЗ.
Эффективность действия I ступени оценивается также коэффициентом чувствительности kIч при повреждениях в начале защищаемого участка. Время срабатывания первой ступени 0,1с. Это замедление необходимо для отстройки от искусственных кратковременных КЗ, создаваемых трубчатыми разрядниками, устанавливаемыми в сетях с Uном≤35-110 кВ.
|
|
|
Вторая ступень - отсечка с выдержкой времени - реализуется с помощью двух реле тока и реле времени и предназначена для защиты той части участка, где не работает первая ступень, и для защиты шин приемной подстанции. Исключение излишних срабатываний этой ступени при КЗ на смежных участках обеспечивается выбором времени срабатывания tIIсз и тока срабатывания IIIсз.
Времена срабатывания tIIсз выбираются у всех защит одинаковыми и принимаются на ступень селективности Δt = 0,5 с большими, чем время срабатывания tIсз.см быстродействующих защит (первых ступеней или дифференциальных токовых), установленных на смежных элементах:
Для схемы (см. рис. 4.1а) tIIсз1= tIсз2 + Δt и tIIсз1= tIсз.т + Δt (tIсз.т время срабатывания дифференциальной защиты или токовой отсечки трансформатора). Выбирается большее из полученных значений. При таком выборе tIIсз ток срабатывания этой ступени во избежание излишних срабатываний должен быть больше тока в защите при таких КЗ на смежных элементах, которые защитами этих элементов отключаются с выдержками времени. Такими КЗ являются повреждения в конце зон, защищаемых первыми ступенями защит смежных участков, или на шинах низшего напряжения за трансформаторами (К4), где уже не работает их быстродействующая защита:
|
|
|
где kIIотс = 1,1-1,2 - коэффициент отстройки II ступени; IIсз.см – ток срабатывания I ступени защиты смежного участка; Iк.транс.mах - максимальный ток через рассматриваемую защиту при КЗ за понижающим трансформатором Т; k(3)сх - коэффициент схемы неполной звезды; KI - коэффициент трансформации ТА.
Рассчитанную по большему из значений IIIср вторую ступень целесообразно использовать, если ее коэффициент чувствительности kIIч≥1,2 при повреждениях в конце защищаемого участка, поскольку II ступень резервируется более чувствительной третьей. Коэффициент чувствительности определяется как отношение минимального тока в реле Iр.min к его току срабатывания Iср:
Третья ступень, предназначенная для резервирования, выполняется как максимальная токовая защита (МТЗ) с независимой характеристикой выдержки времени. Она включает в себя два или три реле тока (для повышения чувствительности при КЗ за трансформатором) и реле времени.
Ее несрабатывание при внешних КЗ обеспечивается выбором времени срабатывания tIIIсз большим, чем время срабатывания резервной защиты (или III ступени) на смежном элементе:
|
|
|
Ток срабатывания III ступени выбирается исходя из условий несрабатывания в режимах без КЗ, рассмотренных в упражнении 2, т е. (2.2), (2.4) и (2.5). Как правило, определяющим является условие обеспечения возврата реле тока ступени после отключения внешних КЗ:
где kIIIотс = 1,0 - 1,2 - коэффициент отстройки для III ступени; Ipоб.max - максимальный рабочий ток защищаемого участка.
Коэффициент чувствительности III ступени проверяется в соответствии с ее назначением:
как основной - в конце своего участка
и как резервной - в конце смежных участков
Если чувствительность третьей ступени с двумя реле тока окажется недостаточной к повреждениям за трансформатором, то следует использовать дополнительное третье реле тока, включенного на сумму токов фаз А и С (см. рис. 3.2б), и проверить к., схемы с тремя реле.
Пример расчета ступенчатых токовых защит по варианту а).
1. Определяется Iраб.max2 и Iраб.max1
2. Выбирается по табл. 3.2 ТА1 и ТА2 для защит 1 и 2 – kт=100/5.
3. Определяется ток срабатывания I ступени защиты 2:
4. Определяется kIч2 при КЗ в начале участка 2:
т.е. установка I ступени на участке 2 целесообразна.
5. Определяется ток срабатывания реле I ступени защиты 1
6. Определяется kIч1 при КЗ в начале участка 1:
т.е. установка 1 ступени на участке 1 целесообразна.
7. Принимаются времена срабатывания I ступеней защит 1 и 2 tIсз1(2)= 0.1 с и строятся зависимости токов в реле защит 1 и 2 при двухфазных и трехфазных КЗ в функции расстояния Iр=f(l), на которые наносятся линии, соответствующие токам IIср1 и IIср2 (рис. 4.16).
Поскольку длины участков 1 и 2 не заданы, зоны lI1 и lI2 определяются качественно. Из рис. 4.16 видно, что lI1 > 0 и lI2 > 0, т.е. установка первых ступеней на участках 1 и 2 целесообразна.
8. Определяется ток срабатывания реле II ступени защиты 1 (по двум условиям (4.3) и (4.4): 
Выбираем IIIср1= 28,8 А.
9. Оцениваем чувствительность II ступени защиты 1
10. Зона lII1, защищаемая II ступенью определяется также использованием зависимости Iр=f(l).
11. Определяется время срабатывания II ступени защиты 1:
12. Определяются IIIIср2 и IIIIср1 по соотношению (4.7):
13. Определяются kIIIч2 и kIIIч1
kIIIч2.рез - не проверяется из-за отсутствия данных;
т.е. необходимо применить для III ступени защиты 1 схему неполной звезды с тремя реле (см. рис. 3.2,6), что увеличивает kIIIч1.рез при КЗ за трансформатором (точка К4) в два раза:
14. Определяются времена срабатывания tIIIсз1 и tIIIсз2 МТЗ 1 и 2 участков:
15. Зависимость tсз =f2(l) приведена на рис. 4.1в.
К п. 2). Схема цепей тока трехступенчатой защиты 1 (рис. 4.2) включает в себя три ступени: I ступень (два реле тока КА1 и КА2), II ступень (два реле тока К АЗ и КА4) и III ступень (три реле тока КА5, КА6 и КА7).
Рис. 4.2. Цепи переменного тока трехступенчатой токовой зашиты участка 1
Схема оперативных цепей постоянного тока разрабатывается в соответствии с рис. 4.8, приведенным в [4], из которого необходимо исключить цепи защит от КЗ на землю (реле тока КА8 и КА9).
В табл. 4.2 приведены варианты заданий для самостоятельной работы студентов.
Таблица 4.1
Максимальные рабочие токи нагрузок, токи КЗ и времена срабатывания защит 3-5
Токи нагрузок и токи трехфазных КЗ приведены к стороне ВН.
Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 1966; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!