В данном примере рассмотрим расчет тока однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) для подстанции 10 кВ (Схема подстанции представлена на Рис.1). Релейная защита и автоматика всех фидеров выполнена на микропроцессорных терминалах SEPAM S40 (фирмы Schneider Electric).
Рис.1 — Схема подстанции 10 кВ
1. Чтобы повысить точность наших расчетов при определении ОЗЗ используем метод, основанный на определении удельного емкостного тока замыкания на землю. (Также значения удельного емкостного тока замыкания на землю, можно использовать из справочных данных из таблицы 1, либо же взять из технических характеристик кабеля, которые предоставляет Завод-изготовитель)
где:
- Uф — фазное напряжение сети, кВ;
- ω = 2Пf = 314(рад/с);
- Со — емкость одной фазы сети относительно земли (мкФ/км);
2. После того как мы определили удельный емкостной ток замыкания на землю, рассчитываем собственный емкостной ток кабельной линии:
Таблица 1 — Удельное значения емкостных токов в кабельных сетях (А/км)
Результаты расчетов заносим в таблицу 2.
Таблица 2 — Результаты расчетов
| Наименование присоединения | Тип реле защиты | Марка кабеля, сечение, мм.кв | Длина, км | Удельный емкостной ток замыкания на землю Iс, А/км | Собственный емкостной ток кабельной линии Iс.фид.макс,А |
|---|---|---|---|---|---|
| КЛ-10 кВ №1 | SEPAM S40 | АПвЭВнг-3х120 | 0,5 | 1,89 | 0,945 |
| КЛ-10 кВ №2 | SEPAM S40 | АПвЭВнг-3х95 | 0,3 | 1,71 | 0,513 |
| КЛ-10 кВ №3 | SEPAM S40 | АПвЭВнг-3х70 | 0,7 | 1,55 | 1,085 |
| КЛ-10 кВ №4 | SEPAM S40 | АПвЭВнг-3х95 | 0,3 | 1,71 | 0,513 |
| КЛ-10 кВ №5 | SEPAM S40 | АПвЭВнг-3х70 | 0,2 | 1,55 | 0,31 |
| КЛ-10 кВ №6 | SEPAM S40 | АПвЭВнг-3х95 | 0,6 | 1,71 | 1,026 |
3. Рассчитываем ток срабатывания защит, при этом отстраиваемся от собственного емкостного тока по формуле (данное условие обеспечивает несрабатывание защиты при внешнем однофазном замыкании на землю):
где:
- Кн – коэффициент надежности (принимаем равным 1,2);
- Кбр – коэффициент «броска», который учитывает бросок емкостного тока в тот момент, когда возникает ОЗЗ;
- Ic.фид.макс– максимальный емкостный ток защищаемого фидера.
Для электромеханических реле рекомендуется принимать Кбр= 2–3. При этом защита выполняется без выдержки времени. При использовании для защиты от ОЗЗ современных цифровых реле, можно принимать значения Кбр=1–1,5 (обращаю Ваше внимание, что данный коэффициент лучше уточнить у фирмы-изготовителя). Для SEPAM S40 рекомендуется принимать Кбр= 1-1,5.
Первичный ток срабатывания защит составляет:
- КЛ-10 кВ №1 Iсз = 1,134 А;
- КЛ-10 кВ №2 Iсз = 0,62 А;
- КЛ-10 кВ №3 Iсз = 1,3 А;
- КЛ-10 кВ №4 Iсз = 0,62 А;
- КЛ-10 кВ №5 Iсз = 0,37 А;
- КЛ-10 кВ №6 Iсз = 1,23 А
4. Проверяем чувствительность защит, с учетом, что будет включено минимальное количество включенных линий, в нашем случае это все присоединения, которые находятся на секции.
Обращаю Ваше внимание, что коэффициент чувствительности согласно ПУЭ пункт 3.2.21 равен: для кабельных линий — 1,25, для воздушных линий — 1,5. В книге «Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. М.А. Шабад -2003 г» приводиться Кч=1,5-2,0. В данном расчете, я принимаю коэффициент чувствительности по ПУЭ. Какой коэффициент чувствительности принять, выбирайте уже сами.
где:
IсΣmin — наименьшее реальное значение суммарного емкостного тока.
В моем случае наименьшее реальное значение суммарного емкостного тока, является суммарный емкостной ток по секциям:
- I секция — IсΣmin = 2,543 (А);
- II секция — IсΣmin = 1,849 (А);
5. Определяем время срабатывания защит от ОЗЗ:
Для всех отходящих кабельных линий 10 кВ время срабатывания защит принимаем равным 0,1 сек.
Таблица 3 — Результаты расчетов срабатывания защит от ОЗЗ
| Наименование присоединения | Тип реле защиты | Первичный ток срабатывания Iсз, А | Время срабатывания защиты, сек | Коэффициент чувствительности, Kч |
|---|---|---|---|---|
| КЛ-10 кВ №1 | SEPAM S40 | 1,134 | 0,1 | 1,4 > 1,25 |
| КЛ-10 кВ №2 | SEPAM S40 | 0,62 | 0,1 | 3,27 > 1,25 |
| КЛ-10 кВ №3 | SEPAM S40 | 1,3 | 0,1 | 1,12 < 1,25 |
| КЛ-10 кВ №4 | SEPAM S40 | 0,62 | 0,1 | 2,2 > 1,25 |
| КЛ-10 кВ №5 | SEPAM S40 | 0,37 | 0,1 | 4,2 > 1,25 |
| КЛ-10 кВ №6 | SEPAM S40 | 1,23 | 0,1 | 0,67 < 1,25 |
Для присоединений КЛ-10 кВ №3 и №6 чувствительности защиты недостаточно, поэтому мы должны применить вместо терминала Sepam S40 → терминал Sepam S41 или S42, который позволит выполнить направленную защиту нулевой последовательности.
Для того что бы не тратить много времени на расчет вручную, была сделана: «Программа по расчету уставок защиты от замыканий на землю.
Литература:
- Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. М.А. Шабад -2003 г.
- РД 34.20.179 Типовая инструкция по компенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ — 1993 г.
- Замыкания на землю в сетях 6–35 кВ. Расчет уставок ненаправленных токовых защит. Шалин А.И. // Новости ЭлектроТехники. – 2005 г.
У Вас формула расчета Ic неправильна…
Здравствуйте! Почему неправильная? Формула взята из «Типовой инструкции по компенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ» РД 34.20.179 (ТИ 34-70-070-87) страница 15.
Можете дать статистику работы ОЗЗ на этой ПС?
Здравствуйте! К сожалению таких данных нету.
А есть ли у Вас данный расчет ОЗЗ в Excel, очень нужно?
Расчет ОЗЗ в Еxcel сделан, можете посмотреть в разделе Программы-Релейная защита и автоматика.
Отличная статья, спасибо, что так все подробно расписали!
Почему Суммарный емкостной ток по секциям у вас равен сумме первичных токов срабатывания защит, а не сумме Собственных емкостных токов кабельных линий? Это ошибка или так должно быть?
Здравствуйте! Здесь ошибки нету, так мы рассчитываем коэффициент чувствительности защиты, по-этому нужно брать сумму первичных токов срабатывания защит.
P.S. Данный расчет был выложен на таких форумах как: «Проектант», «Советы бывалого релейщика», «Все о релейной защите». Все предложения и замечания релейщиков были учтены.
В книге «Справочник по проектированию электроснабжения» Барыбина на стр.500 наисана формула для Кч. В этой формуле Ic сумм min — наименьшее реальное значение суммарного емкостного замыкания на землю, а не сумма срабатываний защит. Так что в формуле однозначно ошибка.
Да Вы правы, исправим. Приносим свои извинения, что ввели в заблуждение.
Здравствуйте. подскажите, пожалуйста, как изменится расчет уставок и проверка чувствительности, если на указанной секции будет заземлена нейтраль через резистор (или ДГР с шунтирующим сопротивлением заземления для режима ОЗЗ)??
Спасибо.
Здравствуйте! При наличии резистивного заземления нейтрали, расчет сводиться к определению:1. Емкостных токов сети, то есть нужно определить удельный емкостной ток замыкания на землю всех фидеров на секции. 2. Рассчитать ток заземляющего резистора. 3. Выполнить расчет защищаемого присоединении, при этом следует учитывать что через место повреждения протекает суммарный емкостный ток сети за вычетом емкостного тока защищаемого фидера и активного тока заземляющего резистора. Расчет коэф. чувствительности определяется как у меня в приведенной статье. В общем советую ознакомится с выпуском: Замыкания на землю в сетях 6–35 кВ. Расчет уставок ненаправленных токовых защит. Шалин А.И. // Новости ЭлектроТехники. – 2005 г. Там все подробно описано как нужно выполнять расчет защит от ОЗЗ. Если не сможете найти данный выпуск, напишите мне в контакты, я отправлю Вам по эл. почте.
В сетях с соединением обмоток трансформатора в треугольник фазное напряжение равняется линейному, как и показано на Рис.1 — Схема подстанции 10 кВ, стало быть в формуле для определения удельного емкостного тока замыкания на землю допущена ошибка и делить на корень из трех не нужно. Поправьте если я не прав.
У нас сеть с изолированной нейтралью! Нейтралями электроустановок называют общие точки обмоток генераторов или трансформаторов, соединенных в звезду. При схеме соединения в звезду Uф = Uл/√3.
Если кабельная линия состоит из двух кабелей разного сечения, как в таком случае рассчитать емкостной ток всей кабельной линии?
Как я понял из вопроса, у вас питание разных потребителей осуществляется от одного выключателя. Если да, то для каждой кабельной линии должен быть свой трансформатор тока нулевой последовательности. Расчет выполнять аналогично приведенному примеру. Здесь нужно понимать, если кабели идут к разным потребителям и не соединяются между собой на противоположной от питающей подстанции стороне. При этом вторичные обмотки ТТНП соединены последовательно и к ним подключена обмотка токового реле. Есть большая вероятность, того что защита от ОЗЗ не будет срабатывать при однофазных замыканиях на землю в кабелях. Выходом из данной проблемы является установка в цепь каждого ТТНП ставить свое токовое реле.
Также существенно улучшается характеристика защиты, изменив схему соединения вторичных обмоток ТТНП с последовательной на параллельную.
Добрый день!
Подскажите, а в случае, если на одном фидере проложен не один кабель, а сразу три кабеля в параллель к потребителю (т.е. например 3х(3х185) ), я правильно понимаю, что удельные емкостные токи этих трех кабелей суммируются?
Добрый день!
Если в линии проложено несколько параллельно проложенных кабелей (например как вы указали 3х(3х185)), то чтобы рассчитать удельный емкостной ток линии нужно разделить на 3.
Но почему? Я так полагал, он должен быть в три раза больше, т.к. емкости при параллельном соединении суммируются.
Здравствуйте! Приношу свои извинения, что так поздно отвечаю.
А Вы, что 3 кабеля 3х185 подключаете к одному трансформатору тока нулевой последовательности (ТТНП)? Это не правильное решение!!!
Обще принято на каждом кабеле устанавливается свой ТТНП. Вторичные обмотки этих ТТНП, например, могут быть включены либо параллельно, либо последовательно, после чего подключается токовое реле (например, РТЗ-51).
В литературе, со ссылкой на эксперименты, проведенные в 30-е годы прошлого века в ТЭП, рекомендуется, как правило, включать вторичные обмотки ТТНП последовательно.
Увеличение количества ТТНП в группе ведет к росту минимального тока срабатывания защиты, который можно получить. Например, минимальный ток срабатывания защиты, использующей один ТТНП типа ТЗРЛ и реле РТЗ-51, равен 0,69 А. Если два ТЗРЛ по цепям вторичных обмоток включены параллельно, минимальный ток срабатывания составляет 0,97 А, а при последовательном соединении обмоток – 1,25 А. При наличии трех кабелей и соответственно трех ТТНП, вторичные обмотки которых соединены параллельно, минимальный ток срабатывания равен 1,19 А, а при последовательном соединении обмоток – 1,95 А.
Однако как показывает практика в каждом конкретном случае первичный ток срабатывания защиты приходится определять опытным путем, пропуская через окно (или окна) ТТНП провод и поднимая ток до момента срабатывания защиты. С таким неудобством приходится сталкиваться каждому специалисту, занятому эксплуатацией защит кабельных линий от ОЗЗ.
Как правило, указанная особенность не приводит к существенным затруднениям при выборе уставок. Однако бывают и другие случаи
Добрый день!
А если линия состоит из отрезков ААШв-3х185 + СИП-3-3(1х95) + ААШв-3х185, то как в этом случае рассчитать емкостной ток?
Здравствуйте!
Емкостной ток линии будет складываться из:Ic = (Iскл*L) +(Iсвл*L) + (Iскл*L) ( Удельного емкостного тока замыкания на землю кабеля ААШв-3х185 + Удельного емкостного тока замыкания на землю ВЛ СИП-3-3(1х95) + Удельного емкостного тока замыкания на землю кабеля ААШв-3х185).
Я так понимаю, отрезки кабелей ААШв-3х185 это кабельные переходы из РУ-6(10) кВ на ВЛ-6(10) кВ и обратно.
Исходя из этого, кабельными вставками для упрощения расчетов можно пренебречь, а учитывать только удельный емкостной ток замыкания на землю только для ВЛ-6(10) кВ.
Добрый день!
Тогда может подскажете удельный емкостной ток ВЛ СИП-3-3(1х95)?
Спасибо!
Здравствуйте!
Конкретного значения удельного емкостного тока для ВЛ, я не встречал, тем более для СИП.
Есть два варианта определения значения емкостного тока.
I-вариант
1. Определить емкостной ток линии, исходя из значения удельного емкостного тока.
2. Чтобы определить значение удельного емкостного тока, расчет выполняем по формуле 1 из данного примера.
3. Значение Со — емкость одной фазы сети относительно земли (мкФ/км) принимается по таблице 1;
Таблица 1 — Средние значения емкости фазы относительно земли для воздушных линий 6-10 кВ
Емкость фазы, мкФ/км, для ВЛ 6 кВ:
Одноцепная ЛЭП без троса — 0,013
Одноцепная ЛЭП с тросом —
Двухцепная ЛЭП без троса — 0,017
Емкость фазы, мкФ/км, для ВЛ 10 кВ:
Одноцепная ЛЭП без троса — 0,0256
Одноцепная ЛЭП с тросом — 0,032
Двухцепная ЛЭП без троса — 0,035.
Советую Вам также ознакомиться со статьей: «Расчет емкостных токов для различных (кабельная линия, воздушная линия, двигатели)присоединений в сети 6(10) кВ»
Добрый день. Интересно а почему в суммарном емкостном токе IсΣmin не учитывается собственный емкостной ток питающей линии от трансформатора 110/10 и кабеля на перемычке между секциями?