Andreev Задачи по РЗА

При кратности Iпск / I 5,4 и tрсч 13 с - характеристика t6х 20 с.

3. По характеристикам срабатывания защиты без предварительной загрузки (рис. 4.9.) для Iпск / I 5,4 и выбранному значению t6х 20 с опреде-

202

ляем время срабатывания защиты при пуске электродвигателя из холодного состояния tс.з 22 с.

Ток срабатывания реле при KI = 100/5

Iс.р 1,05I 1,05 1,12 Iд. ном KI (1,05 1,12 91) / 20 5,4 А.

4.15

На электродвигателе напряжением Uном 6 кВ и мощностью P=1600 кВт

необходимо установить защиту от перегрузки, входящую в состав комплектного устройства ЯРЭ2201. Номинальный ток электродвигателя 170 А, кратность пускового тока kпск 7 , длительность пуска tпск 11 с. Трансформаторы тока

и реле включены по схеме неполной звезды kсх 1 и коэффициент трансформации KI = 200/5, kзап 1,3 . Необходимо рассчитать уставки срабатывания за-

щиты по току и по времени.

Решение.

1. Расчет уставок этой защиты имеет некоторые особенности. Они подробно рассмотрены в [27]. Сообщим некоторые сведения о защите. Она состоит из двух основных блоков: блока преобразователей тока и измерительного блока. На первом из них выставляются уставки по току. На нем имеется две шкалы Iв

и K с дискретными уставками: Iв от 1,5 до 5,0 А через 0,5 и K с двумя значениями 1 и 3. На измерительном блоке имеется шкала временнóй характеристики Ti / Tм с дискретной уставкой от 0,1 до 1,0 через 0,1. Защита имеет обратно-

зависимую характеристику и реализуется выражением tс.р Аi / kпер2 , где

Аi - величина, характеризующая постоянную нагрева электродвигателя, Аi =100…1000 c с дискретностью уставки через 100 с;

kпер- кратность тока перегрузки.

На рис. 4.10. даны граничные характеристики защиты Аi =100 c и Аi =1000 c

2. Расчет уставок начинается с определения уставки по току блока преобразователей

Iв K рсч 1,11kсхIд.ном / KI 1,11 1 170/(200/5) 4,7 А

Iв K рсч 5, принимаем K=1, т.е. Iв K рсч Iв . Принимаем уставку по току Iв 5,0 А.

Далее определяем ток срабатывания защиты по выражению

Iс.з 1,15 Iв K уст KI 1,15 5 200/5 230 А, или

203

Рис. 4.10. К примеру 4.15. Характеристики защиты от перегрузки комплектного устройства ЯРЭ2201

При этой уставке время срабатывания реле при пуске электродвигателя

204

4.16

В условиях эксплуатации возможны несимметричные работы асинхронных электродвигателей, например, при двухфазных КЗ, вблизи шин, от которых питается электродвигатель. Возможны и другие причины. Степень несимметрииI определяется разностью наибольшего и наименьшего фазных токов, отнесенной к наибольшему фазному току, т.е.

I Iфmax Iфmin Iфmax

Для защиты электродвигателя используют комплектное устройство SPAC802-01. Время срабатывания защиты t определяется двумя условиями

[1,27]:

- недействием защиты при максимально возможной несимметрииI =50%, которая возникает при близких двухфазных КЗ, в сети, отключаемых защитой поврежденного элемента с выдержкой времени tоткл. При этом время

Решение

1. Определяем tс.р 2,5 0,5 3с.

205

4.17

На электродвигатель мощностью Pд. ном 2МВт в сетях с изолированной нейтралью напряжением 10 кВ и током замыкания на землю Iз 15А необходимо

предусмотреть защиту от однофазных повреждений на землю, поскольку ток

Iз 10 А [2].

Проверить возможность выполнения защиты с трансформатором тока нулевой

206

последовательности типа ТЗЛ-95 и реле тока РТ-40/0,2. Защиту выполнить без выдержки времени. При выборе тока срабатывания принять коэффициент отстройки kотс 5. Длина кабельной линии, связывающей электродвигатель с

шинами l=50 м.

Решение.

1. Ток срабатывания защиты выбирается по условию [1]

Iс(1.з) kотс 3I0(1)

Здесь ток I0(1) состоит из емкостного тока электродвигателя I0(1д) и емкостного тока кабельной линии I0(1л) , связывающей электродвигатель с шинами;

kотс 5.

2. Емкостной ток кабельной линии определим по упрощенной формуле [1] I0(1л) Ul10, где U – линейное напряжение, кВ; l – длина линии в км.

I0(1л) 10 0,0510 0,05 А.

3. Емкостной ток электродвигателя можно определить, используя выражение I0(1д) СдUном.ф , где Uном.ф - номинальное фазное напряжение электродвигателя, В; Сд - емкость фазы электродвигателя, Ф.

Здесь емкость Сд 0,0187Pд.ном 10 6 1,2 Uном(1 0,08Uном) , где Pд.ном -

номинальная мощность электродвигателя, МВт; Uном - номинальное линейное напряжение, кВ.

Подставляя в это выражение значение Pд.ном и Uном получим:

Сд 0,0187 2 10 6 1,2 10(1 0,08 10) 0,00748 10 6 Ф.

В выражении I0(1д) ω= 2πf = 2 3,14 50 314. С учетом этого ток

I0(1д) 314 0,00748 10 6 10000 / 3 0,0135 А

4. Суммарный емкостной ток и ток срабатывания

I0(1) I0(1л) I0(1д) 0,05 0,0135 0,0635 А. Iс(1.з) 5 3 0,0635 0,95 А.

На реле РТ-40/0,2 можно установить минимальный ток срабатывания Iс.зmin 6,2 А при использовании трансформатора нулевой последовательности

типа ТЗЛ-95. Этот ток не превышает 10 А, как это требуется [2].

Поэтому рассмотренная защита может быть установлена на указанном электродвигателе. Ее коэффициент чувствительности

207

kч Iз 3I 0(1) Iс(1).з 15 0,19 6,2 2,38 .

4.18

Электродвигатель мощностью Pд 5000 кВт, напряжением 10 кВ выпол-

нен с шестью выводами обмотки статора. Согласно [2] на нем рекомендуется устанавливать продольную дифференциальную защиту. Для упрощения она выполняется двухфазной при наличии быстродействующей защиты от замыкания на землю. Для электродвигателя кратность пускового тока kпск 5, cos φ = 0,9 , η= 95 %.

Необходимо определить ток срабатывания защиты Iс.з и ток срабатывания

реле Iс.р .

Решение.

1. Ток срабатывания продольной дифференциальной защиты определяется по известному выражению [1]:

Iс.з kотсIнб. рсч. max .

Здесь Iнб. рсч. max /100 kапkоднIк(3). вн. max . Для электродвигателя вместо Iк(3). вн. max необходимо взять его пусковой ток, который можно выразить через номинальный ток Iд.ном .

С учетом всего этого Iнб. рсч. max 10 /100 2 1 5Iд.ном Iд.ном

2. Определим номинальный ток электродвигателя и ток срабатывания защиты при kотс 1,4 .

I д.ном Pд / 3 U cos 5000 / 3 10 0,9 0,95 338 А.

Iс.з 1,4 338 473А.

При коэффициенте трансформации трансформаторов тока KI = 400/5 ток срабатывания реле Iс.р Iс.з / KI 473 / 80 6 А.

208

ГЛАВА 5. СОГЛАСОВАНИЕ ЗАЩИТ СМЕЖНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПУТЕМ ПОСТРОЕНИЯ КАРТЫ СЕЛЕКТИВНОСТИ

КРАТКИЕ СВЕДЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В ЗАДАЧАХ

Селективное действие последовательно установленных защит обеспечивается при выполнении условий, о которых говорилось выше в соответствующих примерах. В сложных системах электроснабжения обычно для этих целей строят карту селективности [15,29]. На ее оси абсцисс откладываются токи,

приведенные к одной ступени напряжения Uосн ; по оси ординат - время срабатывания защиты. В ряде случае возникает необходимость карту селективности выполнять в логарифмическом масштабе. Для приведения тока In , проходящего по элементу п с напряжением U n к основной ступени напряжения U осн , используют выражение Iосн In U n /U осн . На этой карте в совмещенном виде

изображает защитные характеристики всех элементов, защиты которых согласуются между собой. Для выполнения защит могут быть использованы предохранители, расцепители автоматических выключателей, токовые защиты с зависимой или независимой выдержкой времени.

5.1. Порядок построения защитных характеристик на карте селективности

Защитная характеристика плавкой вставки предохранителя. Характеристика (рис. 5.1, а) представляет собой зависимость t f (I ) . Ес-

ли предохранитель установлен на элементе n, то его типовая защитная характеристика построена в зависимости от тока In , отнесенного к напряжению U n этого элемента. Для построения защитной характеристики на карте селективности необходимо вместо тока In использовать ток In U n /U осн .

Например, предохранитель ПН-2 с номинальным током плавкой вставки Iвс.ном 80 А установлен в сети 0,4 кВ (U n ). Из типовой защитной характери-

стики (см. рис. 2.1, гл. 2) следует, что при токе 500 А плавкая вставка перегорает за время 0,3 с, Если при построении карты селективности за основное при-

нято напряжение 10 кВ (U осн ), то времени t = 0,3 с будет соответствовать ток,

209

равный 20 А, (500 (0,4/10)).

Так переносятся и другие точки характеристики на карту селективности. Защитная характеристика реле PT-80. С помощью этого реле выполняется

двухступенчатая токовая защита: максимальная токовая с зависимой выдержкой времени и токовая отсечка без выдержки времени. Защитная характеристика (рис. 5,1, б) представляет собой зависимость времени срабатывания реле

от отношения тока в обмотке реле Iр к току срабатывания реле Iс.р (от кратности тока k Iр Iс.р ) или, что то же самое, отношение тока в защите Iз к току срабатывания защиты Iс.з ( k Iз Iс.з ) Для переноса ее на карту селективности необходимо от кратности тока k перейти к току в защите Iз k Iс.з (рис. 5.1, в). Здесь ток срабатывания защиты Iс.з нужно отнести к выбранной ступени напряжения U осн . Например, из типовой защитной характеристики реле следует, что оно срабатывает за время t = 6 с при кратности k =2. На карте селективности этому времени срабатывания будет соответствовать ток Iз 2 Iс.з . Аналогичным образом переносятся и другие точки защитной характеристики.

Рис. 5.1. Защитные характеристики предохранителя

и реле PT-80.

210