Расчет токов нормального и аварийного режимов

Расчеты производим с помощью программы CSC. Определяем установившиеся токи короткого замыкания.

В максимальном режиме считаем, что включены все генераторы на ТЭЦ, а также любые 12 генераторов ЧГЭС (режим включения всех генераторов ЧГЭС мало вероятен. Тогда:

В минимальном режиме работают 2 генератора на ЧГЭС и по одному на ТЭЦ.

;

В схему замещения нулевой последовательности не войдут элементы, подключенные к трансформаторам Т_i со стороны , причем X_T0=X_T1.

Результаты расчетов токов кз аварийных максимального и минимального режимов приведены в приложении.

2. Выбор релейной защиты и линейной автоматики

Принимая во внимание особенности данной линии, а также руководствуясь рекомендациями по выбору защит линий, предусматриваем следующие виды защит:

1) Дифференциально-фазную защиту (ДФЗ) – основная защита линии от всех видов кз;

2) трехступенчатую направленную дистанционную (ДЗ) - для защиты линии от междуфазных коротких замыканий;

3) трехступенчатую (четырехступенчатую) токовую направленную нулевой последовательности (ТНЗНП) - для защиты линии при замыканиях на землю;

4) токовую отсечку - необходима для резервирования ДЗ при “близких” коротких замыканиях.

Резервирование дистанционной и токовой защит осуществляется наряду со II-III ступенями ДЗ и ТНЗНП ещё и вторым полукомплектом защит шкафа ШДЭ-2801. Также предусмотрено и УРОВ, которое действует на отключение генераторов ТЭЦ-2 и связей с остальными источниками как показано на рисунке в приложении.

Из линейной автоматики на таких линиях устанавливают устройство АПВ однократного действия. Вид АПВ - ТАПВ.

Защита выполнена на базе шкафа ШДЭ2801. Он содержит основной и резервный комплекты, имеющие независимые цепи переменного тока и питания оперативным током, раздельные цепи переменного напряжения, отдельные выходные промежуточные реле.

1. Основной комплект защит включает в себя:

- трехступенчатую дистанционную защиту с блокировкой при качаниях и неисправностях в цепях напряжения;

- токовую отсечку (ненаправленную);

- четырехступенчатую ТНЗНП;

- реле УРОВ;

- блок питания.

2. Резервный комплект защит состоит из:

- двухступенчатой дистанционной защиты;

- токовой отсечки;

- двухступенчатой ТНЗНП;

- блока питания.

АПВ может быть выполнено на базе реле РПВ-58.

Выбор оборудования

Рассмотрим выбор выключателей защищаемой линии и измерительных трансформаторов тока. Выбор выключателей и трансформаторов тока производим по методике изложенной в [3].

Рабочий ток линии в максимальном режиме: I_раб.max=835 A. Намечаем выключатель

ВМТ-220Б-20/1000УХЛ1 [3]. Его номинальные параметры:

U_{ном.раб}=220 кВ; I_ном=1000 А; I_{ном.откл}=20 кА; I_{ном.вкл}=20 кА;

при I_{терм.ст}=20 кА; t=3 с; t_откл=0.08 с; t_{собс.откл}=0.05 с; t_вкл=0.13 с.

Максимальный ток К3 составляет 12.21 кА.

Таблица 2.1 Условия выбора выключателя

Номинальный параметр	Расчетная величина
U_кб.раб=220 кВ = I_ном=1000 А > I_{ном.откл}=20 кА > I_{ном.вкл}=20 кА > i_пр.скв=52 кА > I_ном.т²∙ t_ном.т=1200 кА²∙ с >	U_{ном.уст}=220 кВ I_нб.раб=835 А I_пτ=12.21 кА I_пτ=12.21 кА I_уд.max=34.65 кА B=447.25 кА²∙ с

Следовательно, данный выключатель удовлетворяет всем условиям выбора.

Измерительные трансформаторы тока выбираем с учетом рекомендаций [3]. Рассматриваем все условия за исключением условия проверки на нагрузочную способность, так как на данном этапе нагрузка на ТТ не известна. Намечаем встроенный в выключатель типа:

ТФЗМ-220Б-IV-1000/5. Его номинальные параметры приведены в [3].

Таблица 2.2 Условие выбора ТТ

Номинальный параметр	Расчетная величина
U_ном=220 кВ = I_1ном=1000 А > I_ном.т²∙ t_т=7500 кА²∙ с > i_пр.скв=50 кА >	U_{ном.уст}=220 кВ I_раб.max=835 А B=178.53 кА²∙ с i_уд.max=34.65 кА

Как видно из таблицы 3.2 трансформатор тока полностью удовлетворяет условиям выбора.

3. Расчет уставок защит

3.1. Расчет токовой отсечки (ТО)

Основной комплект содержит токовую отсечку от многофазных КЗ. Измерительный орган тока отсечки от междуфазных КЗ включен на токи фаз А и С.

Ток срабатывания определим по условию отстройки от внешнего КЗ в точке 3 схемы замещения:

; k_отс=1, 2;

I1 = 3, 14617Ð -74, 32° A.

I_с_._з=1, 2∙ 3, 14617=3, 775 кА.

Коэффициент чувствительности ТО проверяем при k⁽²⁾ вблизи места установки защиты в минимальном режиме (узел 1). , где k_чдля резервных защит должен быть не менее 1, 2.

Ic = 5, 17297Ð 23, 44° A

А, тогда

Следовательно, ТО по условиям чувствительности удовлетворяет требованиям ПУЭ.

3.2. Расчет дистанционной защиты

Измерительные органы каждой ступени имеют три реле сопротивления, включенные на разность фазных токов и междуфазные напряжения. Характеристики срабатывания в области Z даны на рисунках в приложении. Характеристика II ступени охватывает начало координат. Для срабатывания ДЗ при КЗ вблизи от места установки защиты предусмотрен общий контур «памяти» для I и III ступеней.

3.2.1 ступень ДЗ

Первичное сопротивление срабатывания I ступени выбирается по условию отстройки от металлического КЗ на шинах подстанции на противоположном конце линии:

где – сопротивление защищаемой линии

;

=1, 15 – коэффициент отстройки, учитывающий погрешности ТТ и ТН и необходимый запас.

Приведем к первичной стороне.

Коэффициенты трансформации трансформаторов напряжения и тока

;

3.2.2 ступень ДЗ

Первичное сопротивление срабатывания II ступени принимается меньшим из полученных по условиям:

1) согласования с I ступенью защиты предыдущей линии:

;

2) для линий ВН (СН) – отстройки от КЗ на шинах СН (ВН) автотрансформатора ПС, примыкающей к противоположному концу линии, или отстройки от КЗ на стороне НН трансформатора ПС (включенного аналогично автотрансформатору)

;

3) согласования с первой ступенью защиты, установленной на противоположном (по отношению к месту установки рассматриваемой защиты) конце параллельной линии – , при каскадном отключении повреждения на ней

;

где – минимально возможное сопротивление параллельно работающих автотрансформаторов или обмоток параллельно работающих трансформаторов;

– коэффициент, учитывающий погрешности измерительных трансформаторов и релейной аппаратуры;

– коэффициенты токораспределения, равные отношению первичного тока в месте установки защиты к току, соответственно, в предыдущей линии, автотрансформаторе или в параллельной линии;

– отношение синусов угла расчетного сопротивления и угла максимальной чувствительности.

Коэффициент чувствительности II ступени защиты определяется по выражению ,

где - максимальное первичное сопротивление в месте установки защиты при металлическом КЗ в конце защищаемой линии; на линиях с односторонним и двухсторонним питанием . Если угол комплекса отличается от угла максимальной чувствительности , то

Допустимое в соответствии с ПУЭ значение .

Так как наша линия подключена к линии “Катраси – Венец” через автотрансформатор, то уставку определим по второму условию, т. к. в формулу по первому условию входит сумма сопротивлений линии “Катраси – Венец” и автотрансформатора:

где Z_Т - сопротивление трансформатора в конечной отпайке.

Найдем при КЗ на стороне НН трансформатора в отпайке “Абашево”

Значит, взяв , мы полностью обеспечиваем защитой трансформатор в отпайке “Абашево”.

Так как параллельных линий нет, то по третьему условию не проверяем.

Итак, .

Чувствительность защиты проверяется при металлическом КЗ в конце защищаемой линии.

Для тупиковых линий принято Z_з= Z_л.

Выдержка времени

где = 0, 1(с) - максимальное время действия быстродействующих защит следующего участка или защит трансформаторов отпаек;

- ступень селективности.

где Ом.

Примем максимально из возможных значений

3.2.3 ступень ДЗ

При выборе первичного сопротивления срабатывания III ступени защиты прежде всего рассматривается возможность отстройки от максимального нагрузочного режима по углу. Для этого следует выбрать угол правой боковой стороны характеристики реле сопротивления III ступени:

где - дополнительный угол.

Если это условие удовлетворяется, то первичное сопротивление срабатывания III ступени выбирается по условию обеспечения требуемой чувствительности при каскадном отключении металлического КЗ в конце зоны резервирования

где =1, 2 – требуемый в соответствии с ПУЭ наименьший коэффициент чувствительности.

Рассмотрим возможность отстройки по углу.

Как видно, невозможно отстроиться по углу. Если не удается обеспечить отстройку от нагрузочного режима по углу, то первичное сопротивление срабатывания III ступени выбирается по условию отстройки от по выражению:

где ; – коэффициент возврата реле сопротивления.

Ом,

После этого проверяется, обеспечивается ли требуемый коэффициент чувствительности

Для правильной работы должна быть проверена чувствительность каждой ступени по току точной работы, определяемая коэффициентом чувствительности при КЗ между тремя фазами в расчетной точке:

где - минимальный первичный ток точной работы рассматриваемой ступени защиты.

Ток для I и II ступеней допустимо определять при КЗ в конце защищаемой линии, при этом минимальное значение .

Проверяем чувствительность по току точной работы для каждой ступени. Для этого из технических данных реле ШДЭ – 2801 при вторичном номинальном токе выбираем согласно полученным данным , кратности регулирования уставки по напряжению и диапазона токов точной работы :

I ступень: Ом/ф, А;

II ступень: Ом/ф, А;

III ступень: Ом/ф, А.

При выбранной уставке рассчитывается уставка на ТН для каждой из ступеней. Расчетный процент включенных витков вторичной обмотки ТН определяется в процентах по формуле .

I. .

II. .

III. .

123 4