Расчет защит питающей линии ГПП-ТП5

Релейная защита

Расчет защитных характеристик вводного автомата QF1 подстанции ТП5

Для расчета защитных характеристик подстанции ТП5, в качества вводного автомата QF1 принимается к установке автоматический выключатель с трехступенчатым расцепителем серии ВА. Номинальный ток расцепителя определяется при выполнение следующего условия:

(15.1)

где I_{расц.ном} – номинальный расчетный ток расцепителя, А;

I_раб.max – максимальный рабочий ток для вводного автоматического выключателя, А:

(15.2)

где S_рТП5 – расчетная нагрузка ТП5, кВА;

U_н – номинальное напряжение, кВ.

Номинальный расчетный ток расцепителя определяется по формуле:

(15.3)

где К_зап – коэффициент запаса. Для полупроводниковых расцепителей выключателей серии ВА, равен 1,1.

По /21/ выбирается автомат ВА-99 (EKF) (U_ном=380 В, I_ном.в=800 А, I_{расц.ном}=800 А). Регулируемая уставка по току, 8 положений регулятора – I_r=(0,4-1,0)∙I_ном. Принимается уставка по току расцепителя 1,0, то есть I_{расц.ном}=1,0∙800=800 А.

Тип защитной характеристики автомата – трехступенчатая.

Третья ступень – максимальная токовая защита.

(15.4)

Время срабатывания третьей ступени защиты: t_с.з^III=8 с.

Вторая ступень – токовая отсечка с выдержкой времени.

(15.5)

где I_{доп.пер} – ток допустимой перегрузки, А:

(15.6)

Принимаем ток срабатывания второй ступени защиты ближайший к расчетному:

Время срабатывания второй ступени защиты: t_с.з^II=0,2 с.

Первая ступень – токовая отсечка без выдержки времени.

Ток срабатывания ТО находится в пределах 20÷45 кА:

(15.7)

Оценка чувствительности по однофазному току короткого замыкания:

(15.8)

где I⁽¹⁾_К4 – ток однофазного короткого замыкания в наиболее удаленной точке защищаемой линии, А:

(15.9)

где U_ф=230 В – фазное напряжение для сети 0,4 кВ;

z¹_тр – полное сопротивление трансформатора при однофазном КЗ, мОм. Для S_нт=630 кВА – 1/3· z¹_тр=43 мОм /22/.

Выбор плавких вставок предохранителей ТП5

Номинальный ток трансформатора:

(15.10)

Условие выбора номинального тока плавкой вставки:

(15.11)

Выбираем предохранитель серии ПКТ-10 с I_{ном.пл.вс}=100 А.

Расчет защит питающей линии ГПП-ТП5

15.3.1 Расчет двухступенчатой защиты от коротких замыканий

Расчет производится для устройства микропроцессорной защиты линии «SPAC 810 Л28», /23/.

Ток срабатывания первой ступени защиты линии (токовой отсечки без выдержки времени) отстраивается от трехфазного тока КЗ (точка К3) на шинах ВН трансформаторной подстанции ТП5, получающей питание по кабельной линии ГПП-ТП5:

(15.12)

где К_н – коэффициент надежности, для микропроцессорных устройств серии «SPAC» составляет 1,1;

I⁽³⁾_К3 – ток трехфазного короткого замыкания в точке КЗ, А.

Проверка по коэффициенту чувствительности:

(15.13)

Чувствительность не обеспечивается, отстраиваемся от трехфазного тока КЗ (точка К4) на шинах НН трансформаторной подстанции ТП5:

(15.14)

где К_н – коэффициент надежности, равный 1,1;

I⁽³⁾_К4 – ток трехфазного короткого замыкания в точке К4, А;

К_т – коэффициент трансформации трансформатора ТП5.

Для обеспечения селективности защиты, принимаем I^I_cз=1800 А.

Проверка по коэффициенту чувствительности:

В качестве трансформатора тока для линии выбран трансформатор ТЛК-10, 200/5 /28/.

Вторичный ток срабатывания:

(15.15)

где К_сх – коэффициент схемы, так как трансформаторы тока соединены по схеме неполной звезды, равный 1;

n_т – коэффициент трансформации трансформатора тока.

Ток срабатывания второй ступени защиты линии (МТЗ) отстраивается от рабочего максимального тока линии:

(15.16)

где К_сз – коэффициент самозапуска, равный 3;

К_в – коэффициент возврата.

Для обеспечения селективности защиты кабельной линии ГПП-ТП5 с защитной характеристикой предохранителя ПКТ-10 (FU), принимаем I^II_cз=800 А.

Проверка по коэффициенту чувствительности:

В режиме резервирования:

Защита не чувствительна в режиме резервирования.

Вторичный ток срабатывания:

Время срабатывания второй ступени защиты согласуется с временами защиты отходящих присоединений и определяется по формуле:

(15.17)

где t_FU – время перегорания плавкой вставки предохранителя при токе короткого замыкания I⁽²⁾_К3, с;

∆t – ступень селективности, с.

Принимаем уставку по времени равной 0,5 с.

Условие проверки трансформатора ТЛК-10:

(15.18)

где m₁₀ – номинальная предельная кратность вторичной обмотки для защиты /28/.

15.3.2 Расчет защиты от замыканий на землю

Емкостный ток линии определяется по формуле:

(15.19)

где I_co – удельный емкостный ток однофазного замыкания на землю, для кабеля АПвПг 3×50, I_со=1,25 А/км;

L_w – длина кабеля, км.

Ток замыкания на землю:

(15.20)

Применяем защиту, действующую на сигнал с выдержкой времени 0,5 с.

Измерительным органом является трансформатор тока нулевой последовательности ТЗЛМ-10.

Ток срабатывания защиты при внешнем однофазном замыкании на землю:

(15.21)

где К_отс – коэффициент отстройки, (4÷5) /27/.

Принимается уставка от ОЗЗ: 1,87 А.

Определяется ток однофазного замыкания на землю:

(15.22)

Ток трансформатора тока нулевой последовательности:

(15.23)

Оценка чувствительности:

(15.24)

Защита чувствительна.

15.3.3 УРОВ линии

Для отключения повреждений, сопровождающихся отказом выключателя (отходящей линии Q4), применяют специальные устройства резервирования УРОВ, отключающие вводной выключатель в секцию шин (Q1) или секционный (Q2), продолжающих питать КЗ. Устройство резервирования подаст команду на отключение этих выключателей по истечении времени, достаточного для нормальной работы релейной защиты и отключения выключателя поврежденной цепи. Пуск устройства резервирования осуществляется защитой линии одновременно с подачей команды на отключение выключателя. Если выключатель отключится нормально, схема устройства резервирования возвратится в исходное положение. Если выключатель откажет при отключении, или операция его отключения затянется, устройство резервирования по истечении заданной ему выдержки времени (0,3÷0,6 с) отключит выключатели присоединений той системы шин, от которой питается электрическая цепь с неотключившимся выключателем.

Выдержка времени УРОВ должна обеспечивать несрабатывание схемы при повреждении на присоединении, нормальном срабатывании защит и нормальном отключении выключателя; t_УРОВ принимается равной 0,5 с.

Если по истечении выдержки времени ток в цепи выключателя отходящей линии Q4 продолжает протекать, то УРОВ дает команду на отключение вводного выключателя в секцию шин Q1, либо на отключение секционного Q2, в зависимости от того в каком положение находятся эти выключатели.