Vitasvet-energo.ru

Витасвет Энерго
2 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Емкостный ток кабельной линии формула

Емкостный ток кабельной линии формула

Релейная защита

В последнее время в России все большее распространение получают сети 6–10 кВ с низкоомным резистивным заземлением нейтрали. Особенностью данных сетей является действие защиты от однофазных замыканий на землю поврежденного фидера на отключение.
Сложность эксплуатации заключается в определении тока срабатывания защит от замыкания на землю и обеспечении требуемой селективности работы защит. Свои предложения высказывают наши авторы из Республики Коми.

МТЗ линии 6-35 кВ

Я уже рассматривал МТЗ, но, повторение — мать ученья. Максимальная токовая защита с выдержкой времени выступает в качестве первой ступени трехступенчатой защиты линии. Для расчета необходимо рассчитать ток срабатывания защиты, ток уставки, выдержку времени и отстроиться от соседних защит.

1) На первом этапе определяем ток срабатывания защиты с учетом токов самозапуска и других сверхтоков, которые протекают при ликвидации КЗ на предыдущем элементе:

в данной формуле мы имеем следующие составляющие:

Iс.з. — ток срабатывания защиты 2РЗ, величина, которую мы и определяем

— коэффициент надежности, который на самом деле можно считать скорее коэффициентом отстройки для увеличения значения уставки; для микропроцессорных равен 1,05-1,1, для электромеханических 1,1-1,4.

kсзп — коэффициент самозапуска, его смысл в том, что при КЗ происходит просадка напряжения и двигатели самозапускаются. Если нет двигателей 6(10) кВ, то коэффициент принимается 1,1-1,3. Если нагрузка есть, то производится расчет при условии самозапуска ЭД из полностью заторможенного состояния. Коэффициент самозапуска определяется, как отношение расчетного тока самозапуска к максимальному рабочему току. То есть зная ток самозапуска, можно не узнавать максимальный рабочий ток, хотя без этого знания не получится рассчитать ток самозапуска — в общем, сократить формулу не удастся особо.

— коэффициент возврата максимальных реле тока; для цифровых — 0,96, для механики — 0,65-0,9 (зависит от типа реле)

Iраб.макс. — максимальный рабочий ток с учетом возможных перегрузок, можно узнать у диспетчеров, если есть телефон и полномочия. Для трансформаторов до 630кВА = 1,6-1,8*Iном, для трансформаторов двухтрансформаторных подстанций 110кВ = 1,4-1,6*Iном.

2) На втором этапе определяем ток срабатывания защиты, согласуя защиты Л1 и Л2:

Iс.з.посл. — ток срабатывания защиты 2РЗ

kн.с. — коэффициент надежности согласования, величина данного коэффициента от 1,1 до 1,4. Для реле РТ-40 — 1,1, для РТВ — 1,3. 1,4.

— коэффициент токораспределения, при одном источнике питания равен единице. Если источников несколько, то рассчитывается через схемы замещения и сопротивления элементов.

Первая сумма в скобках — это наибольшая из геометрических сумм токов срабатывания МТЗ параллельно работающих предыдущих элементов. Вторая сумма — геометрическая сумма максимальных значений рабочих токов предыдущих элементов, кроме тех, с которыми происходит согласование.

3) На третьем этапе выбираем наибольший из токов, определенных по условиям 1) и 2) и рассчитываем токовую уставку:

kсх — коэффициент схемы, данный коэффициент показывает во сколько раз ток в реле больше, чем ток I2 трансформатора тока при симметричном нормальном режиме работы; при включении на фазные токи (звезда или разомкнутая звезда) равен 1, при включении на разность фазных токов (треугольник) равен 1,73.

— коэффициент трансформации трансформатора тока.

4) Далее определяется коэффициент чувствительности, который должен быть больше или равен значения, прописанного в ПУЭ.

Отношение минимального тока, протекающего в реле, при наименее благоприятных условиях работы, к току срабатывания реле (уставке). Для МТЗ значение kч должно быть не менее 1,5 при кз в основной зоне защиты и не менее 1,2 при кз в зонах дальнего резервирования.

5) Определяемся с уставкой по времени

Смысл уставок по времени в следующем: если у нас КЗ как на рисунке выше, то сначала должен отключиться выключатель Л1 (находящийся ближе к КЗ), это необходимо, чтобы оставить в работе неповрежденные участки системы.

То есть tс.2рз=tс.1рз+dt, где дельта t — ступень селективности. Эта величина зависит от быстродействия защит (в частности точности работы реле времени) и времени включения-отключения выключателей.

Если предыдущая РЗ является токовой отсечкой или же РЗ выполнена на электронных (полупроводниковых) реле — dt можно принять 0,3с. Если же в РЗ используются электромеханические реле, то dt может быть 0,5. 1,0. Для различных реле эта величина может доходить до нескольких секунд.

Читать еще:  Проходной выключатель с светодиодом схема подключения

Как было написано выше, особенностью МТЗ является накапливание выдержек времени от элемента к элементу. И чем больше величина dt, тем большей будет отдаленная уставка. Для решения этой проблемы следует устанавливать цифровые РЗ (dt=0,15. 0,2с) и одинаковые выключатели. Ведь, если выключатели одного типа, то и время срабатывания у всех одинаковое. А если, оно невелико, то и суммарная величина будет мала.

В общем выбор мтз состоит из трех этапов:

  • несрабатывание 2РЗ при сверхтоках послеаварийных режимов
  • согласование 2РЗ с 1РЗ
  • обеспечение чувствительности при КЗ в конце Л1(рабочая зона) и в конце Л2 (зона дальнего резервирования)

Пример расчета емкостного тока сети

Значение емкостного тока, возникающего в процессе замыкания фазы на землю, определяется лишь величиной емкостного сопротивления сети. По сравнению с индуктивными и активными сопротивлениями, емкостное сопротивление обладает более высокими показателями. Поэтому первые два вида сопротивлений при расчетах не учитываются.

Образование емкостного тока удобнее всего рассматривать на примере трехфазной сети, где в фазе А произошло обычное замыкание. В этом случае величина токов в остальных фазах В и С рассчитывается с помощью следующих формул:

Модули токов в этих фазах Iв и Iс, учитывая определенные допущения С = СА = СВ = СС и U = UА = UВ = UС можно вычислить при помощи еще одной формулы: Значение тока в земле состоит из геометрической суммы токов фаз В и С. Формула целиком будет выглядеть следующим образом: При проведении практических расчетов величина тока замыкания на землю может быть определена приблизительно по формуле: , где Uср.ном. – является фазным средненоминальным напряжением ступени, N – коэффициент, а l представляет собой суммарную длину воздушных и кабельных линий, имеющих электрическую связь с точкой замыкания на землю (км). Оценка, полученная с помощью такого расчета, указывает на независимость величины тока от места замыкания. Данная величина определяется общей протяженностью всех линий сети.

Порядок расчёта параметров однофазного замыкания

Расчет емкостного тока замыкания предлагаем рассмотреть на примере типовых электрических подстанций с действующим напряжением 10 киловольт.

Для повышения точности проводимых при этом выкладок советуем воспользоваться методом, при котором за основу берётся показатель удельного ёмкостного тока. (С его рабочими значениями можно будет ознакомиться в одной из таблиц, приведённых в приложении). Формула, в соответствии с которой рассчитывается этот показатель, выглядит следующим образом:

Uф – эта фазное напряжение 3-х фидерной электросети, киловольты,

Со – величины ёмкости каждой отдельной фазы по отношению к земле (микрофарады/километры).

Сразу же вслед за этим можно будет приступать к определению величины ёмкостной составляющей тока в самой фидерной линии:

По завершении основного расчёта переходим к определению параметров срабатывания защиты от перенапряжений (компенсационных токов).

При их проведении следует исходить из показателя емкостного тока защиты, определяемого по формуле:

где:
Кн – показатель надежности работы защиты (обычно он принимается равным 1,2),

Кбр – показатель так называемого «броска», учитывающий скачок тока в момент возникновения однофазного замыкания на землю (ОЗЗ),

Ic фидера макс. – емкостный ток подлежащего защите фидера.

Соблюдение неравенства, обозначенного в приведённой выше формуле, позволяет обеспечить условия, при которых даже при возникновении однофазного замыкания на землю защита не будет срабатывать.

Для реле ЭМ типа рекомендуемый показатель надёжности срабатывания защиты, как правило, выбирается равным 2 или 3 единицам. При этом в защитной схеме не предусматривается специальная временная задержка. При установке в этих цепях цифровых реле рабочее значение показателя Кбр = 1-1,5.

В заключение отметим, что для различных промышленных устройств фидерной защиты указанные параметры могут иметь значения, несколько отличающиеся от тех, что приведены в расчётах.

5. Дугогасящий реактор

Для ограничения емкостных токов в нейтраль трансформатора вводится специальный дугогасящий реактор (рис. 3).

Читать еще:  Как правильно подключить двойной выключатель со светодиодом


Рисунок 3 – Дугогасящий реактор

Этот способ является наиболее эффективным средством защиты электрооборудования от замыканий на землю и компенсации емкостного тока. С его помощью удаётся снизить (компенсировать) ток однофазного замыкания на землю, возникающий сразу после аварии.

1 Тема от Aleks_f 2017-11-10 09:41:40

  • Aleks_f
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2011-04-21
  • Сообщений: 97
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Тема: Расчет тока однофазного замыкания на землю в сети 20кВ

Здравствуйте!
Подскажите пожалуйста методику для расчета тока однофазного замыкания на землю в сети 20кВ с низкоомным заземлением нейтрали.
На подстанции 220/20 в нейтрали установлен резистор 12 Ом и ток ОЗЗ равен 1000А.
Как определить какой ток будет при ОЗЗ в кабеле длиной 10 км?

2 Ответ от retriever 2017-11-10 15:57:06 (2017-11-10 16:01:28 отредактировано retriever)

  • retriever
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2012-11-26
  • Сообщений: 2,521
  • Репутация : [ 12 | 0 ]

Re: Расчет тока однофазного замыкания на землю в сети 20кВ

В симметричных составляющих
I=3·Eф/(Z1+Z2+Z0)

Z1s, Z2s — сопротивление системы прямой и обратной последовательности (одинаковые), можно вычислить по сопротивлению (авто?) трансформатора 220/20, можно — более надежно — по токам КЗ на шинах 20 кВ
Z1s=Z2s=(1.05. 1.1)·Uном/(sqrt(3)·Ik(3))

Z0нейтралеобр.т — сопротивление нейтралеобразующего трансформатора или ФМЗО, в нейтраль которого подключен резистор.

. Расчет вести в комплексах, R — активное сопротивление, у всех остальных Z-ов ярко выраженная индуктивная составляющая
Z0 кабеля можно посчитать по РУ11 стр. 74. (трехжильный).
Для одножильных кабелей там тоже есть пример.

Также есть книжка Дмитриев Заземление экранов силовых однофазных кабелей 6-500 кВ (выдержки из нее вошли в какой-то стандарт ФСК)
Т.к. в книжке много букв, то сразу скажу — вначале считаем по стр. 34 (таблица), потом по стр.35 (таблица), потом по стр.38 (таблица). Считать лучше в маткаде или Smath (чтобы сразу в комплексах, у экселя с этим проблемы).

3 Ответ от Aleks_f 2017-11-13 09:34:35 (2017-11-13 10:01:28 отредактировано Aleks_f)

  • Aleks_f
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2011-04-21
  • Сообщений: 97
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Расчет тока однофазного замыкания на землю в сети 20кВ

Спасибо за такой подробный ответ!
А где указано, что сопротивление резистора нейтрали нужно умножать на 3?
У меня по расчетам получается, что остальные параметры в формуле оказываются значительно меньше: 3*12=36 Ом.
Сопротилвение нул. последовательности грубо принял 4,5*Zпрямой посл.
Получилось, что длина кабеля мало влияет на значение тока ОЗЗ, а когда выставляю длину кабеля 0, ток на шинах ПС получается 555А, хотя по идее должен быть порядка 1кА..
Можете взглянуть на мой расчет в эксель? (комплексы считал как корень из суммы квадратов)

Расчет ОЗЗ_РП.xls 32.5 Кб, 19 скачиваний с 2017-11-13

You don’t have the permssions to download the attachments of this post.

4 Ответ от retriever 2017-11-13 09:51:44

  • retriever
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2012-11-26
  • Сообщений: 2,521
  • Репутация : [ 12 | 0 ]

Re: Расчет тока однофазного замыкания на землю в сети 20кВ

У вас корень(3) лишний в финальной формуле.
Так должно быть

А так у вас
=3*20/КОРЕНЬ(3)/(КОРЕНЬ(3)*КОРЕНЬ(I32^2+I33^2))

Тогда при длине кабеля ноль как раз примерно так и получается около 1000 А на шинах.

5 Ответ от Aleks_f 2017-11-13 10:05:48 (2017-11-13 09:59:29 отредактировано Aleks_f)

  • Aleks_f
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2011-04-21
  • Сообщений: 97
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Расчет тока однофазного замыкания на землю в сети 20кВ

Добавлено: 2017-11-13 10:05:48

3*Eф , здесь 3 — это коэффициент m(п) — из РД по расчету ТКЗ?

расчет ТКЗ.jpg 375.6 Кб, 2 скачиваний с 2017-11-13

You don’t have the permssions to download the attachments of this post.

6 Ответ от retriever 2017-11-13 10:20:19 (2017-11-13 10:34:17 отредактировано retriever)

  • retriever
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2012-11-26
  • Сообщений: 2,521
  • Репутация : [ 12 | 0 ]

Re: Расчет тока однофазного замыкания на землю в сети 20кВ

То, что резистор утроенным.
Вообще об этом упоминается в учебнике Ульянов Электромагнитные переходные процессы.
А так, если стоит вопрос — как вывести
Через резистор течет сумма токов Ia+Ib+Ic
Получается, что в каждой фазе создается дополнительное падение напряжения
dUa=R*Ia+R*Ib+R*Ic
dUb=R*Ia+R*Ib+R*Ic
dUc=R*Ia+R*Ib+R*Ic

Т.е. резистор можно заменить фиктивным трехфазным элементом, у которого сопротивление каждой фазы R, и коэффициент взаимоиндукции между каждой парой фаз R

Читать еще:  Как правильно установить выключатель освещения

[dUa] [R R R] [Ia]
[dUb] =[R R R]*[Ib]
[dUc] [R R R] [Ic]

Элемент вида (линия, трансформатор, реактор, неявнополюсная машина)
[ZL Zm Zm]
[Zm ZL Zm]
[Zm Zm ZL]

Переводится в симметричные составляющие как
[Z0 0 0]
[0 Z1 0] =
[0 0 Z2]

Для вышеприведенного резистора получается, что его Z0=R+2R=3R, Z1=Z2=R-R=0

Добавлено: 2017-11-13 11:20:19

3*Eф , здесь 3 — это коэффициент m(п) — из РД по расчету ТКЗ?

Да, это он.
Вообще
Iк(1)=Eф/ZL

Из приведенных выше формул получается, что Z0=ZL+2Zm, Z1=Z2=ZL-Zm, тогда ZL=(Z0+2Z1)/3
Iк(1)=3Eф/(Z0+2Z1)

7 Ответ от Aleks_f 2017-11-13 11:52:58

  • Aleks_f
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2011-04-21
  • Сообщений: 97
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Расчет тока однофазного замыкания на землю в сети 20кВ

8 Ответ от High_Voltage 2017-11-13 17:29:06

  • High_Voltage
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Откуда: ХМАО-Югра
  • Зарегистрирован: 2014-03-07
  • Сообщений: 1,271
  • Репутация : [ 1 | 0 ]

Re: Расчет тока однофазного замыкания на землю в сети 20кВ

Почему нельзя посчитать так: ЭДС обмотки НН (20 кВ) разделить на сопротивление петли по которой замыкается ток, т.е. I=E/(Zжилы кабеля+Zземли+Rрезистора)?

9 Ответ от retriever 2017-11-13 18:00:59

  • retriever
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2012-11-26
  • Сообщений: 2,521
  • Репутация : [ 12 | 0 ]

Re: Расчет тока однофазного замыкания на землю в сети 20кВ

Потому что
1) с землей есть взаимоиндукция (тогда надо учитывать и ее), поэтому Zземли отдельно не совсем правильно.
Формулы по расчету сопротивления кабеля уже учитывают землю, т.е. ее отдельно прибавлять не надо.
2) Zжилы кабеля — ее параметры еще надо найти, а Z1, Z0 можно где-то подглядеть.

Т.е. тут все упирается в расчет перечисленных вами параметров, так-то по физике в конечном счете получается примерно так, как вы написали

10 Ответ от BPA4 2018-06-10 22:23:05

  • BPA4
  • Пользователь
  • Неактивен
  • Зарегистрирован: 2014-10-16
  • Сообщений: 82
  • Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Расчет тока однофазного замыкания на землю в сети 20кВ

Доброго времени суток всем участникам данной темы!
у меня вопросы тоже связаны данной темой!
Мне необходимо рассчитать защиту от замыкания на землю(ЗНЗ) ячейки 6 кВ. Ячейка питает КТП, длина кабеля 1 км. Для РУ-6 кВ нейтраль компенсированная дугогасящими реакторами(ДГР) включенными параллельно с высокомными резисторами(Рз). Схема во вложении (упращённая). Вопросы вот в чём:
1. При расчете значения суммарного емкостного тока в сети принимать во внимание отходящие кабельные линии(КЛ) со всех секций шин или только КЛ той секции на которой установлена моя ячейка?
2. Учитываются ли при этом вводные кабели идущие от реакторов(Рк)?
3. Интересует наглядный пример расчета ЗНЗ при нейтрали компенсированной дугогасящими реакторами, включенными параллельно с высокомными резисторами.
Подскажите, пожалуйста!

Схема.jpeg 175.22 Кб, 8 скачиваний с 2018-06-10

You don’t have the permssions to download the attachments of this post.

Дифференциальный метод сравнения к содержанию

Ещё один проверенный метод определения повреждений кабельных линий – это дифференциальный метод сравнения.

Дифференциальный метод сравнения или дифференциальный метод относится к методам предварительной локализации повреждений кабеля. Используется в разветвленных электросетях, где стандартные рефлектометрические методы не могут дать необходимых результатов. Этот метод позволяет выполнять предварительную локализацию высокоомных и заплывающих повреждений. Название «дифференциальный метод сравнения» происходит от того, что выполняется сравнение двух параллельно полученных ICM-графиков, возникающих после подачи импульсной волны. Для этого генератор импульсной волны одновременно подсоединяется к поврежденной и к исправной фазе. Измерение методом импульсного тока выполняется один раз без перемычки и второй раз — с установленной в конце кабеля перемычкой между исправной и поврежденной фазой.

Если повреждение расположено на главной жиле между генератором и перемычкой, измерительный прибор выдаёт расстояние от перемычки до места повреждения. Однако если повреждение расположено на ответвлении, то измерение показывает расстояние от перемычки до начала этого ответвления.

По причине сложности и трудоемкости процесса реализации данного метода, он используется относительно редко – только в случае нечасто встречающихся разветвленных средневольтных сетей.

В оборудовании BAUR используются все современные методы измерения с максимальным уровнем поддержки в процессе поиска повреждений.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector