Рубрики

Проверка вторичного оборудования на термическую стойкость

Вторичный ток ТТ оказывает тепловое воздействие на устройства РЗА или блоки управления, аналогично тому, как первичный ток КЗ оказывает воздействие на шины, кабели и другие силовые элементы. Вам нужно удостовериться, что вторичный ток КЗ не повредит устройство, за время его протекания

Как оценить термическую стойкость вторичного оборудования

Количество тепла, выделяющегося в устройстве при протекании тока, согласно закона Джоуля-Ленца, равно

$Q = I^2 \cdot R \cdot t$

Если зафиксируем $R$ (одно устройство), то тепло будет зависеть от величины $I^2 \cdot t$ , и она обычно приводится в паспорте на устройство, в виде односекундного тока термической стойкости

Для примера возьмем блок управления TER_CM_16_2 для вакуумных выключателей Таврида-Электрик типа ВВ/TEL (ссылка на РЭ — https://www.tavrida.ru/upload/iblock/095/ybjdks6qwfcmeybksa67xbpap362b27e/TER_CBdoc_UG_1.pdf)

На Рис.1 видна числовая зависимость времени допустимой работы от протекающего вторичного тока. Односекундный ток термической стойкости — 150 А

Рис.1 Допустимая продолжительность протекания тока через блок TER_CM_16_2

С другой стороны, мы знаем величину тока КЗ в точке установки ТТ, а также коэффициент трансформации ТТ, что дает нам максимальный вторичный ток, который будет протекать через блок управления TER_CM_16_2

Ну, и наконец, мы знаем время отключения тока КЗ (а значит и вторичного тока) от защит, которое получаем из предварительного расчета уставок

В итоге нам нужно проверить, что при фиксированном сопротивлении каналов тока, соблюдается условие:

$I^2_s_e_c_._m_a_x \cdot t_s_c \le I^2_1_c$ , где

$I_s_e_c_._m_a_x$ — вторичный ток ТТ при максимальном токе КЗ в месте установки, А
$t_s_c = t_r_z_a+t_c_b+T_a$ — полное время отключения КЗ, с
$I_1_c$ — ток односекундной стойкости TER_CM_16_2, А

Пример проверки термической стойкость блока управления выключателем

Теперь рассмотрим пример расчета термической стойкости блока управления при определенных условиях (см. Рис.2)

Рис.2 Параметры проверочной схемы

Отключение КЗ от ТО

Максимальный ток КЗ в месте установки ТТ равен 8930 А. При Ктт=250/5 вторичный ток примерно равен 179 А. Этот ток примем за $I_s_e_c_._m_a_x$

На присоединении установлены токовая отсечка (ТО) и максимальная токовая защита (МТЗ). В начале линии срабатывает ТО без выдержки времени, то есть $t_r_z_a=0 c$
Полное время отключения выключателя ВВ/TEL $t_r_z_a=0,03 c$
Постоянная затухания апериодической составляющей тока КЗ примем $T_a=0,05 c$
Полное время отключения тока КЗ $t_s_c=t_r_z_a+t_c_b+T_a =0+0,03+0,05=0,08 c$
Ток односекундной стойкости TER_CM_16_2 равен $I_1_c = 150 A$

Выполним проверку,

$179^2 \cdot 0,08\le150^2$
$2563\le22500$ — термическая стойкость обеспечивается

Отключение КЗ от МТЗ

Выполним проверку на токе $1,1 \cdot I_t_o=1,1 \cdot 3350=3685 A$ , при котором начинает срабатывать МТЗ (коэффициент 1,1 учитывает максимальную 10% погрешность ТТ)

Вторичный ток ТТ при первичном токе 3685 А будет равен $I_s_e_c_._m_a_x =I_s_c/K_t_t =3685/50=73,7 A$

При отключении выключателя от МТЗ полное время устранения КЗ будет

$t_s_c=t_r_z_a+t_c_b+T_a =1+0,03+0,05=1,08 c$

Выполним проверку,

$73,7^2 \cdot 1,08\le150^2$
$5866\le22500$ — термическая стойкость обеспечивается

Обратите внимание, что при срабатывании МТЗ, за счет гораздо большего времени отключения, общее количество выделившегося тепла, в блоке управления, будет больше, чем при отключении максимального тока КЗ токовой отсечкой. Это означает, что, при использовании нескольких ступеней токовой защиты, вы должны проверить тепловое воздействие для каждой ступени!

Случай отказа собственного выключателя

Термическую стойкость проверяют при времени отключения собственного выключателя. Это связано с требованиями НТД и малой вероятностью сложной аварии — максимальный ток КЗ + отказ выключателя

Однако, иногда есть смысл рассмотреть случай отказа своего выключателя и резевировании от вышестоящего. В этом случае действующий ток остается тем же, но время всегда увеличивается. Рассмотрим два варианта

УРОВ присутствует на подстанции

Полное время отключения КЗ, при отказе собственного выключателя, составляет:

1. Для максимального тока КЗ (отключение от ТО):

$t_s_c=t_r_z_a+t_c_b+T_a+T_u_r_o_v =0+0,03+0,05+0,25=0,33 c$

Выполним проверку,

$179^2 \cdot 0,33\le150^2$
$10574\le22500$ — термическая стойкость обеспечивается

2. Для максимального тока КЗ устраняемого МТЗ

$t_s_c=t_r_z_a+t_c_b+T_a+T_u_r_o_v =1+0,03+0,05+0,25=1,33 c$

Выполним проверку,

$73,7^2 \cdot 1,33\le150^2$
$7224\le22500$ — термическая стойкость обеспечивается

УРОВ отсутствует на подстанции

Полное время отключения КЗ, при отказе собственного выключателя (дальнее резервирование от МТЗ ввода), составляет:

$t_s_c=t_r_z_a+t_c_b+T_a=1,5+0,03+0,05=1,58 c$

При это мы должны учитывать максимальный ток КЗ в точке установки ТТ, то есть вторичный ток равен $I_s_e_c_._m_a_x=179 A$

Выполним проверку,

$179^2 \cdot 1,58\le150^2$
$50625\le22500$ — термическая стойкость не обеспечивается!

Обратите внимание на то, что наличие УРОВ может защитить первичное и вторичное оборудование от термических повреждений, в отличии от дальнего резервирования

Способы обеспечения термической стойкости вторичных устройств

В отличии от силовых кабелей и других первичных элементов, вторичный ток ТТ можно снизить за счет увеличения коэффициента трансформации, что приведет к улучшению ситуации с термической стойкостью блока управления или терминала РЗА

Например, в нашем случае, изменив Ктт с 250/5 на 300/5, мы снизим вторичный ток со 179 А до 149 А

Однако, такое увеличение Ктт не всегда допустимо из-за ограничений связанных с величиной тока нагрузки

Стоит отметить, что такие проверки должны быть выполнены для всех вторичных устройств, начиная с самого трансформатор тока (его вторичной обмотки). Кроме ТТ в этот список входят терминалы РЗА, реле, измерители, блоки питания и блоки управления выключателями

5 1 голос

Рейтинг статьи

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

0 комментариев

Старые

Новые Популярные

Межтекстовые Отзывы

Посмотреть все комментарии