6. Выбор автоматов на подстанциях 10/0,4 кв и проверка чувствительности автоматов при однофазных к.З.

На всех ВЛ 0,38 кВ, отходящих от ПС 10/0,4 кВ, устанавливаются автоматические воздушные выключатели (автоматы). Они предназначены для отключения ВЛ при аварийных и ненормальных режимах (КЗ, перегрузки, исчезновение или снижение напряжения), а так же для нечастых включений и отключений ВЛ (от 2 до 6 в час). На комплектных трансформаторных ПС мощностью до 160 кВА включительно, как правило, устанавливают автоматы серий А3700 или АЕ-2000. Данные об автоматах, устанавливаемых на 10 отходящих линиях 0,38 кВ, приведены в таблице 6.1 [4, с.35]

Таблица 6.1

Основные данные автоматов, устанавливаемых

на отходящих линиях 0,38 кВ

№ ПС	№ ВЛ	Sном трансформатора, кВА	Sрасч, кВА	Iрасч, А	Тип автомата	Iном, А	Номинальный ток теплового расцепителя, А	Уставка тока мгновенного срабатывания электромагнитного расцепителя,А	Предельно отключаемый ток
1	1	160	106,3	161,5	А3724Б	250	200	1000	74
	2	160	59,3	90,1	А3714Б	160	125	1000	75
	3	160	45,5	69,1	А3714Б	80	100	1000	18÷36
2	1	160	58,5	88,9	А3714Б	160	125	1000	75
	2	160	46,9	71,3	А3714Б	160	100	1000	75
	3	160	52,8	80,2	А3714Б	160	100	1000	75
3	1	160	36,2	55,0	А3714Б	80	80	1000	18÷36
	2	160	49,5	75,2	А3714Б	160	100	1000	75
	3	160	67,8	103,0	А3714Б	160	100	1000	75
	4	160	58,7	89,2	А3714Б	160	100	1000	75

6.1. Проверка условий выбора автоматов по чувствительности

Автоматы выбирают исходя из следующих условий [2, с. 328]:

1.Номинальное напряжение автомата U_а.н.≥ U_с, где U_с – напряжение сети. Условие соблюдается.

2. Номинальный ток теплового расцепителя I_т.р.н. ≥ К_н I_наг, где К_н – коэффициент надёжности в пределах 1,1÷1,3

3. Предельно допустимый ток отключения автомата I_а.пр. ≥ I _к.max⁽³⁾, где I _к.max⁽³⁾ - максимальное значение тока при трёхфазном КЗ за автоматом.

Для трансформатора с номинальной мощностью S_ном = 160 кВА (I_ном = 231 А)

Тогда I _к.max⁽³⁾ = 23,4 I_н = 23,4 ∙ 231 = 5405 А

Условие соблюдается, т.к. 5,41 кА < 18 < 75кА

4. Электромагнитный расцепитель автомата осуществляет мгновенную максимальную токовую отсечку. Для обеспечения селективной работы отсечки её ток срабатывания [2, с. 329]

I_с.о. =1,25 ∙ I_наг ,

I_наг – расчётный ток нагрузки. При этом ток уставки срабатывания электромагнитного расцепителя I_э.р.у.≥ I_с.о.

5. Коэффициент чувствительности отсечки (электромагнитного расцепителя):

где - ток двухфазного КЗ в месте установки автомата.

Ток за трансформатором 160 кВА

а за трансформатором 100 кВА

В том и в другом случае

где I_э.р.у = 1кА (табл. 6.1.)

Коэффициент чувствительности теплового расцепителя:

где - ток однофазного к.з. в наиболее удалённой точке защищаемого участка линии.

Величину коэффициента чувствительности проверим для ВЛ №1, отходящей от ПС №2 (S_н=100 кВА):

где - полное сопротивление трансформатора току замыкания на корпус, - полное сопротивление петли «фазный провод – нулевой провод» [2, с. 195];

где - активные сопротивления фазного и нулевого проводов, а X_п – индуктивное сопротивление петли. Для трансформатора с S_н = 100 кВА и схемы соединения обмоток «звезда – звезда с нулём» (1.2, с. 195). Для ВЛ №1 (табл. 5.3) петлю «фазный провод – нулевой провод» составляют два провода сечением А95 ( ). Длина петли 520м, X_п= 0,6 Ом/км [2,с. 195]. Тогда:

Так как номинальный ток теплового расцепителя , то

Таким образом, чувствительность защиты при замыканиях на корпус не обеспечивается. Повышение чувствительности защиты может быть достигнуто несколькими способами, из них наиболее эффективно применение трансформаторов со схемой со схемой соединения обмоток «звезда – зигзаг с нулём» и использование защиты ЗТИ-0,4 [4, с. 274].

Для трансформаторов «звезда – зигзаг с нулём» можно считать, что полное сопротивление трансформатора токам нулевой последовательности равно полному сопротивлению трансформатора токам прямой последовательности:

Тогда для трансформатора =100 кВА, U_н = 0,4 кВ;

Ток при однофазном КЗ:

Таким образом, при использовании вместо трансформаторов со схемой «звезда – звезда с нулём» аппаратов со схемой «звезда – зигзаг с нулём» необходимая чувствительность защиты от КЗ обеспечивается. Кроме того, при использовании трансформаторов «звезда – зигзаг с нулём» снижается влияние несимметрии нагрузки на напряжение сети и заметно улучшается качество напряжения. Эти трансформаторы рекомендуется применять действующими нормами [11].

Аналогично выполнена проверка чувствительности атоматов на других отходящих ВЛ 0,38 кВ. Результаты расчётов приведены в табл. 6.2

Таблица 6.2

Результаты проверки чувствительности защиты ВЛ 0,38 кВ

от однофазных КЗ

№ ПС	№ ВЛ	, Ом	, Ом		№ ПС	№ ВЛ	, Ом	, Ом
1	1				2	3
1	2				3	1
1	3				3	2
2	1	0,075	0,447	3,04	3	3
2	2				3	4

7. ВЫБОР ПЛАВКИХ ВСТАВОК ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ

ДЛЯ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ ПС 10/0,4 КВ

И ПРОВЕРКА СЕЛЕКТИВНОСТИ ИХ ЗАЩИТЫ

НА СТУПЕНЯХ 10 И 0,38 КВ

Номинальный ток плавкой вставки предохранителей ПКТ, устанавливаемых на стороне 10 кВ, выбирают по условию отстройки от бросков намагничивающего тока [4,с. 207-208]. Для трансформаторов 10/0,4 кВ с =160 кВА – 20 А. Затем проверяют выбранную вставку на селективность при отключении автоматов на стороне 0,38 кВ. Селективность будет обеспечена, если при КЗ за автоматом последует его отключение (время срабатывания t_к.з.) и только после его отказа со ступенью селективности t произойдёт плавление вставки.

Селективность будет обеспечена, если время плавления вставки t_в

где - коэффициент приведения каталожного времени плавления вставки ко времени её разогрева.

Полное время срабатывания автомата с учётом разброса его характеристики , ступень селективности примем . Тогда

Ток при трёхфазном КЗ за автоматом для трансформатора с кВА составляет

а для трансформаторов с кВА – 3378 А. Соответственно на стороне 10 кВ токи составят

По амперсекундным характеристикам плавких вставок предохранителей ПКТ [4, с. 210] для плавкой вставки с I_н = 15 А при токе 130 А время плавления составляет 0,5 с. Таким образом, и для трансформатора 100 кВА, и 160 кВА селективность защиты будет обеспечена. Плавкая вставка так же должна быть проверена по условию

где = 900 к² – допустимое время протекания тока КЗ в трансформаторе по условию термической стойкости, с; к = - отношение установившегося тока КЗ к номинальному току трансформатора.

В нашем случае при

u_к% = 4,5%к = 23,4 и

Таким образом, выбранные плавкие вставки обеспечивают безопасность трансформаторов при КЗ.