Построение карты селективности при помощи программы “Гридис-КС”

Карта селективности - итогВ прошлый раз мы поговорили об основах селективности защит.

Сегодня я приведу пример построения карты селективности для сети 0,4-10 кВ. Эта тема пересекается с нашим Курсом по защите трансформаторов 10/0,4 кВ и мы забежим немного вперед, построив характеристику защиты такого трансформатора.

Кстати, если вам интересна профессиональная программа для построения карты селективности с расширенным фукционалом и базами данных, то посмотрите эту статью. А мы пока обойдемся базовой версией этой программы

Для примера мы специально возьмем разнотипные защитные аппараты (старые электромеханические реле прямого действия, микропроцессорные терминал и автомат 0,4 кВ) для того, чтобы проверить все возможности программы Гридис-КС.

Такой набор защитных аппаратов является наиболее характерным для российских распределительных сетей, когда новые объекты подключаются к старым подстанциям. Поехали!

Способы построения карты селективности

Построить карту селективности можно несколькими способами:

  1. Вручную по точкам, используя стандартный графический редактор (Автокад, Визио, Компас)

Этот метод очень трудозатратен и неудобен, но позволяет отобразить всю необходимую информацию

  1. При помощи MS Excel (или MathCad), задавая характеристику в виде таблицы данных (ток-время).

Нормальный способ, многие его используют, но возникают проблемы с построением некоторых элементов, например, вертикальных меток для обозначения токов короткого замыкания.

  1. При помощи специализированных программ.

Именно его мы сегодня и используем, построив карту селективности при помощи программы Гридис-КС.

Расчетная схема сети и значения уставок

Схема сети представлена на Рис.1. Предположим мы рассчитали защиту трансформатора 10/0,4 кВ и хотим убедиться в ее селективности со смежными релейными защитами, т.е. защитой кабеля 10 кВ от РТП и вводного выключателя 0,4 кВ.

Карта селективности - расчетная схема

Рис. 1

Перед построением карты селективности вы должны определить уставки смежных защит. Некоторые защиты вы рассчитываете, остальные получаете в качестве исходных данных.

Список защитных устройств:

  1. На отходящей от РП линии установлена защита на реле прямого действия РТВ-II.
  2. Защита трансформатора 10/0,4 кВ осуществляется блоком микропроцессорной релейной защиты БМРЗ-152-КЛ.
  3. На стороне 0,4 кВ установлен вводной выключатель Masterpact с цифровым блоком защиты Micrologic 5.0.

Значения уставок устройств приведен на Рис.1, в нижней части.

 

Алгоритм построения карты селективности

 

  1. Приводим уставки к одному напряжения.

Мы рассчитывали защиту трансформатора 10/0,4 кВ, поэтому все уставки приводим к 10 кВ. Уставки РТВ-II и БМРЗ-152-КЛ, очевидно, уже приведены к 10 кВ.

Приведем выданные нам уставки автомата 0,4 кВ к расчетному напряжению. Для этого нужно использовать формулу:

Iс.р.10кв = Iс.р.0,4кв × Uном.нн/Uном.вн = Iс.р.0,4кв / 25

, где Iс.р.10  — уставка защиты, приведенная к стороне 10 кВ (искомая)

Iс.р. 0,4 — уставка защиты на стороне 0,4 кВ (исходные данные)

Обратите внимание, что уставки на автомат 0,4 кВ выданы в относительных величинах, именно так, как они задаются на лицевой панели Micrologic 5.0 (см. каталог). Приводим уставки:

In10кв = 2500/25 = 100А

Ir10кв = 0,8×100 = 80 А

Isd10кв = 2,5х80 = 200 А

Здесь мы приводим пример перевода уставок с напряжения 0,4 на напряжение 10 кВ, однако, при использовании программы Гридис-КС это необязательно!

Гридис-КС может привести уставки к расчетному напряжению «самостоятельно». Об это читайте дальше.

 

  1. Наносим на график защитные характеристики, соответствующие полученным уставкам

2.1 Реле РТВ-II

Характеристики реле берем из справочных данных.

Параметры реле РТВ

Рис.2

Уставка срабатывания реле – 375 А. Это начало нашей характеристики.

Характеристика защиты переходит на независимую часть при 160% от тока срабатывания, т.е. при 600 А. Независимая характеристика имеет выдержку времени 1,5 с. Построим получившуюся зависимость.

Данные РТВ-II (Проект РЗА)

В базе Гридис-КС характеристики реле РТВ-II пока отсутствуют, поэтому воспользуемся встроенным инструментом построения произвольной зависимости.

Координаты рассчитанных точек перенесем в txt-файл как показано на рисунке ниже и загрузим файл в программу.

Времятоковая характеристика реле РТВ

Рис.3

Программа подставила координаты точек из файла и отобразила защитную характеристику реле РТВ-II с учетом выбранных уставок.

Стоит заметить, что полученная кривая – не просто рисунок. Гридис-КС проводит линейно-кусочную аппроксимацию характеристики, что позволяет в дальнейшем автоматически рассчитывать ступень селективности между несколькими характеристиками. Подробнее об этом следующей статье.

2.2 БМРЗ-152-КЛ

Защита на БМРЗ-152-КЛ имеет трехступенчатую характеристику (перегрузка, МТЗ, отсечка). Все ступени выбраны независимыми. Нанесем их на карту селективности при помощи вкладки “Стандартные кривые”

Защитная характеристика БМРЗ

Рис.4

2.3 Micrologic 5.0 (выключатель 0,4 кВ)

В первой главе мы привели уставки автоматического выключателя с 0,4 на 10 кВ. Это было сделано для того, чтобы показать всю последовательность построения карты селективности.

В Гридис-КС можно вводить уставки на любом напряжении, указав его и расчетное напряжение для построения.

Введем исходные уставки (приведенные к 0,4 кВ) в программу, используя вкладку «Автоматы» и выбрав производителя автомата “Schneider Electric”, линейка – Masterpact, тип – Micrologic 5.0.

Номинал автомата (In) – 2500 А

Уставка расцепителя (Ir) – 0,8х2500 = 2000 А. К этой уставке стремится зависимая часть характеристики автомата 0,4 (защита от перегрузки)

Значение 0,5 с (Tr) при 6×Ir означает точку на графике, через которую проходит зависимая характеристика защиты.

Ступень МТЗ (Isd), независимая, уставка 2,5х2000 = 5000 А с временем срабатывания (Tsd) 0,4 c.

При вводе уставок указываем, что они приведены к 0,4 кВ. Программа сама приведет эти уставки к расчетному напряжению (10 кВ)

Результат показан на Рис.5

Времятоковая характеристика Micrologic 5.0

Рис.5

  1. Указываем максимальные и минимальные токи КЗ в расчетных точках схемы

В нашем случае (расчет защит трансформатора 10/0,4 кВ) можно ограничиться построением максимального и минимального значения токов КЗ на шинах 0,4 кВ. Если бы мы выбирали уставки реле РТВ-II, то нужно было бы отобразить токи КЗ и на шинах 10 кВ.

Воспользуемся инструментом «Вертикальные подписи» во вкладке «Инструменты».

Далее воспользуемся вкладкой «Вывод результатов» — «В файл» и сохраним результат в формате .png. Это нужно чтобы результат можно было просмотреть стандартными программами. Также можно сразу вставить карту селективности в лист Word.

Карта селективности - итог

 

Рис.6

Карта селективности готова!

В следующей статье мы ее проанализируем и определим, будут ли наши защиты селективны по отношению друг к другу.

Анализ будем проводить также при помощи встроенных инструментов программы Гридис-КС.

Удачи!

P.S.

Как вы видите характеристика автомата 0,4 кВ пересекает времятоковую кривую защиты трансформатора (БМРЗ-152-КЛ).

Вопрос: Как вы думаете, эти защиты будут селективны друг другу? Ответ пишите в комментариях, а в следующий раз мы разберем этот случай)

 

26 comments on “Построение карты селективности при помощи программы “Гридис-КС”

  1. Михаил Пирогов

    Реле прямого действия РТВ обязательно необходимо проверить на чувствительность с учётом расчетной погрешности трансформаторов тока. Не учёт этого фактора приведёт к отказу защиты в следствии нарушения требований ПУЭ к Кч токовой защиты. Кстати, необходимость этой проверки указана в книге М. А. Шабада «Расчеты релейной защиты и автоматики», Санкт-Петербург, 2003, страница 20, формула 1-6.

    Reply
    1. Дмитрий Василевский

      согласен, это нужно обязательно делать.. а при чем тут данная статья?

      Reply
      1. Михаил Пирогов

        Просто схема с какими-то удаленными от реалиями параметрами. Нужно привести ее к более адекватным цифрам. На шинах 0,4кВ ток КЗ после трансформатора 1000кВА придавит в большинстве случаев за 15кА

        Reply
        1. Дмитрий Василевский

          да, ты прав — я брал 18,75 кА если привести все к 0,4 кВ.. но карта селективности построена для 10 кВ.. я об этом писал

          Reply
          1. Михаил Пирогов

            18750А / 25 = 0,75кА, все правильно. Но где учёт сопротивления силового трансформатора?????

          2. Дмитрий Василевский

            ты издеваешься?)) ток приведен с учетом сопротивления транса.. посчитай сам.. на самом деле статья не про расчет уставок (хотя я их прикинул перед тем как все это писать), а про построения карты селективности по имеющимся уставкам

          3. Михаил Пирогов

            Чтобы была польза, надо взять сеть. Нормально всё рассчитать в части токов КЗ. Потом показать как выбираются уставки, например, зачем навернули третью ступень МТЗ на присоединении с БМРЗ???? Что дальнее резервирование не обеспечено? Я про то, что мало показать как круто и легко строить карту селективности. Нужно дать это в максимально приближенных к боевым условиям.

          4. Дмитрий Василевский

            Не понял твой вопрос: третья ступень — это защита от перегрузки, вторая — МТЗ, первая — отсечка.. ты по-другому считаешь уставки транса 10/0,4 кВ? Расчет был, но я его не приводил потому, что это не цель данной статьи.. здесь мы уже строим карту, а не считаем

  2. Михаил Пирогов

    И что за 750А КЗ на шинах после трансформатора 1000кВА???? Возьми мат модель Ильи Иванова, что мы делали лет 5 назад по расчетам токов КЗ в маткаде. Получишь более или менее реальные данные, и в итоге придется Ктт на РТВ увеличить))

    Reply
    1. Дмитрий Василевский

      Миш, я статьи пишу так долго и скучно потому, что проверяю все данные перед тем, как что-то выложить)) трехфазное КЗ с током 750 А за трансформатором 1000 кВА — это правдивая величина.. ты ведь не забыл привести все токи к 10 кВ?)

      Reply
      1. Михаил Пирогов

        А где расчёт и где сказано что сторона 0,4кВ приведена к 10кВ? Если хочешь, чтобы пользователь воспринимал программу, тогда и описание нужно делать так же тщательно как, например, Захаров О. Г. Вообщем, жду твою статью по оценке Кч, где ты все обстоятельно раскроешь. Но учти, я в отпуске и целую неделю в тишине читаю М. А. Шабада….

        Reply
        1. Дмитрий Василевский

          Приведем выданные нам уставки автомата 0,4 кВ к расчетному напряжению. Для этого нужно использовать формулу:

          Iс.р.10кв = Iс.р.0,4кв × Uном.нн/Uном.вн = Iс.р.0,4кв / 25

          это есть в статье..

          А почитать Шабада никому не повредит)

          Reply
          1. Михаил Пирогов

            Уставки автомата, но не то что ток КЗ приведен. Возьми из Шабада реальный пример расчета, сошлись на него и вот по нему и покажи то, что изложил М. А. Шабад в своей книге, но уже с применением твоего инструмента. Хороший пример в упомянутой книге на 109 странице. Кстати, автор этой книги на своих картах селективности указывает к какому напряжению приведены токи КЗ (см. рис 1-47).

  3. Михаил Пирогов

    Плюс необходимо хотя бы на графике указывать, какая кривая относится к какому реле. Т.е. привести легенду диаграммы.

    Reply
    1. Дмитрий Василевский

      легенда — внизу каждого рисунка.. все кривые помечены цветом и графическими метками.. спасибо за комментарии и вопросы)

      Reply
        1. Дмитрий Василевский

          да, косяк при переводе.. спасибо, что сказал.. подправим в проге

          Reply
  4. Михаил Пирогов

    Что касается вопроса селективности, то конечно не селективно. Как пишет М. А. Шабад в уже упомянутой мной книге, ступень селективности относительно реле РТВ должна быть 0,6-0,9с, а на графике 0,4с.

    Reply
    1. Дмитрий Василевский

      там шкала логарифмическая по времени.. все норм должно быть.. впрочем, узнаем в следующей статье) кстати вопрос был про пересечение кривых автомата и БМРЗ..

      Reply
      1. Михаил Пирогов

        Оптимист)) хоть и логарифмическая, но число делений соответствует 0,1с)

        Reply
        1. Дмитрий Василевский

          Миша, ты сегодня просто жжешь)) как она может быть логарифмическая, если у нее все деления 0,1с? тогда бы она была линейная) там уставка РТВ — 1,5 с, а у БМРЗ — 0,7 с.. между ними 0,8 с)

          Reply
          1. Михаил Пирогов

            для надежности с РТВ должно быть не менее 0,9)

      2. Галимжан Тусбаев

        Стыдно. почему бы вам просто не признать свои ошибки. Ведь Михаил прав

        Reply
  5. Иван Кобзев

    Объясните пожалуйста? От куда Вы взяли уставку срабатывания реле РТВ II – 375 А? Не могу понять

    Reply

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте, как обрабатываются ваши данные комментариев.