Выбор защиты отходящих линий и проверка ее на срабатывание при однофазных коротких замыканиях

 

Для защиты от коротких замыканийна ТП предусмотрены автоматические выключатели ВА-51Г.

Для выбора автоматических выключателей составляем расчетную схему. Автоматический выключатель выбираем по следующим условиям:

 

I_т.р. ≥ 1,1 I_{раб. макс.}; (7.1)

I_э.р. ≥ 1,25 I_{раб. макс.}; (7.2)

 

Определяем рабочий максимальный ток:

 

I_{раб. макс} = S_макс. / √ 3 • U_н; (7.3)

 

I_{раб. макс} = 44,43 / √ 3 • 0,38 = 67,5 А;

I_т.р. = 1,1•67,5 = 74,25 А;

I_э.р = 1,25•67,5 = 84,375 А;

Выбираем автоматический выключатель (табл. 5.3. с 34–35 /3/):

ВА51Г-31 со следующими данными: I_н.а.в.= 100 А, I_т.р = 100 А, I_э.р. = 14 I_н;

Выбранный автоматический выключатель проверяем на срабатывание при однофазных коротких замыканиях. Автоматический выключатель мгновенно срабатывает, если будет выполняться следующее условие:

 

I_к..з.⁽¹⁾ ≥ 3• I _{н т.р.}, (7.4)

 

где I_к..з.⁽¹⁾ – ток однофазного короткого замыкания, А;

Определим ток однофазного короткого замыкания:

 

I_к..з.⁽¹⁾ = U_р / (Ζ _тр / 3)+ Ζ _п, (7.5)

 

где U_р – фазное напряжение сети, В;

U_р = 220 В;

Ζ _тр – сопротивление нулевой последовательности силового трансформатора (табл. 13.3. с 247 /2/), Ом;

Ζ _п – полное сопротивление петли «фаза-ноль», Ом;

 

Ζ _п = Ζ _о• l, (7.6)

где Ζ _о – полное сопротивление одного километра линии «фаза-ноль», Ом;

l – длина участка, км;

Ζ _п =1,69•0,035+1,69•0,03+3,18•0,05+3,18•0,055+3,18•0,06+3,18•0,07+

+3,18•0,11+3,18•0,055 = 0,05915+0,0507+0,159+0,1749+0,1908+0,2226+

+0,3498+0,1749 = 1,382 Ом;

I_к..з.⁽¹⁾ = 220 / (0,78 / 3)+1,382 = 220 / 0,26+1,382 = 220 / 1,642 = 133,98 А;

133,98 А < 3•100 = 300 А;

Для выполнения условия в нулевой провод включаем реле РЭ 571 Т;

Для остальных линий ТП 1, ТП 2, ТП 3 производим аналогичный расчет и результаты заносим в таблицу 7.1.

 

Таблица 7.1. Выбор защиты отходящих линий

N линии	Sмакс., А	Iр.макс А	Iт.р., А	Iэ.р., А	Тип АВ	Iн т.р. А	Iн э.р., А	Iк..з.(1) А	3 Iнт.р А	Вывод
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11
ТП1–8	44,43	67,5	74,25	84,375	ВА51 Г.-31	80	14Iн	133,98	240	РЭ571-Т
ТП1–1	40,75	61,93	68,123	77,413	ВА51 Г.-31	80	14Iн	143,23	240	РЭ571-Т
ТП1–17	16,94	25,75	28,325	32,19	ВА51 Г.-31	31,5	14Iн	148,22	94,5	усл-е вып-ся

 

Расчет повторных заземлений нулевого провода и заземления ТП

Заземляющее устройство выполняют в виде замкнутого контура, состоящего из вертикальных стержней длиной 5 м, диаметром 12 мм на глубине 0,7 м. Верхние части стержней соединяют между собой полосовой сталью сечением 40×4 мм. Удельное сопротивление грунта ρ = 145 Ом•м.

Определяем сопротивление одного вертикального стержня:

R_в = (0,366•ρ / l)•(log 2•l / d + 0,5log 4•h_ср+l / 4•h_ср-l), (8.1)

 

где ρ – удельное сопротивление грунта, Ом•м;

l – длина стержня, м;

d – диаметр стержня, м;

h_ср – расстояние от середины заземлителя до поверхности земли, м;

R_в = (0,366•145 / 5)•(log 2•5 / 0,012+ 0,5log 4•3,2+5 / 4•3,2–5) = 10,6×

×(2,9•0,18) = 32,65 Ом;

Определим допустимое сопротивление повторного заземления нулевого провода: при ρ ≤ 100 Ом•м, R_доп. ≤ 30Ом; при ρ > 100 Ом•м,

 

R_доп. = 30 • ρ / 100Ом; (8.2)

 

R_доп. = 30 • 145 / 100 = 43,5 Ом;

Определяем общее сопротивление всех повторных заземлений нулевого провода:

 

r_{общ. п.з.} = R_в / n, (8.3)

 

где n – количество повторных заземлений на отходящих ВЛ, n = 18 шт.

r_{общ. п.з.} = 32,65 / 18 = 1,8 Ом;

Определим теоретическое количество заземлителей для ТП 2:

 

n_т = R_в / R_доп., (8.4)

 

где R_доп. – допустимое сопротивление заземлителей ТП 2,

при ρ ≤ 100 Ом•м, R_доп. ≤ 4Ом; при ρ > 100 Ом•м, R_доп. = 4 • ρ / 100 Ом;

R_доп. = 4•145 / 100 = 5,8 Ом;

n_т = 32,65 / 5,8 = 5,63, принимаем n_т = 6 шт.;

Определяем действительное количество стержней:

n _д = n_т / η _в, (8.5)

 

где η _в- коэффициент использования вертикальных заземлителей (коэффициент экранирования);

η _в = 0,6;

n _д = 6 / 0,6 = 10 шт.;

Определяем эквивалентное сопротивление всех заземлителей:

 

r_экв.в. = R_в / n _д• η _в = 32,65 / 10•0,6 = 32,65 / 7,2 = 4,54 Ом; (8.6)

 

Определяем сопротивление соединительной полосы:

 

R_п. = (0,366•ρ / l)•(log 2•l² / b• t_п), (8.7)

 

где l – длина соединительной полосы, м;

 

l = n _д•а = 10•5 = 50 м; (8.8)

 

а = l = 5 м;

b – толщина соединительной полосы, м;

t_п – глубина укладки соединительной полосы, м;

R_п. = (0,366•145 / 50)•(log 5•50² / 0,004•0,7) = 1,06•6,25 = 6,625 Ом;

Определяем эквивалентное сопротивление соединительной полосы:

 

r_экв.п. = R_п. / η _г., (8.9)

 

где η _г. – коэффициент использования соединительной полосы

(коэффициент экранирования);

r_экв.п. = 6,625 / 0,4 = 16,56 Ом;

Определяем сопротивление заземления ТП 2:

r _общ. = r_экв.в.• r_экв.п. / r_экв.в.+ r_экв.п; (8.10)

 

r _общ. = 4,54•16,56 / 4,54+16,56 = 75,1827 / 21,1 = 3,56 Ом <10 Ом

Определяем общее сопротивление заземляющего устройства с учетом повторных заземлений нулевого провода:

 

R_общ. = r _общ..• r_{общ. п.з} / r _общ..+ r_{общ. п.з}; (8.11)

 

R_общ. = 3,56•1,8 / 6,56+1,8 = 6,4 / 5,36 = 1,2 Ом < 4 Ом.