Рис.1 Схема сети

Таблица1 Исходные данные

Расчет сопротивлений элементов схемы замещения

Расчёт ступенчатых токовых защит ВЛ 1,2,3 от междуфазных КЗ.

На линии 2 устанавливается трехступенчатая токовая защита, где ступень - селективная МТО, уставка которой выбирается из условия отстройки от максимального тока КЗ на шинах противоположной подстанции.

Рассмотрим короткое замыкание в К3:

Принимаем

ступень - токовая отсечка с выдержкой времени (ТОВВ L2) рассчитывается по двум условиям:

1) По условию согласования с первыми (вторыми) ступенями защит предыдущих линий:

Согласование с L3:

Согласование с L5:

Согласование с L6:

2) По условию отстройки от тока, протекающего по защищаемой линии при КЗ за трансформатором, подключенным к шинам противоположной подстанции. Согласование с трансформатором 2:

кА

Наибольшим является ток при согласованием с L5:

Проверим чувствительность в конце L2 при K3.

По заданной уставке срабатывания ступени коэффициент чувствительности не удовлетворяет требованиям ПУЭ, т.к. в соответствии с пунктом 3.2.21 коэффициент чувствительность должен быть не менее 1,3, необходимо принимать дополнительные меры по его повышению. Проверим коэффициент чувствительности при согласовании с ступенью L5.

Найдем ток срабатывания защиты второй ступени L2 при согласовании со второй ступенью защиты L5:

- этот ток меньше, чем при согласовании с L6.

Найдем коэффициент чувствительности при согласовании с L6:

Коэффициент чувствительности снова не удовлетворяет требованиям ПУЭ. Тогда найдем ток срабатывания ТОВВ через необходимое значение коэффициента чувствительности:

Принимаем

ступень - максимальная токовая защита (МТЗ L2)

Первичный ток срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от проходящему по линии при самозапуске электродвигателя:

Где нагрузка, протекающая по L2

Определим коэффициенты чувствительности. В соответствии с ПУЭ 3.2.21, 3.2.25 для реле тока для выполнения функции основной защиты должен быть не менее 1,5, при выполнении функции резервирования 1,2.

Коэффициент чувствительности при ближнем резервировании в конце линии К3:

- Условие удовлетворяется

Коэффициент чувствительности при дальнем резервировании в К2:

- Условие удовлетворяется

Коэффициент чувствительности в режиме дальнего резервирования в К4 за трансформатором 2 (в случае КЗ за трансформатором рассматривается ток трехфазного КЗ в минимальном режиме):

По заданной уставке срабатывания коэффициент чувствительности не удовлетворяет требованиям ПУЭ, тогда в соответствии с пунктом 3.2.25 не учитываем этот коэффициент.

Принимаем

Расчет трёхступенчатой защиты линии 1 (L1)

На линии 1 устанавливается трехступенчатая токовая защита, где ступень - селективная МТО, уставка которой выбирается из условия отстройки от максимального тока КЗ на шинах противоположной подстанции.

Рассмотрим короткое замыкание в К5:

Принимаем

ступень - токовая отсечка с выдержкой времени (ТОВВ L1) рассчитывается по двум условиям:

1) По условию согласования с первыми (вторыми) ступенями защит предыдущих линий:

Согласование с L2:

Согласование с L4:

2) По условию отстройки от тока, протекающего по защищаемой линии при КЗ за трансформатором, подключенным к шинам противоположной подстанции.

Согласование с трансформатором 1

кА

Наибольшим является ток при согласованием с L2:

Проверим коэффициент чувствительности в конце L1 при K5:

По заданной уставке срабатывания ступени коэффициент чувствительности не удовлетворяет требованиям ПУЭ, т.к. в соответствии с пунктом 3.2.21 коэффициент чувствительность должен быть не менее 1,3, необходимо принимать дополнительные меры по его повышению. Проверим коэффициент чувствительности при согласовании с ступенью L2.

Найдем ток срабатывания защиты второй ступени L1 при согласовании со второй ступенью защиты L2:

- этот ток меньше, чем при согласовании с L4.

Найдем коэффициент чувствительности при согласовании с L4:

- Условие удовлетворяется

Принимаем

ступень - максимальная токовая защита (МТЗ L2)

Первичный ток срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от проходящему по линии при самозапуске электродвигателя:

Где нагрузка, протекающая по L1

Определим коэффициенты чувствительности. В соответствии с ПУЭ 3.2.21, 3.2.25 для реле тока для выполнения функции основной защиты должен быть не менее 1,5, при выполнении функции резервирования 1,2.

Коэффициент чувствительности при ближнем резервировании в К5:

- Условие удовлетворяется

Коэффициент чувствительности при дальнем резервировании в К3:

- Условие удовлетворяется

Коэффициент чувствительности в режиме дальнего резервирования в К6 за трансформатором 1 (в случае КЗ за трансформатором рассматривается ток трехфазного КЗ в минимальном режиме):

По заданной уставке срабатывания коэффициент чувствительности не удовлетворяет требованиям ПУЭ, тогда в соответствии с пунктом 3.2.25 не учитываем этот коэффициент.

Принимаем

Выдержки времени.

Отходящие линии 4,5,6 имеют t=;

отстройка от коэф. чувствительности

Расчет ступенчатой токовой защиты второй линии (L2)

Для составления схемы замещения нулевой последовательности пересчитаем сопротивления линий:

Рис.3 Схема замещения нулевой последовательности

Линия 2 является не тупиковой, поэтому на нее необходимо установить трехступенчатую токовую защиту.

Первая ступень. Ток срабатывания первой ступени защиты должен быть отстроен от тока в линии при замыкании на землю на шинах ее противоположного конца при выполнении защиты направленной, а также и при замыкании на землю на шинах данного конца линии при выполнении защиты ненаправленной.

По схеме замещения нулевой последовательности найдем суммарное сопротивление сети при К1:

ом

По схеме замещения прямой последовательности найдем суммарное сопротивление при К1

ом

По условию при рассматривается однофазное КЗ:

Так как в точку короткого замыкания К1 протекает ток от системы и от нейтрали трансформатора, необходимо найти ту часть тока, которая протекает в защищаемом элементе. Для этого найдем коэффициент токораспределения:

Ток, протекающий по защищаемой линии:

кА

Для того чтобы определить является ли защита направленной, определим ток срабатывания при К2 - за спиной защищаемой линии.

Найдем суммарные сопротивления прямой и обратной последовательностей:

ом

ом

Т.к. рассматривается однофазное КЗ:

Так как в точку короткого замыкания К2 протекает ток от системы и от нейтрали трансформатора, необходимо найти ту часть тока, которая протекает в защищаемом элементе. Для этого найдем коэффициент токораспределения:

кА

При КЗ за спиной в К2 защита не будет срабатывать, так как уставка срабатывания защиты составляет 1,38 кА. Значит защита является ненаправленной.

Вторая ступень. Ток срабатывания второй ступени защиты должен быть согласован с () ступенями защит отходящих линий, т.е. линии 5, линии 6 и линии 3. Найдем значения токов срабатывания защит этих линий: L5, L6 и L3.

L5. Уставка срабатывания защиты линии 5 задана в исходных данных (3,5 кА, но уставка задана некорректно, зададимся близким значением): кА

> кА

Тогда ом

ом

Определим ток КЗ в конце линии 5 в К3.

Найдем суммарные сопротивления прямой и обратной последовательностей:

ом

ом

Т.к. рассматривается однофазное КЗ:

Коэффициента токораспределения нет, так как весь ток протекает через нашу защиту.

кА

кА

L6. Уставка срабатывания защиты линии 6 задана в исходных данных : кА

> кА

Тогда ом

ом

Определим ток КЗ в конце линии 6 в К4.

Найдем суммарные сопротивления прямой и обратной последовательностей:

ом

ом

Т.к. рассматривается однофазное КЗ:

Коэффициента токораспределения нет, так как весь ток протекает через нашу защиту.

кА

кА

L3. Рассчитаем уставку срабатывания линии 3 для согласования с ТОВВ. Так как L3 тупиковая линия, то расчет ведем по аналогии с защитой от междуфазных КЗ, но отстраиваемся от тока небаланса.

При КЗ за трансформатором Т3:

Нагрузочный ток по линии 3:

Где -это нагрузка, протекающая по линии 3. Тогда выбираем трансформатор с первичным током А

Найдем кратность для определения коэффициента небаланса

> принимаем

кА

Определим уставку срабатывания второй ступени линии 2:

Согласование с L5: кА

Согласование с L6: кА

Согласование с L3: кА

Определяющим является согласования с L5 - кА

Определим коэффициент чувствительности защиты L2. Для этого сначала найдем ток двухфазного короткого замыкания на землю в К1 в минимальном режиме:

ом

ом

По условию при в минимальном режиме рассматривается двухфазное КЗ на землю:

При согласовании с L5

Коэффициент чувствительности меньше допустимого значения, тогда необходимо согласовать защиту линии 2 со второй ступенью линии 5, так как линия 3 имеет одноступенчатую защиту, а коэффициент чувствительности при согласовании с линией 6 также не удовлетворяет требованиям ().

Определим ток при двухфазном КЗ на землю в К3 в минимальном режиме (L5):

ом

ом

Т.к. в минимальном режиме рассматривается двухфазное КЗ на землю:

кА

кА

Принимаем: кА

Третья ступень. Ток срабатывания третьей ступени защиты отстраивается от тока небаланса, который будет протекать в нулевом проводе трансформатора Т3.

где кА

Нагрузочный ток по линии 2:

> тогда А

Найдем кратность для определения коэффициента небаланса

> принимаем

кА

Принимаем:

Проверим чувствительность защиты при дальнем резервировании.

- Условие удовлетворяется

- Условие удовлетворяется

При КЗ за L3:

ом

ом

Т.к. в минимальном режиме рассматривается двухфазное КЗ на землю:

- Условие удовлетворяется

Вывод

В ходе расчетно-графической работы были рассчитаны уставки токовых защит линий от междуфазных коротких замыканий:

· Защита 3 линии обеспечивается двухступенчатой токовой защитой: первая ступень - неселективная отсечка мгновенного действия, которая выбрана из условия отстройки от максимального тока КЗ за трансформатором, подключенным к шинам противоположной подстанции; вторая ступень - максимальная токовая защита, определяющим условием выбора уставки которой является отстройка от трансформатора 3.

· На линии 2 устанавливается трехступенчатая защита. Первая ступень - селективная мгновенная токовая отсечка, уставка которой выбрана из условия отстройки от максимального тока КЗ на шинах противоположной подстанции. Вторая ступень - токовая отсечка с выдержкой времени, которая выбрана по необходимому коэффициенту чувствительности, так как при согласовании с защитами отходящих линий требуемое значение коэффициента по ПУЭ не было достигнуто. Третья ступень - максимальная токовая защита, определяющим условием выбора уставки которой является отстройка от отходящих присоединений, а точнее от линии 3.

· На линии 1 также устанавливается трехступенчатая защита. Первая ступень- селективная мгновенная токовая отсечка, уставка которой выбрана из условия отстройки от максимального тока КЗ на шинах противоположной подстанции. Вторая ступень - токовая отсечка с выдержкой времени, которая выбрана из условия согласования со второй ступенью защиты линии 1. Третья ступень - максимальная токовая защита, уставка которой выбрана по условию отстройки от максимального тока проходящего по линии при самозапуске электродвигателя. Значения коэффициентов чувствительности защит всех линий удовлетворяют требованиям ПУЭ, кроме коэффициентов МТЗ линий 1 и 2 при дальнем резервировании, что является допустимым.

Также была рассчитана трехступенчатая токовая защита линии 2, так как она не является тупиковой. Ток срабатывания первой ступени защиты отстроен от тока при КЗ на землю на шине в конце линии, но защита является ненаправленной потому, что она не срабатывает при КЗ за спиной защищаемой линии. Уставка срабатывания второй ступени выбрана из условия согласования со второй ступенью защиты отходящей линии (L5). Ток срабатывания третьей ступени отстраивается от тока небаланса, протекающего в нулевом проводе трансформатора на шинах противоположной подстанции.

короткий замыкание замещение междуфазный

Список литературы

1. Руководящие указания по релейной защите. Вып.2. Ступенчатая токовая защита нулевой последовательности от замыканий на землю линий 110-220кВ/ Под редакцией А.К. Мержанова. -Л. Госэнергоиздат, 1961.

2. Правила устройства электроустановок. Согласовано в установленном порядке с Госстроем России, Госгортехнадзором России, РАО "ЕЭС России" (ОАО "ВНИИЭ") и представлено к утверждению Госэнергонадзором Минэнерго России. Утверждено Министерством энергетики Российской Федерации, приказ от 8 июля 2002 г. N 204.

3. Примеры расчета релейной защиты: учеб. пособие/ В.А. Давыдов, А.И. Щеглов, Л.Б. Быкова, А.С. Трофимов.- Новосибирск: Изд-во НГТУ,2011.-64с.

Размещено на Allbest.ur