6.4 Выбор ограничителей перенапряжения

Ограничители перенапряжения устанавливаются на шины 10 кВ цеховой КТП.

Условие ограничителей перенапряжения:

U_ном=U_сети . (6.16)

ОПН-П1-10/11,5/10/2УХЛ1

U_ном=10 кВ

U_{доп. max}=11 кВ

U_ост.1000=28,7 кВ

U_{ост. 10000}=33,8 кВ

6.5 Выбор автоматических выключателей Условия выбора и проверки автоматических выключателей:

1. По напряжению:

U_нQF≥U_{н. сети}. (6.17)

2. По номинальному току:

I_нQF≥I_{p .} (6.18)

3. По отстройке от пиковых токов:

I_sd≥ К_н·I_пик, (6.19)

где I_sd– ток защиты от КЗ;

К_н– коэффициент надежности;

I_пик– пиковый ток.

4. По условию защиты от перегрузки:

(1,1-1,2)· I_r<I_{доп ;}(6.20)

I_r>I_{р ,}(6.21)

где I_р– допустимый длительный ток защищаемого элемента

5. По времени срабатывания:

T_sd=t_{сз.пред}+ Δt, (6.22)

где t_{сз.пред}– время срабатывания предыдущей защиты;

Δt– ступень селективности.

6. По условию стойкости к токам КЗ:

ПКС ≥ I_КЗmax, (6.23)

где ПКС – предельная коммутационная способность.

8. По условию чувствительности:

, (6.24)

где К_р– коэффициент разброса срабатывания отсечки, К_р=1,1-1,3

На отходящей линии к потребителю №15 I_р= 308,63 А в КТП выбираем выключатель марки ВА-СЭЩTS400ETS23:

I_н.QF = 400 А, I_n = 400А; I_r = 1· I_n = 400 А; I_sd =3· I_n = 1200А; I_i = 12· I_n = 4800; ПКС=85 кА.

1) 1000 В > 380 В;

2) I_н.QF=I_n= 400 А >I_р= 308,63 А;

3) К_н·I_пик= 3·308,63 = 925,9 А, I_sd= 1200 А>925,9А;

4) 1,1·400=440 А;

I_r= 440 А<496 А;

I_r= 400 А>308,63 А;

5) t_sd= 0,3 с;

6) ПКС=85 кА > i_уд= 50,38 кА;

7) .

Вводной автоматический выключатель выбирается на номинальный ток трансформатора с учетом коэффициента перегрузки 1,4.

А.

Выбираем автоматический выключатель ВА-СЭЩ-В-2500AF:

I_н.QF = 2500 А, I_n = 2500 А; I_r = 0,9· I_n = 2250 А; I_sd =4· I_n = 10000 А; I_i = 10· I_n = 25000; ПКС=85кА.

1) 1000 В > 380 В;

2) I_н.QF=I_n=2500 А>I_р= 2023,12 А;

3) К_н·I_пик= 4·2023,12 = 8092,5 А, I_sd= 10000 А>8092,5А;

4) I_r= 2250А>2023,12А;

5) t_sd= 0,5 с;

6) ПКС=85 кА > i_уд= 50,38 кА;

7) .

Рисунок 6.4 – Карта селективности 0,4 кВ

Выбор автоматических выключателей сведен в ПРИЛОЖЕНИЕ Е.

7 Расчет релейной защиты

Релейную защиту подстанции выполняем на базе блоков микропроцессорной релейной защиты «Сириус».

Устройство «Сириус» является комбинированным микропроцессорным терминалом релейной защиты и автоматики. Применение в устройстве модульной мультипроцессорной архитектуры наряду с современными технологиями поверхностного монтажа обеспечивают высокую надежность, большую вычислительную мощность и быстродействие, а также высокую точность измерения электрических величин и временных интервалов, что дает возможность снизить ступени селективности и повысить чувствительность терминала.

Устройство обеспечивает следующие эксплуатационные возможности:

– выполнение функций защит, автоматики и управления, определенных ПУЭ и ПТЭ;

– задание внутренней конфигурации (ввод/вывод защит, автоматики, сигнализации и т.д.);

– ввод и хранение уставок защит и автоматики;

– передачу параметров аварии, ввод и изменение уставок по линии связи;

– непрерывный оперативный контроль работоспособности (самодиагностику) в течение всего времени работы;

– блокировку всех выходов при неисправности устройства для исключения ложных срабатываний;

– получение дискретных сигналов управления и блокировок, выдачу команд аварийной и предупредительной сигнализации;

– гальваническую развязку всех входов и выходов, включая питание, для обеспечения высокой помехозащищенности;

– высокое сопротивление и прочность изоляции входов и выходов относительно корпуса и между собой для повышения устойчивости устройства к перенапряжениям, возникающим во вторичных цепях.

Питание цепей релейной защиты и автоматики (РЗА) осуществляется на выпрямленном оперативном токе от блока питания и зарядки.

На одиночных линиях, согласно ПУЭ, с односторонним питанием от многофазных замыканий должна устанавливаться защита: первая ступень – токовая отсечка, вторая ступень – МТЗ с независимой или зависимой выдержкой времени.

Защиту кабельных линий выполним при помощи блоков «Сириус-2Л»

На линиях 10 кВ применяется двухступенчатая защита: отсечка и МТЗ.

7.1 Максимальная токовая защита:

, (7.1)

где k_зап- коэффициент запаса, учитывающий погрешность реле, неточности расчета, принимаемk_зап=1,1;

k_в- коэффициент возврата реле, для «Сириус»k_в= 0,95;

k_сз- коэффициент самозапуска, учитывает возможность увеличения тока

в защищаемой линии вследствие самозапуска электродвигателей при

восстановлении напряжения после отключения К.З.;

I_pmax- максимальный ток в линии в нормальном режиме.

А.

Чувствительность защиты считается достаточной, если при К.З. в конце защищаемого участка К_ч>1,5 , а при К.З. в конце резервируемого участка К_ч>1,2 Коэффициент чувствительности защиты:

, (7.2)

где I⁽²⁾_к,min– минимальный ток двухфазного короткого замыкания в конце защищаемой линии;

.

Вторичный ток срабатывания определяется из выражения:

, (7.3)

где К_т- коэффициент трансформации трансформатора тока;

k_сх- коэффициент схемы, зависит от способа соединения трансформаторов тока и имеет значения 1 - при соединении в полную и неполную звезду и- при включении реле на разность токов двух фаз.

А.

Избирательность защиты обеспечивается выбором выдержки времени по условию:

t_с.з.=t_{с.з.пред}+t, (7.4)

где t_{с.з.пред}– время срабатывания защиты предыдущей ступени. в нашем случае это время перегорания плавких вставок предохранителей в конце линий 10 кВ. Примем время срабатывания плавких вставокt_пл.вст.=0,5 с.

t - ступень селективности, в расчетах принимается равной 0,6-1с- для защит с ограниченной зависимостью от тока К.З. характеристикой времени срабатывания и 0,2-0,6с - для защит с независимой характеристикой времени срабатывания.

t_с.з.=0,5+0,2=0,7 с.

7.2 Токовая отсечка:

1. Отстройка от токов КЗ вне защищаемой зоны:

I_с.о.=k_н I⁽³⁾_кз0,4 , (7.5)

где k_н– коэффициент надежности,k_н=1,1;

I⁽³⁾_кз0,4– максимальный ток трехфазного короткого замыкания на шинах 0,4 кВ КТП подключенных к линии.

I_с.о.= 1,1 1120 = 1232 А .

2. Отстройка от токов намагничивания трансформаторов установленных в линии

I_с.о.=k_н _тр , (7.6)

где k_н– коэффициент надежности,k_н=5;

_тр - суммарный ток трансформаторов установленных в линии

I_с.о.= 5 (2 23,12+6·57,8+2·72,25) = 537,54 А.

Принимаем большее значение.

Коэффициент чувствительности:

, (7.7)

где I⁽³⁾_к,з–ток трехфазного короткого замыкания в начале защищаемой линии(шины ПС);

;

Определяем чувствительность токовой отсечки в конце защищаемой зоны :

;

А.

7.3 Защита трансформатора

Для трансформаторов должны быть предусмотрены устройства защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:

1) многофазных замыканий в обмотках и на выводах;

2) токов в обмотках, обусловленных внешними КЗ;

3) токов в обмотках, обусловленных перегрузкой;

Для защиты трансформаторов ТП применим плавкие предохранители Условия выбора предохранителей:

U_ном≥U_{сети, ном}; (7.8)

I_ном≥2·I_раб.max; (7.9)

I_{откл. ном}≥I_КЗ. (7.10)

Выбираем предохранители типа:

ПКТ104-10-100-12,5 У3 I_ном= 50 А (для ТМГ-400)

ПКТ104-10-200-12,5 У3 I_ном= 125 А (для ТМГ-1000)

ПКТ104-10-200-12,5 У3 I_ном= 150 А (для ТМГ-1250)

7.4 Карта селективности 10кВ

Рисунок 7.1 – Карта селективности 10 кВ

После выбора реле защиты, схемы защиты и трансформаторов тока, последние необходимо проверить на допустимую погрешность. Проверка на допустимую погрешность осуществляется следующим образом. Определяем коэффициент предельной кратности:

		,	(7.11)
где	I1.ном.ТТ- номинальный первичный ток трансформатора тока.

.

Для выбранного типа трансформаторов тока находим допустимое сопротивление нагрузки Z_доп= 0,76 Ом. Для нашего примера:

			(7.12)
где	Rпр- расчётное сопротивление соединительных проводов схемы; Rпер- переходное сопротивление контактов; Zсум- суммарное расчётное сопротивление блоков «Сириус».

Расчётное сопротивление проводов принимаем:Ом.

Расчётное сопротивление контактов принимаем:Ом.

Z_расч= 2·0,05+0,1+0,015=0,215<0,76 Ом.