2015-04-12
3095
Токовая отсечка от междуфазных КЗ. По условиям селективности токовая отсечка не должна срабатывать при КЗ на стороне 0,4 кВ. [1] Уставка срабатывания реле выбирается больше значения тока трехфазного КЗ на стороне 0,4 кВ. Защита не должна срабатывать при включении трансформатора от броска намагничивающего тока. В зону действия токовой отсечки входят выводы обмотки 6,3 (10,5) кВ, часть первичных обмоток трансформатора, а так же кабель, соединяющий трансформатор с выключателем на стороне 6,3 (10,5) кВ.
, (22)
при условии, что: Iс.о> Iнамагн. (23)
где: Iср.о – уставка по току срабатывания отсечки,
- значение тока трехфазного КЗ на выводах обмотки 0,4 кВ защищаемого трансформатора,
kотс – коэффициент отстройки, учитывающий погрешность работы терминала и погрешность при расчете значений токов КЗ,
Iнамагн.- амплитудное значение намагничивающего тока при включении трансформатора. Для цифровых терминалов «Sepam» kотс может лежать в диапазоне kотс = 1,1…1,15.
При включении силового трансформатора со стороны высшего напряжения отношение амплитуды броска тока намагничивания к амплитуде номинального значения тока не превышает 5. 
При невыполнении условия (2) необходимо отстраивать защиту от броска намагничивающего тока трансформатора. В этом случае уставка срабатывания отсечки выбирается из выражения:
(24)
Защита имеет независимую от тока характеристику, срабатывает без выдержки времени и действует на отключение трансформатора с помощью выключателя Q1 и независимого расцепителя автомата SF1. Защита реализуется на основе первой ступени встроенной максимальной токовой защиты «Sepam» код ANSI 50/51.
Чувствительность ТО проверяется по коэффициенту чувствительности защиты со стороны 6,3 (10,5) кВ:
, (25)
где: kч – коэффициент чувствительности в основной зоне работы защиты;
- ток двухфазного КЗ на выводах выключателя со стороны 6,3 (10,5) кВ;
Iср.з – значение уставки тока срабатывания защиты.
Согласно нормам ПУЭ [1] коэффициент чувствительности для основной зоны действия защиты должен быть не менее kч ³ 2 и для зоны резервирования kч ³ 1,2. Если при построении защиты возникают серьезные трудности с обеспечением заданной чувствительности в зоне резервирования, то ПУЭ допускает не обеспечивать резервирование защит в конце отходящих линий.
Максимальная токовая защита (МТЗ) трансформатора со стороны 6,3 (10,5) кВ. Значение уставки тока срабатывания МТЗ понижающего трансформатора 6,3(10,5)/0,4 кВ выбирают из следующих условий. Защита должна быть отстроена от максимально возможного тока нагрузки, с учетом токов самозапуска электродвигателей 0,4 кВ, и иметь высокую чувствительность.
Ток срабатывания защиты, с учетом отстройки от режима самозапуска электродвигателей, определяют из выражения:
, (26)
где kн - коэффициент надежности несрабатывания защиты;
kв- коэффициент возврата максимальных реле тока;
kсзп - коэффициент самозапуска нагрузки, отражающий увеличение рабочего тока Iраб.макс за счет одновременного пуска всех электродвигателей, которые затормозились при снижении напряжения во время возникновения КЗ.
Для построения МТЗ трансформаторов 6,3(10,5)/0,4 кВ с временем срабатывания более 0,3 с принимают значение kсзп ³ 1,1 ¸ 1,3.
Для цифровых терминалов «Sepam» значение коэффициента
kн принимают 1,1, а значение kв принимают 0,935 ± 0,05 (по информации фирмы «Shneider Electric»).
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 трансформатора
Iраб.макс определяется с учетом его максимально допустимой перегрузки.
Ток срабатывания МТЗ трансформатора 6,3 (10,5)/0,4 кВ, по условию согласования чувствительности последующей и предыдущей МТЗ (при последовательном включении защит), выбирается из выражения:
Iс.з.посл ³ kн.с. Iс.з.пред, (27)
где kн.с - коэффициент надежности согласования, значения которого зависят от типа токовых реле и принимаются в пределах от 1,1 до 1,3 ¸ 1,4 при согласовании с защитами прямого действия;
Iс.з.посл – уставка тока срабатывания МТЗ РУ 0,4 кВ, приведенное с учетом коэффициента трансформации к стороне 6,3 кВ.
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 выбирается большей, чем у защит предыдущих элементов.
При согласовании защит с применением принципа временной селективности срабатывание последующей защиты увеличивается на ступень селективности по отношению к предыдущей защите:
tср.посл = tср.пред + Dt, (28)
где: tср.посл – время срабатывания последующей защиты,
tср.пред - время срабатывания предыдущей защиты,
Dt –ступень селективности по времени.
Ступень селективности защиты для терминалов «Sepam» по времени выбирается из выражения:
Δt = tоткл + tвозвр + tпогр1 + tпогр2 + tзап, (29)
где: tоткл – время действия (отключения) выключателя (при отсутствии паспортных данных принимают tоткл=0,06 с);
tвозвр – время возврата защиты. Для реле «Sepam» tвозвр =0,05 с;
tпогр1 – погрешность срабатывания по времени для предыдущей защиты,
tпогр2 – погрешность срабатывания по времени для последующей защиты;
tзап – время запаса надежности срабатывания реле (tзап=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.
Чувствительность МТ З проверяется по коэффициенту чувствительности защиты со стороны 0,4 кВ:
, (30)
где: kч – коэффициент чувствительности в основной зоне работы защиты;
- ток двухфазного КЗ на выводах трансформатора со стороны 0,4 кВ;
Iср.з – значение уставки тока срабатывания защиты.
Согласно нормам ПУЭ [1] коэффициент чувствительности для основной зоны действия защиты должен быть не менее kч ³ 1,5 и для зоны резервирования kч ³ 1,2. Если при построении защиты возникают серьезные трудности с обеспечением заданной чувствительности в зоне резервирования, то ПУЭ допускает не обеспечивать резервирование защит в конце отходящих линий.
Токовая защита от симметричных перегрузок работает на сигнал или на включение обдува, либо на разгрузку. Для реализации данной защиты используется одна из ступеней максимальной токовой защиты терминалов «Sepam» код ANSI 50/51. Ток срабатывания защиты от перегрузки определяется из выражения:
Iсзп=kотсIном/kв, (31)
где: Iсзп– уставка по току срабатывания защиты от симметричной перегрузки,
Iном – значение номинального тока трансформатора в сети 6,3 (10,5) кВ,
kв – коэффициент возврата защиты, kотс – коэффициент отстройки.
Для цифровых терминалов «Sepam» принимают kотс = 1,05; kв = 0,935± 0,05.
Время срабатывания защиты от симметричных перегрузок (для устранения ложных срабатываний) должно превышать время работы основных защит трансформатора. Общепринятая в ряде энергопредприятий выдержка времени защиты трансформаторов от симметричных перегрузок составляет 9 с.
Токовая защита нулевой последовательности.
Токовая защита, реагирующая на действующее значение полного тока нулевой последовательности (3I0) промышленной частоты, применяется в сетях 6-35 кВ, работающих в режиме "Изолированная нейтраль" и в режиме "Нейтраль, заземленная через резистор". Селективность и чувствительность этой защиты обеспечивается выбором соответствующих параметров резистивного заземления и уставок РЗ.
При использовании «Sepam» в качестве измерительного органа защиты от ОЗЗ селективная работа защиты в режиме изолированной нейтрали может быть обеспечена при условии, когда суммарный емкостной ток сети ICS (минимально возможный из всех режимов работы сети) существенно превышает собственный емкостной ток любого фидера Iс.фид.макс (при внешнем ОЗЗ). Это условие получается из двух условий выбора тока срабатывания защиты:
- условия несрабатывания при внешнем ОЗЗ:
Iс.з ³ kн × kбр × Iс.фид.макс, (32)
где kн » 1,2 (коэффициент надежности);
kбр = 3 ¸ 5 (коэффициент “броска”, учитывающий бросок емкостного тока в момент возникновения ОЗЗ, а также способность реле реагировать на него);
Iс.фид.макс - собственный емкостной ток любого фидера (при внешнем ОЗЗ).
Максимальный собственный ёмкостной ток питающей Iс.фид.макс линии определяется исходя из длины и типа кабельной линии. Удельное значение емкостного тока IC, А/км кабеля для различного класса напряжения представлен ниже.
Таблица 10. Удельные значения емкостных токов в кабельных сетях (А/км).
| Сечение жил кабеля мм2 | Удельное значение емкостного тока IC, А/км при напряжении сети | |
| 6 кВ | 10 кВ | |
| 0,40 | 0,55 | |
| 0,50 | 0,65 | |
| 0,58 | 0,72 | |
| 0,68 | 0,80 | |
| 0,80 | 0,92 | |
| 0,90 | 1,04 | |
| 1,00 | 1,16 | |
| 1,18 | 1,30 | |
| 1,25 | 1,47 | |
| 1,45 | 1,70 |
- условия срабатывания (чувствительности):
kч= ICS / Iс.з = 1,5 ¸ 2. (33)
Бросок емкостного тока представляет собой апериодический процесс, который частично подавляется фильтрами цифровых терминалов. Поэтому, при использовании для защиты от ОЗЗ цифровых реле серии «Sepam», можно принимать значение: kбр =1 ¸ 1,5.
Защита должна работать с минимальной выдержкой времени 50 мс.
A. Варианты задания
Таблица 11. Варианты задания.
| Параметр | В - 1 | В - 2 | В - 3 | В - 4 | В - 5 |
| Мощность трансформатора Sтр (кВА) | |||||
| Номинальное напряжение Uн (кВ) | |||||
| Максимальный рабочий ток Iраб.макс. (А) | |||||
| Коэффициент трансформации трансформаторов тока Ктт | 200/5 | 150/5 | 300/5 | 300/5 | 150/5 |
| Коэффициент трансформации трансформаторов напряжения Ктн | 3600/230 | 3600/230 | 3600/230 | 6000/230 | 6000/230 |
| Базисный ток Iбаз (А) | |||||
| Ток трёхфазного КЗ за трансформатором IК3(3) (А) | |||||
| Ток двухфазного КЗ за трансформатором IК3(2) (А) | |||||
| Ток двухфазного КЗ вначале лини IК1(2) (А) | |||||
| Тип силового кабеля W1 | ААШв 3х95 | ААШв 3х50 | ААШв 3х150 | ААШв 3х150 | ААШв 3х50 |
| Длина W1 (км) | 0,7 | 1,2 | 0,8 | 0,8 | 1,5 |
| Суммарный ёмкостной ток сети ICS (А) | 5,05 | 5,2 | 5,05 | 5,2 | 5,5 |
| Действие защиты от ОЗЗ | сигнал | сигнал | откл. | откл. | откл. |
Токовые цепи релейной защиты соединены в схему полной звезды.
Коэффициент самозапуска нагрузки kсзп для всех вариантов принять равный 2.
Рисунок 21. Структурная схема защиты силового трансформатора.
