|
№ варианта
|
Кабельная или
воздушная линия
|
Трансформаторы
6-10/0,4 кВ
|
Линия между ТП
и РПН (ВРУ), ШМ, ШР
|
|
№ КЛ ВЛ
|
Длина, м
|
Тип * провода/
кабеля
|
Коммутац.
аппарат перед Т**
|
№ Т
|
Тип
|
UК, %
|
Схема
соедине-ния обмоток
|
Вид аппарата в
начале линии ***
|
Тип * провода/
кабеля/ шинопровода
|
Длина, м
|
I'РАБ. МАКС, А
|
IПУСК, А
|
IРАБ. МАКС, А
|
|
36
|
5,6
|
250
|
И-3х70
|
ВВ
|
Т5, Т6
|
ТМ-400
|
5,5
|
Δ /YН
|
АВ
|
ИП-3х50+70
|
350
|
60
|
300
|
120
|
Примечания:
* - Буквы А и М обозначают материал проводника кабеля, буквы
АС - тип провода воздушной линии, буквы И и ИП - изолированные провода
соответственно "Saхка" и "Амка". Расчетную нагрузку
(А) кабельных и воздушных линий рассчитать, исходя из их 70 % -й загрузки.
** - Обозначение аппарата перед трансформатором: Гл - глухое
присоединение; ВНП - выключатель нагрузки с предохранителем; ВВ - вакуумный
выключатель.
*** - Обозначение аппарата: П - предохранитель, АВ -
автоматический выключатель. Вводные и секционный аппараты на стороне низшего
напряжения всех ТП выполнены автоматическими выключателями.
релейная защита автоматический выключатель
Принципиальная схема электрической сети представлена на рис.
4.3 Рассматриваемая электрическая сеть состоит из трех характерных частей:
Схемы внешнего электроснабжения напряжением 110 кВ,
включающей воздушные линии электропередачи ВЛ1, ВЛ2 и подстанцию ПС с силовыми
трансформаторами Т1, Т2 напряжением 110/10 кВ;
Распределительной сети напряжением 10 кВ, включающей
кабельные линии КЛ1, КЛ2, питающие высоковольтный распределительный пункт
напряжением 10 кВ, воздушные линии ВЛ5, ВЛ6, питающие трансформаторную
подстанцию ТП с силовыми трансформаторами Т5, Т6 напряжением 10/0,4 кВ;
Низковольтной электрической сети напряжением 380 В,
включающей воздушные линии ВЛ7, ВЛ8, питающие низковольтный распределительный
пункт РПН (для промышленного предприятия) или вводное распределительное
устройство ВРУ (для городских электрических сетей).
Расчет токов КЗ проводим для нормального режима работы
системы электроснабжения, когда в работе находятся оба силовых трансформатора
Т1 и Т2, а секционные выключатели Q9 и Q14 соответственно между секциями сборных шин ПС и
РП отключены. Расчет проводится для точек А, Б, В, Г, Д - показаны слева от
схемы (рис.2).
Параметры электрической сети. Информация о
характеристиках электрооборудования достаточно полно изложена в справочниках
[14, 15, 16, 17].
Напряжение внешнего электроснабжения 110 кВ.
Мощность КЗ системы в максимальном режиме SК. МАКС = 5250 МВА, в
минимальном - SК. МИН = 3750 МВА.
Длина воздушных линий ВЛ1 и ВЛ2 напряжением 110 кВ 7,0 км;
марка провода АС-150; удельное индуктивное сопротивление ХО. ВЛ1 =
0,42 Ом/км [14, табл.1.11].
Два трансформатора Т1 и Т2 подстанции имеют тип
ТРДН-25000/110/ 10/10; напряжения короткого замыкания UК. СР = 10,5 %, UК. МИН = 10,44 %, UК. МАКС = 11,34 %; РПН в
нейтрали ±16 % имеет ±9 ступеней [16, табл.4.2].
Кабельные линии КЛ1 и КЛ2 напряжением 10 кВ: каждая линия
содержит по два параллельных кабеля с алюминиевыми жилами; сечение жил 3х185 мм2;
удельное индуктивное сопротивление ХО. КЛ1 = 0,077 Ом/км [14,
табл.2.63; 16, табл.9.29], длина линий 500 м.
Воздушные линии ВЛ5 и ВЛ6 напряжением 10 кВ: каждая линия
состоит из одного кабеля с алюминиевыми жилами; сечение жил 3х70 мм2;
удельное индуктивное сопротивление ХО. ВЛ5 = 0,366 Ом/км [14,
табл.2.63; 16, табл.9.29], длина линий 450 м.
1. Расчет
сопротивлений элементов схемы замещения
Расчет проводим в относительных единицах. Для этого за
базисную мощность примем: SБ = 1000 МВА. Также принимаем средние значения
напряжений сети: UСР1 = 115 кВ, UСР2 = 10,5 кВ.
. Сопротивление энергосистемы:
.1 В максимальном режиме:
.2 В минимальном режиме:
. Сопротивление воздушной линии ВЛ1 напряжением 110 кВ:
где x0ВЛ - удельное индуктивное сопротивление провода
марки АС-150/24, x0ВЛ = 0,420 Ом/км [1, табл.3.8];
L - длина воздушной линии ВЛ, L = 9,5 км.
. Сопротивление трансформаторов Т1 и Т2:
.1 При минимальном положение регулятора РПН:
,
где UК. МИН - напряжение короткого замыкания при
минимальном положение регулятора РПН, UК. МИН = 10,44 % [2, таблица 4.1];
DUРПН - половина диапазона регулирования
напряжения, DUРПН = 0,16 или 12% [2, таблица 4.1].
.2 При максимальном положение регулятора РПН:
,
где
UК. МАКС - напряжение короткого замыкания при
максимальном положение регулятора РПН [2, таблица 4.1], UК. МАКС = 11,34%.
.3 Отношение сопротивлений трансформатора при максимальном и
минимальном положениях РПН составляет
.
. Сопротивление кабельных линий КЛ1 и КЛ2:
.1 при нормальной работе линии, то есть в линии параллельно
включены два кабеля (n = 2) -
минимальное сопротивление линии:
где
x0КЛ3 - удельное индуктивное сопротивление кабеля марки А-3×185, x0КЛ3 = 0,077 Ом/км; [1, табл.3.29];
L - длина кабельных линий КЛ3 и КЛ4, L = 500 м;
.2 при аварийном отключении одного из кабелей в линии (n = 1) - максимальное сопротивление линии:
.
. Сопротивление воздушных линий ВЛ5 и ВЛ6, каждая из которых
состоит из одного кабеля:
где xЛ. ВЛ5 - удельное индуктивное сопротивление кабеля
марки И-3×70, xВЛ5 = 0,366 Ом/км [2, с.53];
L - длина воздушных линий ВЛ5 и ВЛ6, LВЛ5 = 250 м;
Рис.1 - Энергосистема
2. Расчет
токов КЗ в максимальном режиме
Определяем значения токов КЗ для рассматриваемой схемы в
максимальном режиме. Точка А-в начале ВЛ-110 кВ:
Точка Б - в конце ВЛ-110 кВ:
Точка В - на стороне низшего напряжения 10 кВ трансформатора
110/10 кВ:
Точка Г - в конце кабельной линии КЛ1 напряжением 10 кВ:
Точка Д - в конце воздушной линии ВЛ5 напряжением 10 кВ:
3. Расчет
токов КЗ в минимальном режиме
Определяем значения токов КЗ для рассматриваемой схемы в
минимальном режиме. Точка А:
Точка Б:
Точка В:
Точка Г:
Точка Д:
Расчеты токов КЗ в максимальных и минимальных режимах сведены в
табл. 1.3
Таблица 3 - Сводные данные расчетов токов КЗ в электрической
сети напряжением выше 1 кВ
|
Место точек
расчета короткого замыкания
|
|
А
|
Б
|
В
|
Г
|
Д
|
|
Максимальный
ток трехфазного КЗ  , кА20,4210,29,1318,8737,825
|
|
|
|
|
|
|
Максимальная
мощность трехфазного КЗ,  , МВА52502031,7166,06161,37142,31
|
|
|
|
|
|
|
Минимальный ток
двухфазного КЗ  , кА16,357,6553,9633,8263,587
|
|
|
|
|
|
|
Минимальная
мощность двухфазного КЗ,  , МВА37501760,6582,65680,34675,372
|
|
|
|
|
|
Рис. 2. Cхема замещения
для расчета токов КЗ в электрической сети напряжением более 1 кВ
4. Расчет
токов трехфазного КЗ в электрической сети напряжением до 1 кВ
Исходные данные.
Трансформатор Т5: тип ТМ-400/10, схема соединения обмоток Δ/YН, напряжение короткого замыкания UК = 5,5 %; потери
короткого замыкания ΔРК = 6,1 кВт;
ПБВ ±2х2,5 %, схема соединения обмоток Δ/YН [16, табл.4.2].
Мощность КЗ на стороне высшего напряжения трансформатора Т3 в
точке Д при максимальном режиме работы составляет 
= 142,31 МВА, при минимальном режиме - 
= 75,327 МВА (см. табл.4.2).
Между трансформатором и вводным выключателем QF1 расположен шинопровод длиной 3 м.
Номинальный ток трансформатора Т5 составляет IТ. Н = 578
А, с учетом перегрузки (1,4-1,6∙IТ.
Н) ток трансформатора
может достигать величины 924,8 А. Поэтому в качестве исходных данных возьмем
шинопровод ШМА4 на ток 1250 А (табл. П.1.3.1):
удельные сопротивления фазы R1УД. Ш =
0,034 мОм/м, Х1УД. ШФ = 0,016 мОм/м;
удельные сопротивления нулевой шины RО. УД. Ш =
0,054 мОм/м, ХО. УД. Ш = 0,053 мОм/м.
Кабель ВЛ7 с изолированный типа "Sax" сечением 3x50+70
мм2 длиной 350 м (табл. П.1.4.1):
удельные сопротивления прямой последовательности
R1УД. ВЛ =
0,549 мОм/м и Х1УД. ВЛ = 0,059 мОм/м;
удельные сопротивления нулевой последовательности
RО. УД. ВЛ
= 2,649 мОм/м и ХО. УД. ВЛ = 2,07 мОм/м.
Определение сопротивлений схемы замещения. Схема замещения прямой последовательности
для расчета тока трехфазного КЗ представлена на рис. 4.7.
. Сопротивление энергосистемы
при максимальном режиме работы
;
при минимальном режиме работы
.
Примечание.
При расчетах численные значения параметров, подставляемые в
формулы, лучше подставлять в вольтах, амперах, вольт-амперах и т.д., чтобы не
запутаться в порядках получаемых результатов, что является характерной ошибкой
при расчетах. Промежуточные значения сопротивлений лучше использовать в
миллиомах (мОм).
. Сопротивления трансформатора 400 кВА для схемы соединения
обмоток Δ/YН возьмем из табл. П1.1: R1Т5 = 5,9 мОм, Х1Т5 = 17,0 мОм.
. Сопротивление шинопровода между трансформатором и вводным
автоматическим выключателем
R1Ш = R1УД. Ш ∙ L = 0,034 ∙
3 = 0,102 мОм;
Х1Ш = Х1УД. Ш ∙ L = 0,016 ∙ 3 = 0,048 мОм.
. Сопротивление воздцшной линии ВЛ7
R1ВЛ = R1УД. ВЛ ∙ L = 0,549 ∙ 350 = 137,25 мОм;
Х1ВЛ = Х1УД. ВЛ ∙ L = 0,059 ∙ 350 = 14,75 мОм.
. Сопротивления переходных контактных сопротивлений:
шинопровода Ш1 с двух сторон по RК. Ш =
0,0034 мОм (табл. П1.6.2);
суммарное сопротивление переходных контактных сопротивлений до
точки Ж (учтем только шинопровод Ш1)
RК. Ж = 2 ∙
0,0034 = 0,0068 мОм;
ВЛ7 сечением 50 мм2 с двух сторон по RК. К = 0,029 мОм (табл. П1.6.2);
суммарное сопротивление переходных контактных сопротивлений до
точки З (учтем только шинопровод Ш1 и кабеля ВЛ7)
RК. З = 2 ∙
0,0034 + 2 ∙ 0,029 = 0,0648 мОм;
сопротивления включения токовых катушек расцепителей и переходные
сопротивления подвижных контактов автоматических выключателей (табл. П1.6.1)
|
QF1
|
1250 А
|
RQF1 = 0,25
мОм
|
XQF1 = 0,1 mOm
|
|
QF3,
|
200 А
|
RQF3 = 1,1 мОм
|
XQF3 = 0,5 мОм
|
|
QS1
|
200 А
|
RQS1
= 0,4 мОм
|
-
|
активное и индуктивное сопротивления
трансформатора тока 1260/5 А примем равными нулю в следствии их малости (см.
табл. П1.6.5).
. Активное сопротивление заземляющей дуги
(табл. П1.7):
на вводах 10 кВ трансформатора Т5, точка Е
- RД. Е = 10 мОм;
Определение токов КЗ при
максимальном режиме работы энергосистемы
Точка Е.
Сопротивление контура КЗ (прямой
последовательности):
активное
R1Σ. Е = R1Т5 + RД. Е = 5,9 + 10 = 15,9 мОм;
Реактивное
Х1Σ. Е = ХС. МАКС + Х1Т5 = 1,124 + 17,0 =
18,124 мОм;
Полное
.
Значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ в точке Е
.
Определим ток трехфазного КЗ без учета сопротивления дуги
(рис.4.7, точка Е').
Сопротивления до точки КЗ в этом случае будут равны
активное
R'1Σ. Е = R1Т3 + RД. Е' =
5,9 + 0 = 5,9 мОм;
Реактивное
Х1Σ. Е = ХС. МАКС + Х1Т5 = 1,124 + 17,0 =
18,124 мОм;
Полное
.
Значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ в точке Е'
.
Вывод. Не учёт сопротивления дуги приводит к увеличению тока КЗ в
12,12/9,579 = 1,265 раза.
Завышение расчетного тока может привести к усложнению выбора
электрооборудования.
Точка Ж.
Сопротивление контура КЗ: активное
R1Σ. Ж = R1Т5 + R1Ш + RТА1 +RQF1 + RК. =
= 5,9 + 0,102 + 0 + 0,25 + 0,0068 = 6,258 мОм;
Реактивное
Х1Σ. Ж = ХС. МАКС + Х1Т5 + Х1Ш +
ХТА1 + ХQF1 =
= 1,124 + 17,0 + 0,048 + 0 + 0,1 = 18,272 мОм;
Полное
.
Значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ в точке Ж
.
Точка З.
Сопротивление контура КЗ (прямой последовательности):
Активное
R1Σ.5 = R1Т5 + R1Ш + RТА1 + RQF1 + RQF3 + R1ВЛ7 + RQS1 + RК. З =
= 5,9 + 0,102 + 0 + 0,25 + 1,1 + 137,25+0,4 + 0,0648= 145,066 мОм;
Реактивное
Х1Σ.5 = ХС. МАКС + Х1Т5 + Х1Ш +
ХТА1 + ХQF1 + ХQF3 + Х1ВЛ7 =
= 1,124 + 17,0 + 0,048 + 0 + 0,1 + 0,5 + 20,65 = 39,422 мОм;
Полное
.
Значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ в точке К
.
Определение токов КЗ в минимальном режиме работы энергосистемы. В расчете нужно заменить сопротивление ХС.
МАКС на ХС. МИН и определить ток двухфазного КЗ (рис.4.7).
Точка Е:
R1Σ. Е = 15,9 мОм;
Х1Σ. Е = ХС. МИН + Х1Т5 = 2,12 + 17,0 =
19,12 мОм;
;
.
Точка Ж:
R1Σ. Ж = 6,258 мОм; Х1Σ. Ж = ХС. МИН + Х1Т3 + Х1Ш +
ХТА1 + ХQF1 =
= 2,12 + 17,0 + 0,048 + 0 + 0,1 = 19,268 мОм;
.
Точка З:
R1Σ. З = 145,066 мОм;
Х1Σ. З = ХС. МИН + Х1Т3 + Х1Ш +
ХТА1 + ХQF1 + ХQF3 + Х1ВЛ7 =
= 2,12+ 17,0 + 0,048 + 0 + 0,1 + 0,5 + 20,65 = 40,418 мОм;
.
Для выбора оборудования кроме установившего тока КЗ необходимо
знать ещё и ударный ток КЗ.
В качестве примера рассмотрим его расчет для точки Ж, т.е. шинах
РУ-0,4 кВ трансформаторной подстанции. Периодическую составляющую для
максимального режима работы мы определили и она равна
.
Ударный ток КЗ
,
где КУД = 1,3 по кривой на рис. П1.4 при соотношении
X1ΣЖ / R1ΣЖ = 18,272/6,258= 2,919.
5. Расчет
токов однофазного КЗ на землю
При питании электроустановки от системы
через понижающий трансформатор значение периодической составляющей тока
однофазного КЗ для точки З (на шинах ВРУ - рис.4.8) рассчитывается по формуле
16
,
где R1Σ = R1Σ. З, Х1Σ = Х1Σ. З (при ХС = ХС.
МИН) - активное и индуктивное суммарные сопротивления прямой последовательности
относительно точки КЗ (см. расчет трехфазного КЗ - п.4.3.4);
RОΣ, ХОΣ - активное и индуктивное
суммарные сопротивления нулевой последовательности относительно точки КЗ.
Эти сопротивления равны:
RОΣ = RОТ3 + RО. Ш + RТА1 + RQF1 + RQF3 + RО. ВЛ7 + RQS1 + RК. З + RД. К;
ХОΣ = ХОТ3 + ХО. Ш + ХТА1 + ХQF1 + ХQF3 + ХО. ВЛ7.
Рассмотрим расчет по конкретным точкам.
Для этого определим недостающие данные схемы замещения.
Активное и индуктивное сопротивления
нулевой последовательности понижающего трансформатора Т5 (ТМ-400 кВА) при схеме
соединения обмоток Δ/YН составляют RОТ5 = 5,9 мОм и ХОТ5
= 17 мОм (табл. П1.1).
Сопротивление нулевой последовательности
шинопровода (табл. П1.3.1):
RОШ = RОУД. Ш ∙ L = 0,054 ∙ 3 =
0,162 мОм;
ХОШ = ХОУД. Ш ∙
L = 0,053 ∙ 3 =
0,159 мОм.
Сопротивление нулевой последовательности
воздушной линии (табл. П1.4.4):
RОВЛ = RОУД. ВЛ ∙ L = 1,18 ∙ 350 = 413
мОм;
ХОВЛ = ХОУД. ВЛ ∙
L = 0,88 ∙ 350 = 308
мОм.
Сопротивления нулевой последовательности
остальных элементов схемы (трансформаторов тока, автоматических выключателей,
контактов и дуги) равны аналогичным сопротивлениям прямой последовательности.
Точка Е.
Сопротивление контура КЗ:
прямой последовательности
R1Σ. Е = R1Т5 + RД. Е = 15,9 мОм;
Х1Σ. Е = ХС. МИН + Х1Т5 = 2,12 + 17,0 = 19,12
мОм;
нулевой последовательности
R0Σ. Е = R0Т5 + RД. Е = 15,9 мОм; Х0Σ. Е = Х0Т5 = 17,0 мОм.
Значение периодической составляющей тока
однофазного КЗ в точке Е
.
Точка Ж:
R1Σ. Ж = 6,258 мОм;
Х1Σ. Ж = ХС. МИН + Х1Т5 + Х1Ш +
ХТА1 + ХQF1 =
= 2,12 + 17,0 + 0,048 + 0 + 0,1 = 19,268 мОм;
RОΣ. Ж = RОТ5 + RО. Ш + RТА1 + RQF1 + RК. З + RД. З =
= 5,9+ 0,162 + 0 + 0,25 + 0,0648 + 10 = 16,377мОм;
ХОΣ. Ж = ХОТ5 + ХО. Ш + ХТА1 + ХQF1 =
= 17,0+ 0,159 + 0 + 0,1 = 17,259 мОм;
.
Точка З:
R1Σ. З = 145,066мОм;
Х1Σ. З = ХС. МИН + Х1Т5 + Х1Ш +
ХТА1 + ХQF1 + ХQF3 + Х1ВЛ7 =
= 2,12 + 17,0 + 0,048 + 0 + 0,1 + 0,5 + 20,65= 40,418 мОм;
RОΣ. З = 5,9+ 0,162 + 0 + 0,25 + 1,1 + 413 + 0,4 + 0,0648 + 10,0
= 430,877 мОм;
ХОΣ. З = 17,0+ 0,159 + 0 + 0,1 + 0,5 + 308 = 325,759 мОм;
.
Рассмотрим, как изменится ток однофазного КЗ на землю в случае,
когда электрическая сеть напряжением 380 В питается от трансформатора Т3 той же
мощности, но со схемой соединения обмоток Y/YН.
Сопротивления трансформатора прямой последовательности R1Т5 = 5,9 мОм и Х1Т5 = 17,0 мОм и нулевой
последовательности равны RОТ5 = 5,9 мОм и ХОТ5 = 17,0 мОм
(см. табл. П1.1) - эти сопротивления трансформатора показаны на рис. 4.8 в
скобках.
Точка Е.
R1Σ. Е = 5,9 + 10 = 15,9мОм;
Х1Σ. Е = 2,12 + 17,0 = 19,12 мОм;
R0Σ. Е = 5,9 + 10 = 15,9 мОм;
Х0Σ. Е = 17,0 мОм.
Значение периодической составляющей тока однофазного КЗ в точке Е
.
Точка Ж:
R1Σ. Ж = 6,258 мОм; Х1Σ. Ж = 19,628 мОм;
RОΣ. З = 5,9+ 0,162 + 0 + 0,25 + 0,0648 + 10 = 16,377 мОм;
ХОΣ. З = 17,0 + 0,159 + 0 + 0,1 = 17,259 мОм;
.
Точка З:
R1Σ. З = 145,066 мОм;
Х1Σ. З = 2,12 + 17,0 + 0,048 + 0 + 0,1 + 0,5 + 20,65 = 40,418
мОм;
RОΣ. З = 5,9 + 0,162 + 0 + 0,1 + 1,1 + 413 + 0,4 + 0,0648 + 10=
430,877 мОм;
ХОΣ. З = 17,0+ 0,159 + 0 + 0,1 + 0,5 + 308 = 325,759 мОм;
.
Расчеты токов КЗ сведем в табл. 4.3
Таблица 4
|
Место точек
расчета короткого замыкания
|
|
Д
|
Е'
|
Е
|
Ж
|
З
|
|
Максимальный
ток трехфазного КЗ I (3) К. МАКС, кА
|
7,825
|
12,12
|
9,579
|
11,96
|
1,536
|
|
Минимальный ток
двухфазного КЗ I (2) К. МИН, кА
|
3,587
|
-
|
8,023
|
9,872
|
1,328
|
|
Ток однофазного
КЗ I (1) К, МИН, кА (для схемы соединения обмоток Т3 Δ/YН)
|
-
|
-
|
9,493
|
10,92
|
0,837
|
|
Ток однофазного
КЗ I (1) К, МИН, кА (для схемы соединения обмоток Т3 Y/YН)
|
-
|
-
|
9,493
|
10,92
|
0,837
|
6. Расчет
токов однофазного КЗ на землю методом "петли фаза-нуль"
Определение тока однофазного КЗ методом
"петли фаза-нуль", рекомендованным Руководящими материалами
"Главгосэнергонадзора" [20], производится по формуле
, (4.39)
где UФ - среднее фазное
напряжение сети для сетей 380 В принимают равным 230 В;
Z (1) Т - полное сопротивление
питающего трансформатора току однофазного КЗ на землю; В табл. П1.1 в последней
колонке приведены значения полного сопротивления Z (1) Т, а в предыдущих двух
колонках - его активные и индуктивные составляющие;
ZП. Ф-О - полное сопротивление
"петли фаза-нуль" - это сопротивления фазных проводников и элементов,
включенных последовательно, от трансформатора до точки КЗ и сопротивления
нулевых проводников и элементов, включенных последовательно, от места КЗ до
нейтрали трансформатора.
Сопротивление петли "фаза-нуль" ZП рассчитывают по выражению
[20]
, (4.40)
где ZУД. Ф и ZУД. Н - удельные сопротивления
фазных и нулевых проводников, имеющие длины соответствующих участков L;
RТА, RАВ, RК, RД - сопротивления
трансформаторов тока, автоматических выключателей, переходных контактов и
заземляющей дуги. Эти сопротивления имеют те же значения, которые были
рассмотрены при расчете токов однофазного КЗ методом симметричных составляющих.
Сопротивление "петли фаза-нуль" ZП. Ф-О включает в себя:
шинопроводы, кабели и провода, включенные в фазу;те же проводники, но могут
быть того же или другого сечения, включенные в нулевой рабочий проводник;
трансформаторы тока, автоматические выключатели, контактные переходные
сопротивления, включенные в соответствующие участки сети; заземляющую дугу.
Удельные сопротивления RУД. Ф, RУД. Н, ХУД. Ф и ХУД.
Н фазных и нулевых проводников принципиально отличаются от
соответствующих сопротивлений прямой, обратной и нулевой последовательностей.
7. Расчёт
релейной защиты электрической сети
7.1
Организация релейной защиты
На рисунке 6 представлен фрагмент электрической сети, для
которого необходимо рассчитать релейную защиту.
Рисунок 6 - Защита РУ-0,4 кВ трансформаторной подстанции
10/0,4 кВ
7.2 Расчет
плавкого предохранителя F3
Ток плавкой вставки предохранителя F3 для защиты РПН
определим, используя выражение:
Выбираем плавкую вставку типа ПН2 с ближайшим меньшим
номинальным током IF3. H = 200 А. Результат занесём в таблицу 5
Таблица 6
|
Время плавления
tПЛ. ВС, с
|
50
|
10
|
5
|
1
|
0,5
|
0,1
|
0,05
|
0,02
|
|
Диапазон ΔtПЛ.
ВС, с, при разбросе ±
25 %
|
37,5-62,5
|
7,5-12,5
|
3,75-6,25
|
0,75-1,25
|
0,375-0,625
|
0,075-0,125
|
0,0375-0,0625
|
0,015-0,025
|
|
Ток плавления IПЛ, А, вставки IF3. Н =
200 А
|
600
|
880
|
1000
|
1400
|
1700
|
2300
|
3000
|
6000
|
Предохранитель F3 должен
чувствовать минимальный ток однофазного КЗ на землю 
в конце кабельной линии КЛ13 (или на
сборных шинах РПН)
.
7.4 Расчёт
плавкого предохранителя F1
На стороне высшего напряжения номинальный ток плавкой вставки
предохранителя F1 рекомендуется выбирать с учетом броска тока намагничивания:
Где Iт. н на стороне ВН трансформатора определим
из выражения:
Выбираем плавкую вставку типа ПН2 с ближайшим номинальным током IF1. H = 40А.
Селективность обеспечивается, т.к. время плавления плавкой вставки
ВН при всех реально возможных токах КЗ на стороне НН в точке Ж, К оказывается
по крайней мере больше в 3 раза времени плавления плавкой вставки на стороне
НН.
Если время-токовые характеристики строим для напряжения
В, то характеристику высоковольтного предохранителя tпл. вс. вн= f
(I) необходимо привести к стороне НН, используя соотношение
Результаты расчетов занесены в таблицу 5.2.
Таблица 6
|
Время плавления
tПЛ. ВС, с
|
50
|
10
|
5
|
1
|
0,5
|
0,1
|
0,05
|
0,02
|
|
Диапазон ΔtПЛ.
ВС, с, при разбросе ±
25 %
|
37,5-62,5
|
7,5-12,5
|
3,75-6,25
|
0,75-1,25
|
0,375-0,625
|
0,075-0,125
|
0,0375-0,0625
|
0,015-0,025
|
|
Ток плавления IПЛ, А, вставки IF1. Н =
40 А Ток плавления вставки приведённый к напряжению 0,4 кВ
|
100 2500
|
140 3500
|
160 4000
|
200 5000
|
230 5750
|
340 8500
|
410 10250
|
700 17500
|
Это говорит о том, что предохранитель F1 не чувствует минимальный ток короткого замыкания в точке З.
Таким образом, выбранные плавкие вставки предохранителей F1 и F3
имеют
достаточную чувствительность и отвечают требованиям ПУЭ [1, п.
1.7.79, 3.1.9, 7.3.139]. Кроме того, выбранные плавкие вставки предохранителей
отвечают требованиям селективности срабатывания.
8. Расчет
автоматических выключателей
8.1 Расчет
защиты отходящих от ТП линий
Выбор выключателя QF4. Рабочий максимальный ток кабельной
линии, составляет Iраб. макс. = 140 А. Номинальный ток автоматического
выключателя, установленного в начале КЛ, выбирается равным или больше этого
тока:
QF4. Н ≥ Iраб. макс. =
140 А.
По каталогу [2, с. 20-21] выбираем выключатель Compact NS160
и электронный расцепитель STR22SE [2, с.25], предназначенный для защиты
электрических сетей. Основные параметры выключателя Compact NS160: номинальный
ток IQF4. Н = In = 160 А; номинальная предельная отключающая способность при
напряжении сети 380 В - полный ток отключения Icu = 36 кА (действующее
значение).
Рисунок 7 - Стилизованная и каталожная защитные время-токовые
характеристики электронного расцепителя STR22SE
Расчет параметров время-токовых характеристик электронного
расцепителя STR22SE - все каталожные параметры защит приведены в [5, с.25].
8.1.1 Защита
от перегрузки
Уставка тока защиты от перегрузки Ir также должна быть равной
или
больше рабочего максимального тока защищаемой воздушной линии
≥ Iраб. макс. вл7 = 140 А.
Полученное значение уставки по току Ir меньше номинального
тока выключателя IQF4. Н = In = 160 А. Выключатель позволяет делать меньшие
уставки тока защиты от перегрузки. Они задаются в пределах (0,4-1,0) ∙In,
регулируются с помощью двух переключателей Iо и Ir на передней панели
расцепителя и имеют 48 ступеней регулирования (произведение Io∙Ir). Для
определения положений переключателей рассматривается соотношение
После перебора положений переключателей выбираем сочетание
Таким образом, уставка по току защиты от перегрузки выключателя
QF4 будет равна
. QF4 = 0,88 ∙160 = 140А.
Рисунок 8 - Передняя панель электронного расцепителя STR22SE
Условные токи несрабатывания и срабатывания защиты от перегрузки
=1,05∙Ir = 1,05∙140 = 147 А; Id =1,30∙Ir = 1,30∙140
= 182 А.
Выбранный расцепитель согласно каталогу имеет время срабатывания
защиты от перегрузки [2, с.25]:
-180 с при токе 1,5∙Ir =1,5∙140 = 210 А;
-7,5 с при токе 6∙Ir = 6∙140 = 840 А;
,2-5,0 с при токе 7,2∙Ir = 7,2∙140 = 1008 А.
Эти точки мы используем при построении время-токовых характеристик
защиты от перегрузки выключателя QF4.
Уставка времени защиты от перегрузки tr. QF4 = 7 с для расцепителя
данного выключателя задается при токе 6∙Ir = 840 А.
Коэффициент чувствительности защиты от перегрузки:
к минимальному току КЗ (в данном примере однофазному КЗ на землю)
на сборных шинах РПН
Таким образом, защита от перегруза выключателя QF4 чувствительна к
минимальным КЗ на сборных шинах РПН.
8.1.2
Селективная токовая отсечка
Уставка тока Isd селективной токовой отсечки должна быть
отстроена (должна быть больше) от пикового тока нагрузки РПН Iпик. = 470 А.
Уставка тока Isd связана с уставкой тока Ir. QF4 защиты от перегрузки и
регулируется в пределах Isd = (2-10) ∙Ir. Для предварительного
определения уставки тока определим отношение пикового тока Iпик. к уставке тока
Ir. QF4
Ближайшая большая уставка будет Isd. QF4 = 3∙Ir = 3∙140
= 420 А.
Точность срабатывания селективной токовой отсечки расцепителяSE
составляет ±15 % [5, c.25] и находится в пределах (0,85-1,15) Isd. Определим
границы зоны разброса срабатывания
,85 ∙ 420 = 357 А и 1,15 ∙ 420 = 483 А.
Постоянная минимальная выдержка времени перед отключением
составляет ≤ 40 мс. Полное время отключения составляет ≤ 60 мс.
8.1.3
Мгновенная токовая отсечка
Уставка тока Ii. QF4 имеет постоянное для расцепителя
значение и связана с номинальным током выключателя Ii. QF4 = 11∙In = 11∙160
= 1760 А.
Точность срабатывания мгновенной токовой отсечки расцепителя
STR22SE составляет ±20 % [5, с.25]. Тогда границы ΔIi зоны разброса срабатывания будут:
,8 ∙ 1760 = 1408 А и 1,20 ∙ 1760 = 2112 А.
Проверим чувствительность мгновенной токовой отсечки
выключателя QF4 к минимальному току КЗ в месте его установки.
Коэффициент чувствительности мгновенной токовой отсечки
выключателя QF4 к минимальному току КЗ в точке Ж:
Чувствительность мгновенной токовой отсечки достаточна и отсечка
обеспечит защиту выключателя QF4 и часть отходящей линии от максимальных токов
КЗ.
Номинальная предельная отключающая способность выбранного
выключателя при напряжении сети 380 В составляет Icu = 36 кА, что значительно
больше максимального тока трехфазного КЗ в месте установки выключателя
8.2 Расчет
защиты секционного автоматического выключателя ТП
Исходные данные для выбора автоматических выключателей QF1,
QF2 и QF3.
Номинальный ток трансформатора мощностью Sт. н= 400 кВА на
стороне НН равен
Рабочий максимальный ток вводных автоматических выключателей
QF1,QF2:
Коэффициент самозапуска:
КСЗП=3,357
Пиковый ток вводных автоматических выключателей QF1, QF2 при коэффициенте самозапуска КСЗП = 3,357 равен:
Рабочий максимальный ток секционного автоматического выключателя
QF3
Пиковый ток секционного автоматического выключателя QF3 равен
Выбор секционного выключателя QF3.
Номинальный ток секционного автоматического выключателя QF3 должен
быть равным или больше тока, протекающему по нему рабочего максимального тока
По каталогу [6, с. 20-21] выбираем выключатель Masterpact NW08H1 с
номинальным током In = 800 А, номинальной предельной отключающей способностью
при напряжении сети 380 В - полный ток отключения Icu = 65 кА.
Для управления секционным выключателем и защиты электрической сети
выберем блок контроля и управления Micrologic 5.0 [6, с.22-25].
Блок контроля и управления Micrologic 5.0 осуществляет три вида
токовых защит:
защиту от перегрузки с регулируемыми уставками тока Ir и времени
tr;
селективную токовую отсечку с регулируемыми уставками тока Isd и
времени tsd;
мгновенную токовую отсечку с регулируемой уставкой тока Ii.
Рисунок 9 - Стилизованная и каталожная защитные время-токовые
характеристики блока управления и защиты Micrologic 5.0
8.2.1 Защита
от перегрузки
Уставка тока защиты от перегрузки Ir также должна быть равной
или больше рабочего максимального тока, протекающего через выключатель QF3
. QF3 ≥ IРАБ. МАКС. QF3 = 646 А.
Рисунок 10 - Фрагмент передней панели Micrologic 5.0 - задание уставок
защиты от перегрузки
Полученное значение уставки по току Ir значительно меньше
номинального тока выключателя IQF3. Н = In = 800 А.5.0 - задание уставок защиты
от перегрузки
Для определения положения переключателя Ir рассматривается
соотношение
Ближайшее большее относительное значение уставки по току равно
Ir/In = 0,9. Таким образом, уставка тока защиты от перегрузки будет равна
. QF3 = 0,9 ∙ 800 = 720 А.
Условные токи несрабатывания и срабатывания защиты от перегрузки
[6, с.25] будут равны
= 1,05∙Ir = 1,05∙720 = 756 А и Id = 1, 20∙Ir =
1, 20∙720 = 864 А.
Проверим селективность защит от перегрузки автоматических выключателей
QF3 и QF5. Ток несрабатывания Ind. QF3 = 756 А защиты от перегруза выключателя
QF4 должен быть больше тока срабатывания Id. QF4 = 182 А защиты от перегруза
выключателя QF4. Условие выполняется, следовательно, ВТХ этих двух защит
накладываться друг на друга не будут.
Время срабатывания tr защиты от перегрузки выключателя QF3
выбирается с учетом согласования с защитными ВТХ нижестоящих плавкого
предохранителя F3 и автоматического выключателя QF4. Учитывая изложенное,
примем уставку по времени защиты от перегрузки выключателя QF3 равной tr. QF3 =
4 с при токе 6∙Ir. QF3 = 6∙720 = 4320 А.
Выбранный блок Micrologic 5.0 при tr. QF3 = 4 с согласно каталогу
имеет времена срабатывания защиты от перегрузки [6, с.25]:
-100 с при токе 1,5∙Ir = 1,5∙720 = 1080 А;
,2-4,0 с при токе 6∙Ir = 6∙720 = 4320 А;
,16-2,7 с при токе 7,2∙Ir = 7,2∙720 = 5184 А.
Эти точки мы используем при построении ВТХ защиты от перегрузки
выключателя QF3.
Коэффициент чувствительности защиты от перегрузки к минимальному
току КЗ на сборных шинах РПН
Это говорит о недостаточной чувствительности защиты от перегрузок
к удаленным КЗ. Данная защита будет чувствовать только минимальные токи КЗ,
если они превысят значение
8.2.2
Селективная токовая отсечка
Уставка тока Isd селективной токовой отсечки должна быть
отстроена (должна быть больше) от пикового тока IПИК. QF3 = 2168 А, который
протекает по секционному выключателю QF3. Уставка тока Isd связана с уставкой
по току Ir защиты от перегрузки и регулируется в пределах Isd = (2-10) ∙Ir.
Для предварительного определения уставки тока определим отношение пикового тока
IПИК. QF3 к уставке тока Ir. QF3
Ближайшая большая уставка будет Isd. QF3 = 3∙Ir. QF3 = 3∙720
= 2160 А
Рисунок 11 - Переключатели уставок селективной токовой отсечки (3)
и мгновенной токовой отсечки (4)
Полученная уставка селективной токовой отсечки выключателя QF3
должна быть проверена на селективность с уставкой тока селективной
токовой отсечки выключателя QF4. Условием токовой селективности двух
последовательных защит является выполнение соотношения
. QF3/Isd. QF4 = 2160/420 = 5,14 > КН. СОГЛ = 1,3-1,5.
Условие согласования уставок по току двух селективных токовых
отсечек, установленных на автоматических выключателях разных уровней СЭС,
выполняется. Окончательно уставку по току селективной токовой отсечки
выключателя QF3 примем Isd. QF3 = 2160 А.
Точность срабатывания селективной токовой отсечки блока Micrologic
5.0 составляет ±10 % [6, c.25] и находится в пределах (0,9-1,1) Isd.
Определим границы ΔIsd. QF3 зоны разброса срабатывания
,9 ∙ 2160 = 1944 А и 1,1 ∙ 2160 = 2376 А.
Отметим, что минимальное значение Isd. QF3 = 1944 А больше
максимального значения Isd. QF4 = 483 А, т.е. наложения время-токовых
характеристик защит разных уровней системы электроснабжения не будет.
Коэффициент чувствительности селективной токовой отсечки к
минимальному току КЗ на сборных шинах РПН
Это говорит о недостаточной чувствительности защиты секционного
выключателя QF3 к удаленным токам КЗ.
Выбор уставки по времени tsd селективной токовой отсечки
выключателя QF3 необходимо производить также с учетом защитных ВТХ нижестоящих
выключателя QF4 и плавкой вставки предохранителя F3. Согласование защитных ВТХ
выключателя QF3 и предохранителя F3 можно проверить только при построении
характеристик. Поэтому пока проведем согласование уставок по времени
выключателей QF3 и QF4. постоянная минимальная выдержка времени расцепителя
STR22SE перед отключением составляет tsd. QF4 ≤ 40 мс. Следовательно,
уставка должна быть
. QF3 = tsd. QF4 + Δt = 0,04 +0,1 =0,14 с.
Ближайшее большее значение уставки времени на блоке Micrologic 5.0
составляет tsd. QF3 = 0,2 с. Диапазон изменения времени срабатывания
селективной токовой отсечки составит
Δtsd. QF3 = 0,14-0,2 с [3, с.25].
8.2.3
Мгновенная токовая отсечка
Уставку тока Ii связана с номинальным током выключателя и
регулируется в диапазоне Ii = (2-15) ∙In или может быть выведена из
работы. Примем 6-ти кратную уставку: Ii = 6∙800 = 4800 А.
Точность срабатывания мгновенной токовой отсечки блока
Micrologic 5.0 составляет ±10 % [5, с.25]. Тогда границы ΔIi зоны разброса срабатывания будут
,9 ∙ 4800 = 4320 А и 1,1 ∙ 4800 = 5280 А.
Проверка селективности мгновенных токовых отсечек
автоматических выключателей QF3 и QF4.
Ток несрабатывания Ii. QF3 = 4800 А мгновенной токовой
отсечки выключателя QF3 должен быть больше тока срабатывания Ii. QF4 =
А мгновенной токовой отсечки выключателя QF4. Условие
выполняется, следовательно, ВТХ этих двух защит накладываться друг на друга не
будут.
Диапазон срабатывания по времени Δti мгновенной токовой отсечки составляет: время несрабатывания 20
мс; максимальное время отключения 50 мс.
Проверим чувствительность мгновенной токовой отсечки к
минимальному току КЗ в месте установки выключателя QF3
Проверка выключателя по предельной коммутационной стойкости при
отключении КЗ. Номинальная предельная отключающая способность выбранного
выключателя при напряжении сети 380 В составляет Icu = 65 кА, что значительно
больше предельного тока трехфазного КЗ в месте установки выключателя.
8.3 Расчет
защиты вводных автоматических выключателей ТП
Номинальный ток вводных автоматических выключателей QF1 и QF2
должен быть равным или больше тока, протекающего по ним рабочего максимального
тока
По каталогу [6, с. 20-21] выбираем выключатель Masterpact NW10H1 с
номинальным током In = 1000 А, номинальной предельной отключающей способностью
при напряжении сети 380 В - полный ток отключения Icu = 65 кА (действующий).
Для управления вводными выключателями и защиты электрической сети
выберем блок контроля и управления Micrologic 5.0 [6, с.22-25]. Блок Micrologic
5.0 осуществляет три вида токовых защит:
защиту от перегрузки с регулируемыми уставками тока Ir и времени
tr;
селективную токовую отсечку с регулируемыми уставками тока Isd и
времени tsd;
мгновенную токовую отсечку с регулируемой уставкой тока Ii.
Рисунок 12 - Стилизованная и каталожная защитные время-токовые
характеристики блока управления и защиты Micrologic 5.0
8.3.1 Защита
от перегрузки
Уставка тока защиты от перегрузки Ir также должна быть равной
или
больше рабочего максимального тока, протекающего через
выключатель QF1
. QF1 ≥ IРАБ. МАКС. QF1 = 923 А.
Рисунок 13 - Фрагмент передней панели Micrologic 5.0 - задание уставка
защиты от перегрузки
Полученное значение уставки по току Ir значительно меньше
номинального тока выключателя IQF3. Н = In = 1000 А. Расцепитель позволяет
делать меньшие уставки по току защиты от перегрузки. Они задаются в пределах
(0,4-1,0) ∙In.
Для определения положения переключателя Ir рассматривается
соотношение
Выбираем относительное значение уставки тока, равное Ir/In = 0,9.
Таким образом, уставка тока защиты от перегрузки будет равна
. QF1 = 0,9 ∙ 1000 = 900 А.
Условные токи несрабатывания и срабатывания защиты от перегрузки
[5, с.25] будут равны
=1,05∙Ir = 1,05∙900 = 945 А и Id = 1, 20∙Ir = 1,
20∙900 =1080 А.
Проверка селективности защит от перегруза автоматических выключателей
QF1 и QF3. Ток несрабатывания Ind. QF1 = 945 А защиты от перегрузки выключателя
QF1 должен быть больше тока срабатывания Id. QF3 = 864 А защиты от перегруза
выключателя QF3. Условие выполняется, следовательно, ВТХ этих двух защит
накладываться друг на друга не будут.
Время срабатывания tr защиты от перегрузки выключателя QF1
выбирается с учетом согласования с защитными ВТХ нижестоящего секционного
автоматического выключателя QF3. Учитывая изложенное, примем уставку времени
защиты от перегрузки выключателя QF1 равной tr. QF1 = 4 с при токе
∙Ir. QF1 = 6∙900 = 5400 А.
Выбранный блок Micrologic 5.0 при tr. QF1 = 4 с согласно каталогу
имеет времена срабатывания защиты от перегрузки [2, с.25]:
-100 с при токе 1,5∙Ir = 1,5∙900 = 1350 А;
,2-4,0 с при токе 6∙Ir = 6∙900 = 5400 А;
,16-2,7 с при токе 7,2∙Ir = 7,2∙900 = 6480 А.
Эти точки мы используем при построении ВТХ защиты от перегруза
выключателя QF1. Коэффициент чувствительности защиты от перегрузки к
минимальному току КЗ на сборных шинах РПН
Это говорит о недостаточной чувствительности защиты от перегрузки
к удаленным КЗ. Данная защита будет чувствовать только минимальные токи КЗ,
если они превысят значение
8.3.2
Селективная токовая отсечка
Уставка тока Isd селективной токовой отсечки должна быть
отстроена (должна быть больше) от пикового тока IПИК. QF1 = 3098 А, который
протекает по вводному выключателю QF1. Уставка по току Isd связана с уставкой
тока Ir защиты от перегрузок и регулируется в пределах Isd = (1,5-10) ∙Ir.
Для предварительного определения уставки тока определим отношение пикового тока
IПИК. QF1 к уставке по току Ir. QF1
Ближайшая большая уставка будет Isd. QF1 = 4∙Ir. QF1 = 4∙900
= 3600 А.
Рисунок 14 - Переключатели уставок селективной токовой отсечки (3)
и мгновенной токовой отсечки (4)
Полученная уставка селективной токовой отсечки выключателя QF1
должна быть проверена на селективность с уставкой по току селективной токовой
отсечки выключателя QF3. Условием токовой селективности двух последовательных
защит является выполнение соотношения
. QF1/Isd. QF3 = 3600/2160 = 1,67 > КН. СОГЛ = 1,3-1,5.
Условие согласования уставок тока двух селективных токовых
отсечек, установленных на автоматических выключателях разных уровней СЭС,
выполняется. Окончательно уставку тока селективной токовой отсечки выключателя
QF1 примем Isd. QF1 = 3600 А. Точность срабатывания селективной токовой отсечки
блока Micrologic
.0 составляет ±10 % [5, c.25] и находится в пределах (0,9-1,1)
Isd. Определим границы ΔIsd. QF1
зоны разброса срабатывания
,9 ∙ 3600 = 3240 А и 1,1 ∙ 3600 = 3960 А.
Отметим, что минимальное значение Isd. QF1 = 3240 А больше
максимального значения Isd. QF3 =2160 А, т.е. наложения время-токовых
характеристик защит разных уровней системы электроснабжения не будет.
Коэффициент чувствительности селективной токовой отсечки к
минимальному току КЗ на сборных шинах РПН
Это говорит о недостаточной чувствительности защиты секционного
выключателя QF1 к удаленным токам КЗ. Выбор уставки времени tsd селективной
токовой отсечки выключателя QF1 необходимо производить также с учетом защитных
ВТХ нижестоящего выключателя QF3. Следовательно, учитывая выражение (9.33),
уставка должна быть tsd. QF1 = tsd. QF3 + Δt = 0,2 +0,1 =0,3 с. Диапазон изменения
времени срабатывания селективной токовой отсечки составит
Δtsd. QF1 = 0,23-0,32 с [2, с.25].
8.3.3
Мгновенная токовая отсечка
Уставка тока Ii связана с номинальным током выключателя и
регулируется в диапазоне Ii = (2-15) ∙In.
Примем 6-ти кратную уставку Ii. QF1 = 6∙1000 = 6000 А.
Точность срабатывания мгновенной токовой отсечки блока
Micrologic 5.0 составляет ±10 % [5, с.25]. Тогда границы ΔIi. QF1 зоны разброса срабатывания будут
,9 ∙ 6000 = 5400 А и 1,1 ∙ 6000 = 6600 А.
Проверка селективности мгновенных токовых отсечек
автоматических выключателей QF1 и QF3. Ток несрабатывания Ii. QF1 = 5400 А
мгновенной токовой отсечки выключателя QF1 должен быть больше тока срабатывания
Ii. QF3 = 4800 А мгновенной токовой отсечки выключателя QF3. Условие
выполняется, следовательно, ВТХ этих двух защит накладываться друг на друга не
будут.
Диапазон срабатывания по времени Δti мгновенной токовой отсечки составляет: время несрабатывания 20
мс; максимальное время отключения 50 мс.
Проверим чувствительность мгновенной токовой отсечки к
минимальному току КЗ в месте установки выключателя QF1
Проверка выключателя по предельной коммутационной стойкости при
отключении КЗ. Номинальная предельная отключающая способность выбранного
выключателя при напряжении сети 380 В составляет Icu = 100 кА, что значительно
больше предельного тока трехфазного КЗ в месте установки выключателя.
Результаты расчетов всех выключателей занесем в таблицу 7
Таблица 7
|
Место установки
защиты
|
Выключатель,
тип, расцепитель
|
IРАБ. МАКС, А
|
In, А
|
Защита от
перегруза
|
Ir, А t, c Ind, А/о. е. t,
c Id, А/о. е. tr, с I, кА Время срабатывания, с при
значениях тока, кА, отнесенного к току Ir 
,
|
кА
|
|
|
|
Вводной
выключатель
|
923
|
1000
|
900
|
10000 945 1,05
|
10000 1080 1,2
|
4 с 5,4
|
70-100 1,35 1,5∙Ir
|
3,2-4 5,4 6∙Ir
|
2,16-2,7 6,48
7,2∙Ir
|
0,837
|
0,885
|
|
Секционный
выключатель
|
QF3,Masterpact
NW08H1,Micrologic 5.0 А
|
646
|
800
|
646
|
10000 756 1,05
|
10000 864 1,2
|
4 с 4,32
|
70-100 1,08 1,5∙Ir
|
3,2-4 4,32 6∙Ir
|
2,16-2,7 5,184
7,2∙Ir
|
0,837
|
1,07
|
|
Выключатель
отходящих линий
|
QF4,Compact NS160N, STR22SE
|
140
|
160
|
140
|
10000 147 1,05
|
10000 182 1,3
|
7 с 0,84
|
90-180 0,21 1,5∙Ir
|
5-7,5 0,84 6∙Ir
|
3,2-5 1,008 7,2∙Ir
|
0,837
|
5,69
|
|
Выключатель
|
Селективная
токовая отсечка
|
Мгновенная
токовая отсечка
|
КСЗП IПИК, кА Isd, кА ΔIsd, кА КЧ. СО tsd, с Δtsd, с Ii, кА ΔIi, кА 
,
кА
, кАIcu,
|
кА
|
|
|
|
|
|
QF1,
QF2
|
3,357
|
3,098
|
3600
|
3,240 3,960
|
0,387
|
0,3
|
0,23 0,32
|
6
|
5,4 6,6
|
9,872
|
1,645
|
12,12
|
100
|
|
QF3
|
3,357
|
2,168
|
2,16
|
1,944 2,376
|
0,258
|
0,2
|
0,14 0,2
|
4,8
|
4,32 5,28
|
9,872
|
2,056
|
12,12
|
65
|
|
QF4
|
3,357
|
0,47
|
0,42
|
0,357 0,483
|
-
|
0,04
|
-
|
1,76
|
1,408 2,112
|
9,872
|
5,609
|
-
|
36
|
Рис. 15 - Время-токовые характеристики вводных и секционного
выключателя ТП и выключателя и предохранителя, защищающих отходящие линии
анализ результатов рассмотренного примера:
.1 Плавкая вставка предохранителя F3 имеет достаточную
чувствительность и отвечает требованиям ПУЭ. Также предохранитель F3 для рассматриваемого
примера обеспечивает и дальнее резервирование. Плавкая вставка предохранителя F1 имеет не достаточную
чувствительность по отношению к минимальному току короткого замыкания в точке
З. Также выбранные плавкие вставки отвечают требованиям селективности
срабатывания.
.2 Сделаем оценку времени срабатывания выбранных плавких
предохранителей при возникновении КЗ в разных точках СЭС:
Ток однофазного КЗ на землю 
кА на сборных шинах РПН предохранитель F3 отключит примерно через 1.6 с, а предохранитель F1 не
чувствителен к току однофазного КЗ на землю в этой точке.
Ток двухфазного КЗ на землю 
кА на низкой стороне трансформатора F1 отключит примерно через 0,2-0,4 с.
Ток трехфазного КЗ 
кА в конце линии ВЛ7 предохранитель F1 отключит примерно через 0,07-0,1с.
.3 Выбранные предохранители удовлетворяет требованиям по отключающей
способности
.4 На рис.15 видно, что защитные ВТХ электронных расцепителей
выключателей QF1, QF2 и предохранителя F1 в области
действия защит от перегрузки пересечений не имеют. Таким образом,
обеспечивается селективность между защитами выключателей QF1, QF2 и предохранителем F1 установленных
на разных ступенях СЭС.
.1 На карте селективности рис.15 обозначены токи КЗ 
.
.2 Защитные время-токовые характеристики электронных расцепителей Micrologic 5.0 A и STR22SE, установленные соответственно в выключателях QF1, QF2, QF и QF4:
.3 Уставки тока Ir. QF1, Ir. QF3 и Ir. QF4 защит от перегрузки и их зависимые от тока
характеристики времени срабатывания.
.4 Уставки тока Isd. QF1, Isd. QF3 и Isd. QF4 селективных токовых отсечек с зонами разброса срабатывания.
.5 Уставки тока Ii. QF1, Ii. QF3и Ii. QF4 мгновенных токовых отсечек с зонами
разброса срабатывания.
. Защитные время-токовые характеристики расцепителей выключателей QF1, QF3 и QF4 построены по точкам, координаты которых
были определены выше и сведены в табл.7.
. Защита от перегрузки выключателя QF1 имеет недостаточную
чувствительность (КЧ. ЗП = 0,885) к минимальному току КЗ на сборных шинах РПН. Это говорит о том,
что для резервирования предохранителя F3 нужно
рассмотреть другие способы защиты.
. Секционный выключатель QF3 также имеет недостаточную
чувствительность (КЧ. ЗП = 1,07) к минимальному току КЗ .
. ВТХ расцепителей выключателей QF1, QF2 распологаются выше и правее
характеристик секционного выключателя QF3. Это
обусловлено тем что секционный выключатель QF3 в послеаварийном режиме пропускает через себя меньшие токи по сравнению
с выключателями QF1 и QF2.
. Выбранные автоматические выключатели QF3 и QF1, QF2 имеют соответственно предельно
отключаемые токи ICU 36 и 100 кА, что больше предельного тока
трёхфазного КЗ 
на стороне низшего напряжения ТП, что
говорит о достаточной коммутационной способности выключателей.
. Защитные ВТХ разных аппаратов, установленных на одном уровне СЭС
(например, QF4 и F3, защищающих отходящие от ТП линии), могут пересекаться.
. Для максимального приближения защитных ВТХ выключателя QF4 и предохранителя F3 к защитным ВТХ секционного QF3 и вводных QF1 выключателей
можно использовать "сглаживание" ВТХ селективных токовых отсечек -
для этого используется функция "On".
На рис.13 видно, что ВТХ селективных токовых отсечек выключателей QF1-QF3 "сглажены" или "срезаны" под углом 450,
что позволяет приблизить ВТХ предохранителя F3 к ВТХ выключателя QF3, а затем ВТХ
выключателя QF1 согласовать с ВТХ выключателя QF3.
Заключение
В ходе выполнения курсовой работы была выполнена организация
релейной защиты системы электроснабжения, был произведен выбор оборудования
релейной защиты, для которой были рассчитаны уставки срабатывания. Данные
аппараты защиты были согласованы между собой для обеспечения надёжной работы
системы электроснабжения. Это наглядно иллюстрируют время-токовые
характеристики.
Релейная защита, описанная в курсовой
работе, базируется на современных микропроцессорных устройствах. При курсовом
проектировании были использованы современные автоматические выключатели Compact и цифровые терминалы Sepam компании Schneider Electric.
Библиографический
список
1.
Ершов А.М. Релейная защита и автоматика в системах электроснабжения. Учебное
пособие к изучению курса / А.М. Ершов, И.П. Титов. - Челябинск: Издательский центр
ЮУрГУ, 2012. - 76 с.
.
Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций:
Справочный материал для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие
для вузов - 4-е изд. перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.
.
Справочник по электрическим установкам высокого напряжения / Под ред. И.А.
Баумштейна, С.А. Бажанова. - 3-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат,
1989. - 768 с.
.
Справочник по проектированию электроснабжения. Электроустановки промышленных
предприятий / Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. - М: Энергоатомиздат, 1990. - 576 с.
.
Ершов А.М. Релейная защита и автоматика в системах электроснабжения. Часть 1:
Токи короткого замыкания: учебное пособие. - Челябинск: Издательский центр
ЮУрГУ, 2011. - 157 с.
.
Ершов А.М. Релейная защита и автоматика в системах электроснабжения. Часть 2:
Защита электрических сетей напряжением до 1 кВ: учебное пособие / А.М. Ершов. -
Челябинск: Издательский центр ЮУрГУ, 2012. - 168 с.
.
Автоматические выключатели и выключатели нагрузки Compact NS 80-1600 А: Каталог - Shneider Electric, 2006 - 292 с.
.
Автоматические выключатели и выключатели нагрузки на большие токи Masterpact NT и NW: Каталог - Shneider Electric, 2007 - 198 с.