Расчет релейной защиты кабельных линий

4. Расчет релейной защиты кабельных линий

В качестве примера выберем типы защит и определим токи срабатывания защиты и реле кабельной линии W3. Рассмотрим защиту кабельной линии W3 при междуфазных КЗ и при перегрузке.

Для защиты кабельной линии при междуфазных КЗ принимаем МТЗ с независимой от тока КЗ выдержкой времени. Схема соединения ТТ – неполная звезда. При определении тока срабатывания МТЗ кабельной линии исходим из реальных условий ее эксплуатации и возможных послеаварийных режимов ее работы. Если они неизвестны, то перерасчетом необходимо ими задаться. Защиты двух и более последовательно соединенных элементов, например трансформатор – линии – двигатели, согласовывают по чувствительности и времени. Ток срабатывания МТЗ рассматриваемой линии, который мы отстраиваем от тока самозапуска трех асинхронных двигателей, и ток срабатывания реле определяем:

 - напряжение на зажимах АД, отн. ед., определяемое при расчете самозамуска этих двигателей.

Выбираем микроэлектронное реле тока РС40М -5/40.

Выдержку времени МТЗ принимаем на ступень избирательности больше времени срабатывания ТО асинхронных двигателей:

В связи с тем, что для защиты АД от междуфазных КЗ мы принимаем ТО с использованием токовых реле РС40М и промежуточного реле РП-26, замедляющего время действия ТО и позволяющего благодаря этому отстроиться от апериодической составляющей пускового тока, принимаем tотс = 0,1с.

Коэффициент чувствительности вычисляем при двухфазном КЗ на шинах, к которым подключены АД, т.е.

Полученный kч удовлетворяет требованиям ПУЭ. Если в результате расчета kч окажется меньше 1,5, то следует либо уменьшить количество двигателей, самозапускающихся одновременно, если это допустимо по технологии производства, либо дополнить МТЗ пуском от реле минимального напряжения.

Для защиты кабельной линии W3 при перегрузке применяем МТЗ с независимой от тока КЗ выдержкой времени.

Ток срабатывания защиты, которой мы отстраиваем от номинального тока линии, и ток срабатывания реле при перегрузке определяем в соответствии с формулами

Выбираем микроэлектронное реле тока РС40М -5/40

Выдержку времени МТЗ линии при перегрузке принимаем равной 24 с(выдержка пред. защиты составляет 22 с)

В качестве примера выберем типы защит и определим токи срабатывания защиты и реле кабельной линии W2.

Защиту кабельной линии W2 рассчитываем аналогично пред. Примеру.

а) Максимальную токовую защиту линии W2 отстраиваем от тока самозапуска трех АД(секционный выключатель Q2 отключен).

Ток срабатывания защиты определяем:

б) Максимальную токовую защиту линии W2 отстраиваем от тока самозапуска трех АД и одного СД (сработало устройство АВР2).

Ток срабатывания защиты определяем по формуле:

 - напряжение на зажимах СД, отн. ед., определяемое при расчете самозапуска этого двигателя.

Выбираем наибольший ток срабатывания защиты.

Ток срабатывания реле определяем на основании формулы

Выбираем микроэлектронное реле РС40М -5/40.

Выдержку времени МТЗ принимаем на ступень избирательности больше времени срабатывания МТЗ линии W3, т.е.

Коэффициент чувствительности вычисляем при двухфазном КЗ на шинах, к которым подключена линия W3, СД и два трансформатораТ3 и Т4:

Для повышения чувствительности МТЗ дополняем ее пуском от реле минимального напряжения. Ток срабатывания защиты в этом случае отстраиваем от длительной рабочей нагрузки без учета увеличения этого тока при самозапуске двигателей:

Выбираем микроэлектронное реле тока РС40М -5/40.

Напряжение срабатывания защиты и реле определяем по следующим формулам:

Umin – минимальное остаточное напряжение при самозапуске нагрузки.

Принимаем микропроцессорное реле напряжения РН-111/280

 

Umax – максимальное остаточное напряжение при КЗ в конце защищаемой зоны.

IK2 - ток КЗ в конце линии W2, т.е. в точке K2;

XW2 – индуктивное сопротивление линии W2;

Рассмотренную МТЗ кабельной линии W2 согласуем по чувствительности с МТЗ кабельной линии W3.

В соответствии с принципом согласования защит по чувствительности защита, расположенная ближе к источнику питания ИП (последующая), должна быть менее чувствительной, чем защита, расположенная дальше от ИП(предыдущая). Учитывая, что в распределительных сетях 6 и 10 кВ соотношения индуктивного и активного сопротивления линий таковы, что углы между U и I при КЗ близки углам U и I в нормальном режиме работы, при расчетах МТЗ и допустимо складывать алгебраически токи КЗ и токи нагрузки. Формула условия согласования защит по чувствительности имеет вид:

kн.с – коэффициент надежности согласования, который зависит от точности работы реле и ТТ, точности настройки реле и т.д.

kр – коэффициент токораспределения, учитывается при нескольких ИП, при одном ИП

(kр = 1)

 - наибольшее из произведений числа n параллельно работающих элементов и тока срабатывания их защит.

 - геометрическая сумма максимальных рабочих токов всех предыдущих элементов подстанции за исключением тех, с защитами которых производится согласование; при однородной нагрузке допустимо арифметическое сложение токов нагрузки.

На основании приведенного выше условия:

Выбрано микроэлектронное реле тока РС40М -5/40.