Ikea73.ru

IKEA Стиль
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Расчет ударного тока короткого замыкания

Расчет ударного тока короткого замыкания

В данной статье речь пойдет о вычислении ударного тока к.з. в сети свыше 1 кв, согласно РД 153-34.0-20.527-98.

При выборе аппаратов и проводников учитывают ударный ток к.з. наступающий через 0,01 с с момента возникновения короткого замыкания.

Ударным током (iуд.) принято называть наибольшее возможное мгновенное значение тока к.з (см. рис.5 [Л1, с.11]).

Расчет ударного тока к.з. для схемы с последовательным включением элементов

Для схем с последовательным включением элементов ударный ток к.з. определяется по выражению 5.16 [Л3, с.48]:

  • Iп.о – начальное значение апериодической слагающей трехфазного тока к.з.
  • Kуд – ударный коэффициент для времени t = 0,01 с, определяется по одной из следующих выражений 5.17 – 5.19 [Л3, с.48]:

Если же Xэк/Rэк > 5, допускается определять ударный коэффициент по выражению 5.20 [Л3, с.48]:

Та – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к.з, определяется по выражению 65 [Л1, с.9 и 74] и по выражению 5.11 [Л3, с.46]:

  • Хэк и Rэк – соответственно суммарное индуктивное и активное сопротивления схемы от источника питания до места к.з.
  • ω = 2πf = 2*3,14*50 = 314 – угловая частота (f = 50 Гц – частота сети).

Для ориентировочных расчетов значение Та можно определять по таблице 3.8 [Л2, с.150].

Таблица 3.8 - Значения постоянной времени затухания апериодической состовляющей тока кз и ударного коэффициента

Расчет ударного тока к.з. для схемы с разветвленным включением элементов

Для схем с разветвленным включением элементов, ударный ток к.з. определяется по такой же формуле 5.16 как и при схеме с последовательном включении элементов:

Ударный коэффициент определяется по следующим выражениеям 5.17а – 5.18а [Л3, с.46]:

Расчет ударного коэффициента для схем с разветвленным включением элементов

При Xэк/Rэк > 5, ударный коэффициент определяется по аналогичной формуле как и при схеме с последовательным включением элементов:

где: Та.эк – эквивалентная постоянная времени затухания апериодической составляющей тока к.з, определяется по выражению 67 [Л1, с.9 и 74] и по выражению 5.13 [Л3, с.47]:

Хэк и Rэк – соответственно суммраное индуктивное и активное сопротивления, полученные из схемы замещения, составленной из индуктивных и активных сопротивлений, поочередным исключением из нее сначала всех активных, а затем всех индуктивных сопротивлений.

Для схемы последовательного включения так и для схемы разветвленного включения согласно п.5.3.3 [Л3, с. 45].

Определение апериодической составляющей тока к.з согласно пункта 5.3.3 РД 153-34.0-20.527-98

При определении Та (Та.эк) необходимо учитывать, что синхронные машины вводяться в расчетную схему индуктивным сопротивлением обратной последовательности – Х2(ном) и сопротивлением обмотки статора при нормальной рабочей температуре – Rа.

Для асинхронных двигателей учитывается индуктивное сопротивлением обратной последовательности – Х2(ном) равное сверхпереходному индуктивному сопротивлению Х”.

Сверхпереходное сопротивление электродвигателя и сверхпереходное ЭДС междуфазное в относительных единицах, можно определить по таблице 5.2 [Л4, с.14]:

Таблица 5.2 - Сверхпереходное сопротивление электродвигателя и сверхпереходное ЭДС междуфазное в относительных единицах

Соотношения x/r для различных элементов сети приведены ниже [Л1, с.75].

Соотношения x/r для различных элементов сети

Расчет ударного тока к.з. с учетом влияния синхронных и асинхронных электродвигателей

Согласно п.5.6.3 [Л3, с.54] ударный ток к.з. от синхронных и асинхронных электродвигателей определяется по выражению 5.16 [Л3, с.48]:

где: Kуд – ударный коэффициент цепи двигателя, определяется согласно гл. 5.6 [Л3, с.54] и таблиц 2.74 — 2.75 [Л5].

Значения ударных коэффициентов асинхронных и синхронных двигателей

Также для ориентировочных расчетов ударный коэффициент для двигателей, связанных непосредственно с местом кз через линейные реакторы или кабельные линии можно определить согласно таблицы 6.3 (стр.213) типовой работы №192713.0000036.02955.000АЭ.01 «Релейная защита элементов сети собственных нужд 6,3 и 0,4 кВ электростанций с турбогенераторами» Атомэнергопроект.

Данные двигатели объединяются в один эквивалентный двигатель суммарной мощности ΣРном.дв., со средними расчетными параметрами, значения которых приведены в таблице 6.3.

Ударный ток кз с учетом влияния синхронных и асинхронных электродвигателей

  1. Беляев А.В. Как рассчитать ток короткого замыкания. Учебное пособие. 1983 г.
  2. Электрооборудование станций и подстанций. Второе издание. Л.Д. Рожкова, В.С. Козулин. 1980 г.
  3. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования — РД 153-34.0-20.527-98.
  4. Расчеты токов короткого замыкания для релейной защиты. Учебное пособие. Часть первая. И.Л.Небрат 1996 г.
  5. Справочная книга электрика. Григорьева В.И. 2004г.

Всего наилучшего! До новых встреч на сайте Raschet.info.

Расчет ударного тока короткого замыкания

6.5.1. Ударный ток трехфазного КЗ в электроустановках с одним источником энергии (энергосистема или автономный источник) рассчитывают по формуле


, (6.18)

ударный коэффициент, который может быть определен по кривым на рис.
6.1
;

а

постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ (см. п. 6.4.2):

уд

время от начала КЗ до появления ударного тока, с, равное

6.5.2. При необходимости учета синхронных и асинхронных электродвигателей или комплексной нагрузки ударный ток КЗ следует определять как сумму ударных токов от автономных источников и от электродвигателей (см. п. 6.7) или от комплексной нагрузки (см. п. 6.8).

6.5.3. Если точка КЗ делит расчетную схему на радиальные, независимые друг от друга ветви, то ударный ток КЗ допустимо определять как сумму ударных токов отдельных ветвей по формуле


, (6.19)

число независимых ветвей схемы;

п0i — начальное действующее значение периодической составляющей тока КЗ в
i
-й ветви, кА;

удi — время появления ударного тока в
i
-й ветви, с;

ai — постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ в
i
-й ветви, с.

Рис. 6.1. Кривые зависимости ударного коэффициента K

уд от отношений
R/Х
и
X/R
6.6. Расчет периодической составляющей тока КЗ

для произвольного момента времени

6.6.1. Методика расчета периодической составляющей тока трехфазного КЗ для произвольного момента времени в электроустановках до 1 кВ зависит от способа электроснабжения — от энергосистемы или от автономного источника.

Читайте так же:
Включатель или выключатель света с пультом 1

6.6.2. При электроснабжении электроустановки от энергосистемы через понижающий трансформатор действующее значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ в произвольный момент времени в килоамперах без учета подпитки от электродвигателей следует определять по формуле

ср.НН — среднее номинальное напряжение сети, в которой произошло КЗ, В;

1S,
R
1S

соответственно суммарное индуктивное и суммарное активное сопротивления прямой последовательности цепи КЗ, мОм, (см. п. 6.2.4) без учета активного сопротивления электрической дуги и кабельной (воздушной) линии;

дt — активное сопротивление дуги в месте КЗ в произвольный момент времени, мОм, которое рассчитывают в соответствии с п. 6.9;

1кбJt — активное сопротивление прямой последовательности кабельной линии к моменту
t
с учетом нагрева его током КЗ, мОм. Это сопротивление рассчитывают в соответствии с п. 6.10.

6.6.3. Если электроснабжение электроустановки осуществляется от энергосистемы через понижающий трансформатор и вблизи места КЗ имеются синхронные и асинхронные электродвигатели или комплексная нагрузка, связанные с точкой КЗ по радиальной схеме, то действующее значение периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени следует определять как сумму токов от энергосистемы и от электродвигателей или комплексной нагрузки (см. пп. 6.7 и 6.8).

6.6.4. В электроустановках с автономными источниками электроэнергии уточненный расчет периодической составляющей тока КЗ от источников электроэнергии (синхронных генераторов) в произвольный момент времени следует выполнять путем решения соответствующей системы дифференциальных уравнений переходных процессов с использованием ЭВМ и выделения периодической составляющей. В приближенных расчетах для определения действующего значения периодической составляющей тока КЗ при радиальной схеме следует применять типовые кривые, приведенные на рис. 6.2.

Типовые кривые разработаны на базе параметров схемы замещения эквивалентного генератора, полученных в результате эквивалентирования синхронных генераторов напряжением 230/400 В различных серий, а именно: МСК-1500 (400 В); МСК-1500 (230 В); МС-1500 (400 В); МС-1500 (230 В); МС-1000 (400 В); МС-1000 (230 В); СГДС (400 В); ЕСС, ЕСС5 (230 В); ЕСС, ЕСС5 (400 В); ГСФ5; ГМ; СВГ; СГ и др.

Действующее значение периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени от синхронного генератора (или нескольких однотипных синхронных генераторов, находящихся в одинаковых условиях по отношению к точке КЗ) следует определять по формуле

причем при нескольких генераторах под номинальным током следует понимать сумму номинальных токов всех генераторов.

При необходимости учета синхронных и асинхронных электродвигателей или комплексной нагрузки в автономной электрической системе действующее значение периодической составляющей тока КЗ в произвольный момент времени при радиальной схеме связи двигателей с точкой КЗ следует определять как сумму токов от автономных источников и от электродвигателей или комплексной нагрузки (см. пп. 6.7 и 6.8).

Учет влияния на ток КЗ сопротивления электрической дуги и увеличения активного сопротивления проводников под действием тока КЗ рекомендуется выполнять в соответствии с пп. 6.9 и 6.10.

Рис. 6.2. Типовые кривые для синхронного генератора автономных систем

электроснабжения напряжением 400/230 В

Ударный ток КЗ

В технической литературе часто встречается термин «ударный ток короткого замыкания». Не следует пугаться этого понятия, оно вовсе не такое страшное и к поражению электричеством прямого отношения не имеет. Понятие это означает максимальное значение I к.з. в цепи переменного тока, достигающее своей величины обычно через полпериода после того, как возникла аварийная ситуация. При частоте 50 Гц период составляет 0,2 секунды, а его половина – соответственно 0,1 сек. В этот момент взаимодействие проводников, расположенных вблизи друг относительно друга, достигает наибольшей интенсивности. Ударный ток короткого замыкания определяется по формуле, которую в этой статье, предназначенной не для специалистов и даже не для студентов, приводить не имеет смысла. Она доступна в специальной литературе и учебниках. Само по себе это математическое выражение не представляет особой сложности, но требует довольно объемных комментариев, углубляющих читателя в теорию электроцепей.

Особенности методики расчёта процессов короткого замыкания в низковольтных сетях

Наш постоянный автор Владимир Семенович Фишман считает, к этой фразе необходимо добавлять: «и неэффективное действие защитной аппаратуры», иначе возникновение пожара при коротком замыкании представляется неизбежным.

Более корректно говорить о неизбежности самих коротких замыканий в электрических сетях, о чем свидетельствует статистика. При этом КЗ не должно приводить к пожару при правильно выбранных защитной аппаратуре и параметрах проводников.

Новости электротехники. Короткое замыкание.КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ: ПОЖАРА МОЖНО ИЗБЕЖАТЬ

Особенности методики расчета процессов КЗ в низковольтных сетях

Владимир Фишман, главный специалист ЭСП-НН-СЭЩ, филиала ЗАО «Группа компаний «Электрощит»-ТМ-Самара», г. Нижний Новгород

На правильный выбор защитной аппаратуры в сетях собственных нужд энергетических объектов с целью предотвращения пожаров обратило внимание техническое руководство РАО «ЕЭС России», выпустившее специальный циркуляр [1]. Необходимость принятия такого документа была вызвана неоднократно отмеченными пожарами в кабельных сооружениях подстанций из-за несвоевременного отключения КЗ. При внимательном анализе причин пожаров было замечено, что они возникали при отказе основного защитного аппарата и действии резервной защиты.

С вероятностью отказа защитного аппарата в низковольтной сети, особенно если используются автоматы отечественного производства, приходится считаться как с реальностью. Но при этом очевидно, что такая реальность не должна приводить к пожару, и требования циркуляра являются вполне обоснованными.

СЛОЖНОСТЬ РАСЧЕТА И АНАЛИЗА

Анализ процессов, происходящих при коротких замыканиях в низковольтных сетях напряжением до 1 кВ, оказывается достаточно сложным. Это объясняется, во-первых, значительным влиянием активного сопротивления элементов сети на ток КЗ и, во-вторых, существенным ростом активного сопротивления проводников в процессе КЗ в связи с повышением их температуры.

Читайте так же:
Беспроводные выключатели света что это

Требование о необходимости учета увеличения активного сопротивления проводников вследствие их нагрева указано в руководящих материалах по расчету токов КЗ [1, 3, 4]. Однако из-за своей сложности расчет редко выполняется в полном объеме. Тем не менее, в справедливости этих требований можно убедиться при выполнении конкретных расчетов.

Влияние температуры проводников на их сопротивление особенно заметно проявляется при расчете токов КЗ на кабельных линиях 0,4 кВ малого сечения и большой протяженности. В частности, на подстанциях, имеющих открытые распредустройства напряжением 35 кВ и выше, к таким проводникам относятся кабели питания обогрева электроприводов коммутационной аппаратуры (выключателей, разъединителей, заземляющих ножей), кабели питания двигателей заводки пружин электроприводов этой аппаратуры и т.п. Для оценки сложности расчета с учетом изменения параметров в процессе КЗ достаточно сказать, например, что рост температуры проводников при КЗ вызывает рост их сопротивления. Это приводит, с одной стороны, к уменьшению тока КЗ и интенсивности тепловыделения, а с другой к увеличению времени отключения КЗ, вызванному замедлением действия защитной аппаратуры, имеющей зависимую от тока характеристику. Как следствие, увеличиваются тепловыделение и температура проводника, его сопротивление за счет большей продолжительности КЗ. С увеличением продолжительности КЗ вступает в действие и фактор теплоотдачи от токоведущих жил в изоляцию и окружающую среду. Налицо, таким образом, сложная взаимозависимость искомых параметров.

МАТЕМАТИЧЕСКИЕ ЗАВИСИМОСТИ

Температура

Зависимость температуры жилы непосредственно после КЗ от температуры жилы до КЗ выражается уравнением:

Новости электротехники. Короткое замыкание.(1)

Qk — температура жилы в конце КЗ, °С;

Qн — температура жилы до КЗ, °С;

а — величина, обратная температурному коэффициенту электрического сопротивления при 0°С, равная 228°С;

к — коэффициент, который вычисляется по формуле

Новости электротехники. Короткое замыкание.(2)

в — постоянная, характеризующая теплофизические характеристики материала жилы, равная для алюминия 45,65 мм 4 /(кА 2 *с), для меди 19,58 мм 4 /(кА 2 *с);

Новости электротехники. Короткое замыкание.

— интеграл Джоуля или тепловой импульс, который дает количественную оценку степени термического воздействия тока КЗ, кА 2 *с;

S — сечение жилы, мм 2 .

Теплоотдача

При расчете температуры кабелей при КЗ необходимо учитывать фактор теплоотдачи в изоляцию и окружающую среду

Новости электротехники. Короткое замыкание.(3)

h — коэффициент, учитывающий теплоотдачу. Он зависит от материала и сечения проводника и продолжительности КЗ. Для кабелей с алюминиевыми и медными жилами и ПВХ или бумажной пропитанной изоляцией определяется по кривым, занесенным в базу, h = f (tзащ)

Новости электротехники. Короткое замыкание.

(4)

I — ток КЗ с дугой, А;

S — площадь поперечного сечения проводника, мм 2 ;

К1 р, a, — коэффициенты, зависящие от материала токопроводящих жил и изоляции проводника.

Сопротивление

Увеличение активного сопротивления кабеля RQ учитывается с помощью коэффициента КQ, зависящего от материала и температуры проводника:

Новости электротехники. Короткое замыкание.(5)

где RН — активное сопротивление проводника при его начальной температуре H, рассчитываемое по формуле

RУД — удельное активное сопротивление, Ом/м, при нормированной температуре;

L — длина проводника до места КЗ, м;

tр— условная температура, равная для меди 234°С, для алюминия 236°С;

Новости электротехники. Короткое замыкание.

— коэффициент увеличения активного сопротивления проводника, где Qk — конечная температура проводника, рассчитанная по формуле (3).

ГРАФИЧЕСКАЯ КАРТИНА РАСЧЕТА

Наглядное представление о том, как меняется ток КЗ, время действия защитной аппаратуры и температура проводника по мере удаления точки КЗ от щита 0,4 кВ можно получить из рис. 2, 3, 4. Напоминаем, что согласно [1] рассматривается отказ основной защиты (автомат А1) и действие резервной защиты (автомат А2).

Кривая А на рис. 2 отражает характер изменения тока КЗ по мере удаления точки повреждения от щита 0,4 кВ без учета увеличения сопротивления в процессе КЗ.

На рис. 3 этой кривой соответствует кривая С, отражающая время действия защитного автомата А2 при коротких замыканиях в разных точках. При этом отрезок 0 — в соответствует зоне действия отсечки автомата, а отрезок в — с соответствует зоне действия теплового расцепителя автомата. Для сравнения на рисунках приведены кривые В, отражающая изменение тока КЗ, и D, отражающая изменение времени действия автомата А2, построенные с учетом увеличения активного сопротивления проводника в процессе КЗ.

Как показывает сравнение этих кривых, при росте сопротивления проводника зона действия отсечки (электромагнитного расцепителя) сокращается.

Одновременно видно, что на границе перехода из зоны отсечки в зону действия теплового расцепителя (отрезки в — с и а — с) время отключения повреждения увеличивается скачком (в 10 и более раз), что вызывает резкий рост температуры и сопротивления проводника и соответствующее снижение тока КЗ.

По мере дальнейшего увеличения расстояния точки КЗ от источника питания время действия защитного аппарата увеличивается более интенсивно при росте сопротивления проводника. При этом время отключения КЗ и конечная температура проводника во многом зависит от времятоковой характеристики защитного аппарата — t = f(I).

Новости электротехники. Короткое замыкание.

ОПРЕДЕЛЯЮЩИЙ ПОКАЗАТЕЛЬ РАСЧЕТА

Определяющим показателем для расчета является изменение температуры проводника при отключении повреждения.

Для оценки состояния проводника (кабеля) после отключения КЗ в [1] установлено несколько критериев в зависимости от конечной температуры токопроводящих жил. По ним определяется возможность дальнейшей эксплуатации проводника или необходимость его замены. В частности, установлено, что возгорание кабеля с ПВХ-изоляцией наступает при температуре жил проводника 350°С и выше.

Расчеты показывают, что в зависимости от конкретной схемы и технической характеристики резервирующего автомата, температура кабелей малого сечения может превысить величину, допустимую по условию невозгорания. Так, на рис. 4 показано полученное расчетным путем изменение температуры жил двух кабелей — ВВГ (3х2, 5+1х1,5) и ВВГ (3х6+1х4) в зависимости от удаления от щита 0,4 кВ точки повреждения при действии резервирующего автомата А2. Из графика видно, что вне зоны действия отсечки температура обоих кабелей превышает допустимую норму. При этом особенно резко повышается температура кабеля малого сечения — ВВГ (Зх2,5+1х1,5). Температура кабеля ВВГ (Зх6+1х4) хоть и значительно ниже, но зато время действия теплового расцепителя при этом достигает двух десятков секунд. При таких температурах и продолжительности горения дуги поврежденный кабель успеет, если и не поджечь, то наверняка расплавить изоляцию близлежащих кабелей. Вследствие этого уже в них возникнут КЗ, и авария примет массовый характер с реальной вероятностью пожара.

Читайте так же:
Выключатель света заднего хода хендай туссан

ТОЧЕН ТОЛЬКО КОМПЬЮТЕРНЫЙ РАСЧЕТ

Таким образом, несмотря на сложность описанных выше расчетов их выполнение необходимо для правильного выбора защитной аппаратуры и проводников, что значительно уменьшает вероятность пожара. В филиале Энергосетьпроект-НН-СЭЩ разрабатывается программа САПР на основе объединения математических зависимостей приведенных в [1,3,4] с добавлением время токовых характеристик защитной аппаратуры. Получившийся алгоритм представляющий собой систему нелинейных уравнений и графических зависимостей не имеет аналитического решения, но он может быть решен методом итерации с использованием вычислительной техники.

НЕКОТОРЫЕ ВЫВОДЫ ПО МЕТОДИКЕ РАСЧЕТА

1. Приведенные в руководящих материалах формулы и вспомогательные кривые позволяют определить увеличение активного сопротивления проводника при КЗ только при неизменяющихся значениях тока и времени его отключения.

В низковольтной сети, где ток КЗ и время его отключения в значительной степени сами зависят от активного сопротивления проводника и время-токовой характеристики автоматического выключателя, расчет следует выполнять путем совместного решения системы математических и графических зависимостей.

2. Расчеты стойкости кабеля к возгоранию следует производить не только на головном, но и на других участках кабеля в зонах действия как независимой, так и зависимой от тока части время-токовой характеристики автомата резервной защиты.

3. Указанные расчеты необходимо выполнять с помощью специально разработанной программы в системе автоматизированного проектирования сети собственных нужд энергетических объектов (САПР).

О том, что показали выполненные расчеты в отношении построения схем сети и выбора защитной аппаратуры, автор расскажет во второй части статьи, которая будет опубликована в следующем номере журнала.

1. Циркуляр РАО « ЕЭС России» № Ц-02-98(Э). О проверке кабелей на невозгорание при воздействии тока короткого замыкания.

2. Правила устройства электроустановок (гл. 3 6-го изд., гл. 1.7 7-го изд).

3. РД 153-34.0-20.527-98. Руководящие указания по расчету токов короткого замыкания и выбору электрооборудования. — МЭИ. — Под ред. Б.Н. Неклепаева. — 2004 г.

4. ГОСТ 28249-93. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением до 1 кВ. — Введ. С 1994 г.

Что такое напряжение короткого замыкания и как рассчитать ток?

Напряжение короткого замыкания представляет собой напряжение, которое нужно подать на одну из обмоток трансформатора, для того чтобы в цепи возник электрический ток. При этом остальные обмотки необходимо закоротить. Данное значение приведено в паспорте на сам агрегат в процентном соотношении. Опираясь на его величину, можно определить, способен ли трансформатор работать параллельно.

Понятие напряжения КЗ

Для того чтобы определить потоки рассеивания в трансформаторе, необходимо учитывать разнообразные пути, по которым замыкаются силовые магнитные линии. Это очень сложно. В связи с этим на практике проводят оценку влияния данных потоков, которое они оказывают на ток и напряжение в самих обмотках трансформатора.

Напряжение короткого замыкания – это, таким образом, одна из основополагающих характеристик данных агрегатов.

Напряжение КЗ трансформатора должно быть минимальным. Это позволит избежать сильного ограничения тока короткого замыкания.

Стоит помнить и о том, что испытание трансформаторов напряжения позволит проверить соответствие их параметров нормативным значениям, установленным ПУЭ. А также проверить состояние изоляционного покрытия проводов.

Расчёт тока короткого замыкания;

Данный ток представляет собой соединение фазных точек электрических установок между собой либо же с землёй. При этом токи в их ветвях резко увеличиваются, превышая номинальное значение.

Для того чтобы уменьшить последствия от аварийных ситуаций, стоит правильно выбирать оборудование. Но для этого ещё необходимо и произвести расчёты тока. Как рассчитать ток короткого замыкания?

Во время такого эффекта, как короткое замыкание, в электрической цепи начинают возникать переходные процессы, которые напрямую связаны с наличием в ней индуктивности, не дающей току резко изменять своё значение. Следовательно, ток КЗ подразделяется на такие составляющие, как:

  • периодическая. Она возникает изначально и остаётся неизменной до тех пор, пока электрическая установка не осуществит отключение от защиты;
  • апериодическая. Возникает она также в самом начале, но сразу же снижается до нулевой отметки по истечению переходных процессов.

Расчёт тока короткого замыкания основан на двух этапах:

  • составление схемы заземления, исходя из известных параметров. Элементы схемы электроснабжения заменяются эквивалентными сопротивлениями;
  • определение величины результирующего сопротивления до точек короткого замыкания.

Инженерный центр «ПрофЭнергия» имеет все необходимые инструменты для качественного проведения испытания разъединителей, короткозамыкателей и отделителей, слаженный коллектив профессионалов и лицензии, которые дают право осуществлять все необходимые испытания и замеры. Оставив выбор на электролаборатории «ПрофЭнергия» вы выбираете надежную и качествунную работу своего оборудования!

Если хотите заказать испытания разъединителей, короткозамыкателей и отделителей или задать вопрос, звоните по телефону: +7 (495) 181-50-34 .

Читайте так же:
Кабели ввг технические характеристики по току

Расчет релейной защиты линии 10кВ

Линия электропередач осуществляет транспорт электроэнергии из точки А до точки В. На напряжении 6-35кВ ЛЭП выполняются с компенсированной или изолированной нейтралью. Данное обстоятельство накладывает определенные особенности выполнения устройств РЗА.

Например, в данных сетях допустима длительная (до нескольких часов) работа при однофазном замыкании на землю (ОЗЗ). В данном случае нагрузку переводят на другую линию, после чего происходит отключение. Также возможны варианты, когда защита от ОЗЗ на землю действует только на сигнал, либо вообще отсутствует.

Защита от двухфазных и трехфазных замыканий КЗ обеспечивается установкой комплектов РЗА в двух фазах из трех: фазе А и фазе С. Так как однофазное КЗ не критичное, то при двухфазном или трехфазном КЗ всегда отключится вся линия.

  • ф.А+В => отключится по ф.А линия
  • ф.А+С => отключится по двум фазам
  • ф.В+С => отключится линия по ф.С

Другое дело, если произойдет двойное замыкание на землю. Это когда на двух параллельных линиях замыкается по одной разноименной фазе. В итоге у нас получается, что всего имеем 6 вариантов короткого замыкания:

  • в 2 случаях отключается одна линия
  • в 2 случаях другая линия
  • и еще в 2 случаях происходит отключение сразу 2 линий

Получается, что в 4 вариантах из 6 одна из линий остается в работе. Это является преимуществом данного способа подключения. Другое дело, если при расшиновке фаз, вдруг не туда посадят А и В, или В и С. Тогда варианты станут плачевнее и вероятность аварий увеличится.

Скромный пример, замеряли ток на секции, или на движке каком-то, через клеммник ТТ в релейном отсеке. И после пуска и набора нагрузки выявили, что отображается у нас самая настоящая ерунда. В итоге выяснилось, что фаза B и нуль от ТТ были перепутаны местами. Как говорится, выявили дефект к устранению. Для этого и существует наладка, чтобы после монтажа проверить готовность и сдать эксплуатации к безаварийной работе.

Вопрос на засыпку? А почему двойным замыканием на землю не считается вариант двойного замыкания на одноименные фазы?

Теперь перейдем к рассмотрению и беглому рассчету следующих защит: МТЗ, ТО, ОЗЗ. Беглому, так как существует столько нюансов, что люди не один десяток книг на эту тему написали. Защиты могут выполняться, как отдельно на реле, так и в комплексе, как часть микропроцессорного терминала. Для защиты линии может быть использована трехступенчатая токовая защита, где:

  • 1 ступень (токовая отсечка мгновенная) 3I>>>
  • 2 ступень (то с выдержкой времени) 3I>>
  • 3 ступень (мтз) 3I>

У ТО уставка по току самая большая — это грубая защита, а мтз более гибкая и позволяет выполнять функции дальнего резервирования.

МТЗ линии 6-35 кВ

схема участка сети для примера расчета рза

Я уже рассматривал МТЗ, но, повторение — мать ученья. Максимальная токовая защита с выдержкой времени выступает в качестве первой ступени трехступенчатой защиты линии. Для расчета необходимо рассчитать ток срабатывания защиты, ток уставки, выдержку времени и отстроиться от соседних защит.

1) На первом этапе определяем ток срабатывания защиты с учетом токов самозапуска и других сверхтоков, которые протекают при ликвидации КЗ на предыдущем элементе:

формула для определения тока МТЗ

в данной формуле мы имеем следующие составляющие:

Iс.з. — ток срабатывания защиты 2РЗ, величина, которую мы и определяем

— коэффициент надежности, который на самом деле можно считать скорее коэффициентом отстройки для увеличения значения уставки; для микропроцессорных равен 1,05-1,1, для электромеханических 1,1-1,4.

kсзп — коэффициент самозапуска, его смысл в том, что при КЗ происходит просадка напряжения и двигатели самозапускаются. Если нет двигателей 6(10) кВ, то коэффициент принимается 1,1-1,3. Если нагрузка есть, то производится расчет при условии самозапуска ЭД из полностью заторможенного состояния. Коэффициент самозапуска определяется, как отношение расчетного тока самозапуска к максимальному рабочему току. То есть зная ток самозапуска, можно не узнавать максимальный рабочий ток, хотя без этого знания не получится рассчитать ток самозапуска — в общем, сократить формулу не удастся особо.

— коэффициент возврата максимальных реле тока; для цифровых — 0,96, для механики — 0,65-0,9 (зависит от типа реле)

Iраб.макс. — максимальный рабочий ток с учетом возможных перегрузок, можно узнать у диспетчеров, если есть телефон и полномочия. Для трансформаторов до 630кВА = 1,6-1,8*Iном, для трансформаторов двухтрансформаторных подстанций 110кВ = 1,4-1,6*Iном.

2) На втором этапе определяем ток срабатывания защиты, согласуя защиты Л1 и Л2:

формула согласования МТЗ с защитами

Iс.з.посл. — ток срабатывания защиты 2РЗ

kн.с. — коэффициент надежности согласования, величина данного коэффициента от 1,1 до 1,4. Для реле РТ-40 — 1,1, для РТВ — 1,3. 1,4.

— коэффициент токораспределения, при одном источнике питания равен единице. Если источников несколько, то рассчитывается через схемы замещения и сопротивления элементов.

Первая сумма в скобках — это наибольшая из геометрических сумм токов срабатывания МТЗ параллельно работающих предыдущих элементов. Вторая сумма — геометрическая сумма максимальных значений рабочих токов предыдущих элементов, кроме тех, с которыми происходит согласование.

3) На третьем этапе выбираем наибольший из токов, определенных по условиям 1) и 2) и рассчитываем токовую уставку:

формула определения тока срабатывания реле МТЗ (уставка)

kсх — коэффициент схемы, данный коэффициент показывает во сколько раз ток в реле больше, чем ток I2 трансформатора тока при симметричном нормальном режиме работы; при включении на фазные токи (звезда или разомкнутая звезда) равен 1, при включении на разность фазных токов (треугольник) равен 1,73.

Читайте так же:
Как подобрать ток для светодиодов

— коэффициент трансформации трансформатора тока.

4) Далее определяется коэффициент чувствительности, который должен быть больше или равен значения, прописанного в ПУЭ.

формула определения коэффициента чувствительности для мтз

Отношение минимального тока, протекающего в реле, при наименее благоприятных условиях работы, к току срабатывания реле (уставке). Для МТЗ значение kч должно быть не менее 1,5 при кз в основной зоне защиты и не менее 1,2 при кз в зонах дальнего резервирования.

5) Определяемся с уставкой по времени

Смысл уставок по времени в следующем: если у нас КЗ как на рисунке выше, то сначала должен отключиться выключатель Л1 (находящийся ближе к КЗ), это необходимо, чтобы оставить в работе неповрежденные участки системы.

То есть tс.2рз=tс.1рз+dt, где дельта t — ступень селективности. Эта величина зависит от быстродействия защит (в частности точности работы реле времени) и времени включения-отключения выключателей.

Если предыдущая РЗ является токовой отсечкой или же РЗ выполнена на электронных (полупроводниковых) реле — dt можно принять 0,3с. Если же в РЗ используются электромеханические реле, то dt может быть 0,5. 1,0. Для различных реле эта величина может доходить до нескольких секунд.

Как было написано выше, особенностью МТЗ является накапливание выдержек времени от элемента к элементу. И чем больше величина dt, тем большей будет отдаленная уставка. Для решения этой проблемы следует устанавливать цифровые РЗ (dt=0,15. 0,2с) и одинаковые выключатели. Ведь, если выключатели одного типа, то и время срабатывания у всех одинаковое. А если, оно невелико, то и суммарная величина будет мала.

В общем выбор мтз состоит из трех этапов:

  • несрабатывание 2РЗ при сверхтоках послеаварийных режимов
  • согласование 2РЗ с 1РЗ
  • обеспечение чувствительности при КЗ в конце Л1(рабочая зона) и в конце Л2 (зона дальнего резервирования)

Расчет токовой отсечки линии

ТО может выполняться как с выдержкой времени (токовая отсечка с замедлением), так и без нее. При расчете ТО отстраивается от максимального тока короткого замыкания в конце защищаемой линии. ТО трансформатора также отсраивается от броска тока намагничивания. Формулы и более подробно про токовую отсечку написано здесь.

Для предотвращения воздействия сверхтоков и коротких замыканий, которые нельзя отключать с выдержкой времени, используется неселективная ТО без выдержки времени. Это применимо для защиты синхронных машин от КЗ на шинах, которое может привести к нарушению устойчивости параллельной работы ТГ с энергосистемой и нарушению энергоснабжения. Формула для определения тока срабатывания неселективной ТО:

формула определения тока срабатывания неселективной токовой отсечки

В вышеприведенной формуле:

Uс.мин — междуфазное напряжение системы в минимальном режиме работы (0,9. 0,95), В

— уже знакомый коэффициент надежности = 1,1. 1,2

zс.мин — сопротивление системы до места установки отсечки, Ом

ko — коэффициент зависимости остаточного напряжения в месте установки отсечки от удаленности 3ф КЗ, определяется по зависимости графической

зависимость ko от Uост

Остаточное напряжение — это напряжение, при котором обеспечивается динамическая стойкость работы синхронных генераторов (Uост>0,6) и электродвигателей (Uост>0,5).

Данная неселективная ТО применяется совместно с автоматикой (АВР, АПВ), что обеспечивает быстродействие при отключениях опасных кз. Однако, для совместной работы необходимо выполнить ряд мероприятий:

  • отстроить ТО от токов намагничивания трансформаторов,
  • отстроить ТО от кз на шинах НН трансформаторов, находящихся в её зоне действия
  • согласовать ТО с предохранителями, выключателями и другими устройствами, находящимися в её зоне действия

Защита от однофазных замыканий на землю

При расчетах защиты от ОЗЗ следует знать способ заземления нейтрали и в зависимости от этого производить дальнейшие действия. В сетях 6-35 кВ применяется токовая защита нулевой последовательности. Условия её выбора состоит в определении тока срабатывания защиты и определении коэффициента чувствительности

формулы для расчета защиты от ОЗЗ

В данной формуле

Iс.фид.макс — собственный емкостной ток фидера

— коэффициент надежности равный 1,2

kбр — коэффициент броска емкостного тока при возникновении ОЗЗ

Iс.сумм — суммарный емкостной ток сети, который можно определить по формулам ниже:

для изолированной нейтрали:

формулы определения емкостного тока в сетях с изолированной нейтралью

В сети с изолированной нейтралью допускается работа, если емкостной ток не превышает:

  • 30А для сети 6кВ
  • 20А для сети 10кВ

Если же значение емкостного тока превышает полученное значение, то необходимо компенсировать его с помощью реактора, то есть перейти на другой тип заземления нейтрали.

Данные токов также можно узнать в специализированных организациях. Или же определить экспериментальным путем, что дает наиболее точное и реальное значение.

Пример расчета РЗ линии 10кВ

Ну и напоследок небольшой пример расчета рза трансформатора и кабеля по схеме, приведенной на рисунке ниже:

схема для наглядного расчета РЗА линии 10кВ

1)На первом этапе мы составили схему замещения, которая представлена справа от самой схемы.

2)На втором этапе мы рассчитываем параметры схемы замещения )(сопротивления шин, кабеля, трансформатора) и приводим их к одному напряжению:

расчет параметров схемы замещения для выбора РЗ

3) Далее определим токи трехфазного короткого замыкания в точках К1, К2 и К3

Далее определим токи трехфазного короткого замыкания в точках К1, К2 и К3

4) Выберем параметры защит для трансформатора

МТЗ. определяем по формуле, которая была выше по тексту ( 9А — номинальный ток трансформатора)

расчет мтз по примеру

ТО. Проверяем два условия (в примере приняли цифровую защиту), второе условие — отстройка от броска тока намагничивания:

расчет то по примеру

5) Выберем аналогично защиту для кабельной линии плюс ОЗЗ. С учетом, что ток емкостной равен например 1,1 А/м. Получим следующее:

расчет защит для кабеля 10кВ

2020 Помегерим! — электрика и электроэнергетика политика конфиденциальности связаться с автором сайта

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector