МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РФ Северский технологический институт – филиал федерального государственного автономного образовательного учреждения высшего образования «Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» (СТИ НИЯУ МИФИ) Кафедра ЭиАТП Научно-исследовательская работа по теме: «Описание программы для построения карты селективности» Выполнил: Студент гр. Д-238п ________ Путилин А.В. «___» _________2022 г. Проверил: К.т.н, доцент каф. ЭиАТП ______ Колчанова В.А. «___» _________2022 г. Северск 2022 Содержание Введение ................................................................................................................... 3 Построение карт селективности ............................................................................ 4 Виды селективности ............................................................................................... 5 Защита полная и частичная .................................................................................... 5 Токовый тип селективности ................................................................................... 5 Временная и времятоковая селективность ........................................................... 6 Энергетическая селективность автоматов ............................................................ 7 Зонная селективность ............................................................................................. 7 Описание программы .............................................................................................. 9 Особенности программы ........................................................................................ 9 Пример расчета ...................................................................................................... 10 Заключение ............................................................................................................ 15 Список источников и литература ........................................................................ 16 2 Введение Одно из ключевых понятий в области электрики является селективность. При выборе уставок защит с относительной селективностью мы должны убедиться, что эти защиты будут работать правильно при всех режимах работы. Селективность — одно из основных требований к релейной защите. Это требование состоит в том, что при возникновении короткого замыкания, должен отключаться только поврежденный участок, а остальная часть схемы — продолжала работать. К задачам электрической селективной защиты относятся: гарантия безопасности оборудования и обслуживающего персонала; моментальное установление места повреждения и отключение только неисправного участка; уменьшение отрицательных результатов влияния аварии на другие узлы и части электроприборов; минимизация повреждений на неисправном участке; гарантирование максимальной беспрерывности работы электросистемы; достижение простоты эксплуатирования электрического оборудования. К тому же, селективность снижает последствия коротких замыканий и нагрузку на устройство. Как только возникает аварийная ситуация, испорченный участок при помощи селективной защиты мгновенно определяется и отключается. При этом исправные места продолжают работу, а отключенные никак им в этом не мешают. Селективность существенно снижает нагрузку на электрические установки. 3 Построение карт селективности При выборе уставок защит с относительной селективностью вы должны убедиться, что эти защиты будут работать правильно при всех режимах работы. Для этого необходимо построить карту селективности защит. Карта является своеобразной схемой, которая отображает все комплексы параметров тока в электросети. Чтобы создать правильную карту селективности, нужно придерживаться следующих положений: - электрические установки нужно подсоединять к единому источнику питания; - необходимо правильно выбрать масштаб, чтобы все расчетные точки поместились на ней; - кроме качеств автоматов, следует обозначить максимальные и минимальные значения КЗ в точках системы. Карты селективности защит обычно строятся на графиках с логарифмическими шкалами. По горизонтальной оси откладывается ток (А), а по вертикальной оси – время (с). Рис. 1 – Карта селективности (образец) 4 Виды селективности Рассматривая подробно, что такое селективность, выделяют два вида избирательного действия. По степени селективности защита делится на: абсолютную; относительную. Перегорание предохранителей именно в той цепи, где произошло КЗ, носит название «абсолютной защиты». Срабатывание автоматического выключателя поблизости от того места, где не сработал предохранитель, именуется «относительной защитой». Можно сказать, что от внутренних (собственных) замыканий предохраняет абсолютная селективная защита, а от внешних (соседних) и внутренних одновременно – относительная селективная защита. Защитная аппаратура по селективности подразделяется на несколько видов. К таковым относятся следующие виды защит: - полная; - частичная; - токовая; - временная; - времятоковая; - энергетическая. Защита полная и частичная При такой защищённости цепи подразумевается последовательное подключение аппаратов. В случае возникновения сверхтока сработает тот автомат, который ближе всего к месту повреждения. Частичная избирательная защита отличается от полной селективности тем, что срабатывает лишь до установленного значения сверхтока. Токовый тип селективности Выстраивая в убывающем порядке величины токов от источника к нагрузке, обеспечивают работу токовой избирательности. Главной мерой здесь является предельное значение токовой метки. Например, начиная от источника питания или ввода, автоматические выключатели устанавливают в последовательности: 25А, 16А, 10А. Все автоматы могут иметь одинаковое время на срабатывание. Между автоматами должно быть высокое сопротивление цепи. Тогда они будут иметь эффективную избирательность. Повышают сопротивление путём увеличения протяжённости линии, включения участков с проводом меньшего диаметра или вставкой трансформаторной обмотки. 5 Рис. 2 – Токовая селективность Временная и времятоковая селективность Особенностью такого построения схемы релейной защиты является привязка ко времени срабатывания каждого защитного элемента. Автоматические выключатели обладают одинаковыми токовыми параметрами, но имеют разную выдержку времени при срабатывании. Время срабатывания увеличивается по мере удаления от нагрузки. К примеру, самый ближний рассчитан на срабатывание после 0,2 с. В случае его отказа через 0,5 с. должен сработать второй. Работа третьего автоматического выключателя рассчитана через 1 секунду в случае несрабатывания первых двух. Рис. 3 – Временная селективность Очень сложной считается времятоковая избирательность. Чтобы её организовать, необходимо выбирать приборы групп: A, B, C, D. У группы А 6 наивысшая защита (применяется в электроцепях). Каждая из этих групп имеет индивидуальную реакцию на величину электрического тока и временную задержку. Энергетическая селективность автоматов Такая защита обусловлена свойствами выключателей, которые заложены производителем. Быстрое срабатывание – до того, как токи КЗ достигли максимума. Счёт идёт на миллисекунды, согласовать такую избирательность очень сложно. Рис. 4 – Энергетическая селективность Зонная селективность Определение данного покрытия избирательной защитой сети связано с особенностью её построения. Это достаточно дорогой и сложный способ. В результате обработки сигналов, поступающих от каждого выключателя, определяется зона повреждения, и отключение происходит только в ней. Для обустройства такой защиты требуется дополнительное питание. Сигнал от каждого выключателя подаётся в контрольный центр. Отключения производятся электронными расцепителями. Такие схемы рациональнее всего использовать на промышленных предприятиях, где системы обладают высокими значениями токов КЗ и значительными рабочими токами. 7 Рис. 5 – Зонная селективность 8 Описание программы Гридис-КС — это специализированный инструмент для решения одной задачи. Небольшие понятные меню. Названия и диапазоны уставок в базе данных, как в реальных устройствах. При известных параметрах срабатывания карта на 5-7 кривых строится за 15 минут. Особенности программы - До 12 защитных кривых на одной карте Этого количества достаточно для любого проекта. Если получается больше, то лучше разделить карту на две потому, что проанализировать ее на селективность будет сложно. - 9 типов стандартных кривых по известным формулам Инверсная (INV), сильно инверсная (VERY), экстремально инверсная (EXT), длительно инверсная (LONG), квадратичная гипербола (I2t), биквадратная гипербола (I4t), аналоги реле РТ-80 и РТВ. - 500+ защитных характеристик в базе данных * Автоматы 0,4 кВ, предохранители и реле. С фиксированными и изменяющимися уставками. Отечественные и зарубежные. - Добавление на карту собственных кривых через текстовый файл (.txt) Если нет нужной характеристики во встроенной базе Гридис-КС и стандартные кривые не подходят, то можно добавить свою кривую по точкам (I;t). Таким образом, внести на карту можно кривую любой формы, в том числе областью. Гридис-КС распознает такую кривую и даст возможность провести анализ селективности со смежными характеристиками. - Настройка диапазонов времени и тока Можно задать минимальное и максимальное значение времени и тока, а также выбрать линейный или логарифмический масштаб для наглядного отображения графика. - Внесение вертикальных (токовых) меток на карту селективности Можно дополнить карту границами диапазона, в котором проводится анализ селективности смежных кривых, или просто указать максимальный ток КЗ для токовой отсечки. Если нужно расположить несколько меток рядом - не беда. Гридис-КС позволяет разнести их на три уровня по высоте, чтобы их текст не пересекался. - Изменяйте внешний вид защитных характеристик 9 Можно настроить толщину, цвет и геометрические метки. Любую кривую можно скрыть на карте селективности, без ее удаления из проекта. Также можно обрезать характеристику по конкретному значению тока, чтобы разгрузить карту от лишних линий. - Перенос карты в MS Word двумя кликами мышки * - модульные автоматы и предохранители учитывались по отдельным номинальными токам и характеристикам срабатывания Пример расчета За основу расчета возьмем данные из курсовой работы. Построим карту селективности действия аппаратов защиты для цепочки защит КТП15 – РУНН – ШР1– ЭП1. К1 КТП15 РУ-0,4 ТМ-1000/10 U К 5,5% ШР5 2АВВГ (4×150) К2 l = 150 м l = 75 м r0 0, 208 мОм/м r0 0, 211 мОм/м х0 0, 078 мОм/м х0 0, 079 мОм/м РКЗ 11 кВт АВВГ (4×185) К3 ЭП1 Рис. 6 - Расчетная схема для участка цеховой сети КТП15 – ЭП1 Таблица 1 – Данные для построения карты селективности Iр, А Iпик, А Iном, А Iпуск, А РУ НН ШР1 ЭП1 Ток КЗ, кА 1 2 3 1680 4200 - 351,82 1759 - 263,3 1181,71 13,11 3,11 4,11 Таблица 2 – Данные для построения карты селективности действия аппаратов защиты Наименование аппарата защиты Номинальный ток расцепителя, А ВА 74-45 (РУНН1) ВА 74-40 (ШР1) ВА 74-40 (ЭП1) 2000 500 275 Номинальный ток срабатывания уставки в зоне КЗ, А 5000 2250 1787,5 10 t, c 100 12 1 2 3 9 10 10 11 8 7 1 4 5 0,1 6 0,01 10 100 1000 10000 I, A Рис.7 - Карта селективности аппаратов защиты в установках до 1000 В, построенная в Visio (из курсовой работы) ** В программе Гридис-КС подставим указанные данные и произведем построение карты селективности. Рис. 8 – Готовая карта селективности аппаратов защиты в установках до 1000 В, построенная в Гридис-КС 11 Для этого открываем саму программу «Гридис-КС (базовый) 3.0». Рис. 9 – Исполняемый файл программы Открывшаяся программа выглядит следующим образом. Рис. 10 – Интерфейс программы Теперь построим карту селективности, опираясь на данные из таблиц 1 и 2. Нажимаем на кнопку «Добавить панель». Расчетное напряжение менять нет необходимости. Рис. 11 – Добавление панели в меню программы 12 В базовой (бесплатной) версии программы мы можем использовать только стандартные характеристики. Соответственно, их и выбираем. Рис. 12 – Типы панели В созданной панели заполняем все необходимые значения для характеристики ЭП1. Для ШР1, РУНН, ВА74-40 (ЭП), ВА74-40 (ШР), ВА7440 (РУ НН), аналогично, создаем свою панель и заполняем нужные значения. Рис. 13 – Установка значений для построения характеристики К сожалению, базовая версия программы позволяет создать максимум 6 характеристик, поэтому я не включил в расчет характеристики для токов КЗ, которые, в свою очередь, присутствуют на рисунке 7. 13 ** На рисунке 7 приняты следующие обозначения: 1 – номинальный ЭП1; 2 – расчетный ток ШР1; 3 – расчетный ток РУНН; 4 – пусковой ток ЭП1; 5 – пиковый ток ШР1; 6 – пиковый ток РУНН; 7 – защитная характеристика автоматического выключателя ВА74-40 (ЭП); 8 – защитная характеристика автоматического выключателя ВА74-40 (ШР); 9 – защитная характеристика автоматического выключателя ВА74-40 (РУ НН); 10 – ток КЗ в точке К1; 11 – ток КЗ в точке К2; 12 – ток КЗ в точке К3. 14 Заключение Карта селективности обеспечивает максимальное применение защитных качеств автоматических выключателей. Все процессы, возможные при эксплуатации, отображены на ней графически. Уставки защит считаются селективными, если их времятоковые характеристики не накладываются друг на друга или не пересекаются. Времятоковые характеристики ВА74-40 (ЭП), ВА74-40 (ШР) и ВА74-40 (РУ НН) не пересекаются, следовательно выбор установок аппаратов сделан верно. 15 Список источников и литература 1) Л.П. Сумарокова. Электроснабжение промышленных предприятий. Учеб. Пособие. - Томск: ТПУ, 2012. – 288 с. 2) Интернет-ресурс - https://gridis3.0.qualkurs.ru/ 3) Интернет-ресурс – https://pro-rza.ru/postroenie-karty-selektivnosti-pripomoshhi-programmy-gridis-ks/ 4) Интернет-ресурс – https://pro-rza.ru/karta-selektivnosti-osnovy-postroeniya/ 5) Интернет-ресурс – https://pro-rza.ru/programma-dlya-postroeniya-kartselektivnosti-gridis-ks/ 6) Интернет-ресурс – https://odinelectric.ru/knowledgebase/chto-takoeselectivnost-v-electrike#i-10 7) Интернет-ресурс – https://amperof.ru/teoriya/selektivnost.html#i-5 16
