Расчет электронных защит фидеров 27.5 кВ контактной сети тяговых подстанций (стр. 1 из 2)
Защита фидера контактной сети тяговой подстанции является двухступенчатой.
При расчете используются следующие значения удельных сопротивлений тяговой сети:
Z11- полное удельное сопротивление тяговой сети однопутного участка, Ом/км;
Z21- полное удельное сопротивление тяговой сети однопутного пути двухпутного участка при отсутствии тока в контактной сети соседнего пути, Ом/км;
Z22- полное удельное сопротивление тяговой сети однопутного пути двухпутного участка при одинаковых по величине и направлению токах в контактной сети обоих путей, Ом/км.
1.5.6.1 Дистанционная ненаправленная защита
Является первой ступенью защиты ДС-1 отключает без выдержки времени к.з. в пределах 80-85 % зоны подстанция-пост секционирования. Для исключения ложных действий первой ступени защиты из-за значительного снижения напряжения при к.з. на сложном пути предусмотрен автоматический перевод датчика ДС-1 в режим датчика тока.
В этих случаях, т.е. при значительном снижении напряжения, поступающего от трансформатора напряжения, ток в схеме ДС-1 определяется стабилизированным напряжением Uст, в связи с чем ДС-1 превращается в датчик тока.
Так как первая ступень защиты имеет собственное время срабатывания 30 ¸ 60 мс., то с целью уменьшения времени отключения к.з., сопровождающихся большим током, дополнительно применена еще ускоренная токовая отсечка (УТО), имеющая собственное время срабатывания 5 ¸ 10 мс.
Вторая ступень защиты, защищая зону до шин смежной подстанции, представляет собой дистанционную направленную защиту с выдержкой времени 0.4 ¸ 0.5 с. В этой ступени используется датчик полного сопротивления ДС-2 с круговой характеристикой радиусом, равным сопротивлению срабатывания второй ступени, и фазовый орган ФТН, который обеспечивает срабатывание второй ступени в заданном диапазоне углов (45 ¸ 95°).
Первичное сопротивление срабатывания защиты выбирается наименьшим из следующих трех условий:
а) по условию селективной работы с защитами фидеров поста секционирования
Zс.з.=(0.8 -0.85)*Z11* l /2; (1.55)
где l=50 км - расстояние до смежной подстанции.
Zс.з.=0.85*25*0.42=8.925 Ом.
б) по условию селективности к максимальному току нагрузки фидера
Zс.з.= Uр.мин , (1.56)
Кн*Iн.max
где Uр.мин - минимальное напряжение на шинах подстанции в рабочем режиме (Uр.мин=25кВ);
Кн=1.2 - 1.3 - коэффицент надежности;
Iн.max - максимальный ток нагтузки фидера подстанции, кА.
Zс.з.=25000 / (1.2*500)=41.7 Ом.
в) по условию селективности к максимальному току подпитки от соседней подстанции Б при к.з. на соседнем фидере
Zс.з.= Uс.з. ,(1.57)
Кн*Iк.max.Б
где Uс.з.-напряжение перевода защиты в режим токовой отсечки.
Uс.з.=Uк.мин / Кн , (1.58)
где Uк.мин - минимальное напряжение на шинах подстанции при к.з. на шинах поста секционирования.
Напряжение Uк.минопределяется по формуле:
Uк.мин=Uном*Z11*l1 /(4*(X¢c.мин.а+Xп.т.)+Z11*l1), (1.59)
где Uн - номинальное напряжение 27.5 кВ;
l1 - расстояние до поста секционирования;
X¢с.мин.а - сопротивление питающей системы подстанции А для минимального режима работы, приведенное к напряжению 27.5 кВ, Ом;
X¢с.мин.а= Xс.мин.а*(Uном / Uc)2 ; (1.60)
Xс.мин.а- минимальное сопротивление системы;
Xп.т. - сопротивление понижающего трансформатора, приведенное к напряжению 27.5 кВ, Ом;
Xп.т=uк.п.*U2ном /(100*Sп.т.) ; (1.61)
Sп.т - номинальная мощность понижающего трансфор- матора, МВ*А;
Iк.max.Б - максимальный ток подпитки от соседней подстанции;
Iк.max.Б=Uном/ (4X¢с.макс.Б+2 Xп.т.*Z22*l); (1.62)
X¢с.макс.Б - сопротивление питающей системы соседней подстанции для максимального режима работы, приведенное к напряжению 27.5 кВ, Ом.
X¢с.мин.а=25*1.2 *(27.5/ 115*)2=1.72 Ом ,
Xп.т= 17*27.52 / (100*40)=3.21 Ом ,
Uк.мин=27.5*0.55*25 / (4*(1.72*3.21)+0.55*25=11.3 кВ,
Uc.з.=11.3 / 1.25 =9.04 кВ,
Iк.max.Б= 27.5 / (4*0.8*1.43+2*3.21+0.55*50)=0.714 кА,
Zс.з.=9.04 / (1.25*0.714)=10.1 Ом.
Окончательным сопротивлением срабатывания Zс.з.является наименьшее из трех значений. Выбираем:
Zс.з.=8.93 Ом.
Сопротивление, напряжение и ток срабатывания электронных защит определяем по формулам
Zс.р.= Zс.з.*Ктт/ Кт.н. (1.63)
Uс.р.= Uc.з. / Кт.н. (1.64)
Iс.р.= Ic.з. / Кт.н. (1.65)
где Кт.т.- коэффицент трансформации трансформатора тока;
Кт.н.- коэффицент трансформации трансформатора напряжения.
Zс.р.=8.93*120 / 275 =3.9 Ом ,
Uс.р.=9040 / 275 =32.9 В ,
Iс.р.=9040 / (8.93*120) =8.44 А.
1.5.6.2. Ускоренная токовая отсечка (УТО)
Первичный ток срабатывания ускоренной токовой отсечки Iс.з.УТО выбирается наибольшим из 2-х, вычисленных по условиям:
а) по условию селективности работы с защитами поста секционирования:
Ic.з.=Кн*Iк.макс , (1.66)
где Iк.макс - максимальный ток к.з., протекающий через защищаемый фидер подстанции при к.з. на шинах поста секционирования, кА:
Iк.макс.=Uном / (2 X¢с.мин.а+Xп.т.+Z21*l1). (1.67)
Iк.макс.=27.5 / (2*1.72+3.21+0.42*25)=1.66 кА,
Ic.з.=1.25*1.66=2.075 кА.
б) по условию селективности максимальному току нагрузки фидера:
Ic.з.=Кн*Iн.макс . (1.68)
Ic.з.=1.25*0.5=0.625 А.
Чувствительность УТО проверяется по условию
Кч= Iк.мин. > 2, (1.67)
Iс.з.
где Iк.мин.- минимальный ток протекающий по выключателю при к.з. вблизи установки защиты.
Кч= 2.512 / 1.66 =1.2 < 2.
Т.к. условие (1.67) не выполняется, то ток срабатывания защиты уменьшаем (сокращаем зону ее действия), принимая ее равным
Iс.з.= Iк.мин. / 2 . (1.68)
Iс.з.= 2.512 / 2 =1.526 А.
1.5.6.3. Дистанционная направленная защита с выдержкой времени (ДЗ2п)
Является второй ступенью защиты.
Первичное сопротивление срабатывания второй ступени выбирается исходя из минимального тока к.з. на шинах смежной подстанции.
(1.60)где Zк max¾максимальное сопротивление измеряемое защитой при к.з. на шинах смежной подстанции, при этом смежный путь на участке поста секционирования ¾ смежная подстанция считается отключенной, Ом;
kr = 1.5 ¾ коэффициент чувствительности защиты.
а) при узловой схеме:
б) при раздельном питании путей:
За расчетное значение Zк maxпринимается наибольшее из полученных Zк max =45.82 Ом.
Установка по углу второй ступени фидера подстанции равна 64.74°.
Тогда по (1.60):
Подставим результат расчета электронной защиты фидера тяговой подстанции.
Полученные при расчетах значения первичных сопротивлений Zс.з. напряжения Uс.з. и тока Iс.з. срабатывания защит нужно привести ко вторичным сторонам измерительных трансформаторов, т.е. определить для соответствующих величин уставки реле электронных защит.
(1.61)где
¾ соответственно коэффициенты трансформации ТТ и ТН; 
=1000/5=200 
=27500/100=275Тогда по (1.61):
1.5.6. Защита линии электропередачи 35 кВ районных потребителей
Определяем первичный ток срабатывания МТЗ
при
Тогда
Определяем коэффициент чувствительности:
Тогда ток срабатывания реле:
По [11] выбираем токовое реле типа РТ40/6 с параллельными соединениями обмоток с
