Andreev Задачи по РЗА

1.13

В схеме, изображенной на рис.1.21 у выключателя Q1 необходимо установить максимальную токовую защиту А1. Какую схему соединения трансформаторов тока и реле следует выбрать, если требуется обеспечить коэффициент

чий ток в линии Л1 Iрабmax 150 A и минимальное значение тока в месте установки защиты А1 при двухфазном КЗ в точке К1 Iк12 1500 А, а при КЗ в точке К2 Iк22 800А. Принять коэффициент отстройки kотс 1,2 , коэффициент возврата kв 0,8, коэффициент самозапуска kсзп 2 (см. пример 1.9).

Ответ.

Для наиболее простой схемы двухфазной однорелейной (реле включено на разность токов двух фаз)

kч12 1,92 , kч22 1,03.

Чувствительность защиты при дальнем резервировании не обеспечивается. Поэтому необходимо применить схему неполной звезды. Для нее kч12 3,33 , kч22 1,77 .

1.14

На воздушной линии АБ длиной l (рис.1.23) установлена токовая отсечка А1. Необходимо определить максимальную l2I и минимальную l1I длину линии,

защищаемую токовой отсечкой.

Сопротивление прямой последовательности системы в максимальном и минимальном режимах соответственно X1cmax и X1cmin , сопротивление прямой

последовательности линии X1пг . Сопротивления прямой и обратной последо-

вательности принять одинаковыми. На рис.1.23 показаны кривые изменения тока КЗ у места установки защиты при перемещении точки КЗ от шин подстанции А к шинам подстанции Б: 1 - при трехфазном К3 и максимальном режиме; 2 - при двухфазном К3 и минимальном режиме. При выборе тока срабатывания учесть коэффициент отстройки kотсI .

51

Рисунок 1.23. К примеру 1.14. Зоны, защищаемые токовой отсечкой

Решение.

1.Находим ток срабатывания защиты [1,15].

IсI.з kотсI Iк.3вн.max .

2. Определяем максимальный ток внешнего КЗ, проходящий через место установки защиты А1 (трехфазное КЗ в точке Kз3 )

Поскольку сопротивления прямой и обратной последовательности одинако-

равны току срабатывания защиты, т.е. при трехфазном КЗ в максимальном

52

(рис.1.24). В случае возможности такого использования выбрать наиболее простую схему соединения трансформаторов тока и реле, ток срабатывания защиты, а также определить ее коэффициент чувствительности при КЗ а конце ли-

нии (в точке К1). Требуемый коэффициент чувствительности kч2 1,5 . Принять коэффициент отстройки kотсI 1,2 . Значение тока КЗ в месте установки защиты

при повреждения в точке К2 – Iк3.вн.max 1433А, при повреждении в точке К1 –

Iк12 3720А.

Ответ.

Ток срабатывания защиты IсI.з 1720 А. Наиболее простая двухфазная од-

норелейная схема не рекомендуется, т.к. при некоторых двухфазных КЗ в трансформаторе она может отказать в действии (см. пример 1.1, табл.1.20). Необходимо принять схему неполной звезды, для нее kч2 2,16 .

В сети, показанной на рис.1.25, на воздушных линиях напряжением 110 кВ установлены токовые отсечки от междуфазных КЗ, выполненные по схеме не-

53

полной звезды. На линии Л1 отсечка с выдержкой времени А1, на линии Л2 — отсечка без выдержки времени А2. Сопротивление системы и в максимальном, и в минимальном режиме равно Х1с 5 Ом, погонное индуктивное сопротив-

ление линии Х1пг 0,4 Омкм. Длина линии Л1 – 30 км, а Л2 – 40 км. Коэффициенты отстройки защиты А1 kотсII 1,1, защиты А2 kотсI 1,2 . Необходимо

определить защищаемую зону защит А1 lA1II и А2 lA2I при двухфазных К3.

Рис.1.25.К примеру 1.16. Схема электрической сети и зоны, защищаемые токовыми отсечками

Решение.

Необходимо ознакомиться с примером 1.14. Но здесь имеются некоторые особенности. Так, ток внешнего короткого замыкания (повреждение в точке

Поэтому ток срабатывания защиты А2 равен:

Iс1.зА2 kотс1 Еф Х1с Х1пг l1 l2 .

В свою очередь он равен току КЗ при повреждении в точке К32 на границе защищаемой защитной зоны lA2I (см. рис.1.23).

54

Этот ток равен Iк32 32 Еф [Х1с Х1пг l1 lАI 2 ]. Из этих двух выра-

Используя данные условия задачи, найдем защищаемую зону: lAI 2 =17 км,

или lAI 2 =0, 425 l2 .

Найдем ток срабатывания отсечки с выдержкой времени А1. Согласно [1]:

IсII.зА1 kотсII IсI.зА2 , или IсII.зА1 kотсII kотсI Еф Х1с Х1пг l1 l2 .

Этот ток в свою очередь равен току двухфазного КЗ при повреждении в

Для условия задачи lAII1 =41,55 км, или lAII1 =1,358l1 , lAII1 =l1 +0,288 l2 .

1.17

Для условий задачи 1.16 определить коэффициент чувствительности отсечки с выдержкой времени А1 при двухфазном К3 в точке К12

Ответ.

1.18

На кабельных линиях Л1, Л2, и Л3 напряжением 10 кВ (рис. 1.26) предусматриваются максимальные токовые защиты с реле РТ-81/1, включенными по схеме неполной звезды.

55

Рис. 1.26. К примеру 1.18. Схема кабельных линий

Необходимо выбрать уставки тока срабатывания, типовые характеристики выдержек времени и найти коэффициенты чувствительности. При выборе этих

параметров защит принять коэффициент отстройки kотсIII =1,2; коэффициент возврата kв =0,8; коэффициент самозапуска kсзп =1,5 и ступень селективностиt =0,5 с. Трехжильные кабели с медными жилами проложены в земле. Длительно допустимый ток Iдл.доп для линии Л1 (3х150) равен 355А, для линий Л2 и Л3 (3х50) – 180А. Общее количество кабелей, лежащих рядом в одной траншее, равно 4. При этом поправочный коэффициент, снижающий длительно допустимый ток, равен 0,8. Кабели допускают перегрузку в течение часа на 30% по отношению к Iдл.доп [2,5]. Токи трехфазного К3: при повреждении в точке К1

Iк31 =3600 А; при повреждении в точке К2 Iк23 =2900 А; при повреждении в точке К3 Iк33 =2500 А (включены обе линии Л2 и Л3) и Iк33 =2100А (одна из линий

Л2 или Л3 отключена). На линии Л4 (наиболее нагруженной) установлена максимальная токовая защита с независимой выдержкой времени. Ее ток срабаты-

вания IсIII.з =380 А, а выдержка времени t3 =0,5 с.

Решение.

Зашиты А2 и АЗ находятся в одинаковых условиях. Поэтому рассмотрим одну из них, например, А2 и защиту А1.

1.Определим длительно допустимые токи с учетом поправочного коэффициента, равного 0,8: для линии Л1 I дл.доп1 0,8 355 284 А; для линии

Л2 Iдл.доп2 0,8 180 144 А.

2.Определим максимальный рабочий ток с учетом допустимой пере-

грузки, равной 30%: для линии Л1 Iрабmax 1,3 284 369 А; для линии Л2

Iрабmax2 1,3 144 187 А.

3.Найдем токи срабатывания по формулеIсIII.з kотсIII kсзп Iрабmax kв :

узащиты А1 IсIII.з1 830А; у защиты А2 IсIII.з2 420А.

56

4. Определим коэффициенты чувствительности. Для защиты А2 этот коэффициент будет минимальным при двухфазном КЗ в точке К3 и работе двух линий Л2 и Л3. В этом случае по каждой из них будет проходить поло-

вина тока I к23 и коэффициент чувствительности

Защита А1 при дальнем резервировании будет иметь в этом режиме максимальный коэффициент чувствительности, т.к. по линии Л1 проходит весь ток Iк33 . Минимальную чувствительность защита имеет, когда одна линий Л2 или Л3 отключена. В этом случае по линии Л1 проходит ток

kч2 1817830 2,2 . Чувствительность защиты А1 при ближнем резервировании не зависит от режима линий Л2 и Л3. Ее коэффициент чувствительно-

сти: kч2 32 Iк32 IсIII.з1 0,865 2900830 3 .

5. При выборе характеристик выдержек времени защит А1 и А2 воспользуемся типовыми характеристиками реле РТ-81/1, данными на рис.1.5 и 1.22. Выполним согласование выдержек времени защит А2 и А4 при максимальном токе КЗ (повреждение в точке К3, линия Л3 отключена). Для этого

t2 0,5 0,5 1c . Выбираем характеристику с уставкой ty 1c . При кратности 5 защита срабатывает с временем t2 1c (см. рис.1.5 и 1.22). Селектив-

ность между защитами А1 и А2 должна обеспечиваться как при работе линий Л2 и Л3, так и при отключении одной из них. Для выбора характеристики защиты А1 воспользуемся данными табл.1.30. Из нее следует, что определяющим при выборе характеристики является трехфазное К3 в точке К3.

Из рис. 1.5 следует, что время срабатывания защиты А2 при кратности 2,9 и ty 1c равно t2 1,5c . При этом кратность защиты А1 равна 3. для обеспече-

ния селективности необходимо, чтобы при этой кратности время срабатывания защиты А1 было t1 t2 t 1,5 0,5 2c . Из рис. 1.5, 1.22 следует, что для

удовлетворения этого следует выбрать характеристику с уставкой ty 2c .

В примере 1.18 рассматривались максимальные токовые защиты, выполненные на основе реле РТ-81/1. для этой же цели можно использовать вторичные токовые реле прямого действия, например типа РТВ-IV. Его характеристики времени срабатывания при разных уставках, даны на рис. 1.4,б и 1.27. Необходимо для условий задачи выбрать характеристики и соответствующие уставки реле защит А1 и А2.

Рис.1.27. К примеру 1.19. Характеристики реле РТВ-IV.

Решение.

Из рис. 1.27 следует, что практически уже при кратности тока в реле равной 3 (300%), время срабатывания реле не зависит от тока. В нашем случае расчетная кратность (см. табл. 1.30) для защиты А1 равна 3, а для защиты А2 – 2,9. Поэтому их выдержки времени выбираем как для защиты с независимой от то-

58

Для защиты линии в сети напряжением 10 кВ предусмотрены максимальная токовая защита и токовая отсечка без выдержки времени. В защите использованы реле РТ-40 и постоянный оперативный ток. Максимальный рабочий ток в линии Iрабmax 80A . Ток срабатывания максимальной токовой защиты

IсIII.з 191 А, ток срабатывания токовой отсечки IсI.з 545 А. Реле и трансформаторы тока соединены по схеме неполной звезды. Расстояние между трансформаторами тока и щитом релейной защиты равно l 200 м. Для присоеди-

нения реле к трансформаторам тока могут быть использованы либо медные, либо алюминиевые провода. Необходимо выбрать трансформаторы тока и сечение этих проводов так, чтобы полная погрешность трансформаторов тока ε не превышала 10%.

Рис.1.28. К примерам 1.20, 1.21. Кривая предельной кратности трансформатора то-

ка ТЛМ для КI =50/5…300/5,

класса Р

Решение.

1.Знакомимся с содержанием § 1.2.

2.Выбираем трансформатор тока типа ТЛМ-10 с первичным номи-

нальным током I1ном 100 А (коэффициент трансформации КI =100/5) и

классом точности Р. Его характеристика предельной кратности дана на рис. 1.28.

3.Из табл. 1.1 (§1.2) определяем расчетный первичный ток

I1рсч 1,1Iс.з , для максимальной токовой защиты I1IIIрсч 1,1 191 210А, для токовой отсечки I1Iрсч 1,1 545 600А.

59

4. Определяем предельную кратность k10 I1рсч I1ном . Для максимальной токовой защиты k10 210100 2,1, для токовой отсечки

k10 600100 6 . Таким образом, определяющим при расчете допустимой нагрузки на трансформатор тока Zн.доп, при которой его полная погрешность ε не превышает 10%, является предельная кратность, равная 6. В этом случае из рис. 1.28 Zн.доп 2 Ом. Расчетная нагрузка не должна превышать этого значения.

мальной токовой защиты и отсечка включены последовательно, поэтому

Zp ZpIII ZpI 0,0054 0,00067 0,00607 Ом.

6. Определяем часть расчетной нагрузки, создаваемой сопротивлениями проводов Rпр . Из табл. 1.21 для схемы неполной звезды

Zн.рсч Z p 2Rпр Rконт . Отсюда Rпр Zн.рсч Z p Rконт 2 . Если полная по-

грешность ε=10%, то Zн.рсч Zн.доп 2 Ом. Сопротивление контактов обычно принимают Rконт 0,1 Ом. С учетом этого значения получаем

Rпр 0,95 Ом.

7.Из выражения Rпр l s определяем сечения проводов s l R ,

мм2. Для медных проводов 57 м/(Ом мм2) и s 200 57 0,95 3,7 мм2. Можно выбрать провод со стандартным сечением 4 мм2. Для алюминиевых проводов 35 м/(Ом мм2) и s 200 35 0,95 6 мм2. Провод такого сечения имеется.

1.21

Для линии напряжением 10 кВ с максимальным рабочим током 90 А предусматривается максимальная токовая защита и токовая отсечка, выполненные на основе реле РТ-85 по схеме неполной звезды с дешунтированием электро-

60