Защита сетей от аварийных режимов

Сеть 0,38 кВ

Наружные сети в соответствии с ПУЭ должны иметь защиту только от к.з. Защита может быть выполнена с использованием либо предохранителей с плавкими вставками, либо с использованием автоматических воздушных выключателей [6]. Защита устанавливается в распределительном устройстве подстанции 0,4кВ         (РУ 0,4кВ).

Расчетное значение тока плавкой вставки для защиты сети определяют по формуле:

                                       I _вр = 1,1 (I _{р макс} – I _н + 0,4 I _п),                                 (7.1)

где I _р.макс –рабочий максимальный ток на головном участке линии, А;                    I _н – номинальный ток самого мощного электродвигателя, подключенного к линии, А; I_п – пусковой ток самого мощного электродвигателя, подключенного к линии, А.

Если I_п < 0,1 I_р.макс, то пусковыми токами электродвигателя можно пренебречь. Тогда ток плавкой вставки принимают примерно на 10% больше рабочего максимального тока. По расчетному значению тока плавкой вставки, используя справочные данные, выбирают необходимый предохранитель с плавкой вставкой.

Аналогичным образом по формуле (7.1) рассчитывают ток срабатывания теплового расцепителя автоматических выключателей.

Расчетное значение тока срабатывания электромагнитного расцепителя автоматического выключателя:

                                            I _эр = 1,25× I _макс,                                              (7.2)

где I _макс – максимальный ток ЛЭП, А, который определяют расчетом:

                                        I _макс = (I _{р макс} – I _н + I _п),                                          (7.3)

Эффективность действия защиты оценивается по коэффициенту чувствительности защиты и по времени срабатывания. Коэффициент чувствительности защиты определяется по отношению минимального значения тока к.з. к номинальному току плавкой вставки предохранителя или току теплового расцепителя автоматического выключателя. Значение коэффициента чувствительности должно быть не менее трех. При этом время срабатывания защитного аппарата при к.з. в самой удаленной точке сети должно быть не более 5с. Если вышеуказанные условия не выполняются, необходимо либо рассмотреть возможность применения других типов защит, либо секционировать сеть, установив

дополнительно ящики с предохранителями или автоматическими выключателями.

На потребительских подстанциях в последнее время для защиты сетей 0,38кВ широко используются автоматические выключатели с независимыми расцепителями, что позволяет выполнить более чувствительные защиты от коротких замыканий.

Наиболее частым является использование автоматических выключателей совместно с реле в нулевом проводе. В этом случае реле в нулевом проводе выполняет защиту только от однофазных к.з. При возникновении междуфазных к.з. поврежденная линия отключается расцепителями автоматического выключателя.

Ток срабатывания реле в нулевом проводе рассчитывают по формуле:

                                                I _ср = 0,7 I _{р макс},                                                  (7.4)

где I _р.макс – рабочий максимальный ток отходящей линии, А.

По расчетному току срабатывания по паспортным данным выбирают ток уставки реле (I _у), который должен быть не меньше расчетного значения. паспортные данные реле типа РЭ 571т приведены в приложении Б 18 данного пособия.

Токи срабатывания расцепителей автоматического выключателя рассчитывают по формулам (7.1 и 7.2). Коэффициенты чувствительности защиты необходимо определять отдельно для однофазных и междуфазных к.з.

Коэффициент чувствительности защиты при однофазных к.з.:

                                          К_ч ⁽¹⁾ = (I _к ⁽¹⁾ - I _{р макс}) / I _у.                                            (7.5)

Коэффициент чувствительности при однофазных к.з. должен быть не менее 1,5.

Коэффициент чувствительности защиты при междуфазных к.з.:

                                                 К_ч ⁽²⁾ = I _к ⁽²⁾/ I _тн,                                               (7.6)

где I _тн – номинальный ток теплового расцепителя автоматического выключателя, А.

Коэффициент чувствительности должен быть не менее 3,0.

Другой разновидностью защиты сети является применение автоматических выключателей совместно с приставками типа ЗТИ-0,4. В приставке ЗТИ-0,4 размещаются три типа защит: защита от однофазных к.з.; защита от междуфазных к.з.; защита от замыканий на землю. Последняя имеет фиксированную уставку срабатывания по току, равную 7А.

Ток срабатывания защиты от однофазных к.з.:

                                                I _сп ⁽¹⁾ = 0,5× I _{р макс}.                                               (7.7)

По расчетному значению тока срабатывания выбирают ближайшую большую уставку I _у ⁽¹⁾ из ряда: 40, 80, 120 А.

Ток срабатывания зашиты от междуфазных к.з. I _сп ⁽²⁾ определяют по формуле (7.1). По расчетному значению тока срабатывания выбирают ближайшую большую уставку I _у ⁽²⁾ из ряда: 100, 160, 250 А, после чего рассчитывают коэффициенты чувствительности защит.

Коэффициент чувствительности защиты при однофазных к.з.:

                                      К_ч ⁽¹⁾ = (I _к ⁽¹⁾-0,5 I _{р макс}) / I _у ⁽¹⁾.                                    (7.8)

Коэффициент чувствительности должен быть не менее 1,5.

Коэффициент чувствительности защиты при междуфазных к.з. определяется по формуле (7.6) и тоже должен быть не менее 1,5.

 

Распределительная сеть

 

Для защиты радиальных электрических сетей обычно используют максимальную токовую защиту совместно с токовой отсечкой. Перед выполнением расчетов необходимо выбрать: типы реле, с использованием которых будут выполняться указанные защиты; схему соединения трансформаторов тока и реле.

Ток срабатывания максимальной токовой защиты определяется с учетом следующих условий:

- отстройка от максимального рабочего тока:

                                          I _сз = к_н к_сзап I _{р макс} / к_в,                                           (7.9)

где к_н и к_в – соответственно коэффициенты надежности и возврата, зависят от типов используемых реле. Для реле типа РТВ к_н =1,2–1,4; к_в =0,6–0,7. Для индукционных токовых реле и реле типа РТ-40 к_н =1,1–1,2; к_в =0,8–0,85 [7]; к_сзап – коэффициент, учитывающий возможное увеличение токов в ЛЭП при самозапуске электродвигателей после восстановления электроснабжения. В расчетах обычно принимают к_сзап = 1,2 –1,4.

- обеспечение селективности действия защит:

                                                I _{сз пр} = к_нс I _{сз посл},                                           (7.10)

где I _сз.пр и I _{сз.посл} – соответственно токи срабатывания предыдущей и последующей защиты; к_нс – коэффициент надежности согласования защит, зависит от типов реле, на которых выполняются согласуемые защиты. Значения коэффициента можно найти в литературе [7].

В радиальных не секционированных сетях селективность действия максимальной токовой защиты должна быть обеспечена с предохранителем защиты самого мощного трансформатора на ТП. В этом случае ток срабатывания максимальной токовой защиты рассчитывают по формуле (7.11).

                                                 I _сз = к_нсп I _{в (5с)},                                              (7.11)

где к_нсп – коэффициент надежности согласования защиты с предохранителем, для защит, выполненных на реле с зависимой характеристикой (РТВ, индукционные реле) к_нсп =1,2–1,3. Для защит, выполненных на реле с независимой характеристикой       (РТ-40) к_нсп =1,3–1,4 [7]. I _{в (5с)} – ток, при котором плавкая вставка защиты самого мощного трансформатора перегорает за время 5 с.

По наибольшему значению тока срабатывания защиты рассчитывают ток срабатывания реле:

                                                 I _ср = I _сз к_сх / к _I,                                             (7.12)

где к_сх – коэффициент схемы, зависит от схемы соединения трансформаторов тока и реле [7]; к _I – коэффициент трансформации трансформаторов тока.

По рассчитанному значению тока срабатывания реле выбирают уставку срабатывания реле из условия I _у ≥ I _ср.

Если ток уставки не равен расчетному значению тока срабатывания реле, то необходимо, используя формулу (7.13), определить фактическое значение тока срабатывания защиты:

                                                 I _{сз ф} = I _у к _I /к_сх,                                             (7.13)

В  соответствии  с  требованиями  ПУЭ  максимальная  токовая  защита  должна

иметь коэффициент чувствительности, который рассчитывают по формуле (7.14), не

менее 1,5. 

                                              к_ч = I ⁽²⁾ _{к мин} / I _{сз ф},                                             (7.14)

где I ⁽²⁾ _{к мин} – минимальный ток двухфазного короткого замыкания в самой удаленной точке распределительной сети.

Для определения уставки по времени срабатывания защиты необходимо построить карту селективности [7]. Уставка по времени срабатывания защиты распределительной сети не должна превышать 2-2,5 с.

Ток срабатывания токовой отсечки определяется по двум условиям:

- отстройка отброска суммарного тока намагничивания всех силовых трансформаторов, подключенных к сети:

                                        I _со = (4-5) ∑ S _ном / U _{ном ,}                                                              (7.15)

- отстройка от максимального тока короткого замыкания в конце защищаемой зоны:

                                              I _со = к_н I ⁽³⁾ _{к макс},                                                                               (7.16)

где к_н – коэффициент надежности, зависит от типа реле, на котором выполняется токовая отсечка   [7].

По наибольшему току срабатывания по формуле (7.11) рассчитывают ток срабатывания реле и выбирают уставку. Эффективность защиты оценивают по коэффициенту чувствительности, который рассчитывают по формуле (7.14). Для расчетов должен быть принят минимальный ток двухфазного короткого замыкания в месте установки токовой отсечки. Коэффициент чувствительности должен быть не менее 1,2.