Мақалада авторлар 35/10 кВ қосалқы станцияларда цифрлық релелер негізінде жасалған таңдаулы қорғаныстарды пайдалану кезінде электр жабдықтарына қысқа тұйықталу тогының әсерін төмендетуді негіздеуге тырысады.
Түйін сөздер: қысқа тұйықталу, релелік қорғаныс, таңдау қабілеттілігі, тез әсер ету.
В статье авторы пытаются обосновать снижение влияния токов короткого замыкания на электрооборудование при использовании на подстанциях 35/10 кВ селективных защит, выполненных на цифровых реле.
Ключевые слова: короткое замыкание, релейная защита, селективность, быстрота действия.
Ауылшаруашылық тұтынушыларды электрмен жабдықтау құрылымына 35 кВ желілері, 35/10 кВ қосалқы станциялары, 10 кВ желілері кіреді, олардаң 10/0,4 кВ қосалқы станциялар қоректенеді. Электрмен жабдықтау жүйелерінің жұмыс кезінде қосалқы станцияларда, электр тарату қондырғыларында, электр желілерінде және электр қондырғыларында апаттық режимдер болуы мүмкін.
10–35 кВ желілердегі және 35/10 кВ қосалқы станцияларда апаттық режимдер болуы мүмкін. Олардың негізгі және ауыры — фаза аралық қысқа тұйықталулар. Қысқа тұйықталу қосалқы станциялардың жабдықтарына және оларға келетін электр желілеріне электродинамикалық және жылу әсерін тигізеді. Сонымен қатар, 35/10 кВ қосалқы станциясының 10 кВ шығатын желілерінің біреуінде қысқа тұйықталу болған жағдайда осы қосалқы станцияның басқа желілерінен қоректенетін тұтынушылардың жұмысы айтарлықтай бұзуы мүмкін [1].
Электрмен жабдықтаудың сенімділігін арттыру және қысқа тұйықталудың ауылшаруашылық тұтынушылардың жұмысына әсерін азайтудың маңызды шараларының бірі электр желісінің зақымдалған элементін ажырату ұзақтығын азайтуы болып табылады.
10 кВ тарату желілерін, 35/10 кВ қосалқы станцияларын қорғау үшін зақымдалған элементті іріктеп ажырататын ток қорғаныстары қолданылады. Қазіргі уақытта 10–35 кВ электр желілерінде қорғаныстарды уақыт бойынша сәйкестендіретін сатылы принцип қолданылады. Осы принципке сәйкес, 35/10 кВ қосалқы станциялардың 35 кВ шиналарындағы қорғаныстардың іске қосу уақыты артып келеді.
Электр қондырғылардан қысқа тұйықталу токтары өткен кезде оларға термиялық әсер түседі. Қысқа тұйықталудың болу уақыты аз болғандықтан, сонымен қатар барлық элементтердің жылулық инерциясы жоғары болғандықтан ток өткізгіш бөліктердің температурасы өзінің қалыптасқан мәніне жетіп үлгермейді [2].
Қосалқы станцияның 10 кВ шиналарында немесе шықпалы желілерінде болған қысқа тұйықталулар кезінде төмендеткіш трансформатор арқылы оның номинал тогынан бірнеше есе көп токтар шамасы өтеді. Бұл токтар қысқа тұйықталудың асқын токтары деп аталады, олар трансформатор орамаларына кері динамикалық және термиялық әсерлерін тигізеді [3]. Қысқа тұйықталу тогының әсерін азайту үшін трансформаторды тез ажырату қажет, сыртқы қысқа тұйықталу асқын тогының шамасы көп болған сайын трансформаторды мүмкіндігінше тез ажырату керек.
МЕСТ-ке сәйкес алюминий және мыс орамалары бар май трансформаторлары үшін зақымдану трансформатордың ар жағында болған кезде қысқа тұйықталу тогының рұқсат етілген өту ұзақтығы (с) tрұқ. 900/k2 (35 кВ-тан төмен трансформаторлар үшін 4 с-тан артық емес, кернеуі 110 кВ-тан жоғары трансформаторлар үшін 3 с-тан артық емес). Мұндағы k = I(3)сырт.қ.т.мах/Iтр.ном — сыртқы қысқа тұйықталу болған кездегі токтың максимал шамасының трансформатордың номинал тогының шамасына қатынасы. Бұл шарт орындалу үшін трансформатордың t толық сөну уақыты tрұқ. уақыт шамасынан артық болмау керек.
Сақтандырғышпен қорғалған трансформатордың термиялық тұрақтығы толық фазалы емес режимдерде, мысалы, трансформатордың ар жағында екі фазалы қысқа тұйықталу болған кезде, қамтамасыз етілмеуі мүмкін екендігін ескеру қажет.
Қуаты әр түрлі 35/10 кВ трансформаторлардың ар жағында болған қысқа тұйықталу токтарының рұқсат етліген өту ұзақтығын анализдеу өткізілді.
Аталған қосалқы станциялардың 10 кВ шиналардағы қысқа тұйықталу токтарын анализдеу барысында олардың шамалары 400-ден 2500 А-ге дейін баратыны анықталды. 1 кестеде қуаты 1000 кВА 35/10 кВ трансформатордың ар жағында болатын қысқа тұйықталу тогының рұқсат етілген өту ұзақтығы келтірілген. Кестеден 1500 А-ге тең токтың шамасынан бастап қысқа тұйықталу тогының рұқсат етілген өту ұзақтығы 1,5 с-тан аз екендігін байқауға болады. Осыдан қорғаныстарды уақыт бойынша сатылы сәйкестендіру кезінде 35/10 кВ трансформаторда орнатылған қорғаныстың уақыт ұстамдылығы қысқа тұйықталу токтарының рұқсат етліген өту ұзақтығынан көп болады деген қорытынды шығарамыз. Бұл жағдайда трансформатор қорғаныстарының уақыт ұстамдылықтарын азайту үшін практикада алдынғы қорғаныстарға қарағанда селективтік сатысын төмендетуге тура келеді. Бірақ бұл қосалқы станцияның 10 кВ шиналарында қысқа тұйықталу пайда болған кезде ЖК кірістегі қорғаныстың селективті емес жұмысына әкеледі. Токтық отсечка немесе дифференциалды қорғаныс сияқты қосымша қорғаныс түрлерін орнату айтарлықтай оң нәтиже бермейді, себебі олар қосалқы станция шиналарындағы және 10 кВ желінің басындағы қысқа тұйықталуларға әсер етпейді.
Кесте 1
Қуаты 1000 кВА трансформатордың ар жағында болатын қысқа тұйықталу тогының рұқсат етілген өту ұзақтығы
|
Үш фазалы қысқа тұйықталу тогы I(3)қ.т., А |
Трансформатордың қуаты Sтр.қ.с., кВА |
Трансформатордың номинал тогы Iном., А |
k |
Токтың рұқсат етілген өту ұзақтығы tқ.т.рұқ., с |
|
500 |
1000 |
57,80 |
8,65 |
12,028 |
|
1000 |
1000 |
57,80 |
17,30 |
3,007 |
|
1500 |
1000 |
57,80 |
25,95 |
1,336 |
|
2000 |
1000 |
57,80 |
34,60 |
0,752 |
|
2500 |
1000 |
57,80 |
43,25 |
0,481 |
35/10 кВ қосалқы станциялардың қуаттарын анализдеу қазіргі кезде 35/10 кВ қосалқы станциялардың жалпы санының 60-ын қуаты 1000 кВА және 1600 кВА қосалқы станциялар құрайтынын көрсетті. А қосымшасында қуаты 1600 кВА, 2500 кВА және 4000 кВА трансформаторларының ар жағында өтетін токтардың рұқсат етілген өту ұзақтығын есептеу келтірілген. Токтардың рұқсат етілген өту ұзақтығының өзгеру диаграммаларын анализдей отырып қуаты 1000 кВА және 1600 кВА қосалқы станциялар үшін трансформатордың ар жағында апатты жағдай орын алғанда токтардың қажетті рұқсат етілген өту ұзақтығы жеткілікті дәрежеде қамтамасыз етілмейді деген қорытындыға келуге болады, себебі ол орнатылған қорғаныстардың әсер ету уақыттарынан аз болып шығады.
Кернеуі 10 кВ электр желілер 10/0,4 кВ ТҚС трансформаторлардың сақтандырғыштарымен сәйкестендіру ескере отырып, SPCJ 4D28 сандық қорғаныс өлшеу модульдерін қолдана отырып қорғаныстардың есептеуі қарастырылған.
2 және 3 кестелерде сандық релелерді қолдана отырып, 35/10 кВ қосалқы станцияларының 10 және 35 кВ кірістерінің қорғанысының іске қосу уақытын зерттеу нәтижелері келтірілген.
Кесте 2
35/10 кВ қосалқы станцияларының 10 кВ кіріс сандық релелер негізінде орындалған қорғаныстарының іске қосуды зерттеу нәтижелері
|
№п.п. |
35/10 кВ қосалқы станцияның қуаты |
10/0,4 кВ ТҚС қуаты |
||
|
100 кВА |
160 кВА |
250 кВА |
||
|
1 |
1000 |
1,00 |
1,06 |
1,48 |
|
2 |
1600 |
1,00 |
1,09 |
1,41 |
|
3 |
2500 |
1,00 |
1,10 |
1,42 |
|
4 |
4000 |
1,10 |
1,13 |
1,36 |
Кесте 3
35/10 кВ қосалқы станцияларының 35 кВ кіріс сандық релелер негізінде орындалған қорғаныстарының іске қосуды зерттеу нәтижелері
|
№п.п. |
35/10 кВ қосалқы станцияның қуаты |
10/0,4 кВ ТҚС қуаты |
||
|
100 кВА |
160 кВА |
250 кВА |
||
|
1 |
1000 |
1,38 |
1,6 |
2,01 |
|
2 |
1600 |
1,49 |
1,6 |
1,99 |
|
3 |
2500 |
1,66 |
1,76 |
2,06 |
|
4 |
4000 |
1,83 |
1,85 |
2,29 |
2 және 3 кестелердің негізінде 35/10 кВ қосалқы станцияларының сандық релел негізінде орындалған 10 және 35 кВ кірістерінің қорғанысының кернеуі 10 кВ электр желілер 10/0,4 кВ ТҚС трансформаторлардың сақтандырғыштарымен сәйкестендіру ескере отырып, іске қосу уақытын тәуелділік графиктері салынған (1 және 2 сурет).
Сурет 1. 35/10 кВ қосалқы станцияларының сандық релел негізінде орындалған 10 кВ кірістің қорғанысының кернеуі 10 кВ электр желілер 10/0,4 кВ ТҚС трансформаторлардың сақтандырғыштарымен сәйкестендіру ескере отырып, іске қосу уақытын тәуелділігі: —-------- 100 кВА; — — — — — 160 кВА; –––– 250 кВА
Сурет 2. 35/10 кВ қосалқы станцияларының сандық релел негізінде орындалған 35 кВ кірістің қорғанысының кернеуі 10 кВ электр желілер 10/0,4 кВ ТҚС трансформаторлардың сақтандырғыштарымен сәйкестендіру ескере отырып, іске қосу уақытын тәуелділігі: —-------- 100 кВА; — — — — — 160 кВА; –––– 250 кВА
Қорытынды:
1. 35/10 кВ қосалқы станцияларда сандық қорғаныстарды қолдануы уақыт үстамдылығын азаюына әкеледі.
2. Зерттеу нәтижелері бойынша 35/10 кВ қосалқы станцияларда сандық қорғаныс құралдарын пайдалану кезінде қосалқы станцияның электр жабдықтарына қысқа тұйықталу тогының зиянды әсерін азайтуға және тұтынушыларды электрмен жабдықтау сенімділігін арттыруға мүмкіндік береді.
Әдебиет:
- Андреев В. А., Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: учебник для вузов. — 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Высшая шк., 2006. — 639 с.
- Шабад М. А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. — Спб.: ПЭИПК, 2003. — 350 с.
- Басс Э. И., Дорогунцев В. Г. Релейная защита электроэнергетических систем: Учебное пособие/Под ред. А. Ф. Дьякова. — 2-е изд., стереот. — М.: Издательский дом МЭИ, 2006. — 296 с., ил.
