Релейная защита и автоматика

 

     13 Релейная защита и автоматика 

     Определим номинальный ток расцепителя  для автомата Э16.

     Ток расцепителя автомата выбираем исходя из рабочего максимального тока. Рабочим  максимальным током для автомата будет являться максимальный ток  от всех электроприемников отходящей линии. Расчетная нагрузка составит .

     Определяем:

          ()

     Выбираем  автомат Э16.

     I_РЦ.НОМ ≥ I_{РЦ.РАСЧ}.

      Принимаем номинальный ток расцепителя  автомата I_{Н_РЦ} = 1600 А.

  Следовательно принимаем автомат Э16 с параметрами: Iрц.ном=1600 А.

     Производим  расчет двухступенчатой характеристики автомата.

     II ступень (МТЗ)

     Определим ток срабатывания второй ступени:

      , А.     ()

      Выдержка времени:

     

 с, при .    

     I ступень (ТО)

     Определим ток срабатывания первой ступени

     I^I_ср.з=2,5 * I^II_ср.з = 2,5 * 2000 = 5000 А.     ()

     Построим  характеристику автомата на карте селективности. 

13.1.2 Расчет  характеристик секционного автомата (QF3) 

     Определим номинальный ток расцепителя для автомата «Электрон».

     Ток расцепителя автомата выбираем исходя из рабочего максимального тока. Рабочим  максимальным током для секционного  автомата будет являться максимальный ток от наиболее загруженной секции шин. Расчетная нагрузка составит .

     Определяем:

          ()

     Определяем  номинальный ток расцепителя  автомата.

      ()

     где   К_ОТС = 1,6 – коэффициент отстройки для автоматических  выключателей серии «Электрон»;

     I_{Н_РЦ} = 1,6* I_{РАБ_MAX} = 1,6*1442=2307,2 А.    ()

     Выбираем  номинальный ток расцепителя  из условия:

     I_РЦ.НОМ ≥ I_{РЦ.РАСЧ}.

      Принимаем номинальный ток расцепителя  автомата I_{Н_РЦ} = 2500 А. Регулятор в положение 1.

  Следовательно принимаем выключатель Э25 [15, стр.454, табл.3.150] с параметрами: Iрц.ном=2500 А.

     Производим  расчет трехступенчатой характеристики автомата.

     III ступень (МТЗ)

     Определим ток срабатывания третьей ступени:

      , А.     ()

      Выдержка времени:

     

 с, при     

     II ступень (ТОВ)

      Для обеспечения селективности необходимо выполнение следующих условий:

     I^II_ср>= Кз* I_{доп.пер}

     t^II_ср=t^I_{ср QF2} +Dt

     где Кз=1,4 - Коэффициент запаса.

     Ток допустимой перегрузки:

 А.   ()

     Определим кратность тока срабатывания второй ступени:

      , принимаем К^II = 3. ()

     где =1,6 – коэффициент отстройки.

     Отстройка автомата будет производится уставкой по времени срабатывания.

     Определяем  ток срабатывания второй ступени.

      , А.    ()

     где  К^II - кратность тока срабатывания.

     Время срабатывание второй ступени принимаем  равной 0,45 с, исходя из требования селективности с автоматами отходящих линий.

t^II_ср = 0,45 c.

     I ступень (ТО)

      Ток срабатывания первой ступени не регулируется, расцепитель первой ступени  срабатывает без выдержки времени при токе:

     I^I_ср.з=(2,2 .. 3)* I^II_ср.з.        ()

     Определим ток срабатывания первой ступени

     I^I_ср.з=2,2 * I^II_ср.з = 2,2 * 7500 = 16500 А.     ()

     Построим  характеристику автомата на карте селективности. 

13.1.3  Расчет  характеристик вводного автомата (QF1, QF2) 

     Определим номинальный ток расцепителя  для автомата «Электрон».

     Ток расцепителя автомата выбираем исходя из рабочего максимального тока. Рабочим  максимальным током для вводного автомата будет являться максимальный ток от всех электроприемников КТП №1 (аварийный режим работы трансформатора). Расчетная нагрузка КТП №1 в послеаварийном режиме нагрузка КТП составит .

     Определяем:

          ()

     Определяем  номинальный ток расцепителя  автомата.

      ()

     где К_ОТС = 1,6 – коэффициент отстройки для автоматических  выключателей серии «Электрон»;

     I_{Н_РЦ} = 1,6* I_{РАБ_MAX} = 1,6*3132.8=5011.4 ,А.    ()

     Выбираем  номинальный ток расцепителя из условия:

     I_РЦ.НОМ ≥ I_{РЦ.РАСЧ}.

      Принимаем номинальный ток расцепителя  автомата I_{Н_РЦ} = 6300 А. Регулятор в положение 1.

  Следовательно принимаем выключатель Э40 [15, стр.454, табл.3.150] с параметрами:

Iрц.ном=6300 А.

     Производим  расчет трехступенчатой характеристики автомата.

     III ступень (МТЗ)

     Определим ток срабатывания третьей ступени:

      , А.     ()

      Выдержка времени:

     

 с, при .  

     II ступень (ТОВ)

      Для обеспечения селективности необходимо выполнение следующих условий:

     I^II_ср>= Кз* I_{доп.пер}

     t^II_ср=t^I_{ср QF2} +Dt

     где Кз=1,4 - Коэффициент запаса.

     Ток допустимой перегрузки:

 А.   ()

     Определим кратность тока срабатывания второй ступени:

      , принимаем К^II = 3. ()

     где =1,6 – коэффициент отстройки.

     Отстройка автомата будет производится уставкой по времени срабатывания.

     Определяем  ток срабатывания второй ступени.

      , А.    ()

     где  К^II - кратность тока срабатывания.

     Время срабатывание второй ступени принимаем  равной 0,7 с, исходя из требования селективности с секционным автоматом.

t^II_ср = 0,7 c

     I ступень (ТО)

      Ток срабатывания первой ступени не регулируется, расцепитель первой ступени  срабатывает без выдержки времени при токе:

     I^I_ср.з=(2,2 .. 3)* I^II_ср.з.       ()

     Определим ток срабатывания первой ступени

     I^I_ср.з=2,2 * I^II_ср.з = 2,2 * 18900 = 41580 А.     ()

     Построим  характеристику автомата на карте селективности. 

     13.2 Произведем выбор плавкой вставки предохранителя (FU) 

     Для предотвращения ложного срабатывания предохранителя ток плавкой вставки  примем из условия, что он не должен срабатывать при питании через него всей нагрузки КТП6, рабочий максимальный ток в таком случае равен I_{РАБ_MAX}  = 61,3 А.

     Определяем ток плавкой вставки из условия:

        ()

     Принимаем номинальный ток плавкой вставки Iвс.ном = 160 А.

     Таким образом принимаем предохранитель с номинальным током 160 А. ПКТ104-10-160-20УЗ. (П)редохранитель (К)варцевый, для защиты силовых (Т)рансформаторов и линий, с наличием ударного устройства, на номинальное напряжение 10 кВ, для применения в районах с (У)меренным климатом, в закрытых помещениях с естественной вентиляцией. Отключающая способность предохранителя 31,5 кА.

     Построим  защитную характеристику предохранителя на карте селективности, приведя его характеристику к стороне НН трансформатора (n_Т =10,5/0,4 = 26,25). 

13.3 Расчет защит кабельной линии КЛ1 

     Для выполнения защиты применим полупроводниковое  реле типа РСТ-80АВ.

     II ступень (МТЗ)

     Определим ток срабатывания второй ступени.

     I^II_{ср_з}=(Кз*Ксз/Кв)*I_{раб max(КЛ1)}=(1,1*3/0,9)*61,3=224,76 А,   ()

     где Кз – коэффициент запаса равный 1,1 для полупроводниковых реле; Кв=0,9 –коэффициент возврата. Ксз – коэффициент  самозапуска (Ксз=2,5÷3), учитывает возможность увеличения тока в защищаемой линии вследствие самозапуска электродвигателей при восстановлении напряжения после отключения КЗ.

     I_{раб max(КЛ1)}=61,3 А.

     Произведем  выбор трансформатора тока.

     Максимальный  ток КЗ в месте  установки трансформатора КТП составляет:

      ,

     Применим  трансформатор тока ТПЛ-10Т3. Номинальный  ток первичной обмотки равен  I_1Н = 200 А, вторичной обмотки – I_2Н = 5 А. Коэффициент трансформации n_тт = 200/5. Применяем схему соединения трансформаторов тока “неполная звезда”, К_СХ = 1 для данной схемы соединения.

     Определим ток срабатывания реле.

      .     ()

     Применим  полупроводниковое реле тока РСТ-80АВ. Реле имеет диапазон уставок токов  срабатывания [4..10, через 1А].

     Примем  уставку срабатывания реле I_{ср_р}=6 А.

     Проверим  чувствительность МТЗ.

     В основном режиме:

      , допустимо.  ()

     В режиме дальнего резервирования:

      .   ()

     Режим дальнего резервирования возможен.

     Где ток короткого замыкания на 1СШ к напряжению 10 кВ:

     I⁽³⁾_{K13 (10 кВ)} = I⁽³⁾_K13* n_Т = 8451*(0,4/10,5) = 321,43 А,     ()

     Время срабатывания защиты:

     t_СР= t_{ПРЕДОХР}+Δt;       ()

     Выдержка  времени МТЗ определяется в зависимости  от времени срабатывания предохранителя при минимальном токе КЗ в точке К3, и с учетом ступени селективности, принимаемой равной Δt=0,5.

     Так как при КЗ на выводах трансформатора время перегорания предохранителя составит сотые доли секунды, принимаем  t_{ПРЕДОХР} = 0, тогда t_СР= 0,5 с.

     МТЗ удовлетворяет требованию чувствительности.

           I ступень (ТО)

           Определим ток срабатывания защиты.

            , А,   ()

     Где коэффициент запаса Кз=1,1 (для реле РСТ-80АВ).

     Произведем  проверку чувствительности токовой  отсечки:

      ,   ()