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.

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)

 

  • http://vk.com/id316032938 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.

  • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ Дмитрий Василевский

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

  • http://vk.com/id316032938 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))

  • http://vk.com/id316032938 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

  • http://vk.com/id316032938 Михаил Пирогов

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

  • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ 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?)

  • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ Дмитрий Василевский

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

  • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ 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

  • http://vk.com/id316032938 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.

  • http://vk.com/id316032938 Михаил Пирогов

    на рис. 6 — нет

  • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ Дмитрий Василевский

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

  • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ 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..

  • http://vk.com/id316032938 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….

  • http://vk.com/id316032938 Михаил Пирогов

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

  • http://vk.com/id316032938 Михаил Пирогов

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

  • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ 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)

  • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ 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

  • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ 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)

  • http://vk.com/id316032938 Михаил Пирогов

    Да всё равно не 0,9с

  • http://vk.com/id316032938 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.

  • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ Дмитрий Василевский

    но и не 0,6))

    • http://vk.com/id316032938 Михаил Пирогов

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

  • http://vk.com/id316032938 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).

  • https://www.facebook.com/app_scoped_user_id/131488400583096/ 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

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