Расчет защиты линий 6 и 10 кВ

СОДЕРЖАНИЕ: Расчет тока срабатывания максимальной защиты линии. Определение суммарных активного и индуктивного сопротивления до расчетной точки. Расчет коэффициента чувствительности в основной зоне защиты по определенному выражению. Проверка термической устойчивости.

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

ЯрошенкоД.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 , 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 доп 1,7 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 zH 4,48 + 0,1 = 4,58 Ом, что не равно допустимому сопротивлению zH .доп 1,7Ом.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».

Скачать архив с текстом документа