Практическая работа. Релейная защита 089. Пусковой орган защиты включает в себя токовые реле
 Скачать 0.61 Mb.
|
|
Задача №6 Максимальная токовая защита линии с блокировкой по напряжению. Назначение, схема, принцип действия, расчет тока срабатывания реле. Для оборудования, подверженного частым технологическим перегрузкам, максимальная токовая защита может оказаться слишком загрубленной из-за необходимости отстройки от пусковых режимов. В этих случаях для повышения чувствительности применяется блокировка по напряжению. Принципиальная схема максимальной токовой защиты с блокировкой по напряжению приведена на рис.  Пусковой орган защиты включает в себя токовые реле KA1, KA2, KA3 и три реле минимального напряжения KV1, KV 2, KV3, контакты которых реагируют на падение напряжения. Сигнал на запуск защиты формируется только при одновременном срабатывании реле тока и реле напряжения, что происходит при возникновении короткого замыкания.  Реле DW1, DW2 срабатывают, если сработает хотя бы одно реле тока или напряжения. Реле DX1 сработает, если сработали оба реле DW1, DW2. Реле DT1 формирует выдержку времени, необходимую для обеспечения требований селективности защиты, KL - срабатывание выключателя на отключение, KH - элемент сигнализации срабатывании защиты. В стандартных режимах реле напряжения не работают, и действие защиты блокируется. Поэтому ток срабатывания защиты выбирается из условия отстройки только от тока нормального или номинального режима. Реле напряжения настраиваются, исходя из условия. Uс.з = Uраб.мин / (Кзап × Кв) = 0,7 Uном где Uраб.мин = 0,9 Uном - минимальное рабочее напряжение. Кзап = 1,2 - коэффициент запаса. Кв = 1, 2 - коэффициент возврата реле. Напряжение установки срабатывания реле Uу.ср = Uс.з / Ku, где Ku - коэффициент трансформации трансформатора напряжения, к которому подключены реле минимального напряжения. Коэффициент чувствительности защиты по напряжению КчU = Uс.з/ Uост.макс, где Uост.макс - остаточное напряжение на шинах РУ, от которого отходит защищаемая линия при максимальной нагрузки системы. Для основных линий КчU > 1,5. Для протяженных линий чувствительность МТЗ с блокировкой по напряжению может оказаться недостаточной. Задача №13 Начертить схему максимальной токовой защиты (МТЗ) с независимой выдержкой времени питающей линии потребителя в сочетании с токовой отсечкой (ТО). Пояснить назначение МТЗ и ТО линий. Вычислить ток срабатывания Iс.з. максимальной токовой защиты линии, ток уставки срабатывания реле Iу.ср. Сделать заключение о чувствительности защиты. Вычислить ток срабатывания Iс.з. токовой отсечки линии, ток уставки срабатывания реле. Сделать заключение о чувствительности защиты. Исходные данные для вычислений приведены в табл. 2.  Исходные данные: Iраб.max = 86А Кс.з.п. = 2,5 KI = 20 Iк.min = 1050А Iк.max = 2100А I(2)к.min = 5200А Схема соединения – полная звезда. Решение: Начертить схему максимальной токовой защиты (МТЗ) с незави- симой выдержкой времени питающей линии потребителя в сочета- нии с токовой отсечкой (ТО). Пояснить назначение МТЗ и ТО линий.  На рис. 2, а показана принципиальная схема двухфазной двухрелейной максимальной токовой защиты с независимой выдержкой времени. Защиту, выполненную по этой схеме, широко используют в сетях с изолированной нейтралью, а также с нейтралью, заземленной через дугогасящий реактор (ДГР). На рис. представлена трехфазная трехрелейная схема. Защита, выполненная по этой схеме, действует при всех видах КЗ между фазами и замыкании одной или двух фаз на землю. Ее применяют также в сетях с глухозаземленной нейтралью. Реле максимального тока КА1, КА2 и КА3 воздействуют на реле времени КТ. Реле КТ через выдержку времени замыкает сигнальное реле КН и дает питание на KL - катушку выключателя. Для повышения чувствительности МТЗ дополняется блокировкой (пуском) по напряжению, благодаря чему защита действует только при КЗ и не действует в режиме максимальной нагрузки и при самозапуске электродвигателей.  Токовая отсечка – это разновидность максимальной токовой защиты с ограниченной зоной действия, предназначенная для быстрого отключения короткого замыкания. Отсечки бывают мгновенные и с малой выдержкой времени до 0,6 секунд. Отличие отсечки от мтз в отсутствии у токовой отсечки реле времени. Селективность действия токовой отсечки достигается ограничением ее зоны действия. Эта защита отстраивается от тока КЗ в конце защищаемой линии или места, до которого она должна действовать.  Зона действия токовой отсечки определяется графически. На рисунке наша защищаемая линия между точками АВ. Сначала строится кривая зависимость значения тока короткого замыкания от расстояния до точки КЗ. Точка КЗ в нашем примере – это конец линии, точка А. Затем строится прямая параллельная оси расстояния равная току срабатывания отсечки. Область пересечения прямой и кривой представляет собой зону действия защиты. В нашем примере зона действия защиты – это отрезок ВБ. Также зону действия токовой отсечки можно определить по выражению:  где: xЛ – сопротивление линии, для которой выбираем защиту EC – эквивалентная ЭДС генераторов системы xC – сопротивление системы МТЗ относится к разряду токовых защит, реагирующих на повышение тока в контролируемой цепи до некоторого расчетного уровня - тока срабатывания защиты 1с.з. Применяется для защиты электрооборудования и электросети от токов короткого замыкания и токов перегрузки. МТЗ всегда состоит из пускового органа, который выявляет момент КЗ или перегрузки линии (например РТ- 40) и замедляющего органа (например РВ-134), который нужен для обеспечения селективности защиты. Селективность действия смежных МТЗ достигается путем согласования их срабатывания во времени по ступенчатому принципу. Величина ступени Δ t выбирается такой, чтобы при КЗ в точке К1 МТЗ II не успела сработать. Требования к МТЗ (к выбору тока с.з.): 1. МТЗ не должна срабатывать при прохождении максимального тока нагрузки. 2. МТЗ должна надёжно действовать на защищаемом участке и иметь Кч ≥ 1,5 т.е. тока двухфазного КЗ, произошедшего в конце основной зоны защиты в 1,5 и более раз; 3. МТЗ должна действовать и при КЗ на смежном (резервном) участке и иметь Кч>1,2., т.е. ток срабатывания защиты должен быть меньше тока двухфазного КЗ, произошедшего в конце основной зоны защиты в 1,2 раза; 4. Реле тока МТЗ должны вернуться в исходное положение от тока нагрузки линии после отключения КЗ на смежном участке, называемым внешним КЗ. (поэтому важно чтобы коэффициент возврата Кв был высокий, к.п. не ниже 0,8. ТО (токовая отсечка) ТО - разновидность МТЗ, обеспечивает быстрое отключение места КЗ. Отличается от МТЗ отсутствием органа замедления и способом выбора тока срабатывания защиты В сетях с изолированной нейтралью применяется для защиты от межфазных КЗ ЛЭП, трансформаторов небольшой мощности (до 4000 кВА) и электродвигателей мощностью до 5000 кВт путем отключения без выдержки времени. Т.к. ТО защищает только от межфазных КЗ, поэтому она применяется совместно с МТЗ, в этом случае такая защита носит название двухступенчатой токовой защиты (МТЗ). Первичный ток срабатывания максимальной токовой защиты вы- бирается из условия отстройки от наибольшего тока нагрузки.  где Кн = 1,1÷1,2 — коэффициент надежности (отстройки); Кс.з.п. — коэффициент самозапуска, учитывающий возрастание тока нагрузки в послеаварийном режиме или после действия АВР за счет самозапуска электродвигателей; Кв = 0,8÷0,85 (для реле РТ-40) — коэффициент возврата реле; Iраб.mах — наибольший ток нагрузки защищаемой линии или транс- форматора. Ток срабатывания реле МТЗ  где Ксх = √3— коэффициент схемы; КI — коэффициент трансформации трансформаторов тока. Наибольший рабочий ток линии при нормальном режиме, прини- мается равным номинальному току трансформатора Iраб.max. = I1ном. Ток срабатывания реле определяется по формуле: Iс.р. = Iс.з×Ксх/ KI где Ксх — коэффициент схемы, равный 1 при включении реле тока на ток фазы и равный √3 при включении реле на разность токов двух фаз; KI — коэффициент трансформации трансформатора тока. Отсюда имеем следующее: Первичный ток срабатывания максимальной токовой защиты. Iс.з. = (1,2×2,5)×86/0,85=303А Ток срабатывания реле МТЗ. Iу.ср.= 303×1,73/(0,85×20)=30,93А Ток уставки срабатывания реле. Iс.р.=303×1/20=15,15А Коэффициент чувствительности защиты Кч.з.= Iк.min/ Iс.з. = 1050/303 = 3,46 Ток срабатывания Iс.з. токовой отсечки линии Iс.з.= Кз×Iк.макс = 1,3×2100 = 2730А. Ток уставки срабатывания реле. Iу.с.р = Кз×Ксх×Iк.макс / КI = 1,3×1×2100/20 = 136,5А Сделать заключение о чувствительности защиты.  Кч.= Iк.min/ Iс.з. = 5200/2730 = 1,9 (защита недостаточна). Задача №23 Начертить схему максимальной токовой защиты (МТЗ) токовой отсечки (ТО) двухобмоточного понижающего трансформатора. По- яснить, при каких повреждениях действует МТЗ и ТО. Вычислить ток срабатывания максимальной токовой защиты Iс.з., ток уставки срабатывания реле Iу.ср. Сделать заключение чувствитель- ности МТЗ. Вычислить ток срабатывания токовой отсечки Iс.з., ток уставки срабатывания реле Iу.ср. Сделать заключение о чувствительности ТО. Тип применяемых в защите токовых реле РТ-40.  МТЗ срабатывает, если ток трансформатора превышает некоторое допустимое значение. ТО отключает трансформатор при КЗ. Отличие МТЗ от ТО в том, что ТО не имеет выдержки времени. Токовая отсечка трансформатора отстраивается от тока внешнего КЗ на шинах низкого напряжения за выключателем Q2 Iс.з. = Кз × Iк.макс2 / Кт где Кз = 1,3 - 1,4 - коэффициент запаса. Iк.макс2 - максимальный ток КЗ на шинах вторичной обмотки одинокого трансформатора Кт - коэффициент трансформации трансформатора Ток срабатывания реле токовой отсечки задается формулой Iс.р. = Ксх × Ic.з / KI Чувствительность токовой отсечки характеризуется коэффициентом чувствительности Кч = Iк.мин (2) / Iс.з > 2 где Iк.мин (2) - ток двухфазного КЗ минимального режима на первичной стороне (между ТА1, ТА2 и Т - на схеме). Максимальная токовая защита предусматривается для защиты от внешних КЗ. Она является резервной для токовой отсечки и дифференциальной защиты на случай их отказа.. Выдержка времени МТЗ трансформатора задается на ступень выше, чем у защит линий, подключенных к вторичной обмотке. Ток срабатывания МТЗ для олного трансформатора Iс.з = Кз × Ксзп × I раб.макс / Кв где Кз - коэффициент запаса 1,15-1,25 Ксзп - 2,5-3 - коэффициент самозапуска асинхронных электродвигателей. Кв - коэффициент возврата реле (0,85 для РТ-40) I раб.макс - максимальный рабочий ток первичной обмотки трансформатора. Схема токовой отсечки и МТЗ трансформатора работает следующим образом. При КЗ в первичной обмотке или на вводах трансформатора срабатывают токовые реле КА1, КА2, КА3, КА4, если ток КЗ протекает по ТТ ТА1 и ТА2. Через замкнувшиеся контакты реле КА1 и КА2 собирается цепь промежуточного реле KL1, которое срабатывает. Контакты KL1 замыкают цепи катушек отключения YAT1 и YAT2 выключателей Q1 и Q2, которые срабатывают. При внешних КЗ, КЗ на вторичной обмотке или перегрузках сработают реле КА3 и КА4, через контакты которых запитывается реле времени КТ. Через выдержку времени замкнется реле KL1, которое замкнет катушки отключения YAT1 и YAT2. Исходные данные для вычислений приведены в табл. 3. Принятые обозначения в задачах: Sном.тр. — номинальная мощность двухобмоточного трансформато- ра; U1nom — номинальное напряжение первичной обмотки трансфор- матора; Ктр — коэффициент трансформации понижающего трансформатора; К1 — коэффициент трансформации измерительного трансформа- тора тока; Кс.з.п. — коэффициент самозапуска неотключившихся электродви- гателей; Iк.min2 — минимальный ток трехфазного короткого замыкания за трансформатором; Iк.mах — наибольший ток трехфазного короткого замыкания на за- жимах вторичной обмотки одиночно работающего защищаемого трансформатора; Ik.min1 — минимальный ток трехфазного короткого замыкания в ме- сте установки защиты (на зажимах первичной обмотки).  ДАНО: Sном.тр. — 400кв×А U1nom — 10кВ Ктр — 2,5 К1 — 15 Кс.з.п. — 2,5 Iк.min2 — 3,9кА Iк.mах — 4,5кА Ik.min1 — 0,6кА Схема соединения реле защиты – неполная звезда с двумя реле. Имеем такие результаты: Максимальный рабочий ток трансформатора Iраб= Sном/(Uном×3^0,5) = 400/(10×1,732) =23,1 А – первичная обмотка 57,73А – вторичная обмотка. Ток возврата защиты линии: Iв = Кс.з.п × Iраб×Кзап = 2,5×57,73×1,25 =57,73×2,5×1,25 = 180А Ток возврата защиты трансформатора: Iв = Кс.з.п × Iраб×Кзап = 2,5×23,1×1,25 =57,73×2,5×1,25 = 72А Ток срабатывания защиты Iс.з = IВ / Кв Kв для РТ-40 равно 0,8- 0,85 Отсюда ток срабатывания защиты линии: Iс.з.л = 180 / 0,85 = 212А Отсюда ток срабатывания защиты трансформатора: Iс.з.т = 72 / 0,85 = 85А Теперь можно найти ток уставки реле Iу.ср = Ксх × Iс.з. / KI где Ксх - коэффициент схемы - (для звезды 1) KI - коэффициент трансформации трансформаторов тока. Имеем: Iу.ср.л = 1×212/15=14,13А - для линии Iу.ср.т = 1×85/15=5,67А - для трансформатора Коэффициент чувствительности защиты Кч = Iк.мин (2) /Iс.з - где Iк.мин (2) минимальный ток КЗ в конце защищаемой линии. Кч = 600А/212А = 2,83 > 1,5 - защита достаточная Задача №34 Пояснить принцип действия дистанционной защиты. Начертить принципиальную схему дистанционной направленной трехступенча- той защиты. Объяснить назначение каждого органа защиты и указать применяемые реле. Описать действие схемы. Начертить и объяснить диаграммы распределения выдержек времени дистанционной защиты. Принцип действия дистанционной защиты (ДЗ) основан на определении удаленности до места КЗ путем измерения сопротивления, которое определяется по замеру: величины остаточного напряжения в месте установки защиты; величины тока КЗ, проходящего по защищаемому присоединению. В зависимости от удаленности до места КЗ защита действует с определенной выдержкой времени - выполняется многоступенчатой. Таким образом, ДЗ является защитой с относительной селективностью. Обычно дистанционная защита выполняется в виде трех ступеней: 1-ступень охватывает около 85 % линии; 2-ступень выбирается из условия надежного охвата защищаемой линии; 3-ступень выполняет задачи ближнего и дальнего резервирования. Функциональная схема дистанционной направленной трехступенчатой защиты показана на рис выше. Каждая ступень защиты содержит измерительный орган У первой и второй ступеней — это ненаправленные или направленные реле сопротивления — дистанционные органы KZ1I и KZ2II. Измерительный орган третьей ступени — реле KAIII(KZIII) — является одновременно пусковым органом всей защиты. Он срабатывает при повреждении в любой зоне и осуществляет пуск защиты (например, замыкает цепь оперативного тока). Пусковым органом дистанционной защиты могут быть или максимальные реле тока (КАШ), или минимальные реле сопротивления (KZIII). Они должны иметь высокую чувствительность, не действовать при максимальной нагрузке и по возможности не действовать при качаниях. Использование пускового органа сопротивления позволяет повысить чувствительность защиты, так как, реагируя на отношение Up/Ip = Zp, он более четко отличает перегрузки (Zp изменяется незначительно) от коротких замыканий (Zp уменьшается заметнее). Орган направления мощности — реле KW — предотвращает срабатывание защиты при направлении мощности к шинам подстанции и предусматривается в случаях, когда пусковой орган и дистанционные органы не обладают направленностью действия. Орган выдержек времени — реле КТ1—КТЗ — совместно с другими органами формирует трехступенчатую характеристику защиты.  Действие защиты. Действие защиты при повреждении в различных точках системы электроснабжения можно рассмотреть на примере защиты А1 (рис. 4. б). Орган направления мощности разрешает действовать защите только при направлении мощности от шин в линию, т.е. при коротких замыканиях в точках К1, K2, К3. Во всех случаях срабатывает пусковой орган. Если повреждение происходит в пределах первой зоны lI1 (точка K1), то срабатывают также дистанционные органы KZ1.I и KZ2.II. При этом приходят в действие все реле времени. Однако раньше других срабатывает реле времени КТ1, как имеющее наименьшую уставку tI1. Защита производит отключение выключателя с выдержкой времени первой ступени. Поведение защиты при коротком замыкании во второй зоне lII1 (точка К2) отличается тем, что дистанционный орган KZ1.I не срабатывает. Поэтому приходят в действие только реле КТ2 и КТ3. Раньше срабатывает реле времени КТ2, определяющее выдержку времени второй ступени, и защита отключает выключатель с временем tII1. При коротком замыкании в точке К3 оба дистанционных органа не срабатывают, а с выдержкой времени tIII1, создаваемой реле времени КТ3, действует третья ступень защиты. |