Файл: Курсовой проект должен включать в себя введение, основную часть и заключение, а также список использованной литературы.pdf

ток срабатывания и время срабатывания каждой ступени защиты, а для МТЗ - обратнозависимая времятоковая характеристика или независимая характеристика времени срабатывания защиты (рис.1.6).
Традиционно все токовые реле защиты от междуфазных КЗ выполняются многоступенчатыми. Первое аналоговое индукционное реле RI
(РТ-80) выполняет двухступенчатую защиту, имея в своей конструкции защиту первой ступени (отсечку) и МТЗ с обратнозависимой времятоковой характеристикой. Однако, для выполнения многоступенчатой токовой защиты в трехфазном исполнении требуется большое количество аналоговых реле. В цифровых реле эта защита размещается в одном модуле.
Рисунок1.6 - Примеры времятоковых характеристик токовых защит
Ток срабатывания у отсечек значительно больше, чем у максимальной токовой защиты. Отсечки поэтому называют "грубыми" ступенями защиты, а
МТЗ - "чувствительной" ступенью, которая обеспечивает отключение коротких замыканий не только на защищаемом элементе, но и при необходимости на смежных элементах (предыдущих или нижестоящих,
"downstream"), выполняя функции «дальнего резервирования».
Условные обозначения типов характеристик МТЗ в России:
- независимая времятоковая характеристика (рис.1.6, б);
-обратнозависимая от тока времятоковая характеристика (рис.1.6, а).
1.5 Расчеты рабочих уставок максимальной токовой защиты
линий (МТЗ)
Расчет уставок ступенчатых токовых защит рекомендуется начинать с наиболее чувствительной ступени, т.е. МТЗ.
Ток срабатывания МТЗ выбирается в амперах (первичных) по трем условиям:
- несрабатывания защиты 2РЗ при сверхтоках послеаварийных перегрузок, т.е. после отключения короткого замыкания на предыдущем элементе (рис.1.7);

Рисунок1.7 - Расчётная схема для выбора уставок релейной защиты (РЗ)
- согласования чувствительности защит последующего и предыдущего элементов (Л2 и Л1 на рис.1.7);
- обеспечения достаточной чувствительности при КЗ в конце защищаемого элемента (основная зона) и в конце каждого из предыдущих элементов (зоны дальнего резервирования).
Предыдущий элемент можно называть “нижестоящим” (downstream), а последующий – “вышестоящим” (upstream).
По первому из этих условий ток срабатывания МТЗ на Л2 выбирается по стандартному выражению: макс раб в
сзп н
з с
I
k k
k
I



,
(1.1) где k н
- коэффициент надежности несрабатывания защиты; k в
- коэффициент возврата максимальных реле тока; k сзп
- коэффициент самозапуска нагрузки, отражающий увеличение рабочего тока I
раб.макс за счет одновременного пуска всех тех электродвигателей, которые затормозились при снижении напряжения во время короткого замыкания. При отсутствии в составе нагрузки электродвигателей напряжением 6 кВ и 10 кВ и при времени срабатывания МТЗ более 0,3 с можно принимать значения k сзп
 1,1  1,3.
Значения коэффициентов k н
и k в
для цифровых реле SEPAM и подобных соответственно 1,1 и 0,935  5 %.
Максимальные значения коэффициента самозапуска при значительной доле электродвигательной (моторной) нагрузки определяются расчетом для конкретных условий, но обязательно при наиболее тяжелом условии пуска полностью заторможенных электродвигателей.
Максимальное значение рабочего тока защищаемого элемента I
раб.макс определяется с учетом его максимально допустимой перегрузки. Например, для трансформаторов 10 и 6 кВ мощностью до 630 кВА в России допускается длительная перегрузка до 1,6  1,8 номинального тока, для трансформаторов двухтрансформаторных подстанций 110 кВ до 1,4  1,6 номинального тока. Для некоторых элементов перегрузка вообще не допускается (кабели напряжением выше 10 кВ, реакторы). Значения допустимых максимальных нагрузок определяют диспетчерские службы.
По условию согласования чувствительности защит последующего
(защищаемого) и предыдущих элементов ток срабатывания последующей защиты выбирается по выражению:















n
N
1
)
n
N
(
макс раб n
1
)
n
(
макс пред з
с р
с н
посл з
с
I
I
k k
I
,
(1.2) где k н.с
- коэффициент надежности согласования, значения которого зависят от типа токовых реле и принимаются в пределах от 1,1 при согласовании терминалов SEPAM с реле типа РТ-40, РСТ, SEPAM и SPAC до 1,3  1,4 при согласовании SEPAM с реле прямого действия типа РТВ; k р
- коэффициент токораспределения, который учитывается только при наличии нескольких источников питания, а при одном источнике питания равен 1;

n
1
)
n
(
макс пред з
с
I
- наибольшая из геометрических сумм токов срабатывания максимальных токовых защит параллельно работающих предыдущих элементов n (рис.1.8); при разнице между углами фазового сдвига напряжения и тока для всех предыдущих элементов n не более 50 градусов допустимо арифметическое сложение вместо геометрического;



n
N
1
)
n
N
(
макс раб
I
- геометрическая сумма максимальных значений рабочих токов всех предыдущих элементов (N), за исключением тех, с защитами которых производится согласование (n); при примерно однородной нагрузке практически допустимо арифметическое сложение вместо геометрического, что создает некоторый расчетный запас [5].
Рисунок1.8 - Схема электрической сети с параллельно работающими предыдущими элементами 3,4 и 5-7, поясняющая условие (1.2) согласования чувствительности максимальных токовых защит последующих и предыдущих элементов.
Например, для каждой из предыдущих линий 2-7 (рис.1.8) значения рабочего тока I
раб.макс
= 100 А; ток срабатывания у защит 5-7 линий,

работающих параллельно (n = 3), одинаков: I
с.з
= 300 А. Тогда ток срабатывания максимальной токовой защиты последующей линии 1 по условию (1.2) при k н.с
= 1,1 должен быть
I
с.з.1
 1,1  (3  300 + 3  100)  1320 А.
Установив такой ток срабатывания защиты последующей линии 1, можно быть уверенным в том, что ее измерительные органы сработают лишь при таких значениях тока КЗ, при которых обеспечивается срабатывание защит предыдущих элементов. При этом учитывается возможность распределения тока КЗ по двум или трем параллельно работающим предыдущим линиям или трансформаторам. Параллельная работа более чем трех элементов осуществляется очень редко.
Правила устройства электроустановок в России [2] требуют выполнять согласование чувствительности защит во всех случаях, когда возможно действие защиты последующего элемента (линия 1 на рис.1.8) из-за отказа вследствие недостаточной чувствительности защиты предыдущего элемента.
Надо отметить, что в распределительных сетях, где в основном и применяются максимальные токовые защиты, весьма вероятны отказы защит из-за недостаточной чувствительности при КЗ в зонах дальнего резервирования.
Например, при удаленных КЗ на линиях при отказе собственной защиты или выключателя (линия 8 на рис.1.8) или при этих же условиях при КЗ в трансформаторах, в электродвигателях, за реакторами и т.п., когда значения токов КЗ невелики и близки к токам срабатывания защит последующих элементов (линий 5-7 на рис.1.8). Защиты этих элементов находятся на грани срабатывания и могут отказать. В это же время по последующему элементу 1 проходит суммарный ток: ток КЗ и нагрузки, и его защита может сработать неселективно.
Наиболее тяжелыми условия согласования чувствительности максимальных токовых защит оказываются при параллельно работающих предыдущих элементах, при разнотипных времятоковых характеристиках согласуемых защит (в том числе и плавких предохранителей), а также при установке на предыдущих элементах дистанционных защит [6].
Из полученных по выражениям (1.1) и (1.2) значений токов срабатывания защиты выбирается наибольшее.
Цифровые реле
SEPAM имеют плавную регулировку токов срабатывания (уставок). Многие электромеханические реле в России имеют ступенчатую регулировку тока срабатывания (РТВ, РТ-80).
Оценка эффективности защиты производится с помощью коэффициента чувствительности k чув
, который показывает, насколько ток в реле защиты при разных видах КЗ превышает ток срабатывания I
с.р
(уставку): р
с мин р
чув
I
I
k

,
(1.3)

где I
р.мин
- минимальное значение тока в реле при наименее благоприятных условиях, А. При определении значения этого тока необходимо учитывать вид и место КЗ, схему включения измерительных органов (реле) защиты, а также реально возможные минимальные режимы работы питающей энергосистемы, при которых токи КЗ имеют наименьшие значения.
Минимальные значения коэффициента чувствительности защит должны быть не менее чем требуется «Правилами» [2]. Например, для максимальной токовой защиты они должны быть не менее 1,5 при КЗ в основной зоне защиты и около 1,2 при КЗ в зонах дальнего резервирования, т.е. на предыдущих (нижестоящих) элементах.

подключенных к этой линии через плавкие предохранители типа ПКТ напряжением 6 или 10 кВ.
В некоторых случаях
«Правила устройства электроустановок» допускают невыполнение дальнего резервирования, например, при КЗ за трансформаторами, на реактированных линиях, линиях 110 кВ и выше при наличии ближнего резервирования, а также при КЗ в конце длинного смежного (предыдущего) участка линии 6-35 кВ [1].
Выбор времени срабатывания и типа времятоковой характеристики
МТЗ.
Выдержка времени максимальных токовых защит вводится для замедления действия защиты с целью обеспечения селективности действия защиты последующего элемента по отношению к защитам предыдущих элементов. Для этого выдержка времени (или время срабатывания) защиты последующей линии Л2 (рис.1.7) выбирается большей, чем у защит предыдущих элементов, например, линии Л1: t
с.з.посл
= t с.з.пред
+ t .
(1.5)
При этом обеспечивается селективное (избирательное) отключение в первую очередь ближайшего к месту КЗ выключателя. Тем самым предотвращаются дополнительные излишние отключения неповрежденных элементов.
Величина t - ступень селективности или ступень времени (time interval).
Её значение выбирается в зависимости от точности работы защитных устройств и времени отключения выключателей.
Значение t для защит SEPAM с независимой характеристикой определяется, главным образом, точностью отработки ступени селективности предыдущей защитой.
Ступень селективности защиты для терминалов SEPAM по времени выбирается из выражения:
t = t откл
+ t возвр
+ t погр1
+ t погр2
+ t зап
,
(1.6) где: t откл
– время действия (отключения) выключателя (при отсутствии паспортных данных принимают t откл
=0,06 с); t возвр
– время возврата защиты.
Для реле SEPAMt возвр
=0,05 с; t погр1
– погрешность срабатывания по времени для предыдущей защиты, t погр2
– погрешность срабатывания по времени для последующей защиты; t зап
– время запаса надежности срабатывания реле
(t зап
=0,1 с). Погрешность срабатывания цифровых реле серии SEPAM по времени не превышает 2 % от значения уставки, но не больше значения
25 мс. С учетом вышеизложенного ступень селективности по времени для терминалов SEPAM составляет 0,3 с.
При использовании в предыдущих защитах реле РВ и ЭВ – 110 и 120
(пределы измерений 1,3 и 3,5 с) принимается среднее значение t=0,4 с. Если предыдущая защита выполнена без реле времени (токовая отсечка), то допускается, при необходимости, принимать ступень селективности t=0,3 с.

Если предыдущая защита выполнена с применением реле времени РВ или
ЭВ-120, то ступень селективности t=0,5 с.
При согласовании терминалов SEPAM с полупроводниковыми
(статическими) реле временная ступень селективности определяется из паспортных данных на эти реле. Опыт работы с полупроводниковыми органами выдержки времени (например: РВ-01, ЯРЭ) показывает на возможность применения t=0,3-0,4 с.
Для согласования SEPAM с электромеханическими реле с зависимой характеристикой времени срабатывания РТ-80 или РТ-90 ступень селективности принимают t=0,6 с и t=0,8 с для реле РТВ.
Ступень селективности t должна обеспечиваться: а) при согласовании защит с зависимыми характеристиками – при максимальном значении тока КЗ в начале предыдущего участка; такое согласование позволяет в ряде случаев ускорять отключение КЗ (см. примеры расчетов). б) при согласовании защит с независимой и зависимой характеристиками – при токе срабатывания последующей защиты с независимой характеристикой.
Уменьшение времени действия последующих защит может быть достигнуто путем увеличения их тока срабатывания, если это не противоречит требованию чувствительности.
Недостатком максимальных токовых защит является «накопление» выдержек времени, особенно существенное для головных элементов в многоступенчатых электрических сетях. Для преодоления этого недостатка используются цифровые устройства защиты SEPAM, позволяющие реализовать функцию логической селективности.
Известным способом ускорения отключения КЗ является использование двух и особенно трёхступенчатых цифровых защит. Это будет показано в примерах, а также применением алгоритма логической селективности защит при использовании цифровых терминалов.
В ряде случаев существенное снижение времени отключения КЗ достигается путем использования токовых защит с обратнозависимыми от тока времятоковыми характеристиками. При одном и том же значении тока
КЗ, проходящего через две смежные защиты с разными токами срабатывания, эти защиты имеют различное время срабатывания по причине разной кратности тока в их измерительных органах (multiplеs of picкup).
Например, на рис.1.9 показана сеть с тремя последовательно включенными линиями и защитами 1, 3, 5. У каждой из этих защит выбираются разные значения токов срабатывания I
с.з по условиям (1.1), (1.2) и соответственно, по-разному располагаются на карте селективности их времятоковые характеристики 1, 3, 5. По мере приближения условной точки
КЗ к источнику питания значения токов КЗ возрастают, но отношение I
к
/I
с.з может оставаться примерно неизменным, как и время срабатывания реле, автоматически вычисляемое по этому отношению (кратности тока КЗ I
*
).