Semestrovye_zadania

мыкаются клеммы 6–8 и 10–12 соответственно [рис. 3.10,б 1]. Ток срабатывания 15 А можно получить и применив типоисполнение РТ 40/50, работающее с последовательным соединением катушек, но это решение менее оптимально, так как типоисполнения на больший максимальный ток срабатывания (50 А вместо 20) более дорогостоящи.

Расчет выдержки времени МТЗ производится по ступенчатому прин-

ципу, изложенному в [4.3.10, 1]:

tС. З. = max3tС. З. !; tС. З. 4 + ∆t = max31,2; 1,54 + 0,5 = 2,0 с,

где ∆t – ступень селективности, по исходным данным принято 0,5 с.

Типоисполнение термически стойкого реле времени выбирается по [табл. 3.3, 1]. В рассматриваемом примере целесообразно выбрать реле РВ

127.

Принципиальная схема МТЗ представлена на [рис. 4.9, 1] схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле должна соответствовать выбранной по результатам проверки коэффициентов чувствительности. Для рассматриваемого примера это схема «неполная звезда с дополнительным реле» [рис. 2.17, 1], схема МТЗ будет выглядеть как показано на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Принципиальная схема МТЗ на постоянном оперативном токе по схеме соединения трансформаторов тока и обмоток реле «неполная звезда с дополнительным реле»: а) цепи переменного тока; б) цепи оперативного тока; в) цепи отключения; г) цепи сигнализации

В спецификации указывается типы трансформаторов тока и реле, их количество, коэффициенты трансформации (для трансформаторов тока) и настроечные параметры (для реле). Ранее были выбраны измерительные трансформаторы, реле тока и реле времени.

11

Промежуточное реле (KL на рис. 2.1) выбирается по [3.7, 1]. Так как на РП, где установлена защита по исходным данным постоянный оперативный ток выбираем типоисполнение промежуточного реле РП 23/220.

Типоисполнения указательных реле (KH на рис. 2.1) указаны в [табл. 3.4, 1]. Указания по выбору указательных реле в [3.8.3, 1].

Определим расчетное значение тока, протекающего по обмотке указа-

портным данным составляет не более 0,25 Вт; S7: – мощность, потребляе-

мая обмоткой промежуточного реле, по паспортным данным составляет не более 6 Вт; U<= – напряжение оперативного постоянного тока 220 В.

Типоисполнение нужно выбрать так, чтобы ток срабатывания указательного реле был меньше IKH, а длительный допустимый ток указательного реле больше IKH, т е.:

IС. Р < I78 < IДЛИТ.

Этим условиям в таблице типоисполнений [табл. 3.4, 1] соответствуют три реле РУ 21/0,01; РУ 21/0,016 и РУ 21/0,025. Однако из-за колебаний действующего значения оперативного тока, ток проходящий по обмотке указательного реле при срабатывании защиты может отличаться от расчётного в большую или меньшую сторону. При этом реле РУ 21/0,01 с допустимым током 0,03 А может сгореть, а реле РУ 21/0,025 с током срабатывания 0,025 А может не сработать. Следовательно оптимальным выбором будет типоисполнение РУ 21/0,016.

Спецификация схемы (см. рис. 2.1) представлена в табл. 2.2.

Задание № 2

Рассмотрим расчет параметров МТЗ с зависимой выдержкой времени на примере исходных данных, указанных в таблице 2.3.

Расчетное значение тока срабатывания МТЗ с зависимой выдержкой времени рассчитывается так же, как для обычной МТЗ (с независимой выдержкой времени):

где kН – коэффициент надежности для токовых защит на индукционных реле серии РТ 80 рекомендуется принимать равным 1,2; коэффициент самозапуска нагрузки kСАМ. ЗАП указан в исходных данных; коэффициент возврата kВОЗ реле РТ 81 по паспорту составляет 0,8; рабочий максимальный ток линии, на которой установлена рассматриваемая защита IР. МАКС. W1 указан в исходных данных.

В качестве трансформатора тока, как и в задаче 1, выберем ТОЛ-10. Коэффициент трансформации составит:

n= I НОМ = 400.

ТI! НОМ 5

Вторичный расчётный ток срабатывания защиты для предварительно выбранной схемы соединения трансформаторов тока и реле «неполная звезда»:

Реле серии РТ 81 имеют два типоисполнения РТ 81/2 с максимальным током срабатывания 5 А и РТ 81/1 с максимальным током срабатывания 10 А [табл. 4.1, 1]. Если вторичный расчётный ток срабатывания защиты превышает 10 А, то нужно увеличить коэффициент трансформации измерительных трансформаторов тока, выбрав большее значение первичного номинального тока I НОМ из доступных в таблице приложения 1.

Если вторичный расчётный ток срабатывания защиты менее 5 А выбирается типоисполнение РТ 81/2, если ток срабатывания укладывается в диапазон 5…10 А выбирается типоисполнение РТ 81/1.

Ток срабатывания реле РТ 81 регулируется ступенчато, в качестве уставки выбирается ближайшее большее значение из доступных в [табл.

13

4.1, 1]. Если расчетное значение получилось целым из диапазона 6…10 А, то оно же и выбирается в качестве уставки (например, если расчетное значение 8,0 А, уставка реле выбирается 8 А).

В рассматриваемом примере, для вторичного расчётного тока срабатывания защиты 6,19 А выбирается типоисполнение РТ 81/1, реле настраивается на уставку 7 А.

Если уставка реле по току выбрана больше расчетного значения, то вычисляется фактический ток срабатывания защиты, по формуле на [стр. 117,

1]:

где IС. Р. ФАКТ – фактический ток срабатывания реле, т.е. выбранная уставка.

Только теперь, после вычисления фактического тока срабатывания защиты можно рассчитать чувствительность защиты:

1. Коэффициент чувствительности в ОЗД при КЗ в конце линии W1:

Коэффициент чувствительность в ОЗД удовлетворяет нормативному значению.

2. Коэффициент чувствительности в ЗР1 при КЗ в конце линии W2:

3. Коэффициент чувствительности в ЗР2 при КЗ в конце линии W3:

Коэффициенты чувствительности в зонах резервирования удовлетворяют нормативному значению.

Если коэффициент чувствительности в ОЗД меньше нормативного, то принимают меры по его увеличению (см. указания к задаче 1), если коэффициенты чувствительности меньше нормативного в ЗР, то мер, как правило можно не предпринимать.

Кроме индукционного элемента, в реле РТ 81 есть т.н. отсечка, второй защитный элемент, работающий без выдержки времени. Т.е, фактически в одной конструкции реле РТ 81 реализованы две независимые защиты: МТЗ и токовая отсечка.

14

Рассчитаем ток срабатывания токовой отсечки реле РТ 81 по [4.2.4, 1]:

IС. О = kН ∙ IКЗ() . К! = 1,6 ∙ 2000 = 3200 А,

где kН – коэффициент надежности для отсечки на реле серии РТ 80 рекомендуется принимать 1,6.

Если ток срабатывания отсечки больше или равен току КЗ в начале ли-

нии FIКЗ() . К G, то отсечка бесполезна и выводится из работы, как в рассмат-

риваемом примере. В противном случае, рассчитывается кратность отсечки, для настройки этого параметра на реле:

KС. О = I IС. О . С. З. ФАКТ

Кратность срабатывания отсечки должна лежать в пределах 2…8, если это не так, то отсечка не может быть настроена и выводится из работы.

Выбор уставки по времени защиты осуществляется по методике изло-

женной в [4.4.7, 1]:

1.Так как отсечек у предыдущих защит (МТЗ 2 на W2 и МТЗ 3 на W3) нет, то точка согласования шины РП В (точка К2 на рис. 1.2);

2.Так как защиты МТЗ 2 и МТЗ 3 с независимой выдержкой времени (задана в исходных данных табл. 1.2), то сразу находится каким должно

быть время срабатывания защиты МТЗ 1 при КЗ в точке согласования:

4. Используя характеристику времени срабатывания [рис. 4.22, 1] и определенные величины tС. З. 1. К2 и КМТЗ1. К2 находится уставка времени срабаты-

вания для защиты МТЗ1, однако гораздо удобнее использовать аналитическое выражение для кривых времени срабатывания:

1

t = 1 ,L 20 ∙ I6 ∙ (K − 1)K

где t – теоретическое время срабатывания реле семейства РТ 80; K – кратность, т.е. отношения тока протекающего по реле (защите) к току срабатывания реле (защиты):

K = IIР ;

УСТ

tУСТ – уставка реле по времени.

15

Выразим из формулы уставку реле по времени и подставим найденные значения:

Уставка по времени реле РТ 81 должна находится в допустимых для настройки пределах 1…4 с. Если расчетная уставка меньше 1 с, то принимают к установке на реле минимально возможную – 1 с, если расчетная уставка больше 4 с, то применяю другой тип реле, например РТ 82 с допустимым диапазоном уставок по времени 4…16 с.

Построим карту селективности сети, отобразив на ней выдержки времени защит МТЗ 1, МТЗ 2, МТЗ 3 в зависимости от тока КЗ. Так как выдержки времени защит МТЗ 2 и МТЗ 3 не зависят от тока, то нужно лишь определить выдержки времени защиты МТЗ 1 при КЗ в точках К1, К3 и К4 (выдержка времени защиты МТЗ 1 при КЗ в точке К2 уже определена ранее). Выдержки времени защиты с зависимой характеристикой удобнее считать с помощью аналитического выражения, приведенного выше. Предварительно посчитаем кратность для МТЗ 1 при КЗ в точках К1, К3 и К4:

Теперь определяем выдержки времени защиты МТЗ 1 при КЗ в точках К1, К3 и К4:

Карта селективности представлена на рис. 2.2.

Рис. 2.2. Карта селективности сети

Принципиальная схема защиты МТЗ 1 изображена на [рис. 4.24, 1]. Спецификация к принципиальной схеме представлена в табл. 2.4.

17

Задание № 3

Реле РТ 85 аналогично по принципу действия реле РТ 81 за исключением конструкции усиленных переключающих контактов, способных коммутировать токи до 150 А [5.2.2, 1]. Следовательно, все расчеты проведенные при решении второй задачи, справедливы и для третьей.

Схема МТЗ в двухфазном исполнении с дешунтированием электромагнитов отключения на реле РТ 85 показана на [рис. 5.1,а, 1].

Произведем проверку трансформатора тока, выбранного при решении второй задачи. В рассмотренном примере ТОЛ-10 с nТ = 400N5:

1. Расчетная кратность для проверки отключающей способности трансформатора тока рассчитывается по формуле:

где kO – коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока

принят равным 1, так как защита работает с выдержкой времени, за которую апериодическая составляющая успевает сойти на нет; α – коэффициент, учитывающий отклонение реальных характеристик трансформатора тока от типовых, согласно нормам составляет 0,8…0,9.

2. По кривым предельных кратностей для трансформаторов тока определяется допустимая нагрузка токовых цепей релейной защиты. Кривые предельных кратностей приводятся в паспортных данных на трансформаторы тока, в каталогах, справочниках, на сайтах фирм-изготовителей. Кривые предельных кратностей для ТОЛ-10 приведены в приложении 2.

Для ТОЛ-10 с I НОМ = 400 и кратности KРАСЧ = 10, допустимое ZДОП = 0,65 Ом.

3. Расчетное сопротивление нагрузки на трансформаторы тока для схемы неполная звезда находится по методике изложенной в [2.6, 1]:

ZРАСЧ = 2 ∙ ZПР + ZР + ZПК + ZЭМО = 2 ∙ 0,042 + 0,4 + 0,05 + 0,4 = = 0,934 Ом,

где ZПР – сопротивление соединительного провода; ZР – сопротивление реле; ZПК – сопротивление переходных контактов; ZЭМО – сопротивление электромагнита отключения, выбирается из исходных данных (см. табл. 1.3), в рассматриваемом примере принято 0,4 Ом.

Сопротивление соединительного провода определяется по формуле:

ZПР = ρ ∙ lРАСЧ = 0,0175 ∙ 6 = 0,042 Ом, q 2,5

18

где ρ – удельное сопротивление материала соединительного провода, в

настоящее время во вторичных цепях применяются провода с медными жилами, W = 0,0175 Ом∙ммм X; lРАСЧ – расчетная длина провода, для ячеек КРУ со-

ставляет 4–6 м; q – сечение жилы провода, по условию механической прочности для медных жил принимается сечение не менее 2,5 мм2.

Потребляемая мощность реле РТ 85 составляет 10 ВА, Для номинального вторичного тока трансформатора 5 А, сопротивление реле составит:

Сопротивление контактов принимается 0,05 Ом при двух-трех реле на фазу трансформатора тока.

Расчетное сопротивление должно быть меньше допустимого:

ZДОП ≥ ZРАСЧ.

Если условие не выполняется, используется схема с последовательным соединением двух обмоток фазных трансформаторов тока, что удваивает допустимое сопротивление (рис. 2.3).

Рис. 2.3. Последовательное соединение двух вторичных обмоток фазных трансформаторов тока для удваивания допустимого сопротивления

Спецификация принципиальной схемы представлена в табл. 2.5.

19

Задание № 4

Расчет параметров дифференциальной защиты с торможением, выполненной на реле ДЗТ-11, производится в соответствии с [4].

Рассмотрим пример расчета параметров ДЗТ-11 по исходным данным, приведенным в табл. 2.6.

Для расчета параметров дифференциальной защиты трансформатора необходимо знать максимальное значение тока внешнего трехфазного КЗ

(рис. 2.4).

UНОМ. ВН

За ЭДС энергосистемы в соответствии со стандартом расчета токов КЗ для расчетов релейной защиты [5], принимается равным среднему номи-

нальному напряжению сети: 3,15; 6,3; 10,5; 13,8; 15,75; 18; 20; 24; 37; 115; 154; 230; 340; 515 кВ. В соответствии с исходными данными рассматриваемого примера (см. табл. 2.6), принимаем EG = 115 кВ.

Сопротивление (реактанс) системы:

XZ = (UСР. НОМ)! = 115! = 6,61 Ом.

SКЗ 2000

Сопротивление трансформатора, приведенное к стороне ВН определяется по напряжению короткого замыкания, паспортному номинальному напряжению обмотки ВН (из исходных данных) и паспортной номинальной