Меню

Расчет емкостного тока пример

Расчет уставок для цифровых устройств релейной защиты. Часть 4

Расчет уставок для цифровых устройств релейной защиты

В первой части данной работы [1] были рассмотрены примеры расчета уставок токовой отсечки, а во второй [2] — пример расчета уставок дифференциальных защит с применением дифференциальной токовой отсечки, уставки по току срабатывания которых меньше номинального тока электродвигателя.

Примеры расчета уставок для дифференциальных защит, токи срабатывания которых превышают номинальный ток электродвигателя рассмотрены в [10]

Продолжим рассмотрение методик расчета уставок для цифровых устройств релейной защиты. Как и ранее, расчёт уставок производим в первичных значениях токов, а после его окончания все уставки переводим во вторичные значения токов.

Часть 4. Алгоритмы защиты от однофазных замыканий на землю

В зависимости от наличия устройств компенсации ПУЭ [4] предусмотрено применение защиты от однофазных замыканий на землю.

Защита от ОЗЗ должна действовать на отключение асинхронного электродвигателя. В схеме защиты синхронного электродвигателя алгоритм ОЗЗ должен одновременно формировать сигнал на автомат гашения поля АГП (при его наличии).

Для электродвигателей мощностью более 2МВт такая защита должна предусматриваться при токах замыкания на землю, равных или превышающих 5А.

При мощности электродвигателя не превышающей 2 МВт и отсутствии устройств компенсации данную защиту предусматривают при токах замыкания на землю равных или превышающих 10А.

В электроустановках с компенсирующими устройствами защиту от ОЗЗ применяют в тех случаях, когда в нормальных условиях работы суммарный ёмкостной ток Iс∑ (иногда в технической литературе можно встретить другой термин — остаточный ток) превышает 10А.

Согласно требованиям ПУЭ [4] в сети с изолированной нейтралью суммарный ёмкостной ток Iс∑ не должен превышать:

  • 30 А — при напряжении сети 6 кВ;
  • 20 А — при напряжении сети 10 кВ.

Если схема управления электродвигателем не требует замедления действия защиты, то алгоритм защиты от ОЗЗ выполняют без выдержки времени.

При введении выдержки времени в алгоритм защиты от ОЗЗ рекомендуется применять токовую защиту (токовое реле) с током срабатывания от 50 до 200 А в первичных значениях для быстрого отключения электродвигателя при возникновении двойных замыканий на землю.

В блоках серии БМРЗ и БМРЗ-100 [8, 9] алгоритмы защиты от ОЗЗ могут быть выполнены одно- или двухступенчатыми с контролем:

  • тока нулевой последовательности (рис. 1, а);
  • напряжения нулевой последовательности (рис. 1, б);
  • тока и напряжения нулевой последовательности (рис. 1, в);
  • направления мощности (рис. 1, г).

В некоторых исполнениях блоков БМРЗ диаграмма направленности ОЗЗ может изменяться (рис. 1, д).

а) б)
в) г)
Рис. 1 Аналоговые входы в блоках БМРЗ для алгоритмов ОЗЗ

В зависимости от значения суммарного тока алгоритм ОЗЗ может действовать на сигнализацию (при токах меньших, чем установленные в [1]) или на отключение защищаемого электродвигателя. Для контроля тока нулевой последовательности используют специальные трансформаторы тока нулевой последовательности (см. ТТНП1 — ТТНП4 на рис. 2).

Рис. 2 Фрагмент схемы сети с изолированной нейтралью

Трансформаторы ТНП устанавливают либо в ячейке распределительного устройства, либо у выводов электродвигателя.

Пусть в кабельной линии кл4 возникло однофазное замыкание на землю ОЗЗ. После окончания переходного процесса, связанного с перезарядом емкостей сети Скл1 — Скл4, двигателя Сдв и трансформаторов Стр, весь суммарный емкостной ток Iс∑ двух неповрежденных фаз этой сети будет протекать через точку ОЗЗ.

Через другие присоединения сети, где ОЗЗ отсутствуют, будет протекать свой емкостной ток защищаемых присоединений, направленный в точку ОЗЗ. Поэтому для исключения ложных срабатываний необходимо выбирать значение уставки срабатывания, таким, чтобы оно превышало собственный ёмкостной ток защищаемого присоединения.

Задержку по времени срабатывания защиты от ОЗЗ рекомендуется устанавливать нулевой. При необходимости отстройки от переходных процессов выдержка времени алгоритма ОЗЗ может быть задана равной 0,1 с.

При увеличении выдержки срабатывания рекомендуется применять двухступенчатый алгоритм ОЗЗ в котором вторая ступень работает без выдержки времени.

Расчет уставок защиты от ОЗЗ для асинхронного двигателя

Методика расчета уставок иллюстрирована примером, в котором использованы данныые асинхронного электродвигателя серии А4, работающего от сети с изолированной нейтралью.

Данные для расчета:

  • Мощность на валу двигателя:
  • Коэффициент мощности:
  • Напряжение:
  • КПД:
  • Кратность пускового тока:
  • Значение тока трехфазного КЗ на вводах питания электродвигателя:
  • Электродвигатель подключен медным кабелем с бумажной изоляцией. Площадь сечения жилы 185 мм2. Длина кабеля — 40 метров.
  • Суммарное значение ёмкостного тока сети при ОЗЗ на вводах питания АД составляет .

В схеме защиты применен трансформатор тока нулевой последовательности типа ТЗР (табл. 1)

Таблица 1. Характеристики трансформаторов тока нулевой последовательности.

Тип трансформатора Коэффициент трансформации
ТЗЛ 1/25
ТЗЛМ 1/25
ТЗР 1/18
ТЗРЛ 1/30

Расчет начинаем с определения полной мощности электродвигателя , используя формулу (20) [1]:

,МВА
(20)

4.1 Подставив полученное значение расчетные данные в формулу (20) получим такое значение :

В приведенных выше данных для расчёта отсутствует информация об электрической емкости обмоток. Приближенное значение ёмкостного тока асинхронного двигателя напряжением 6 кВ можно найти её по формуле (21):

Для асинхронного двигателя с номинальным напряжением 10 кВ используют другую формулу:

4.2 Подставив полученное значение в формулу (21) получим:

Более точно значение емкостного тока можно определить по формулам (23) и (24), рекомендованным в [11]:


(23)

где — электрическая емкость двигателя в фарадах (Ф).

Ёмкость асинхронных двигателей и неявнополюсных синхронных двигателей находят по формуле (24):

Размерность и обозначения всех остальных величин приведены в данных для расчета.

Используя приведенные формулы найдем сначала электрическую ёмкость двигателя, а затем его ёмкостной ток.

4.3 Ёмкость двигателя серии А4, данные которого приведены выше, составит:

4.4 Подставив полученное значение ёмкости в формулу (23), находим:

Сравнивая результаты, полученные в формулах (21-1) и (23-1), видим, что они совпадают. Это служит доказательством корректности выполненных нами расчетов.

Значение ёмкостного тока кабельной линии находят либо из табл. 2 (для кабелей с бумажной изоляцией), либо вычисляют по формуле (25), дающей приближенный результат.


(25)

где — номинальное линейное напряжение кабельной линии, кВ; — длина кабельной линии, км.

Оба способа рекомендованы в [12]. Для кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена точное значение ёмкостного тока необходимо запрашивать у завода-изготовителя.

4.5 Используя табличные данные получим:

Для нашего случая значение ёмкостного тока кабельной линии находим по данным, приведенным в табл. 1:

Ток срабатывания защиты от ОЗЗ в первичных значениях вычисляют по формуле (27):


(27)

где kотс — коэффициент отстройки защиты от ОЗЗ; kвозвр— коэффициент возврата защиты от ОЗЗ; — коэффициент броска емкостного тока, обусловленного перезарядом емкостей электрической сети при ОЗЗ.

— емкостной ток защищаемого электродвигателя, А; — емкостной ток кабельной линии, соединяющий электродвигатель с ячейкой, А.

4.6 Подставив в формулу (27) значения величин, получим:

Здесь необходимо сделать некоторые пояснения. Раньше, для схем защиты с электромеханическими реле, значение коэффициента отстройки принимали =1,3. При использовании блоков БМРЗ этот коэффициент следует принимать .

Значение коэффициента возврата алгоритма защиты от ОЗЗ принимают , в соответствии с техническими данными, приведенными в руководствах по эксплуатации блоков серии БМРЗ и БМРЗ-100.

При расчетах уставок для защит с электромеханическими и статическими реле коэффициент броска емкостного тока принимали .

В связи с тем, что бросок апериодической составляющей тока ослабляется фильтрами блоков БМРЗ и БМРЗ-100, то значение этого коэффициента принимают другим, равным .

Для проверки чувствительности данной защиты находим значение коэффициента чувствительности по формуле (28):


(28)

где — суммарное значение емкостного тока сети при ОЗЗ на вводах питания, А.

Суммарное значение емкостного тока приведено в исходных данных для расчета, т.е. = 1, 4 А. Подставив исходные данные в формулу (28) определяем значение коэффициента чувствительности:

4. 7 Произведя вычисления, получим:

Полученный коэффициент чувствительности превышает минимальное значение 1,5, установленное для него в [4].

Ток срабатывания во вторичных значениях найдем по формуле (29-1), используя значение коэффициента трансформации для выбранного трансформатора тока нулевой последовательности типа ТЗР (табл.1):

Читайте также:  Треугольники напряжений сопротивлений мощностей для переменного тока

4.8 Подставив значения 3Iо и k тр, получим:

Для повышения стабильности срабатывания защиты принимаем выдержку первой ступени защиты замыканий на землю Tозз>> = 0,1 с


Рис. 3 Структурная схема двухступенчатого алгоритма защиты
от ОЗЗ в блоках БМРЗ

Действие алгоритма ОЗЗ в блоках БМРЗ может быть выбрано на сигнализацию или на отключение.

При наличии временной задержки необходимо применять защиту от двойных замыканий на землю, которая должна срабатывать без выдержки времени, т.е. Tозз> = 0.

Определение уставки срабатывания второй ступени ОЗЗ начнем с нахождения номинального тока электродвигателя по формуле (1).

4.9 Подставив исходные данные в формулу (1) и произведя вычисления, получим:

Знание номинального тока электродвигателя поможет нам найти уставку срабатывания защиты от двойных замыканий на землю в первичных значениях. С этой целью используем формулу (30):

, А
(30)

где — коэффициент отстройки; — коэффициент, показывающий допустимое значение токов нулевой последовательности для сетей с изолированной нейтралью с учетом разброса индуктивных сопротивлений фазных обмоток электродвигателя; — пусковой ток электродвигателя, А; — коэффициент пуска; — номинальный ток электродвигателя, А.

4. 10 Подставив в формулу (30) значения величин и произведя вычисления, получим:

Пересчитаем полученное значение уставки 3I0> во вторичные значения, для чего разделим полученную величину на коэффициента трансформации трансформатора:

3I0>>/18 = 6,24/18 = 0,35 А
(31)

В ПУЭ ([4], п. 5.3.48) для быстрого отключения двойных замыканий на землю рекомендовано выбирать уставку в первичных значениях от 50 до 100 А, т.е. уставка должна быть больше рассчитанной по формуле (30-1) по крайней мере в 8 раз (50/6,24 ≈ 8).

Для первичного значения тока ОЗЗ равного 50 А значение уставки во вторичных значениях составит:

3I0>> = 50/18 ≈ 2,8 А
(32)

Литература

  1. Гондуров С.А., Михалев С.В., Пирогов М.Г., Захаров О.Г. Расчет уставок для цифровых устройств релейной защиты. Токовая отсечка. //Материал размещен на странице: http://bmrz-zakharov.narod.ru/raschet/to.htm
  2. Гондуров С.А., Михалев С.В., Пирогов М.Г., Захаров О.Г. Расчет уставок для цифровых устройств релейной защиты. Дифференциальная защита электродвигателя. //Материал размещен на странице: http://bmrz-zakharov.narod.ru/raschet/DZT_DTO.htm
  3. Королев Е.П., Либерзон Э.М. Расчеты допустимых нагрузок в токовых цепях релейной защиты. М.: Энергия, 1980.
  4. Правила устройства электроустановок. М.: Госэнергонадзор России, 1998, 608 с.
  5. Шабад М.А. Трансформаторы тока в схемах релейной защиты. Экспериментальная и расчетная проверки. Конспект лекций. СПб, ПЭИПК, 2010.
  6. Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. М.: Энергоатомиздат, 2007, 549 с.
  7. Александров А.М. Выбор уставок срабатывания защит асинхронных электродвигателей напряжением выше 1 кВ. М.: Энергоатомиздат, 1987/
  8. Информация об алгоритмах, выполняемых блоками БМРЗ и БМРЗ-100 различных исполнений и модификаций // Материал размещен на странице: http://bmrz-zakharov.narod.ru/algoritmy.htm
  9. Алгоритмы защиты, выполняемые БМРЗ// Материал размещен на странице: http://bmrz-zakharov.narod.ru/new/_ANSI.htm
  10. Гондуров С.А., Михалев С.В., Пирогов М.Г., Захаров О.Г.Расчет уставок для цифровых устройств релейной защиты. Часть 3. Алгоритм дифференциальной защиты электродвигателя с торможением.// Материал размещен на странице: http://bmrz-zakharov.narod.ru/raschet/DZT_DTO2.htm//
  11. Слодарж М.И. Режимы работы, релейная защита и автоматика синхронных двигателей. М.: Энергия, 1977.
  12. Шабад М.А. Защита от однофазных замыканий на землю в сетях 6-35 кВ. СПб, ПЭИПК, 2001
  13. Рекомендации по выбору алгоритмов защит электродвигателей, предусмотренных в блоках БМРЗ и БМРЗ-100// Материал размещен на странице: www.bmrz-zakharov.narod.ru

[1] Нумерация формул в этой работе продолжает нумерацию, начатую в статьях [1, 2, 10].

Гондуров С.А., Михалев С.В.,
Пирогов М.Г., Захаров О.Г.
НТЦ «Механотроника», С-Петербург

Источник

Расчет емкостного тока замыкания на землю кабельной сети

Расчетная схема

Рисунок 3.1- Расчетная схема

Из схемы видно, что требуется определить емкостной ток простого однофазного замыкания на землю в кабельной сети напряжением 10 кВ. Питающий трансформатор не изображен, так как он не участвует в расчете.

Исходные данные

Данные для расчета емкостного тока замыкания в кабельной сети:

Номинальное напряжение сети Uном с = 10 кВ;

Номинальное напряжение высоковольтного кабеля Uном кл = 10 кВ;

Номинальное сечение высоковольтного кабеля Fном кл = 240 мм 2 ;

Длина высоковольтного кабеляLном кл = 4,9 км;

Исходные данные для остальных кабелей линий в распечатке программы RETZ.

Расчеты

Емкостной ток однофазного простого замыкания на землю определяется по формуле

где — удельный емкостной ток замыкания на землю в кабельной линии.

Суммарный емкостной ток замыкания на землю в кабельной сети найдем по формуле

где — емкостной ток замыкания на землю каждой из линий.

Суммарный емкостной ток замыкания на землю:

Согласно п. 1.2.16 ПУЭ компенсация емкостного тока замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью с номинальным напряжением Uном = 10 кВ должна осуществляться при достижении первым значения Iз доп = 20 А.

В данном случае .

Следовательно, необходима установка дугогасящего реактора (ДГР) в нейтрали трансформатора ГПП.

Автоматический расчет произведен по программе RETZ (PRES 1) результаты расчета приведены в распечатке.

ЕМКОСТНОЙ ТОК ЗАМЫКАНИЯ НА ЗЕМЛЮ В КЛ

U номинальное сети = 10 [кВ]

│ ЛИНИЯ │ U │ L │ F │ I │

│ │ номинал. │ длина │ кабеля │ замыкания │

│ │ кабеля │ линии │ │ на землю │

│ 1 │ 10 │ 4.900 │ 240 │ 8.183 │

│ 2 │ 10 │ 4.900 │ 185 │ 7.350 │

│ 3 │ 35 │ 4.900 │ 240 │ 8.890 │

│ 4 │ 10 │ 7.350 │ 240 │ 12.275 │

Суммарный емкостной ток замыкания на землю : 36.698 А

4 Расчет петли «фаза ноль»

Расчет петли «фаза – ноль» это расчет однофазного тока короткого замыкания на корпус оборудования в сетях до 1 кВ с глухозаземленной нейтралью.

Расчет проводиться с целью нахождения наименьшего тока короткого замыкания (КЗ), т.к. может быть, что и тогда защитная аппаратура может не сработать при . Для надежного отключения поврежденного оборудования должно выполняться неравенство:

где — номинальный ток расцепителя ближайшего автомата.

Согласно ПУЭ в случае питания ЭП до 1 кВ от понижающих трансформаторов при расчете токов КЗ следует исходить из условия, что подведенное к трансформатору напряжение неизменно и равно его номинальному напряжению.

На высоком напряжении трансформатора подключается система бесконечной мощности, поэтому можно считать что , напряжение системы

кВ.

— мощность цехового трансформатора Sном.т = 1600 кВА. (ТМ-1600/10)

— высшее напряжение трансформатора UВ = 10 кВ.

— низшее напряжение трансформатора UН = 0,4 кВ.

— потери короткого замыкания трансформатора РК= 16,5 кВт. Uк = 5,5 %.

— номинальный ток вводного автомата Iном.1 = 4000 А.

— номинальный ток автомата, защищающего РП, Iном.2 = 250 А.

— линия Л1 выполнена кабелем, сечением F1= 150 мм 2 , длиной L1=0,04 км;

— номинальный ток автомата, защищающего ЭП, Iном.3= 160 А.

— линия Л2 выполнена изолированным проводом в трубе, сечением F2= 50 мм 2 , длиной L2=0,047 км;

.

Так как система является источником бесконечной мощности, то сопротивление системы

.

б) Индуктивное сопротивление прямой и обратной последовательностей цехового трансформатора Т2

Ом.

Активное сопротивление прямой и обратной последовательностей цехового трансформатора Т2

Ом.

По отношению Х1 = 50/5,4 = 9,2 и R/R1 = 16,3/1 = 16,3 для трансформатора мощностью 1600 кВА с. 137 /3/, находим индуктивное и активное сопротивления нулевой последовательности:

в)Найдем сопротивления автоматов принимая Х1=1,0 и R/R1=1,0.

Индуктивное сопротивление i-ого автомата

,

где — индуктивное сопротивление i-ого автомата, согласно с.139/3/.

Активное сопротивление i-ого автомата

,

где — активное сопротивление i-ого автомата, согласно с.139/3/.

г)Индуктивное сопротивление прямой и обратной последовательностей линий:

где — удельное сопротивление iой линии, Ом/км, с. 139 /3/.

Активное сопротивление i-ой линии (прямой и обратной последовательностей)

где — удельное сопротивление i-ой линии, Ом/км, с. 139 /3/.

Для линий принимаем отношение Х1=4 и R/R1=9, согласно программе TKZ, тогда сопротивление нулевой последовательности:

линия 1:

линия 2:

Суммарное индуктивное сопротивление прямой последовательности (Х1, Ом)

Ом

Суммарное индуктивное сопротивление обратной последовательности (Х2, Ом)

Читайте также:  Ток в электролампе паяльника 0 5 а чему равен заряд который

Суммарное индуктивное сопротивление нулевой последовательности (Х, Ом)

Суммарное активное сопротивление прямой последовательности (R1, Ом)

Суммарное активное сопротивление обратной последовательности (R2, Ом)

Суммарное активное сопротивление нулевой последовательности (R, Ом)

Суммарное индуктивное сопротивление (Х, Ом)

Суммарное активное сопротивление (R, Ом)

Суммарное полное сопротивление (Z, Ом)

Действующее значение периодического тока однофазного короткого замыкания (In (1) , кА)

Постоянная времени апериодической составляющей (Та, с)

Ударный коэффициент (Куд)

Ударный ток в месте однофазного КЗ ( , кА)

Проверим неравенство ,

.

Итак, .

Условие выполняется, следовательно, при замыкании на корпус защитная аппаратура отключит поврежденный двигатель.

Автоматизированный расчет проводится с помощью программы TKZ. Результаты работы программы показаны в распечатке.

PАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Типы последовательных элементов :

6 Дpугой элемент ( X и R,Ом )

Номеpа элементов 1 2 3 4 5 6 7

Типы элементов 1 3 5 5 4 5 4

1) Источник : U = 10.00 кB , X = 0.00 Ом

Sтp (МВА) , Uв (кВ) , Uн (кВ) , Uк (%) , Pкз (кВт)

1.60 10.00 0.40 5.50 16.50

3)Автомат : Iном = 4000 A

4)Автомат : Iном = 200 A

Матеpиал жил : Алюминий , Fном = 150 мм2

Xу(Ом/км) , Rу(Ом/км) , L (км)

6)Автомат : Iном = 140 A

7) Изолированый провод в трубе

Матеpиал жил : Алюминий , Fном = 50 мм2

Xу(Ом/км) , Rу(Ом/км) , L (км)

Обатная последовательность , источник: X2/X1= 1.00

Нулевая последовательность : X0/X1

2) Тpансфоpматоp ( Y / Yo ) 9.20 R0/R1 = 16.30

РЕЗУЛЬТАТЫ РАСЧЕТА ОДНОФАЗНОГО К.З.

Точка к.з. за последним элементом номеp N 7

Номинальное напpяжение сети (кВ) Uном 0.380

Источник

Расчет емкостных токов присоединений в сети 6(10) кВ

В данной статье речь пойдет о расчете собственных емкостных токов для различных присоединений в сети 6(10) кВ с изолированной нейтралью.

Как известно через трансформатор тока нулевой последовательности (ТТНП) неповрежденных присоединений протекает собственный емкостной ток.

При однофазном замыкании на землю (ОЗЗ) через ТТНП поврежденного присоединения будет протекать суммарный емкостной ток всех неповрежденных присоединений.

Векторные диаграммы поврежденного и неповрежденного присоединения представлены на рис.1.

Рис.1 - Векторные диаграммы поврежденного и неповрежденного присоединений в сети с изолированной нейтральюРис.1 — Векторные диаграммы поврежденного и неповрежденного присоединений в сети с изолированной нейтралью

Исходя из выше изложенного, защиту от ОЗЗ выполняют отстраиваясь от собственного емкостного тока.

Расчет емкостных токов выполняется для следующих присоединений:

  • кабельные линии;
  • воздушные линии;
  • асинхронные и синхронные электродвигатели;
  • генераторы;

Кабельные линии

1. Удельный емкостной ток замыкания на землю для кабельной линии определяется по формуле 7 [Л1, с.6]:

1. Удельный емкостной ток замыкания на землю для кабельной линии определяется по формуле 7

  • Uф = Uл/√3 — фазное напряжение сети, В;
  • ω = 2Пf = 314 – угловая частота напряжения, (рад/с);
  • Сф — емкость одной фазы сети относительно земли (мкФ/км);

1.1 Емкостной ток кабельной линии определяется по формуле 6.4 [Л3, с.215]:

1.1 Емкостной ток кабельной линии определяется по формуле

  • L – длина кабельной линии, км;
  • m – число проводов (кабелей) в фазе линии.

Определить емкостной ток кабельной линии длиной 500 м, выполненный кабелем АПвЭВнг сечением 3х120 мм2 при напряжении сети 10 кВ.

1. Определяем удельный емкостной ток замыкания на землю для кабеля АПвЭВнг сечением 3х120 мм2:

1. Определяем удельный емкостной ток замыкания на землю для кабеля АПвЭВнг сечением 3х120 мм2

где: Сф = 0,323 мкФ/км — емкость одной фазы сети относительно земли, принимается из технических характеристик кабеля, которые предоставляет Завод-изготовитель, в данном случае значение Сф, принято из приложения 7 таблица 40 «Инструкция и рекомендации по прокладке, монтажу и эксплуатации кабелей с изоляцией из сшитого полиэтилена на напряжение 6,10,15,20 и 35 кВ ОАО «Электрокабель» Кольчугинский завод».

Как мы видим результат расчета совпадает со значением таблицы 40.

Таблица 40 - Емкостные характеристики кабелей

Если же вы не смогли найти значение Сф, для определения значения удельного емкостного тока можно воспользоваться таблицей из [Л2, с.141].

Удельные значения емкостных токов в кабельных сетях

2. Определяем емкостной ток кабельной линии, учитывая длину линии:

2. Определяем емкостной ток кабельной линии, учитывая длину линии

Воздушные линии

Емкостной ток для воздушной линии 6-35 кВ определяется по формуле представленной в [Л2, с.142]:

Емкостной ток для воздушной линии 6-35 кВ определяется по формуле

  • Uн – номинальное напряжение сети (6 или 10 кВ), кВ;
  • L –длина воздушней линии, км;
  • m – число проводов (кабелей) в фазе линии.

Синхронные и асинхронные электродвигатели

Собственный емкостной ток синхронных и асинхронных двигателей определяется по формуле 6.3 [Л3, с.215] и выражеться в амперах:

Собственный емкостной ток синхронных и асинхронных двигателей определяется по формуле 6.3

  • fном. – номинальная частота сети, Гц;
  • Сд – емкость фазы статора, Ф;
  • Uном. – номинальное напряжение электродвигателя, В.

Емкость фазы статора Сд принимается по данным завода-изготовителя. Если же данные значения отсутствуют, можно воспользоваться следующими приближенными формулами [Л3, с.215]:

  • для неявнополюсных СД и АД с короткозамкнутым ротором:

Емкость фазы статора Сд для неявнополюсных СД и АД с короткозамкнутым ротором

  • Sном. – номинальная полная мощность электродвигателя, МВА;
  • Uном. – номинальное напряжение электродвигателя, кВ.
  • для остальных электродвигателей:

Емкость фазы статора Сд для остальных электродвигателей

  • Uном. – номинальное напряжение электродвигателя, В;
  • nном. – номинальная частота вращения ротора, об/мин.

Турбогенераторы и гидрогенераторы

Собственный емкостной ток при замыкании одной фазы на землю турбогенераторов и гидрогенераторов определяется по той же формуле 6.3 [Л3, с.215], что синхронные и асинхронные двигатели, см. [Л4, с.48].

Емкость фазы статора Сд по отношению к землю для турбогенераторов и гидрогенераторов, определяется по тем же формулам, что и для двигателей, согласно [Л4, с.48].

Емкость фазы статора Сд для генераторов

В таблице 3 [Л4, с.48] проводиться значения емкостных токов при замыкании одной фазы на землю для некоторых типов турбогенераторов и гидрогенераторов. Особое внимание обратите на последние 2 столбца таблицы.

Таблица 3 - Емкостные токи генераторов

  1. РД 34.20.179 Типовая инструкция по компенсации емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях 6-35 кВ — 1993 г.
  2. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. М.А. Шабад -2003 г.
  3. Корогодский В.И., Кужеков С.Л., Паперно Л.Б. Релейная защита электродвигателей напряжением выше 1 кВ, 1987 г.
  4. Руководящие указания по релейной защите. Выпуск 01. Защита генераторов, работающих на сборные шины.
  5. СТО ДИВГ-058-2017. Расчет токов коротких замыканий и замыканий на землю в распределительных сетях. Методические указания. 2017г.

Поделиться в социальных сетях

Если вы нашли ответ на свой вопрос и у вас есть желание отблагодарить автора статьи за его труд, можете воспользоваться платформой для перевода средств «WebMoney Funding» .

Данный проект поддерживается и развивается исключительно на средства от добровольных пожертвований.

Проявив лояльность к сайту, Вы можете перечислить любую сумму денег, тем самым вы поможете улучшить данный сайт, повысить регулярность появления новых интересных статей и оплатить регулярные расходы, такие как: оплата хостинга, доменного имени, SSL-сертификата, зарплата нашим авторам.

Расчет тока однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью

В данном примере рассмотрим расчет тока однофазного замыкания на землю (ОЗЗ) для подстанции 10 кВ (Схема.

Расчет защиты от двойных замыканий на землю для генераторов

В данной статье пойдет речь о расчете защиты от двойных замыканий на землю для генераторов. Защита.

Пример определения токов КЗ с учетом токоограничивающего действия дуги

В предыдущей статье я рассматривал пример расчета токов металлического КЗ с учетом подпитки от.

Расчет уставок линии к конденсаторной установке 6 кВ

Содержание 1. Общая часть2. Исходные данные3. Токовая отсечка4. Защита от перегрузки5.Защита от повышения.

Проверка трансформатора тока на 10%-ную погрешность

Выполним проверку для трансформатора тока типа ТОЛ-СЭЩ-10-01-0,5S/0,5/10P-5/10/15-200/5У2 на 10%-ную погрешность по.

Владимир

Отлчиная статья. Благодарю

Отправляя сообщение, Вы разрешаете сбор и обработку персональных данных.
Политика конфиденциальности.

Источник



Компенсация емкостных токов в сетях с изолированной нейтралью

1. Основные характеристики ОЗЗ

Одним из наиболее частых видов повреждений на линиях электропередачи является однофазное замыкание на землю (ОЗЗ) — это вид повреждения, при котором одна из фаз трехфазной системы замыкается на землю или на элемент электрически связанный с землей. ОЗЗ является наиболее распространенным видом повреждения, на него приходится порядка 70-90 % всех повреждений в электроэнергетических системах. Протекание физических процессов, вызванных этим повреждением, в значительной мере зависит от режима работы нейтрали данной сети.

В сетях, где используется заземленная нейтраль, замыкание фазы на землю приводит к короткому замыканию. В данном случае ток КЗ протекает через замкнутую цепь, образованную заземлением нейтрали первичного оборудования. Такое повреждение приводит к значительному скачку тока и, как правило, незамедлительно отключается действием РЗ, путем отключения поврежденного участка.

Электрические сети классов напряжения 6-35 кВ работают в режиме с изолированной нейтралью или с нейтралью, заземленной через большое добавочное сопротивление. В этом случае замыкание фазы на землю не приводит к образованию замкнутого контура и возникновению КЗ, а ОЗЗ замыкается через емкости неповрежденных фаз.

Величина этого тока незначительна (достигает порядка 10-30 А) и определяется суммарной емкостью неповрежденных фаз. На рис. 1 показаны схемы 3-х фазной сети в режимах до и после возникновения ОЗЗ.

Читайте также:  Может ли разорвать от тока

Рисунок 1 – Схема сети с изолированной нейтралью а) в нормальном режиме; б) при ОЗЗ
Такое повреждение не требует немедленного отключения, однако, его длительное воздействие может привести к развитию аварийной ситуации. Однако при ОЗЗ в сетях с изолированной нейтралью происходят процессы, влияющие на режим работы электрической сети в целом.

На рис. 2 представлена векторная диаграмма напряжений.

Рисунок 2 – Векторные диаграммы напряжений а) в нормальном режиме; б) при ОЗЗ

При ОЗЗ происходит нарушение симметрии линейных фазных напряжений, напряжение поврежденной фазы снижается практически до 0, а двух “здоровых” фаз поднимаются до уровня линейных. При этом линейные напряжения остаются неизменными.

Компенсация емкостных токов в сетях с изолированной нейтралью

Сети 6-35 кВ работают, как правило, с изолированной нейтралью и относятся к сетям с малым током замыкания на землю, при полном (металлическом) замыкании на землю одной фазы такой сети напряжение поврежденной фазы относительно земли становится равным нулю, а значения напряжения неповрежденных фаз относительно земли увеличиваются до значений междуфазного напряжения, то есть в √3 раз:

Iса = Icb = √3 · Ic0 = √3 · U · ф · ω · С,

где Ic0 — емкостный ток фазы в нормальном режиме.

Поскольку векторы напряжений на неповрежденных фазах, а следовательно, и емкостных токов на землю этих фаз сдвинуты на 60⁰, ток в месте замыкания на землю поврежденной фазы равен:

Ic = √3 · Iса = 3 · Ic0 = 3 Uф · ω · С.

Соответственно емкостные токи в неповрежденных фазах также возрастают в √3 раз.

При проектировании сетей ток Iс может приближенно определяться следующим образом:

— для воздушных сетей: Iс = U · L / 350

— для кабельных сетей: Iс = U · L / 10,

где U — среднеэксплуатационное значение линейного напряжения, кВ; L — длина электрически связанной сети данного напряжения, км.

Ток Ic во много раз меньше тока междуфазных замыканий, однако при больших его значениях возникает угроза повреждения оборудования (в сетях 6-10 кВ), перехода однофазного замыкания на землю в междуфазное, а также возникновения перемежающейся дуги вызывающей опасные перенапряжения в сетях 20-35 кВ.

С незаземленными нейтралями могут работать сети 6 кВ при Ic ≤ 30 А, 10 кВ при Ic ≤ 20 А, 15-20 кВ при Ic ≤ 15 А. 35 кВ при Ic ≤ 10 А.

При больших емкостных токах для их компенсации устанавливаются дугогасящие заземляющие реакторы. При полном замыкании на землю одной фазы дугогасящий реактор оказывается под фазным напряжением и через место замыкания на землю проходят токи емкостный и индуктивный, отличающиеся по фазе на 180⁰ и взаимно компенсирующие друг друга. Мощность реактора выбирается по полному емкостному току замыкания на землю с учетом перспективы на 8-10 лет и округляется до ближайшего стандартного значения.

На подстанциях, трансформаторы которых работают раздельно, при емкостном токе каждой секции шин, превышающем допустимые значения, дугогасящие реакторы устанавливаются на обеих секциях. если емкостный ток секции меньше допустимого, а суммарный ток двух секций превышает допустимый, на подстанции устанавливается один дугогасящий реактор, который выбирается по суммарному емкостному току обеих секций и присоединяется к секции с большим током.

Последствия ОЗЗ

Несмотря на преимущества изолированной нейтрали, такой режим работы имеет ряд недостатоков:

  1. В зависимости от разветвленности сети емкостной ток может находиться в пределах от 0,1 до 500 ампер. Такая величина тока может представлять опасность для животных и людей, находящихся рядом с местом замыкания, по этой причине данные замыкания нужно выявлять и отключать, так же, как это делается и в сетях с глухозаземленной нейтралью.
  2. В большинстве случаев при ОЗЗ возникает дуговое замыкание на землю, которое может носить прерывистый характер. В таком случае, в процессе дугового замыкания возникают перенапряжения, превышающие в 2-4 раза номинальное фазное напряжение. Изоляция в процессе замыкания может не выдержать такие перенапряжения, вследствие чего возможны возникновения пробоя изоляции в любой другой точке сети и тогда замыкание развивается в двойное короткое замыкание на землю.
  3. В процессе развития и ликвидации ОЗЗ в трансформаторах напряжения возникает эффект феррорезонанса, что с высокой вероятностью приводит к их преждевременному выходу из строя.

Несмотря на перечисленные недостатки ОЗЗ не требует немедленного ликвидации повреждения. Согласно ПУЭ, при возникновении ОЗЗ возможно эксплуатация сети без отключения аварии в течении 4 часов, которые выделяются на поиск поврежденного участка.

Защита, реагирующая на наложенный ток.

Для повышения устойчивости функционирования защит от однофазных замыканий на землю, реагирующих на ток замыкания не промышленной частоты, была разработана защита, реагирующая на наложенный ток. Наложенный ток может быть частотой как выше промышленной, так и ниже. Для создания тока повышенной частоты возможно использование нелинейного сопротивления, включенного между нейтралью сети и землёй. Однако данное устройство значительно повышает стоимость таких защит и может снизить надёжность функционирования защиты. Также можно отметить тот факт, что значительная высокочастотная составляющая может присутствовать в токах присоединений и в нормальном режиме. Это в первую очередь относится к сетям, связанным с производствами, имеющими нелинейную нагрузку. В таких случаях описанный способ защиты непригоден. Кроме того, как показывают некоторые исследования, гармоники с частотой 100 Гц появляются почти в 2 раза чаще, чем, например, с частотой 25 Гц и амплитуды их намного больше.

К основным недостаткам защит, реагирующих на наложенный ток частотой ниже промышленной, можно отнести необходимость подключения в нейтрали сети специального устройства для создания контрольного тока, влияние на устойчивость функционирования защиты погрешностей ТТНП, возрастающих при уменьшении рабочей частоты, усложнение схемы первичной коммутации из-за необходимости подключения источника наложенного тока и трудности подключения источника вспомогательного тока при использовании в сети нескольких ДГР, установленных на разных объектах. Также не исключены сложности отстройки от естественных гармонических составляющих при внешних дуговых перемежающихся ОЗЗ, при которых спектр тока зависит от параметров сети и режима заземления её нейтрали, положения точки ОЗЗ в сети.

Защиты на централизованном принципе лишены недостатков индивидуальных защит, таких как ложные срабатывания, связанные с переходными процессами на неповрежденных линиях. В централизованных защитах в основном применяют сравнение амплитудных или действующих значений токов нулевой последовательности. Поврежденный фидер определяется на основе сравнения токов нулевой последовательности по всем присоединениям и выборе присоединения с максимальным током нулевой последовательности. Расчет этих значений может проводиться как в начальный момент времени, то есть, основываясь на переходных величинах замыкания, так и в установившемся режиме. Кроме того, возможно применение высших гармонических составляющих токов нулевой последовательности либо наложенного тока с частотой, отличной от промышленной. Для расширения области применения на подстанциях с большим числом присоединений, возможно введение в такие защиты дополнительной информации, которая позволяет произвести отстройку от действия в некоторых сложных режимах, например, получение информации о напряжении нулевой последовательности с другой секции шин подстанции может повысить чувствительность.

Расчет суммарного тока ОЗЗ

При замыкании на землю фазы одной из нескольких ЛЕП, что включенные к общему источнику, суммарный ток в месте замыкания за счет емкостных токов всех ЛЕП можно рассчитать несколькими методами.

Первый метод заключается в использовании удельных емкостей ЛЭП. Этот способ расчета даст наиболее точный результат и является предпочтительным. Удельные емкости ЛЭП можно взять из справочной литературы, или же из технических характеристик кабеля, предоставляемых заводом-изготовителем.

Выражение для определения тока ОЗЗ:

где С∑ – суммарная емкость фазы всех ЛЕП, причем С∑ = Суд l; Суд – удельная емкость фазы сети относительно земли, Ф/км; l – общая длина проводника одной фазы сети.

Второй метод применим для сетей с кабельными ЛЭП. Ток замыкания на землю для такой сети можно определить по эмпирической формуле:

Источник