Релейная защита и автоматика в сети 10 кВ

Подавляющее большинство повреждений в энергосистемах связано с нарушением изоляции. Нарушение изоляции, в свою очередь, приводит к замыканиям разного вида. Наиболее опасны короткие замыкания, которые вызывают появление больших токов, могут приводить к нарушению устойчивой работы отдельных элементов энергосистем и сопровождаться значительными разрушениями электрооборудования.

При возникновении повреждения или другого нежелательного режима управление энергосистемами должно осуществляться по особым алгоритмам. Это необходимо, чтобы и в экстремальных условиях всё же обеспечить нормальное электроснабжение хотя бы части потребителей, предотвратить развитие аварии и снизить возможные объёмы разрушения повреждённого электрооборудования.

Для реализации этих особых алгоритмов управления энергосистемами в экстремальных ситуациях используются средства противоаварийной автоматики. Основу их составляют средства релейной защиты, под которыми понимается комплекс согласованных автоматических устройств, обеспечивающих быстрое выявление и отделение от электрической сети повреждённых элементов этой сети с целью сохранения в работоспособном состоянии исправной части этой сети в аварийных ситуациях.

Релейная защита элементов распределительных сетей должна отвечать общеизвестным требованиям, предъявляемым ко всем устройствам релейной защиты: селективности, быстродействия, чувствительности, надёжности. Во всех устройствах релейной защиты предусмотрена возможность плавного или ступенчатого изменения параметров срабатывания в определённых пределах.

В данной части ВКР рассматривается релейная защита на цифровой базе с использованием микропроцессорных устройств фирмы «Радиус – Автоматика».

На ПС 110/10 кВ Кадников для защиты линий 10 кВ (W1 и W6) предусмотрена токовая отсечка и МТЗ (максимальная токовая защита) согласно [7] п.3.2.93. Также предусмотрена защита от замыкания на землю по [7] п.3.2.93. Для восстановления питания потребителей предусмотрено АПВ (автоматическое повторное включение) линий W1 и W6 согласно [7] п.3.3.2.

Для расчета будем пользоваться формулами из [11].

Защиту линий W1,W6 выполним на основе устройства «Сириус-2Л».

1. МТЗ – 1.

Определяется ток срабатывания селективной токовой отсечки по условию отстройки от максимального тока КЗ в точке К1:

, А, (9.1)

где – коэффициент запаса ( =1,2).

По условию отстройки от бросков тока намагничивания трансформаторов, [8]:

(9.2)

где – номинальные токи трансформаторов существующей линии и Т1–

Т10, А.

А, (9.3)

где – номинальная мощность трансформатора, кВ×А;
– номинальное напряжение трансформатора, кВ.

Отстройка обеспечивается, поэтому следует принять

Выбор трансформаторов тока двухступенчатой защиты осуществляется исходя из двух условий:

1. По номинальному напряжению (10кВ).

2. По максимальному рабочему току линий W1, W6 и с учетом (2 3) –х кратного запаса (данное условие выбора влияет на погрешность трансформатора тока в режиме КЗ на защищаемой линии).

Для определения типа трансформаторов тока рассчитывается максимальный рабочий ток, который равен сумме номинальных токов существующих трансформаторов и Т1– Т10:

, А, (9.4)

Выбирается трансформатор тока типа ТПЛ-10К с коэффициентом трансформации 600/5 и общая схема соединения вторичных обмоток ТТ и катушек реле – «неполная звезда – неполная звезда».

С учетом выбранных трансформаторов тока, вторичный ток вводимый в устройство определяется:

, А, (9.5)

.

Чувствительность токовой отсечки определяется по зоне действия:

2. МТЗ – 3.

МТЗ отстраивается от максимального рабочего тока в контролируемой линии. Ток срабатывания защиты находится по формуле:

, А, (9.6)

где – коэффициент запаса, равный 1,1;
– коэффициент возврата, равный 0,95;
– коэффициент самозапуска, равный 1,2.

С учетом выбранных трансформаторов тока, вторичный ток вводимый в устройство определяется:

, А, (9.7)

.

Проверяется чувствительность защиты:

, (9.8)

, (9.9)

где – ток при двухфазном КЗ в конце защищаемого объекта в

минимальном режиме питающей сети.

.

Диапазон и дискретность уставок по току для МТЗ-3 позволяет выставить данную величину. Время срабатывания МТЗ-3 отстраиваем от времени перегорания плавкой вставки предохранителя, защищающего трансформатор. Время перегорания плавкой вставки для предохранителя типа ПКТ101-10-80-12,5У1 (трансформаторы 630 кВА) и для предохранителей типа ПКТ101-10-100-12,5У1 (трансформаторы 1000 кВА) по [16] равны 0,5 с., тогда с учетом времени перегорания плавкой вставки:

, с, (9.10)

.

3. Однофазное замыкание на землю (ОЗЗ)

Данная защита действует на сигнал. Время срабатывания защиты отстраивается от времени срабатывания самой долгой защиты линии W1 и W6.

.

Для обеспечения селективного действия защиты необходимо отстроить её ток срабатывания от ёмкостного тока, проходящего по защищаемой линии при замыканиях на землю, и от тока небаланса при КЗ в сети. Ток замыкания на землю в кабельной линии электрических сетей с изолированной нейтралью определяется по формуле:

.

Ток срабатывания защиты:

, А, (9.11)

где – коэффициент запаса равный 1,1;
– коэффициент, учитывающий бросок ёмкостного тока, равный 4 – 5

(при наличии выдержки времени принимаем ).

.

Выбирается трансформатор тока нулевой последовательности ТТНПТ 1/100, предназначенный для сигнализации замыканий на землю 6-10 кВ. Коэффициент трансформации . С учетом этого ток срабатывания, вводимый в устройство:

, А, (9.12)

.

Проверка трансформаторов тока по условию 10% погрешности не требуется, так как сопротивление устройств автоматики значительно меньше допустимых значений (что можно оценить по мощности, потребляемой блоками «Сириус»).

Таблица 9.1 – Уставки защит линий W1 и W6

МТЗ-1	Функция	Вкл.
АПВ при сраб.	Вкл.
	0,1
	48,1
МТЗ-3	Функция	Вкл.
АПВ при сраб.	Вкл.
	0,9
	4,9(W1) 5,02(W2)
Характеристика	независимая
ОЗЗ	Функция	Вкл.
Действие	Сигнал
	1,3
	0,07
АПВ при ср.	Откл.
АПВ	Функция	Вкл.
	1,5
Фиксация блок.	–

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: