Курсовая работа: Проектирование релейной защиты системы электроснабжения

Таблица 8.1 - Расчет номинальных токов в плечах защиты.

Выбор тока начала торможения ДТЗ

Ток начала торможения ДТЗ IТ.0 задается в относительных единицах от базисного тока защищаемого объекта в диапазоне от 0,60 до 1,00 от IБАЗ с шагом 0,01. Ток начала торможения ДТЗ IТ.0 рекомендуется принимать равным IТ.0 = 1,0. В шкафах защиты автотрансформатора ШЭ 2607 042043, ШЭ 2710 542543 ток начала торможения ДЗО НН выбирается аналогично, обозначается "Iт 0 ДЗО НН" и задается в относительных единицах от базисного тока с высшей стороны защищаемого объекта в диапазоне от 0,60 до 1,00 с шагом 0,01.

Расчет минимального тока срабатывания ДТЗ

Минимальный ток срабатывания ДТЗ на горизонтальном участке характеристики IД.0 при отсутствии торможения определяется по условию отстройки от тока небаланса в переходном режиме работы защищаемого трансформатора при малых сквозных токах (внешнее КЗ с низким уровнем токов КЗ) и рассчитывается по выражению:

где kотс - коэффициент отстройки, учитывающий погрешности измерительного органа, ошибки расчета и необходимый запас, и принимается равным 1,2;

IНБ,РАСЧ* - относительный ток небаланса в переходном режиме работы защищаемого трансформатора при малых сквозных токах (внешнее КЗ с низким уровнем токов КЗ), определяемый по выражению:

где KПЕР - коэффициент, учитывающий переходный процесс, при использовании на разных сторонах защищаемого трансформатора (автотрансформатора) разнотипных трансформаторов тока принимается KПЕР=3.

KОДН=1 - коэффициент однотипности трансформатора тока;

=0,1 - относительное значение полной погрешности ТТ в режиме, соответствующем установившемуся КЗ;

?UРПН=0,12 - относительная погрешность, обусловленная наличием РПН, принимается равной большему значению диапазона регулирования;

?fВЫР=0,02 - относительная погрешность выравнивания токов плеч. Данная погрешность определяется погрешностями входных ТТ и аналого-цифровыми преобразователями терминала;

?fПТТ - относительная погрешность выравнивания внешнего трансформатора или автотрансформатора (АТ-31 или АТ-32), используемого для выравнивания значения базисного тока соответствующей стороны, если он выходит за пределы диапазона от 0,251 до 16,000 А. Токовая погрешность выравнивания внешних выравнивающих автотрансформаторов АТ-31, АТ-32 не превышает 5% (?fПТТ = 0,05) при подключении цепей защиты ко вторичной обмотке выравнивающих автотрансформаторов, по данным завода изготовителя. Так как в рассматриваемом случае промежуточный трансформатор не используется, принимаем ?fПТТ=0;

IТ.0,РАСЧ - расчетное значение тока начала торможения, в качестве которого принимается принятое значение уставки (фирмой "ЭКРА" рекомендуется вне зависимости от принятого значения уставки принимать данное расчетное значение IТ.0,РАСЧ равным 1).

Расчет тока торможения блокировки ДТЗ

Ток торможения блокировки IТ.БЛ определяет переключение характеристики срабатывания ДТЗ с наклонного участка на вертикальный:

- если I'1 ? IТ.БЛ и I'2 ? IТ.БЛ - ДТЗ блокируется;

- если I'1 < IТ.БЛ или I'2 < IТ.БЛ - наклон характеристики срабатывания ДТЗ определяется коэффициентом торможения.

Ток торможения блокировки IТ.БЛ определяется отстройкой от максимально возможного сквозного тока нагрузки Т (АТ). Наибольшее значение сквозной ток нагрузки достигает при действии АВР секционного выключателя или АПВ питающих линий. Ток торможения блокировки может быть принят равным:

где KОТС - коэффициент отстройки, принимаемый равным 1,1;

KПРЕД.НАГР - коэффициент, определяющий предельную нагрузочную способность трансформатора в зависимости от его мощности, принимается из диапазона от 1,5 до 2,0: для распределительных трансформаторов KПРЕД.НАГР = 2,0;

IНОМ* - относительный номинальный ток трансформатора, определяемый по выражению:

где IНОМ,НАГР - максимально возможный сквозной ток нагрузки трансформатора;

IБАЗ,СТОР - базисный ток соответствующей стороны трансформатора;

KТТ,СТОР - коэффициент трансформации ТТ, соответствующей стороны трансформатора;

KСХ,ТТ,СТОР - коэффициент, учитывающий схему соединения вторичных обмоток главных ТТ соответствующей стороны.

Ток торможения блокировки задается в относительных единицах от базисного тока защищаемого объекта (IБАЗ) в диапазоне от 1,2 до 3,0 с шагом 0,1.

Принимаем IТ.БЛ=1,8

Расчет коэффициента торможения ДТЗ

Коэффициент торможения определяет отстройку ДТЗ от внешних КЗ. Под коэффициентом торможения понимается отношение приращения дифференциального тока (IД) к приращению тормозного тока (IТ). С помощью правильного выбора коэффициента торможения обеспечивается несрабатывание ДТЗ трансформатора в диапазоне значений тормозного тока от IТ.0 до IТ.БЛ.

Значение коэффициента торможения рекомендуется рассчитывать по выражению:

где KОТС - коэффициент отстройки, принимаемый из диапазона от 1,1 до 1,3;

IД.0 - принятое значение минимального тока срабатывания;

IТ.0 - принятое значение тока начала торможения;

IНБ - расчетный ток небаланса, вызванный протеканием по защищаемому трансформатору сквозного тока и рассчитываемый по выражению:

где =0,1 - относительное значение полной погрешности ТТ в режиме КЗ.

IСКВ* - максимальное значение тока, равное току внешнего металлического КЗ, приведенное к базисному току стороны внешнего КЗ, определяемый по выражению

где IКЗ.МАКС=2940 А - ток внешнего металлического КЗ;

IТ - расчетный тормозной ток, определяемый по выражению:

где =180-, а - угол между векторами токов IСКВ* и (IСКВ* - IНБ).

В проектных расчетах может быть принят = (10 ч 20).

Коэффициент торможения задается в относительных единицах в диапазоне от 0,2 до 0,7 с шагом 0,1. Принимаем KТ=0,5.

Расчет тока срабатывания дифференциальной отсечки

Для исключения замедления работы ДТЗ трансформатора при больших токах внутреннего повреждения, обусловленного работой органа блокировки по второй гармонике вследствие значительного содержания второй гармоники

дифференциального тока при насыщении ТТ, предусмотрена вторая грубая ступень защиты без блокировки по второй гармонической составляющей тока. Ток срабатывания дифференциальной отсечки должен выбираться исходя из двух условий:

- отстройки от броска тока намагничивания силового трансформатора IОТС* ? 6,5;

- отстройки от максимального первичного тока небаланса при переходном режиме расчетного внешнего КЗ по выражению:

где IКЗ* - максимальное значение тока, равное току внешнего металлического КЗ и приведенное к базисному току стороны этого внешнего КЗ.

KПЕР - коэффициент, учитывающий переходной режим, принимается равным 3,0. Ток срабатывания принимается равным наибольшему значению из двух полученных.

Ток срабатывания задается в относительных единицах от базисного тока защищаемого объекта в диапазоне от 6,5 до 12,0 от IБАЗ с шагом 0,1. Принимаем IОТС*=6,5

8.2 Газовая защита

Согласно ПУЭ, установка газовой защиты обязательна для всех масляных трансформаторов мощностью более 6,3 МВА. Для защиты трансформатора выбираем газовое реле Бухгольца марки BF-80/Q в однопоплавковом исполнении с фланцевым креплением. Для защиты устройства РПН выбирается реле РЗТ-25 струйного типа.

9. Расчет защит линии W1

9.1 Максимальная токовая защита

Ток срабатывания МТЗ определяется по формуле:

где kн=1,3 - коэффициент надежности, учитывающий неточности в исходных данных, погрешности расчёта и создание необходимого запаса;

kв=0,8 - коэффициент возврата для реле типа РТ-40;

kпер=1,3 - коэффициент допустимой перегрузки масляного трансформатора;

kсзп=2,02- коэффициент самозапуска;

- номинальный ток силового трансформатора;

Защиту также необходимо согласовать с нижестоящей защитой, согласно условию:

где kн.с.=1,15 - коэффициент надежности согласования;

- ток срабатывания нижестоящей защиты;

В рассматриваемом случае нижестоящей защитой будет являться вводной выключатель Q4 с уставкой МТЗ 1295,7,3 А/0,7 c.

Из двух рассчитанных значений выбираем большее.

Полученное значение проверяется на чувствительность:

Чувствительность МТЗ проверяется в основной зоне и в зоне резервирования. В рассматриваемом случае, основной зоной защиты будет являться линия W1, а зоной резервирования - трансформатор Т 1. Следовательно чувствительность в основной зоне проверяется по току двухфазного КЗ в точке К 2, а чувствительность в зоне резервирования по минимальному КЗ в точке К 3, приведенному к напряжению 115 кВ.

Чувствительность защиты в основной зоне:

Согласно ПУЭ, коэффициент чувствительности МТЗ в основной зоне должен быть не менее 1,5, следовательно, защита удовлетворяет условиям чувствительности.

Чувствительность МТЗ в зоне резервирования:

Согласно ПУЭ, коэффициент чувствительности МТЗ в зоне резервирования должен быть не менее 1,2, следовательно, защита удовлетворяет условиям чувствительности.

Время срабатывания МТЗ определим по формуле:

где =0,9 с - время срабатывания нижестоящей защиты - МТЗ выключателя Q4;

- время ступени селективности;

9.2 Токовая отсечка

Выбор тока срабатывания токовой отсечки осуществляем по условию отстройки от максимального трехфазного КЗ на выводах 10,5 кВ трансформатора [2]:

где kотс=1,5 - коэффициент отстройки;

- ток трехфазного КЗ на стороне 10,5 кВ трансформатора Т 3, приведенный к напряжению 115 кВ;

Полученное значение должно быть проверено по условию несрабатывания при броске намагничивающего тока трансформатора: