- •11 Наим.
- •Оглавление
- •2.1.1 Расчет сопротивлений элементов схемы замещения
- •2.1.3 Расчет токов трехфазного и двухфазного кз в минимальном режиме
- •2.1.4 Расчет мощностей трехфазных и двухфазных кз в максимальном
- •2.2 Расчет токов кз в сети напряжением до 1 кВ
- •2.2.1 Расчет сопротивлений элементов схемы замещения
- •1 Защита линий электропередач напряжением 10 кВ.
- •1) Селективная токовая защита с зависимой время-токовой характеристикой.
- •2) Защита от озз.
- •3.2.3 Расчет уставок защиты вводных выключателей q6, q8 гпп
- •4) Мгновенная токовая отсечка.
- •5) Газовая защита.
- •4.3 Мгновенная токовая отсечка
- •4.4 Защита двигателя от замыканий на землю в обмотке статора
- •Библиографический список
4.3 Мгновенная токовая отсечка
МТО является основной защитой от КЗ в обмотке статора. Схема защиты должна быть наиболее простой, надёжной и экономичной. Защита выполняется реагирующей на значение тока, протекающего к месту повреждения со стороны питающей сети, и действует без выдержки времени на отключение двигателя от сети, а также и на гашение поля.
Уставка по току мгновенной токовой отсечки отстраивается от пускового тока электродвигателя:
,
где – коэффициент отстройки,
– коэффициент пуска.
Таким образом, получаем:
, А.
МТО имеет независимую от тока характеристику. Постоянная минимальная выдержка времени перед отключением, обусловленная временем срабатывания выключателя, составляет 50 мс.
Проверим чувствительность МТО по формуле:
,
где – ток двухфазного КЗ в минимальном режиме на выводах электродвигателя. Так как кабельная линия, соединяющая двигатель со сборными шинами РП, имеет большое сечение и маленькую длину, а значит и маленькое сопротивление, то:
А.
Тогда:
.
Следовательно, мгновенная токовая отсечка чувствительна к минимальному току двухфазного КЗ на выводах двигателя.
4.4 Защита двигателя от замыканий на землю в обмотке статора
Двигатель подключается к сети через кабельную линию. Трансформаторы тока нулевой последовательности, к которым подключается защита, располагаются в распределительном устройстве (см. рисунок 7). В зону действия защиты попадают линия и электродвигатель.
Рисунок 7 – Схема подключения ТТПН
Ток срабатывания защиты от замыканий на землю выбирается из условия отстройки от собственного тока защищаемого присоединения при дуговых перемежающихся ОЗЗ [6, п. 18.1., с. 136-140; 8, п. 22.3.3., с. 55-56]:
,
где – коэффициент надежности срабатывания защиты,
– коэффициент броска тока.
Собственный емкостный ток защищаемого присоединения равен:
,
где А – собственный емкостный ток двигателя(принят по указаниям преподавателя),
А – собственный емкостный ток кабельной линии, соединяющей двигатель со сборными шинами РП (см. п. 3.2.4).
Тогда получим:
А.
Отсюда:
А.
Защита двигателя от замыканий на землю имеет независимую от тока характеристику, срабатывает без выдержки времени и действует на отключение. Постоянная минимальная выдержка времени перед отключением, обусловленная временем срабатывания выключателя, составляет 50 мс.
Проверим чувствительность защиты по формуле:
.
Следовательно, защита двигателя от замыканий на землю в обмотке статора чувствительна к минимальному току замыкания на землю.
4.5 Защита минимального напряжения
Для защиты двигателя используем одноступенчатую защиту минимального напряжения.
Уставка по напряжению настраивается на снижение напряжения до :
,
где – коэффициент отстройки,
– коэффициент возврата реле.
То есть:
, В.
Выдержка времени принимается на ступень селективности больше времени действия быстродействующих защит от многофазных замыканий c.
4.6 Защита синхронного двигателя от асинхронного режима
При возникновении асинхронного режима работы синхронного двигателя (СД) в статоре и роторе возникают колебания (качания) тока (см. рисунок 18). Асинхронный режим может возникать либо при снижении напряжения питания, либо при уменьшении тока возбуждения.
Рисунок 8 – Изменение тока статора СД при асинхронном режиме
Одним из вариантов простой защиты является токовая защита. Она может быть выполнена при помощи токового реле с зависимой от тока выдержкой времени (см. рисунок 9а) или с помощью мгновенного токового реле, действующего на вспомогательное промежуточное реле с замедленным размыканием контактов (см. рисунок 9б). Действие этой защиты основано на том, что она не успевает возвратиться за время Δt спада тока между циклами качаний (см. рисунок 8) и постепенно за несколько периодов качаний набирает время и срабатывает на отключение.
Рисунок 9 – Защита СД от асинхронного режима
На рисунке 10 представлена принципиальная схема релейной защиты синхронного двигателя СДН2-18/64-12.
Рисунок 10 – Принципиальная схема релейной защиты
синхронного двигателя СДН2-18/64-12
5 ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРА ТОКА
5.1 Определение номинального тока СРФ
В данном случае необходимо выбрать трансформатор тока, установленный в начале кабельной линии КЛ СРФ (см. рисунок 4).
Определим рабочий максимальный ток, протекающий в месте установки ТТ(так как нет никаких данных о СРФ, то выберем данную установку произвольно Рном=0,6МВА; =0,94):
Учитывая напряжение данного участка и рабочий максимальный ток, примем к установке трансформатор тока ТПОЛ-10-1000/5. Каталожные и расчётные данные сведены в таблицу 13.
Таблица 13
Расчетные данные |
Каталожные данные |
ТПОЛ-10-1000/5 |
|
Uуст=10 кВ |
Uном=10 кВ |
Imax=36,9 А |
I1ном=1000 А |
iуд = 35,15 кА |
iдин = 69 кА |
Так как источник энергосистема, то действующее значение периодической составляющей тока КЗ останется неизменным, что в первый момент, по по истечении времени ΐ:
Iп,о = Iп,ΐ= I (3)Ак.max=12,844 кА;
iуд= kу· Iп,о= 1,935·12,844=35,15 кА,
где kу – коэффициент ударности(для 10 кВ kу = 1,935)
5.2. Определение вторичной нагрузки трансформатора тока
5.2.1. Определим предельную кратность К10:
К10= ,
Где I1ном.тт - первичный номинальный ток ТТ; I1расч - первичный расчетный ток в месте установки ТТ (релейной защиты), при котором должна обеспечиваться работа трансформаторов тока с погрешностью не более 10%.
Подбираем кривую предельных кратностей, соответствующую типу трансформатора тока, классу обмотки и коэффициенту трансформации(кривая 1).
Рисунок 11 – Кривые предельных кратностей ТТ ТПОЛ -10
5.2.2. Для наёденного значения К10 по кривой 6 определим допустимое значение сопротивления вторичной нагрузки Zн.доп.=0,7 Ом.
5.2.3. Определяют расчетную нагрузку Zн.расч, которая должна равняться или быть меньше допустимой
Zн.доп ≥ Zн.расч = Rпр + Zp + Rконт,
где Rпр – сопротивление соединительных проводов; Zp – полное сопротивление реле; Rконт = 0,1 Ом – переходное сопротивление контактов.
Индуктивное сопротивление токовых цепей невелико, поэтому им можно пренебречь и считать, что вторичное сопротивление чисто активное . Вторичная нагрузка r2 состоит из сопротивления приборов rПРИБ, переходного сопротивления контактов rК и сопротивления соединительных проводов rПРОВ:
.
Сопротивление приборов определяется по формуле:
Ом,
где выбрано из каталога
Сопротивление соединительных проводов rПРОВ зависит от их длины и сечения. Поскольку на стадии проектирования сечение соединительных проводов нам неизвестно, то проверка трансформатора тока по вторичной нагрузке заключается в определении минимально допустимого сечения проводов.
Чтобы трансформатор тока работал в заданном классе точности, необходимо выдержать условие
.
Приняв rн.расч = Zн.доп, определяем допустимое значение rПРОВ:
=0,7-0,001-0,1=0,599 Ом
Зная допустимое сопротивление проводов, можно определить сечение соединительных проводов:
, где - удельное сопротивление материала провода, ; lРАСЧ – расчетная длина соединительных проводов, м.
В нашем случае во вторичных цепях применяются провода с алюминиевыми жилами длиной l=40 м , удельное сопротивление алюминия = 0,0283 .
Расчетная длина соединительных проводов lРАСЧ зависит от схемы включения трансформаторов тока. Так как в цепях 10 кВ трансформаторы тока включены по схеме полной звезды , то lРАСЧ = l, где l – длина соединительных проводов от трансформатора тока до приборов в один конец.
Сечение соединительных проводов по формуле:
.
Согласно [3] по условию механической прочности сечение алюминиевых жил должно быть не меньше 4 мм2. Поэтому в качестве соединительных проводов принимаем контрольный кабель с жилами сечением 4 мм2.
Сопротивление соединительных проводов:
Rпр = L / (γ ∙ S )
где L - длина провода (кабеля) от трансформатора тока до реле, м; S - сечение провода (жилы кабеля), мм2; γ - удельная проводимость, м/(Ом∙мм2), для алюминия - 34,5.
Тогда сопротивление соединительных проводов:
Rпр =
В итоге получаем:
Zн.доп ≥ =0,001+0,1+0,29=0,391 Ом.
Таким образом выбранный трансформатор тока ТПОЛ-10-1000/5 подходит к использованию.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
В ходе выполнения данного курсового проекта были рассмотрены вопросы организации релейной защиты системы электроснабжения, выбора оборудования релейной защиты, расчета уставок срабатывания защит и построения карты селективности.
Также были рассмотрены вопросы организации релейной защиты синхронного двигателя 10 кВ, выбора оборудования для релейной защиты и расчета уставок срабатывания защит.
Кроме того был рассмотрен выбор трансформатора тока и его проверка по допустимой нагрузке.
Стоит отметить, что на начальном этапе выполнения курсового проекта были проведены расчеты токов короткого замыкания, где были рассмотрены особенности расчетов токов КЗ и составления схем замещения в сетях свыше и до 1 кВ.
Релейная защита, описанная в данном курсовом проекте, базируется на современных микропроцессорных устройствах. При курсовом проектировании были использованы современные цифровые терминалы Sepam компании Schneider Electric.
В целом, стоить отметить, что курсовой проект выполнен на достаточно хорошем уровне.