Выбор и расчет релейной защиты

Системы электроснабжения являются сложными производственными объектами, все элементы которых участвуют в едином производственном процессе, основными специфическими особенностями которого являются быстротечность явлений и неизбежность повреждений аварийного характера. Поэтому надёжное и экономичное функционирование СЭС возможно только при автоматическом управлении ими. Для этой цели используется комплекс автоматических устройств, среди которых первостепенное значение имеют устройства релейной защиты и автоматики.

Для линий в сетях 10 кВ с изолированной нейтралью должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий и от однофазных замыканий на землю. На одиночных линиях с односторонним питанием от многофазных замыканий должна устанавливаться, как правило, двухступенчатая токовая защита, первая ступень которой выполнена в виде токовой отсечки, а вторая - в виде максимальной токовой защиты [5].

Защита от однофазных замыканий на землю выполняется в виде селективной защиты, действующей на сигнал [5].

Данным дипломным проектом предусматривается релейная защита на цифровой базе с использованием микропроцессорных устройств фирмы OOO "Электронприбор".

На линий W1 и W6 предусматриваем токовую отсечку и МТЗ, которая обеспечена микропроцессорным устройством защиты напряжением 10 кВ - Сириус - 2Л.

Для восстановления питания потребителей предусматриваем АПВ (автоматическое повторное включение) линий W1 и W6 согласно [5]. Расчет будем проводить для схемы сети, изображенной на рис.8.1 на примере линии W1. Выбор трансформаторов тока осуществляется по номинальному напряжению и номинальному рабочему току. Проверка трансформаторов тока по условию 10% погрешности не требуется, так как сопротивление устройств автоматики значительно меньше допустимых значений. Выбирается трансформатор тока типа ТПОЛ-10-0,5 с коэффициентом трансформации 200/5 и общая схема соединения вторичных обмоток ТТ и катушек реле - "неполная звезда - неполная звезда". Обозначим величину тока, вводимую в устройство, как . Определяется ток срабатывания селективной токовой отсечки по условию отстройки от максимального тока КЗ в точке К5:

, А, (5.9)

где - коэффициент запаса [10].

- максимальный ток КЗ в точке 5 (см. табл.8.2).

(А).

По условию отстройки от бросков тока намагничивания трансформаторов, [10]:

(5.10)

где - максимальный рабочий ток линии W1, А.

(А).

С учетом выбранных трансформаторов тока, вторичный ток, вводимый в устройство определяется:

, А, (5.11)

где - коэффициент схемы ( =1);

- коэффициент трансформации трансформаторов тока.

(А).

Устройство микропроцессорной системы предполагает выбор уставок срабатывания по току для каждой ступени МТЗ в диапазоне от до с шагом [10]. Окончательно выбираем уставку селективной токовой отсечки: А.

Рис.5.1 - Зона действия селективной отсечки

Чувствительность токовой отсечки определяется по зоне действия. С выбранной уставкой токовая отсечка защищает 32,5% линии, что говорит об её эффективности.

МТЗ отстраивается от максимального рабочего тока в контролируемой линии. Ток срабатывания защиты находится по формуле:

, А, (5.12)

где - коэффициент запаса [10];

- коэффициент возврата [10];

- коэффициент самозапуска [10].

(А).

С учетом выбранных трансформаторов тока, вторичный ток, вводимый в устройство, определяется:

, А, (5.13)

(А).

Чувствительность максимальной токовой защиты проверяется при двухфазном к. з. в конце защищаемого объекта:

, (5.14)

где - ток при двухфазном КЗ в конце защищаемого объекта.

Время срабатывания МТЗ-3 отстраиваем от времени перегорания плавкой вставки предохранителя, защищающего трансформатор. Время перегорания плавкой вставки для предохранителя типа ПКТ103-10-80-20У3 по [10] равно 1 с., тогда с учетом времени перегорания плавкой вставки:

, с, (5.15)

(с).

С помощью устройства "Сириус-2Л" можно реализовать другие виды защит, например защиту от однофазного замыкания на землю (ОЗЗ). Данная защита действует на сигнал.

Время срабатывания защиты отстраивается от времени срабатывания самой долгой защиты линии W1.

, с, (5.16), (с).

Для обеспечения селективного действия защиты необходимо отстроить её ток срабатывания от ёмкостного тока, проходящего по защищаемой линии при замыканиях на землю, и от тока небаланса при КЗ в сети.

Ток замыкания на землю в кабельной линии электрических сетей с изолированной нейтралью определяется по формуле (8.10):

(А).

Ток срабатывания защиты:

, А, (5.17)

где - коэффициент запаса [10];

- коэффициент, учитывающий бросок ёмкостного тока, при наличии выдержки времени принимаем ) [10].

(А).

Выбирается трансформатор тока нулевой последовательности ТТНПТ 1/100, предназначенный для сигнализации замыканий на землю 6-10 кВ. Коэффициент трансформации . С учетом этого ток срабатывания, вводимый в устройство:

, А, (5.18)

(А).

Устройство микропроцессорной системы "Сириус-2Л" предполагает выбор уставок срабатывания по току для защиты от замыкания на землю в диапазоне от 0,01 А до 1 А. Окончательно выбираем уставку по току защиты от замыкания на землю: А.

Устройство АПВ предусматривается для быстрого восстановления питания потребителей путем автоматического включения выключателей, отключенных устройствами РЗА

Выбираем АПВ однократного действия. С учетом того, что в устройстве есть функция, задающая условие срабатывания АПВ после срабатывания другой защиты (отсечка, МТЗ и др.), выдержка времени срабатывания однократного АПВ линии W1 будет определяться по выражению:

, (5.19)

где - время включения и отключения выключателя (для вакуумных выключателей принимаем , ) [10];

- время запаса (принимается равным 0,4 с) [10];

- время деионизации среды в месте КЗ (для сетей напряжением до 35 кВ включительно = 0,1 с) [10];

(с).

Для устройств микропроцессорной защиты время срабатывания АПВ не отстраивается напрямую от времени срабатывания основных защит, что упрощает расчеты [10].

Расчеты для линии W6 аналогичны, уставки защит линий W1, W6 представлены в табл. (5.1), (5.2).

Таблица 5.1

Уставки защит линии W1

ТО	Функция	Вкл.
	АПВ при срабатывании	Вкл.
	0,1
	82,8
МТЗ	Функция	Вкл.
	АПВ при срабатывании	Вкл.
	1,4
	7,33
ОЗЗ	Функция	Вкл.
	Действие	Сигнал
	1,8
	0,065
	АПВ при срабатывании	Откл.
АПВ	Функция	1 крат
	0,6
	Фиксация блокирования	Вкл.

Таблица 5.2

Уставки защит линии W6

ТО	Функция	Вкл.
	АПВ при срабатывании	Вкл.
	0,1
	82,2
МТЗ	Функция	Вкл.
	АПВ при срабатывании	Вкл.
	1,4
	7,33
ОЗЗ	Функция	Вкл.
	Действие	Сигнал
	1,8
	0,0645
	АПВ при срабатывании	Откл.
АПВ	Функция	1 крат
	0,6
	Фиксация блокирования	Вкл.