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).

Пример схемы подстанции 10 кВ

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)

Формула определения удельного емкостного тока замыкания на землю относительно земли

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:

Собственный емкостной ток кабельной линии входящей в зону защиты

Таблица 1 — Удельное значения емкостных токов в кабельных сетях (А/км)

Таблица 1 - Удельное значения емкостных токов в кабельных сетях (А/км)

Результаты расчетов заносим в таблицу 2
Таблица 2 — Результаты расчетов

Наименование присоединенияТип реле защитыМарка кабеля,
сечение, мм.кв
Длина, кмУдельный емкостной ток замыкания на землю Iс, А/кмСобственный емкостной ток кабельной линии Iс.фид.макс,А
КЛ-10 кВ №1SEPAM S40АПвЭВнг-3х1200,51,890,945
КЛ-10 кВ №2SEPAM S40АПвЭВнг-3х950,31,710,513
КЛ-10 кВ №3SEPAM S40АПвЭВнг-3х700,71,551,085
КЛ-10 кВ №4SEPAM S40АПвЭВнг-3х950,31,710,513
КЛ-10 кВ №5SEPAM S40АПвЭВнг-3х700,21,550,31
КЛ-10 кВ №6SEPAM S40АПвЭВнг-3х950,61,711,026

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):

Формула срабатывания тока защит

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.

Коэффициент чувствительности

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);
Проверка коэффициента чувствительности

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 присоединенияТип реле защитыПервичный ток
срабатывания Iсз, А
Время срабатывания защиты, секКоэффициент чувствительности, Kч
КЛ-10 кВ №1SEPAM S401,1340,11,4 > 1,25
КЛ-10 кВ №2SEPAM S400,620,13,27 > 1,25
КЛ-10 кВ №3SEPAM S401,30,11,12 < 1,25
КЛ-10 кВ №4SEPAM S400,620,12,2 > 1,25
КЛ-10 кВ №5SEPAM S400,370,14,2 > 1,25
КЛ-10 кВ №6SEPAM S401,230,10,67 < 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.

Список литературы:

  1. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. М.А. Шабад -2003 г.
  2. РД 34.20.179 Типовая инструкция по компенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ — 1993 г.
  3. Замыкания на землю в сетях 6–35 кВ. Расчет уставок ненаправленных токовых защит. Шалин А.И. // Новости ЭлектроТехники. – 2005 г.
Рейтинг статьи