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

2,0 (100 А)..........……………… 0,9 с
2,5 (125 А)..........……………… 0,6 с
3,0 (150 А)..........……………… 0,5 с.
Из этих цифр видно, что использование этого типа характеристики несколько уменьшает время срабатывания защиты 2 при больших токах КЗ.
Кривая 2V построена на рис.1.12, в масштабе отличном от рис.1.12, б.
Далее для сравнения сделаем расчет "чрезвычайно" обратнозависимой времятоковой характеристики (EIT - extremelyinversetime), для которой значения =2, k =80. Коэффициент TMS определяется по выражению (1.9): k
)
1
I
(
t
TMS
*
з с







t
I
с з
*
(
)
2 2
1 80
и для t с.з.2
= 0,7 c и I
*
= 120 / 50 = 2,4 TMS = 0,04, принимаем TMS = 0,05 по выражению (1.8): t
с.з
=



1
I
80 05
,
0 2
*
=
1
I
4 2
*

определяется несколько значений t с.з
: при
I
*
= 1,3 (65 А) t
с.з
= 5,8 с
1,5 (75 А)..........……………….. 3,2 с
1,8 (90 А)..........……………….. 1,8 с
2,0 (100 А).........………………. 1,3 с
2,5 (125 А).........………………. 0,76 с
3,0 (150 А).........………………. 0,5 с
Экстремальная характеристика построена на рис.1.12, в (кривая EIT).
Хорошо видно, что защита 2 с "чрезвычайно" обратнозависимой характеристикой обеспечивает значительно лучшую селективность защиты линии с предохранителем 1, чем с другими характеристиками ("стандартной"
SIT и "очень зависимой" VIT). Однако, при повреждениях на линии, например, в диапазоне токов КЗ от 80 до 110 А при использовании чрезвычайно обратнозависимой характеристики защита линии будет действовать значительно медленнее, чем при использовании других характеристик. Поскольку вероятность КЗ на линиях значительно выше, чем вероятность междуфазных КЗ внутри бака трансформаторов использование чрезвычайно обратнозависимой характеристики в данном случае следует считать нецелесообразным. Тем более, что при КЗ на выводах трансформатора (в данном примере I
к
= 150 A, рис.1.12, а) все рассмотренные характеристики идентичны: t
с.з
 0,5 с.
Кроме того, использование чрезвычайно обратнозависимой характеристики вместо "стандартной" может потребовать увеличение времени срабатывания вышестоящей защиты (которая на рис.1.12 не показана).
Построенная на этом же рис.1.12 RI-характеристика защиты 2 с тем же током срабатывания 50 А оказывается совершенно непригодной по условию

согласования с времятоковой характеристикой 1 плавкого предохранителя типа ПКТ.
Случай 2, когда на предыдущей (нижестоящей) линии Л1 установлена защита с индукционным реле РТ-80 с обратнозависимой времятоковой характеристикой (рис.1.13) с известными уставками, а на последующей
(вышестоящей) линии 2 надо выбрать обратнозависимую характеристику
МТЗ реле SEPAM. Предположим, что ток срабатывания защиты 2 уже выбран по условиям (1.1), (1.2) и (1.4) и равен, например, 120 А (первичных).
Рисунок1.13 - Пример согласования характеристик реле SEPAM и дискового индукционного реле РТ-80
Для защиты 2 вначале выбираем "стандартную" характеристику, выраженную формулой (1.12а), где  = 0,02, k = 0,14. Кратность тока I
*
определяется по отношению к току срабатывания (уставке) I
с.з
= 120 А.
За расчетный ток через защиту 2 принимается сумма токов: максимальное значение тока при КЗ в начале предыдущей линии 1 (200 А) плюс ток нагрузки неповрежденных предыдущих линий (20 А). Таким образом:
=

А
120
А
220 1,83.
Время срабатывания защиты 1 при КЗ в начале защищаемой линии
(I
к.макс
=200 А и I
*1
=
80 200
= 2,5) определяется по типовой характеристике реле
РТ-80 равным t с.з.1
= =0,8 с (рис.1.13, б). Принимая t=0,3 с, получаем, что для реле SEPAM t с.з.2
= 0,8 + +0,3 = 1,1 с при I
*
= 1,83.
Выбирается коэффициент TMS для "стандартной" характеристики защиты 2 по выражению (1.9):
I
2

TMS = k
)
1
I
(
t
02
,
0
*
2
з с

=
14
,
0
)
1 83
,
1
(
1
,
1 02
,
0

= 0,1.
Для построения “стандартной” времятоковой характеристики реле
SEPAM защиты
2 рассчитываются значения t
с.з.2
при нескольких произвольных значениях I
*
по формуле(1.10) при выбранном TMS = 0,1: t
с.з
=
1
I
k
TMS
*



=
1
I
14
,
0 1
,
0 02
,
0
*


Результаты расчета следующие: при:
I
*
= 1,5(180 А) t
с.з.2
= 1,7 с
1,7(200 А)..........………………. 1,3 с
2,0(240 А)..........………………. 1,0 с
2,5(300 А)..........………………. 0,75 с
3,0(360 А)..........………………. 0,6 с "Стандартная" характеристика защиты 2 показана на рис.1.13.
Для сравнения построим на том же рисунке "очень зависимую" характеристику защиты
2V
(very inverse), для которой
 = 1
, а k = 13,5
. Выбираем значение коэффициента
TMS
по выражению (1.10):
TMS =
5
,
13
)
1 83
,
1
(
1
,
1 1

= 0,07
Далее рассчитываются точки этой кривой: при
I
*
= 1,5 (180 A) t
с.з.2
= 1,9 с
1,7 (200 А)..........………………
1,35 с
2,0 (240 А)..........………………
0,9 с
2,5 (300 А)..........………………
0,6 с
3,0 (360 А)..........………………
0,47 с
Характеристика 2V обеспечивает несколько более быстрое отключение близких КЗ на защищаемой линии Л2. Однако это не будет иметь значения, если у защиты 2 ввести токовую отсечку (I>>). Выбор уставок для такого варианта будет подробно рассмотрен далее.
Также для сравнения построим на том же рис.1.13 кривую RI- характеристики защиты 2 по формуле (1.11). Кривая 2RI при малых значениях токов КЗ опасно сближается с кривой 1, что может вызвать неселективное действие вышестоящей защиты 2.
Необходимо обратить внимание на трансформаторы тока (ТТ) защиты 1 и рассчитать их погрешность при том же расчетном токе, при котором определялось время срабатывания защиты 1. В данном случае это ток при КЗ в начале предыдущей линии 1 (200 А на рис.1.13). Погрешность ТТ не должна превышать 10%. Увеличение погрешности ТТ вызывает уменьшение тока в реле и, как следствие, увеличение времени срабатывания зависимой

защиты 1 и может привести к неселективному отключению линии Л2. Расчет погрешностей ТТ рассматривается в [6].
Случай 3 отличается от предыдущего случая 2 тем, что в реле РТ-80 защиты 1 введена в действие "отсечка" - электромагнитный элемент мгновенного действия (I>>) с током срабатывания, например, в 2 раза большим, чем ток срабатывания индукционного элемента:
I
с.о
= 2 I
с.з
= 2  8 = 160 А (первичных).
Характеристика защиты 1 показана на рис.1.14, б.
Для выбора коэффициента TMS "стандартной" обратнозависимой времятоковой характеристики МТЗ защиты 2 определяется кратность тока
I
*
=
2
з с
н
1
о с
I
I
I

=
120 20 160 
= 1,5, где: I
с.з.2
= 120 А из предыдущего случая
2.
Рис.1.14. Пример согласования характеристик цифрового реле SEPAM с трёхступенчатой токовой защитой и реле РТ-80 с использованием "отсечки".
Затем определяем время срабатывания МТЗ защиты 2 по условию: t
с.з
= t с.з.1
+ t = 1,1 + 0,3 = 1,4 с, где t с.з.1
- время срабатывания защиты 1 при токе КЗ, равном току срабатывания отсечки в реле РТ-80, т.е. 160 А (рис.1.14, б).
Коэффициент TMS определяется по выражению (1.9):

TMS =
14
,
0
)
1 5
,
1
(
4
,
1 02
,
0

= 0,08.
Построение кривой 2 производится так же, как в предыдущем случае по следующим точкам (сплошная линия на рис.1.14, б):
I
*
= 1,3 (156 А) t
с.з.2
= 2,1 с
1,5 (180 А) ..........……………...
1,4 с
1,7 (200 А) ..........……………...
1,05 с
2,0 (240 А) ..........……………...
0,8 с и т.д.
Для сравнения показана характеристика защиты 2 из предыдущего случая 2, которая расположена несколько выше (штрих-пунктирная кривая
2'). Снижение времени срабатывания последующей защиты 2 достигнуто в данном случае благодаря наличию отсечки с t с.о
= 0 с у предыдущей защиты 1.
Но ещё более значительное снижение времени срабатывания защиты 2 достигается тем, что в реле SEPAM имеется двух или трехступенчатая токовая защита.
Выбираем ток срабатывания для отсечки I
с.о защиты 2 по условию (1.2) согласования с отсечкой защиты 1:
I
с.о 2
= k н.с
 (I
с.о 1
+ I
н
) = 1,3  (160 +20) = 234 А.
При выбранном токе срабатывания отсечка 2 оказывается недостаточно надёжно отстроенной от КЗ в начале предыдущей линии Л1: k н
=
к
2
о с
I
I
=
200 234
=
1,17 (рис.1.14). Обычно считается достаточным k н
 1,2. Поэтому следует ввести небольшое замедление действия этой отсечки, выбрав по выражению
(1.5): t
с.о.2
= t с.о.1
+ t = 0 + (0,2  0,3) = (0,2  0,3) с.
Это будет правильным решением, если в реле SEPAM имеется ещё одна отсечка, для которой следует выбрать ток срабатывания по условию отстройки от максимального тока КЗ на Л1.
I
с.о.2
k н
I
к макс
= (1,2  1,3)  200 = 240  260 А и тогда t = 0 с.
В том случае, когда в реле 2 имеется только двухступенчатая токовая защита 2, следует для второй ступени выбрать I
с.о.2
= 240  260 А и t= 0 с
(штриховая линия 2" на рис.1.14). Из рис.1.14, б видно, что трёхступенчатая токовая защита 2 значительно ускоряет отключение КЗ на линии Л2 в диапазоне токов от 234 А до (240  260) А, по сравнению с двухступенчатой токовой защитой.
Важно отметить, что на предыдущей линии Л1 двухступенчатая токовая защита может быть выполнена не только на аналоговом реле косвенного действия, но и на реле прямого действия: РТМ (отсечка) и РТВ (МТЗ). В этих случаях, прежде всего, следует убедиться в возможности надёжного срабатывания токовой отсечки (реле РТМ) при реальных значениях

погрешности трансформаторов тока, поскольку для этих защит допускаются погрешности трансформаторов тока более 10% и реально они могут быть даже более 50% [6].
Случай 4: на питающем элементе 2 (рис.1.15) установлена максимальная токовая защита с независимой характеристикой с заданными уставками: 600 А (первичных), 1 с.
Необходимо выбрать обратнозависимую характеристику
МТЗ цифрового реле на предыдущей (нижестоящей) линии Л1, которая обеспечивала бы необходимую селективность с защитой питающего
(вышестоящего) элемента 2. Таким образом, необходимо обеспечить селективность для двух однотипных защит SEPAM.
Ступень селективности t между характеристиками защит 2 и 1 должна обеспечиваться при токе КЗ, равном току срабатывания вышестоящей защиты 2 минус ток нагрузки неповрежденных элементов (рис.1.15): I
к
= 600
– 200 = 400 А.
Рис.1.15. Пример согласования обратнозависимой характеристики реле
SEPAM или SPAC и независимой характеристики последующего элемента 2
(SEPAM)
Время срабатывания защиты 1 при этом токе КЗ выбирается по условию селективности: t
с.з.1
= t с.з.2
t = 1  0,3 = 0,7 с.
Предположим, что ток срабатывания защиты 1 не более 125 А, и определим кратность этого тока в выбранной контрольной точке характеристики 1:

I
*
= 400 / 125 = 3,2.
Как уже указывалось выше при расчете МТЗ линий 10(6) кВ в России рекомендуется, прежде всего, рассмотреть возможность использования "стандартной" обратнозависимой характеристики цифрового реле. Для нее определяется по выражению (1.9) коэффициент TMS:
TMS =




)
1
I
(
t
*
1
з с
=
14
,
0
)
1 2
,
3
(
7
,
0 02
,
0

= 0,12.
Для построения стандартной времятоковой характеристики цифрового реле SEPAM (или "нормальной" характеристики для SPAC) защиты 1 рассчитывается несколько значений t с.з 1
по выражению (1.10):
При I
*
= 1,5 t
с.з 1
=
1 5
,
1 14
,
0 12
,
0 02
,
0


= 2 с (I
к
= 187,5 А),
2 (250 A).............…………….. 1,2 с
2,5 (312,5 А)...........…………… 0,9 с и т.д.
Кривая 1 построена на рис.1.15, б.
Учет влияния нагрузки очень важен для обеспечения селективной работы защит с обратнозависимыми времятоковыми характеристиками, так как время срабатывания этих защит зависит от значения проходящего тока.
Если бы мы не учли влияние тока нагрузки неповрежденных линий (200 А в этом примере), то могли бы ошибочно выбрать контрольную точку с параметрами 0,7 с и 600 А и построить характеристику 1' (штриховая линия на рис.1.15, б). Однако при токе КЗ, равном 600 А, когда приходит в действие защита 2 и срабатывает через 1 с, через защиту 1 проходит не 600 А, а (600 −
200) А, т.е. 400 А! При этом токе время срабатывания защиты 1 с ошибочно выбранной характеристикой 1' будет более 1,2 с, и защита попросту не успеет сработать раньше, чем защита 2 (вышестоящая). Это показывает штрихпунктирная кривая 1" на рис.1.15,

Ущерб в USD при известном электропотреблении Р подсчитывается с учетом Р: у = aP + tbP,
(1.13) где Р - потребляемая мощность (кВт).
Постоянная составляющая
(a) учитывается, невзирая на продолжительность отсутствия электроснабжения, будь то одна секунда или несколько часов.
Потребительскийс ектор
Сельский
Бытовой Промыш- ленный
Обслужи- вание
Муниципаль- ный
Постоянная составляющая "а",USD/кВт
0 0
1,2 1,1 0,5
Переменная составляющая "b",USD/кВтч
8,1 1,6 12,2 7,8 4,8
Переменная составляющая (b) различна для разных потребителей и дана как средняя величина в вышеприведенной таблице.
В этой таблице стоимость ущерба у скандинавских потребителей по причине прекращения электроснабжения базируется на данных из работы "Kostnader fцr elavbrott,
TemaNord,
1994 627".
Количество проанализированных в этой работе потребителей более 13 тысяч. Главный метод для анализа - обследование потребителей. Стоимость ущербов определялась самими потребителями [6].
Предположим, что на оперативные переговоры и осмотр распределительного устройства 10 кВ, отключенного действием МТЗ, потребуется
0,5 часа.
Тогда продолжительность отсутствия электроснабжения в выражениях (1.12) и (1.13) равна t = 0,5 ч. Легко подсчитать, что ущерб для сельских потребителей: у = 0 + 0,5  8,1  2880 = 11664 USD, а для промышленных потребителей: у = 1,2  2880 + 0,5  12,2  2880 = 21024 USD.
Эти, разумеется, весьма приближенные цифры указывают на важность правильного выбора характеристик срабатывания максимальных токовых защит, как и других устройств релейной защиты, а следовательно, и на большую ответственность инженеров по расчетам релейной защиты.
Случай 5, когда необходимо выбрать параметры срабатывания защиты
2 ввода (трансформатора), питающего несколько фидеров 10 кВ, два из которых работают параллельно (рис.1.16). При этом следует учитывать распределение токов при КЗ в сети приёмной подстанции РТП2, когда через защиту 1 каждой из линий Л1 и Л2 идет 0,5I
к
, а через защиту 2 - полный ток
I
к плюс суммарный рабочий ток нагрузки неповреждённых элементов I
н
, в