Расчет защиты линий 6 и 10 кВ
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ УКРАИНЫ
СУМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ЭЛЕКТРОЭНЕРГЕТИКИ
РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №1
ПО ТЕМЕ "РАСЧЕТ ЗАЩИТЫ ЛИНИЙ 6 и 10 кВ"
по курсу
"Релейная защита и автоматика"
Вариант № 40
Выполнил: студент гр.ЭТ-41
Ярошенко Д.В.
Проверил: Ноздренков В.С.
Сумы – 2007
Задание
В РГР необходимо выбрать рабочие уставки защит ВЛ-10 кв в сельскохозяйственном районе. Схема линии приведена в приложении, где указаны необходимые исходные данные: сопротивление и э. д. с. питающей системы (одинаковые для максимального и минимального режимов), приведенные к шинам 10 кв питающей подстанции; параметры участков основной линии и ответвлений; параметры трансформаторов; тип и характеристика существующей максимальной защиты питающего трансформатора 35/10 кв, которая выполнена по двухфазной двухрелейной схеме; коэффициенты трансформации трансформаторов тока. Э. д. с. системы принимается равной среднему номинальному напряжению (10,5 кв).
На ВЛ-10 кв установлена максимальная токовая защита, выполненная по двухфазной двухрелейной схеме с реле типа РТВ. При необходимости может быть выполнена токовая отсечка.
Схема №2
Исходные данные
|
№ вар |
Потребляемая мощность, кВА |
|||||
|
S1 |
S2 |
S3 |
S4 |
S5 |
S6 |
|
|
10 ( х 1,0) |
800 |
900 |
500 |
650 |
250 |
250 |
№ вар |
Марка провода |
||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
|
|
10 |
ПС-35 |
ПС-35 |
ПC-25 |
АС-35 |
А-25 |
АС-35 |
АС-35 |
Решение
Рис.1 Расчетная схема ВЛ-10 кВ
1. Рассчитаем токи к. з. для чего, прежде всего, намечаем расчетные точки к. з., электрически наиболее удаленные от питающей подстанции (точка К).
Внутреннее индуктивное сопротивление (хв. уд) характерно только для стальных проводов. Величина этого сопротивления зависит от величины тока в проводе.
Таблица 1-1
|
Участки линии |
Длина км |
Марка провода |
Сопротивление участков |
|||||
|
|
|
|
rуд , ом/км |
хв. уд , ом/км |
хн. уд , ом/км |
хв.уд + хн. уд , ом/км |
r , ом |
хв + хн , ом |
|
1 |
18 |
ПС – 35 |
4,5 |
1,2 |
0,4 |
1,6 |
81 |
28,8 |
|
2 |
21 |
ПС – 35 |
4,5 |
1,2 |
0,4 |
1,6 |
94,5 |
33,6 |
|
3 |
24 |
ПC – 25 |
6,2 |
1,4 |
0,4 |
1,8 |
148,8 |
43,2 |
|
4 |
7,5 |
АС – 35 |
0,85 |
- |
0,4 |
0,4 |
6,375 |
3 |
|
5 |
12 |
А – 25 |
1,25 |
- |
0,4 |
0,4 |
15 |
4,8 |
|
6 |
9 |
АС – 35 |
0,85 |
- |
0,4 |
0,4 |
7,65 |
3,6 |
|
7 |
1,5 |
АС – 35 |
0,85 |
- |
0,4 |
0,4 |
1,275 |
0,6 |
Определим суммарные активное и индуктивные сопротивления до расчетной точки к. з. К1: rК = 354,6 Ом, хК = 117,6 Ом.
Полное сопротивление до точки К1
zK= Ом.
Ток при трехфазном к. з. в точке К1
IК= А.
2. Рассчитам ток срабатывания максимальной защиты линии .Проведенные исследования и опыт эксплуатации релейной защиты показывают, что при расчете уставок максимальных токовых защит линий 6 и 10 кв в сельскохозяйственных районах, как правило, можно принимать: kсзп = 1,1 - 1,2 при условии, что защита будет иметь время срабатывания не менее 0,5 сек
Максимальный рабочий ток линии (Iраб. мах) принимаем равный сумме номинальных токов всех трансформаторов, подключенных к защищаемой линии (рис. 1), полагая, что по этой линии не предусмотрено питание других подстанций. По выражению:
A
Ток срабатывания защиты:
A
3. Рассчитываем ток срабатывания реле PTB-4 и проверяем чувствительность защиты. Приняв предварительно коэффициент трансформации трансформаторов тока, например пт=400/5 получаем ток срабатывания реле:
Ic.p= =5,101 A
Ближайшая большая уставка на реле PTB-4 равна 5А .При этой уставке ток срабатывания защиты:
Ic.з=== 400 A
Коэффициент чувствительности в основной зоне защиты по выражению равен:
А это значит, что условие защиты не выполняется. Заменяяем марки провода ПС-35 и ПС-25 на АС-35.Все расчеты проведем аналогично, выполненым выше:
Таблица 1-2
|
Участки линии |
Дли-на км |
Марка провода |
Сопротивление участков |
|||||
|
|
|
|
rуд , ом/км |
хв. уд , ом/км |
хн. уд , ом/км |
хв.уд + хн. уд , ом/км |
r , ом |
хв + хн , ом |
|
1 |
18 |
AС – 35 |
0,85 |
- |
0,4 |
0,4 |
15.3 |
7.2 |
|
2 |
21 |
AС – 35 |
0,85 |
- |
0,4 |
0,4 |
17.85 |
8.4 |
|
3 |
24 |
AС – 35 |
0,85 |
- |
0,4 |
0,4 |
20.4 |
9.6 |
|
4 |
7.5 |
АС – 35 |
0,85 |
- |
0,4 |
0,4 |
6.375 |
3 |
|
5 |
12 |
АC – 35 |
0.85 |
- |
0,4 |
0,4 |
10.2 |
4.8 |
|
6 |
9 |
АС – 35 |
0,85 |
- |
0,4 |
0,4 |
7.65 |
3.6 |
|
7 |
1.5 |
АС – 35 |
0,85 |
- |
0,4 |
0,4 |
1.275 |
0,6 |
Определим суммарные активное и индуктивные сопротивления до расчетной точки к. з. К1: rК = 79.05 Ом, хК = 37.2 Ом.
zK= Ом
IК = = 69.389 А
A
А
A
Уставка 5А.
Ic.з=40 A
Для рассматриваемой линии не требуется секционирование по условиям релейной защиты.
Определяем коэффициент чувствительности в зоне резервирования, т. е. при к. з. на шинах низшего напряжения трансформаторов ответвлений. Выбираем ближайший трансформатор ТМ-100/10 определяем ток к. з. через защиту при повреждении за этим трансформатором.
Сопротивление трансформатора при uк = 4,7%
Ом
Z1 Ом
Ток к.з. =107,642 А
Коэффициент чувствительности
>1,2.
Поскольку kч.рез > 1.2, определяются коэффициенты чувствительности при к. з. за следующим трансформатором ответвления и т. д. Может оказаться, что максимальная защита нечувствительна к повреждениям за маломощными и удаленными трансформаторами ответвлений. Правилами [1] допускается отказ от резервирования в подобных случаях.
4. Выбираем время срабатывания и характеристику реле РТВ защиты линии по условиям согласования по току и времени с защитными устройствами последующих и предыдущих элементов.
Предыдущим расчетным элементом является наиболее мощный из трансформаторов ответвлений — трансформатор мощностью 80 кВА. Его защита может быть выполнена с помощью плавкого предохранителя типа ПСН-10.
На карте селективности (рис.2) в осях ток—время строится защитная характеристика I' для плавкой вставки с номинальным током Iвс. ном = 7,5 а предохранителя типа ПСН-10 трансформатора 80 кВА характеристики. Построение ведется по следующим точкам типовой характеристики(приложение II Методических указаний): 30 а — 1,6 сек; 40 а —0,6 сек; 50 а — 0,4сек; 60 а — 0, 28 сек; 70 а — 0,2 сек; 80 а — 0,14 сек; 100 а — 0,1 сек.
Затем эту типоваю (заводскаю) характеристику «сдвигаем» вправо на 20% для учета неточности работы предохранителя, т. е. строим расчетную характеристику по следующим точкам: 36 а —1,6 сек; 48 а — 0,6 сек; 60 а —0,4 сек; 72 а — 0,28 сек; 84 а — 0,2 сек; 96 а — 0,14 сек; 120 а — 0,1сек (характеристика 1).
Далее подбираем характеристику 2 максимальной защиты линии (реле PTB-4)
Рис.2 Карта селективности
Принимая за основу типовую односекундную характеристику реле PTB-4, определяем несколько точек нужной характеристики:
k=Ip/Ic.p , % 280 220 160 110
tc.з , сек 1 2 3,8 7
Iк , А. 140 110 80 55
Ток Iк определяется по выражению
,
где k — кратность Iр / Iс. р, %, определяемая по типовой характеристике; Iс.P — ток срабатывания реле; пт — коэффициент трансформации; R(3)cx- коэффициент схемы.
Как видно из рис. 1-2 выбранные характеристики полностью обеспечивают селективность действия защитных устройств.
5. Проверка на термическую устойчивость производится по выражению:
где sмин — минимально допустимое сечение провода, мм2; I — установившийся ток к. з. при повреждении в начале линии, А; tф — фиктивное время отключения к. з., сек; С — постоянная, зависящая от материала провода, его начальной и конечной температуры.
Определим I, для этого выбираем трансформатор ТДН-10000/35.
Хт = 9,8 ом, при zс =(3+j9)Ом z =(3+j18.8)Ом
z= Ом
IК = I = = 1062 А
С = 69,5; tф = tс.з + tо.в=0,7 + 0,1 = 0,8 сек; тогда:
мм2
Сечение провода на участках 1 и 2 (АС-35) значительно больше минимально допустимого. Поэтому в данном случае не требуется принимать какие-либо меры для ускорения отключения к.з.
6. Определяем кратность т по выражению:
m=
где Iрасч = nIмакс = 1,2*2,8*50 = 168 А.
По кривой 10%-ной кратности сердечника класса Р трансформатора тока типа ТПЛ-10 (приведена 1) для m=4,2 определяем допустимую вторичную нагрузку, которая равна zH доп1,7 Ом;
Определяется наибольшую фактическую нагрузку трансформатора тока для двухфазной двухрелейной схемы. Для этой схемы
zн =2zпр + zp + rпер.
Сопротивление реле PTB-4 при втянутом якоре при уставке Iс.р = 5 А подсчитывается по выражению: zp = S/I2 = 112/52 = 4,48 Ом, где S = 112 ВА по техническим данным привода ПП-67.
Сопротивление проводов в данном случае можно не учитывать, так как реле РТВ установлены в непосредственной близости от трансформаторов тока. Тогда сопротивление внешней нагрузки zH4,48 + 0,1 = 4,58 Ом, что не равно допустимому сопротивлению zH.доп1,7Ом.Следовательно, трансформаторы тока не будут работать с погрешностью 10%.
Выводы
В процессе выполнения РГР мы устанавливаем на ВЛ-10 кВ максимальную токовую защиту, выполненную по двухфазной двухрелейной схеме с реле типа РТВ-4, током срабатывания Ic.p= 5A и одно секундной выдержкой времени.
Список использованной литературы
1. Методические указания по выполнению расчетно-графической работы по теме «Расчет защиты линий 6 и 10 кВ» по курсу «Релейная защита и автоматика».
2. Конспект лекций по курсу «Релейная защита и автоматика».
