Краткие теоретические сведения

Лабораторная работа №1. Расчёт уставок комплектов МТЗ в радиальной сети 35 кВ с односторонним питанием

Цель работы

Целью работы является изучение методики расчёта параметров комплектов МТЗ в радиальных сетях 35 кВ с односторонним питанием.

Описание программной оболочки «Модель сети»

Программная оболочка «Модель сети 1» представляет собой цифровую модель радиальной сети электроснабжения с односторонним питанием. В схеме установлены однотипные комплекты МТЗ, принцип действия и его схемное решение описано в приложении 1.

В файле помощи (Не1р) программой среды содержатся краткие теоретические сведения и методика расчёта параметров данного вида защиты.

Задание

Опираясь на теоретический материал настроить комплекты защиты, добиваясь селективности их совместной работы по току и по времени.

Порядок проведения работы

1. Перед выполнением работы студент должен изучить следующий теоретический материал: схемы с зависимой и независимой характеристикой времени срабатывания защиты; методику расчёта и выбора параметров защиты (токов срабатывания защиты, токов срабатывания реле, выдержек времени, коэффициентов чувствительности защит); порядок согласования характеристик защит смежных участков в радиальных сетях с односторонним питанием. [1,2, 3, 4].

2. Изучить схему и принцип работы комплекта МТЗ (см- приложение 1).

3. Ознакомиться с интерфейсом программно-моделирующей среды «Модель сети 1».

4. Выписать необходимые для расчёта параметры (см. приложение 2) изображённых комплектов МТЗ и токи короткого замыкания в узловых точках.

5. По данным токам нагрузки отходящих линий, которые указаны в окнах комплектов защит (3, 6, 7, 9, 13, 14), рассчитать ток срабатывания защиты (/_Ср1) на каждом из участков

сети и ввести полученные значения в окна соответствующих защит, Коэффициент надёжности по условию отстройки от тока нагрузки (&_н = 1.2); коэффициент надёжности по

условию согласования со следующей защитой (А_м =1,1); коэффициент возврата (^ -0,85); максимальный рабочий ток в линии (/_ра6тах) принять равным номинальному току,

проходящему по данному участку, значение его величины указано окне перечисленных комплектов защит.

6. По вычисленным значениям I_cp.3, k_cx. (в данном случае k_cx=1)и k_тт (указанному в окне каждого комплекта МТЗ), рассчитать ток срабатывания реле (I_cp.р) и ввести полученные значения в окна соответствующих защит.

7. По данным расчётным значениям токов короткого замыкания (I_К3), указанным в окнах узлов модели сети, рассчитать коэффициенты чувствительности (k_ч) защит (1,2, 4,5,8,10,12) работающих в качестве основных для своего участка и резервных, для предыдущего участка. Для обеспечения селективности срабатывания вышестоящих комплектов защит по току, расчёт тока срабатывания защиты выполняется с учётом k’_н, по выражению: I_ср.з > k’_н I_cp.3(n-1). Сделать выводы о чувствительности указанных защит.

8. Выбрать и ввести выдержки времени для защит (1, 2, 4, 5, 8, 10, 12) используя данные выдержки времени, указанные в окнах защит (3, б, 7, 9, 13, 14) на отходящих линиях, для селективной работы системы защит сети. Ступень селективности t= 0,5 с.

9. Пригласить преподавателя.

10. Проверить работу защит модели радиальной сети с односторонним питанием на селективность срабатывания по времени. Для этого необходимо сгенерировать КЗ на соответствующих участках сети. Контроль селективной работы защит осуществляется визуально. На отключение должны срабатывать ближние к месту КЗ комплекты защит.

11. Проверить работу защит модели радиальной сети с односторонним питанием на резервное срабатывание в случае отказа основных защит на аварийных участках. Реализация данного режима осуществляется отключением основных защит на аварийных участках.

12. Выполнить отчёт о выполнении лабораторной работы.

Библиографический список

1. Черноборов Н.В. Релейная защита: М.: Энергия, 1998.

2. Федосеев А.М., Федосеев М.А. Релейная защита электроэнергетических систем. М.: Энергоатомиздат, 1992.

3. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: М.: Высшая школа, 1991.

4. Техническое обслуживание релейной защиты и автоматики электростанций, и электрических сетей /Кузнецов Ф.Д., ред. Алексеев Б.А., -М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2000.

 

Приложение 1.

 

Рис. 1. Совмещенная схема комплекта МТЗ.

На рис. 1 изображена совмещенная схема комплекта МТЗ, используемого в программе «Модель сети 1».

Краткое описание рассматриваемого комплекта защиты.

Защита выполняется по схеме полной звезды ( k’_cx = 1), на постоянном оперативном токе

с использованием трёх трансформаторов тока ТА1, ТА2, ТАЗ, которые установлены в фазах сети (А, В и С) за выключателем Q. Исходя из требований безопасности эксплуатации электроустановок, вторичные обмотки трансформаторов тока заземляют. Измерительный орган защиты выполнен из трёх максимальных реле тока КА1, КА2, КАЗ типа РТ-40/10, а орган выдержки времени КТ представляет собой реле времени типа ЭВ-134. В схему защиты включены промежуточное реле КЬ типа РП-23 и указательное реле КН типа РУ-1. Необходимость промежуточного реле обуславливается ' недостаточной коммутационной способностью контактов реле времени.

При возникновении повреждения срабатывает реле тока КА1, КАЗ, КАЗ (или одно из них) и контактами КА1, КА2, КАЗ (или одним из них) замыкают цепь обмотки реле времени КТ, приводя его в действие. По истечении установленной выдержки времени реле замыкает контакт КТ в цепи обмотки промежуточного реле КL, которое, срабатывая, замыкает контакт КL и отключает выключатель. При этом сигнальное реле КН фиксирует действие защиты на отключение. Контакт промежуточного реле КЬ не рассчитан на отключение тока, потребляемого катушкой электромагнита выключателя УАТ. Поэтому в цепь электромагнита отключения последовательно с контактом реле КЬ включён вспомогательный контакт выключателя 0, который размыкает цепь питания катушки УАТ, при отключении выключателя.

Рассмотренная схема используется при выполнении программной модели МТЗ.

 

Приложение 2.

Краткие теоретические сведения

Функциями релейной защиты являются срабатывание при повреждении защищаемого элемента (внутренние повреждения) и несрабатывание при повреждениях за пределами этого элемента (внешние КЗ), а также в нормальных режимах. Защиту в системах электроснабжения подразделяют на основную и резервную. Основная защита срабатывает при КЗ или перегрузках в пределах всего защищаемого элемента со временем, меньшим, чем у других защит. Резервная защита работает вместо основной защиты в случае ее' отказа или вывода из работы.

В условиях эксплуатации в силу ряда причин защита может не справиться с заданными функциями: не сработать при повреждении в пределах защищаемого элемента (отказ срабатывания); сработать при внешних КЗ (излишнее срабатывание) и при отсутствии повреждений в системе электроснабжения (ложное срабатывание). Все эти неправильные действия называются отказом функционирования защиты. Для ограничения - отказов функционирования защита должна обладать определенными свойствами.

1. Селективностью, под которой понимают главное свойство релейной защиты, действующей на отключение, определять повреждённый элемент и отключать только его. Для релейной защиты, действующей на сигнал, селективность - это способность однозначно указывать место возникновения ненормального режима и конкретно элемент системы электроснабжения, требующий вмешательства персонала.

Селективное действие защиты является одним из основных условий для обеспечения надежности электроснабжения потребителей.

2. Быстродействием, необходимым для ¹ уменьшения разрушений изоляции и токоведущих частей токами КЗ или токами перегрузки, для уменьшения влияния снижения напряжения на работу потребителей, для повышения эффективности работы устройств АПВ и АВР и устойчивости нагрузки энергосистем,

Время отключения поврежденного элемента складывается из времени срабатывания защиты и времени действия выключателя. Защиты, время срабатывания которых не превышает 0,1-0,2 с, считаются быстродействующими. Однако современные защиты могут работать со временем срабатывания 0,02-0,04 с. Время отключения наиболее распространенных выключателей не превышает 0,06-0,15 с. Следовательно, для ускорения отключения повреждённых элементов требуются и быстродействующая защита, и быстродействующие выключатели,

3. Чувствительностью, под которой понимают способность защиты реагировать на возможные повреждения в пределах защищаемой зоны, когда изменение контролируемой величины минимально. Обычно стремятся сделать защиту более чувствительной, сохраняя её селективность, что ограничивает возможную чувствительность защиты.

С ростом нагрузок систем электроснабжения и увеличением длины ЛЭП значения токов и напряжений при КЗ приближаются к их значениям в нормальных режимах. В связи с этим удовлетворить требование чувствительности защиты затруднительно.

Чувствительность защиты оценивается коэффициентом чувствительности (к_ч), представляющим собой отношение минимального значения контролируемой величины защищаемого элемента в зоне защиты к значению параметра срабатывания защиты. Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) нормируются минимальные значения 1с,, для различных защит и защищаемых элементов.

4. Надёжностью - безотказной работой при коротком замыкании или недопустимых перегрузках в пределах установленной для нее зоны и несрабатывание в режимах, при которых её работа не предусматривается.

Отказ в работе или неправильное действие какой-либо защиты всегда приводит к дополнительным отключениям, а иногда к авариям системного значения.

Надёжность защиты обеспечивается простотой схемы, уменьшением в ней числа реле и контактов, простотой конструкции и качества реле и других элементов, использованием

современной элементной базы.