Проектирование систем РЗ и А

 

.

 

К5: 

 

_{Влияние эквивалентной  ЭДС нагрузки  Еэкв6  не учитываем, т.к. она отделена от места к.з. двумя ступенями трансформации}

 

.

 

К6: 

 

_{Влияние эквивалентной  ЭДС нагрузки  Еэкв3 не учитываем, т.к. она отделена от места к.з. двумя ступенями трансформации}

 

.

 

 

 

К7: 

  _{Влияние эквивалентной ЭДС нагрузки  Еэкв6  не учитываем, т.к. она отделена от места к.з. тремя ступенями трансформации}

 

.

 

К8: 

  _{Влияние эквивалентной ЭДС нагрузки  Еэкв3 не учитываем, т.к. она отделена от места к.з. тремя ступенями трансформации}

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Выбор и обоснование  мест установки и типов устройств

релейной защиты и автоматики

 

Релейная защита от КЗ обычно выполняется  в виде автономных устройств, включаемых на элементах электрической системы, реагирующих на КЗ в заданных зонах  и действующих на выключатели  этих элементов (рис. 3). Совокупность указанных  зон должна охватывать всю систему, с тем чтобы она не оказалась  незащищенной.

Устройства релейной защиты должны обеспечивать:

• отключение КЗ с такой быстротой, чтобы местное повреждение не перешло в системную аварию с нарушением устойчивости, не приводило к большим размерам повреждения элементов вследствие длительного протекания токов КЗ;
• селективное отключение места повреждения, т.е. отключиться должен только поврежденный элемент системы электроснабжения;
• требуемую чувствительность к нарушениям нормального режима, т.е. реагировать на возможно малые отклонения от него;
• надежность функционирования;
• устойчивую работу систем автоматики (АПВ, АВР).

Для защиты трансформатора ГПП используем дифференциальную токовую защиту с  магнитным торможением с применением  реле типа ДЗТ–21, которое эффективно защищает трансформатор от внешних  коротких замыканий. Использование  реле ДЗТ-21 позволяет существенно  повысить чувствительность дифференциальной защиты. Трансформаторы тока располагаются  с высшей и низшей стороны, при  этом защищаются обе обмотки. Для  защиты от внутренних межвитковых замыканий  и других повреждений трансформатора ГПП используется газовая защита, которая обычно встраивается в трансформатор. В качестве третьей ступени используем максимальную токовую защиту с пуском по напряжению с целью снижения тока срабатывания и повышения чувствительности, которая защищает трансформатор  от коротких замыканий на выводах  и соединениях выключателя со стороны низшего напряжения и  сверхтоков внешних коротких замыканий.

Для защиты трансформатора ТП в качестве первой ступени защиты применим токовую  отсечку без выдержки времени  на основе реле РТ–40, что позволяет  защите сработать только при коротких замыканиях на защищаемом элементе. В  качестве третьей ступени применим максимальную токовую защиту трансформатора со стороны источника питания  совместно с защитой нулевой  последовательности для улучшения  резервирования при однофазных коротких замыканиях на землю в сети 0,4 кВ, что повышает эффективность защиты.

Для защиты высоковольтных двигателей применим токовую отсечку, защиту от перегрузок и защиту от замыканий на землю. Токовая отсечка реле РТ–40 позволяет отстроить защиту от внешних КЗ и исключить ложные срабатывания при отключении высоковольтного выключателя соседней ячейки. Для защиты от перегрузки используем реле тока РТ–40 и реле времени ВЛ – 23, при этом используются трансформаторы тока для токовой отсечки, которые располагаются в канале питающей Д. Защита от замыканий на землю выполняется на реле типа РТЗ–51, которое подключается к трансформатору тока ТЗЛМ, установленном в шкафу КРУ.

Кабельные линии 10 кВ должны иметь защиты от междуфазных КЗ и  от замыкания на землю.

На одиночных линиях с односторонним  питанием защита от многофазных коротких замыканий должна выполняться, как  правило, в виде двухступенчатой  токовой защиты, первая ступень которой - токовая отсечка, вторая - максимальная токовая защита с независимой  или с зависимой выдержкой  времени.

Для схем защит, применяемых на линиях в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю), рекомендуется использовать схему соединения ТА и реле «неполная звезда» к_сх⁽³⁾ = 1. Выбираем тип реле РТ-40.

Рисунок 4.  Принципиальная схема защиты линии 6-10 кВ, питающей силовой трансформатор:

Т – трансформатор, ТА1-ТА5 – трансформаторы тока, Q – выключатель, КА – реле типа РТ-80, КА1-КА5 – реле тока типа РТ-40, КТ – реле времени типа РВ-122, KL – реле промежуточное типа РП-23 или РП-251, КМ1-КМ2 – реле указательные типа РУ-1, SF – выключатель, KQT – контакт реле положения выключателя Q «отключено».

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Выбор трансформаторов тока (ТТ) и трансформаторов напряжения.

4.1 Выбор ТТ трансформаторов ГПП

                                                                                               Таблица 3. Выбор ТТ

Параметры	Сторона ВН	Сторона НН
Первичный номинальный ток трансформатора, А
Схема соединения ТТ	D	Y
Тип выбранного ТТ	ТВТ35-1	ТПЛК-10
Коэффициент трансформации ТТ	300/5	1000/5
Вторичный ток в плечах защиты, А
Номинальная предельная кратность вторичной  обмотки

 

Проверим  выбранные ТТ:

 

4.2 Выбор ТТ на стороне ВН трансформаторов ТП

По  табл.5.9 /1/ выбираем ТТ типа ТЛ-10-1: I_1ном = 100 А,   I_2ном = 5 А,  

k_ТА = 100/5,   k_10КАТ = 15.

 

 

 

 

 

 

4.3 Выбор  ТТ, включенных в нулевой провод трансформаторов ТП (НН).

Выводы низшего напряжения (U_нн=0,4 кВ). Выбор основан на определении тока небаланса в нулевом проводе трансформатора в нормальном режиме:

 

При приблизительных расчетах можно  принять:

 

                         (поскольку ).

 

Выбираем к установке трансформатор  тока типа ТНШЛ–0,66 с номинальным напряжением U_ном=0,4 кВ, с номинальным первичным током I_1ном=100 А и номинальным коэффициентом трансформации K_ТА=100/5:

I_1ном = 100 А > I_неб.ТП = 72,2 А.

 

 

4.4 Выбор ТТ на выводах двигателей

М1:

По  табл.5.9 /1/ выбираем ТТ типа ТПЛ-10:   I_1ном = 50 А,   I_2ном = 5 А,  

k_ТА = 50/5,   k_10КАТ = 13.

М2:

По  табл.5.9 /1/ выбираем ТТ типа ТПЛ-10:   I_1ном = 50 А,   I_2ном = 5 А,  

k_ТА = 50/5,   k_10КАТ = 13.

М3:

По  табл.5.9 /1/ выбираем ТТ типа ТПЛ-10:   I_1ном = 75 А,   I_2ном = 5 А,  

k_ТА = 75/5,   k_10КАТ = 13.

М4:

 

По  табл.5.9 /1/ выбираем ТТ типа ТПЛ-10:   I_1ном = 50 А,   I_2ном = 5 А,  

k_ТА = 50/5,   k_10КАТ = 13.

 

 

4.5 Выбор ТТ на кабельных линиях

Л3:

 

По  табл.5.9 /1/ выбираем ТТ типа ТПЛ-10:   I_1ном = 50 А,   I_2ном = 5 А,  

k_ТА = 50/5,   k_10КАТ = 13.

 

 

 

 

 

 

Л4:

 

По  табл.5.9 /1/ выбираем ТТ типа ТПЛ-10:   I_1ном = 50 А,   I_2ном = 5 А,  

k_ТА = 50/5,   k_10КАТ = 13.

 

4.6 Выбор трансформаторов напряжения

Условия выбора трансформаторов напряжения (ТН) для питания электроизмерительных приборов.

По номинальному напряжению:

U₂≤U_2ном

По нагрузке вторичной цепи:

S_2∑≤S_2ном

где S_2ном – номинальная мощность в выбранном классе точности;

S_2∑ – нагрузка всех измерительных приборов и реле, присоединенных к трансформатору напряжения.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5. Расчет параметров срабатывания реле и устройств

релейной  защиты.

5.1 Защита понижающего трансформатора ГПП

Рисунок 3  Принципиальная схема защиты трансформатора ГПП:

а) понижающая схема;

б) токовые  цепи диф. защиты;

в) токовые  цепи максимальной токовой защиты;

 

1) МТЗ с  пуском по напряжению

Пуск  по напряжению применяется с целью  снижения тока срабатывания и повышения  чувствительности. В качестве типового пускового органа применяют фильтр-реле напряжения обратной последовательности и реле минимального напряжения, подключаемые к трансформатору напряжения со стороны  НН силового трансформатора /3/. Ток  срабатывания реле определяется

,

,

,

.

Коэффициент чувствительности

.

2) Дифференциальная  защита трансформатора

Дифференциальную  защиту (ДЗ) понижающих трансформаторов  со схемой соединения обмоток  рекомендуется выполнять в двухрелейном исполнении с применением реле с торможением типа ДЗТ-11.

Таблица 4

Наименование величины	Числовые значения для стороны
	ВН	НН
Первичный номинальный ток трансформатора, А
Схема соединения ТТ
Коэффициент трансформации	300/5	1000/5
Вторичный ток в плечах защиты, А

 

Определим ток небаланса при номинальном нагрузочном токе

.

Определяем  ток срабатывания защиты. В качестве основной стороны принимаем сторону  НН силового трансформатора

.

Ток срабатывания реле:

с основной стороны: ;

с неосновной стороны: .

Определяем коэффициент торможения, полагая, что:

k_отс=1,5;

 k_апер=1 – коэффициент, учитывающий увеличение тока небаланса из-за влияния апериодической составляющей тока КЗ;

  =0,1 – полная погрешность ТТ;

=0,16 – диапазон регулирования  напряжения трансформатора в  одну сторону;

  =0,05 – относительная погрешность выравнивания токов плеч.

.

Определяем числа витков рабочей  и уравнительной обмоток по формуле 

.

Для основной стороны  . Принимаем ближайшее меньшее целое число витков: витков.

Для неосновной стороны  .

Принимаем ближайшее меньшое целое число  витков: , тогда витков.

Число витков тормозной обмотки определяем, полагая, что 

 витков.

Принимаем ближайшее большее число  витков тормозной обмотки (для реле ДЗТ-11) витков.

Определяем  уточненные значения токов срабатывания реле:

Определяем  коэффициент чувствительности

;

.

3) Газовая  защита трансформатора

Использование для защиты газов, образующихся при  повреждениях внутри трансформатора.

Практически все повреждения внутри бака маслонаполненного трансформатора (автотрансформатора) сопровождаются выделением газов. Газы появляются в результате разложения масла и других изолирующих материалов под действием электрической дуги и иных факторов (например, «пожара стали» магнитопровода). Интенсивность газообразования зависит от характера и размеров повреждения. Газ, образующийся при повреждениях, может использоваться для выполнения защиты путем установления объема газов или быстроты его образования.

Выполнение защит, реагирующих  на выделение газа, существенно зависит  от  выполнения  трансформаторов  (автотрансформаторов): с малорасширителем или без него, с газовой подушкой из инертных газов в баке. Применяются конструкции с маслорасширителями. Для них применяются защиты, которые реагируют как на объем выделяющегося газа, так и на быстроту его образования, косвенно определяемую скоростью движения масла в трубопроводе к расширителю. Именно они обычно и именуются газовыми.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 5. Установка газового реле на трансформаторе (бак трансформатора и труба к маслорасширителю имеют небольшой, примерно 2%, наклон к горизонту).

 

Выполнение. Газовое реле устанавливается в трубопроводе между баком и расширителем (рис. 5). Для облегчения выхода газов крышка трансформатора и трубопровод должны иметь по направлению к расширителю небольшой подъем (1,5—2%) к горизонтали, а трубопровод заделывается в бак вровень с внутренней поверхностью крышки. Для устранения влияния на работу защиты выхлопная труба заделывается в крышку, наоборот, с бортиком, обращенным внутрь бака.

Существующие конструкции газовых  реле имеют три основных выполнения, различающихся принципом работы их реагирующих элементов. Последние  выполняются в виде поплавков  — герметизированных полых цилиндров, лопастей и открытых чашек. Обычно реле имеет два реагирующих элемента, действующих соответственно на сигнал и отключение; иногда реле имеет три реагирующих элемента, два из которых действуют на отключение. Контакты реле укрепляются на реагирующих элементах; оперативный ток к ним подводится с наружной стороны реле гибкими изолированными проводами.