Защита отходящих от тп1 линий 0,38 кв

 

К основным аппаратам защиты от междуфазных и однофазных КЗ на линиях 0,38 кВ относят предохранители и автоматические выключатели. Для линий с однофазной нагрузкой целесообразно применять предохранители, а для линий со смешанной и производственной нагрузкой – автоматические выключатели, так как при этом исключаются неполнофазные режимы.

В курсовом проекте необходимо рассчитать и выбрать электрические параметры:

1)максимальной токовой защиты (МТЗ) с выдержкой времени и токовой отсечки (ТО) от междуфазных КЗ, выполненных на основе автоматических выключателей серий АЕ2000 и А3700;

2)защиты от однофазных КЗ на основе токовых реле РЭ-571Т, включаемых в нулевой провод каждой отходящей от ТП линии 0,38 кВ.

Защита от междуфазных КЗ выполняется в трехфазном исполнении, т.е. с установкой расцепителей автоматических выключателей во всех фазах. При этом тепловой (полупроводниковый) расцепитель выполняет функции МТЗ с выдержкой времени, а электромагнитный (полупроводниковый) – ТО. Для защиты от однофазных КЗ используется независимый расцепитель выключателя, на катушку которого подается сетевое напряжение через замыкающий контакт токового реле, включенного в нулевой провод линии. Основные характеристики автоматических выключателей, применяемых для защиты отходящих линий 0,38 кВ, представлены в таблицах К1-К4 приложения К.

В учебных целях на ТП1 предлагается выбрать разнотипные автоматические выключатели.

Выполним, например, защиту линии W1 на токоограничивающих автоматических выключателях с полупроводниковыми и электромагнитными расцепителями (А3714Б, А3724Б, А3794Б). Выключатели характеризуются: номинальными напряжением (U_ном) и током (I_ном), номинальным током (I_н.р) полупроводникового расцепителя, предельно допустимым отключаемым током КЗ (I_{макс.откл}).

Зависимая часть времятоковой защитной характеристики полупроводникового расцепителя регулируется изменением уставок по току и времени срабатывания в зоне перегрузки (I_с.п.р, t_с.п.р). Независимая часть защитной характеристики полупроводникового расцепителя регулируется изменением уставки по току срабатывания в зоне токов КЗ (I_с.о.п.р). Электромагнитный расцепитель имеет фиксированную уставку по току срабатывания (I_с.э.р), причем I_с.о.п.р £ I_с.э.р.

Расчет выполняется следующим образом:

9.2.1 Выбираем корпус выключателя по его номинальному напряжению (U_ном), номинальному току (I_ном) и предельно допустимому отключаемому току КЗ (I_{макс.откл}):

, (9.8)

, (9.9)

, (9.10)

где U_{ном.уст} – номинальное напряжение линии W1, В;

I_{раб.макс} – расчетный ток нагрузки линии W1, А;

I_к5⁽³⁾ – ток трехфазного КЗ на шинах 0,4 кВ ТП1, кА.

 

9.2.2 Выбираем номинальный ток полупроводникового расцепителя:

, (9.11)

, (9.12)

где I_{н.р.потр} – номинальный ток расцепителя выключателя, защищающего потребитель, А; «I_н.р» берется на одну-две ступени больше, чем «I_{н.р.потр}»; в курсовом проекте защиту потребителя можно не учитывать.

9.2.3 Определяем ток срабатывания МТЗ (в зоне токов перегрузки) полупроводникового расцепителя выключателя:

, (9.13)

9.2.4 Проверяем чувствительность МТЗ:

, (9.14)

где К_ч – коэффициент чувствительности;

I_к6⁽¹⁾ – ток однофазного КЗ в конце линии W1 (минимальный ток КЗ), А;(точка К₆ на рисунке 7.1).

Если условие (9.14) не выполняется, то защита линии W1 от однофазных КЗ в конце линии будет определяться только настройкой токового реле, включаемого в нулевой провод линии.

9.2.5 Определяем ток срабатывания ТО (I_с.о) по условиям:

1)отстройки от тока трехфазного КЗ в конце линии W1

; (9.15)

2)отстройки от пускового тока наибольшего по мощности электродвигателя одного из потребителей в линии W1

, (9.16)

где К_н – коэффициент надежности; равен 1,5 для полупроводникового расцепителя и 1,25 для электромагнитного расцепителя;

I_пуск = 7∙I_ном.дв – определяется для потребителя по таблице Е1 приложения Е; при отсутствии данных о наличии электродвигателя расчет по (9.16) не производится.

9.2.6 По наибольшему значению «I_с.о» определяем уставку тока срабатывания ТО полупроводникового расцепителя выбранного типа выключателя из таблицы К4 приложения К:

. (9.17)

Если условие (9.17) не может быть выполнено для полупроводникового расцепителя, то выбираем по таблице К4 приложения К уставку тока срабатывания электромагнитного расцепителя:

. (9.18)

9.2.7 Проверяем чувствительность ТО:

или (9.19)

где I_к5⁽³⁾ – ток трехфазного КЗ в месте установки выключателя (на шинах 0,4 кВ ТП1), кА. Рекомендуемое значение коэффициента чувствительности для ТО должно быть не менее 1,2 [1,2]. При К_Ч<1,2 линия W1 будет защищаться от междуфазных КЗ одной МТЗ.

9.2.8 Определяем ток срабатывания реле РЭ-571Т (уставки 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160, 180, 200 А), включенного в нулевой провод линии W1 [5]:

 

. (9.20)

 

9.2.9 Проверяем чувствительность защиты от токов однофазного КЗ

. (9.21)

 

Защита отходящей линии W2. Выбираем автоматические выключатели токоограничивающие с тепловыми и электромагнитными расцепителями (А3716Б, А3726Б), основные характеристики которых приведены в таблице К3 приложения К.

Порядок расчета во многом аналогичен предыдущему:

9.2.1 Выбираем корпус выключателя по его номинальному напряжению (U_ном), номинальному току (I_ном) и предельно допустимому отключаемому току КЗ (I_{макс.откл}) в соответствии с условиями (9.8), (9.9) и (9.10).

9.2.2 Выбираем номинальный ток теплового расцепителя автоматического выключателя по условию (9.11).

9.2.3 Определяем ток срабатывания теплового расцепителя выключателя, соответствующий его номинальному току, по таблице К3 приложения К.

9.2.4 Проверяем чувствительность МТЗ по формуле, аналогичной (9.14):

, (9.22)

 

где I_с.т.р – ток срабатывания теплового расцепителя, (п.9.2.3), А;

I_к7⁽¹⁾ – ток однофазного КЗ в конце линии W2, А; (соответствует точке К₇ на рисунке 7.1).

Если условие (9.22) не выполняется, то защита линии W2 от однофазных КЗ в конце линии будет определяться только настройкой токового реле, включаемого в нулевой провод линии.

9.2.5 Определяем ток срабатывания ТО (I_с.о) по условиям (9.15) и (9.16) применительно к линии W2.

9.2.6 Сравниваем наибольшее значение «I_с.о» и уставку тока срабатывания электромагнитного расцепителя (I_с.э.р) выключателя из таблицы К3 приложения К. При правильном выборе должно соблюдаться соотношение (9.18).

9.2.7 Проверяем чувствительность ТО:

. (9.23)

9.2.8 Определяем ток срабатывания реле РЭ-571Т, включенного в нулевой провод линии W2, и проверяем чувствительность защиты от токов однофазного КЗ по формулам, аналогичным (9.20) и (9.21).

 

Защита линии W3. Выбираем выключатели нетокоограничивающие с тепловыми и электромагнитными расцепителями (АЕ2056М, АЕ2066), параметры которых приведены в таблицах К1, К2 приложения К.

Порядок расчета:

9.2.1 Выбираем корпус выключателя по его номинальному напряжению (U_ном), номинальному току (I_ном) и предельно допустимому отключаемому току КЗ (I_{макс.откл}) в соответствии с условиями (9.8), (9.9) и (9.10).

9.2.2 Выбираем номинальный ток теплового расцепителя по (9.11).

9.2.3 Определяем ток срабатывания теплового расцепителя выключателя, соответствующий его номинальному току, по таблицам К1, К2 приложения К.

9.2.4 Проверяем чувствительность МТЗ по формуле, аналогичной (9.14) и (9.22).

9.2.5 Определяем ток срабатывания ТО (I_с.о) по условиям (9.15) и (9.16) применительно к линии W3.

9.2.6 Сравниваем наибольшее значение «I_с.о» и уставку тока срабатывания электромагнитного расцепителя (I_с.э.р) выключателя из таблиц К1, К2 приложения К. При правильном выборе должно соблюдаться соотношение (9.18).

9.2.7 Проверяем чувствительность ТО по формуле, аналогичной (9.23).

9.2.8 Определяем ток срабатывания реле, включенного в нулевой провод линии W3, и проверяем чувствительность защиты от токов однофазного КЗ по формулам (9.20) и (9.21).

 

Защита ВЛ 10 кВ

 

Линии напряжением 10 кВ защищаются от токов междуфазных КЗ с помощью МТЗ и ТО с действием на отключение высоковольтного выключателя. Защита выполняется в двухфазном варианте на реле РТВ и РТМ или РТ85. В курсовом проекте предлагается выполнить расчет защиты на реле РТВ и РТМ, встраиваемые в приводы ПП-67. Для защиты линии 10 кВ рекомендуется использовать три модификации реле: РТВ-I с уставками 5; 6; 7,5 и 10 А; реле РТВ-II с уставками 10; 12,5; 15 и 17,5 А; РТВ-III с уставками 20; 25; 30 и 35 А. Расчет МТЗ и ТО для ВЛ 10 кВ рассмотрим на примере исходной схемы электропередачи (рисунок 7.1).

Расчет МТЗ проводим следующим образом:

9.3.1 Определяем ток срабатывания защиты (I_с.з) по двум условиям:

1) отстройки от расчетного тока нагрузки (I_{раб.макс}) головного участка (0-1) линии 10 кВ:

, (9.24)

где К_Н, К_З, К_В – коэффициенты надежности, самозапуска и возврата; для реле РТВ рекомендуется принимать К_Н=1,3; К_З=1,1; К_В=0,65.

2) условию селективности с ближайшей к шинам 10 кВ защитой ТП 10/0,38 кВ плавкими предохранителями:

 

, (9.25)

где К_н.п=1,4 – коэффициент надежности срабатывания плавкого предохранителя;

I_В.С – ток плавкой вставки, определенный по её защитной характеристике (рис. Л4 приложения Л) при времени перегорания t=5 с, А; номинальный ток плавкой вставки можно принять по данным [3, с.315] или по таблице Н14 приложения Н для самого мощного трансформатора 10/0,38 кВ, ближайшего к шинам 10 кВ населенного пункта, подключенного к линии 10 кВ.

Большее значение «I_с.з» принимается за расчетное.

 

9.3.2 Определяем ток срабатывания реле:

, (9.26)

где К_сх =1 – коэффициент схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока и реле (схема неполной звезды);

К_I – коэффициент трансформации трансформаторов тока (ТТ):

, (9.27)

I_1ном – первичный номинальный ток ТТ, А; выбирается из стандартного ряда значений: 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 100, 150, 200, 300 и 400 А по условию:

. (9.28)

9.3.3 Выбираем уставку тока для реле РТВ из ряда значений: 5; 6; 7,5; 10; 12,5; 15; 17,5; 20; 25; 30 и 35 А по условию:

. (9.29)

9.3.4 Определяем уточненное значение тока срабатывания защиты:

. (9.30)

9.3.5 Проверяем чувствительность защиты:

, (9.31)

где I_к3⁽²⁾ – ток двухфазного КЗ в конце линии 10 кВ (минимальный ток КЗ), кА; (соответствует точке К₃ на рисунке 7.1).

Расчет ТО проводим следующим образом:

9.3.6 Выбираем ток срабатывания ТО по двум условиям:

1) отстройке от максимального тока КЗ у подстанции ближайшего к шинам 10 кВ населенного пункта:

; (9.32)

где I_к2⁽³⁾ – расчетный ток трехфазного КЗ для подстанции населенного пункта №1, кА; (соответствует точке К₂ на рисунке 7.1).

2) отстройке от броска тока намагничивания трансформаторов 10/0,38 кВ, подключенных к линии, при их включении под напряжение [7]:

, (9.33)

где U_{ном.уст} =10 кВ;

SS_тр.ном – сумма номинальных мощностей трансформаторов всех ТП, питающихся от линии, кВА; принимается ориентировочно по максимальной полной мощности головного участка ВЛ 10 кВ из таблицы 3.1.

Большее значение принимается за расчетное.

9.3.7 Определяем ток срабатывания реле отсечки по формуле, аналогичной (9.26):

. (9.34)

9.3.8 Выбираем уставку тока для реле РТМ из ряда значений: 5; 7,5; 10; 15; 20; 25; 30; 40; 50; 60; 75; 100; 125 и 150 А по условию, аналогичному (9.29):

. (9.35)

Если ток срабатывания реле отсечки, рассчитанный по (9.34), превышает стандартные значения уставок, необходимо для ТО использовать другой трансформатор тока с большим коэффициентом трансформации и вновь повторить расчеты по формулам (9.34) и (9.35).

9.3.9 Определяем уточненное значение тока срабатывания ТО:

. (9.36)

9.3.10 Проверяем чувствительность защиты:

, (9.37)

где I_к1⁽³⁾ – ток трехфазного КЗ в месте установки ТО на шинах 10 кВ (максимальный ток КЗ), кА; (соответствует точке К₁ на рисунке 7.1).

 

Согласование защит

 

Действие максимальных токовых защит должно быть согласовано по времени так, чтобы поврежденный элемент электропередачи отключался ближайшей к нему защитой. Согласование защит обычно выполняется на графике (карте селективности), на котором все характеристики защит строятся при одном напряжении в пределах от тока срабатывания защиты до тока КЗ в месте установки защиты. Рассмотрим на примере порядок согласования защит. Схема электропередачи с указанием всех защит и их параметров, токов КЗ, необходимых при согласовании, приведена на рисунке 10.1.

 

10.1 Строим характеристику защиты линии W1, используя результаты расчета (п.9.2) и характеристику времени срабатывания автоматического выключателя А3714Б (рис. Л1 приложения Л). Например, расчетные данные таковы: I_н.р=63 А; I_с.э.р=630 А; I_к5⁽³⁾=3150 А. Начальную, промежуточные и конечную точки зависимой и независимой части характеристики заносим в таблицу 10.1. Вид характеристики показан на рисунке 10.2.

 

Таблица 10.1 – Характеристика времени срабатывания