3.4.4. Защита линии W5

3.4.4. Защита линии W5

На линии 10 кВ W5 должны быть установлены отдельные токовые направленные двухступенчатые защиты со стороны подстанций № 3 и 4.

Ток срабатывания селективной токовой отсечки на подстанции № 4 (первой ступени защиты) выбирается по условию отстройки от максимального тока КЗ в конце линии W5 в расчетной точке К7 при питании со стороны подстанции № 4:

На рис. 3.13, а показаны кривые изменения значений токов КЗ в месте установки защиты на подстанции № 4 в зависимости от удаленности места КЗ от места установки защиты. Зона действия первой ступени защиты, определенная по этим кривым, составляет не менее 40 % длины линии, что позволяет считать первую ступень защиты достаточно эффективной.

ТТ для релейной защиты на линии W5 (подстанция № 4) — типа ТПЛ-10 класса Р с коэффициентом трансформации 400/5. Схема соединения вторичных обмоток ТТ и катушек реле — «неполная звезда — неполная звезда».

Ток срабатывания реле первой ступени защиты:

Выбирается реле РТ-40/50 с диапазоном уставок от 12,5 А до 50 А.

Вторая ступень защиты — МТЗ. Ее ток срабатывания выбирается по условию возврата защиты в исходное состояние при токе самозапуска в линии W5 после восстановления питания на шинах 10 кВ подстанции № 3 устройством АВР:

Здесь I_{С3АП W54} — ток в линии W5 при самозапуске электродвигателей в нагрузке

k_{СЗ Н3} — коэффициент самозапуска для нагрузки Н3.

Ток срабатывания реле второй ступени:

_{ICP W54-2} = k_{CX IC3 W54-2} / k_T = 657 / 80 = 8,2 А.

Коэффициент чувствительности второй ступени защиты для основного действия:

Здесь I²_{K MIN W54} — ток в месте установки защиты при двухфазном КЗ в расчетной точке К7 и питании со стороны подстанции № 4.

Как видно, вторая ступень защиты имеет достаточную чувствительность.

Для второй ступени защиты выбирается реле тока PT-40/10 с диапазоном уставок от 2,5 А до 10 А.

Выдержка времени защиты должна быть согласована с выдержкой времени срабатывания защиты, установленной на нагрузке Н3:

t_{C3 W54-2} = t_{C3 Н3} + ?t = 0,7 + 0,5 = 1,2 с.

Реле времени для второй ступени защиты линии W5 — ЭВ-132 с диапазоном выдержек времени от 0,5 до 9 с и номинальным напряжением питания 220 В.

Промежуточные реле — РП-221 с номинальным напряжением питания 220 В.

Указательные реле — РУ-21/0,01.

Реле направления мощности — РБМ-171 (включается по 90-градусной схеме).

Выбираются параметры защиты, устанавливаемой на линии W5 на подстанции № 3. Эта защита должна действовать только в специальном режиме при питании по линии W5 нагрузок Н4 и Н5, присоединенных к шинам 10 кВ подстанции № 4. Этот режим может быть создан оперативным персоналом путем ручных переключений при выводе из рабочего состояния трансформатора Т3.

Ток срабатывания первой ступени защиты (селективной токовой отсечки):

Графически определяется зона действия первой ступени (рис. 3.13, б). Она составляет более 50 % длины линии.

Выбираются ТТ для релейной защиты на линии W5 (подстанция № 3) — типа ТПЛ-10 класса Р с коэффициентом трансформации 400/5 и схема соединения вторичных обмоток ТТ и катушек реле «неполная звезда — неполная звезда».

Ток срабатывания реле первой ступени:

Для первой ступени защиты выбирается реле РТ-40/50.

Ток срабатывания второй ступени выбирается по условию возврата защиты в исходное состояние при наибольшем токе самозапуска, возникающем в линии W5 после отключения нагрузки Н4 релейной защитой и восстановления питания шин 10 кВ подстанции № 4 по линии W5:

Здесь I_{СЗАП W53} — ток в линии W5 при самозапуске электродвигателей в нагрузке Н5:

k_{СЗ Н5} — коэффициент самозапуска для нагрузки Н5.

Ток срабатывания реле второй ступени:

I_{CP W53-2} = k_CX I_{C3 W53-2} / k_T = 808 / 80 = 10,1 А.

Коэффициент чувствительности второй ступени защиты в режиме основного действия:

Здесь I⁽²⁾_{K MIN W53} — ток в месте установки защиты при двухфазном КЗ в расчетной точке К6 и питании со стороны подстанции № 3.

Как видно, вторая ступень защиты имеет достаточную чувствительность.

Для второй ступени защиты выбирается реле тока PT-40/20 с диапазоном уставок от 5 А до 20 А.

Выдержка времени защиты должна быть согласована с выдержкой времени срабатывания защиты, установленной на нагрузке Н5:

t_{СЗ W53-2} = t_{СЗ Н5} + ?t = 1,0 + 0,5 = 1,5 с.

Реле времени для второй ступени защиты линии W5 — ЭВ-132 с диапазоном выдержек времени от 0,5 до 9 с и номинальным напряжением питания 220 В.

Промежуточные реле — РП-221 с номинальным напряжением питания 220 В.

Указательные реле — РУ-21/0,01.

Реле направления мощности — РБМ-171 (включается по 90-градусной схеме).

Схема двухступенчатых токовых направленных защит, устанавливаемых на линии W5 на подстанциях № 4 и 3, показана на рис. 3.14.

Производится проверка ТТ на 10 %-ную погрешность.

Определяется предельная кратность тока для ТТ на подстанции № 4:

k₁₀ = I_{1 РАСЧ} / I_{1 НОМ ТТ} = 1,1? I_{СЗ W54-1} / I_{1 НОМ ТТ} = 2340 / 400 = 6,4

По кривым предельной кратности для ТПЛ-10 (см. прил. 5) определяется максимальное значение сопротивления нагрузки ТТ — 1,6 Ом.

Расчетное наибольшее сопротивление нагрузки ТТ:

Z_{H РАСЧ} = 2 ? r_ПР + Z_PT-40/50 + Z_PT-40/10 + Z_{РБМ 171} + r_ПЕР.

Здесь

— сопротивление реле РТ-40 при минимальной уставке; S_P и I_{CP MIN} — расчетная мощность реле и минимальный ток срабатывания реле (для реле РТ-40/50 SP = 0,8 ВА, I_{CP MIN} = 12,5 А; для реле РТ-40/10 S_P = 0,5 ВА, I_{CP MIN} = 2,5 А); Z_{РБМ 171} — сопротивление токовой катушки реле РБМ-171 (Z_{РБМ 171} = 0,4 Ом) [9]; R_ПР — активное сопротивление проводников в сигнальном кабеле (можно принять R_ПР = 0,05 Ом); R_ПЕР — активное сопротивление переходных контактов (можно принять R_ПЕР = 0,1 Ом).

Значение расчетного наибольшего сопротивления:

Z_{H РАСЧ} = 2 ? 0,05 + 0,8 / (12,5)² + 0,5 / (2,5)² + 0,4 + 0,1 = 0,69 Ом.

Это значение (0,69 Ом) меньше допустимого (1,6 Ом). Следовательно, режим работы ТТ в защите, установленной на линии W5 на подстанции № 4, соответствует требованиям, при выполнении которых полная погрешность ТТ не превысит 10 %.

Определяется предельная кратность тока для ТТ на подстанции № 3:

k₁₀ = I_{1 РАСЧ} / I_{1 НОМ ТТ} = 1,1 ? I_{СЗ W53-1} / I_{1 НОМ ТТ} = 2448 / 400 = 6,1.

По кривым предельной кратности для ТПЛ-10 (см. прил. 5) определяется максимальное значение сопротивления нагрузки ТТ — 1,7 Ом.

Расчетное наибольшее сопротивление нагрузки ТТ:

Z_{H РАСЧ} = 2 ? r_ПР + Z_PT-40/50 + Z_PT-40/20 + Z_{РБМ 171} + r_ПЕР.

Здесь

— сопротивление реле РТ-40 при минимальной уставке; S_P и I_{CP MIN} — расчетная мощность реле и минимальный ток срабатывания реле (для реле РТ-40/50 SP = 0,8 ВА, I_{CP MIN} = 12,5 А; для реле РТ-40/10 S_P = 0,5 ВА, I_{CP MIN} = 5 А); Z_{РБМ 171} — сопротивление токовой катушки реле РБМ-171 (Z_{РБМ 171} = 0,4 Ом) [9]; R_ПР — активное сопротивление проводников в сигнальном кабеле (можно принять R_ПР = 0,05 Ом); R_ПЕР — активное сопротивление переходных контактов (можно принять R_ПЕР = 0,1 Ом).

Значение расчетного наибольшего сопротивления:

Z_{H РАСЧ} = 2 ? 0,05 + 0,8 / (12,5)² + 0,5 / (5)² + 0,4 + 0,1 = 0,63 Ом.

Это значение (0,63 Ом) меньше допустимого (1,7 Ом). Следовательно, полная погрешность ТТ защиты, установленной на линии W5 на подстанции № 3, также не превысит 10 %.

Таким образом, решения, принятые при выборе схем защит, устанавливаемых на линии W5, ТТ и реле, можно считать приемлемыми.

Определяется длина мертвой зоны направленной защиты при близких КЗ при питании со стороны подстанции № 4:

где S_{CP MIN} — минимальная мощность срабатывания реле при токе в линии при трехфазном КЗ на границе мертвой зоны (для приближенных расчетов его значение можно принять равным значению тока КЗ в месте установки направленной защиты при повреждении в расчетной точке К6);

? = (90° — ?_н) — угол, дополняющий ?_н до 90° (для РБМ-171/1 будет равен 45°).

Для выбранной 90-градусной схемы включения реле направления мощности (?_Р = ?_К — 90°):

где х_УД и r_УД — удельное индуктивное и активное сопротивления линии W5 (х_УД = 0,4 Ом/км и r_УД = 0,2 Ом/км).

Полное удельное сопротивление линии:

k_т = 400/5 — коэффициент трансформации ТТ; k_н = 10 000/100 — коэффициент трансформации ТН; I⁽³⁾_K6 = 4290 А.

Мощность срабатывания реле при номинальном токе равна 4 ВА [13].

Длина мертвой зоны при токе, превышающем номинальный в 10 раз:

По отношению к длине всей линии в процентах это составляет:

Расчетная длина мертвой зоны для защиты, установленной на линии W5 на подстанции № 3, также не превышает 2 % длины линии.

Учитывая, что при КЗ в этих зонах (со стороны подстанций № 4 и 3) должны срабатывать соответствующие первые ступени защит — ненаправленные селективные токовые отсечки, можно считать протяженность мертвых зон приемлемой.

Данный текст является ознакомительным фрагментом.