Релейная защита и автоматика сетей жилого района города

Защита электрических сетей и трансформаторов

Для защиты элементов сети 0.38 кВ применяем плавкие предохранители. Относительно проектируемой сети будем ориентироваться на установку плавких предохранителей типа ПН-2 в распределительных шинах низкого напряжения и на вводах в здания. Магистральные линии внутренних сетей жилых зданий защищаются автоматическими выключателями (по типовым проектам зданий). Для обеспечения селективного действия всех ступеней защиты проанализируем значения токов коротких замыканий для наиболее электрически удалённого здания № 18−5.

• · Во внутренней сети здания № 18−5 (продовольственный магазин) — точка К1;
• · Во внешней сети низкого напряжения — точки К2, К3;
• · На вводе трансформатора — точка К4;
• · В распределительных сетях и в РУ 10 кВ ПС 110/10 кВ — точки К5-К9.

На основании характеристик защиты аппаратов строится зависимость времени действия средств защиты от электрической удаленности КЗ от шин РУ 10 кВ ГПП 110/10 кВ. Должна соблюдаться полная избирательность отключения всех КЗ.

Рассмотрим электрическую цепь РУ 10 кВ ГПП 110/10 кВ — ТП-35 — ТП-33 — ТП-32 — -ТП-30 —…

· I — действующее значение установившегося тока КЗ (для проверки аппаратуры на термическую стойкость).

Принимаем базовые напряжения:

U_Б1=U_ср1=115, кВ;

U_Б2=U_ср2=10,5, кВ;

U_Б3=U_ср3=0,4, кВ.

Определим базовые токи энергосистемы по формуле:

=5.02, кА;

=55, кА;

=1445, кА.

Получаем следующие данные для расчётов токов КЗ для точек К1, К2, К3 (в именованных единицах приведённых к базовому напряжению U_Б3=0.4 кВ):

х_с=0,36, Ом;

х_тр1=0,677, Ом; r_тр1=0,31, Ом;

х_л2=0,165 984, Ом; r_л2=0,693 728, Ом;

х_л4=0,3 584, Ом; r_л4=0,198 464, Ом;

х_л6=0,3 072, Ом; r_л6=0,170 112, Ом;

х_л8=0,4 736, Ом; r_л8=0,262 272, Ом;

х_л10=0,2 432, Ом; r_л10=0,134 688, Ом;

х_тр2=0,0136, Ом; r_тр2=0,3 392, Ом;

х₁₂=0,14, Ом; r₁₂=0,10 192, Ом;

r_конт=0,024, Ом.

Получаем значение тока КЗ в точках К1:

_К1 =7,118, кА.

Получаем значение тока КЗ в точке К2, К3:

_{К2, К3}=7,134, кА.

При расчёте токов КЗ в остальных точках переходим к относительным единицам.

Получаем следующие данные для расчётов токов КЗ для остальных точек (в относительных единицах):

х_с=0,22, Ом;

х_тр1=4,2, Ом;

х_л2=3,93 270 067, Ом; r_л2=0,94 095 292, Ом;

х_л4=1,12 508 001, Ом; r_л4=0,20 317 472, Ом;

х_л6=0,9 643 543, Ом; r_л6=0,17 414 976, Ом;

х_л8=1,48 680 358, Ом; r_л8=0,26 848 088, Ом;

Выбранные типы предохранителей проверяются по условиям селективности при КЗ.

К_отс — коэффициент отстройки равен 1.1 — 1.25, учитывающий разброс величины срабатывания и возможную погрешность в расчете токов КЗ.

Ток плавкой вставки предохранителей F1 и F2 на ТП № 29 определяется по формуле:

(А) Получаем:

А.

Принимаем ток плавкой вставки предохранителей, =80 А и =80 А.

Номинальный ток отключения предохранителя ПКТ103−10−80−20 I_откл =20 кА, что больше I_КЗ=4,29 кА [5].

Время отключения тока короткого замыкания равного I_КЗ =4.29 кА составляет при кратности:

=53,6;

=0.01с [5].

При КЗ в точке К3 (=7,134 кА) ток через предохранители F1 и F2 составит [5]:

(А) Получаем:

=285, А.

При такой величине тока КЗ предохранитель ПКТ103−10−80−20 с плавкой вставкой на 80 А сработает через t_откл =7 с [5].

На стороне 0.4 кВ ТП за трансформатором устанавливаются автоматические выключатели QF1 и QF2 типа «Электрон» (ЭО16В). Выбор уставок тока срабатывания автоматических выключателей описан в главе № 2 параграфе 2.8.1.

Ток уставки электромагнитного расцепителя (без выдержки времени — отсечка) принимаем по формуле [5]:

(А). (3.3).

Получаем:

А.

Для автоматических выключателей ЭО16 В I_{макс откл}=45 кА, что > =7,134 кА.

Принимаем ближайшую большую величину уставки равную 1600 А, кратность /I_р составляет:

.

Время отключения автоматического выключателя при кратности тока 4 составляет: 0.06−0.09 с (отсечка); 0.25 — с выдержкой времени электромагнитного расцепителя [5].

Таким образом, условия трехкратного запаса по времени для обеспечения селективности двух защит (F1, F2 и QF1, QF2) выполняются: 7 с у F1 и F2 и 0.25 с для QF1 и QF2.

На отходящих линиях 0.4 кВ ТП и для защиты питающих сетей жилых зданий используются предохранители типа ПН-2.

Для предохранителей F3 и F4 возможный минимальный ток — это ток в точке К1 =7,118 кА.

Произведём проверку по надёжности срабатывания:

.

Номинальный ток плавких вставок F5, F6 определяется как:

(А).

А.

Принимаем: I_{вст.ном}=150, А.

Надежность срабатывания защиты в соответствии с [5] обеспечивается, если минимальный ток КЗ (ток в конце защищаемого участка сети) не менее чем в 3 раза превосходит номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя или ток уставки электромагнитного расцепителя автоматического выключателя.

Ток плавкой вставки предохранителей F3 и F4:

А.

Для сохранения селективности ринимаем: =400, А.

При возникновении КЗ на выводах предохранителей F3 и F4 кратность составляет:

.

При этом время отключения предохранителей F3 и F4 t_откл =0.01 секунды. Селективность работы F3, F4 и QF1, QF2 обеспечена, так как 0,25/0,06=4,1.

Время отключения предохранителей F5 и F6 t_откл =0.01 секунды при КЗ в точке К1.

Время отключения предохранителей F3 и F4 t_откл =0.08 секунды при КЗ в точке К1.

Таким образом при КЗ в точке К1 через время t_откл=0.01 секунды произойдет расплавление плавкой вставки предохранителя F6. Если КЗ по каким-либо причинам не было отключено (попадание посторонних предметов или неквалифицированные действия обслуживающего персонала) предохранителем F6, то через время t_откл =0.08 секунды после начала КЗ произойдёт расплавление плавкой вставки предохранителя F4 и так далее до выключателя Q2 на ПС 110/10 кВ.

На ГПП защита трансформатора, шин 10кВ и отходящих линий, а также схема АВР выполнена на базе цифровой интегрированной защиты НТЦ «Механотроника» действующая в случае повреждения на шинах 10 кВ на отключение вводного масляного выключателя, в случае повреждения фидерной линии 10кВ на отключение фидерного масляного выключателя, в случае пропадания напряжения на одном из вводов на переключение, а также в случае повреждения в трансформаторе передает телеотключающий импульс на районную подстанцию и в бестоковую паузу производит отключение отделителя.