Файл: Var_420_RZiA_2 с ошибкой.docx

ЗАДАЧА №1

Вариант 420

1. Расставить выдержки времени МТЗ линий.

2. Определить параметры срабатывания ТО и МТЗ на выключателе Q1.

3 Определить ток срабатывания реле для ТО и МТЗ, выбрав трансформатор тока и схему соединения ТТ.

4. Определить чувствительность МТЗ в основной и резервных зонах, определить чувствительность ТО.

5. Нарисовать принципиальную и функциональную схемы заданных защит.

№ схемы 1

Табл. 1.

3 цифра шифра	№ схемы	№ выключателя	Параметры трансформатора	Мощность КЗ энергосистемы Sмин /Sмах, МВА
0	1	1	S = 1,6 МВА uк = 8%	1200/1560

Табл. 2.

3 цифра шифра	Параметры ЛЭП						Ток нагрузки, А
0	Л1	Л2	Л3	Л4	Л5	Iнагр1		Iнагр2	Iнагр3	Iнагр4	Iнагр5
	АС-95 8 км	АС-120 14 км	АС-95 6 км	АС-95 6 км	АС-70 10 км	30		50	60	25	35

---

1. Расстановка выдержек времени

Начинаем расстановку выдержек времени защит выключателей по ступенчатому принципу, начиная с наиболее удаленных от источника питания потребителей.

t_c.з.4 = t_c.з.5 = 0,5 с.

Далее проставляем выдержки времени на выключателях Q2 и Q3, принимая их на величину Δt выше нижестоящих защит.

t_c.з.2 = t_c.з.3 = t_c.з.4 + Δt = 0,5 +0,5 = 1,0 с.

Выдержка времени защиты на головном выключателе 1 находится аналогично:

t_c.з.1 = t_{c.з.пред.}+Δt = 1,0 +0,5 = 1,5 с.

Рис. 1. Схема сети с обозначением защит линий

---

2. Определение параметров срабатывания мто на выключателе 1

Составим расчетную схему с точками К1, К2.

Рис.2. Расчетная схема сети с обозначением точек КЗ

Первичный ток срабатывания фазной отсечки для ее селективного действия должен быть отстроен от начального сверхпереходного тока трехфазного внешнего КЗ (в максимальном режиме) в конце защищаемой линии в точке К-1 (см. рис. 2)

Определим параметры элементов системы электроснабжения. Сопротивление системы рассчитывается по данным о мощности КЗ на шинах 37 кВ энергосистемы в максимальном и минимальном режимах работы системы. Сопротивление системы в максимальном режиме определим по (1):

, (1)

где – мощность короткого замыкания в максимальном режиме системы на шинах источника питания, МВА.

Ом.

Эквивалентное сопротивление энергосистемы в минимальном режиме определяется аналогично выражению (1):

Ом.

В соответствии с [2, разд. 43] принимаем полное погонное сопро- тивление провода АС-95 равным 0,506 Ом/км.

Параметры трансформаторов Т-1, Т-2 с S_ном = 1,6 МВА, Uном = 35 кВ в соответствии с [2, разд.43]: r_т = 7,89 Ом, x_т = 49,8 Ом, z_т = 50,42 Ом.

Максимальный ток трехфазного КЗ в точке К1: (см. рис. 2)

(2)

где Z_л1 = Z_0-95·l = 0,506·8 = 4,048 Ом.

А.

Вычислим параметры срабатывания токовой отсечки, отстроенной от максимального тока КЗ в конце линии Л1:

I_с.о. = k_отс· , (3)

I_с.о. = 1,1·4337 = 4771 А.

Определим зону действия отсечки 1.

С помощью программы Mathcad построим графики распределения токов двухфазного КЗ в минимальном режиме и трехфазного КЗ в максимальном режиме по длине линии Л1.

, (4)

. (5)

Изменяя величину L от 0 до 8 км, получаем графическое представление тока КЗ при перемещении точки КЗ (рис.3).

По рис.3. находим зону защиты отсечки в % от длины линии Л1 в максимальном режиме трехфазного КЗ – 91%, в минимальном режиме при двухфазном КЗ – 70%.

Рис.3. Зависимость Iкз=f(L)

Для определения чувствительности токовой отсечки необходимо пользоваться максимально возможным током КЗ, протекающим через защиту 1, т.е. выбрать режим наиболее благоприятный по чувствительности. Таким режимом будет являться трехфазное КЗ на шинах источника питания (ИП) в максимальном режиме.

Максимальный ток трехфазного КЗ для определения чувствительности токовой отсечки рассчитывается в месте установки защиты (максимальный режим энергосистемы):

(6)

А.

Для МТО коэффициент чувствительности:

, (7)

> 1,2.

Чувствительность токовой отсечки обеспечивается.

3. Определение параметров срабатывания МТЗ на выключателе 1

Ток срабатывания МТЗ линии Iсз в общем случае выбирается по выражению (8) для отстройки от максимального рабочего тока присоединения (с учетом возможной перегрузки у потребителя):

---

, (8)

где = 1,2...1,3 – коэффициент запаса по избирательности (для защит на электромеханической базе);

= 2...3 коэффициент отстройки от самозапуска электродвигателей [1];

= 0,8...0,85 – коэффициент возврата токовых защит на электромеханической базе;

– максимальный рабочий ток, определяется как сумма максимальных рабочих токов всех присоединений на смежном участке, приведенный к напряжению ступени, на которой установлена защита выключателя Q1.

Ток нагрузки, протекающий через выключатель 1:

А.

Ток срабатывания МТЗ:

А.

Коэффициент чувствительности МТЗ выключателя Q1 в основной зоне защиты определяется по выражению:

, (9)

где – значение двухфазного тока КЗ в точке К2 в минимальном режиме работы энергосистемы.

Ток КЗ в точке К1:

А.

Тогда коэффициент чувствительности МТЗ в основной зоне защиты:

.

Определяем чувствительность МТЗ в резервной зоне (шинах 10,5 кВ). Для этого рассчитаем КЗ в точке К2 при параллельной работе трансформаторов Т1 и Т2:

А.

Чувствительность МТЗ 1 в резервной зоне:

.

Требуемое значение коэффициента чувствительности в основной зоне т. К2 (не менее 1,5 [4]) выполняется.

Таким образом, принимаем расчетную уставку МТЗ 310 А и формируем вторую ступень МТЗ с выдержкой времени = 1,0 с.

4. Определение вторичных токов срабатывания реле

Для защиты рассматриваемой линии принимается схема соединения вторичных обмоток трансформаторов тока «полная звезда», изображенная на рис. 4.

Трансформаторы тока (ТА) выбираются в соответствии со шкалой первичных номинальных токов I_ном1 и коэффициентов трансформации трансформаторов тока. Трансформаторы тока для защиты следует выбирать с первичными номинальными токами, которые больше соответствующих максимальных рабочих токов: I_ном1 ≥ I_{раб. max} [1].

Рис .4. Схема соединения вторичных обмоток трансформаторов
тока «полная звезда»

Максимальный рабочий ток линии Л1 определялся в п.3 задачи I_{раб. max} = 110 А.

Таким образом, для защиты линии Л1 примем к установке трансформатор тока с первичным номинальным током 150 А, соответственно коэффициент трансформации такого трансформатора тока будет равен 150/5.

Ток срабатывания реле определяется по формуле [6]:

, (10)

где – коэффициент схемы, – коэффициент трансформации трансформатора тока.

Определяем значение тока срабатывания реле МТО по формуле (10):

А.

Ток срабатывания реле МТЗ определяется аналогично:

А.

5. Составление принципиальной и функциональной схем защиты

На рис. 5 приведена функциональная схема трехфазной МТЗ с независимой от тока выдержкой времени, характеризующая общие принципы выполнения МТЗ при любой используемой элементной базе.

Рис.5. Функциональная схема устройства релейной защиты

Измерительная часть 1 защиты состоит из измерительных органов (ИО) (в данном случае токовых реле КА1, КА2 и КА3 мгновенного действия). В трехфазной схеме ИО предусматриваются на каждой фазе, они питаются вторичными токами соответствующих фаз трансформатора тока (ТТ).

---

Логическая часть 2 состоит из логического элемента (ЛЭ), выпол- няющего функцию ИЛИ, органа времени КТ (обычно одного на три фазы), создающего выдержку времени t, сигнального реле КН.

Исполнительный орган 3, реализуемый посредством выходного про- межуточного реле KL, или тиристорной схемы, срабатывая, передает команду на отключение выключателя Q. Исполнительный орган должен обладать мощным выходным сигналом, достаточным для приведения в действие электромагнита отключения YAT привода выключателя.

При возникновении повреждения на защищаемой линии срабатывают токовые реле тех фаз, по которым проходит ток КЗ. При этом у электромеханических реле замыкаются контакты, у электронных (микро- электронных) появляется выходное напряжение (сигнал) соответствующего уровня (логическая 1 или логический 0).

Сработавшие ИО воздействуют через логический элемент ИЛИ на орган времени КТ, который по истечении заданной выдержки времени выдает сигнал, приводящий в действие исполнительный орган KL. Последний срабатывает и подает напряжение от источника оперативного тока в электро- магнит отключения выключателя YАТ.

Принципиальная схема МТЗ приведена на рис.6. Схема отсчеки без выдержки времени аналогична схеме МТЗ, изображенной на рис.6, только в схеме отсутствует реле времени.

Рис.6. Двухфазная двухрелейная схема МТЗ и МТО:

а) цепи переменного тока; б) цепи постоянного тока МТЗ; в) цепи постоянного тока МТО

ЗАДАЧА №2

ИП2

ИП1

Условие:

1. Расставить выдержки времени МТЗ на всех выключателях.

2. Определить параметры срабатывания МТЗ на заданном выключателе.

3. Определить чувствительность МТЗ в основной и резервной зонах.

Табл. 1.

3 цифра шифра	№ выключателя	1 цифра шифра	Параметры трансформатора	Мощность КЗ энергосистемы ИП1/ИП2, МВА
0	1	4	S = 2,5 МВА uк = 8%	820/900

Табл. 2.

2 цифра шифра	Параметры ЛЭП					Ток нагрузки, А
2	Л1	Л2	Л3	Л4	Л5	Iнагр1	Iнагр2	Iнагр3	Iнагр4	Iнагр5	Iнагр6
	АС-95 6 км	АС-95 10 км	АС-120 14 км	АС-95 8 км	АС-70 13 км	25	35	30	50	60	75

---