Кафедра электроснабжения

ВОЛОГОДСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

Кафедра электроснабжения

Контрольная работа по

Релейная защита и автоматика

Выполнил студент: Марышев Р.А.

группа: ЗЭС-51

шифр: 0507300313

Вологда

Задание:

Рассчитать ступенчатую защиту электроэнергетической системы среднего напряжения (рис.1.) на основе токовых реле РТ-40 (защита линии W1 – трехступенчатая; W2 – двухступенчатая; W3 – одноступенчатая).

Рис.1.

Представить совмещенные (друг с другом и структурной схемой системы) следующие графики:

– зависимости максимального и минимального токов коротких замыканий от удаленности места КЗ; все токовые уставки;

– зависимости времени срабатывания защиты от удаленности КЗ (уставки по времени).

Определить минимальную и максимальную зоны действия отдельных ступеней защит.

Уметь определять (графически) защиту, которая должна сработать при различных видах и местоположениях КЗ в режимах основного и резервного (когда не срабатывает основная защита) действия.

Оценить эффективность (отсечек – по зоне действия, МТЗ – по коэффициенту чувствительности) рассчитанной защиты. Предложить рекомендации по её усовершенствованию.

Исходные данные:

Параметры энергосистемы.

E _{с, ф} = 6062 В; х _с = 0, 75 Ом.

Параметры линий электропередачи и нагрузок.

W1: R _уд = 0, 09 Ом/км; x _уд = 0, 13 Ом/км; l = 1, 0 км; I _{max раб} = 600 А.

Н1: t _мтз1 = 1.8 с.

W2: R _уд = 0, 24 Ом/км; x _уд = 0, 23 Ом/км; l = 2, 5 км; I _{max раб} = 330 А.

Н2: t _мтз2 = 1, 0 с.

W3: R _уд = 0, 41 Ом/км; х _уд = 0, 31 Ом/км; l = 4.5 км; I _{max раб} = 140 А.

Н3: t _мтз3 = 0, 8 с.

Решение:

Токовая защита со ступенчатой характеристикой выдержки времени обеспечивается при совместном использовании максимальной токовой защиты и токовой отсечки. В двухступенчатой защите в качестве первой ступени используется отсечка; второй ступенью является максимальная токовая защита.

В трехступенчатой защите вторая ступень представляет собой отсечку с выдержкой времени; максимальная токовая защита образует третью ступень. Назначением второй ступени защиты является отключение поврежденной линии при возникновении КЗ вне зоны действия первой ступени (в конце линии), а третья ступень резервирует действие защит смежного участка.

1. Расчет токов КЗ.

Сопротивления участков системы:

Токи трехфазного короткого замыкания:

Токи двухфазного короткого замыкания:

Кривые изменения токов КЗ при перемещении короткого замыкания вдоль защищаемых линий представлены на рис.2.

2. Токи срабатывания первых ступеней защиты линий W1 и W2 выбираем как токи срабатывания селективных отсечек без выдержки времени по условию отстройки от тока КЗ в конце линии (для РТ-40 коэффициент запаса ).

2.1. Ток срабатывания токовой отсечки без выдержки времени на линии W1:

По графикам (рис.2) видно, что эта токовая отсечка не имеет зоны действия. В этой ситуации необходима установка селективной токовой отсечки с выдержкой времени.

2.2. Ток срабатывания токовой отсечки без выдержки времени на линии W2:

Убеждаемся, что отсечка надежно отстроена от бросков тока намагничивания:

Выбираем ТТ типа ТФНУ-35 – 1000/5 класса 0, 5. Принимаем схему соединения ТТ – неполная звезда.

Ток срабатывания реле отсечки:

Принимаем реле РТ-40/50 с уставкой 23А. Уточняется ток срабатывания отсечки:

По графикам (рис.3) определяем зону действия токовой отсечки линии W2 от двухфазных КЗ:

всей линии, что больше принятого минимума (15÷ 20%). Вторая ступень защиты - отсечка с выдержкой времени не требуется.

3. Ток срабатывания второй ступени защиты линии W1 выбираем как ток срабатывания отсечки с выдержкой времени. Время срабатывания должно быть на ступень селективности больше (0, 4÷ 0, 8с) времени действия отсечки без выдержки времени (0, 1с), установленной на линии W2. Для сохранения селективности отсечки достаточно, чтобы ток был больше максимального тока КЗ, протекающего по линии W1 при повреждении в конце зоны отсечки защищаемой линии W2 со стороны подстанции ПС1 (Б), который равен току срабатывания отсечки защиты .

где

Тогда

При таком выборе тока срабатывания и выдержки времени защищаемая зона отсечки полностью охватывает линию W1. Кроме этого, защита действует как резервная на участке линии W2 (рис 2).

От бросков тока намагничивания отсечка отстроена по времени.

Выбираем ТТ типа ТФНУ-35 – 2000/5 класса 0, 5. Принимаем схему соединения ТТ – неполная звезда.

Ток срабатывания реле отсечки:

Принимаем реле РТ-40/20 с уставкой 13 А. Уточняется ток срабатывания отсечки:

Определяем наименьшее значение коэффициента чувствительности отсечки, соответствующее двухфазному КЗ в конце защищаемой линии. Коэффициент чувствительности второй ступени должен быть

Отсечка по чувствительности проходит.

4. Расчет максимальных токовых защит линий W1, W2, W3.

4.1. Расчет МТЗ (третьей ступени защиты) линии W1.

Первичный ток срабатывания максимальной токовой защиты выбирается по условию отстройки от максимального рабочего тока защищаемой линии с учетом его увеличения после ликвидации повреждения и восстановления напряжения. Учитываемые коэффициенты:

k _н – коэффициент надежности (для РТ-40 k _н = 1, 2);

k _в – коэффициент возврата реле (k _в = 0, 8);

k _сзп – коэффициент самозапуска (k _сзп = 1, 3).

Ток срабатывания защиты:

С учетом коэффициента трансформации ТТ () ток срабатывания реле:

Принимаем реле РТ-40/6 с уставкой 3А. Уточняем ток срабатывания защиты:

Чувствительность третьей ступени защиты проверяется по двухфазному КЗ в конце предыдущего участка (короткое замыкание на шинах подстанции ПС2 (В)). При этом коэффициент чувствительности должен быть