ПОВІТРЯНИХ ЛІНІЙ НАПРУГОЮ 10 кВ
Мета заняття: Навчитися розраховувати параметри максимального струмового захисту та струмової відсічки повітряних ліній напругою 10 кВ
ТЕОРЕТИЧНІ ПОЛОЖЕННЯ
Для захисту розімкнутих сільських електричних мереж (із одностороннім живленням) від короткого замикання використовують максимальний струмовий захист (МСЗ) та струмову відсічку (СВ). Спрацьовують вказані захисти при перевищенні струму заданого значення (струму уставки). Відрізняються вони тим, що МСЗ діє із витримкою часу, а СВ – без витримки часу (миттєво). Якщо обидва пристрої використовують для захисту однієї і тієї ж ділянки лінії, то струм спрацювання реле відсічки вибирають значно більшим, ніж струм спрацювання реле МСЗ. Для розімкнутих сільських електричних мереж напругою 6…10 кВ МСЗ є основним захистом, а СВ – додатковим [2 с. 338, 336; 3 с. 300; 4 с. 325; 5 с. 263; 6 с. 236; 7 с. 298; 8 с. 204; 9 с. 222; 10 с. 168].
Максимальний струмовий захист лінії (МСЗ)
Струм спрацювання МСЗ повинен відстроюватися від робочого струму лінії з урахуванням можливих кидків струму самозапуску двигунів:
, (12.1)
де 
– коефіцієнт надійності, для реле типу РТ-85, РТ-40 kн = 1,2; [2 с. 340; 3 с.303; 4 с. 328; 5 с. 265; 7 с.301; 8 с.206; 9 с.230];
– коефіцієнт повернення реле, для реле типу РТ-85, РТ-40 
[2 с. 340; 3 с.303; 4 с. 328; 5 с.265; 7 с.301; 8 с.206; 9 с.230];
– коефіцієнт самозапуску, для ліній сільськогосподарського призначення приймається 
[2 с.340; 3с.303; 5с.265; 8 с.206; 9 с.230].
Селективна дія МСЗ лінії 10 кВ і запобіжників з високої сторони ТП 10/0,4 кВ забезпечуються при їх сумісній роботі, якщо виконується наступна умова:
– для захисту із залежною витримкою часу (РТ-80, РТ-90, РСТ-80АВ)
; (12.2)
– для захисту із незалежною витримкою часу (РТ-40, РСТ-40, РСТ-11)
, (12.3)
де Іпл. (5) – струм, при якому плавка вставка запобіжника найбільш потужної ТП 10/0,4 кВ перегоряє за 5 секунд [2 с. 447; 7 с. 250; 9 с. 210], А;
– струм, при якому плавка вставка запобіжника найбільш потужної ТП 10/0,4 кВ згорає за 0,3 секунди, А.
Струм спрацювання реле МСЗ визначається за формулою:
, (12.4)
де 
– найбільший, з отриманих за виразами (12.1 – 12.3), струм спрацювання захисту, А;
– коефіцієнт схеми [2 с.290; 3 с.297, 302; 4 с.319; 5 с. 265;
7 с.303; 8 с.206];
– коефіцієнт трансформації трансформатора струму [2 с. 451;
7 с. 239; 12 с. 294].
З урахуванням (12.1) струм спрацювання реле максимального струмового захисту:
. (12.5)
Уставку струму спрацювання реле вибирають за умовою:
. (12.6)
Якщо 
перевищує максимальний струм уставки обраного реле 
(наприклад, для реле РТ-85 =10 (5) А), то рекомендується збільшити ктс (на один, два ступеня) або прийняти до встановлення реле іншого типу і повторити розрахунок .
В схемах захисту, оперативні кола яких живляться безпосередньо від трансформаторів струму, для вибору струму уставки додається умова надійного спрацювання електромагніту привода вимикача зі струмом спрацювання 5А:
А. (12.7)
Струм первинного кола спрацювання захисту 
(уточнене значення):
. (12.8)
Вибраний захист перевіряють на чутливість до струму к.з. в кінці зони захисту (надійність спрацьовування). Для цього визначають коефіцієнт чутливості захисту:
, 
(12.9)
де 
– струм двофазного к.з. 
в кінці ділянки, що захищається, А;
В основній зоні дії захисту 
. Якщо МСЗ виконує функції резервного захисту, тоді 
.
Другим основним параметром МСЗ є витримка часу захисту. Для захистів із незалежною витримкою часу:
, (12.10)
де 
– витримка часу попереднього захисту, с.
– ступінь витримки часу, с.
Ступінь витримки часу для захистів із незалежною видержкою часу D t = 0,4...0,6 с. Для захистів із залежною витримкою часу D t = 0,6 с – для реле РТ-80 та D t = 0,7 с для реле РТВ.
В радіальних мережах з одностороннім живленням селективність МСЗ забезпечується вибором відповідних витримок часу, які збільшуються у напрямку від споживача до джерела живлення.
Струмова відсічка лінії (СВ)
Струм спрацьовування відсічки ПЛ 10 кВ вибирається за наступними умовами:
– струм спрацьовування СВ повинен бути більшим за максимальний струм к.з. у місці підключення найближчого до РТП трансформатора 10/0,4 кВ:
, (12.11)
де 
– максимальний струм к.з. (
) у точці підключення найближчого до РТП трансформатора 10/0,4 кВ, А;
– коефіцієнт надійності (для реле РТ-40 kн = 1,2…1,3; для реле РТ- 80 і РТМ kн = 1,5…1,6) [2 с.344; 3 с.309; 4 с. 337; 5 с. 268; 8 с.206; 9 с.231].
– струмова відсічка не повинна спрацьовувати під час кидків струму намагнічування трансформаторів 10/0,4 кВ, тобто
, (12.12)
де 
– сумарна потужність трансформаторів ТП 10/0,4 кВ, що живляться від лінії 10 кВ, кВА.
Струм спрацювання реле відсічки визначається за формулою:
, (12.13)
де 
. – найбільше із значень, що отримані за виразами (12.11) і (12.12).
Значення, отримане за виразом (12.13) округляємо до струму уставки 
, А, обраного типу реле, за умови:
. . (12.14)
Тоді дійсне (уточнене) значення первинного струму спрацювання відсічки:
. (12.15)
Якщо захист реалізовано на реле типу РТ-80 (РТ-85, РТ-90) струм уставки реле відсічки не визначають, а находять кратність відсічки:
, (12.16)
де – струм уставки МСЗ реле РТ-80 (РТ-85, РТ-90).
Кратність відсічки для реле типу РТ-80 може мати значення: 2, 4, 6, 8.
Чутливість відсічки (надійність спрацьовування):
, 
(12.17)
де 
– струм к.з. у місці встановлення захисту в найбільш сприятливому за умовами чутливості режимі (трифазне к.з.).
– мінімальне значення коефіцієнта схеми [3с.302; 5с.265; 7с.303].
Згідно із [2, 3] для додаткових захистів повітряних ліній 
.
Ефективність відсічки оцінюється зоною її дії, яка повинна становити не менш 15-20% довжини лінії від місця встановлення захисту.
ЛІТЕРАТУРА
2. с. 338-348, 366; 3 с.300-311; 4 с.325-339; 5 с.263-274; 6 с.236-250; 7 с. 298-316; 8 с.204-212; 9 с.230-232; 10 с.170-173.
КОНТРОЛЬНІ ЗАПИТАННЯ
1. Призначення релейного захисту?
2. Які вимоги ставляться до релейного захисту обладнання?
3. Які типи реле застосовуються для релейного захисту?
4. Як класифікуються реле за способом включення в коло, що контролюється та за способом дії на вимикач?
5. Як захищаються повітряні лінії напругою 6…10 кВ від аварійних режимів?
6. Що таке максимальний струмовий захист обладнання?
7. Як забезпечується селективність МСЗ?
8. За якими параметрами вибирають струм спрацювання МСЗ повітряної лінії?
9. З якою метою визначають коефіцієнт чутливості захисту?
10. За якими параметрами перевіряють МСЗ лінії на чутливість?
11. Що таке струмова відсічка повітряної лінії?
12. За якими параметрами вибирають струм спрацювання СВ лінії?
13. Як забезпечується селективність дії струмової відсічки?
14. За якими параметрами перевіряють на чутливість СВ лінії?
Задача 12.1
Розрахувати максимальний струмовий захист (МСЗ) та струмову відсічку (СВ) повітряної лінії напругою 10 кВ. Максимальний робочий струм на головній ділянці лінії 
= 41,3 А, найбільш потужна підстанція лінії S н = 160 кВА, сумарна потужність трансформаторів ТП 10/0,4 
кВА. Параметри мережі наведено на рисунку 12.1.
 |
Рисунок 12.1 – Розрахункова схема повітряної лінії 10 кВ
РОЗВ’ЯЗАННЯ:
В якості основного захисту лінії приймаємо МСЗ.
Розрахунок параметрів МСЗ.
1. Приймаємо дворелейну схему МСЗ із з’єднанням трансформаторів струму в «неповну зірку». Для захисту використовуємо струмові реле РТ-80/1.
2. Розраховуємо струм спрацювання захисту (МСЗ) за умовами:
а) 
.
Приймаємо для реле РТ-80: kн = 1,2; kпов = 0,8…0,85. kс.зап = 1,2…1,3.
А.
б) 
.
Для найпотужнішої ТП, що живиться від лінії 10 кВ, із S н = 160 кВА: 
= 20А, 
А [2 c. 446].
А.
В якості струму спрацьовування МСЗ Ісп.МСЗ. . вибираємо більше із отриманих значень:
приймаємо 
А.
3. Визначаємо струм спрацьовування реле МСЗ:
; 
А.
4. Вибираємо уставку реле за умовою:
.
Враховуючи, що в реле РТ-80/1 уставка може змінюватись в межах 4...10А, приймаємо: Іу.р.МСЗ = 10 А.
6. Визначаємо уточнене значення струму спрацювання захисту:
; 
А.
Приймаємо до встановлення реле РТ 80/1 із Іу.р . МСЗ = 10А.
6. Виконуємо перевірку чутливості (надійності) МСЗ:
; 
А.
. 
Умова виконується. Обраний захист забезпечує необхідну чутливість.
В якості додаткового захисту лінії 10 кВ приймаємо СВ.
Виконуємо розрахунок параметрів струмової відсічки.
1. Розраховуємо струм спрацьовування відсічки за умовами:
а) , 
А.
б) 
, 
А.
В якості струму спрацьовування відсічки вибираємо більше із отриманих значень:
приймаємо 
А.
2. Визначаємо струм спрацьовування реле відсічки:
, 
А.
3. Визначаємо кратність відсічки (для реле РТ-80):
, 
.
Умова виконується, так як кратність відсічки для реле типу РТ-80 може мати значення: 2, 4, 6, 8. Приймаємо 
.
4. Визначаємо уточнений струм спрацьовування реле СВ:
; 
А.
4. Дійсне (уточнене) значення струму спрацьовування відсічки:
А.
6. Виконуємо перевірку струмової відсічки на чутливість:
; 
.
Для додаткових захистів повітряних ліній .
умова виконується.
Остаточно приймаємо в якості додаткового захисту лінії струмову відсічку із розрахованими параметрами.
Задача 12.2 (самостійно)
Розрахувати максимальний струмовий захист (МСЗ) та струмову відсічку (СВ) повітряної лінії напругою 10 кВ (рисунок 12.2). Параметри електричної мережі за варіантами наведено в таблиці 12.1.
Рисунок 12.2 – Розрахункова схема повітряної лінії 10 кВ
Таблиця 12.1 – Параметри електричної мережі 10 кВ
| Варіант |  , А
|  , А
|  А
|  , А
|  , кВА
|  ,
кВА
|
|
| 20,5 | 50/5 | ||||||
| 70,1 | 100/5 | ||||||
| 23,8 | 50/5 | ||||||
| 68,1 | 100/5 | ||||||
| 22,2 | 50/5 | ||||||
| 66,3 | 100/5 | ||||||
| 38,9 | 75/5 | ||||||
| 65,0 | 100/5 | ||||||
| 18,4 | 30/5 | ||||||
| 19,3 | 50/5 | ||||||
| 63,2 | 100/5 | ||||||
| 24,7 | 50/5 | ||||||
| 60,4 | 75/5 | ||||||
| 26,1 | 50/5 | ||||||
| 58,2 | 75/5 | ||||||
| 28,3 | 50/5 | ||||||
| 55,4 | 75/5 | ||||||
| 30,2 | 50/5 | ||||||
| 50,4 | 75/5 | ||||||
| 33,1 | 50/5 | ||||||
| 52,6 | 100/5 | ||||||
| 35,8 | 50/5 |
ЗАНЯТТЯ 13.
