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
ЯрошенкоД.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 (хв
. 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: rК
= 354,6 Ом, хК
= 117,6 Ом.
Полное сопротивление до точки К1
zK
=
Ом.
Ток при трехфазном к. з. в точке К1
IК
= 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: kсзп
= 1,1 - 1,2 при условии, что защита будет иметь время срабатывания не менее 0,5 сек
Максимальный рабочий ток линии (Iраб. 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 пт
=400/5 получаем ток срабатывания реле:
Ic
.
p
= =5,101 A
Ближайшая большая уставка на реле PTB-4 равна 5А .При этой уставке ток срабатывания защиты:
Ic
.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: rК
= 79.05 Ом, хК
= 37.2 Ом.
zK
=
Ом
IК
= = 69.389 А
A
А
A
Уставка 5А.
Ic
.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 uк
= 4,7%
Ом
Z1
Ом
Ток к.з. =107,642 А
Коэффициент чувствительности
>1,2.
Поскольку kч
.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 Iвс
. 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=Ip
/Ic
.
p
, % 280 220 160 110
tc
.з
, сек 1 2 3,8 7
Iк
, А. 140 110 80 55
Ток Iк
определяется по выражению
,
где k— кратность Iр
/ Iс
. р
, %, определяемая по типовой характеристике; Iс
.P
— ток срабатывания реле; пт
— 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 sмин
— минимально допустимое сечение провода, мм2
; I
— установившийся ток к. з. при повреждении в начале линии, А; tф
— 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.
Хт
= 9,8 ом, при zс
=(3+j9)Ом z=(3+j18.8)Ом
z=
Ом
IК
= I
= = 1062 А
С = 69,5; tф
= tс.з
+ tо.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 Iрасч
= nIмакс
= 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 zH
доп
1,7 Ом;
Определяется наибольшую фактическую нагрузку трансформатора тока для двухфазной двухрелейной схемы. Для этой схемы
zн
=2zпр
+ zp
+ rпер.
Сопротивление реле PTB-4 при втянутом якоре при уставке Iс
.р
= 5 А подсчитывается по выражению: zp
= 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 zH
4,48 + 0,1 = 4,58 Ом, что не равно допустимому сопротивлению zH
.доп
1,7Ом.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 Ic.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».
|