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.

Симметричная нагрузка при трехфазном КЗ.

Двухфазное КЗ Двухфазно КЗ АВ или ВС
При разных видах КЗ, ток в реле и его чувствительность будут разными. Ток в реле будет равен нулю во время однофазного КЗ фазы В. Эту схему можно применять, тогда, когда не требуется действий трансформатора для защиты от разных междуфазных КЗ с соединением обмоток Y/* – 11 группа, и когда эта защита обеспечивает необходимую чувствительность.

Сообщить об опечатке

Обычный прямоугольник, внутри которого может указываться его мощность В данном случае резистор мощностью 2 Вт, о чём свидетельствует две вертикальные черты. Главное, чтобы эта тема была доходчиво изложена — как ты умеешь делать!

Для других схем общим проводом может быть и тот провод, который подключен к плюсу источника питания. Жмите «Далее»

Поэтому, перед тем, как начать разбираться в принципиальных схемах, желательно познакомиться с радиодеталями и их свойствами. На условном изображении биполярного транзистора эти выводы изображены особым образом.

Запомним это. Системные знания гораздо ценнее, чем интуитивные. Ошибка эта настолько частая и массовая, что я даже решил снять видео о создании токовых цепей.

При построении токовых цепей руководствуются следующими положениями. Так как мозг работает гораздо быстрее, чем вы читаете эти примеры, то на самом деле это не так нудно 2 Вы получаете понятную систему проверки схемы Вместо интуитивных ощущений вы фактически имеете Чек-лист, в котором нужно пройти все пункты и везде поставить галочки. Каков вывод из всего этого длинного повествования о налаживании работы схемы?

Системные знания гораздо ценнее, чем интуитивные. О ней стоит упомянуть отдельно.

Узлы и связи между органами изображаются прямоугольниками, в которые помещаются надписи и условные индексы, поясняющие функциональное назначение данного узла или органа. И не нужно постоянно улучшать то, чего нет, откладывая релиз на потом.

Третий метод, наверное, самый сложный из всех потому, что он подразумевает определенный уровень знаний и опыта. Для управления выключателями и питания устройств РЗА в электроустановках используются два вида оперативного тока: постоянный и переменный. Просто заполни форму:. Левый верхний угол схемы. Особенно это касается чтения современных схем на микропроцессорной технике.
Монтаж РЗА кабельной линии

Читать еще: Защитное заземление организация контроля

ОДНОФАЗНЫЕ ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В СЕТЯХ 6–10 кВ
С РЕЗИСТИВНО-ЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ
Расчет уставок релейной защиты

Евгений Демиденко, начальник отдела ЭТО ИТЦ
Алексей Солончев, ведущий инженер отдела ЭТО ИТЦ
Виктор Гудым, ведущий инженер ГПТО ИТЦ
ООО «Газпром трансгаз Ухта»,
г. Ухта

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКА СРАБАТЫВАНИЯ ЗАЩИТЫ ОТ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ

Рассмотрим схему сети 10 кВ (рис. 1), особенностью которой является наличие электростанции собственных нужд (ЭСН) 10 кВ, работающей параллельно с энергосистемой, что влечет за собой необходимость скорейшей ликвидации однофазных замыканий в сети и, как следствие, перенапряжений, особенно опасных для изоляции электрических машин.

Рис. 1. Пример схемы сети 10 кВ

В нормальном режиме работы в ЗРУ-1 включены только один ввод от энергосистемы (в нашем случае это ввод-1, яч. № 1), секционный выключатель (СВ) 10 кВ, трансформатор заземления нейтрали (ТЗН). Потребители ЗРУ-2 получают питание по ВЛ 10 кВ № 1, 2; СВ 10 кВ ЗРУ-2 отключен.

Также от шин ЗРУ-1 отходит ВЛ 10 кВ № 4 протяженностью 52 км, имеющая кабельные вставки общей протяженностью 3 км (2,6 км – кабельная линия типа СКл-3х150 и 0,4 км – NXCMK-3х150) и 4 выключателя, установленных в линии и равномерно удаленных (около 10 км) друг от друга.

К шинам 10 кВ ЗРУ-1 и ЗРУ-2 подключены трансформаторные подстанции с трансформаторами мощностью 400–1000 кВА (от 4 до 10 присоединений на секцию) и суммарной длиной кабельных линий 3,2 км для 1-й и 2-й секций шин (СШ) ЗРУ-1; 4,85 км и 4,45 км соответственно для 1-й и 2-й СШ ЗРУ-2.

Релейная защита и автоматика (РЗиА) всех электроустановок выполнена на цифровых терминалах релейной защиты и автоматики (ЦРЗА).

ЕМКОСТНЫЕ ТОКИ

Емкостные токи воздушных линий присоединений рассчитываем по формуле из [1]:

где С _0л – удельная емкость ЛЭП на землю (Ф/км) для ВЛ с изолированными проводами типа СИП-3, расположенными на опоре по вершинам равностороннего треугольника при расстоянии между фазами 400 мм (принимаем 0,024 мкФ/км);
_л – длина ВЛ, км;
ω = 314 рад/с;
U _ф.ном – номинальное фазное напряжение сети, В (принимаем 5700 В).

Емкостные токи кабельных линий присоединений I _скл определяем по формуле:

где I _С0кл – удельный емкостный ток кабельной линии на землю, А/км (по данным завода-изготовителя [2], для КЛ сечением 150 мм 2 он составляет 2 А/км, сечением 95 мм 2 – 1,7 А/км, сечением 70 мм 2 – 1,5 А/км.

Для КЛ типа СКл-3х150 удельный емкостный ток составляет 2,94 А/км).

Собственные емкостные токи присоединений ЗРУ-1 составляют:

для ВЛ 10 кВ № 1 – 8,13 А;
для ВЛ 10 кВ № 2 – 7,525 А;
для ВЛ 10 кВ № 3 – 2,65 А;
для ВЛ 10 кВ № 4 – 10,55 А;
для присоединения ЗРУ-1, кроме ВЛ 10 кВ № 1, 2, 3, 4, – 4,8 А.

ОПЫТ ОДНОФАЗНОГО ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ

Так как расчет однофазных токов замыкания на землю произведен по эмпирическим формулам и носит приблизительный характер, в представленной сети 10 кВ был выполнен опыт однофазного замыкания на землю.

В табл. 1 представлены расчетные и измеренные величины однофазных токов замыкания на землю в рассматриваемой сети.

Таблица 1. Расчетные и измеренные величины однофазных токов замыкания на землю

ВЛ 10 кВ № 1
Наименование присоединения Расчетный емкостный ток, А Измеренный емкостный ток, А Разница между расчетными и измеренными токами, %
8,13 8,84 8
ВЛ 10 кВ № 2 7,525 8,19 8
ВЛ 10 кВ № 3 2,65 2,77 4
ВЛ 10 кВ № 4 10,55 7,41 30

Исходя из характеристик устройства частичного заземления нейтрали трансформатора [3], принимаем, что ток однофазного замыкания в сети с ТЗН составляет порядка 35–40 А.

Токи срабатывания защит рассчитываем, исходя из отстройки защит от собственного емкостного тока присоединения, по формуле из [4]:

где k_отс – коэффициент отстройки (принимаем равным 1,3 для ЦРЗА);
I _с – собственный емкостный ток присоединения.

Коэффициент отстройки (k_отс) включает в себя коэффициент надежности (k_н) и коэффициент отстройки от бросков емкостного тока в переходных процессах (k_бр) [5]. При анализе осциллограмм и переходных процессов токов ОЗЗ в ЦРЗА (в качестве ЦРЗА применены SEPAM) коэффициент отстройки от бросков емкостного тока (k_бр) можно принять за 1 и не учитывать при расчете токов срабатывания защит.

ТЗН обеспечивает определенную фиксированную величину тока замыкания на землю в точке замыкания независимо от параметров сети, а отстройка защиты фидеров выполняется от собственных емкостных токов присоединений, протекающих в ТТНП неповрежденных присоединений при однофазном замыкании в сети.

Читать еще: Влагозащитные розетки для ванной

СОГЛАСОВАНИЕ ЗАЩИТ ПО ТОКУ С НИЖЕСТОЯЩИМИ ЗАЩИТАМИ

Для ВЛ 10 кВ № 1 и № 2 при расчете уставки срабатывания по току учитываем суммарный емкостный ток обоих присоединений, так как ЗРУ-2 может получать питание по одной линии с включенным СВ 10 кВ ЗРУ-2. Данные расчетов токов и уставок сведены в табл. 2.

Таблица 2. Данные расчетов токов и уставок

ВЛ 10 кВ № 1 (включен СВ 10 кВ ЗРУ-2 и отключена ВЛ № 2)
Наименование присоединения Емкостный ток, I _с, А (измеренный) Ток срабатывания защиты, I _с.з, А Коэффициент чувствительности защит k_ч к току замыкания 35 А
17,03 22,14 1,58
ВЛ 10 кВ № 2 (включен СВ 10 кВ ЗРУ-2 и отключена ВЛ № 1) 17,03 22,14 1,58
ВЛ 10 кВ № 3 2,77 3,6 9,7
ВЛ 10 кВ № 4 7,41 9,6 3,6

Для отходящих кабельных линий 10 кВ ЗРУ-1 (кроме линий 10 кВ № 1, 2, 3, 4) и ЗРУ-2 отстраиваем ток срабатывания ОЗЗ от емкостного тока самой длинной линии 10 кВ и принимаем равным 3 А. При этом необходимо учитывать возможный ток небаланса в токовых цепях защит. Так как оценить токи небаланса и отстроиться от них расчетными методами не представляется возможным, то при каждом ложном срабатывании защиты необходимо проанализировать причины работы защиты от ОЗЗ и выполнить изменения токов срабатывания или выявить ошибки в монтаже ТТ защит от ОЗЗ.

ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВРЕМЕНИ СРАБАТЫВАНИЯ ЗАЩИТ ОТ ОДНОФАЗНЫХ ЗАМЫКАНИЙ НА ЗЕМЛЮ

Для выполнения условий селективности работы защит от ОЗЗ было выполнено согласование по времени.

На отходящих линиях 10 кВ ЗРУ-1 (кроме линий 10 кВ № 1, 2, 3, 4) и ЗРУ-2 время работы защиты принимаем равным 0,1 сек.

Для ВЛ 10 кВ № 1,2 время срабатывания защиты от ОЗЗ рассчитываем, исходя из рекомендованной для микропроцессорных защит ступени селективности Δt = 0,25 сек. Время срабатывания защиты от ОЗЗ для ВЛ 10 кВ № 1, 2 составит 0,35 сек.

Для ВЛ 10 кВ № 3, с учетом обеспечения селективности действия защит (в пределах 0,25–0,35 сек.) на 4-х выключателях, установленных на линии, время срабатывания защиты от ОЗЗ принимаем равным 1,1 сек.

ПАРАМЕТРЫ И ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ РЕЗИСТИВНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ НЕЙТРАЛИ

Для резистивного заземления нейтрали применен шкаф типа КУН-70М со следующими характеристиками [6]:

номинальная мощность трансформатора 63 кВА;
активное сопротивление блока резисторов 150 Ом;
номинальная мощность блока резисторов 21 кВт;
допустимые токи при однофазном замыкании на землю не более 3 А длительно, 5 А в течение 3 ч, 40 А в течение 5 сек.

С учетом допустимой длительности 5 сек. протекания тока замыкания на землю величиной в 40 А и согласования по току с защитами отходящих линий, для обеспечения селективности действия защит от ОЗЗ принимаем уставки защит: I _с.з = 25 А, Т _с.з = 1,4 сек. с действием на отключение СВ 10 кВ ЗРУ-1 и Т _с.з = 1,7 сек. с действием на отключение своего выключателя.

Карта уставок защит от ОЗЗ представлена на рис. 2.

Рис. 2. Карта уставок защит от ОЗЗ

ОРГАНИЗАЦИЯ ЗАЩИТ ОТ ОЗЗ ПРИ НЕДОСТАТОЧНОЙ ЧУВСТВИТЕЛЬНОСТИ

При больших собственных емкостных токах замыкания на землю присоединений могут возникнуть проблемы с обеспечением чувствительности защит к токам ОЗЗ. Из данного положения можно выйти, согласовав работу защит по времени срабатывания, при этом не ставя перед собой задачу отстройки защит от емкостных токов своих присоединений.

Допустим, что защиты от ОЗЗ ВЛ № 1, 2 не могут быть отстроены от емкостных токов своих присоединений по условию чувствительности к току замыкания (k_ч Т _с.з = 1,1 сек.

Исходя из вышеизложенного, принимаем время срабатывания защит от ОЗЗ ВЛ № 1, 2: Т _с.з = 1,4 сек., а время срабатывания защиты от ОЗЗ трансформатора заземления нейтрали увеличиваем соответственно до Т _с.з = 1,7 сек. с действием на отключение СВ 10 кВ ЗРУ-1 и Т _с.з = 2,0 сек. с действием на отключение своего выключателя.

Если по каким-либо причинам нет возможности увеличить время работы защит от ОЗЗ, то необходимо применять направленные защиты от ОЗЗ. При этом особое внимание следует уделить качеству и правильности монтажа ТТНП, так как проблематично проверить фазировку защиты первичными токами и напряжением. Если есть сомнение в правильности фазировки защиты от ОЗЗ, то необходимо провести опыт однофазного замыкания на землю.

ВЫВОДЫ

При расчете величин токов однофазного замыкания на землю необходимо иметь полные данные о рассчитываемой сети. При сомнениях нужно провести опыт ОЗЗ для определения реальных токов ОЗЗ присоединений сети.
Требуется уделять особое внимание монтажу ТТНП. Монтаж следует выполнять в полном соответствии с указаниями производителя.
Максимальное время срабатывания защит от ОЗЗ зависит от времени допустимого действия токов замыкания шкафов резистивного заземления нейтрали.

Читать еще: Токовая защита нулевой последовательности принцип действия

ЛИТЕРАТУРА

Шуин В.А., Гусенков А.В. Защиты от замыканий на землю в электрических сетях 6–10 кВ: Библиотечка электротехника. Приложение к журналу «Энергетик» за 2001 г.
Кабели с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 6–35 кВ Nexans. Технические характеристики.
Абрамович Б.Н., Гульков В.М., Полищук В.В., Сергеев А.М., Шийко А.П. Расчет и проектирование воздушных линий с покрытыми изоляционными проводами. Изд-во «Нестор», 2003.
Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. СПб.: ПЭИПК, 2010.
Булычев А.В. Релейная защита в распределительных электрических сетях. М.: ЭНАС, 2011.
Шкаф резистивного заземления нейтрали КУН-70. Руководство по эксплуатации.

© ЗАО «Новости Электротехники»
Использование материалов сайта возможно только с письменного разрешения редакции
При цитировании материалов гиперссылка на сайт с указанием автора обязательна

Сообщить об опечатке

Системные знания гораздо ценнее, чем интуитивные. О ней стоит упомянуть отдельно.

Работа ЛЗШ при КЗ на шинах

Другая цель применения ЛЗШ – это отключение напряжения при возникновении короткого замыкании на шинах. При этом речь идёт о КЗ, происходящем непосредственно на территории распределительного устройства (РУ) или подстанции. Данная ситуация имеет особенность. Замыкание происходит в непосредственной близи от трансформатора. Сопротивление шин до точки КЗ имеет минимальное значение. Ток замыкания будет крайне высоким, вплоть до десятков тысяч ампер. Терминал РЗиА, регистрируя такое большое значение, соберёт цепочку ЛЗШ быстрее, чем, если бы авария сформировалась где-то далеко от подстанции. Если по каким-либо причинам данный каскад защиты не отработает, то питание отключится тем, который стоит выше по цепи. При этом из работы выйдет вся секция. Срабатывание будет неселективным, что является нежелательным.

2.2.1. Неселективная токовая отсечка с выдержкой времени

С целью расширения зоны, контролируемой токовой отсечкой, можно допустить возможность ее действия при КЗ на смежной линии (рис. 2.4). Селективное действие неселективной отсечки в этом случае можно обеспечить за счет ограничения зоны ее действия пределами действия быстродействующей защиты следующей линии и небольшой выдержкой времени срабатывания.

Так, установка токовой отсечки мгновенного действия ТО1 на линию W1, очевидно, неэффективна ввиду очень ограниченной зоны действия (l( TO1 )). Для защиты линии W1 в этом случае целесообразно использовать неселективную отсечку НО1, которую и по току, и по времени следует отстроить от токовой отсечки ТО2 линии W2:

где I C TO2 — ток срабатывания токовой отсечки ТО2 линии W2;

k 3 — коэффициент запаса неселективной отсечки;

I C HO1 — время срабатывания токовой отсечки ТО2, t C HO1 ≈ 0,1 с;

Δt — ступень селективности, Δt = 0,4–0,6 с.

Выдержка времени неселективной отсечки обычно составляет 0,3–0,8 с [5]. За это время апериодическая составляющая тока КЗ практически полностью затухает, поэтому значения коэффициента запаса принимают в пределах 1,1–1,2 независимо от типа реле [4]. Кроме того, по этой же причине (наличие выдержки времени) нет необходимости в дополнительной отстройке от бросков тока намагничивания силовых трансформаторов.

голоса

Рейтинг статьи

Наименование присоединения	Расчетный емкостный ток, А	Измеренный емкостный ток, А	Разница между расчетными и измеренными токами, %
8,13	8,84	8
ВЛ 10 кВ № 2	7,525	8,19	8
ВЛ 10 кВ № 3	2,65	2,77	4
ВЛ 10 кВ № 4	10,55	7,41	30

Наименование присоединения	Емкостный ток, I _с, А (измеренный)	Ток срабатывания защиты, I _с.з, А	Коэффициент чувствительности защит k_ч к току замыкания 35 А
17,03	22,14	1,58
ВЛ 10 кВ № 2 (включен СВ 10 кВ ЗРУ-2 и отключена ВЛ № 1)	17,03	22,14	1,58
ВЛ 10 кВ № 3	2,77	3,6	9,7
ВЛ 10 кВ № 4	7,41	9,6	3,6

Расчет релейной защиты линии 10кВ