Направленная максимальная токовая защита ВЛ 10 кв

 

В кольцевых сетях обычная МТЗ не обеспечивает селективного отключения поврежденного участка. Поэтому используют направленную максимальную токовую защиту (НМТЗ). Принципиальная и структурная схемы НМТЗ на постоянном оперативном токе изображены соответственно на рисунках 10.1 и 10.2.

Токи срабатывания защит, действующие в одном направлении, должны быть согласованы по чувствительности. Например, для схемы (рисунок 9.1), токи срабатывания защит должны быть:

I _с.з.1> I_с.з.3> I _c.з.5 > I _с.з.7> I_с.з.9> I _c.з.11 и I _с.з.2> I_с.з.4> I _c.з.6 > I _с.з.8 > I_с.з.10 > I _c.з.12

Рисунок 10.1 Принципиальная схема НМТЗ

 

Выдержки времени защит выбирают по встречно-ступенчатому принципу. Защиты, действующие в одном направлении, объединяют в группу и в пределах каждой группы выдержки времени выбирают как у обычной МТЗ по ступенчатому принципу. Так, для сети защиты 1, 3, 5, 7, 9, 11 действуют в одном направлении, а защиты 2, 4, 6, 8, 10, 12 – в противоположном. Ступень выдержки времени принимают такой же, как и для МТЗ. Ступень выдержки времени t зависит от типов реле времени, выключателей и их приводов и обычно составляет 0,4... 0,6 с.

t .

Анализ действия защит в кольцевых сетях показывает, что не все они должны быть направленными. Если устройства защиты по концам защищаемого участка имеют различную выдержку времени, то защиту с меньшей выдержкой времени выполняют направленной, а с большей – ненаправленной. Если выдержки времени у обеих защит одинаковые, то обе защиты выполняют ненаправленными.

Чувствительность направленной максимальной токовой защиты в общем случае оценивают коэффициентами чувствительности пускового органа и органа направления мощности. Если реле направления мощности РМ-11, РМ-12 включены на полные токи напряжения, то коэффициент чувствительности по току должен быть примерно равен 1,5 и его определяют как для обычной МТЗ, а по мощности не нормируют. Чувствительность реле направленной мощности часто характеризуют «мертвой» зоной - долей длины защищаемого участка, в пределах которого при металлических трехфазных КЗ защита не работает из-за недостаточного напряжения, подводимого к реле.

«Мертвую» зону можно устранить, применив в качестве дополнительной защиты токовую отсечку. Если последняя не устанавливается, например, из - за недостаточной чувствительности, то допускается неселективное отключение смежных участков при коротком замыкании в «мертвой» зоне.

Участок 0 – 8:

Выбираем трансформатор тока:

. (10.31)

Выбираем трансформатор ТПЛ – 10 – 0,5/П, I_Н1 = 50 А.

;

 

 

Рисунок 10.2 Структурная схема НМТЗ

 

На рисунке 10.2 принято:

t11 = 1 c; t2 = t11;

t9 = Δt + t11 = 1 + 1 = 2 c; t4 = t9;

t7 = Δt + t9 = 1 + 2 = 3 c; t6 = t7;

t5 = Δt + t7 = 1 + 3 = 4 c; t8 = t5;

t3 = Δt + t5 = 1 + 4 = 5 c; t10 = t3;

t1 = Δt + t3 = 1 + 5 = 6 c; t12 = t1;

Определяем ток срабатывания защиты

. (10.32)

По таблице 10.1: для S_Т.ном = 160 кВА, I_сз = 110 А.

Принимаем I_сз = 110 А.

Таблица 10.1

Значения тока плавкой вставки и тока срабатывания защиты в зависимости от мощности трансформатора

Sт ном, кВА
Inв ном, А	3,2
Iсз расч, А	-	-

 

Определяем ток срабатывания реле

. (10.33)

Ток уставки принимаем I_уст = 8 А.

Ток срабатывания защиты действительный

. (10.34)

Определим чувствительность защиты в основной зоне

> 1,5. (10.35)

Условие выполняется, следовательно, защита чувствительна и принимается к исполнению.

Т.к. схема защиты с дешунтированием реле РТМ, то проверяем согласование по чувствительности реле РТ – 80 и РТМ.

Ток срабатывания реле должен быть

I_ср ³ 1,2 × I_сок, (10.36)

11 А ³ 1,2 × 5 = 6 А.

Условие выполняется, следовательно, работа отключения катушки будет надежна.

Определяем нагрузку на трансформатор тока при дешунтировании реле РТМ (в этом случае нагрузка на трансформатор тока будет наибольшей) и проверяем трансформатор тока на 10 % погрешность:

S_Н.РТ-80 = 10 ВА;

S_Н.РТМ = 16 ВА.

Определяем сопротивление реле:

; (10.37)

Ом; Ом.

Расчетная кратность первичного тока РТ-80

. (10.38)

По рисунку 10.3 определяем дополнительное сопротивление

z_доп = 3 Ом.

 

Рисунок 10.3 Кривые предельных кратностей тока ТЛМ-10:

1и 2- при n_т=50/5…300/5 класса (Р) (1) и класса 0,5(2); 3 и 4- при n_Т=400/5…800/5 класса Р(3) и класса 0,5(4)

 

Определяем сопротивления соединительных проводов:

; (10.39)

Ом.

Длина соединительных проводов 7м (5м от трансформатора тока до РТ – 80 и 2м от реле к приводу) марки АПВ – 500, минимальная допустимая площадь сечения равняется:

. (10.40)

В соответствии с ПУЭ принимаем наименьшее значение сечения провода F = 2,5 мм².

Тогда

Ом. (10.41)

Найдем вторичную нагрузку на трансформаторы тока:

Ом. (10.42)

По рисунку 9.3 принимаем К_доп = 10%.

Участок 8 – 6:

Выбираем трансформатор тока

.

Выбираем трансформатор ТПЛУ-10-0,5/Р, I_Н1 = 50 А.

.

Определяем ток срабатывания защиты:

· ;

· По таблице 9.1 для S_Т.ном = 100 кВА, I_сз = 85 А;

· .

Принимаем I_сз = 154,2 А.

Определяем ток срабатывания реле

.

Принимаем ток уставки I_уст = 10 А.

Определяем действительный ток срабатывания защиты

.

Определяем чувствительность защиты в основной зоне

> 1,5.

Условие выполняется, следовательно, защита чувствительна и принимается к исполнению.

Т.к. схема защиты с дешунтированием реле РТМ, то проверяем согласование по чувствительности реле РТ – 80 и РТМ.

Ток срабатывания реле должен быть

I_ср ³ 1,2 × I_сок ,

15,42 А ³ 1,2 × 5 = 6 А.

Условие выполняется, следовательно, работа отключения катушки будет надежна.

Проверяем отключающую способность контактов РТ – 80

. (10.44)

Определяем нагрузку на трансформатор тока при дешунтировании реле РТМ (в этом случае нагрузка на трансформатор тока будет наибольшей) и проверяем трансформатор тока на 10 % погрешность:

S_Н.РТ-80 = 10 ВА;

S_Н.РТМ = 16 ВА.

Определяем сопротивление реле:

;

Ом; Ом.

Расчетная кратность первичного тока РТ-80 равна

.

По рисунку 10.3 определяем допустимое сопротивление

z_доп = 2 Ом.

Определяем сопротивления соединительных проводов:

;

Ом.

Длина соединительных проводов 7м (5м от трансформатора тока до РТ – 80 и 2м от реле к приводу) марки АПВ – 500, минимальная допустимая площадь сечения равна

.

В соответствии с ПУЭ принимаем наименьшее значение сечения провода F = 2,5 мм².

Тогда

Ом.

Вторичная нагрузка на трансформаторы тока

 

Ом.

 

По рисунку 9.3 принимаем К_доп = 10%.

Остальные участки рассчитываются аналогично и результаты сводятся в таблицу 10.2, отдельно для четной и нечетной последовательности выключателей.

 

Таблица 10.2

Результаты расчета НМТЗ

Выклю­чатель	Iр.max, А	Iн1, А	Iн2, А	Кт	St.ном, кВА	Iс.р, А	Iсзд	Iу, А	Iктmin, А	Кч	Tу, с

СОГЛАСОВАНИЕ ЗАЩИТ

 

В схемах сельского электроснабжения применяемые НМТЗ имеют разнотипные временные характеристики, и согласование их времени срабатывания проводят путем построения карты селективности. На ней в общих координатах изображают характеристики всех защит t_с.з.= f(t), которые согласованы так, чтобы во всем диапазоне токов наибольшее сближение характеристик защит смежных участков не было меньше по току и степени селективности по времени (где К_н.с.- коэффициент надежности согласования смежных защит по чувствительности; I_с.з - ток срабатывания предыдущей защиты.)

Порядок построения карты селективности и принципы согласования поясним на примере.

По оси абсцисс откладывают значения токов срабатывания всех защит I_с.з и максимальных токов короткого замыкания I⁽³⁾_к в месте установки защит. Указанные токи предварительно определяют расчетом, и они должны быть приведены к одной ступени напряжения.

Построение карты начинают с нанесения характеристики, самой удаленной от источника питания защиты (первая защита) в пределах от тока срабатывания I_с.з до тока к.з. I⁽³⁾_{к 1} в месте её установки. Далее определяют условия согласования первой защиты с последующей (вторая защита), расположенной ближе к источнику питания. Для этого из диапазона токов, где обе защиты могут действовать совместно, определяют ток согласования, при котором характеристики этих защит ближе всего сходятся. Если характеристики первой и второй зависимые или ограниченно зависимые. Током согласования будет максимальный ток КЗ в месте установки первой защиты, а если характеристика второй защиты независимая, током согласования будет ток срабатывания второй защиты.

К времени срабатывания t_c.з1 предыдущей защиты (первой) защиты при токе согласования (в этом случае I_к1) прибавляют ступень селективности и находят контрольную точку А, через которую должна пройти характеристика второй защиты. Для подбора требуемой временной характеристики второй защиты определяют координаты контрольной точки: t_с.з.2= t_с.з.1+ ; I_согл= I_k1 ( =0.6…0.8c для реле РТ-80 и =0,7…1для реле РТВ).

Из приведенных в каталогах типовых реле второй защиты подбирают требуемую характеристику, на которой будет лежать контрольная точка с заданными координатами. На типовых характеристиках реле защиты по оси абсцисс указывают не значения токов в амперах. А кратности тока в реле к току срабатывания реле в относительных единицах или процентах, т.е.

К= . (11.1)

Тогда координату контрольной точки по оси тока определяют по формуле

К= , (11.2)

где К⁽³⁾_сх – коэффициент схемы;

I_y – ток уставки реле второй защиты;

n_т- коэффициент трансформации трансформатора второй защиты.

Задавшись координатами нескольких точек на характеристике второй защиты, строят по ним указанную характеристику на карте селективности. При этом ток в именованных единицах для заданных точек определяют по формуле

I= . (11.3)