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

Ярошенко Д.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 (х_в. _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: r_К = 354,6 Ом, х_К = 117,6 Ом.
• Полное сопротивление до точки К1
• z_K= Ом.
• Ток при трехфазном к. з. в точке К1
• I_К= 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: k_сзп = 1,1 - 1,2 при условии, что защита будет иметь время срабатывания не менее 0,5 сек
• Максимальный рабочий ток линии (I_{раб. 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 п_т=400/5 получаем ток срабатывания реле:
• I_c.p= =5,101 A
• Ближайшая большая уставка на реле PTB-4 равна 5А .При этой уставке ток срабатывания защиты:
• I_c.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: r_К = 79.05 Ом, х_К = 37.2 Ом.
• z_K= Ом
• I_К = = 69.389 А
• A
• А
• A
• Уставка 5А.
• I_c.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 u_к = 4,7%
• Ом
• Z₁ Ом
• Ток к.з. =107,642 А
• Коэффициент чувствительности
• >1,2.
• Поскольку k_ч._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 I_вс. _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=I_p/I_c.p , % 280 220 160 110
• t_c.з , сек 1 2 3,8 7
• I_к , А. 140 110 80 55
• Ток I_к определяется по выражению
• _,
• где k -- кратность I_р / I_с. _р, %, определяемая по типовой характеристике; I_с._P -- ток срабатывания реле; п_т -- 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 s_мин -- минимально допустимое сечение провода, мм²; I -- установившийся ток к. з. при повреждении в начале линии, А; t_ф -- 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.
• Х_т = 9,8 ом, при z_с =(3+j9)Ом z =(3+j18.8)Ом
• z₌ Ом
• I_К = I = = 1062 А
• С = 69,5; t_ф = t_с.з + t_о.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 I_расч = nI_макс = 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 z_{H доп}1,7 Ом;
• Определяется наибольшую фактическую нагрузку трансформатора тока для двухфазной двухрелейной схемы. Для этой схемы
• z_н =2z_пр + z_p + r_пер.
• Сопротивление реле PTB-4 при втянутом якоре при уставке I_с._р = 5 А подсчитывается по выражению: z_p = 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 z_H4,48 + 0,1 = 4,58 Ом, что не равно допустимому сопротивлению z_H._доп1,7Ом.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 I_c.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».