Информативные критерии оценки эффективности электрической защиты сельских сетей 0,38 Кв

Оценка возможности обеспечения нормативного времени срабатывания электрической защиты сельских сетей 0,38 кВ. Обоснование использования в качестве критериев ее эффективности показателей пожарной опасности коротких замыканий. Расчет соответствующих токов.

Рубрика Физика и энергетика
Вид статья
Язык русский
Дата добавления 20.07.2018
Размер файла 73,4 K

Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже

Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Информативные критерии оценки эффективности электрической защиты сельских сетей 0,38 Кв

До выхода главы 1.7 Правил устройства электроустановок (ПУЭ) 7-го издания [1] проверка условий срабатывания защиты производилась по кратности токов короткого замыкания (КЗ) по отношению к параметрам защитных аппаратов. Пунктом 1.7.79 ПУЭ [1] установлен новый критерий оценки электрической защиты: наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения. В частности, при фазном напряжении 220 В, это время не должно превышать 0,4 с для внутренних распределительных сетей и 5 с - внешних сетей.

Нами произведена оценка возможности выполнения этих критериев в сельских внешних и внутренних сетях 0,38 кВ.

В таблице 1 приведены результаты расчета токов однофазного КЗ в конце воздушной (ВЛ) и кабельной (КЛ) линий 0,38 кВ, сечением проводов 25 мм2 и 95 мм2, протяженностью 100 м и 800 м, подключенных к трансформаторам мощностью 100 кВА, 250 кВА, 630 кВА при схемах соединения обмоток «звезда-звезда» и «звезда - зигзаг» и индуктивном сопротивлении системы 5 мОм.

Анализ результатов расчетов показывает, что для автоматических выключателей с Iн = 100 А и типом характеристики С, которые, как правило, устанавливаются на головных участках линий, при минимально возможном сечении проводов 25 мм2, не всегда достигается даже нижняя граница токов срабатывания (500 А) электромагнитных расцепителей (ЭМР) при КЗ в конце линии.

Ток КЗ в конце линии повышается на 30… 60% при увеличении мощности трансформатора; на 12… 20% при замене воздушной линии на кабельную или СИП; на 10… 50% при использовании трансформатора со схемой включения вторичной обмотки в «зигзаг». В наибольшей степени на увеличение тока КЗ на 50… 130% для линии длиной 100 м и на 140… 180% для линии длиной 800 м влияет повышение сечения проводов (до 95 мм).

При малой протяженности головной линии использование одного или нескольких из этих мероприятий позволяет войти в зону срабатывания ЭМР.

При увеличении протяженности головной линии вероятность срабатывания ЭМР существенно снижается из-за слишком низких значений токов КЗ (таблица 1). Проведенные нами расчеты возможного времени срабатывания ТР автоматических выключателей различных типов, установленных на головных участках воздушных линий, показывают, что для верхних значений защитных характеристик регламентируемое [1] время (до 5 c) в большинстве случаев не обеспечивается. Поэтому требуется применять дополнительную защиту, например, с использованием реле, включаемого в рассечку нулевого провода [2].

Таблица1. Результаты расчета токов однофазного КЗ в конце линий 0,38 кВ при различных параметрах внешней электрической сети

Параметры

внешней сети

Величина тока КЗ в конце линии, А

При протяженности линии

Тип

Линии

Мощность

тр-ра/схема

соединения вторичной

обмотки

100 м

800 м

Для сечения проводов

Для сечения проводов

25 мм2

95 мм2

25 мм2

95 мм2

ВЛ

100/Y

324

505

69

170

250/Y

438

859

73

197

630/Y

508

1189

74

209

КЛ

100/Y

365

547

85

213

250/Y

518

989

91

256

630/Y

619

1457

93

278

ВЛ

100/Z

492

1105

74

207

250/Z

526

1295

75

212

630/Z

564

1558

75

218

КЛ

100/Z

596

1332

93

274

250/Z

646

1621

94

283

630/Z

704

2059

95

294

Ситуация усложняется для внутренних электрических сетей. В таблице 2 приведены результаты расчетов токов однофазного КЗ в конце участков линий длиной 60 м, сечением 4 мм2, выполненных алюминиевым и медным проводом, для некоторых из рассмотренных сочетаний параметров ВЛ и силовых трансформаторов.

Таблица 2. Результаты расчета токов однофазного КЗ в конце линий 0,38 кВ при различных параметрах внешней и внутренней электрической сети

Параметры

внешней сети

Величина тока КЗ во внутренней сети в конце линии, длиной 60 м сечением 4 мм2, А

При протяженности ВЛ

Тип

линии

Мощность

тр-ра/схема

соединения вторичной

обмотки

100 м

800 м

Для сечения проводов ВЛ

Для сечения проводов ВЛ

25 мм2

95 мм2

25 мм2

95 мм2

ВЛ

Для электропроводки

с материалом

жил

Для электропроводки

с материалом

жил

Для электропроводки

с материалом

жил

Для электропроводки

с материалом

жил

Алюм.

Медь

Алюм.

Медь

Алюм.

Медь

Алюм.

Медь

100/Y

127

169

147

207

52

58

94

115

ВЛ

250/Y

141

195

166

247

54

60

101

126

630/Y

147

207

175

268

55

62

105

132

ток замыкание электрический сеть

В рассмотренном примере значения токов КЗ при любой длине головной линии существенно ниже диапазонов срабатывания ЭМР выключателей серии АЕ (с номинальным током от 16 А) даже при проведении всех рассмотренных выше мероприятий. Но при малой длине этой линии (100 м) величина тока КЗ может достигать зоны срабатывания ЭМР для выключателей серии ВА с характеристикой типа В (от 3 Iн до 5 Iн), а, в некоторых случаях, с характеристикой типа С (от 5 Iн до 10 Iн), если номинальный ток выключателей не превышает 32 А. При большой длине линии в ряде случаев не будет обеспечена необходимая чувствительность ЭМР к току КЗ даже выключателей с номинальным током до 16 А.

Таким образом, регламентируемое [1] наибольшее допустимое время срабатывания защиты (0,4 с) во многих случаях будет превышено.

Кроме того, при защите внутренних электрических сетей возникают дополнительные проблемы. В электропроводках высокую пожарную опасность представляют дуговые КЗ. Возникающая при КЗ электрическая дуга, температура которой достигает нескольких тысяч градусов, может воспламенить изоляцию или другие горючие материалы, что вместе с действием искр и расплавленных частиц металла часто приводит к развитию пожара. При этом, действуя, как дуга электросварочного аппарата, дуга КЗ может пережечь электропроводку быстрее, чем сработает защита, что эквивалентно ее отсутствию и неконтролируемому протеканию пожароопасных процессов [3]. Современные методики выбора электрической защиты не учитывают воздействие электрической дуги КЗ на электропроводки. Тем самым допускается возможность электропожара еще на этапе проектирования защиты.

Массовое применение устройств защитного отключения (УЗО) не решает проблему в полной мере, так как по принципу действия они не реагируют на однофазные КЗ на нулевой рабочий провод и междуфазные КЗ. Эти функции по-прежнему возлагаются на автоматические выключатели, с которыми комбинируются УЗО.

В Алтайском государственном техническом университете им. И.И. Ползунова предложен подход к оценке эффективности электрической защиты по показателям пожарной опасности КЗ, основанный на следующем [3 - 5].

Диапазон токов КЗ данного вида на участке сети, для которого время пережога электропроводки возникающей электрической дугой меньше времени срабатывания защиты, называется незащищенной зоной или зоной пережога (рисунок 1). Отношение диапазона токов КЗ, для которого время пережога меньше времени срабатывания защиты, к диапазону токов КЗ на участке сети можно интерпретировать, как долю незащищенной части участка сети.

Показатель , определяемый долей незащищенной части участка сети (отношением длины незащищенной части участка электрической сети к полной длине участка), называется коэффициентом незащищенности участка сети:

, (1)

где - длина s-го участка сети (s = 1., S),

- длина зоны пережога на этом участке при k-м виде КЗ.

Нулевое значение этого показателя соответствует отсутствию опасности пережога на участке сети (и, как следствие, значительно меньшей опасности пожара, так как процесс развития КЗ ограничивается электрической защитой), а единичное - полной незащищенности участка сети.

На основе этого показателя строится показатель , характеризующий пожарную опасность сети в целом. Он может быть определен как отношение суммы длин зон пережога к сумме длин всех участков сети:

(2)

Этот показатель называется коэффициентом незащищенности электрической сети. Он должен рассчитываться для каждого вида КЗ и имеет граничные значения 0 и 1.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1. Совмещенные характеристики пережога провода и срабатывания автоматического выключателя

Учитывая, что пожарную опасность при дуговых коротких замыканиях представляют прежде всего участки электрической сети, для которых время пережога меньше времени срабатывания защиты (в этом случае защита не влияет на процесс пережога и пожароопасные факторы электрической дуги) в заданном диапазоне токов КЗ, можно поставить в соответствие эффект пережога до срабатывания защиты и развитие вследствие этого пожара.

Тогда вероятность пожара от КЗ данного вида в течение времени Т на s-м участке сети можно определить по формуле:

, (3)

где - вероятность возникновения КЗ данного вида на участке сети в течение времени Т;

- вероятность сосредоточения пожароопасного вещества вблизи электропроводки;

- вероятность перерастания возникшего загорания в пожар;

- вероятность отказа системы пожаротушения.

- вероятность воспламенения пожароопасного вещества, включая горючую изоляцию.

В расчетах значения вероятностей , , и принимаются равными единице, поэтому называется показателем пожарной опасности k-го вида короткого замыкания на s-ом участке электрической сети:

(4)

Используя коэффициент незащищенности электрической сети, можно определить показатель пожарной опасности k-го вида короткого замыкания для всей электрической сети рассматриваемого объекта по формуле

, (5)

где - вероятность КЗ k-го вида в электрической сети в течение времени T.

С учетом введенных показателей рассчитывается интегральный показатель пожарной опасности всех видов коротких замыканий в электрической сети.

Введенные показатели могут использоваться в качестве количественной меры пожарной опасности электропроводок.

Таким образом, представляется целесообразным производить оценку эффективности электрической защиты по критериям количественной оценки пожарной опасности КЗ, а параметры системы электроснабжения 0,38 кВ, включая типы электропроводок во внутренней электрической сети, выбирать с учетом этих критериев.

Список литературы

1. Правила устройства электроустановок. - 7-е изд. - М.: Изд-во НЦ ЭНАС, 2003. - 176 с.

2. Сошников, А.А. Перспективные направления улучшения функциональных показателей систем сельского электроснабжения / А.А. Сошников, Б.С. Компанеец // Энерго- и ресурсосбережение - XXI век.: материалы XIII международной научно-практической интернет-конференции, 15 марта - 30 июня 2015 г., г. Орел / Под редакцией д-ра техн. наук, проф. О.В. Пилипенко, д-ра техн. наук, проф. А.Н. Качанова, д-ра техн. наук, проф. Ю.С. Степанова. - Орел: Госуниверситет-УНПК, 2015. - С. 50 -53.

3. Сошников, А.А. Количественные показатели в технологиях безопасности / А.А. Сошников, Б.С. Компанеец // Ползуновский вестник. - 2014, №4 Т. 1 - С. 119 - 123.

4. Сошников, А.А. Интегральный показатель пожарной опасности коротких замыканий в электроустановках зданий / А.А. Сошников, С.А. Сошников // Ползуновский вестник. - 2009. - №4. - С. 51-53.

5. Сошников, C. А. Оценка эффективности систем комплексной безопасности электроустановок низкого напряжения / C.А. Сошников, Т.В. Еремина // Механизация и электрификация сельского хозяйства. - 2009. - №5. - С. 4-6.

Размещено на Allbest.ru


Подобные документы

  • Выбор мощности трансформатора. Расчет сечения проводников линий электропередачи. Проверка оборудования на действия токов коротких замыканий. Проверка условия срабатывания защиты от однофазных токов коротких замыканий в электрической сети до 1000 В.

    курсовая работа [734,3 K], добавлен 08.06.2015

  • Расчеты нормальных режимов, предшествующих коротким замыканиям. Метод и алгоритм расчета установившегося режима электрической сети. Электромагнитные переходные процессы при симметричных и несимметричных коротких замыканиях. Выбор и расчет релейной защиты.

    курсовая работа [1,8 M], добавлен 18.10.2011

  • Понятие и основные функции дистанционной защиты. Расчет дистанционной защиты со ступенчатой характеристикой сопротивления срабатывания реле. Определение защиты от внешних коротких замыканий и от перегрузки трансформатора, междуфазных коротких замыканий.

    контрольная работа [550,7 K], добавлен 27.02.2013

  • Расчёт параметров схемы замещения прямой последовательности трансформаторов и автотрансформаторов линий электрических сетей от междуфазных коротких замыканий. Сопротивление срабатывания дистанционной защиты и остаточное напряжение на шинах подстанции.

    дипломная работа [2,3 M], добавлен 20.09.2012

  • Изучение методов расчета коротких замыканий в электрической системе. Определение токов трёхфазного, однофазного и двухфазного коротких замыканий. Анализ примеров выполнения расчетов указанных токов с использованием специализированной программы "ТоКо".

    дипломная работа [2,2 M], добавлен 29.08.2013

  • Расчет параметров срабатывания дистанционных защит от коротких замыканий. Составление схемы замещения. Расчет уставок токовых отсечек. Выбор трансформаторов тока и проверка чувствительности защит. Проверка остаточного напряжения на шинах подстанций.

    курсовая работа [3,4 M], добавлен 04.05.2015

  • Структура организации охраны труда на предприятиях электрических сетей. Разработка вариантов схем и выдачи энергии. Расчет токов короткого замыкания. Выбор оборудования, измерительных приборов и измерительных трансформаторов, типов релейной защиты.

    дипломная работа [231,8 K], добавлен 06.06.2014

  • Расчеты нормальных режимов, предшествующих короткому замыканию. Электромагнитный переходный процесс, сверхпереходные, ударные и установившиеся токи при трехфазном КЗ. Симметричные составляющие и фазные токи и напряжения. Построение векторных диаграмм.

    курсовая работа [1,2 M], добавлен 24.12.2011

  • Расчет параметров заданной электрической сети и одной из выбранных трансформаторных подстанций. Составление схемы замещения сети. Расчет электрической части подстанции, электромагнитных переходных процессов в электрической сети и релейной защиты.

    дипломная работа [1,0 M], добавлен 29.10.2010

  • Релейная защита и автоматика систем электроснабжения. Расчёт токов короткого замыкания для целей релейной защиты. Функции защиты от асинхронного режима. Защита электродвигателей от многофазных коротких замыканий. Схема защиты синхронного электродвигателя.

    курсовая работа [101,6 K], добавлен 08.11.2012

Работы в архивах красиво оформлены согласно требованиям ВУЗов и содержат рисунки, диаграммы, формулы и т.д.
PPT, PPTX и PDF-файлы представлены только в архивах.
Рекомендуем скачать работу.