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

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».