Как найти ток рабочий максимальный

Рисунок 10.1 –
Структурная схема

Произведем расчет
максимальных рабочих токов на
присоединениях 10 и 3,3 кВ, необходимых
для выбора токоведущих частей и
электрического оборудования подстанции.

Максимальный
рабочий ток вторичных обмоток понижающих
трансформаторов (ток на вводе РУ-10кВ)
определим по формуле

где

-коэффициент
допустимой перезагрузки трансформаторов
равный, 1,4;

—
номинальное
вторичное напряжение понижающего
трансформатора, кВ.

Максимальный
рабочий ток на сборных шинах РУ-10кВ
вычисляем по формуле

где

-коэффициент
распределения нагрузки на шинах
распределительного
устройства, равный от 0,5 до 0,7;

Максимальный
рабочий ток питающих линий потребителей

где

—
коэффициент перспективы развития
подстанций и потребителей, равный 1,3;

– номинальное
напряжение на сборных шинах потребителей,
кВ;

– коэффициент
мощности потребителей;

–
максимальная
активная мощность потребителей, кВт.

Для локомотивного
депо

Для фабрики пищевых
продуктов

Для сельскохозяйственных
потребителей

Для железнодорожного
узла

Максимальный
рабочий ток на первичных обмотках ТСНов

где

– номинальное
первичное напряжение трансформатора
ТСН, кВ;

Максимальный
рабочий ток на первичных обмотках
тяговых трансформаторов

где

—
номинальная мощность тягового
трансформатора кВ

– номинальное
напряжение первичной обмотки тягового
трансформатора; кВ

Максимальный
рабочий ток на вторичных обмотке тягового
трансформатора при трехфазной мостовой
схеме выпрямления

где

—
номинальный
ток выпрямителя, А.

Максимальный
рабочий ток на рабочей шине РУ-3,3 кВ
определим по формуле

где

-коэффициент
распределения нагрузки на сборных шинах
РУ-3,3 кВ, равный 0,8;

—
номинальный
ток выпрямителя, А;

N-
число преобразовательных агрегатов.

Максимальный
рабочий ток на запасной шине РУ-3,3 кВ
определяем по формуле

где

-ток
самого нагруженного фидера контактной
сети, по нашему заданию равен 1900 А.

Максимальный
рабочий ток на минусовой шине РУ-3,3 кВ
определяем по формуле

11. Выбор и проверка основного оборудования

ПРИСОЕДИНЕНИЙ 10
И 3,3 Кв

Таблица 11.1- Условия
аппаратуры и сборных шин

Характеристика условий выбора аппаратуры и сборных шин	Формулы
Сборные шины по длительно допускаемому току по термической стойкости по электродинамической стойкости
Высоковольтные выключатели по месту установки по номинальному напряжению по номинальному длительному току по номинальному периодическому току отключения по электродинамической стойкости по предельному динамическому току КЗ по ударному току по термической стойкости	−
Измерительные трансформаторы напряжения по конструкции и схеме соединения обмоток по номинальному напряжению по классу точности по нагрузке вторичных цепей	− −

Продолжение таблицы
11.1

Характеристика условий выбора аппаратуры и сборных шин	Формулы
Быстродействующие выключатели постоянного тока по назначению по номинальному напряжению по номинальному длительному току по наибольшему току отключения	−

В таблице 11.1 приняты
следующие обозначения

где

-длительно
допускаемый ток для выбранного сечения,
А;

-выбранное
сечение, мм²;

-минимально
допустимое сечение токоведущей части
по условию ее термической стойкости,
мм²;

-тепловой
импульс тока короткого замыкания для
расчетной точки подстанции, кА²
∙ с;

с-коэффициент,
учитывающий соотношение максимально
допустимой температуры токоведущей
части и температуры при нормальном
режиме работы для алюминиевых шин
принимают равным 88;

-рабочее
напряжение;

-номинальный
ток отключения выключателя по каталогу,
кА;

-максимальный
ток КЗ, который предстоит отключить
выключателю по расчету, кА;

-эффективное
значение периодической составляющей
предельного сквозного тока КЗ по
каталогу, кА;

-амплитудное
значение предельного сквозного тока
КЗ по каталогу, кА;

-предельный
ток термической стойкости по каталогу,
кА;

-номинальная
мощность трансформатора в выбранном
классе точности, ВА;

-мощность
потребляемая всеми приборами и реле
присоединенными к вторичной обмотке
ТН, ВА;

-номинальный
ток отключения выключателя, кА;

—
установившейся
ток короткого замыкания на шинах
выпрямленного напряжения, кА;

-коэффициент,
учитывающий токоограничивающий эффект
выключателя, так как ток короткого
замыкания отключается раньше,чем он
достигает установившегося значения,
принимаемого равным от 0,6 до 0,7 ;

29

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]

• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #
• #

В данной статье будет рассматриваться пример расчета уставок токовых защит для кабельной линии 10 кВ с ответвлениями.

Согласно ПУЭ 7-издание пункт 3.2.93 на линиях с односторонним питанием от многофазных КЗ должна предусматриваться двухступенчатая токовая защита.

Первая ступень – токовая отсечка (ТО) без выдержки времени, вторая ступень максимально-токовая защита (МТЗ) с независимой или зависимой характеристикой выдержки времени.

В конце каждого ответвления установлены трансформаторы типа ТМГ 10/0,4 кВ, защищенные предохранителями типа ПКТ. Расчетная схема кабельной линии 10 кВ представлена на рис.1.

Исходные данные

1. Параметры питающей системы:

• Uc.ном = 10,5 кВ – среднее номинальное напряжение системы;
• Iк.мах. = 5500 А – ток КЗ системы в максимальном режиме на шинах 10 кВ;
• Iк.min. = 5030 А – ток КЗ системы в минимальном режиме на шинах 10 кВ;

2. Характеристики трансформаторов 10,5/0,4 кВ

Тип тр-ров	Мощность Sном., кВА	Номинальное напряжение, кВ	Напряжение короткого замыкания Uк, %
ВН	НН
ТМГ-160/10	160	10,5	0,4	4,5
ТМГ-250/10	250	10,5	0,4	4,5
ТМГ-400/10	400	10,5	0,4	4,5

3. Параметры линий:

Значения активных и реактивных сопротивлений для кабеля марки АСБ-10 сечением 35 мм2 определяем по таблице 2-5 [Л1.с 48].

• Rуд.=0,894 Ом/км – удельное активное сопротивление;
• Худ. = 0,095 Ом/км – удельное реактивное сопротивление;
• L1 = 1500 м – длина кабельной линии КЛ-1;
• L2 = 1000 м – длина кабельной линии КЛ-2;

4. Для защиты кабельной линии применяется микропроцессорный терминал типа Sepam 1000+S40 компании «Schneider Electric».

5. Трансформаторы тока ТОЛ-СЭЩ-10-100/5:

• Iтт1ном. = 100 А –номинальный первичный ток ТТ;
• Iтт2ном. = 5 А –номинальный вторичный ток ТТ;
• nт = Iтт1ном./ Iтт2ном. = 100/5 = 20 – номинальный коэффициент трансформации ТТ.

1. Расчет тока трехфазного КЗ

1.1. Определяем максимальный рабочий ток для трансформаторов 10,5/0,4 кВ:

1.2. Определяем полное сопротивление двухобмоточных трансформаторов 10,5/0,4 кВ по выражению 25 [Л2. с. 27]:

где:

• Uном. – номинальное напряжение трансформатора, кВ;
• Sном. – номинальная мощность трансформатора, кВА;

Еще в технической литературе вы можете встретить, вот такую формулу по определению полного сопротивления трансформатора.

Как мы видим результаты совпадают.

1.3. Определяем сопротивление системы в максимальном режиме по выражению 3 [Л2. с. 5]:

1.4. Определяем сопротивление кабельных линий с учетом длины, по формулам представленным в [Л5. с. 21]:

1.5. Рассчитаем ток трехфазного КЗ в точке подключения трансформаторов (точка К2), ближних к источнику питания (в конце кабельной линии КЛ-1):

1.6. Рассчитаем ток трехфазного КЗ в точке К3 в конце кабельной линии КЛ-2:

2. Расчет токовой отсечки линии

Согласно [Л3, с.39] селективность токовой отсечки без выдержки времени установленной на линии обеспечивается выбором ее тока срабатывания Iто.с.з. большим, чем максимальное значение тока КЗ Iк.з.макс. при повреждении в конце защищаемой линии.

При расчете ТО линии, по которой питается несколько трансформаторов, ТО должна отстраиваться от КЗ на выводах ближайшего трансформатора для обеспечения селективности между ТО и защитами трансформаторов [Л4, с.22] (см. пример 12 [Л3, с.102]).

2.1. Определяем ток срабатывания токовой отсечки по выражению 1-17 [Л3, с.39]:

где: kн – коэффициент надежности, для цифровых терминалов, в том числе Sepam принимается в пределах 1,1 – 1,15;

Токовую отсечку нужно отстраивать не только от максимального значения тока КЗ, но и отстраивать от бросков тока намагничивания (БТН) силовых трансформаторов согласно [Л3, с.41].

Данные токи возникают в момент включения под напряжения ненагруженного трансформатора и могут достигать значения 5-7*Iном.тр.

Однако как показывает практика, выбор тока срабатывания ТО по условию отстройки от максимального значения тока КЗ, обеспечивает и отстройку от бросков тока намагничивания.

2.2. Для проверки себя, выполним условие отстройки ТО от бросков тока намагничивания по выражение 4.12 [Л4, с.22]:

где:

• kбтн = 5 — 7 – коэффициент броска тока намагничивания;
• ∑Iном.тр. – сумма номинальных токов всех трансформаторов, питающихся по линии, А;

2.3. Определяем вторичный ток срабатывания реле по формуле 1-3 [Л3, с.18]:

где: kсх=1 — когда вторичные обмотки трансформаторов тока, выполнены по схеме «полная звезда» и «неполная звезда»;

2.4. Определяем коэффициент чувствительности при двухфазном к.з. в минимальном режиме по выражению 1-5 [Л3, с.19]:

Согласно ПУЭ 7 издание пункт 3.2.21.2 kч.то > 1,5.

Принимает ток срабатывания ТО Iто.с.з.=2849 A, время срабатывания ТО t = 0 сек.

3. Расчет МТЗ линии

3.1. Определим ток срабатывания МТЗ по условию отстройки от самозапуска двигателей нагрузки после восстановления питания действием автоматики по выражению 1-1 [Л3, с.16]:

где:

• kн = 1,1 – 1,15 – коэффициент надежности, берется по ана0логии из расчета ТО;
• kв — коэффициент возврата, для цифровых терминалов рекомендуется принимать – 0,96, для Sepam принимается 0,935;
• kсзп. – коэффициент самозапуска, в связи с тем, что в данном примере линия питает только бытовую нагрузку (двигательная нагрузка — отсутствует), по опыту эксплуатации и проведенных исследований рекомендуется принимать kсзп. = 1,2 – 1,3 [Л3, с.75, 111], при условии, что время срабатывания защиты будет не менее 0,5 с.

Если же у вас в виде нагрузки преобладают асинхронные двигатели напряжением до 1000 В, в этом случае нужно определить коэффициент самозапуска.

В качестве примера, расчет коэффициента самозапуска, рассмотрен в статье: «Пример выбора уставок секционного выключателя 6(10) кВ».

Iраб.макс. – максимальный рабочий ток линии, то есть Iраб.макс. – это сумма номинальных токов всех трансформаторов, питаемых по защищаемой линии, без учета коэффициента загрузки трансформаторов.

Определяя Iраб.макс. без учета коэффициента загрузки, мы создаем определенный расчетный запас на несколько лет.

3.2. Определяем вторичный ток срабатывания реле по выражению 1-3 [Л3, с.18]:

3.3. Определяем коэффициент чувствительности при двухфазном КЗ в основной зоне действия защиты (точка КЗ с наименьшим током КЗ) по выражению 1-5 [Л3, с.19]:

3.4. Определяем коэффициент чувствительности в зоне резервирования, т.е. когда КЗ у нас на шинах 0,4 кВ трансформаторов ответвления.

3.4.1. Определим токи КЗ за трансформаторами:

3.4.2. Определяем коэффициенты чувствительности при двухфазном КЗ в зоне резервирования:

Согласно ПУЭ 7-издание пункт 3.2.25 kч ≥1,2. Очень часто МТЗ не чувствительна к повреждениям за маломощными трансформаторами, в этом случае, допускается не резервировать отключение КЗ за трансформаторами, согласно ПУЭ 7-издание пункт 3.2.17.

3.5. Определяем ток срабатывания МТЗ по условию согласования с плавкими вставками предохранителей трансформаторов по выражению 4.3 [Л4, с.16]:

где:

• kотс. = 1,3 – коэффициент отстройки;
• k”отс. = 2 – коэффициент отстройки от номинального тока плавкой вставки предохранителей;
• Iвс.ном.макс. – наибольший из номинальных токов плавких вставок предохранителей, А;
• ∑Iраб.макс. – суммарный ток нагрузки неповрежденных присоединений, А.

Если же в место предохранителя у вас установлен автоматический выключатель, то ток срабатывания определяется по формуле 4.4 [Л4, с.16]:

Предварительно принимает наибольший ток срабатывания МТЗ Iс.з. = 195 A.

3.6. Определяем выдержку времени МТЗ с независимой времятоковой характеристикой.

Как видно из рис. П-11 при токе МТЗ Iс.з. = 195 A время плавления плавкой вставки достигает 8 с, что неприемлемо, поэтому нужно увеличить ток срабатывания МТЗ, что бы уменьшить время срабатывания.

Построим карту селективности для предохранителя ПКТ-50 по следующим точкам используя типовую времятоковую характеристику (см. рис. П-11): 200А – 8 с, 400 А – 0,55 с, 500 А – 0,3 с, 600 А – 0,18 с, 700 А – 0,14 с, 800 А – 0,09 с, 900 А – 0,07 с, 1000 А – 0,05 с.

В соответствии с ГОСТ 2213-79 отклонения значения ожидаемого тока КЗ при данном времени плавления плавкого элемента tпл. от значения тока КЗ, получаемого по типовой времятоковой характеристике плавления, не должно превышать ±20%.

Исходя из этого, типовая характеристика предохранителя типа ПКТ 50 должна быть смещена вправо на 20%.

Построим времятоковую характеристику с учетом 20% по следующим точкам:

• 200А + 20% = 240 А – 8 с;
• 400А + 20% = 480 А – 0,55 с;
• 500А + 20% = 600 А – 0,3 с;
• 600А + 20% = 720 А – 0,18 с;
• 700А + 20% = 840 А – 014 с;
• 800А + 20% = 960 А – 0,09 с;
• 900А + 20% = 1080 А – 0,07 с;
• 1000А + 20% = 1200 А – 0,05 с;

Исходя из времятоковой характеристики плавких предохранителей, принимаем ток срабатывания МТЗ Iс.з. = 500 A, при таком токе плавкая вставка предохранителя расплавится за время tвс = 0,3 с.

Согласно [Л3, с.78] ступень селективности между защитой линии 10 кВ и предохранителем должна быть в пределах ∆t = 0,5 – 0,7 с.

3.6.1. Определяем время срабатывания МТЗ линии:

tс.з. = tвс + ∆t = 0,3 + 0,5 = 0,8 с

Принимает ток срабатывания МТЗ Iс.з. = 500 A и время срабатывания МТЗ tс.з. = 0,8 с.

Литература:

1. Проектирование кабельных сетей и проводок. Хромченко Г.Е. 1980 г.
2. Расчет токов короткого замыкания в электросетях 0,4-35 кВ, Голубев М.Л. 1980 г.
3. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. М. А. Шабад, 2003г.
4. СТО ДИВГ-059-2017 «Релейная защита распределительных сетей 6-10 кВ. Расчет уставок. Методические указания» ООО «НТЦ «Механотроника» 2017 г.
5. Расчет токов короткого замыкания для релейной защиты. И.Л.Небрат. 1998 г.

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

Федеральное
агентство по образованию

Государственное
образовательное учреждение высшего профессионального образования

СЕВЕРО-ЗАПАДНЫЙ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЗАОЧНЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

КУРСОВОЙ
РАБОТА

По курсу: «РЕЛЕЙНАЯ
ЗАЩИТА И АВТОМАТИЗАЦИЯ В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ».

Факультет:          энергетический

Специальность:
 140211  

Курс:                  
6

Шифр:                
21 —  5623                

Преподаватель:
Джаншиев С.И.

Студент:           
Ефремов А.В.                           

2007 г.

Задание на курсовую работу.

Для заданного участка выбрать принципы (типы) релейной защиты линий и
трансформаторов с напряжением 6-10-35 кВ, согласно требованиям правил устройства
электроустановок; выбрать уставки этих защит; составить трехлинейную схему
защиты трансформатора.

Произвести расчет токов при трехфазных коротких замыканиях; выбрать
необходимые трансформаторы тока и напряжения; выбрать типы устройств защиты и
обосновать их чувствительность, а в трехлинейной схеме защиты трансформатора
выбрать типы реле и указать на схеме спецификацию требующейся аппаратуры.

Номер подстанции, для которой требуется составить трехлинейную схему
защиты трансформатора – 2.

Мощность трехфазного короткого замыкания на шинах питающей подстанции
500 МВ*А.

Тип выключателей на напряжение 37 кВ – МКП-35.

Длины линий электропередачи:

W1 – 7 км, W2 – 8 км, W3 – 4км.

Расчетная часть.

1. Определение максимальных рабочих и номинальных
токов.

1.1. Номинальные токи трансформаторов.

Первичный номинальный ток трансформатора Т1:

Вторичный номинальный ток трансформатора Т1:

Первичный номинальный ток трансформатора Т2 и Т3:

Вторичный номинальный ток трансформатором Т2 и Т3:

1.2. Максимальные рабочие токи линий.

Для определения максимальных рабочих токов линий найдем максимально
рабочий ток линии W7:

Максимальный рабочий ток линии W1 будет протекать
по линии при отключенной линии W2:

.

Максимальный рабочий ток линии W2 будет
протекать по линии при отключенной линии W1:

Максимальный рабочий ток линии W3 , будет
протекать по линии при отключенной линии W1:

.

2. Расчет токов короткого замыкания.

Для расчета токов короткого замыкания необходимо составить схему
замещения и на ней показать необходимые для расчета защит точки короткого
замыкания.

Расчет токов К.З. будет проводиться в базисных единицах, для этого
зададимся базисными величинами:

, т.к. основные защиты установлены на
стороне 37 кВ, то в качестве базисной величины удобно взять напряжение 37 кВ.

Найдем базовый ток:

Проведем расчет сопротивлений изображенных на схеме замещения.

2.1. Расчет токов К.З. в точке К1.

Определим токи, протекающие по линиям к точке К.З. К1

Решив эту систему уравнений находим токи I₁
и I₂.

2.2. Расчет токов К.З. в точке К2.

Решив систему этих уравнений находим токи I₁
и I₂ для точки К2

2.3. Расчет токов К.З. для точки К.3.

Для этой точки рассчитаем токи трехфазного короткого замыкания
минимального и максимального.

2.4. Расчет токов К.З. для точки К.4.

Для этой точки рассчитаем токи трехфазного короткого замыкания
минимального и максимального.

2.5. Расчет токов К.З. для точки К.5

При расчете точки короткого замыкания К.5 предполагается , что линия W1 отключена выключателем Q1 от
подстанции 1.

.

2.6. Расчет токов К.З. для точки К.6.

Расчет тока К.З. для точки К.6 будет аналогичным расчету точки К.5 и
ток короткого замыкания будет равным по величине  току К.З. в точке К.5 и
противоположным по направлению.

3. Выбор и расчет защит.

Для защиты трансформаторов на подстанциях 2 и3 в соответствии с ПУЭ
выбираем продольную дифференциальную защиту, газовую защиту, МТЗ.

Газовая защита от повреждений внутри кожуха, сопровождающихся
выделением газа, и от понижения уровня масла должна быть предусмотрена:

·  для
трансформаторов мощностью 6,3 МВ·А и более. [2, п.3.2.53]

Газовая защита должна действовать на сигнал при слабом газообразовании
и понижении уровня масла и на отключение при интенсивном газообразовании и
дальнейшем понижении уровня масла.

Защита от понижения уровня масла может быть выполнена также в виде
отдельного реле уровня в расширителе трансформатора.

Для защиты от повреждений на выводах, а также от внутренних повреждений
должна быть предусмотрена продольная дифференциальная токовая защита без
выдержки времени на трансформаторах мощностью 6,3 МВ·А и более [2, п.3.2.54].

На выключателях Q1, Q2 выбираем
защиту МТЗ с выдержкой времени и токовую отсечку.

На выключателях Q3 и Q4
выбираем направленную токовую защиту защиту.

На  выключателях Q5 и Q5
выбираем защиту МТЗ с выдержкой времени