МУ по КП. Курсовой проект должен включать в себя введение, основную часть и заключение, а также список использованной литературы
 Скачать 1.28 Mb.
|
|
б (кривая 1). При известном значении тока I (2) к следует определить время плавления t пл плавкой вставки (fuse link), соответствующее расчетному току I расч = 0,8 I (2) к . Уменьшение тока КЗ производится для учета допускаемого для предохранителей разброса времятоковых характеристик на 20%. При этом расчётном токе время срабатывания последующей (вышестоящей) релейной защиты 2 с реле SEPAM должно быть выбрано по выражению (1.5): t с.з 2 = t пл + t , где t - ступень селективности; при отсутствии на питающей линии АПВ (autoreclosing). Ступень селективности должна учитывать время гашения электрической дуги в патроне плавкого предохранителя, но при наличии АПВ это время можно не учитывать, так как дуга погаснет во время безтоковой паузы перед АПВ. Для выбранного по условиям (1.1), (1.2) и (1.4) тока срабатывания защиты 2 определяется кратность тока I * = 0,8 ) 2 ( мин к I /I с.з 2 , и затем подбирается времятоковая характеристика реле SEPAM защиты 2. Рекомендуется начать выбор со стандартной зависимой характеристики SEPAM. Для этой характеристики SEPAM определяем коэффициент TMS по выражению (1.10 а), где = 0,02; k = 0,14. Далее для построения этой времятоковой характеристики реле SEPAM защиты 2 рассчитываются значения t с.з.2 при нескольких произвольных значениях кратности тока I * , например, 1,5; 2; 2,5 и 3 при выбранном TMS по выражению (1.7). Построенные времятоковые характеристики 1 и 2 покажут, удалось ли обеспечить селективность во всем диапазоне возможных токов КЗ или только при больших значениях этих токов. Сделаем два числовых примера к этому случаю. Пример 1. Трансформатор 0,16 МВА , I пр = 20 А . Ток срабатывания защиты 2 I с.з.2 = 75 А (первичных). Ток ) 2 ( мин к I = 150 A . Определяется расчётный ток: I расч = 0,8 ) 2 ( мин к I = 0,8 150 = 120 A . При этом токе определяется время плавления плавкого предохранителя: t пл = 0,4 с (рис.1.12). Принимаем ступень селективности t = 0,3 с и определяем t с.з.2 = t пл + t = 0,4 + 0,3 = 0,7 с Кратность тока I * = 0,8 ) 2 ( к.мин I / I с.з.2 = 120 / 75 = 1,6 . Для "стандартной" характеристики SEPAM по выражению (1.9) определяется коэффициент TMS : TMS = 14 , 0 ) 1 6 , 1 ( 7 , 0 02 , 0 = 0,047 Принимается уставка коэффициента TMS = 0,05 (рис.1.11). Для построения времятоковой характеристики реле SEPAM защиты 2 рассчитывается несколько значений t с.з.2 по выражению (1.8): При I * = 1,3 (100 А) t с.з.2 = 1 3 , 1 14 , 0 05 , 0 02 , 0 = 1,9 с 1,5 (112 А) .............…………… 0,86 с 2,0 (150 А) .............…………… 0,5 с 2,5 (187 А) .............…………… 0,4 с Построенные характеристики 1 и 2 показывают, что селективность обеспечивается при всех значениях токов КЗ (рис.1.12). Пример 2. При тех же данных, что и в предыдущем примере, но при меньшем токе срабатывания защиты 2, например, I с.з.2 =50 А (первичных), кратность тока I * = =120/50 = 2,4 , а коэффициент TMS по выражению (1.9): TMS = 0 7 2 40 02 1 014 , ( , , ) , = 0,09 , принимаем TMS = 0,1 По выражению (1.12) для "стандартной" ( SIT ) времятоковой характеристики определяем t с.з.2 при разных кратностях тока I * : I * = 1,3 (65 А) t с.з.2 = 2,6 с 1,5 (75 А) ..........………………. 1,7 с 2,0 (100 А)..........……………… 1,0 с 2,5 (125 А)..........……………… 0,7 с 3,0 (150 А)..........……………… 0,6 с Построенная на рис.1.12,б штрих-пунктирная кривая 2' пересекается с характеристикой предохранителя 1, что указывает на отсутствие селективности при малых значениях токов КЗ, т.е. при маловероятных междуфазных КЗ внутри трансформатора. Если защита 2 чувствительна к КЗ за трансформатором, то рекомендуется согласовать характеристики этой линейной защиты 2 и автоматических выключателей на линиях низшего напряжения (0,4 кВ). В этом же случае можно попробовать использовать другую времятоковую характеристику SEPAM, а именно “очень зависимую” (VIT - very inverse time) характеристику, для которой значения коэффициентов = 1, k =13,5. Для этой характеристики определяем коэффициент TMS по выражению (1.9): TMS = k ) 1 I ( t * з с = 5 , 13 ) 1 I ( t 1 * 2 з с ; при t с.з.2 = 0,7 с и I * =120 / 50 =2,4 TMS = 0,07. Определяется по выражению (1.10) время срабатывания реле SEPAM при разных кратностях тока: 1,3; 1,5; 2,0; 2,5 и 3. При I * = 1,3 (I = 65 А): t с.з = 1 I 5 , 13 07 , 0 * = 1 3 , 1 5 , 13 07 , 0 = 4 с. при I * = 1,5 (75 А) t с.з = 1,9 с 1,8 (90 А) ..........………………. 1,2 с 2,0 (100 А)..........……………… 0,9 с 2,5 (125 А)..........……………… 0,6 с 3,0 (150 А)..........……………… 0,5 с. Из этих цифр видно, что использование этого типа характеристики несколько уменьшает время срабатывания защиты 2 при больших токах КЗ. Кривая 2V построена на рис.1.12, в масштабе отличном от рис.1.12, б. Далее для сравнения сделаем расчет "чрезвычайно" обратнозависимой времятоковой характеристики (EIT - extremelyinversetime), для которой значения =2, k =80. Коэффициент TMS определяется по выражению (1.9): k ) 1 I ( t TMS * з с t I с з * ( ) 2 2 1 80 и для t с.з.2 = 0,7 c и I * = 120 / 50 = 2,4 TMS = 0,04, принимаем TMS = 0,05 по выражению (1.8): t с.з = 1 I 80 05 , 0 2 * = 1 I 4 2 * определяется несколько значений t с.з : при I * = 1,3 (65 А) t с.з = 5,8 с 1,5 (75 А)..........……………….. 3,2 с 1,8 (90 А)..........……………….. 1,8 с 2,0 (100 А).........………………. 1,3 с 2,5 (125 А).........………………. 0,76 с 3,0 (150 А).........………………. 0,5 с Экстремальная характеристика построена на рис.1.12, в (кривая EIT). Хорошо видно, что защита 2 с "чрезвычайно" обратнозависимой характеристикой обеспечивает значительно лучшую селективность защиты линии с предохранителем 1, чем с другими характеристиками ("стандартной" SIT и "очень зависимой" VIT). Однако, при повреждениях на линии, например, в диапазоне токов КЗ от 80 до 110 А при использовании чрезвычайно обратнозависимой характеристики защита линии будет действовать значительно медленнее, чем при использовании других характеристик. Поскольку вероятность КЗ на линиях значительно выше, чем вероятность междуфазных КЗ внутри бака трансформаторов использование чрезвычайно обратнозависимой характеристики в данном случае следует считать нецелесообразным. Тем более, что при КЗ на выводах трансформатора (в данном примере I к = 150 A, рис.1.12, а) все рассмотренные характеристики идентичны: t с.з 0,5 с. Кроме того, использование чрезвычайно обратнозависимой характеристики вместо "стандартной" может потребовать увеличение времени срабатывания вышестоящей защиты (которая на рис.1.12 не показана). Построенная на этом же рис.1.12 RI-характеристика защиты 2 с тем же током срабатывания 50 А оказывается совершенно непригодной по условию согласования с времятоковой характеристикой 1 плавкого предохранителя типа ПКТ. Случай 2, когда на предыдущей (нижестоящей) линии Л1 установлена защита с индукционным реле РТ-80 с обратнозависимой времятоковой характеристикой (рис.1.13) с известными уставками, а на последующей (вышестоящей) линии 2 надо выбрать обратнозависимую характеристику МТЗ реле SEPAM. Предположим, что ток срабатывания защиты 2 уже выбран по условиям (1.1), (1.2) и (1.4) и равен, например, 120 А (первичных). Рисунок1.13 - Пример согласования характеристик реле SEPAM и дискового индукционного реле РТ-80 Для защиты 2 вначале выбираем "стандартную" характеристику, выраженную формулой (1.12а), где = 0,02, k = 0,14. Кратность тока I * определяется по отношению к току срабатывания (уставке) I с.з = 120 А. За расчетный ток через защиту 2 принимается сумма токов: максимальное значение тока при КЗ в начале предыдущей линии 1 (200 А) плюс ток нагрузки неповрежденных предыдущих линий (20 А). Таким образом: = А 120 А 220 1,83. Время срабатывания защиты 1 при КЗ в начале защищаемой линии (I к.макс =200 А и I *1 = 80 200 = 2,5) определяется по типовой характеристике реле РТ-80 равным t с.з.1 = =0,8 с (рис.1.13, б). Принимая t=0,3 с, получаем, что для реле SEPAM t с.з.2 = 0,8 + +0,3 = 1,1 с при I * = 1,83. Выбирается коэффициент TMS для "стандартной" характеристики защиты 2 по выражению (1.9): I 2 TMS = k ) 1 I ( t 02 , 0 * 2 з с = 14 , 0 ) 1 83 , 1 ( 1 , 1 02 , 0 = 0,1. Для построения “стандартной” времятоковой характеристики реле SEPAM защиты 2 рассчитываются значения t с.з.2 при нескольких произвольных значениях I * по формуле(1.10) при выбранном TMS = 0,1: t с.з = 1 I k TMS * = 1 I 14 , 0 1 , 0 02 , 0 * Результаты расчета следующие: при: I * = 1,5(180 А) t с.з.2 = 1,7 с 1,7(200 А)..........………………. 1,3 с 2,0(240 А)..........………………. 1,0 с 2,5(300 А)..........………………. 0,75 с 3,0(360 А)..........………………. 0,6 с "Стандартная" характеристика защиты 2 показана на рис.1.13. Для сравнения построим на том же рисунке "очень зависимую" характеристику защиты 2V (very inverse), для которой = 1 , а k = 13,5 . Выбираем значение коэффициента TMS по выражению (1.10): TMS = 5 , 13 ) 1 83 , 1 ( 1 , 1 1 = 0,07 Далее рассчитываются точки этой кривой: при I * = 1,5 (180 A) t с.з.2 = 1,9 с 1,7 (200 А)..........……………… 1,35 с 2,0 (240 А)..........……………… 0,9 с 2,5 (300 А)..........……………… 0,6 с 3,0 (360 А)..........……………… 0,47 с Характеристика 2V обеспечивает несколько более быстрое отключение близких КЗ на защищаемой линии Л2. Однако это не будет иметь значения, если у защиты 2 ввести токовую отсечку (I>>). Выбор уставок для такого варианта будет подробно рассмотрен далее. Также для сравнения построим на том же рис.1.13 кривую RI- характеристики защиты 2 по формуле (1.11). Кривая 2RI при малых значениях токов КЗ опасно сближается с кривой 1, что может вызвать неселективное действие вышестоящей защиты 2. Необходимо обратить внимание на трансформаторы тока (ТТ) защиты 1 и рассчитать их погрешность при том же расчетном токе, при котором определялось время срабатывания защиты 1. В данном случае это ток при КЗ в начале предыдущей линии 1 (200 А на рис.1.13). Погрешность ТТ не должна превышать 10%. Увеличение погрешности ТТ вызывает уменьшение тока в реле и, как следствие, увеличение времени срабатывания зависимой защиты 1 и может привести к неселективному отключению линии Л2. Расчет погрешностей ТТ рассматривается в [6]. Случай 3 отличается от предыдущего случая 2 тем, что в реле РТ-80 защиты 1 введена в действие "отсечка" - электромагнитный элемент мгновенного действия (I>>) с током срабатывания, например, в 2 раза большим, чем ток срабатывания индукционного элемента: I с.о = 2 I с.з = 2 8 = 160 А (первичных). Характеристика защиты 1 показана на рис.1.14, б. Для выбора коэффициента TMS "стандартной" обратнозависимой времятоковой характеристики МТЗ защиты 2 определяется кратность тока I * = 2 з с н 1 о с I I I = 120 20 160 = 1,5, где: I с.з.2 = 120 А из предыдущего случая 2. Рис.1.14. Пример согласования характеристик цифрового реле SEPAM с трёхступенчатой токовой защитой и реле РТ-80 с использованием "отсечки". Затем определяем время срабатывания МТЗ защиты 2 по условию: t с.з = t с.з.1 + t = 1,1 + 0,3 = 1,4 с, где t с.з.1 - время срабатывания защиты 1 при токе КЗ, равном току срабатывания отсечки в реле РТ-80, т.е. 160 А (рис.1.14, б). Коэффициент TMS определяется по выражению (1.9): TMS = 14 , 0 ) 1 5 , 1 ( 4 , 1 02 , 0 = 0,08. Построение кривой 2 производится так же, как в предыдущем случае по следующим точкам (сплошная линия на рис.1.14, б): I * = 1,3 (156 А) t с.з.2 = 2,1 с 1,5 (180 А) ..........……………... 1,4 с 1,7 (200 А) ..........……………... 1,05 с 2,0 (240 А) ..........……………... 0,8 с и т.д. Для сравнения показана характеристика защиты 2 из предыдущего случая 2, которая расположена несколько выше (штрих-пунктирная кривая 2'). Снижение времени срабатывания последующей защиты 2 достигнуто в данном случае благодаря наличию отсечки с t с.о = 0 с у предыдущей защиты 1. Но ещё более значительное снижение времени срабатывания защиты 2 достигается тем, что в реле SEPAM имеется двух или трехступенчатая токовая защита. Выбираем ток срабатывания для отсечки I с.о защиты 2 по условию (1.2) согласования с отсечкой защиты 1: I с.о 2 = k н.с (I с.о 1 + I н ) = 1,3 (160 +20) = 234 А. При выбранном токе срабатывания отсечка 2 оказывается недостаточно надёжно отстроенной от КЗ в начале предыдущей линии Л1: k н = к 2 о с I I = 200 234 = 1,17 (рис.1.14). Обычно считается достаточным k н 1,2. Поэтому следует ввести небольшое замедление действия этой отсечки, выбрав по выражению (1.5): t с.о.2 = t с.о.1 + t = 0 + (0,2 0,3) = (0,2 0,3) с. Это будет правильным решением, если в реле SEPAM имеется ещё одна отсечка, для которой следует выбрать ток срабатывания по условию отстройки от максимального тока КЗ на Л1. I с.о.2 k н I к макс = (1,2 1,3) 200 = 240 260 А и тогда t = 0 с. В том случае, когда в реле 2 имеется только двухступенчатая токовая защита 2, следует для второй ступени выбрать I с.о.2 = 240 260 А и t= 0 с (штриховая линия 2" на рис.1.14). Из рис.1.14, б видно, что трёхступенчатая токовая защита 2 значительно ускоряет отключение КЗ на линии Л2 в диапазоне токов от 234 А до (240 260) А, по сравнению с двухступенчатой токовой защитой. Важно отметить, что на предыдущей линии Л1 двухступенчатая токовая защита может быть выполнена не только на аналоговом реле косвенного действия, но и на реле прямого действия: РТМ (отсечка) и РТВ (МТЗ). В этих случаях, прежде всего, следует убедиться в возможности надёжного срабатывания токовой отсечки (реле РТМ) при реальных значениях погрешности трансформаторов тока, поскольку для этих защит допускаются погрешности трансформаторов тока более 10% и реально они могут быть даже более 50% [6]. Случай 4: на питающем элементе 2 (рис.1.15) установлена максимальная токовая защита с независимой характеристикой с заданными уставками: 600 А (первичных), 1 с. Необходимо выбрать обратнозависимую характеристику МТЗ цифрового реле на предыдущей (нижестоящей) линии Л1, которая обеспечивала бы необходимую селективность с защитой питающего (вышестоящего) элемента 2. Таким образом, необходимо обеспечить селективность для двух однотипных защит SEPAM. Ступень селективности t между характеристиками защит 2 и 1 должна обеспечиваться при токе КЗ, равном току срабатывания вышестоящей защиты 2 минус ток нагрузки неповрежденных элементов (рис.1.15): I к = 600 – 200 = 400 А. Рис.1.15. Пример согласования обратнозависимой характеристики реле SEPAM или SPAC и независимой характеристики последующего элемента 2 (SEPAM) Время срабатывания защиты 1 при этом токе КЗ выбирается по условию селективности: t с.з.1 = t с.з.2 t = 1 0,3 = 0,7 с. Предположим, что ток срабатывания защиты 1 не более 125 А, и определим кратность этого тока в выбранной контрольной точке характеристики 1: I * = 400 / 125 = 3,2. Как уже указывалось выше при расчете МТЗ линий 10(6) кВ в России рекомендуется, прежде всего, рассмотреть возможность использования "стандартной" обратнозависимой характеристики цифрового реле. Для нее определяется по выражению (1.9) коэффициент TMS: TMS = ) 1 I ( t * 1 з с = 14 , 0 ) 1 2 , 3 ( 7 , 0 02 , 0 = 0,12. Для построения стандартной времятоковой характеристики цифрового реле SEPAM (или "нормальной" характеристики для SPAC) защиты 1 рассчитывается несколько значений t с.з 1 по выражению (1.10): При I * = 1,5 t с.з 1 = 1 5 , 1 14 , 0 12 , 0 02 , 0 = 2 с (I к = 187,5 А), 2 (250 A).............…………….. 1,2 с 2,5 (312,5 А)...........…………… 0,9 с и т.д. Кривая 1 построена на рис.1.15, б. Учет влияния нагрузки очень важен для обеспечения селективной работы защит с обратнозависимыми времятоковыми характеристиками, так как время срабатывания этих защит зависит от значения проходящего тока. Если бы мы не учли влияние тока нагрузки неповрежденных линий (200 А в этом примере), то могли бы ошибочно выбрать контрольную точку с параметрами 0,7 с и 600 А и построить характеристику 1' (штриховая линия на рис.1.15, б). Однако при токе КЗ, равном 600 А, когда приходит в действие защита 2 и срабатывает через 1 с, через защиту 1 проходит не 600 А, а (600 − 200) А, т.е. 400 А! При этом токе время срабатывания защиты 1 с ошибочно выбранной характеристикой 1' будет более 1,2 с, и защита попросту не успеет сработать раньше, чем защита 2 (вышестоящая). Это показывает штрихпунктирная кривая 1" на рис.1.15, |