Расчет токов короткого замыкания и релейных защит

Размещено на http://www.allbest.ru/

Федеральное агентство по образованию

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Санкт-Петербургский государственный политехнический университет.

Институт энергетики и транспортных систем

Электромеханическое отделение

Кафедра релейная защита и автоматизация

Контрольная работа на тему:

«Расчет токов короткого замыкания и релейных защит»

Выполнил: студент

группы з53211 Ковалёв В.В.

Преподаватель: Алексеева О.Н.

Санкт-Петербург 2014



1. Параметры схемы

Исходные данные

Ток трёхфазного КЗ на шинах ПС370 5 с.ш.:

РУ-10 кВ: = 17 кА

Ток трёхфазного КЗ на шинах ПС370 8 с.ш.:

РУ-10 кВ: = 15,4 кА

Реактивное сопротивление системы на шинах ПС370 5 с.ш.:

Хс1 = 0,36 Ом

Реактивное сопротивление системы на шинах ПС370 8 с.ш.:

Хс2 = 0,39 Ом

Напряжение на шинах ПС370: Uс1 = Uс2 = 10,5 кВ

Данные кабельных линий: ПС 370 - нов. РТП 10 кВ

- марка АПвП2гу 3(1х400/70) мм2 (каждый)

- длина: l1 = 3500 м (каждый)

= 0,154 Ом/км

= 0,222 Ом/км

Данные кабельной линии: нов. РТП 10 кВ - ТП№1А

- марка АПвП2гу 3(1х400/70) мм2

- длина: l2 = 150 м

= 0,154 Ом/км = 0,222 Ом/км

Данные трансформаторов: нов. РТП

- тип: ТМГ - 1250/10/0,4 кВ

- номинальный ток: 72/1806 А

- напряжение К.З.: Uк = 5,5%

- схема соединения:



2. Расчет токов КЗ

ток короткое замыкание релейный

Составим общую схему замещения для расчета токов КЗ

Схема замещения для расчета токов КЗ в точке К4

Расчет тока КЗ в точке К4:

Суммарное сопротивление до точки К4:

Активное сопротивление двух КЛ от ПС370 до нов. РП 10 кВ:

= = = = 0,27 Ом

Реактивное сопротивление двух КЛ от ПС370 до нов. РП 10 кВ:

= = = = 0,388 Ом

Полное сопротивление системы и КЛ до точки К4:



2 = 2 + ( + Xc1)2

= = = 0,795 Ом

Ток КЗ в точке К4:

= = = 7,63 кА

Схема замещения для расчета токов КЗ в точке К3:

Расчет тока КЗ в точке К3:

Суммарное сопротивление до точки К3:

Активное сопротивление двух КЛ от ПС370 до нов. РП 10 кВ:

= = = = 0,27 Ом



Реактивное сопротивление двух КЛ от ПС370 до нов. РП 10 кВ:

= = = = 0,388 Ом

Полное сопротивление системы и КЛ до точки К3:

2 = 2 + ( + Xc2)2

= = = 0,82 Ом

Ток КЗ в точке К3:

= = = 7,4 кА

Схема замещения для расчета токов КЗ в точке К5:

Расчет тока КЗ в точке К5:

Полное сопротивление системы и КЛ до точки К5:



2 = 2 + ( + Xc2)2

= = = 1,28 Ом

Ток КЗ в точке К5:

= = = 4,74 кА

Схема замещения для расчета токов КЗ в точке К6:

Расчет тока КЗ в точке К6: Сопротивление КЛ: от нов. РП 10кВ до ТП№1А:

= l2 = 0,023 Ом

= l2 = 0,033 Ом



Полное сопротивление системы и кабельных линий до точки К6:

2 = ( + )2 + ( + + Xc1)2

= = = 0,86 Ом

Ток КЗ в точке К6:

= = = 7,06 кА

Схема замещения для расчета токов КЗ в точке К7:



Расчет тока КЗ в точке К7:

Xт = = = 4,4 Ом

Полное сопротивление системы и кабельных линий до точки К6:

2 = ( )2 + ( + Xт + Xc1)2

= = = 5,2 Ом

Ток КЗ в точке К7:

= = = 1,16 кА

Ток КЗ на стороне 0,4 кВ трансформатора приведён к стороне 10 кВ. При расчете не учитывалось сопротивление кабельных перемычек к трансформаторам, т.к. они имеют малую длину.

№ п/п	Наименование	Обозначение	Ед. изм.	Численные значения в точках
				ПС370 5 с.ш. К1	К4	К7
1	Номинальное напряжение	Uс1	кВ	10	10	0,4
2	Данные системы	К.З. на шинах ЦП	Iк(3)	кА	17	…	…
3		Реактивное сопр-е	XC	Ом	0,36	…	…
4	Кабельные линии	Активное сопрот-е	rк	Ом	…	0,27	…
5		Реактивное сопр-е	xк	Ом	…	0,388	…
6	Трансформаторы	Номин. мощность	Sт	кВА	…	…	1250
7		Напряжение К.З.	Uк	%	…	…	5,5
8		Реактивное сопр-е	Xт	Ом	…	…	4,4
	Результирующее сопротивление	Ze	Ом	…	0,795	5,2
10	Ток К.З.	Iк(3)	кА	…	7,63	1,16



№ п/п	Наименование	Обозначение	Ед. изм.	Численные значения в точках
				ПС370 8 с.ш. К2	К3	К5	К6
1	Номинальное напряжение	Uс2	кВ	10	10	10	10
2	Данные системы	К.З. на шинах ЦП	Iк(3)	кА	15,4	…	…	…
3		Реактивное сопр-е	XC	Ом	0,39	…	…	…
4	Кабельные линии	Активное сопрот-е	rк	Ом	…	0,27	0,54	0,023
5		Реактивное сопр-е	xк	Ом	…	0,388	0,776	0,033
6	Трансформаторы	Номин. мощность	Sт	кВА	…	…	…	…
7		Напряжение К.З.	Uк	%	…	…	…	…
8		Реактивное сопр-е	Xт	Ом	…	…	…	…
	Результирующее сопротивление	Ze	Ом	…	0,82	1,28	0,86
10	Ток К.З.	Iк(3)	кА	…	7,4	4,74	7,06



Логическую селективность МТЗ на нов. РТП выполнить со временем 0,2 сек.

На Sepam1000+S20 секционного выключателя, отходящих кабельных линий, силовых трансформаторах нов. РТП ввести стандартную логическую селективность.

На Sepam1000+S42 вводов и перемычки нов. РТП логическую селективность выполнить с помощью логических уравнений.

3. Расчёт релейной защиты и автоматики

Таблица расчетов релейной защиты. См. таблицу №1 и №2

Проверка чувствительности МТЗ трансформатора ТМГ-1250/10/0,4 нов. РТП к однофазным К.З. на стороне 0,4 кВ трансформатора ТМГ-1250/10/0,4

Условие чувствительности МТЗ к однофазным К.З. на ст. 0,4 кВ:

Iс.з.< Iк(1)/Кч

Iс.з - ток срабатывания МТЗ трансформатора

Iк.(1)пр - минимальный ток однофазного К.З. на стороне НН, приведенный к ст. ВН тр-ра ТМГ-1250/10/0,4

Iк(1) - ток однофазного К.З. на стороне НН

Кт - коэффициент трансформации силового трансформатора

Кч - коэффициент чувствительности

Расчет чувствительности МТЗ к однофазным К.З. на ст. 0,4 кВ тр-ра

ТМГ-1250/10/0,4

Iк(1) Iк(3) = 26250 А для тр-ра со схемой Д/Y с глухозаземленной нейтралью

Кт = 25

Iк.(1)пр = 26250/( = 607 А

Iс.з = 240 А < 607А/1,5 = 405 А - МТЗ на тр-ре ТМГ-1250/10/0,4 в нов. РТП чувствительна к однофазным К.З. на ст. 0,4 кВ

Релейная защита силового тр-ра ТМГ-1250/10/0,4 в новом РТП на реле

Sepam 1000+T20

7.3.1 Максимальный ток тр-ра ТМГ-1250/10/0,4:

Imax =94 А

Iс.з = 1,1х1,25х94/0,9 = 130 А, принимаем

Iс.з = 240 А, tс.з = 0,3 с

Iс.з перегрузки = 120 А, tс.з = 6 с

Iс.о = 1500 А, tс.з = 0,1 с

Чувствительность защиты на Sepam 1000+T20

При К.З. в т. К6:

Кч = 0,87х Iк(3)/ Iс.з = 0,87х1160/240А = 4,2 > 1,5

4. Проверка кабелей на термическую устойчивость к току К.З.

Сечение, обеспечивающее термическую устойчивость проводника к току К.З. при заданной величине фиктивного времени tф определяется по формуле:

Smin = Iк(3)х/С

Smin - минимально допустимое сечение жилы кабеля

С - постоянная, зависящая от материала жилы и начальной и конечной температуры (для кабелей 6-10 кВ с алюминиевыми жилами принимается С = 91)

tф = tв + tз, где

tз - выдержка времени МТЗ

tв - время отключения выключателя (принимается tв = 0,05 с)

Узел нов. РТП (питающие КЛ - 10 кВ)

Smin = 17000А/91 х = 209 мм2

минимально возможное сечение питающих кабелей по алюминию от ПС370 в сторону нов. РТП по термической стойкости (запроектированные кабели имеют сечение S = 400 мм2)

Расчет термической и электродинамической стойкости и наибольшего рабочего первичного тока трансформаторов тока типа ТОЛ-10 исп.1(2) (Кт/т = 300/5), установленных на отходящих кабельных линиях 10 кВ

5. Расчет термической стойкости

Условие термической стойкости:

I1.с.п. I1.с.р.

I1.с.п - односекундный ток термической стойкости по паспорту

I1.с.р. - односекундный расчетный ток К.З.

I1.с.р = I? х, где

I? - установившийся ток К.З.

- время работы максимальной токовой защиты

Паспортные данные односекундного тока термической стойкости:

I1.с.п = 31,5 кА

Односекундный расчетный ток К.З.:



I1.с.р = 7,63 кА х = 6,15 кА

I1.с.п = 31,5 кА > I1.с.р = 6,15 кА - условие термической стойкости выполняется

Условие электродинамической стойкости:

iу.п. > iу.р. , где

iу.п - паспортное значение тока электродинамической стойкости

iу.р - расчетное значение электродинамической стойкости

iу.р = 1,8х х 7,63 = 19,4 кА

iу.п = 81 кА. > iу.р = 19,4 кА - условие электродинамической стойкости выполняется Расчет автоматического выключателя NW25/2500 нов. РТП Силовой трансформатор ТМГ- 1250 кВА Допустимая перегрузка 1,3 Iн.тр. = 1806 А Iн.тр. при перегрузке = 2347 А Iн.выкл. = 2500 А Iн.р. - принимаем Iн х 0,8 = 2000 А, при этом ток срабатывания расцепителя составляет:

- в зоне перегрузки Iс.р = Iн.р. х 1,2 = 2400 А

- в зоне К.З. Iотс. = Iн.р. х 3 = 6000 А

- tср. в зоне перегрузки составит 4 сек (характеристика зависимая)

- tср. в зоне токов К.З. принимаем 0,2 сек

- защита от однофазных замыканий Iокз = 1200 А

- уставка по времени в зоне однофазного К.З. - 0,4 с

Защиты согласованы по карте селективности защит. См. приложение 2.

Размещено на Allbest.ru

...