Указания к выполнению работы

1. Ознакомиться со схемой электрических соединений подстанций (см. рис. 7.22) и объяснить принцип выполнения схем МТЗ линии, силового трансформатора и токовой отсечки силового трансформатора.

Объяснить назначение промежуточного реле в схеме защит силового трансформатора и отсутствие его в защите липни.

2. Измерить рабочие токи в защищаемой линии I_л.раб и в силовом трансформаторе I_т.раб со стороны питания, а также токи короткого замыкания в тех же цепях при к.з. в точках К₁, К₂, К₃ и К₄.

Для определения первичных значений токов принять коэффициенты трансформации трансформаторов тока, линии и силового трансформатора п_т.т = 10.

3. Рассчитать параметры и поочередно наладить МТЗ линии и силового трансформатора.

Схему каждой защиты собирают и опробуют в отдельности, начиная с наиболее удаленной от источника. При этом другие собранные защиты выводят из действия путем отключения питания одной из оперативных цепей, например, снятием плюса оперативного тока с контактов токового реле.

Для расчета МТЗ отходящей линии исходные данные приведены в табл. 7.1 в зависимости от варианта задания.

Таблица 7.1

Исходные данные для расчета МТЗ

Для МТЗ силового трансформатора принято, что защита включена по схеме неполной звезды, k_с = 1. При выборе тока срабатывания необходимо учесть возможность перегрузки трансформатора на 10 %. Выдержка времени защиты другой отходящей линии t₂' составляет 2 с.

Токовая отсечка трансформатора. Ток срабатывания отсечки без выдержки времени силового трансформатора выбирают исходя из двух условий: отстройки от максимальных токов к.з. при внешних коротких за­мыканиях; отстройки от бросков тока намагничивания, появляющихся при включении трансформатора.

В связи с этим необходимо правильно выбрать расчетную точку к.з., которая определяет максимальное значение тока, протекающего через реле отсечки при внешних к.з. (в данном случае точка К₃). Силу тока намагничивания определяют опытным путем при включении трансформатора под напряжение. Обычно достаточно принять I_с.отс = (3…4)I_н.т.

Коэффициент чувствительности отсечки в отличие от коэффициента чувствительности МТЗ проверяют не по току к.з. в конце защищаемой зоны, а по току к.з. в месте установки защиты (в данном случае К₄).

4. После опробирования каждой защиты в отдельности проверить селективность работы всех защит в целом при к.з. в К₁, К₂, К₃, К₄. По выпадению флажков указательных реле определяют защиты, которые срабатывают; по положению буксирной стрелки на реле времени приближенно отмечают время работы каждой зашиты, затем дают общую оценку настройки защиты.

По данным расчетов и опытов построить в масштабе времени ступенчатую характеристику выдержек времени защит линий и силового трансформатора с учетом действия отсечки (рис. 7.23).

Рис. 7.23. Ступенчатая характеристика выдержек времени МТЗ и отсечки

Пример расчета максимальной токовой защиты линии. Исходные данные приведены на рис. 7.24а.

Выбираем наиболее широко используемую для защиты сельских сетей 10 кВ схему неполной звезды. Для реле РТ-40 принимаем следующие значения коэффициентов: k_н = 1,2; k_в = 0,85; k_сзп = 1,2.

1. Определяем ток срабатывания реле по выражению

Рис. 7.24. К расчету МТЗ:
а – линии 10 кВ; б – токовой отсечки силового трансформатора

2. Выбираем уставку I_у ≥ I_с.р и исполнение реле; учитывая, что реле РТ-40 с плавным регулированием тока срабатывания, можно принять I_у = 5,65 А; исполнение реле РТ-40/20, соединение обмоток последовательное.

3. Проверяем чувствительность защит при к.з. в конце основной зоны (в точке К₂) и при к.з. в конце зоны резервирования (в точке K₁) с учетом минимальных токов при двухфазных к.з., I_к⁽²⁾ = 0,87I_к⁽³⁾.

В основной зоне

1,67 > k_ч.доп = 1,5.

В резервной зоне

4. Определяем выдержки времени защит по ступенчатому принципу, принимая ступень Δt = 0,5 с; t₂ = t₁ + Δt = 0,5 + 0,5 = 1 с.

Пример расчета токовой отсечки силового трансформатора. Исходные данные приведены на рис. 7.24б. Принимаем схему неполной звезды (k_сх = 1) с реле РТ-40.

1. Выбираем расчетную точку к.з. – внешнее к.з. в точке К₁.

2. Определяем максимальный ток со стороны установки отсечки при внешнем коротком замыкании:

3. Выбираем ток срабатывания защиты, исходя из двух условий:

отстройки от внешних к.з.

I_с.отс = k¢_нI_к.внеш = 1,3·120 = 136 А;

отстройки от бросков токов намагничивания

Таким образом, расчетным является первое условие и I_с.отс = 136 А.

4.Выбираем ток срабатывания реле отсечки

5. Выбираем уставки и исполнения реле. Реле РТ-40/20, I_у.отс = 14 А, соединение обмоток параллельное.

6. Проверяем чувствительность отсечки потоку при к.з. в месте ее установки:

4,15 > k_ч.доп = 2.

Контрольные вопросы и задания

1. Как достигается селективность максимальных токовых защит и токовых отсечек? Почему отсечка обладает абсолютной селективностью?

2. Как работает МТЗ на параллельно включенных силовых трансформаторах при повреждении в одном из них? Показать, что отсечки в указанном случае действуют селективно.

3. Запишите выражения для токов срабатывания МТЗ и токовой отсечки и объясните, какие коэффициенты определяются качеством токовых реле. Что учитывает коэффициент надежности и почему для отсечки его берут больше, чем для МТЗ? Каково наибольшее значение k_сзп и чем оно определяется? Когда можно принимать k_сзп = 1? Как влияет график загрузки силового трансформатора на ток срабатывания его защиты? Почему при расчете отсечки не учитывают коэффициент возврата реле?

4. Какие особенности силового трансформатора следует дополнительно учитывать при выборе тока срабатывания отсечки?

5. Назовите минимально допустимые значения коэффициентов чувствительности для МТЗ и токовой отсечки, поясните разницу в выборе расчетных режимов системы и точек к.з. для определения k_ч.

6. Поясните, почему схема включения реле на разность токов двух фаз имеет меньшую чувствительность по сравнению с другими схемами. При каких двухфазных к.з. проверяется k_ч в этой схеме?

7. Сколько реле типа РТ-90 необходимо для выполнения МТЗ и отсечки силового трансформатора?

8. Поясните ступенчатый принцип выбора выдержек времени и объясните, почему на ступень оказывают влияние типы используемых реле, выключателей и приводов к ним.