Расчет защиты обмотки ВН трансформатора от внешних КЗ

1.6 Расчет защиты обмотки ВН трансформатора от внешних КЗ

 

Наиболее простой является МТЗ, реализуемая с помощью токовых реле РТ-40. В случае недостаточной чувствительности может быть рекомендована МТЗ КП или МТЗ ПН. Ток срабатывания определяется из отношений

I_сз>= I_{раб, max} · K_з · K_сз / K_{в, I}, (1)

 

I_сз>= I_{сз, пред} · K_{отс, с}, (2)

где I_{раб, max} – максимальный рабочий ток на стороне, где установлена защита, для обмотки ВН, может приниматься равным номинальному току обмотки;

K_з =1,2 – коэффициент запаса, учитывающий погрешности;

K_сз – коэффициент самозапуска, для МТЗ КП или МТЗ ПН его принимают равным 1,0, а для МТЗ его значение определяется расчетом. Для приближенной оценки при малой доле двигательной нагрузки принимают 1,5–2,0, при большой доле – 3,0–6,0;

K_{в, I}=0,8 – коэффициент возврата токового реле.

I_{сз, пред} – максимальный ток срабатывания защиты предыдущего элемента, приведенный к той стороне, на которой установлена защита. Для рассматриваемого примера согласовывают с МТЗ ввода 27,5 кВ и фидера районной нагрузки.

K_{отс, с}=1,1 – коэффициент отстройки по селективности.

Коэффициент чувствительности должен быть не меньше нормативных значений и определяется по выражению

K_{ч, I} = 0,87·I_min,к / I_сз, (3)

где I_min,к – минимальный ток трехфазного КЗ в конце защищаемой зоны.

Нормативное значение коэффициента чувствительности для основной зоны защиты K_{ч, I, О} =1,5, для зоны резервирования (в конце смежной линии потребителя) – K_{ч, I, Р} =1,2. Для обмотки ВН основная зона простирается до шин СН и НН.

Ток срабатывания реле определится по формуле

I_ср=I_сз ·K_сх / K_I, (4)

где Ксх – коэффициент схемы;

К1 – коэффициент трансформации трансформатора тока. По величине тока срабатывания реле выбирается реле тока.

Ток срабатывания защиты для районной нагрузки:

Iсз>= 11,5·1.2·2/0.8=34.5 А.

Расчет параметров защиты для стороны 10,5 кВ.

Iсз. >= 841·1.2·2/0.8=2523 А,

Iсз. >= 34,5· 1,1 =38 А,

Iсз. = 2560 А,

Коэффициент чувствительности для основной зоны защиты:

К_{Ч,1, О} = 0,87 ·6100/2560 =2,07

Ток КЗ на конце линии фидера районной нагрузки

где U_C- напряжение системы. U_C=11 кВ.

Z_S – полное сопротивление до точки КЗ.

Z_S= Z_л + Z_Л*

 

где Z_л – сопротивление линии районной нагрузки. Для ААБ-3х70

Z_л= Ом/м

Z_Л* – сопротивление линии до шин 10,5 кВ

Z_Л* =

Где I_КЗ – ток КЗ на шинах 10,5 кВ,

Z_Л* = Ом;

Z_S=2,28+1,04=3,32 Ом;

 кА.

Коэффициент чувствительности для зоны резервирования:

К_{Ч,1, Р} = 0,87 ·1800/1200 =1,4.

Ток срабатывания реле:

Icp= 1200·1/200=6 А.

Расчет параметров защиты для стороны 27.5 кВ.

Ток срабатывания защиты для фидера КС:

Iсз>= 820·1.2·1.5/0.8=1756 А.

Iсз. = 1760 А.

Коэффициент чувствительности для основной зоны защиты:

К_{Ч,1, О} = 0,87 ·1800/1760 =08.

Так как К_{Ч,1, О} < 1,5, поэтому устанавливаем защиту на сумму токов.

Ток срабатывания реле:

Icp= 1760·1/120=14,66 А.

Расчет параметров защиты для стороны 220 кВ.

Iсз. >= 122·1,2·1,5/0,8=274,5 А,

Ток срабатывания предыдущего элемента приведенный к стороне 220 кВ.

На стороне 10,5 кВ равен Iсз, пред = 1200×(11/110)=57,39 А.

На стороне 27,5 кВ равен Iсз, пред = 1760×(27,5/110)=440 А.

Iсз. >= 57,39·1,1=64 А,

Iсз. >=440·1,1=484 А,

Iсз. = 484А

Кч, I= 0,87·1760/484=3,16,

1.6.1 Расчет пусковых органов для МТЗ

Для МТЗ с пусковыми органами для каждой из сторон СН и НН выбираются линейное напряжения срабатывания минимального реле KV1. Выбор производится по условиям возврата реле после отключения внешнего КЗ и отстройки от напряжения самозапуска:

U_сз<= K_снж· U_раб/(K_{отс, U} · K _{В, U)}, (5)

U_сз<=0,7·U_раб/K_{з, U}, (6)

где U_раб – номинальное рабочее напряжение в месте установки реле;

K_снж =0,85–0,95 – коэффициент снижения напряжения;

K_{з, U} =1,2 – коэффициент запаса;

K _{В, U}=1,1–1,2 – коэффициент возврата реле напряжения.

Для фильтр-реле напряжений обратной последовательности KV2 напряжение срабатывания принимается U_{2, сз}=0,06·U_раб.

Коэффициент чувствительности определяются для КЗ в расчетной точке. Для реле напряжения KV1

 

K_{ч, U}=U_сз · K_{в, U} / U _max, (7)

где U _max – максимальное напряжение в месте установки защиты.

Коэффициент чувствительности для фильтр-реле KV2

 

K_{ч, U2}= U_{2 min} /U_{2 сз},

где U_{2 min} – максимальное напряжение обратной последовательности в месте установки защиты.

Для расчета КЗ на линиях составляются схемы замещения (рис. 6). Параметры в пределах одной схемы необходимо приводить к одному напряжению (ВН, СН или НН) и одному виду замыкания (двухфазному, трехфазному). Для двухфазного КЗ можно принять, что в месте повреждения напряжение обратной последовательности равно половине номинального U_N. Для реле напряжений необходимо обеспечить для основной зоны коэффициент чувствительности K_{ч, U, О} = K_{ч, U2, О} =1,5, для зоны резервирования – K_{ч, U, Р} = K_{ч, U2, Р} = 1,2.

Расчет МТ3 для стороны 110 кВ при К3 на 27,5 кВ.

Uсз<= 0,9·27,5/(1,5 ·1,15) = 14,3 кВ,

Uсз<=0,7·27,5/1,2 = 16 кВ.

Uсз = 14 кВ.

Для реле напряжения КУ 1 КЗ будем рассматривать на расстоянии 3 км от шин

Z_K = Z₂₁·l =0,254·3= 0,762 Ом,

Umax = (Uc.max. · Z_K)/(Zk +Zтс+Zп) = (28900 *0,762)/(37,84+ 0+0,762) =570,48 В,

К_{чуст. Уl}= 14000*1,2/ 570,48= 29,45.

Для фильтр – реле КУ2:

U2 сз = 0,06 * 27,5 = 1,65 кВ,

К_{чуст. У2} = U2 min / U2 сз = (0,5 * 27,5)/1,65=8,3.