Методические указания по выбору характеристик и уставок защиты электрооборудования с использованием микропроцессорных терминалов серии (стр. 7 из 12)
| - 3 кривые по стандарту IAC: |
· IAC inverse (IAC IT)
· IAC very inverse (IAC VIT)
· IAC extremely inverse (IAC EIT)
Вычисляемые по разным формулам для различных стандартов (IEC, IEEE, IAC) кривые одного типа очень близки между собой, хотя и не совпадают полностью.
Для упрощения расчетов в сетях, использующих цифровые реле различных фирм, рекомендуется использовать формулы, соответствующие стандарту МЭК (IEC 60255-3).
Ниже приводятся формулы времятоковых характеристик SEPAM по стандартам IEEE и IAC [6].
IEEE
| Характеристические кривые | A | B | P | b |
| Умеренно обратнозависимая выдержка времени SIT | 0.01 | 0.023 | 0.02 | 0.241 |
| Очень обратнозависимая выдержка времени VIT или LTI | 3.922 | 0.098 | 2 | 0.138 |
| Чрезвычайно обратнозависимая выдержка времени EIT | 5.64 | 0.0243 | 2 | 0.081 |
IAC
| Характеристические кривые | A | B | C | D | E | b |
| Обратнозависимая выдержка времени SIT | 0.208 | 0.863 | 0.8 | -0.418 | 0.195 | 0.297 |
| Очень обратнозависимая выдержка времени VIT или LTI | 0.09 | 0.795 | 0.1 | -1.288 | 7.958 | 0.165 |
| Чрезвычайно обратнозависимая выдержка времени EIT | 0.004 | 0.638 | 0.62 | 1.787 | 0.246 | 0.092 |
Выбор тех или иных характеристик зависит от типа и характеристики защитного устройства как на предыдущем (нижестоящем), так и на последующем (вышестоящем) элементах, а также от существующих или заданных уставок на одном из этих элементов. Надо отметить, что в цифровых защитах разных фирм-изготовителей могут быть записаны и другие характеристики защит от междуфазных КЗ, но, как правило, во всех известных цифровых реле имеется также и «стандартная» характеристика МЭК (в АББ именуемая "нормальной"). Эту характеристику и рекомендуется принимать в начале расчетов уставок SEPAM в России (см. выше). Далее рассматриваются численные примеры.
1-6. Примеры расчета рабочих уставок ступенчатых токовых защит линий от междуфазных КЗ с цифровыми и аналоговыми реле
В примерах рассматривается несколько характерных случаев выбора рабочих характеристик и уставок для разных типов защитной аппаратуры в сетях 10 и 6 кВ.
Сначала рассматривается согласование РЗ SEPAM линии 10 кВ и плавкого предохранителя трансформатора (рис.1-12).
Случай 1, когда предыдущим элементом является трансформатор 10/0,4 кВ, защита которого выполнена отечественными плавкими предохранителями (кварцевыми) типа ПКТ, а последующим элементом является линия 10 кВ с защитой на цифровом реле SEPAM (рис.1-12, а). Необходимо выбрать характеристику МТЗ на реле SEPAM, которая обеспечивала бы селективную работу этих защитных устройств. В России селективным считается опережающее отключение трансформатора с ПКТ.
Рис.1-12. Пример согласования различных характеристик цифрового реле
серии SEPAM и плавкого предохранителя ПКТ.
Главной задачей расчета является обеспечение селективности работы защиты линии на реле SEPAM при устойчивом КЗ на выводах 10 кВ рассматриваемого трансформатора. Здесь междуфазные КЗ более вероятны, чем внутри бака трансформатора. При КЗ на выводах низшего напряжения защиты питающих линий часто вообще нечувствительны, что допускается «Правилами устройства электроустановок» [2].
Расчет рекомендуется начать с ближайшего наиболее мощного трансформатора 10/0,4 кВ. Номинальный ток плавких предохранителей типа ПКТ на стороне 10 кВ Iпр в амперах должен соответствовать номинальной мощности трансформатора Sном, МВ×А:
Sном, МВ×А 0,063 0,1 0,16 0,25 0,4 0,63
Iпр, A 10 16 20 31,5 50 80
Времятоковые характеристики плавких предохранителей типа ПКТ, как и предохранителей других типов, приводятся в информационных материалах заводов-изготовителей и в справочниках. Времятоковая характеристика предохранителя ПКТ с Iпр =20А показана на рис.1-12, б (кривая 1).
При известном значении тока I(2)к следует определить время плавления tпл плавкой вставки (fuse link), соответствующее расчетному току Iрасч = 0,8 × I(2)к. Уменьшение тока КЗ производится для учета допускаемого для предохранителей разброса времятоковых характеристик на
20%.При этом расчётном токе время срабатывания последующей (вышестоящей) релейной защиты 2 с реле SEPAM должно быть выбрано по выражению (1-5):
tс.з 2 = tпл + Dt,
где: Dt - ступень селективности; при отсутствии на питающей линии АПВ (autoreclosing). Ступень селективности должна учитывать время гашения электрической дуги в патроне плавкого предохранителя, но при наличии АПВ это время можно не учитывать, так как дуга погаснет во время безтоковой паузы перед АПВ.
Для выбранного по условиям (1-1), (1-2) и (1-4) тока срабатывания защиты 2 определяется кратность тока I* = 0,8 ×
/Iс.з 2, и затем подбирается времятоковая характеристика реле SEPAM защиты 2. Рекомендуется начать выбор со стандартной зависимой характеристики SEPAM. Для этой характеристики SEPAM определяем коэффициент TMS по выражению (1-10 а), где a = 0,02; k = 0,14.Далее для построения этой времятоковой характеристики реле SEPAM защиты 2 рассчитываются значения tс.з.2 при нескольких произвольных значениях кратности тока I*, например, 1,5; 2; 2,5 и 3 при выбранном TMS по выражению (1-7).
Построенные времятоковые характеристики 1 и 2 покажут, удалось ли обеспечить селективность во всем диапазоне возможных токов КЗ или только при больших значениях этих токов. Сделаем два числовых примера к этому случаю.
Пример 1. Трансформатор 0,16 МВ×А, Iпр = 20 А. Ток срабатывания защиты 2 Iс.з.2 = 75 А (первичных). Ток
= 150 A. Определяется расчётный ток:Iрасч = 0,8 ´
= 0,8 × 150 = 120 A. При этом токе определяется время плавления плавкого предохранителя: tпл = 0,4 с (рис.1-12). Принимаем ступень селективности Dt = 0,3 с и определяем tс.з.2 = tпл + Dt = 0,4 + 0,3 = 0,7 с.Кратность тока I* = 0,8 ×
/ Iс.з.2 = 120 / 75 = 1,6. Для "стандартной" характеристики SEPAM по выражению (1-9) определяется коэффициент TMS:TMS =
= 0,047.Принимается уставка коэффициента TMS = 0,05 (рис.1-11).
Для построения времятоковой характеристики реле SEPAM защиты 2 рассчитывается несколько значений tс.з.2 по выражению (1-8):
При I* = 1,3 (100 А) tс.з.2 =
= 1,9 с1,5 (112 А) .............…………… 0,86 с
2,0 (150 А) .............…………… 0,5 с
2,5 (187 А) .............…………… 0,4 с.
Построенные характеристики 1 и 2 показывают, что селективность обеспечивается при всех значениях токов КЗ (рис.1-12).
Пример 2. При тех же данных, что и в предыдущем примере, но при меньшем токе срабатывания защиты 2, например, Iс.з.2 =50 А (первичных), кратность тока I* = =120/50 = 2,4, а коэффициент TMS по выражению (1-9):
TMS =
= 0,09, принимаем TMS = 0,1.По выражению (1-12) для "стандартной" (SIT) времятоковой характеристики определяем tс.з.2 при разных кратностях тока I*:
I*= 1,3 (65 А) tс.з.2 = 2,6 с
1,5 (75 А) ..........………………. 1,7 с
2,0 (100 А)..........……………… 1,0 с
2,5 (125 А)..........……………… 0,7 с
3,0 (150 А)..........……………… 0,6 с.
Построенная на рис.1-12,б штрих-пунктирная кривая 2' пересекается с характеристикой предохранителя 1, что указывает на отсутствие селективности при малых значениях токов КЗ, т.е. при маловероятных междуфазных КЗ внутри трансформатора. Если защита 2 чувствительна к КЗ за трансформатором, то рекомендуется согласовать характеристики этой линейной защиты 2 и автоматических выключателей на линиях низшего напряжения (0,4 кВ).
В этом же случае можно попробовать использовать другую времятоковую характеристику SEPAM, а именно “очень зависимую” (VIT - very inverse time) характеристику, для которой значения коэффициентов a = 1, k =13,5. Для этой характеристики определяем коэффициент TMS по выражению (1-9):
TMS =
= 
;при tс.з.2= 0,7 с и I* =120 / 50 =2,4 TMS = 0,07. Определяется по выражению (1-10) время срабатывания реле SEPAM при разных кратностях тока: 1,3; 1,5; 2,0; 2,5 и 3. При I* = 1,3 (I = 65 А):