8 пункт. 8 выбор релейной защиты

• Название: 8 выбор релейной защиты
• Дата: 10.04.2023
• Размер: 141.15 Kb.
• Имя файла: 8 пункт.docx
• Тип: Документы; #1051160

8 ВЫБОР РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

Выбор защиты трансформаторов зависит от мощности, назначения, места установки и эксплуатационного режима трансформатора.. В силовых трансформаторах возможны следующие виды повреждений: междуфазные в обмотках внутри бака и на выводах; витковые замыкания одной фазы; однофазные замыкания на землю в обмотке и наружных выводах, присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью; увеличение токов в обмотках, обусловленное внешними КЗ; токовые перегрузки обмоток, понижение уровня масла.

Для защиты трансформаторов при их повреждении и сигнализации о нарушениях нормальных режимов работы могут применяться следующие типы защиты: ДТЗ, МТЗ,ТО, газовая защита предохранителями.

Защита, устанавливаемая на силовом трансформаторе, должна или обеспечить его отключение при междуфазных и витковых КЗ, а также при замыкании на землю, или подавать сигнал о ненормальном режиме работы трансформатора (перегрузки трансформатора, повышения температуры масла и т.д.).

Виды защит, устанавливаем и на трансформаторе, определяют мощностью трансформатора, его назначением, местом установки и другими требованиями предъявляемые к режиму его эксплуатации.

Защита трансформаторов цеховых подстанций. В цеховых подстанциях устанавливают обычно силовые трансформаторы мощностью до 1000 кВА. На них устанавливают максимально токовую защиту, защита от однофазных замыканий на землю на стороне низшего напряжения; газовую защиту – для трансформаторов внутрицеховых мощностью до 400 кВА и выше.

Указанные защиты применяют в зависимости от типа аппаратов, установленных на стороне высшего напряжения: высоковольтный выключатель, выключатель нагрузки или предохранители. Применение последних значительно удешевляет установку и упрощает защиту.

Защиту предохранителями и выключателями нагрузки выполняют для трансформаторов мощностью до 1000 кВА, напряжением до 10 кВ с предохранителями ПК на 100 А и мощностью не более 2500 кВА. Напряжение 35 кВ c предохранителями ПК-35Н на 40 А; отключаемая мощность короткого замыкания не должна превышать 200 МВА.

Газовая защита применяется для предотвращения повреждения внутри корпуса трансформатора, сопровождающейся выделением газа, и для предотвращения понижения уровня масла. Применение газовой защиты является обязательным на трансформаторах мощностью 6300 кВА и более, а также на трансформаторах мощностью 1000 – 4000 кВА, и не имеющих ДТЗ или отсечки, и если МТЗ имеет выдержку времени одна секунда и более. Применение газовой защиты является обязательным также для внутрицеховых трансформаторов мощностью 630 кВА и более.

Рассчитать релейную защиту (РЗ) — это значит:

— выбрать вид и схему;

— выбрать токовые трансформаторы и токовые реле;

— Определить чувствительность защиты.

Основные понятия

Ток срабатывания реле (I_ср) — наименьший ток, при котором реле срабатывает.

Напряжение срабатывания реле (U_ср) — наименьшее напряжение, при котором реле срабатывает.

Ток возврата реле (I_в.р.) — наибольший ток, при котором реле возвращается в исходное состояние.

Напряжение возврата реле (U_в.р.) — наибольшее напряжение, при котором реле возвра­щается в исходное положение.

Коэффициент возврата (K_В) — это отношение тока или напряжения возврата к току или напряжению срабатывания, соответственно:

(8.1)

Ток срабатывания защиты (I_с.з.) — наименьший первичный ток, при котором срабаты­вает защита.

Токовая отсечка (ТО) — МТЗ с ограниченной зоной действия и токовым реле мгновенного действия (без реле времени).

Ток срабатывания ТО (I_с.то.) — наименьший ток мгновенного срабатывания защиты в первичной цепи.

Выбор вида и схемы РЗ

Сеть ВН цехового трансформатора на напряжение 6...35 кВ имеет изолированную нейтраль. В схемах защиты с силовыми выключателями на ВН (Рисунок 2) можно применить следующие виды РЗ:
Рисунок 2 – Схемы защиты от междуфазных токов КЗ и перегрузок на ВН.

1. МТЗ на реле типа РТ-40 в сочетании с реле времени типа ЭВ—100 или ЭВ-200 для вы­ключателей с ЭмО, типа РТВ для выключателя с пружинным приводом;

2. ТО (без выдержки времени) на реле типа РТ—40 косвенного действия при наличии электромагнита отключения (ЭмО), типа РТМ прямого действия при наличии пружинного привода;

3. сочетание ТО и МТЗ на реле типа ИТ-80, РТ-80, РТ-90 для выключателей с ЭмО, типа

РТМ и РТВ для выключателей с пружинным приводом.

Токовая отсечка (ТО) обеспечит защиту в зоне КЗ, а максимальная токовая защита (МТЗ) — в зоне перегрузки. Наиболее распространенные схемы, сочетающие ТО и МТЗ, могут быть однорелейные и двухрелейные, на постоянном и переменном оперативном токе.

Выбор токовых трансформаторов

Определяется номинальный ток нагрузки на ВН (I_н)

(для трансформатора) (8.2)

Выбираются по I_1н и I_2н трансформаторы тока для установки (таблица 1) и определя­ется номинальный коэффициент трансформации

(8.3)

Выбирается тип реле тока для защиты (таблица 2) и определяется уставка срабаты­вания по току

I_ср(мтз)=((K_зап*K_н*K_сх)/(K_вK_т))*I_нб, (8.4)

где I_ср(мтз) - ток срабатывания реле, расчетный, А;

I_нб - наибольший ток нагрузки защищаемого участка, А;

K_зап - коэффициент самозапуска ЭД;

K_н - коэффициент надежности отстройки, учитывающий погрешности

реле и ТТ;

K_в - коэффициент возврата реле;

K_сх - коэффициент схемы включения реле,

Коэффициент схемы (K_сх) – это отношение тока реле (I_р) к току фазы (I_ф).

K_сх = I_р/I_ф (8.5)

В зависимости от вида защищаемого участка принимаются следующие значения наибольшего тока (I_нб):

I_нб = I_н – линия без электродвигателя;

I_нб = I_п – линия с электродвигателем;

I_нб = I_к.макс. – для расчета токовой отсечки;

где I_н, I_п и I_к.макс. — ток номинальный в линии, пусковой ток ЭД и ток короткого замыкания (максимальный) в линии.

В зависимости от схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока и вида короткого замыкания принимаются следующие значения коэффициентов схемы (Kсх):

К_сх = 1 — при соединении обмоток по схеме «неполная звезда»;

К_сх = 1,73 — во всех случаях при 3-фазном КЗ;

K_сх = 1 — при КЗ двух фаз и одном токовом трансформаторе;

К_сх = 2 — при КЗ двух фаз и включении на разность токов обмоток двух ТТ.

Другие коэффициенты схемы на основании опыта эксплуатации принимаются:

K_зап = 1 – при отсутствии в линии ЭД,

K_зап = 2,5…3,0 – при наличии ЭД в линии,

K_н = 1,1…2,0 – уточняется по таблице 3,

K_в = 0,8…0,85.

По расчетному значению тока срабатывания (I_ср.р.) выбирается его каталожное значение (Iср.к.) согласно условию):

I_ср.к. ≥ I_ср.р.

Если применяется блокировка минимального напряжения, то

U_ср = (U_р.мин.)/(K_н*K_в*K_u), (8.6)

где U_р.мин. – минимальное рабочее напряжение нормального режима, В, принимают U_р.мин.=0.7U_н;

K_н = 1,1;

K_u ≥ 1,2;

K_u – коэффициент трансформации трансформатора напряжения,

K_u = U₁/U₂, (8.7)

где U₂ = 100В.

Определение коэффициента чувствительности защиты

K_ч = I_к.мин./I_с.з. = I_к.мин./I_ср.·K_т (без блокировки по напряжению), (8.8)

где I_к.мин. – минимальный ток КЗ в конце защищаемого участка, А;

I_сз – ток срабатывания защиты, А.

МТЗ надежно сработает, если

K_ч = U_к.макс./U_с.з.=U_к.макс/U_ср.K_u, (8.9)

где U_к.макс. – максимальное остаточное напряжение в месте установки защиты, кВ, принимают U_к.макс. = 0,6U_н.

Примечание. При токовой отсечке

I_с.то. = (K_н.*K_сх/K_т)*I_к.макс (8.10)

Линия ЭСН цехового трансформатора, имеющая на ВН силовой выключатель с пружинным приводом.

Тип трансформатора ТСЗ-630/15/0,4; = 0,42 кА; = 2,1 кА.

Защита от междуфазных КЗ. Вариант 22 (Расчет и проектирование схем

ЭСН; Шеховцов). Составить схему РЗ; Рассчитать и выбрать элементы РЗ от токов КЗ и перегрузки; Проверить надежность РЗ.


Рисунок 3 – Схема РЗ

1. Составляется схема РЗ (Рисунок 3) и наносятся данные.

- Так как требуется РЗ от токов КЗ и перегрузки, то принимается ТО (участок сразу после Qдо точки К₁) и МТЗ (далее до Т) на ВН.

- Так как выключатель силовой (Q) имеет пружинный привод, к установке принимается реле прямого дей­ствия типа РТМ и РТВ.

- Для защиты от междуфазных КЗ принимается схема соединения ТТ и вторичной нагруз­ки (реле) — на разность токов двух фаз.

- Так как сеть с ИН на ВН, то замыкание одной фазы на землю (или повреждение изоля­ции) контролирует УКИ с включением сигнализации при нарушении.

- На НН сеть с ГЗН, 4-проводная, поэтому все виды защит обеспечивает автомат SF. Так как трансформатор «сухой», то ГЗ не устанавливается.

2. Выбираются токовые трансформаторы. Определяется ток в линии ЭСН

(8.11)

А.

- Так как в линии ЭСН нет ЭД, то отстройка от пусковых токов не требуется.

Принимаются к установке в РЗ трансформаторы тока типа TJI-10 с

I1 = 50А и I2 = 5А в количестве 2 штук (по таблице - трансформаторы тока).

- Определяется коэффициент трансформации

(8.12)

.

3. Выбирается реле ТО типа РТМ. Определяется ток срабатывания реле

(8.13)

где K_н(то) = 1,8;

будет при 3-фазном токе КЗ;

К_сх = 1,73;

;

- Выбирается РТМ-IV, I_ср = 150 А;

- Определяется K_ч.(то)и надежность срабатывания ТО при наименьшем (2-

фазном) токе КЗ в начале линии ЭСН:

(8.14)



(8.15)

(8.16)

Условие надежности К_ч ≥ 1,2 выполнено, следовательно, то срабатывает

надежно.

4. Выбирается реле МТЗ типа РТВ.

- Определяется ток срабатывания реле

, (8.17)

где K_зап = 1 (нет ЭД);

K_сх = 1,25;

I_нб = 6,6А.





- Выбирается PTB-I, I_ср = 7,5 А.

Определяется K_ч(мтз) и надежность срабатывания МТЗ на остальном

участке при (в конце линии):





Условие надежности выполнено (K_ч.(мтз) ≥ 1,2)

5. Составляется схема зон действия РЗ (Рисунок 4).




Рисунок 4 – Схема зон действия РЗ
РЗ состоит из: 2*ТЛ-10, I₁ = 50А, I₂ = 5А;

РТМ-IV, I_ср = 150 А;

PTB-I, I_ср = 7,5 А.