10 Защита от токов короткого замыкания линии 10 кВ

В проекте необходимо выбрать, рассчитать, проверить на чувствительность и согласовать между собой защиты следующих электроустановок: линий 0,38 кВ, трансформатора 10/0,4 кВ (ТП-5) и линии 10 кВ. Линии защищаются направленной максимальной токовой защитой (НМТЗ), действующей с выдержкой времени, и токовой отсечкой (ТО), действующей без выдержки времени. Линии 0,38 кВ защищаются автоматическими выключателями (АВ), магнитными пускателями (МП) и плавкими предохранителями (ПП), трансформатopы - пpедoxpанитeлями, а линии 10 кВ — релейной защитой.

Линии 0,38 кВ, питающие трехфазные потребители, защищаются в основном автоматическими выключателями типа АЕ2000, А3700 и А3110 с электромеханическими расцепителями. При этом тепловой расцепитель выполняет функции максимальной токовой защиты (МТЗ), а электромагнит­ный - функции ТО. Можно использовать также автоматы с полупроводниковыми расцепителями типа А3700 и «Электрон», в которых роль МТЗ выполняет расцепитель, работающий в зоне перегрузки, а роль ТО - расцепитель в зоне коротких замыканий. Если МТЗ на автоматических вы­ключателях оказывается нечувствительной к токам КЗ, то она за­меняется более чувствительной, в качестве которой в последнее время применяется защита ЗТ-0,4 (или ЗТИ), которая выпускается в виде приставки к автомату. Если нечувствительной оказывается ТО, то она не устанавливается и линия защищается только МТЗ.

Чувствительность защиты оценивается по формуле

К_ч = I_{к min} / I _{с зд}  К_{ч доп}, (10.1)

где I_{к min} — минимальный ток КЗ в защищаемой зоне;

I _{с зд} — дейст­вительный (установленный) ток срабатывания защиты.

При защите электроустановок автоматическими выключателями

I_{к min} = I_к ⁽¹⁾ (10.2)

При этом МТЗ может выполнять роль основной защиты, а ТО — дополнительной или наоборот. Надо стремиться, чтобы линии защищались

мгновенной защитой, но этого достичь удается редко.

Если основной защитой является МТЗ, то за действительный ток срабатывания защиты принимается I_сз = I_{расц..ном} — для АВ с электромеханическими расцепителями или I_сз = I_{с пер} — для АВ с полупроводниковыми расцепителями, где I_{с пер} — ток срабатывания (уставка тока) полупроводникового элемента, работающего в зоне перегрузки, при этом К_{ч. доп}= 3 , /5/.

Если основной защитой является ТО, то берется I_сз = I_{с эм} — ток срабатывания электромагнитного элемента или I_сз = I_{с. кз} — ток срабатывания (уставка тока полупроводникового элемента в зоне к.з.). Тогда

К_{ч доп} =1,25 — для АВ с I _{АВ ном}  100А;

К_{ч доп} = 1,4—для АВ с I _{АВ ном}  100А.

Комплектные трансформаторные подстанции, оборудованные автоматическими выключателями на отходящих линий 380/220 В, имеют в большинстве случаев выключатели и на вводе 380 В.

При выборе типа подстанции студенты устанавливают наличие или отсутствие выключателя ввода.

10.1 Защита линии 0,38 кВ л1

Защиту линии Л1 рекомендуется выполнить на выключателе типа А3700 селективном, т.е. с полупроводниковыми расцепителями как в зоне перегрузки, так и в зоне короткого замыкания. Эти выключатели имеют характеристики в зоне перегрузки схожие с характеристикой теплового расцепителя, а зоне КЗ регулируется время работы токовой отсечки в пределах 0,1..0,4 с.

Порядок расчета защиты линии Л1 следующий.

10.1.1 Выбирается корпус автоматического выключателя А3734С по току нагрузки, напряжению и отключающей способности:

U_{АВ ном} = 660 В  U _{сети ном} = 380 В; (10.1)

I _{АВ ном} = 250 А  I _{р max} = 120,8 А; (10.2)

I _{АВ ном} = 50000 А > I⁽³⁾ _к12 = 1032 А. (10.3)

10.1.2 Выбирается номинальный ток расцепителей:

I _{расц ном}  I _{р max} = 120,8 А: (10.4)

I _{расц ном}  I _{расц. ном потр} =160 А. (10.5)

10.1.3 Оценивается чувствительность защиты.

К _{ч расч} = I _{расц. ном} = = 3,04; (10.6)

К _{ч доп} =3, т.к. основной защитой является МТЗ. 3,04 > 3;

Защита чувствительна и принимается к исполнению.

10.1.4 Оценивается целесообразность установки дополнительной защиты ,т.е. токовой отсечки. Так как автоматический выключатель А3734С селективный, то его ток срабатывания в зоне КЗ должен быть отстроен от тока срабатывания ТО защиты потребителя, в примере от тока срабатывания в зоне токов КЗ выключателя А3714Б, т.е.

; (10.7)

Выбираем уставку тока срабатывания в зоне КЗ: I_c.кз.=770А.

Чувствительность дополнительной защиты:

(10.8)

Выбираем уставку времени в зоне КЗ:

t _{y кз}  t _{ТО потр} + t = 0,04+0,1 = 0,14 с, (10.9)

где t _{ТО потр} — время работы мгновенной защиты потребителя. Для выключателя А3714Б t _{с кз} = 0,04 с;

t =0,1...0,15 с — ступень селе­ктивности.

Принимаем t _{y кз} =0,14 с.

Окончательно принимаем для Л1 автоматический выключатель А3734С с I _{расц. ном} =240 А, I _{с пер} = 240 А, I_с.кз. =770А t _{с кз} = 0,14 с.