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

Ярошенко Д.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 (х_в. _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

r_уд , ом/км

х_{в. уд} , ом/км

х_{н. уд} , ом/км

х_в.уд + х_{н. уд} , ом/км

r , ом

х_в + х_н , 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: r_К = 354,6 Ом, х_К = 117,6 Ом.

Полное сопротивление до точки К1

z_K= Ом.

Ток при трехфазном к. з. в точке К1

I_К= 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: k_сзп = 1,1 - 1,2 при условии, что защита будет иметь время срабатывания не менее 0,5 сек

Максимальный рабочий ток линии (I_{раб. 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 п_т=400/5 получаем ток срабатывания реле:

I_c.p= =5,101 A

Ближайшая большая уставка на реле PTB-4 равна 5А .При этой уставке ток срабатывания защиты:

I_c.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

r_уд , ом/км

х_{в. уд} , ом/км

х_{н. уд} , ом/км

х_в.уд + х_{н. уд} , ом/км

r , ом

х_в + х_н , 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: r_К = 79.05 Ом, х_К = 37.2 Ом.

z_K= Ом

I_К = = 69.389 А

A

А

A

Уставка 5А.

I_c.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 u_к = 4,7%

Ом

Z₁ Ом

Ток к.з. =107,642 А

Коэффициент чувствительности

>1,2.

Поскольку k_ч._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 I_вс. _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=I_p/I_c.p , % 280 220 160 110

t_c.з , сек 1 2 3,8 7

I_к , А. 140 110 80 55

Ток I_к определяется по выражению

_,

где k — кратность I_р / I_с. _р, %, определяемая по типовой характеристике; I_с._P — ток срабатывания реле; п_т — 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 s_мин — минимально допустимое сечение провода, мм²; I — установившийся ток к. з. при повреждении в начале линии, А; t_ф — 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.

Х_т = 9,8 ом, при z_с =(3+j9)Ом z =(3+j18.8)Ом

z₌ Ом

I_К = I = = 1062 А

С = 69,5; t_ф = t_с.з + t_о.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 I_расч = nI_макс = 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 z_{H доп}1,7 Ом;

Определяется наибольшую фактическую нагрузку трансформатора тока для двухфазной двухрелейной схемы. Для этой схемы

z_н =2z_пр + z_p + r_пер.

Сопротивление реле PTB-4 при втянутом якоре при уставке I_с._р = 5 А подсчитывается по выражению: z_p = 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 z_H4,48 + 0,1 = 4,58 Ом, что не равно допустимому сопротивлению z_H._доп1,7Ом.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 I_c.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».