- •Дс. 02 проектирование систем энергообеспечения
- •1 Выбор числа и мощности трансформаторов связи на электростанции
- •1.1 Расчетные формулы
- •1.2 Задачи для самостоятельного решения
- •1.3 Вопросы для самоконтроля знаний
- •2 Расчет линии электропередачи и выбор неизолированных проводов
- •2.1 Расчетные формулы
- •2.2 Задачи для самостоятельного решения
- •2.3 Вопросы для самоконтроля знаний
- •3 Расчет электрических нагрузок предприятия. Выбор числа и мощности питающих трансформаторов
- •3.1 Расчетные формулы
- •3.2 Задачи для самостоятельного решения
- •3.3 Вопросы для самоконтроля знаний
- •4 Расчет и выбор компенсирующего устройства
- •4.1 Расчетные формулы
- •4.2 Задачи для самостоятельного решения
- •4.3 Вопросы для самоконтроля знаний
- •5 Определение местоположения трансформаторной подстанции
- •5.1 Расчетные формулы
- •5.2 Задачи для самостоятельного решения
- •5.3 Вопросы для самоконтроля знаний
- •6 Расчет и выбор аппаратов защиты и линий электроснабжения
- •6.1Расчетные формулы
- •6.2 Задачи для самостоятельного решения
- •6.3 Вопросы для самоконтроля знаний
- •7 Расчет токов короткого замыкания
- •7.1 Расчетные формулы
- •7.2 Задачи для самостоятельного решения
- •7.3 Вопросы для самоконтроля знаний
- •8 Проверка элементов сети предприятия
- •8.1 Расчетные формулы
- •8.2 Задачи для самостоятельного решения
- •8.3 Вопросы для самоконтроля знаний
- •9 Выбор и проверка силовых выключателей
- •9.1 Расчетные формулы
- •9.2 Задачи для самостоятельного решения
- •9.3 Вопросы для самоконтроля знаний
- •10 Расчет и выбор элементов реле защиты цехового трансформатора
- •10.1 Расчетные формулы
- •10.2 Задачи для самостоятельного решения
- •10.3 Вопросы для самоконтроля знаний
- •11 Расчет заземляющего устройства электроустановок
- •11.1 Расчетные формулы
- •11.2 Задачи для самостоятельного решения
- •11.3 Вопросы для самоконтроля знаний
- •12 Расчет молниезащиты электроустановок
- •12.1 Расчетные формулы
- •12.2 Задачи для самостоятельного решения
- •12.3 Вопросы для самоконтроля знаний
- •Библиографический список
9.2 Задачи для самостоятельного решения
9.3 Вопросы для самоконтроля знаний
9.3.1 По каким критериям выбираются выключатели высокого напряжения?
9.3.2 На что проверяются выключатели высокого напряжения?
9.3.3 Расшифруйте марку силового выклячателя ВВЭ–10–20/630–У3.
10 Расчет и выбор элементов реле защиты цехового трансформатора
Цель занятия. Изучение методики расчета выбора элементов реле защиты трансформатора.
10.1 Расчетные формулы
Рассчитать релейную защиту (РЗ) – это значит:
- выбрать вид и схему;
- выбрать токовые трансформаторы и токовые реле;
- определить чувствительность защиты.
Ток срабатывания реле () – наименьший ток, при котором реле срабатывает.
Напряжение срабатывания реле () – наименьшее напряжение, при котором реле срабатывает.
Ток возврата реле () – наибольший ток, при котором реле возвращается в исходное состояние.
Напряжение возврата реле ()– наибольшее напряжение, при котором реле возвращается в исходное положение.
Коэффициент возврата () – это отношение тока или напряжения возврата к току или напряжению срабатывания, соответственно:
(10.1)
Ток срабатывания защиты ()– наименьший первичный ток, при котором срабатывает защита.
Токовая отсечка (ТО) – МТЗ с ограниченной зоной действия и токовым реле мгновенного действия (без реле времени).
Ток срабатывания ТО ()– наименьший ток мгновенного срабатывания защиты в первичной цепи.
Выбор вида и схемы РЗ. Сеть ВН цехового трансформатора на напряжение 6...35 кВ имеет изолированную нейтраль. В схемах защиты с силовыми выключателями на ВН (рисунок 10.1) можно применить следующие виды РЗ:
- ТО (без выдержки времени) на реле типа РТ-40 косвенного действия при наличии электромагнита отключения (ЭмО), типа РТМ прямого действия при наличии пружинного привода;
- МТЗ на реле типа РТ-40 в сочетании с реле времени типа ЭВ-100 или ЭВ-200 для выключателей с ЭмО, типа РТВ для выключателя с пружинным приводом;
- сочетание ТО и МТЗ на реле типа ИТ-80, РТ-80, РТ-90 для выключателей с ЭмО, типа РТМ и РТВ для выключателей с пружинным приводом.
Рисунок 10.1 Схемы защиты от междуфазных токов КЗ и перегрузок на ВН
Токовая отсечка (ТО) обеспечит защиту в зоне КЗ, а максимальная токовая защита (МТЗ) – в зоне перегрузки. Наиболее распространенные схемы, сочетающие ТО и МТЗ, могут быть однорелейные и двухрелейные, на постоянном и переменном оперативном токе.
Выбор токовых трансформаторов.
Определяется номинальный ток нагрузки на ВН ()
(для трансформатора). (10.2)
Выбираются по и трансформаторы тока для установки (таблица 10.1) и определяется номинальный коэффициент трансформации
(10.3)
Выбирается тип реле тока для защиты (таблица 10.2) и определяется уставка срабатывания по току
, (10.4)
где – ток срабатывания реле, расчетный, А;
– наибольший ток нагрузки защищаемого участка, А;
–коэффициент самозапуска ЭД;
– коэффициент надежности отстройки, учитывающий погрешности реле и ТТ (таблица 14.3);
– коэффициент возврата реле;
– коэффициент схемы включения реле.
Коэффициент схемы ()– это отношение тока реле () к току фазы ().
(10.5)
В зависимости от вида защищаемого участка принимаются следующие значения наибольшего тока ():
– линия без электродвигателя;
– линия с электродвигателем;
– для расчета токовой отсечки;
где ,,– ток номинальный в линии, пусковой ток ЭД и ток короткого замыкания (максимальный) в линии
В зависимости от схемы соединения вторичных обмоток трансформаторов тока и вида короткого замыкания принимаются следующие значения коэффициентов схемы (Ксх):
Ксх = 1 – при соединении обмоток по схеме «неполная звезда»,
Ксх = 1,73 – во всех случаях при 3-фазном КЗ,
Ксх = 1 – при КЗ двух фаз и одном токовом трансформаторе,
Ксх - 2 – мпри КЗ двух фаз и включении на разность токов обмоток двух ТТ.
Другие коэффициенты схемы на основании опыта эксплуатации принимаются:
Кзап =1– при отсутствии в линии ЭД ,
Кзап = 2,5.. .3,0 – при наличии ЭД в линии,
Кн= 1,1.. .2,0 – уточняется по таблице 10.3,
Кв = 0,8... 0,85.
По расчетному значению тока срабатывания () выбирается его каталожное значение () согласно условию:
. (10.6)
Если применяется блокировка минимального напряжения, то
, (10.7)
где – минимальное рабочее напряжение нормального режима, В,
– коэффициент трансформации трансформатора напряжения,
Принимают ;
; В.
Определение коэффициента чувствительности защиты
, (10.8)
где – минимальный ток КЗ в конце защищаемого участка, А;
– ток срабатывания защиты, если
При наличии блокировки минимального напряжения аналогоично:
, (10.9)
где – максимальное остаточное напряжение в месте установки защиты, кВ, принимают .
Примечание. При таковой отсечке
. (10.10)
1 – 2 – 3
1) Наименование (несколько букв)
Т – трансформатор тока, П – проходной, Ш – шинный, У – усиленный, О – одновитковый (первичная обмотка – медный стержень), К – катушечный, М – модернизированный, Б – быстронасыщающийся, Ф – фарфоровая изоляция между первичной и вторичной обмотками, Д – имеет сердечник в специальном исполнении для дифференциальной защиты, 3 – имеет сердечник в специальном исполнении для защиты от замыканий на землю, Р – разъемный сердечник, В – встроенный в выключатель, Л – с изоляцией из литой синтетической смолы, Н – низковольтный, ТТ – низковольтный, ТК-48 – низковольтный, НП – нулевая последовательность
2) Класс напряжения (цифра) в кВ
Шкала номинальных напряжений 0,66-3-6-10-15-20-35-110-150-220-500
Шкала номинальных первичных токов при I2 = 5 А
1,5-10-15-20-30-40-50-75-100-150-200-250-300-400-500-600-750-800-1000-1200-1500-2000-3000-4000-5000-6000-8000-10000-12000-14000-16000-18000-20000-25000-28000-32000-35500-40000
3) Класс точности и число обмоток
Пишется через дробь, напр.: 0,5/Д. Это означает, что вторичных обмоток 2: одна класса точности 0,5, а вторая – для дифференциальной защиты.
Таблица 10.1. Трансформаторы тока
Тип |
I1н, А |
Обозначение |
1 |
2 |
3 |
ТЛМ-6 |
300-400; 600-1500 |
Т – трансформатор тока |
ТЛМ-10 |
50^00; 600-1500 |
Л – с литой изоляцией |
ТПЛ-10 |
10-400 |
М – модернизированный или малогабаритный |
ТПЛК-10 |
10-1500 |
П – проходной или для установки на плоских шинах |
ТЛ-10 |
50-3000 |
К – катушечный |
ТВЛМ-Ю |
20-1500 |
В –- втулочный |
ТПШЛ-10 |
2000-5000 |
Ш –шинный |
ТПОЛ-20 |
400-1500 |
О – одновинтовый или опорный |
ТПОЛ-35 |
400-1500 |
|
Примечание. Для всех трансформаторов I2Н = 5А
Таблица 10.2. Реле тока
Тип |
, А |
Тип |
, А |
1 |
2 |
1 |
2 |
PTM-I |
5; 7,5; 10; 15 |
РТ-40/20 |
5...10 |
РТМ-П |
10; 15; 20; 25 |
РТ-40/50 |
12,5...25 |
РТМ-Ш |
30; 40; 50; 60 |
РТ-40/100 |
25...50 |
PTM-IV |
75; 100; 125;150 |
РТ-40/200 |
50.. Л 00 |
РТМ-10-30 |
10; 20; 30 |
PTB-I, PTB-IV |
5; 6; 7,5; 10 |
РТМ-5-15 |
5; 10;15 |
РТВ-И, PTB-V |
10; 12,5; 15; 17,5 |
РТМ-20-60 |
20; 40; 60 |
РТВ-Ш, PTB-VI |
20; 25; 30; 35 |
РТМ-40-120 |
40; 80; 120 |
РТВ-5-10 |
5; 6; 7; 8; 10 |
РТ-40/0,2 |
0,05...0,1 |
PTB-II-20 |
11; 12; 14; 16; 18; 20 |
РТ-40/0,6 |
0,15...0,3 |
РТВ-20-35 |
20; 22; 24; 27; 30 |
РТ-40 2 |
0,5...1 |
РТВ-80, РТВ-90 |
2-5,4-10 |
РТ-40/6 |
1,5...3 |
ИТ-81/1 |
4-10 |
РТ-40/10 |
2,5...5 |
ИТ-81/2 |
2–5 |
Примечание. Уставку для РТ-40 при параллельном соединении катушек удвоить
Таблица 10.3. Коэффициенты Кв и Кн
Коэффициент |
РТМ |
РТ-40 |
РТВ |
ИТ-80 |
РТ-80 | |
Кв |
0,8...0,85 |
0,8...0,85 |
0,8...0,85 |
0,85 |
0,85 | |
Кн |
ТО |
1,8...2 |
1,6...1,8 |
1,4...1,5 |
1,4...1,5 |
1,4...1,5 |
П |
1,1...1,25 |
Пример.
Линия ЭСН цехового трансформатора, имеющая на ВН силовой выключатель с пружинным приводом Тип трансформатора ТСЗ-250/10/0,4
= 0,3 кА
= 1,8кА
Защита от междуфазных КЗ
Необходимо составить схему РЗ, рассчитать и выбрать элементы РЗ от токов КЗ и перегрузки, проверить надежность РЗ.
Решение.
1. Составляем схему РЗ (рисунок 10.2) и наносим данные.
Так как требуется РЗ от токов КЗ и перегрузки, то принимаем ТО (участок сразу после Q до точки К1) и МТЗ (далее до Т) на ВН.
Так как выключатель силовой (Q) имеет пружинный привод, к установке принимаемреле прямого действия типа РТМ и РТВ.
Для защиты от междуфазных КЗ принимается схема соединения ТТ и вторичной нагрузки (реле) – на разность токов двух фаз.
Так как сеть с ИН на ВН, то замыкание одной фазы на землю (или повреждение изоляции) контролирует УКИ с включением сигнализации при нарушении.
Рисунок 10.2 Схема РЗ
На НН сеть с ГЗН, 4-проводная, поэтому все виды защит обеспечивает автомат SF. Так как трансформатор «сухой», то ГЗ не устанавливается.
2. Выбираем токовые трансформаторы. Определяем ток в линии ЭСН
А
Так как в линии ЭСН нет ЭД, то отстройка от пусковых токов не требуется. Принимаем к установке в РЗ трансформаторы тока типа ТЛ-10 с =50Аи = 5А в количестве 2 штук по таблице 10.1.
Определяем коэффициент трансформации
3. Выбираем реле ТО типа РТМ.
Определяем ток срабатывания реле
А.
По таблице 10.3 = 1,8.
будет при 3-фазном токе КЗ, тогда Ксх =1,73.
По таблице 10.2 выбираем PTM-IV, = 100 А;
Определяем и надежность срабатывания ТО при наименьшем (2-фазном) токе КЗ в начале линии ЭСН:
Условие надежности > 1,2 выполнено, следовательно, ТО срабатывает надежно.
4. Выбираем реле МТЗ типа РТВ.
Определяем ток срабатывания реле
A
; (нет АД); ;
А.
По таблице 10.2 выбираем PTB-I, А.
Определяем и надежность срабатывания МТЗ на остальном участке при (в конце линии):
Условие надежности выполнено ().
5. Составляем схему зон действия РЗ (рисунок 10.3)
Рисунок 10.3 Зоны действия РЗ