M_Melnikov_Rel_zash_2008

промышленного типа, Iраб.max = Iдл.доп = 260 А (кабель АСБ3х120). Максимальный рабочий ток нагрузки Iнагр = Iдл.доп – 2 Iн.эд = 128 А. Сопро-

тивление обобщенной нагрузки при самозапуске Хнагр = 0,35 6300/( 3 128) = 10 Ом.

3.Эквивалентное сопротивление ЭД и остальной нагрузки при

самозапуске Хэ = 4,4 10/(4,4 + 10) = 3,06 Ом (параллельно включенные нагрузки).

4.Ток самозапуска

Iсзп = 6300/[ 3 (0,145 + 0,58 + 0,152 + 3,06)] = 915 А.

Коэффициент самозапуска по формуле (2.4) Ксзп = 915/260 = 3,55.

5. Минимальное остаточное напряжение в начале самозапуска на

шинах 6 кВ РТП1 (на зажимах ЭД) Umin = 3 915 3,06 = 4850 В (80 % Uн), следовательно, самозапуск обеспечивается.

РТП

Нх нагр = 4,9 Ом

Рис. П. 2.1. Схема к примеру П. 2.1 расчета тока самозапуска обобщенной нагрузки (сопротивления приведены к напряжению 6 кВ)

П р и м е р П. 2.3. Рассчитать уставки максимальной токовой защиты радиальных кабельных линий 6 кВ (бытовая нагрузка). Исходные данные приведены на рис. П. 2.2. Выбрать уставки максимальной защиты радиальных кабельных линий. Исходные данные приведены на схеме (рис. П. 2.2). Защита 4 выполняется по схеме неполной звезды на постоянном оперативном токе с реле типа РТ–84.

Решение.

1. Рассчитываются токи КЗ По заданному Iкз на шинах 6 кВ ЦП

161

(19000А) определяется сопротивление системы:

Zс = Хс = 6300/ 3 19000 = 0,192 Ом.

Если задана мощность КЗ на шинах 6 кВ (например, 206 МВА), то

Zс = Хс = 6,32/206 = 0,192 Ом.

Определяются сопротивления: реактора типа РБА-6-300 - 5 %

кабеля АСБ 3х120 (Iдл.доп = 260 А) Хкаб = Хо L = 0,076 2 = 0,152 Ом;

rкаб = rо L = 0,258 2 = 0,516 Ом.

Сопротивление до точки КЗ на шинах РТП1 (К3)

Хкз1 = 0,192 + 0,58 + 0,152 = 0,924 Ом, rкз1 = 0,516 Zкз1 = 0,5162 + 0,9242 =1,06 Ом,

Iкз1 = 6300/( 3 1,06) = 3500 А.

Аналогично рассчитывается Iкз для других точек КЗ.

2. Выбирается ток максимальной токовой защиты 4 по (2.1) Приложения П. 2.1.

1,3(360 + +60)= 540 А, где 60 А = Iраб.сум неповрежденных элементов, определяется как 0,7 от Iнтр.сум (двух трансформаторов) по 400 кВА на РТП1, так как они резервируют друг друга.

3. Определяется по выражению Iс.р. = Iс.з К(сх3) / КА Iс.р защиты 4

Iс.р = 540 1/(300/5) = 9А. (Уставка 9 А на реле РТ-81/1 имеется).

Определяются Кч.4 в основной зоне

К(ч2.осн) = 0,865 3500 /540 = 5,6 >1,5,

взоне резервирования при КЗ на шинах 6 кВ РТП2

К(ч2.рез) = 0,865 2000/540 = 3,2 >1,2,

то же при КЗ за Тр1 (или Тр2)

К(ч2.рез) = 0,865 710/ 540 =1,14 <1,2,

162

(дальнее резервирование не обеспечивается).

5000 А; 2,6с

5 Т/В

Рис. П.2.2. Расчетная схема участка кабельной сети к примеру П.2.3 (Т/В – максимальная токовая защита с зависимыми характеристиками, ТВ – максимальная токовая защита с независимыми характеристиками)

По ПУЭ [17] допускается не резервировать КЗ за трансформаторами малой мощности.

4. Выбираются характеристики tс.з защиты 4 (реле РТ–80). На карте селективности строятся характеристики срабатывания защиты 2 на реле РТ–80 (360 А; 1 с) и характеристика ПКТ–6–80 (Iн = 80 А) смещена влево на 20 % по току плавления с типовой характеристикой ПКТ–6–80, приведенной в приложении [23].

Характеристика tс.з защиты 4 должна отвечать следующим требованиям:

– Iс.з4 на ≥ 10 % больше Iпкт = 80 А в начальной стадии (при tпл= 5 с Iпл ≤ 320 А и выбранной для защиты 4 Iс.з = 540 А отвечает усло-

163

характеристика с tс.з = 1,7 с в независимой части характеристики и наносится на карту селективности.

– Ступень селективности между защитой трансформатора с независимой характеристикой (защита 5) и защитой 4 должна быть ≥ 0,6 с при Iкз = 5000 А. Это условие выполняется.

Таким образом, характеристика защиты 4 обеспечивает селективность при всех значениях Iкз. Уставки защиты 4, как и других защит, наносятся на карту селективности.

5.Настроить защиту 3 (селективно). Для этого выбранные уставки защиты 4 (540 А; 1,7 с) следует установить на защиту 3, а для защиты 4

принять несколько бо&льшие Iс.з4 = 600 А, tс.з4 = 2 с. Селективность и чувствительность защит сохраняется.

6.Производится проверка выбранного времени срабатывания защиты 4 по условию термической стойкости кабельной линии. По выражению

tоткл = tс.з4 + tОВ = 1,7 + 0,1 = 1,8 с,

С = 91 (для кабеля с алюминиевыми жилами). (Iкз – в начале линии = 4800 А, см. рис. П.2.2)

Fmin = 4800 1,8 /91 = 71мм2 .

Выбранное ранее сечение кабеля АСБ 3х120 120 мм2 значительно больше, чем минимально допустимое. Следовательно, выбранное время срабатывания защиты 4 (1,7 с) может быть принято.

По произведенным расчетам строится карта селективности для защит:

1 (ПКТ–6–80); 2 (360 А; 1,1 с); 4 (540 А; 1,7 с); 5 (5000; 2,6 с).

164

Приложение 3

П р и м е р П.3.1. Расчет рабочих уставок ступенчатых токовых защит линий от междуфазных КЗ с цифровыми и аналоговыми реле

В примере рассматривается выбор рабочих характеристик и уставок для разных типов защитной аппаратуры в сетях 10 кВ и 6 кВ. а именно: согласование РЗ линии 10 кВ и плавкого предохранителя трансформатора.

Предыдущим элементом является трансформатор 10/0,4 кВ, защита которого выполнена плавкими предохранителями (кварцевыми) типа ПКТ, а последующим элементом является линия 10 кВ с защитой на цифровом реле SPAC (рис. П.3.1). Необходимо выбрать характеристику МТЗ на реле SPAC, которая обеспечивала бы селективную работу этих защитных устройств.

Рис. П.3.1. Пример согласования различных характеристик цифрового реле серии и плавкого предохранителя

165

Главной задачей расчета является обеспечение селективности работы защиты линии на реле SPAC при устойчивом КЗ на выводах 10 кВ рассматриваемого трансформатора. Здесь междуфазные КЗ значительно более вероятны, чем внутри бака трансформатора. При КЗ на выводах низшего напряжения защиты питающих линий часто вообще нечувствительны, что допускается «Правилами устройства электроустановок».

Расчет рекомендуется начать с ближайшего наиболее мощного трансформатора 10/0,4 кВ. Номинальный ток плавких предохранителей типа ПКТ на стороне 10 кВ Iпр в амперах должен соответствовать номинальной мощности трансформатора Sном, МВ А:

Времятоковые характеристики плавких предохранителей типа ПКТ, как и предохранителей других типов, приводятся в информационных материалах их заводов-изготовителей и в Справочниках. Времятоковая характеристика предохранителя ПКТ с Iпр = 20 А показана на рис. П.3.1, кривая 1.

При известном значении тока IКЗ(2) следует определить время плавления tпл плавкой вставки, соответствующее расчетному току Iрасч = 0,8 IКЗ(2) . Уменьшение тока КЗ производится для учета допус-

каемого для предохранителей разброса времятоковых характеристик ±

20 %.

При этом расчетном токе время срабатывания последующей (вышестоящей) релейной защиты 2 с реле SPAC должно быть выбрано по выражению

tс.з2 = tпл + t,

где t – ступень селективности; при отсутствии на питающей линии АПВ ступень селективности должна учитывать время гашения электрической дуги в патроне плавкого предохранителя, но при наличии АПВ это время можно не учитывать, так как дуга погаснет во время безтоковой паузы перед АПВ.

k Iрmin / Iс.р (3.1)

Для выбранного по условиям (2.1), (2.4) П.3 тока срабатывания защиты 2 определяется кратность тока I* = 0,8 Iк2.мин / Iс.з2 , и затем

подбирается времятоковая характеристика реле SPAC защиты 2. рекомендуется начать выбор с «нормальной» характеристики. Для этой характеристики SPAC определяем коэффициент k по выражению

166

α = 0,02, β = 0,14; «очень зависимая» – α = 1, β = 13,5; «экстремально зависимая» – α = 2, β = 80.

Далее для построения времятоковой характеристики реле SPAC защиты 2 рассчитываются значения tс.з 2при нескольких произвольных значения I*, например, 1,5; 2; 2,5 и 3 при выбранном значении k по выражению (3.2).

Построенные времятоковые характеристики 1 и 2 покажут, удалось ли обеспечить селективность во всем диапазоне возможных токов КЗ или только при больших значениях этих токов. Произведем два числовых примера.

П р и м е р 1. Трансформатор 0,16 МВ А, Iпр= 20 А. Ток срабаты-

(рис. П.3.1). Принимаем ступень селективности t = 0,3 с и определяем

167

При I* = 1,3 (100 A) tс.з2 = 0,05 0,14 = 1,9 с 1,30,02 − 1

1,5 (112 А)……………………………………… 0,86 с;

2,0 (150 А)……………………………………… 0,5 с;

2,5 (187 А)……………………………………… 0,4 с.

Построенные характеристики 1 и 2 показывают, что селективность обеспечивается при всех значениях токов КЗ (рис 3.1).

П р и м е р 2. При тех же данных, что и в предыдущем примере, но при меньшем токе срабатывания защиты 2, например, = 50 А (первичных), кратность тока I* = 120/50 = 2,4, а коэффициент k по выражению (3.2)

k = 0,7 (2,40,02 − 1 = 0,09. 0,14

принимаем k = 0,1.

По выражению (3.3) для «нормальной» времятоковой характери-

3,0 (150 A)……………………………………….. 0,6 с.

Построенная на рис. П. 3.1, б штрих-пунктирная кривая 2' пересекается с характеристикой предохранителя 1, что указывает на отсутствие селективности при малых значениях токов КЗ, т. е. при маловероятных междуфазных КЗ внутри трансформатора. Если защита 2 чувствительна к КЗ за трансформатором, то рекомендуется согласовать характеристики этой линейной защиты 2 и автоматических выключателей на линиях низшего напряжения (0,4 кВ).

В этом же случае можно попробовать использовать другую времятоковую характеристику SPAC, а именно «очень зависимую» (very inverse-time) характеристику, для которой значения коэффициентов α = 1, β =13,5. Для этой характеристики определяем коэффициент k по выражению (3.2)

169