Пример расчета токовой трехступенчатой защиты

 

Исходные данные.

   Токи короткого замыкания:

I⁽³⁾_{К1 max} = 15000 A;         I⁽³⁾_{К2 max} = 4050 A;      I⁽³⁾_{К3 max} = 1570 A;

I⁽²⁾_{К1 min} = 8667 A;     I⁽²⁾_{К2 min} = 3090 A;     I⁽²⁾_{К3 min} = 1290 A.

   Максимальные рабочие токи:

ток в линии W1 I_{раб max} = 300 A;

ток в линии W2 I_{раб max} = 260 A.

 

              

 

                            Решение

   I ступень

 

   Ток срабатывания мгновенной отсечки выбирается из условия отстройки от максимального тока КЗ в конце защищаемой линии:

 

             ;

 

,

 

где k_Н – коэффициент отстройки ≈ 1,2 ÷ 1,3

Время срабатывания первой ступени защиты выбирается с учетом отстройки защиты от искусственных кратковременных КЗ, создаваемых трубчатыми разрядниками и составляет не более 0,1 с. Примем

;               .

 

Чувствительность защиты при двухфазных коротких замыканиях

 > 1,5

 

 > 1,5

 

II ступень

Ток срабатывания токовой отсечки с выдержкой времени линии W1 определяется из условий согласования с током срабатывания мгновенной отсечки линии W2 (IIступень):

 

 

где  - коэффициент отстройки 2-ой ступени = 1,25.

   k_T - коэффициент токораспределения, учитывающий влияние тока подпитки от источника, подключенного к шинам подстанции Б. Поскольку в нашем примере нет дополнительного источника, подключенного к подстанции Б, то ток подпитки равен нулю и k_T = 1.

 

Выдержка времени 2-ой ступени защиты линии W1 больше выдержки времени 1-й ступени защиты линии W2 на ступень Δt = 0,5с:

        

 

Коэффициент чувствительности при двухфазном КЗ в конце защищаемой зоны (точке К2):

              > 1,3

   Защита чувствительна. При недостаточной чувствительности выполняют согласование защиты со 2-й ступенью защиты линии W2.

 

   III ступень

Ток срабатывания МТЗ (3-я ступень защиты линии W1) определяется из двух условий:

 – отстройки от максимального тока самозапуска двигателя; 

- согласования с током срабатывания МТЗ предыдущего участка (линии W2).

 

Ток срабатывания МТЗ линии W2:

 

         

 

   где  - коэффициент отстройки 3-ей ступени = 1,2

     k_сзп - коэффициент самозапуска заторможенной нагрузки = 2÷4

     k_в – коэффициент возврата = 0,85

 

Ток срабатывании МТЗ линии W1:

 

                                            (1-е условие)

 

 

                        (2-е условие)

 

Выбираем наибольший ток  = 847A

 

Коэффициент чувствительности защиты при коротком замыкании в точке К3

              

                 > 1,2

Защита чувствительна.

 

Выдержка времени 3-ей ступени защиты линии W1 больше выдержки времени 3-ей ступени защиты линии W2 на ступень Δt = 0,5с:

 

       

где  выбирается из условия согласования с выдержкой времени МТЗ предыдущего участка.

 

     

 

 

                                                    

 

 

Задача 2.2

   По исходным данным, приведенным в таблице 2.2.1, рассчитать токи короткого замыкания защищаемого трансформатора с учетом изменения сопротивления трансформатора при регулировании напряжения под нагрузкой.

   Рассчитать число витков обмоток НТТ, подключаемых к трансформаторам тока основной и неосновной сторон.

   Проверить чувствительность защиты при повреждениях в зоне ее действия.

   В соответствии со схемой включения реле РНТ-565 определить числа витков рабочей и уравнительной обмоток.

 

Таблица 2.2.1

№ варианта	Sтр,ном, МВ∙А	UВН ном, кВ	UНН ном, кВ	ΔU, %	uк мин, %	uк макс, %	Xс мин, Ом	Xс макс, Ом	Схема включения, № рисунка
1	16	115	11	±5	9,8	11,71	22	20	1,а
2	6,3	115	6,6	±10	9,84	11,58	24	22	1,б
3	6,3	115	6,6	±5	9,63	11,80	25	23	1,а
4	6,3	115	11	±10	9,84	11,58	21	18	1,б
5	6,3	115	11	±5	9,63	11,80	24	22	1,а
6	10	115	6,6	±5	8,7	12,36	23	21	1,б
7	10	115	11	±5	8,7	12,36	22	20	1,а
8	25	115	6,3	±5	9,84	11,72	25	23	1,б
9	25	115	10,5	±5	9,84	11,72	18	14	1,а
10	32	115	6,3	±5	9,77	11,58	18	16	1,б
11	32	115	10,5	±5	9,77	11,58	19	15	1,а
12	16	158	6,6	±12	11,5	10,8	18	17	1,б
13	16	158	11	±12	11,5	10,8	15	12	1,а
14	32	158	6,3	±12	10,89	10,14	20	18	1,б
15	32	158	10,5	±12	10,89	10,14	18	16	1,а
16	32	230	6,6	±10	11,6	12,7	25	20	1,б
17	32	230	10,5	±10	11,6	12,7	22	20	1,а
18	32	230	38,5	±10	11,6	12,7	18	15	1,б
19	63	230	6,6	±10	11,6	12,7	21	18	1,а
20	63	230	11	±10	11,6	12,7	23	19	1,б
21	63	330	6,3	±12	14,3	8,8	20	16	1,а
22	63	330	10,5	±12	14,3	8,8	18	16	1,б
23	63	330	38,5	±12	14,3	8,8	19	17	1,а
24	40	115	6,3	±12	9,59	11,46	18	17	1,б
25	40	115	10,5	±12	9,59	11,46	19	15	1,а
26	63	230	38,5	±10	11,6	12,7	25	22	1,б

 

 

Условные обозначения величин в таблице 2.2.1:

 

S_{тр ном} – номинальная мощность трансформатора;    U_{ВН ном} – номинальное напряжение трансформатора на стороне высшего напряжения;

U_{НН ном} - номинальное напряжение трансформатора на стороне низшего напряжения; ΔU, % - диапазон регулирования напряжения устройством РПН в процентах от U_{ВН ном}; u_{к мин}, % - минимальное напряжение короткого замыкания трансформатора в процентах от U_{ВН ном}; u_{к макс}, % - максимальное напряжение короткого замыкания трансформатора в процентах от U_{ВН ном};  

X_{с мин} – сопротивление системы в минимальном режиме работы;

X_{с макс} – сопротивление системы в максимальном режиме работы.

 

~~

Iосн

Iнеосн

Wур1

Wур2

Wур2

~~

Iнеосн

wраб

Iосн

 

 

                  а)                                      б)

 

Рис. 2.2.1. Схема включения обмоток реле РНТ-565 в        

дифференциальной защите: а) с использованием двух уравнительных обмоток;  б) с использованием рабочей и одной уравнительной обмоток.