Расчет релейной защиты в системе электроснабжения

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Российской Федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Забайкальский государственный университет» (ФГБОУ ВПО «ЗабГУ»)

Кафедра «Электроэнергетики и электротехники»

Курсовая работа

На тему: «Расчет релейной защиты в системе электроснабжения»

Выполнил: студент группы ЭТС-14-1

Иванов Д.О.

Проверил: старший преподаватель

Горбунов Р.В.

Чита 2017



Содержание

Введение

Задание на курсовую работу

1. Определение параметров схемы замещения

2. Защита трансформаторов ГПП

2.1 Проверка возможности использования самоадаптирующегося торможения

2.2 Определение минимального тока срабатывания с учетом, что Кпер=1,0

2.3 Определение крутизны первого наклонного участка тормозной характеристики

2.4 Точка изменения крутизны тормозной характеристики

2.5 Определение крутизны второго наклонного участка тормозной характеристики

2.6 Определение тока срабатывания дифференциальной отсечки

2.7 Максимальная токовая защита от внешних многофазных КЗ

2.8 Токовая защита от перегрузок

2.9 Газовая защита

3. Защита синхронных и асинхронных двигателей ВН на базе микропроцессоров Sepam B20

3.1 Токовая отсечка

3.2 Максимальная токовая защита от перегрузок

3.3 Защита от потери питания и понижения напряжения

3.4 Защита от асинхронного режима синхронных двигателей

3.5 Защита от замыканий на землю в сети ВН

4. Защита низковольтных асинхронных двигателей

4.1 Защита двигателя АД1

4.2 Защита двигателя АД2

5. Защита кабельных линий ВН на базе микропроцессоров Sepam 2000 D31

5.1 Защита от многофазных КЗ

5.2 Защита от замыканий на землю в сети ВН

6. Защита трансформатора ДСП на базе микропроцессоров Sepam 2000 D31

6.1 Токовая отсечка от внешних многофазных коротких замыканий

6.2 Максимальная токовая защита от сверхтоковой перегрузки

6.3 Газовая защита от повреждения внутри бака трансформатора

7. Защита конденсаторной батареи на базе микропроцессоров Sepam 80

7.1 Защита конденсаторной батареи от многофазных коротких замыканий

7.2 Защита конденсаторной батареи от сверхтоков перегрузки

7.3 Защита конденсаторной батареи от повышения напряжения в установке

7.4 Защита конденсаторной батареи от однофазных замыканий на землю

Заключение

Список литературы



Введение

Расчет релейной защиты и автоматики является одной из важных частей расчета электроснабжения промышленного предприятия . Основным назначением релейной защиты является выявление места возникновения коротких замыканий и быстрое автоматическое отключение выключателей поврежденного оборудования или участка сети от остальной неповрежденной части электрической установки или сети. Данное свойство релейной защиты позволяет предотвратить разрушение токопроводящих частей электрических аппаратов а также позволяет избежать поражение электрическим током эксплуатационного персонала.

Кроме того, могут возникать такие нарушения нормальных режимов работы, как перегрузка, замыкание на землю одной фазы в сети с изолированными нейтралами, выделение газа в результате разложения масла в трансформаторе или понижение уровня масла в его расширителе и др. Таким образом, вторым назначением релейной защиты является выявление нормальных режимов работы оборудования и подача предупредительных сигналов обслуживающему персоналу или отключение оборудования с выдержкой времени.



Задание на курсовую работу

Схема электроснабжения промышленного предприятия, для которого нужно провести расчёт релейной защиты некоторых её элементов представлена на рисунке 1.

Параметры элементов схемы электроснабжения
Мощность системы, МВА	900
Мощность К.З., МВА в точке К1	1200
Напряжение системы, кВ	115
Мощность трансформаторов ГПП, МВА	16
Асинхронные, синхронные двигатели 10(6) кВ, кВт	1600
Трансформатор электродуговой печи, кВА	1250
Кабельная линия ГПП ? РП1, ААБ 10 ? 3*240, км	1
Расстояние от подстанции ситемы до завода, км	17
Напряжение на сборных шинах ГПП, кВ	10,5
Мощность цеховых трансформаторов, кВА	1000
Вторичное напряжение п/ст, кВ	0,4
Асинхронные двигатель АД1, кВт	37
Асинхронные двигатель АД2, кВт	90
Трансформатор КПП ТМРУ-6(10) кВ, кВА	3500
Конденсаторная батарея ККУ ? 10 кВ, кВАр	2400

Необходимо рассчитать РЗиА для следующих элементов: Трансформатор ГПП; кабельная линия ГПП-РП 1; асинхронные, синхронные двигатели 10 кВ; асинхронные двигатели 1 и 2 0,4 кВ; конденсаторная батарея.

На рисунке 1 нанесены точки К.З., в которых нужно произвести расчёт токов для расчёта токовых защит и проверки их чувствительности.



1. Определение параметров схемы замещения

Найдем параметры схемы замещения методом ТПИЕ.

Примем базисное напряжение U_Б= 10,5 кВ.

1) Сопротивления , ЭДС системы



Сопротивление линии от системы до ГПП

Х_О=0,406 Ом/км

2) Асинхронные двигатели

Синхронные двигатели



АД
Pн, кВт	1600
cos ц	0,9
?	0,92
k пуск	6,5
Sн, кВА	1932,367
Iн, А	106,256
Xад, Ом	9,541
Еад, кВ	9,074
СД
Pн, кВт	1600
cos ц	0,9
?	0,92
k пуск	7
Iн, А	106,253
Xсд, Ом	8,859
Есд, кВ	11,782

3) Линия ГПП - РП1

ААБ - 3*240

ГПП-РП1
l, км	1
x0, Ом/км	0,077
x, Ом	0,077

4) ТЭЦ



Система
Uc, кВ	115,000
Sк, МВА	1200,000
Xc, Ом	11,021
Xлэп, Ом	10,150
Sт, МВА	16,000
Uнн, кВ	10,500
Uк, %	10,500
?Pкз, кВт	120,000
Xтобщ, Ом	0,724
Rтобщ, Ом	51,680

5) Линии от шин до синхронных и асинхронных двигателей на 10(6) кВ

Принимаем длину кабелей l=0.2 км

По нагрузке выбираем сечение кабелей(принимаем кабели ААБ )

АД, СД 10(6) кВ
Pн, кВт	1600
cos ц	0,9
Iн, А	97,755
Fэк,кв.мм	69,825
Fст,кв.мм	70
R0, Ом/км	0,43
x0, Ом/км	0,08
R, Ом	0,086
x, Ом	0,016

6) Линии от шин до низковольтных асинхронных двигателей

Принимаем длину кабелей l=0.2 км (принимаем кабели ААШв )

Для АД1:

Для АД2: принимаем кабели ААШв

АД 1	АД 2
Pн, кВт	37	Pн, кВт	90
cos ц	0,9	cos ц	0,9
Iн, А	59,341	Iн, А	144,342
Fэк,кв.мм	42,386	Fэк,кв.мм	103,101
Fст,кв.мм	50	Fст,кв.мм	95
R0, Ом/км	0,63	R0, Ом/км	0,306
x0, Ом/км	0,08	x0, Ом/км	0,08
R, Ом	0,126	R, Ом	0,0612
x, Ом	0,016	x, Ом	0,016

7) Линии от шин 10 кВ до трансформатора печи

Принимаем длину кабелей l=0,2 км (принимаем кабель ААБ )



ДСП
Sн, кВА	1250
cos ц	0,96
Iн, А	71,598
Fэк,кв.мм	51,142
Fст,кв.мм	50
R0, Ом/км	0,63
x0, Ом/км	0,08
R, Ом	0,126
x, Ом	0,016

8) Линии от шин 10 кВ до трансформатора КТП

Принимаем длину кабелей l=0,2 км

КТП
Sн, кВА	3500
cos ц	0,96
Iн, А	200,475
Fэк,кв.мм	143,196
Fст,кв.мм	150
R0, Ом/км	0,171
x0, Ом/км	0,08
R, Ом	0,0342
x, Ом	0,016

9) Трансформаторы КТП

КТП
Sн, кВА	3500
Uкз,%	5,5
Iхх,%	1,1
ДPкз,Вт	26000
ДPхх,Вт	3700
Rт, Ом	0,234
Xт, Ом	1,733

Исходными для расчета являются принятый вариант схемы электроснабжения, выбранные к установке трансформаторы цеховых ТП и ГПП, провода и кабели. Составляется эквивалентная схема замещения, куда вносятся только элементы сети, значимо влияющие на величину токов короткого замыкания, наносятся точки кз.

Приводим расчетную схему к виду последовательно соединенных сопротивлений. После этого раздельно складываем активные и индуктивные сопротивления до точки короткого замыкания. Полное сопротивление находится

Следует иметь в виду, что короткозамкнутая цепь находится под различными номинальными напряжениями. В величины и входят приведенные значения сопротивлений.

приведенное сопротивление будет

где х - действительное сопротивление участка;

U_б - среднее напряжение в точке кз (базисное);

U_н - напряжение приводимого участка.

для трансформатора

Приведенное сопротивление электрических линий определяется

где х₀ - удельное сопротивление провода, Ом/км; l - длина линии, км;

U_нл - номинальное напряжение приводимого участка (линии).

Действующее значение периодической слагающей тока кз за первый период: (сверхпереходный ток):



Действующее значение полного тока кз за первый период (с учетом апериодической составляющей)

где к_у - ударный коэффициент, равный

где Та - постоянная времени затухания апериодической слагающей тока кз.

Та=

Расчет токов К.З.
место КЗ	Zсум,мОм	Rсум,мОм	Xсум,мОм	I'',кА	Ta	Kу	Iу,кА	I(2)кз,кА
К1,К2	148,408	5,071	148,321	9,932	0,093	1,898	16,057	13,905
К3	156,484	5,381	156,391	9,420	0,093	1,898	15,222	13,182
К4,К7	159,024	5,983	158,911	9,269	0,085	1,889	14,885	12,891
К5,К6	160,121	6,693	159,981	9,206	0,076	1,877	14,665	12,700
К8	162,178	7,243	162,016	9,089	0,071	1,869	14,401	12,471
К9	168,866	7,383	168,704	8,729	0,073	1,872	13,855	11,999
К10	169,408	8,093	169,214	8,701	0,067	1,861	13,706	11,869
К11	170,651	8,803	170,424	8,638	0,062	1,850	13,509	11,699



2. Защита трансформаторов ГПП

На базе микропроцессоров типа Sepam реализованы панели защиты силовых трансформаторов, которые выполнены как комплектное многофункциональное устройство и смонтированы в терминалы серии БЭ2502 и БЭ2704.

2.1 Проверка возможности использования самоадаптирующегося торможения

В терминалах на базе микропроцессоров Sepam предлагается выбрать вид торможения: традиционное или самоадаптирующееся. При традиционном торможении необходимо задать вид тормозной характеристики, уставки дифференциальной отсечки и уставки 2 и 5 гармоник. При использовании самоадаптирующегося торможения требуется задать только тормозную характеристику, причем, только горизонтальную часть (Iсз) и первую наклонную часть (Id/It). Все остальные характеристики не устанавливаются. Единственное ограничение, вводимое фирмой, - применение искусственной нейронной схемы возможно на тех трансформаторах, для которых амплитудное значение броска тока намагничивания не превышает 16-кратного действующего значения номинального тока силового трансформатора.

Трансформаторы ТДН-16000/10:

I_амп/ I_ном=8395/903,79=9,08<16

Следовательно применяется самоадаптирующееся торможение.



2.2 Определение минимального тока срабатывания с учетом, что К_пер=1,0

где е=0,1 погрешность ТТ.

Принимаем к установке I_СЗ = 30%.

В настоящее время большинство фирм-производителей устройств релейной защиты и электроавтоматики (РЗА) прекращает выпуск электромеханических реле и переходит на микропроцессорную элементную базу. Это объясняется следующими достоинствами микропроцессорных устройств.

1. Элементная база (промежуточные трансформаторы, электронная часть, выходные устройства) у большинства устройств РЗА получается практически одинаковой. Отличие заключается в программном обеспечении.

2. В силу идентичности устройства комплектов различного назначения, достигается высокая степень автоматизации производства с минимальной долей ручного труда.

3. Микропроцессорные устройства РЗА органически входят в автоматизированную систему управления технологическим процессом (АСУ ТП) электрической части сетей и систем и обеспечивают высокую степень информатизации электроэнергетических процессов. В конечном счете это (со временем) должно повысить надежность электроэнергетических сетей и систем.

4. Микропроцессорные устройства являются интеллектуальными системами, обладающими возможностью совершенствования путем изменения программного обеспечения и использования более перспективных принципов выполнения (алгоритмов) защиты. Изменение алгоритмов и программ возможно осуществлять в ходе эксплуатации.

5. Эти устройства не требуют использования мощных ТТ и ТН, т. к. их потребление по цепям тока и напряжения крайне мало (единицы вольт и миллиамперы).

Широкое внедрение микропроцессорных устройств сдерживается их высокой стоимостью и практически отсутствием в России производства микропроцессорной техники. Однако это явление временное и в перспективе микропроцессорная техника в РЗА альтернативы не имеет (другие устройства с нею со временем будут неконкурентоспособны).

Центральным элементом рассматриваемых устройств является микропроцессор - однокристальная электронно-вычислительная машина (ЭВМ) с оперативным (ОЗУ) и постоянным (ПЗУ) запоминающими устройствами, таймером, устройствами ввода и вывода.

Релейная защита реализована на базе микропроцессорных терминалов с микропроцессорами Sepam.

Рисунок 3. Внешний вид терминалов c микропроцессорами Sepam

Устройство подразделяется на аналоговую и цифровую части. В состав аналоговой части входят преобразователи «ток -- напряжение» (промежуточные трансформаторы тока i/u), «напряжение - напряжение» (промежуточные трансформаторы напряжения u/u) и коммутатор аналоговых сигналов (мультиплексор МПл). Входным элементом цифровой части является аналогово-цифровой преобразователь (АЦП). Выходные сигналы (в цифровой форме) АЦП подаются на входы портов ввода-вывода (ПВВ) микропроцессора. Благодаря мультиплексору удается с помощью одного достаточно дорогостоящего АЦП последовательно осуществлять преобразование нескольких аналоговых сигналов в цифровую форму.

Арифметико-логическое устройство (АЛУ) микропроцессора по программе, заложенной в постоянное запоминающее устройство (ПЗУ), с участием оперативного запоминающего устройства (ОЗУ) производит обработку информации и принимает решение о необходимости отключения защищаемой линии.

Если такая необходимость есть, то срабатывают одно или несколько выходных реле из их комплекта (кВР), через контакты которых подается сигнал на отключение выключателя Q.

Данные о срабатывании выходных реле, параметрах срабатывания устройства защиты и др. могут быть выданы для персонала на жидкокристаллический индикатор (ЖКИ). Требуемая информация может быть передана в АСУ ТП с помощью интерфейса RS232 или RS485. Коррекция программ, заложенных в ПЗУ, и настройка устройства может производиться с помощью клавиатуры (КЛ). Электропитание устройства осуществляется с помощью блока питания (БП).

Характеристики микропроцессорных устройств релейной защиты во многом повторяют характеристики аналогичных устройств, выполненных на электромеханической или электронной элементной базе.

Микропроцессорная часть позволяет задать токи срабатывания программно.

Далее находим токи для каждого из видов требуемых защит.



2.3 Определение крутизны первого наклонного участка тормозной характеристики

ТТ могут насыщаться при токах (2-3)•I_ном. Особенно большая вероятность насыщения ТТ возможна при питании силовым трансформатором двигательной нагрузки. Это объясняется большой апериодической составляющей и составляющей низкой частоты в токе пуска и самозапуска электродвигателей. Поэтому даже при небольших сквозных токах следует принимать К_пер=2,0 для трансформаторов с двигательной нагрузкой, составляющей менее 50% от номинальной мощности трансформатора и Кпер=2,5 для трансформаторов с двигательной нагрузкой, составляющей более 50% от номинальной мощности трансформатора.

Таким образом, крутизна первого наклонного участка тормозной характеристики определяется:

Принимаем I_d/I_t = 37%

2.4 Точка изменения крутизны тормозной характеристики

где I_{БР.НАМ.i} - значение броска тока намагничивания силового трансформатора со стороны соответствующей обмотки приведенное к номинальному току этой обмотки.

Принимаем к установке SLP=3,5.

2.5 Определение крутизны второго наклонного участка тормозной характеристики

Крутизна второго наклонного участка тормозной характеристики (I_d/I_t2) по рекомендации фирмы Schneider Electric принимается равной 60-70%.

Принимаем к установке

I_d/I_t2 = 65%

2.6 Определение тока срабатывания дифференциальной отсечки

Трансформаторы ТДН-16000/10:

1. Отстройка от броска намагничивания

где К_ОТС = 1,4

I_dmax ?1.4•0.1•1500/5=42 %

2. Отстройка от максимального значения внешнего короткого замыкания

Максимальное значение внешнего КЗ будет при 3'х фазном повреждении на стороне ВН в режиме минимального сопротивления силового трансформатора.

K_ВН=8395/903,79=9,08

Тогда ток срабатывания



I_dmax ? К_отс• К_НБ• K_ВН

Где К_отс = 1,1 - коэффициент отстройки, К_НБ - коэффициент небаланса, принимается равным 0.7 , если со всех сторон трансформатора установлены ТТ с номинальным вторичным током 5 А.

I_dmax ?1.1•0.7•5,45=4,2

Принимаем I_dmax= 5 %

При включении силового трансформатора под напряжение происходит бросок тока намагничивания, величина которого может достигать 8-10 кратного значения номинального тока трансформатора. Для предотвращения ложного срабатывания дифференциальной защиты в этом режиме фирмой Schneider Electric использован способ замера в дифференциальном токе величины 2 гармоники, которая появляется при включении трансформатора под напряжение. В устройстве предусмотрена возможность дополнительной блокировки по 2 гармонике при включении трансформатора. Дополнительная блокировка используется тогда, когда содержание гармоник в токе включения незначительное. Блокировка дифференциальной защиты в режиме перевозбуждения силового трансформатора выполнена путем фиксации в дифференциальном токе пятой гармоники. Для предотвращения ложной работы дифференциальной защиты при неисправности токовых цепей предусмотрена специальная блокировка, выявляющая обрыв в цепи какой-либо фазы трансформаторов тока сторон силового трансформатора.

Уставки блокировок по второй и пятой гармоникам принимаются:

I_2f/ I_1f= 15% c поперечной блокировкой

I_5f/ I_1f= 35% с пофазной блокировкой



2.7 Максимальная токовая защита от внешних многофазных КЗ

Защита устанавливается со стороны источника питания непосредственно у выключателя , при этом в зону действия защиты входят трансформатор и его присоединения с выключателями . Срабатывая , защита действует на отключение выключателей .

1.Ток срабатывания защиты отстраивается от максимального рабочего тока:

где К_Н-коэффициент надежности принимаемый равным 1,1;

К_В - коэффициент возврата принимаем 0,935;

К_СЗ - коэффициент самозапуска нагрузки после отключения внешнего КЗ,

определяемый для обобщенной нагрузки по кривым [14];

I_{РАБ.МАХ}- максимальный рабочий ток.

Определение коэффициента самозапуска:

По кривой зависимости находим К_СЗ =1,25 [14]

I_раб.MAX=S/(*U)=16000/(1.732*10)=923,79 А

Расчетный ток срабатывания защиты.

А.

¦t=(0.3-0.4) c

t^lll_c.з= t^ll_c.зSF1+¦t

где t^ll_c.зSF1-время срабатывания автоматического выключателя SF1.

t^lll_c.з= 0.2+0.3=0.5 c

2.8 Токовая защита от перегрузок

Защита от перегрузок устанавливается на трансформаторах 400 кВА и более с действием на сигнал (на автоматическую разгрузку) или отключение (на подстанциях без дежурного персонала). Защита выполнена с помощью МТЗ, установленной со стороны питания .

Ток срабатывания защиты:

где К_Н=1,1; К_В=0,935 ;

=1063,24 А

2.9 Газовая защита

Применение газовой защиты является обязательным на трансформаторах мощностью 6300 кВ•А и более, а также на трансформаторах мощностью 1000-4000 кВ•А , не имеющих дифференциальной защиты или отсечки и если максимальная токовая защита имеет выдержку времени 1с и более .

Действие защиты основано на том, что всякие, даже незначительные, повреждения, а также повышенные нагревы внутри бака трансформатора вызывают разложение масла и органической изоляции, что сопровождается выделением газа.

Интенсивность газообразования и химический состав газа зависят от характера и размеров повреждения. Поэтому защита выполняется так, чтобы при медленном газообразовании подавался предупредительный сигнал, а при бурном газообразовании, что имеет место при К.З., происходило отключение повреждённого трансформатора. Кроме того, газовая защита действует на сигнал при опасном понижении уровня масла в баке трансформатора.

защита перегрузка двигатель конденсаторный



3. Защита синхронных и асинхронных двигателей ВН на базе микропроцессоров Sepam B20

Для синхронных и асинхронных двигателей напряжением выше 1 кВ предусматриваются защиты от многофазных замыканий в обмотках статора и на линейных выводах, однофазных ЗНЗ на линейных выводах и в обмотке статора, токов перегрузки, потери питания и понижения напряжения, асинхронного режима (для синхронных двигателей).

3.1 Токовая отсечка

Защита устанавливается на всех без исключения СД и АД и предназначается для отключения двигателей при многофазных К.З. в обмотке статора и на линейных выводах (т.е. тех выводах, к которым подключена питающая линия, соединяющая двигатель с выключателем). У СД защита действует на автоматическое гашение поля (АГП), если оно имеется.

Для двигателей номинальной мощностью до 4000 кВт применяется токовая двухрелейная отсечка без выдержки времени с реле, включенными на фазные токи.

Первичный ток срабатываниям отстраивается от периодической составляющей пусковых токов

где для реле Sepam

Ток срабатывания реле



где ? двухрелейное исполнение

Чувствительность токовой отсечки проверяется по линейному двухфазному К.З. на выводах обмотки статора.

3.2 Максимальная токовая защита от перегрузок

Защита устанавливается в тех случаях, когда возможны перегрузки по технологическим причинам или имеются тяжёлые условия пуска или самозапуска (длительность прямого пуска от сети не менее 20 с). Защита выполняется с действием на сигнал, если обслуживающий механизм персонал имеет возможность ликвидировать перегрузку в приемлемое время, или на автоматическую разгрузку.

Ток срабатывания реле

где ? двухрелейное исполнение;

? номинальный ток двигателя;

Выдержка времени защиты должна превышать на 20-23% расчётное время пуска двигателя. Эта установка срабатывания уточняется в процессе наладочных работ.



Рисунок 4. Cхема защиты высоковольтных электродвигателей на базе микропроцессоров Sepam B20

3.3 Защита от потери питания и понижения напряжения

Защита предусматривается для предотвращения повреждений двигателей, которые могут возникнуть после того, как на затормозившиеся в результате потери питания, кратковременного или длительного снижения напряжения питания электродвигателя будет вновь подано напряжение нормального уровня. Это может привести к непредусмотренному самозапуску или повторному пуску двигателя, для которого эти режимы либо недопустимы по условиям завода изготовителя или технологического процесса, либо запрещены техникой безопасности.

1) Первая ступень защиты

Напряжение срабатывания

Выдержка времени принимается большей времени действия основных защит элементов сети от многофазных К.З.

2) Вторая ступень защиты

3.4 Защита от асинхронного режима синхронных двигателей

Устанавливается на всех СД и действует на схему, предусматривающую ресинхронизацию с автоматической разгрузкой механизма до такого уровня, при котором обеспечивается втягивание двигателя в синхронизм, его отключение при неуспешной ресинхронизации при невозможности осуществления разгрузки или ресинхронизации при отсутствии необходимости по условиям технологического процесса в ресинхронизации СД.

Ток срабатывания защиты



3.5 Защита от замыканий на землю в сети ВН

Защита выполняется с помощью реле Sepam, которое подключается к трансформаторам тока нулевой последовательности типов ТЗ, ТЗЛ, ТЗР и др.

Ток срабатывания защиты определяется из условия её надёжной отстройки от броска собственного ёмкостного тока, проходящего в месте установки защиты при внешнем перемещающемся замыкании на землю.

где ? коэффициент отстройки;

? коэффициент, учитывающий бросок собственного ёмкостного тока;

? собственный ёмкостный ток присоединения самого электродвигателя и линии, соединяющей его с распределительным устройством и входящей в зону действия защиты

При номинальной мощности двигателя не превышающей 2,5?3 МВт, значением обычно можно пренебречь. Тогда

где ? значение собственного ёмкостного тока 1 км кабеля, А/км;

L? длина линии, км;

Icл=1,04*0,2=0,208 А

Защита высоковольтных АД и СД
ТО	МТЗ	От потери питания
АД	АД	АД
Iр.макс, кА	106,256	Iр.макс, кА	106,256	Iр.макс, кА	106,256
k пуск	6,500	k пуск	6,500	k пуск	6,500
I пуск, А	690,662	I пуск, А	690,662	I пуск, А	690,662
К н	1,800	К н	1,800	К попр.1	0,700
Iс.з, кА	1,243	К сх	1,000	К попр.2	0,500
Iср., кА	12,432	Iср., кА	1,594	Uср1., кВ	7,350
Кч	4,329			Uср2., кВ	5,250
СД	СД	СД(от асинхр. режима)
Iр.макс, кА	106,253	Iр.макс, кА	106,253	Iр.макс, кА	106,253
k пуск	7,000	k пуск	7,000	k пуск	7,000
I пуск, А	743,768	I пуск, А	743,768	I пуск, А	743,768
К н	1,800	К н	1,800	К попр.1	1,400
Iс.з, кА	1,339	К сх	1,000	Iс.з, кА	148,754
Iср., кА	13,388	Iср., кА	1,594
Кч	4,020

ЗНЗ
СД
Iр.макс, кА	106,253
k пуск	7,000
Iс.о, А/км	1,040
C с.д, мкФ	0,130
Iс.д, А	8,101
Iсз., А?	24,304
Кч	2,839
Iс, А	8,309

4. Защита низковольтных асинхронных двигателей

4.1 Защита двигателя АД1

Защита осуществляется автоматическим выключателем.

Выбор автоматов производится в следующей последовательности:

1) Номинальное напряжение автомата должно быть не ниже напряжения сети :

2) Отключающая способность автоматов должна быть достаточной для отключения максимальных токов К.З.

где ? ток трёхфазного К.З. на выводах обмотки статора

3) Номинальный ток расцепителя автомата должен быть больше длительного максимального тока нагрузки двигателя:

4) Ток уставки срабатывания электромагнитного расцепителя автомата мгновенного действия принимается на 25…35% выше пускового тока двигателя:



где

Ток уставки срабатывания теплового расцепителя автомата или магнитного пускателя отстраивается от максимального рабочего тока:

После выбора автомата необходимо убедиться, что расцепитель автомата надёжно защищает участок сети, на котором он установлен. В четырёхпроводных сетях 380/220 В и 660/380 В с глухозаземлённой нейтралью однофазное замыкание на землю является К.З. и должно надёжно отключиться защитой. Краткость тока однофазного К.З. в наиболее удалённой точке сети должна быть

Если автомат защищает сеть только от коротких замыканий, то требование (3.6) не обязательно при условии, что номинальный ток расцепителя не превышает защищаемого участка сети более, чем в 4,5 раза для автоматов, имеющих только максимальный мгновенно действующий расцепитель (отсечку) и в 1,25 раза для автоматических выключателей с обратно зависимой от тока характеристикой с независимо от наличия или отсутствия отсечки.

Выбор сводим в таблицу:

	ВА 57-31
Условие	Данные авт.	Данные сети	Ед.изм
UA?Uc	10	10,5	кВ
IA откл?Iк	25	21,296	кА
IAном?Iдв.	63	59,341	А
IAуэ?1,35*Iдв	1148,175	80,110	А
IAут?1,3*Iдв	85,05	77,143	А
IA(1)к?1,25Iуэ	1148,175	15602,352	А

4.2 Защита двигателя АД2

Защита двигателя АД2 осуществляется плавким предохранителем.

Выбор номинальных токов производится аналогично (3.3), кроме того ток плавкой вставки следует выбирать таким, образом чтобы при прохождении по ней пускового тока двигателя время её перегорание было больше времени пуска и самозапуска двигателя

где ? коэффициент перегрузки, для лёгких и для тяжёлых условиях пуска.

Кроме того, напряжение предохранителя должно быть не меньше напряжения сети. Также должны выполняться условия:

Выбор сводим в таблицу

	ПН-2
Условие	Дан. пред.	Данные сети	Ед.изм
Uпр?Uc	10	10,5	кВ
Iпр откл?Iк	25	21,296	кА
Iвс н?Iдв.	500,000	144,342	А
Iвс ?Iп/б	500	404,157	А
Iвс(1)к?3*Iвс	16694,516	1500,000	А
Iвс?3Iдоп	500	1500,000	А

Схема защиты с магнитным пускателем представлена рисунке.

Рисунок 5. Схема защиты электродвигателей напряжением до 500В с магнитным пускателем

Магнитным пускателем называется автоматический контактор, предназначенный для пуска, остановки, защиты от перегрузки и для автоматического отключения электродвигателя при исчезновении напряжения. Магнитный пускатель состоит из электромагнита YA, подключенного к напряжению сети, главных контактов YA.1, подающих напряжение на электродвигатель и снабжённых дугогасящими контактами, осуществляющих защиту электродвигателя от перегрузки, кнопки управления SB1 и SB2 и вспомогательного контакта К2.

Включение магнитного пускателя осуществляется нажатием кнопки SB1. При этом якорь электромагнита YA подтягивается и, замыкая главные контакты, подключает электродвигатель к сети. Одновременно вспомогательным контактом SQ шунтируется кнопка SB1 и якорь электромагнита остаётся подтянутым на всё время работы электродвигателя. Для отключения электродвигателя достаточно нажать кнопку SB2, которая разрывает цепь обмотки электромагнита, в результате чего якорь отпадает и, размыкая главные контакты, отключает электродвигатель. При понижении напряжения сети до 35?40% номинального электромагнит отпадает. Таким образом осуществляется защита минимального напряжения.

Защита двигателя от перегрузки осуществляется тепловым реле. Тепловые реле настраиваются таким образом , чтобы они не срабатывали от токов, проходящих при пуске и самозапуске электродвигателя.

Схема включения цепей магнитного пускателя, приведенная на рисунке применяется для защиты неответственных двигателей, подверженным технологическим перегрузкам.

Для АД1 выбираем магнитный пускатель ПМА с с тепловым реле РТЛ с

Для АД2 : магнитный пускатель ПВИ с с тепловым реле РТЛ с .



5. Защита кабельных линий ВН на базе микропроцессоров Sepam 2000 D31

Распределительные сети промышленных предприятий на номинальное напряжение 6-35 кВ имеют одностороннее питание и выполняются с изолированной нейтралью. Наиболее распространенным видом защиты таких сетей является максимальная токовая защита (МТЗ). От междуфазных замыканий такую защиту рекомендуют выполнять в двухфазном исполнении и включать ее в одни и те же фазы по всей сети данного напряжения с целью отключения в большинстве случаев двойных замыканий на землю только одного места повреждения.

Замыкание на землю одной фазы в сетях с изолированной нейтралью не является КЗ. Поэтому защиту выполняют действующей на сигнал и только когда это необходимо по требованиям безопасности, действующей на отключение.

Обычно токовую защиту от замыкания на землю выполняют с включением на фильтр токов нулевой последовательности. Она приходит в действие в результате прохождения по поврежденному участку токов нулевой последовательности, обусловленных емкостью всей электрически связанной сети без учета емкости поврежденной линии.

5.1 Защита от многофазных КЗ

Токовая отсечка выполняется на микропроцессорной базе. Ток срабатывания отсечки выбирается из условия отстройки от бросков тока намагничивания трансформаторов, присоединенных к запускаемой линии



где k_ОТС = 5 - коэффициент отстройки, - трехфазный ток короткого замыкания максимального режима защищаемой линии. Расчеты приведены в таблице 24.

Ток срабатывания МТЗ выбирается, исходя из условий отстройки от максимального рабочего тока линии и обеспечения возврата пускового органа защиты в начальное положение после его срабатывания

где k_Н = 1,1 - коэффициент надежности;

k_В = 0,935 - коэффициент возврата;

k_{С З} = 1,18 - коэффициент самозапуска нагрузки после отключения внешнего КЗ;

I_{РАБ МАКС} - максимальный рабочий ток линии.

Расчетный ток срабатывания определяется по выражению

где k_{С Х} = 1 - коэффициент схемы;

n_Т - коэффициент трансформации трансформаторов тока.

Коэффициент чувствительности можно найти по выражению

Он должен быть не меньше 1,5.

Результаты расчетов приведены в таблице.



5.2 Защита от замыканий на землю в сети ВН

Ток срабатывания защиты определяется из условия её надёжной отстройки от броска собственного ёмкостного тока, проходящего в месте установки защиты при внешнем перемещающемся замыкании на землю.

где ? коэффициент отстройки;

? коэффициент, учитывающий бросок собственного ёмкостного тока;

? собственный ёмкостный ток присоединения самого потребителя и линии, соединяющей его с распределительным устройством и входящей в зону действия защиты

При номинальной мощности потребителя не превышающей

2,5?3 МВт, значением обычно можно пренебречь. Тогда

где ? значение собственного ёмкостного тока 1 км кабеля, А/км;

L? длина линии, км;

Защита трансформаторов от перегрузки.

I_C.3 = • I_{ном. тр}

где к_н =1,1; к_в =0,935.

Защита кабельных линий ВН
МТЗ	ТО	ЗНЗ
ГРП1-ГРП2	ГРП1-ГРП2	ГРП1-ГРП2
Iр.макс, кА	0,425	Iр.макс, кА	0,425	Iр.макс, кА	0,425
Iктп, кА	0,200	Iктп, кА	0,200	Iктп, кА	0,200
Iдсп, кА	0,072	Iдсп, кА	0,072	Iдсп, кА	0,072
Ккз	0,015	Котс	4,000	Котс	1,100
Iс.з, кА?	1,561	Iс.з, кА=	Uc/(1,732*kотс*Z)	Iс.з, кА=	Котс*kбр*Ic
Iср., кА	0,312	Iс.з, кА?	2,475	Iс.з, кА?	0,655
Кч	6,895	Кч	9,595	Кч	3,547
ТЭС-ГРП1	ТЭС-ГРП1	ТЭС-ГРП1
Iр.макс, кА	0,638	Iр.макс, кА	0,638	Iр.макс, кА	0,638
Iктп, кА	0,200	Iктп, кА	0,200	Iктп, кА	0,200
Iдсп, кА	0,072	Iдсп, кА	0,072	Iдсп, кА	0,072
Ккз	0,022	Котс	7,000	Котс	1,100
Iс.з, кА?	2,342	Iс.з, кА=	Котс*Iр.макс	Iс.з, кА=	Котс*kбр*Ic
Iср., кА	0,468	Iс.з, кА?	4,466	Iс.з, кА?	1228,140
Кч	4,596	Кч	5,202	Кч	3,868



6. Защита трансформатора ДСП на базе микропроцессоров Sepam 2000 D31

6.1 Токовая отсечка от внешних многофазных коротких замыканий

Защита выбирается из условия

где Котс=3…4,5 - коэффициент учитывающий технологические перегрузки трансформатора.

I_ном.тр

6.2 Максимальная токовая защита от сверхтоковой перегрузки

Ток срабатывания МТЗ трансформатора.

где ? коэффициент надёжности;

? коэффициент возврата реле;

Тогда ток срабатывания защиты:

Ток срабатывания реле:



где ? коэффициент схемы (схема соединения ТТ «звезда»)

Для отстройки от кратковременных перегрузок и коротких замыканий предусматривается реле времени KT1.

Sн, кВА	1250
cos ц	0,96
Iн, кА	0,072
Iн, А	71,598
К н	4
Iс.з, кА	0,286	ТО
Кч	5,718
Iс.з, кА	0,094	МТЗ
Iср., кА	0,005

6.3 Газовая защита от повреждения внутри бака трансформатора

Газовая защита устанавливается от повреждений внутри бака трансформатора, сопровождающихся выделением газа, и от понижения уровня масла. Она реагирует на такие опасные повреждения, как замыкание между витками обмотки, на которые не реагируют другие виды защит из-за недостаточного значения тока при этом виде повреждения.

Действие защиты основано на том, что всякие, даже незначительные, повреждения, а также повышенные нагревы внутри бака трансформатора вызывают разложение масла и органической изоляции, что сопровождается выделением газа.

Интенсивность газообразования и химический состав газа зависят от характера и размеров повреждения. Поэтому защита выполняется так, чтобы при медленном газообразовании подавался предупредительный сигнал, о бурном газообразовании, что имеет место при К.З., происходило отключение повреждённого трансформатора. Кроме того, газовая защита действует на сигнал при опасном понижении уровня масла в баке трансформатора.

В качестве газовой защиты выбираем газовое реле типа РГЗЧ.

t_ср-РГП = 0,1…0,3 с.



7. Защита конденсаторной батареи на базе микропроцессоров Sepam 80

Для конденсаторных установок, предназначенных для улучшения коэффициента мощности в системе электроснабжения и присоединяемых параллельно приёмникам электроэнергии с индуктивным характером нагрузки, предусматривается защита от следующих видов повреждений и ненормальных режимов:

1) многофазных К.З.;

2) сверхтоков перегрузки;

3) повышение напряжения в установке;

4) однофазных замыканий на землю.

7.1 Защита конденсаторной батареи от многофазных коротких замыканий

Для защиты конденсаторных установок на напряжение выше 1000 В от многофазных К.З. предусматривается максимальная токовая защита мгновенного действия в двухфазном одно- или двухрелейном исполнении. Ток срабатывания реле токовой отсечки определяется в соответствии со следующей формулой:

где ? коэффициент отстройки от бросков емкостного тока при её включении или перенапряжениях в сети.

? номинальный ток конденсаторной установки;



Чувствительность отсечки проверяют по номинальному току двухфазного К.З. на выводах конденсаторной установки.

7.2 Защита конденсаторной батареи от сверхтоков перегрузки

Для защиты конденсаторных установок от сверхтоков перегрузки, которая предусматривается в тех случаях, применяется максимальная

токовая защита в двухфазном трёхрелейном исполнении. Защита имеет

выдержку времени (порядка 9 с.) и отключат конденсаторную установку при действующем з...