Дата и время

Расчет тока однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью

Раздел: Релейная защита и автоматика

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 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):

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 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.

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

Просмотров: 19544

Статья создана: 14.02.2016

Поделиться:


Читать еще:



Комментарии посетителей (всего 18шт.):
stoyan
1
# 60
(10:34:27 05.05.2016 г.)
У Вас формула расчета Ic неправильна...
Ответить
Администратор
2
# 61
(18:27:27 05.05.2016 г.)
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.
Ответить
Topo
2
# 62
(12:07:32 07.05.2016 г.)
Можете дать статистику работы ОЗЗ на этой ПС?
Ответить
Администратор
0
# 64
(15:23:11 07.05.2016 г.)
Здравствуйте! К сожалению таких данных нету.
Ответить
Евгений
0
# 65
(16:17:07 25.05.2016 г.)
А есть ли у Вас данный расчет ОЗЗ в Excel, очень нужно?
Ответить
Администратор
2
# 66
(16:19:05 25.05.2016 г.)
Здравствуйте! Сейчас работаем над этим, думаю в ближайшее время будет уже готов.
Ответить
Администратор
1
# 73
(18:22:38 03.08.2016 г.)
Расчет ОЗЗ в Еxcel сделан, можете посмотреть в разделе Программы-Релейная защита и автоматика.
Ответить
Николай
1
# 75
(08:58:49 22.08.2016 г.)
Отличная статья, спасибо, что так все подробно расписали!
Ответить
Дмитрий
0
# 90
(09:53:02 10.11.2016 г.)
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?
Ответить
Администратор
1
# 94
(11:16:52 12.11.2016 г.)
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.
Ответить
Игорь
0
# 191
(12:24:21 06.03.2017 г.)
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.
Ответить
Администратор
0
# 192
(19:05:37 06.03.2017 г.)
Да Вы правы, исправим. Приносим свои извинения, что ввели в заблуждение.
Ответить
Евгений
0
# 103
(07:26:29 07.12.2016 г.)
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.
Ответить
Администратор
0
# 104
(20:29:45 09.12.2016 г.)
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.
Ответить
Никита
1
# 203
(05:47:25 03.04.2017 г.)
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.
Ответить
Администратор
-1
# 206
(19:13:50 05.04.2017 г.)
Показать/скрыть
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.
Ответить
Егор
0
# 292
(17:22:51 14.11.2017 г.)
Если кабельная линия состоит из двух кабелей разного сечения, как в таком случае рассчитать емкостной ток всей кабельной линии?
Ответить
Администратор
0
# 293
(20:19:05 15.11.2017 г.)
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.
А вот про не которые особенности реализации защиты от замыканий на землю параллельных линий, описано в статье: "Защита от замыканий на землю параллельных линий"
Ответить

Закрыть
Имя:
110 + 93 =  
Добавить комментарий:
Имя:
110 + 93 =