Пример выбора уставок секционного выключателя 6(10) кВ

В данной статье рассмотрим пример выбора уставок максимально-токовой защиты секционного выключателя (СВ). Однолинейная схема представлена на рисунку 1.

Для защиты секционного выключателя применяется микропроцессорный терминал типа Sepam 1000+S80 компании «Schneider Electric».

Рисунок 1 — Расчетная схема сети

Исходные данные:

1. Параметры питающей системы:

• Uc.ном = 6,3 кВ – среднее номинальное напряжение системы;
• Iк.макс. = 7900 А – ток КЗ системы в максимальном режиме на шинах НН;
• Iк.мин. = 7400 А – ток КЗ системы в минимальном режиме на шинах НН;

2. Характеристики трансформатора ТДН-16000/110-У1:

• Sном.тр. = 16 МВА – номинальная мощность трансформатора;
• Uном.вн =115 кВ — номинальное напряжение стороны ВН;
• Uном.нн = 6,3 кВ — номинальное напряжение стороны НН;
• Uк.мин=10,09 % — напряжение короткого замыкания трансформатора, соответствующее крайнему нижнему положению РПН, принимается по Приложению 2 таблица 1 ГОСТ 12965-85;
  

3. Характеристики асинхронных двигателей типа 1RA1 компании «SIEMENS»:

Тип двигателя	Мощность, кВт	КПД η, %	cosϕ	Коэфф.пуска Kп (In)	Ном.напряж. Uном., кВ
1RA1 350-2HA60	500	94,3	0,89	5,5	6,3
1RA1 352-2HA60	630	94,3	0,9	5,2	6,3
1RA1 402-2HA60	1000	94,9	0,89	4,6	6,3

Расчет коэффициента самозапуска

Перед тем, как считать ток срабатывания МТЗ СВ, нужно сначала рассчитать коэффициент самозапуска kсзп. для I и II секции шин 6 кВ.

1. Определяем максимальный рабочий ток для асинхронных двигателей:

2. Определяем максимальный рабочий ток для трансформаторов 6,3/0,4 кВ мощностью 400 и 2000 кВА:

3. Определяем пусковой ток для асинхронных двигателей:

Что бы определить пусковой ток для трансформаторов 6,3/0,4 кВ нам нужно знать коэффициент самозапуска, что бы его определить, нужно знать характер нагрузки на стороне 0,4 кВ. В связи с тем, что характер нагрузки на стороне 0,4 кВ для трансформаторов 6,4/0,4 кВ мне неизвестен. В этом случае, в технической литературе [Л1, с.22] рекомендуется использовать значение сопротивления обобщенной нагрузки xнагр* = 0,35 о.е.

Значение xнагр* = 0,35 о.е соответствует коэффициенту самозапуска – 2,9 согласно [Л4, с.118].

Как нужно определять пусковые сопротивления для высоковольтных электродвигателей (3; 6; 10 кВ) и трансформаторов 6(10)/0,4 кВ подробно описано в книге «Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей». М. А. Шабад, 2003г страницы 117, 118. Выкопировку из данной книги я привожу ниже.

4. Определяем пусковой ток для трансформаторов 6,3/0,4 кВ:

Результаты расчетов сводим в таблицу 1.
Таблица 1 – Характеристики электродвигателей и трансформаторов

Наименование присоединения	Тип	Мощность, кВт	Коэфф.пуска Kп (In)	Iраб.макс., А	Пусковой ток Iпуск., А
Асинхронный двигатель	1RA1 350-2HA60	500	5,5	55	302,5
Асинхронный двигатель	1RA1 352-2HA60	630	5,2	68,1	354
Асинхронный двигатель	1RA1 402-2HA60	1000	4,6	109	501,4
Трансформатор 6,3/0,4 кВ	GEAFOL-4GB5626-3GC	400	2,9	36,7	106,43
Трансформатор 6,3/0,4 кВ	GEAFOL-4GB6326-3DC	2000	2,9	184	533,6

5. Определяем максимальный рабочий ток I секции шин 6 кВ:

6. Определяем сопротивление системы в максимальном режиме:

7. Определяется сопротивление трансформатора ТДН-16000/110-У1, исходя из напряжения короткого замыкания Uк.мин. соответствующее крайнему нижнему положению РПН:

8. Определяем суммарный пусковой ток на I секции шин 6 кВ:

9. Рассчитываем эквивалентное сопротивление нагрузки по формуле 5.3 [Л2, с.22]:

10. Определяем ток самозапуска по формуле 5.4 [Л3, с.22]:

где:

• Uс.ном. – среднее номинальное напряжение, В;
• хс.макс. – сопротивление системы в максимальном режиме, Ом;
• хтр.мин. – минимальное сопротивление трансформатора, Ом;
• хнагр. – эквивалентное сопротивление нагрузки, Ом;

11. Определяем коэффициент самозапуска по формуле 5.1 [Л3, с.21]:

Аналогично определим kсзп для II секции шин 6 кВ.

12. Определяем максимальный рабочий ток:

13. Определяем суммарный пусковой ток на шинах:

14. Рассчитываем эквивалентное сопротивление нагрузки по формуле 5.3 [Л2, с.22]:

15. Определяем ток самозапуска по формуле 5.4 [Л3, с.22]:

16. Определяем коэффициент самозапуска по формуле 5.1 [Л3, с.21]:

Результаты расчетов сводим в таблицу 2.

Таблица 2 – Результаты расчетов

Секция шин 6 кВ	Максим.раб.ток Iраб.макс, А	Суммарный пусковой ток Iпуск., А	Ток самозапуска Iсзп., А	Коэфф. самозапуска, kсзп.
I секция	561	2299,3	1590	2,83
II секция	616,8	2601,8	1726	2,8

Определив все исходные данные для выбора параметров срабатывания МТЗ СВ, теперь можно перейти непосредственно к расчету тока срабатывания МТЗ СВ.

Выбор параметров срабатывания МТЗ СВ

1. Определяем ток срабатывания МТЗ СВ из условия отстройки от самозапуска двигателей нагрузки после восстановления питания действием АВР по формуле 4.31 [Л2, с .47]:

где:

• kотс. = 1,2 – коэффициент отстройки, учитывающий погрешность реле и необходимый запас, согласно СТО ДИВГ-059-2017 пункт 4.2.4.1;
• kсзп. = 2,83 (2,8) – коэффициент самозапуска. При отсутствии в составе нагрузки электродвигателей напряжением 6(10) кВ и при времени срабатывания МТЗ более 0,3 с можно принимать kсзп. = 1,1 – 1,3 согласно [Л5, с .16];
• kв = 0,935 – коэффициент возврата, для микропроцессорных терминалов Sepam 1000+.

2. Согласование МТЗ с защитой отходящей линии по формуле 4.2 [Л2, с .16], такая же формула 1.2 представлена в тех. литературе [Л4, с .17]:

где:

• kотс. – коэффициент токораспределения принимается равным 1, когда один источник питания;
• Iсз.макс. = 309 А – наибольший ток срабатывания защит из присоединений, в моем случае это трансформатор мощностью 2000 кВА, как для первой так и для второй секции шин.
• ∑Iраб. – суммарный ток нагрузки всех элементов, за исключением тех, с защитами которых производится согласование. В моем случае согласование производиться с присоединением трансформатора 2000 кВА, максимально рабочий ток для данного присоединения равен Iраб.макс.присоед. = 184 А.

Принимаем ток срабатывания МТЗ СВ Iмтз св = 2217 А.

3. Определяем чувствительность МТЗ при двухфазном к.з. в минимальном режиме по формуле 4.32 [Л2, с .48]:

где: Iк.мин. = 7400 А – ток КЗ системы в минимальном режиме на шинах НН;

4. Время срабатывания МТЗ СВ выбираем из условия обеспечения селективности с защитами присоединений I(II) секции шин.

tс.з.МТЗ.СВ = tс.з.прис. + ∆t = 0,6 + 0,3 = 0,9 с где:

• tс.з.прис. = 0,6 с – время срабатывания МТЗ присоединений;
• ∆t – ступень селективности, по рекомендациям на терминалы Sepam принимается равной – 0,3 с.

Смотрите также:«Пример выбора уставок вводных выключателей 6(10) кВ».

Литература:

1. Расчеты токов короткого замыкания для релейной защиты. Учебное пособие. Часть первая. И.Л.Небрат 1996 г.
2. СТО ДИВГ-059-2017 «Релейная защита распределительных сетей 6-10 кВ. Расчет уставок. Методические указания» ООО «НТЦ «Механотроника» 2017 г.
3. СТО ДИВГ-058-2017 «Расчет токов коротких замыканий и замыканий на землю в распределительных сетях. Методические указания» ООО «НТЦ «Механотроника» 2017 г.
4. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. М. А. Шабад, 2003г.
5. Библиотека Электромонтера. Байтер И.И. Релейная защита и автоматика питающих элементов собственных нужд тепловых электростанций. 1968 г.