Розрахунок струмів короткого замикання

Вихідною величиною для розрахунку струмів короткого замикання є потужність короткого замикання на шинах 10 кВ районної трансформаторної підстанції (43 МВА).

Струм трифазного замикання на шинах 10 кВ РТП обчислюється за формулою:

А

Де S_к.з. - потужність короткого замикання, МВА;

U_б - базисна напруга в кВ (U_б=10,5 кВ)

Ударний струм:

А

де К_у - ударний коефіцієнт (1<К_у<2).

Діюче значення ударного струму короткого замикання знаходять з формули:

А

Струм трифазного короткого замикання в інших точках мережі отримуємо за формулою:

, А

де Z_к.з. - опір кола короткого замикання до розрахункової точки, Ом.

Опір системи знаходимо з формули:

Ом

Повні активний та індуктивний опори лінії

,

де r_0і - питомий активний опір і-го км лінії, Ом/км;

х_0і - питомий індуктивний опір і-го км лінії, Ом/км;

L_і - довжина ділянки лінії, км.

Струм двофазного короткого замикання визначається за формулою:

У курсовому проекті необхідно визначити струми короткого замикання на шинах 10 кВ розрахункової (№5) та найбільш віддаленої (№7) споживчих підстанцій, та на шинах ТП(№0).

Струм короткого трифазного замикання на підстанції 1-5:

Ом

Ом

Ом

А

Струм короткого трифазного замикання на підстанції 1-7:

Ом

Ом

Ом

А

Струм короткого трифазного замикання на підстанції 0:

Ом

Ом

Ом

А

А.

Вибір електричної апаратури розподільчого пристрою 10 кВ (комірки лінії 10 кВ) районної трансформаторної підстанції

Апаратуру вихідної комірки лінії електропередач 10 кВ та заданої споживчої підстанції вибирають за номінальною напругою, струмом та конструктивним виконанням, класом точності і струмом виконання.

Максимальний розрахунковий струм навантаження визначають за максимальною потужністю на першій ділянці лінії 10 кВ (більша із S_Д
і S_В).

А

Таблиця 10. Умови вибору апаратів

Параметри	Умови вибору	Розрахункові дані	Розрахункові формули	ВВ/ТЕL10-12,5/630 Привод, ПЕ
Номінальна напруга	Uн.в.>Uн	10 кВ	Uн.в.>Uн	10кВ =10 кВ
Номінальний струм	Iн.в.>Iр.max	39,8 А		630 А>39,8 A
Допустимий струм вимикання	Iд.вим>Iр.вим	3,3 кА		8…20кА>3,3кА
Струм динамічної стійкості	іmax>іу	5 кА		8…20 кА>5 кА
Струм термічної стійкості	tН > ( )2tК (*)	5,2 кА	_____	8…20кА>5,2 кА

Вибираю вимикач типу ВВ/ТЕL-10-12,5/630 з приводом ПЕ

(*) - t_н – номінальний час термічної стійкості вимикача при протіканні струму I_t, ( t_н = 4с); ; t_св – час спрацювання вимикача (t_св = 0,2с); t_рз – час спрацювання релейного захисту, с (розділ 7); T_a – постійна часу затухання аперіодичної складової струму короткого замикання (для сільських мереж рекомендується T_a = 0,185 с)

с

Вибір роз'єднувачів виконується аналогічно (не враховується

тільки допустимий струм вимикання).

Таблиця 11. Вибір роз’єднувача

Параметри	Умови вибору	Розрахункові дані	Розрахункові формули	РВЗ-10-400 Привод ПР-10, ПР-11
Номінальна напруга	Uн.в.>Uн	10 кВ	Uн.в.>Uн	10 кВ =10 кВ
Номінальний струм	Iн.в.>Iр.max	39,8 А		400 А>39,8 А
Струм динамічної стійкості	іmax>іу	5 к.А		45 кА>5кА
Струм термічної Стійкості	tН > ( )2tК (*)	5,2кА	______	10/10кА/с>5,2кА

Вибираю роз’єднувач типу РВЗ-10-400 з приводом ПР-10 або ПР-11.

Параметри	Умови вибору	Розрахункові дані	ТПЛ-10-0,5/Р
Номінальна напруга, кВ	UНТ > UН	10	10
Номінальний первинний струм, А	ІН1 > ІР.МАКС	59,5	40 A>39,8A
Номінальний вторинний струм, А	ІН2 = 5 А	-	5A
Клас точності	(*)	-	0,5/P
Номінальна вторинна потужність, ВА	SН2 >S2	10	10BA=10BA
Кратність струму термічної стійкості	(КtІН1)2>( )2tК	-	90>5,2кА
Кратність струму динамічної стійкості	·ІН1·КД>іУ	-	250>5кА

Таблиця 12. Вибір трансформаторів струму

Вибираю трансформатор струму типу ТПЛ-10-0,5/Р

Щоб забезпечити задану точність вимірювання, потужність S₂ приладів, приєднаних до вторинної обмотки трансформатора, не повинна перевищувати зазначене в паспорті трансформатора струму вторинне навантаження S_Н2. Залежно від класу точності знаходять номінальну вторинну потужність S_Н2.

S_Н2=10 Ом : ВА.

Навантаження трансформаторів струму знаходимо з формули:

де - номінальний вторинний струм (у більшості випадків 5А);

S_пр - сумарна потужність послідовно ввімкнених приладів (лічильників, амперметрів),

S_пр=2+0,5=2,5 ВА

R_пров. - опір з'єднувальних провідників, Ом;

R_кон. - опір контактів (R_кон.=0,1 Ом).

Допустимий опір провідників обчислюється, виходячи з умови S₂ =S_Н2:

Ом

Отже, необхідний переріз з'єднувальних провідників

мм²

де - питомий опір металу з'єднувальних проводів, (Ом мм² )/м;

L_Р - розрахункова довжина проводів, м (2,5...3м).

За результатом розрахунку приймають ближчий стандартний переріз, але не менше 2,5 мм² для мідних проводів, або 4мм² для алюмінієвих.

У комірках лінії 10 кВ РТП - 35/10 кВ, як правило, встановлюється один електронний лічильник електричної енергії, наприклад, типу «Каскад» (S_ПР = 2 ВА). Для вимірювання струму використовують один амперметр типу Е - 335 (S_ПР = 0,5 ВА)

Отже, номінальна вторинна потужність:

ВА

Вибираємо провід з мідною жилою марки ПВ-1*2,5 мм²

7. ВИБІР РЕЛЕЙНОГО ЗАХИСТУ КОМІРКИ ЛІНІЇ 10 кВ РАЙОННОЇ ТРАНСФОРМАТОРНОЇ ПІДСТАНЦІЇ

Для захисту ліній 10 кВ використовують максимальний струмовий захист і струмову відсічку. У мережах напругою 10 кВ максимальний струмовий захист виконується у двофазному варіанті (трансформатори струму монтують тільки у двох фазах).

Для максимального струмового захисту і струмової відсічки вибираємо РТ-85. Струм спрацювання максимального струмового захисту знаходять за формулою

I_СЗ = А

де К_Н - коефіцієнт надійності;

К_СП - коефіцієнт самозапуску;

К_П - коефіцієнт повернення;

І_Р.МАКС - максимальний розрахунковий струм навантаження, А.

Коефіцієнт самозапуску для ліній сільськогосподарського призначення може мати значення 1,1...1,8. Величина коефіцієнтів надійності та повернення залежить від типу реле, для РТ-85 К_Н=1,2; К_П=0,8.

Коефіцієнт надійності та повернення Таблиця 13

Коефіцієнт	Тип реле
УЗА-10
Надійності	1,15...1,2
Повернення	0,9...0,92

Максимальний розрахунковий струм навантаження визначають за максимальною потужністю на першій ділянці лінії 10 кВ (більша із S_Д
і S_В).

А

Визначаємо струм спрацювання реле:

А

де К_сх - коефіцієнт схеми (при з'єднанні трансформаторів струму в неповну зірку К_СХ=1);

n_тт - коефіцієнт трансформації трансформаторів (n_тт=50/5=10).

Отже вибираємо уставку І_уст=9 А.

Після вибору струму уставки реле визначаємо уточнене значення струму спрацювання захисту:

А

Чутливість захисту перевіряємо за формулою:

К_Ч

де К_Ч - коефіцієнт чутливості для максимального струмового захисту

- мінімальне значення струму двофазного короткого замикання у мережі (шини 10 кВ найбільш віддаленої ТП 10/0,4 кВ).

Номінальний струм плавких вставок запобіжників Таблиця 14

Потужність трансформатора, кВА
Номінальний струм плавкої вставки, А

Для трансформатора потужністю 250 кВА вибираємо плавку вставку
20 А. Захист споживчих трансформаторних підстанцій 10/0,4 кВ на стороні напруги 10 кВ виконується плавкими запобіжниками типу ПК1, ПК2, ПКЗ, ПКТ, або іншими.

Для визначення уставки часу спрацювання максимального струмового за­хисту лінії 10 кВ, узгодження її з часом спрацювання запобіжників ТП-10/0,4 кВ складаємо карту узгодження захисту мереж, на якій по осі абсцис відкладається струм короткого замикання, а по осі ординат - час спрацювання захисту.

Після побудови захисної характеристики запобіжника, знаходять струм трифазного короткого замикання у місці установки ТП-10/0,4. Через точку, яка відповідає вказаному струму короткого замикання, проводять паралельну осі ординат пряму. Перетин цієї прямої із захисною характеристикою запобіжника визначає час спрацювання запобіжника t_ЗП.

Точка часу t_СЗ спрацювання максимального струмового захисту лінії 10 кВ розташована на додатковій прямій на відстані t від точки t_ЗП.

Побудувавши струмову характеристику реле, яка проходить через точку t_СЗ (або близько), визначають уставку спрацювання максимального струмового захисту, струмові характеристики реле.

Селективна дія максимального струмового захисту із залежною струмовою характеристикою і запобіжниками ТП - 10/0,4 кВ забезпечується при умові

t_СЗ > t_ЗП + t,

де t_СЗ - час спрацювання максимального струмового захисту лінії 10 кВ, с;

t_ЗП - час вимикання струму короткого замикання запобіжником, який складається із часу перегорання плавкої вставки і часу горіння дуги,с;

t - ступінь селективності ( 0,5...0,7 с ).

Тоді умови для селективної дії МЗС забезпечуються:

1 с>0,002с+0,7с.

Для прискорення вимикання коротких замикань, які виникають на початку лінії та супроводжуються значними струмами короткого замикання, застосовують струмову відсічку.

Струм спрацювання відсічки визначають з умови:

а) залежно від стрибка струму намагнічування:

=0,24кА

де, - сума номінальних потужностей ТП-10/0,4кВ, приєднаних до лінії 10кВ, кВА.

б) залежно від струму к.з. на шинах 10кВ:

кА

де - максимальний струм трифазного короткого замикання на шинах 10 кВ, найвіддаленішої підстанції ТП-10/0,4кВ, кА;

- коефіцієнт надійності відсічки для мікропроцесорних пристроїв захисту(1,15...1,2)