3.2 Защита от замыканий на землю

Согласно ПУЭ /1/ защита электродвигателей от однофазных замыканий на землю должна предусматриваться при токах замыкания на землю. Ток замыкания на землю складывается из емкостного тока двигателя и емкостного тока кабельной линии. Устанавливаем токовую защиту нулевой последовательности с реле типа РТЗ – 51.

Найдем емкостной ток двигателя:

А

здесь f = 50 Гц – частота сети;

U_НОМ.Ф – номинальное фазное напряжение двигателя, В.

Необходимо также найти емкостной ток кабельной линии, соединяющий двигатель с шинами. Исходя из условия, чтобы номинальный ток двигателя I_НОМ.ДВ не превышал допустимый длительный ток кабеля, выбираем кабель марки М – 120. Длину кабельной линии примем L_КЛ = 50 м

Емкостной ток кабельной линии:

А

где I_C0КЛ = 1,1 А/км – удельный емкостной ток выбранного кабеля

Суммарный ток замыкания на землю?

А

Установка защиты выбирается по условиям отстройки от емкостного тока присоединения при замыкании на землю на других присоединениях:

А

где К_з – коэффициент запаса (1,2)

К_б – коэффициент, учитывающий бросок емкостного тока

Рекомендуется обеспечить условие:

3.3 Защита от перегруза – МТЗ с выдержкой времени

Защита от перегруза – частный случай МТЗ с выдержкой времени.

1. Защиту выполним на реле РСТ 13 с коэффициентом возврата к_В = 0,9.

2. Перегруз является симметричным режимом, поэтому защита от него выполняется одним реле, включенным в одну из фаз. При этом мы используем те же трансформаторы тока, что и для токовой отсечки (коэффициент трансформации к₁ = 80, коэффициент схемы к_СХ = 1)

3. Ток срабатывания защиты определяется из условия отстройки от номинального тока двигателя:

А

здесь к_ОТС = 1,1 – коэффициент отстройки

4. При расчете защиты от перегруза коэффициент чувствительности не определяется

5. Ток срабатывания реле:

А

Принимаем к уставке реле РСТ 13/24, у которого ток срабатывания находится в пределах I_СР.р = (5-20) А

6) Определим сумму уставок:

здесь I_MIN = 5 А – минимальный ток срабатывания выбранного реле

Принимаем уставку 0,2 следовательно ∑θ = 0,2.

Найдем ток уставки реле:

А

6. Выдержка времени защиты превышает на 20-30% время пуска и равняется 12 с. Выбираем реле времени РВ 0,1, пределы регулировки времени которого от 0,1 до 50 С.

3.4 Защита минимального напряжения

Защита минимального напряжения устанавливается одна на секцию сборных шин, в качестве измерительного органа имеет трансформатор напряжения.

1) для выполнения защиты будем использовать реле РСН 16, которое имеет коэффициент возврата к_В = 1,1.

2) Выбираем трансформатор напряжения типа ЗНОЛ.06-10УЗ согласно /2/

В, В. Коэффициент трансформации трансформатора напряжения .

3) Напряжение срабатывания:

кВ

здесь U_MINРАБ = 0,7U_НОМ – номинальное напряжение на шинах, которое не вредит технологическому процессу;

4) Для определения коэффициента чувствительности необходимо знать минимальное остаточное напряжение на шинах при металлическом КЗ в конце зоны защищаемого объекта. Поскольку мы не можем найти значение этого напряжения, то коэффициент чувствительности не рассчитывается.

5) Напряжение срабатывания реле:

В

Принимаем к ускавке реле РСН 16/28, у которого напряжение срабатывания находится в пределах U_СР.Р = (40-200) В

7. Определим сумму уставок:

Принимаем уставку 0,4 следовательно ∑θ = 0,4.

Найдем напряжение уставки реле первой ступени:

В

7) Выдержка времени принимается на ступень селективности больше времени действия быстродействующей защиты от много фазных КЗ. Примем t_СЗ = 0,5 с, реле времени РВ 01, пределы регулировки времени которого от0,1 до 50 с.

3.5 Защита от асинхронного режима.

Защита от асинхронного режима действует по схеме, предусматривающий рассинхронизацию с автоматической разгрузкой механизма до такого уровня, при котором обеспечивается втягивание электродвигателя в синхронизм. В схеме используется промежуточное реле типа РП – 252, имеющее замедление при возврате для предотвращения отказа защиты при биениях тока асинхронного режима.

4 Расчет защиты установленной на секционном выключатели Q15

Согласно ПУЭ /1/ на секционном выключателе 220 кВ должна бать предусмотрена двухступенчатая токовая защита от много фазных КЗ. Первая ступень – токовая отсечка, вторая ступень – МТЗ с выдержкой времени.

4.1 МТЗ с выдержкой времени

1) Выполнена на реле РСТ 13:

А

Принимаем к установке трансформатор тока ТФЗМ-220-500-УЗ-0,5/10Р согласно /2/: I_1Н = 500 А, /: I_2Н = 5 А Коэффициент трансформации трансформатора тока:

Схема включения трансформатора тока и реле – неполная звезда, коэффициент схемы к_СХ = 1

2. ток срабатывания защиты

А

здесь к_ОТС = 1,2 – коэффициент отстройки;

к_В = 0,9 – коэффициент возврата;

к_З = 1,2

2. ток срабатывания реле:

А

Принимаем к установке реле РСТ 13/24, у которого ток срабатывания находится в пределах I_СР.Р = (5-20) А.

2. Определить сумму уставок:

здесь I_MIN = 5 А – минимальный ток срабатывания выбранного реле. Принимаем уставки 0,4; 0,1, следовательно ∑θ = 0,4+0,1 = 0,5.

Найдем ток уставки реле:

А

Коэффициент чувствительности при I²_КЗMIN на выводах высокого напряжения:

Следовательно защита удовлетворяет требованию чувствительности.

Выдержка времени защиты принимается на ступень селективности больше максимальной выдержки времени защит отходящих присоединений, то есть выдержки времени МТЗ трансформатора Т1.

с

где ∆t = 0,4 с – ступень селективности статического реле.

Для обеспечения рассчитанного времени срабатывания защиты выбираем реле времени РВ 01, пределы регулирования времени которого от 0,1 до 50 с.

4.2 Токовая отсечка

1) Защиту выполним с помощью реле РСТ 13, с коэффициентом возврата к_В = 0,9

2) Реле включаются во вторичные цепи того же трансформатора тока, что и реле токовой отсечки.

3. ток срабатывания защиты

А

здесь к_ОТС = 1,2 – коэффициент отстройки;

I_МАХРАБ = I³_МАХ на шине Г1

3. ток срабатывания реле:

А

Принимаем к установке реле РСТ 13/19, у которого ток срабатывания находится в пределах I_СР.Р = (1,5-6) А.

2. Определить сумму уставок:

здесь I_MIN = 1,5 А – минимальный ток срабатывания выбранного реле. Принимаем уставки 1,6, 0,8 0,2 следовательно ∑θ = 1,6+0,8+0,2=2,6

Найдем ток уставки реле:

А

2. Коэффициент чувствительности определяется по току

5 Расчет защиты кабельной линии Л5.

Согласно ПУЭ /1/ на линиях 10 кВ должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий и от однофазных замыканий на землю.

5.1 МТЗ с независимой выдержкой времени

1) Для выполнения защиты примем статистического реле РСТ 13. Защита одно релейная с реле подключенным к трансформаторам тока на фазах А и С, соединенными в неполный треугольник (коэффициент схемы ). Защита отстраивается от максимального рабочего тока, протекающего по линии при отключенной Л6 и включенном секционном выключателем Q27. Коэффициент запуска при пуске двигателей равен К_ПУСК = 6,28

2) Максимальный рабочий ток линии, необходимый для выбора трансформаторов тока, примем равным длительно допустимому току кабеля.

где n_Л5 – число кабельных линий Л5

I_ДОПЛ5 = 460 А – допустимый длительный ток кабеля М-240 согласно/2/. К установке принимаем трансформатор тока ТЛ-10-1500-УЗ-0,5/10Р согласно

/2/: I_1Н = 1500 А, /: I_2Н = 5 А. Коэффициент трансформации трансформатора тока:

3. ток срабатывания защиты

А

здесь к_ОТС = 1,2 – коэффициент отстройки;

к_В = 0,9 – коэффициент возврата;

к_З = 1,76

3. ток срабатывания реле:

А

Принимаем к установке реле РСТ 13/29, у которого ток срабатывания находится в пределах I_СР.Р = (15-60) А.

3. Определить сумму уставок:

Принимаем уставки 0,2 следовательно ∑θ = 0,2

Найдем ток уставки реле:

А

6) Коэффициент чувствительности в основной зоне проверяем по току двух фазного КЗ в конце кабельной линии Л5 (на шинах РП1)

5.2 Защита от однофазных замыканий на землю

Так как сеть 10 кВ – сеть с малыми токами замыкания на землю, то защита выполняется с действием на сигнал.

1. Принимаем к установке реле РТЗ 51, у которого ток срабатывания находится в пределах I_СР.Р = (0,02-0,12) А.

2. Измерительным органом является трансформатор тока нулевой последовательности типа ТЗРЛУЗ.

3. Для кабеля марки марки М-240 удельный емкостной ток однофазного замыкания на землю согласно /2/ I_С0 = 1,8 А/км. Ток срабатывания защиты выбирается из условия несрабатывания, защиты от броскасабственного емкостного тока линии при внешних КЗ. Тогда ток нулевой последовательности линии.

А

Ток срабатывания защиты

А

к_ОТС = 2– коэффициент отстройки для защиты без выдержки времени

4. Проверку чувствительности не производим так как неизвестен ток утечки для всей сети предприятия, определяемый экспериментально.

5. Ток срабатывания реле нет необходимости, так как коэффициент трансформации трансформатора тока нулевой последовательности можно сделать таким, чтобы ток срабатывания реле находился в диапозоне срабатывания реле РВ 01

с

6 Расчет защиты силового трансформатора Т1.

Согласно ПУЭ /1/ для трансформаторов общего назначения должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:

- многофазных замыканий в обмотках и на выводах;

- витковых замыканий на землю;

- токов в обмотках, обусловленных внешними КЗ;

- токов в обмотках, обусловленных перегрузкой;

- понижение уровня масла;

Соответственно устанавливаются следующие виды защит:

- дифференциальная защита от различных видов КЗ;

- максимальная токовая защита как резервная от внешних многофазных КЗ

- защита от перегруза

- газовая защита

6.1 Дифференциальная защита

Согласно ПУЭ /1/ на двухтрансформаторных подстанциях при мощности трансфор-матора 4 МВА и более устанавливается дифференциальная защита без выдержки времяни.

1. Защита выполняется с помощью дифференциального реле РСТ 15.

2. Номинальные токи обмоток трансформатора высшего напряжения:

А

низшего напряжения (так как обмотка на низшем напряжении расщеплена значит ток будет в 2 раза меньше)

А

где S_Т1 = 100 МВА – номинальная мощность трансформатора Т1

Для трансформаторов тока найдем максимальные рабочие токи:

На стороне ВН: А

На стороне НН: А

На стороне ВН принимаем к установке согласно /2/ трансформатор тока типа ТФЗМ-220Б-300-У1-0,5/10Р согласно /2/: I_1Н = 300 А, /: I_2Н = 5 А Коэффициент трансформации трансформатора тока:

На стороне НН принимаем к установке согласно /2/ трансформатор тока типа ТПЛ-10-3000-УЗ-0,5/10Р согласно /2/: I_1Н = 3000 А, /: I_2Н = 5 А Коэффициент трансформации трансформатора тока:

Для компенсации сдвига фаз трансформаторы тока на высокой стороне включаются по схеме полного треугольника , а трансформаторе тока на низкой стороне – по схеме звезды

Вторичные токи трансформаторов тока при номинальной мощности силового трансформатора:

На ВН: А

На НН: А

За основную сторону принимаем ВН, так как