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 .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 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».