Электроснабжение цеха

Сопротивление цепи на участке до точки К.З. К-7:

мОм;

мОм;

где, Х^0,4_рез; R^0,4_рез - эквивалентное индуктивное и активное сопротивления системы, мОм, приведенное к ступени низшего напряжения;

Начальное значение периодической составляющей тока при металлическом КЗ К-7:

 кА;

Определяем ударный ток:

; (5.16) [18]

где, -действующее значение периодического тока короткого замыкания в начальный момент времени;

K_уд -- ударный коэффициент, допустимо определять по графикам зависимости от постоянной времени Т_а или отношению Х_эк /R_эк :

Х_эк/R_эк = 11,125 / 3,145 = 3,5;

тогда, значение ударного коэффициента при Т_а= 0,011 с, К_уд = 1,39; (рис. 8-3) [16]

Рассчитав значение ударного коэффициента, найдём ударный ток в точке К-7:

кА;

Для точки К-8:

Определяем полное сопротивление цепи с учётом сопротивления токопроводящих жил электрокабеля КЛ-2 : R_1кл2 = 0,208 _* 56 = 10,4 мОм; Х_1кл2 = 0,063 _* 56 = 3,15 мОм;

мОм;

мОм;

Начальное значение периодической составляющей тока при металлическом КЗ К-8:

кА;

Определяем ударный ток:

; (5.16) [18]

Х_эк/R_эк = 11,225 / 13,145 = 0,85;

тогда, значение ударного коэффициента при Т_а= 0,0025 с, К_уд = 1,1; (рис. 8-3) [16]

Рассчитав значение ударного коэффициента, найдём ударный ток в точке К-8:

кА;

Расчёт однофазных токов короткого замыкания на стороне 0,4 кВ

Выполнив расчёты трёхфазных токов короткого замыкания на примере наиболее мощных электроприёмников корпуса 100, перейдём к расчёту несимметричных токов К.З:

Необходимость данных расчётов вызвана требованием условий выбора уставок защитных аппаратов по отключающей способности к минимальному току короткого замыкания.

Предоставим расчетные параметры схемы, необходимые для вычисления однофазных токов короткого замыкания:

Кабельная линия КЛ-2;3;4;5; ААВГ (3х185+ 1х95):

полное сопротивление цепи фаза-нуль Z_{0. уд.кл} = 409 мОм/км;

КЛ-2: L = 0,056 км; Z_0.кл2 = 409 _* 0,056 = 22,904 мОм;

КЛ-3: L = 0,06 км; Z_0.кл3 = 409 _* 0,06 = 24,54 мОм;

КЛ-4: L = 0,07 км; Z_0.кл4 = 409 _* 0,07 = 28,63 мОм;

КЛ-5: L = 0,065 км; Z_0.кл5 = 409 _* 0,065 = 26,585 мОм;

Сборные шины СШ 2х(80х8) L = 10 м :

полное сопротивление цепи фаза-нуль Z_0ш1 = 0,069 _* 10 ³ мОм/км;

Тогда: Z_0ш1 = 0,069 _* 10 ³ _* L = 0,069 _* 10 ³ _* 0,01 = 0,69 мОм; Следовательно при параллельном нахождении шин в фазе эквивалентное полное сопротивление:

мОм;

Ток однофазного КЗ допустимо рассчитывать приближённо. (1.4.4) [1]

И определять по формуле:

; кА (8.96) [16]

где, - фазное номинальное напряжение сети, кВ;

Z_n - полное сопротивление петли фаза-нуль, которое включает в себя сопротивление шин, шинопроводов, кабелей, аппаратов и контактов, мОм;

Z⁽¹⁾ _т - полное сопротивление трансформатора при однофазном КЗ, мОм;

Величина Z⁽¹⁾ _т = 27 мОм; ( сопротивление трансформатора ТМ, мощностью 1000 кВА, со схемой соединения обмоток ? / Y_н, приведённое к вторичному напряжению 0,4/0,23 кВ), определяемая по справочным данным. (таб. 8.10) [16]

Величину Z_n - определяем с учётом названных обстоятельств, путём суммирования значений полных сопротивлений элементов рассматриваемой цепи.

Сопротивление цепи на участке до точки К.З. К-7:

мОм;

мОм;

Рассчитаем полное фазное результирующее сопротивление прямой последовательности для автоматических выключателей, разъединителя и болтовых контактных соединений:

мОм;

Полное результирующее сопротивление до кабельной линии КЛ-2 с учётом сопротивления шин:

Z_?ф.ш = Z^/_0ш1+ Z_ф = 0,345 + 1,088 = 1,433 мОм;

Таким образом, зная полное результирующее сопротивление рассматриваемой цепи до кабельной линии КЛ-2, вычислим ток однофазного замыкания для точек К-8;9;10;11; предварительно сложив полное результирующее и полное сопротивление петли фаза-нуль каждой линии в отдельности.

Точка К-8 КЛ-2 Полное сопротивление цепи “Ф-О”:

Z_n = Z_0КЛ2 + Z_?ф.ш = 22,904 + 1,433 = 24,337 мОм;

Ток однофазного КЗ:

кА;

Точка К-9 КЛ-3

Z_n = Z_0КЛ3 + Z_?ф.ш = 24,54 + 1,433 = 25,973 мОм;

кА;

Точка К-10 КЛ-4

Z_n = Z_0КЛ4+ Z_?ф.ш = 28,63 + 1,433 = 30,063 мОм;

кА;

Точка К-11 КЛ-5

Z_n = Z_0КЛ5+ Z_?ф.ш = 26,585 + 1,433 = 28,018 мОм;

кА;

Расчёт однофазного тока КЗ в точке К-5 (на выводах U_ном = 0,4 кВ, силового трансформатора Т-2) не производим, так, как для трансформаторов со схемой соединения обмоток ? / Y_н практически рассчитывается минимальное значение тока только при трёх- фазном КЗ (считая, что при однофазном КЗ на землю ток в повреждённой фазе имеет такое же значение ). (1.4.4) [1]; (3) [20];

И, так руководствуясь названым обстоятельством, используя упрощенный метод расчёта, найдем минимальный ток трёхфазного КЗ на выводах НН Т-2. (1.4.4) [1];

; кА (10) [20];

где, U_ср - междуфазное среднее напряжение сети, В;

r_c и x_с - активная и индуктивная составляющая сопротивлений питающей электросети до выводов ВН трансформатора;

r_{т р.} и х _{т р.}- активная и индуктивная составляющие сопротивления трансформатора;

r_пер - переходное активное сопротивление в месте КЗ, наибольшее принимаемое в расчётах его значение равно 15 мОм, отнесённое к стороне 0,4 кВ;

Учитывая предыдущие расчёты в приведении результирующих сопротивлений к стороне 0,4 кВ в точке К-5 с учётом приведенных сопротивлений трансформатора Т-2 к стороне низшего напряжения, значения: r_c и x_с ; r_{т р.} и х _{т р} - заменим на ранее рассчитанные общие результирующие активное и индуктивное сопротивления:

мОм;

мОм;

 кА;

таким образом, принимаем, что в точке К-5 I⁽³⁾_к.min ? I⁽¹⁾_к. ? 7,26 кА;

Произведя данные расчеты, полученные результаты сведём в таблицу №3.9:

Таблица 3.9

Наименование участка, линии.	Точка КЗ	I(3)к.з кА	Iу, кА	Та, с	I(1)к.з кА	Sсеч, мм2 сечение фазного проводника	Длина линии, м
1	2	3	4	5	6	7	8
вывода трансформатора на стороне НН 0,4 кВ	К-5	22,4	49,9	0,022	7,26	-	-
сборные шины НН 0,4 кВ за вводным разъединителем	К-6	20,4	41,2	0,015	7,1	1280	10
нижние вывода автоматического выключателя отходящей линии	К-7	19,9	39,2	0,011	7,01	-	-
кабельная линия КЛ-2	К-8	13,1	20,3	0,002	6,9	185	56
кабельная линия КЛ-3	К-9	12,8	18,7	0,001	6,3	185	60
кабельная линия КЛ-4	К-10	12,3	17,3	0,001	5,93	185	70
кабельная линия КЛ-5	К-11	12,5	17,9	0,001	5,94	185	65

3.7 Выбор оборудования до 1кВ

Выбор автоматического выключателя

Выбор автоматов производится:

- по напряжению;

- по роду тока и его величине;

- по конструктивному исполнению;

- по пределам регулирования;

- по предельно отключаещему току;

- по электродинамической устойчивости;

Вводной автоматический выключатель ВА 55-43 0,4 кВ

Uуст = 400 В;	Uном = 400 В;
Iраб.max = Iном.т *? * 2 = 1445*0,7*2 = 2023 А;	Iном = 2500 А;
iуд = 41,1 кА;	Iотк=дин = 80кА;
Iпо = 20,4 кА;	Iотк = 80 кА;
I(1)к 8 / Iуст. расц >4; 7,1/ 1,6 = 4,4 > 4;	Iуст.МТЗ(В)=1,25Iном.тр=1,25*1445=1,8кА=Iном.расц;
Вк=I2по*(tотк+Та)=20,42*(0,1+0,015)=0,624 кА2/с	I2 тер *tтер = 1,852 * 1 = 3,42 кА2 * с

Выбор разъединителей 0,4 кВ

Место установки разъединителей выполнено соответственно в вводных и секционных шкафах.

Выбор разъединителей производится:

- по напряжению;

- по току нагрузки;

- по конструктивному исполнению;

- по электродинамической усойчивости;

- по термической устойчивости;

Разъединитель 0,4 кВ; трёхполюсный; Р-251

Uуст = 400 В;	Uном = 500 В;
Iраб.max = Iном.т *? * 2 = 1445*0,7*2 = 2023 А;	Iном = 2500 А;
iуд = 41,1 кА;	Iдин = 60 кА;
Вк=I2по*(tотк+Та)=20,42*(0,1+0,015)=0,624 кА2/с	I2 тер *tтер = 22 * 1 = 4 кА2 * с

Выбор автоматического выключателя отходящей линии к электродвигателю п.305₁

Каждый электродвигатель должен иметь отдельный коммутационный аппарат. Такие аппараты в цепях электродвигателя должны отключатьот сети одновременно все проводники, находящиесяпод напряжением. (5.3.30) [1]

РУ 0,4 кВ п.305₁ ВА 52-37

Uуст = 400 В;	Uном = 400 В;
Iраб.max = 240 А;	Iном = 400 А;
iуд = 39,2 кА;	Iотк=дин = 40 кА;
Iпо = 6,9кА;	Iуст расц = 2,5 кА;
I(1)к 7 / Iуст. расц >3; 7,9/ 2,5 кА = 3,2 > 3;	Iуст. расц=10Iном.тр=2500 А;
1,5*Iпуск= 1,5*240*6=2160А;	Iуст. расц = 2500 А;
Вк=I2по*(tотк+Та)=6,92*(0,1+0,011)=0,004 кА2/с	I2 тер *tтер = 0,82 * 1 = 1,6 кА2 * с

Из выполненного расчёта видно, что проводимость фазных и нулевых защитных проводников выбрана соответствующим образом, и параметры уставок защитного аппарата соответствуют требованиям по отключающей способности при замыкании на корпус или нулевой защитный проводник линии питающей электроприёмник. (1.7.79) [1]

Следовательно, выбранный автоматический выключатель полностью соответствует условиям выбора коммутационных аппаратов нетолько по номинальным характеристикам, но и по отключающей способности повреждённого участка рассматриваемой электрической цепи.

Выбор электромагнитного контактора

Перейдём к выбору электромагнитного трёхполюсного контактора, предназначенного для управления электродвигателем трёхфазного переменного тока.

Намечаем к установке для управления трёхфазным электродвигателем переменного тока с короткозамкнутым ротором и номинальной мощностью Р_ном = 132 кВт, электромагнитный контактор типа КТ 6043 с электромагнитной катушкой на номинальное напряжение 380 Вольт.

Выбор контакторов и пускателей производится:

- по напряжению;

- по роду и величине тока;

- по мощности подключаемого электродвигателя;

КТ 6043

Uуст = 400 В;	Uном = 400 В;
Iраб.max = 240 А;	Iном = 400 А;
Рном.двиг.= 132 кВт;	Рдоп. = 170 кВт;

Выбор трансформаторов тока на напряжение 0,4 кВ

Трансформаторы тока предназначены для уменьшения первичного тока до величин, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.

Трансформаторы тока выбираются:

- по напряжению;

- по току;

- по конструкции и классу точности;

- по вторичной нагрузке;

При выборе трансформаторов тока, проверка их стойкости по режимам токов короткого замыкания не производится. (1.4.2) [1]

В данном расчёте по выбору трансформаторов тока, вторичной нагрузкой допустимо принебречь, ввиду её незначительной величены, которая не может оказать существенного влияния на их погрешность, класс точности и перегрузочную способность вторичной обмотки.

Для секции сборных шин РУ 0,4 кВ, намечаем к установке на фазные проводники трансформаторы тока типа ТШ-0,66 с коэффициентом трансформации 1500/5;

ТШ-0,66 1500/5

Uуст = 400 В;	Uном = 660 В;
Iраб.max = 1445 А;	Iном = 1500 А;

В целях осуществления контроля за токовой нагрузкой и обеспечения защиты от перегрузки электродвигателя выполним аналогичный выбор трансформаторов тока. Исходя из ранее вычисленного номинального тока трёхфазного электродвигателя с короткозамкнутым ротором, намечаем к установке трансформаторы тока типа ТК-0,66 с коэффициентом трансформации 300/5.

Выполним проверку трансформатора тока:

ТК-0,66 300/5

Uуст = 400 В;	Uном = 660 В;
Iраб.max = 240 А;	Iном = 300 А;

Реле тепловое РТЛ 1010

Uуст = 400 В;	Uном = 660 В;
I/уст.н.э = Iдл.ном / kтт.тр = 240 / (300/5) = 4 А;	Iуст.н.э = 4 А;

Окончательно для защиты данного электродвигателя от перегрузки принимаем тепловое реле типа РТЛ 1010 с током уставки нагревательного элемента I_уст.н.э = 4 А; Время срабатывания отключающего элемента при данной уставке, согласно паспортных данных 4,5 - 8 секунд. Отключающий элемент реле имеет эависящую от тока характеристику, так при величине тока нагрузки, привыщающего номинальное значение уставки, время срабатывания уменьшается. ЩСУ предусматриваем для необходимости осуществления автоматизации электропривода и централизации места установки аппаратов управления в целях облегчения выполнения схем блокировок и диспетчерского управления, а так же защиты аппаратов от воздействия окружающей среды. (2.7) [3]

Выбор ЩСУ На примере электроснабжения и управления электроприводом позиции 305₁ выбираем шкаф управления с унифицированной станцией управления.

ШУ8254 42А2; U_н= 380В; I_ном= 250 А; 3-х фазного исполнения с нулевым проводом. Габаритные размеры 1800 х 800 х 450;

ЩСУ поз. 305₁ ШУ8254 42А2;

Uуст = 380 В;	Uном = 380 В;
Iрасч = 240 А;	Iном = 400 А;
Iрасч = 240 А;	Iном.расц = 250 А;

Кнопочные посты для управления электроприводами размещаем в непосредственной близости от управляемого объекта, т.е в зоне видимости объекта. Кнопочные посты управления нереверсивными электроприводами принимаем двух постовые типа ПКЕ - 212 U_ном = 220 В; Прокладку проводника от ЩСУ до кнопочного поста ПКЕ осуществляем кабелем АВВГ (3 х 2,5).

Выбор щитов освещения

На основании ранее выполненных расчётов осветительной части объекта к установке принимаем два осветительных щита:

- ЩРО щит рабочего освещения;

- ЩАО щит аварийного освещения;

Согласно требований ПУЭ, прокладка проводников линий рабочего и аварийного освещения выполняется раздельно и от разных источников питания. В рассматриваемом случае питание ЩРО и ЩАО соответственно выполняется от I и I I вводов ТП - 1 к 100.

В качестве щита рабочего освещения принимаем щит ОЩВС 18 на ток до 80 А. С количеством отходящих групп 18 штук I_ном = 16 А;

ЩРО ОЩВС 18 (бокс ЩРН-24)

Uуст = 380/220 В;	Uном = 380/220 В;
Iрасч = 72,79 А;	Iном = 80 А;
Iрасч = 72,79 А;	Iном.расц = 80А;

В качестве щита аварийного освещения принимаем щит ОЩВС 6 на ток до 40 А. С количеством отходящих групп 6 штук I_ном = 16 А;

ЩАО ОЩВС 6 (бокс ЩРН-9)

Uуст = 380/220 В;	Uном = 380/220 В;
Iрасч = 16,8 А;	Iном = 40 А;
Iрасч = 16,8 А;	Iном.расц = 40А;

Выбор распределительных пунктов ПР

Для распределения электроэнергии на нужды КИП на 6 групп по 25 А; ПР-11-3018-IР21У3; Размером 800 х 650 х 250; U_ном= 380 В; Автомат ввода ВА 57 I_ном = 160 А;

ПР- КИП ПР-11-3018-IР21У3

Uуст = 380 В;	Uном = 380 В;
Iрасч = 126 А;	Iном = 160 А;
Iрасч = 126 А;	Iном.расц = 160А;

Для распределения электроэнергии к устройствам гидросмыва на 4 групп по 25 А; ПР-11-3012-IР21У3; Размером 600 х 650 х 150; U_ном= 380 В; Автомат ввода ВА 57 I_ном = 100 А;

ПР- КИП ПР-11-3012-IР21У3

Uуст = 380 В;	Uном = 380 В;
Iрасч = 65 А;	Iном = 100 А;
Iрасч = 65 А;	Iном.расц = 100А;

Коммутационная аппаратура, распределительные пункты и ЩСУ других электроприёмников выбираются аналогичным образом.

3.8 Расчёт заземляющего устройства ТП-1

Электроустановки в отношении мер безопасности разделяются на:

- электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с глухозаземлённой или эффективно заземлённой нетралью;

- электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолированной или с заземлённой нетралью через дугогасящий реактор или резистор;

- электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с глухозаземлённой;

- электроустановки напряжением до 1 кВ в сетях с изолированной нейтралью; (1.7.2) [1]

Глухозаземлённая нейтраль - нейтраль трансформатора или генератора, присоединённая непосредственно к заземляющему устройству.

Учитывая, что проектируемая электроустановка относится к электроустановкам напряжением до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью и относится к системе ТN в которой нейтраль источника глухоэаземлена, а открытые проводящие части электроустановки присоединены к глухозаземлённой нейтралиисточникапосредством нулевых защитных проводников. (1.7.3) [1]

Ввиду наличия бытовых и осветительных электроприёмников данная электроустановка отнесена из соображений безопасности к системе ТN-C-S переменного тока.

Система ТN-C-S - это система ТN, в которой функции нулевого защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в одном проводнике в какой-то её части, начиная от источника питания.

Заземляющие устройства электроустановок выше 1 кВ должны иметь сопротивление току растекания заземлителя при прохождении расчётного тока замыкания на землю в любое время года:

R ? 250 / I; (1.7.96) [1]

но, неболее 10 Ом, где I - расчётный ток замыкания на землю;

А, так как рассматриваемая трансформаторная подстанция напряжением 10 / 0,4 кВ совмещена с заземляющим контуром распределительного устройства 0,4 кВ, то требования к сопротивлению заземляющего устройства принимаем как для ступени 0,4 кВ, а именно 4 Ом; (1.7.101) [1]

Заземляющее устройство намечаем выполнить в виде электродов из угловой стали размером 63 х 63 х 4; с расстоянием между электродами 3 метра, так как межэлектродное расстояние не должно быть меньше длины электрода. Вертикальные электроды расспологаем в один ряд на расстоянии 1 метр от здания параллельно стене. Верхние концы электродов от поверхности грунта принимаем 0,7 метра, соединённых между собой стальной полосой поперечным размером 40 х 4; .

Сопротивление искусственного заземлителя равно допустимому сопротивлению заземляющего устройства: R_и=R_з=4 Ом;

Расчётноеудельное сопротивление грунта длягоризонтальных и вертикальных заземлителей:

?_р.г = ?_{уд *} k_c = 40 _* 3 = 120 Ом;

?_р.в = ?_{уд *} k_c = 40 _* 1,4 = 56 Ом;

где, k_c - коэффициент сезонности, учитывающий перемерзание и пересыхание грунта, для средних климатических условий района, в данном случае третьего. k_с = 3; (для горизонтальных электродов, длиной 10-15 метров: k_c = 3,5 - 2,0);

k_c = 1,45-1,15 - для вертикальных электродов, длиной 3-5 метров;

?_уд = 40 Ом^. м; - удельное сопротивление грунта, суглинка. (таб.7-4) [15]

Cопротивление току растекания одного вертикального электрода определяем из выражения:

; Ом; ? > d; (12.1) [14]

где, вместо d, при установки электродов из угловой стали, принимаем 0,95b - для угловой стали, где b - ширина полки угловой стали, в рассматриваемом случае равна 63 мм;

t - расстояние от поверхности грунта до середины вертикального заземлителя;

? - длина вертикального электрода;

Ом;

Определяем оринтировочное число вертикальных заземлителей по формуле:

шт;

где, k_и.в - коэффициент использования вертикальных заземлителей, размещённых по контуру без учёта влияния полосы связи, при однородном расположении заземлителей;

k_и.в - при отношении расстояний между вертикальными электродами к их длине равном 1, и при размещении в ряд без учёта влияния горизонтальных заземлителей, а так же предполагаемом их количестве равном 6 штук, k_и.в = 0,65;

Выполним расчёт сопротивления растеканию горизонтальных электродов:

; Ом (таб.8-3) [10]

при, ? = ?_{в *} (N - 1) = 3 _* (14 - 1) = 39 м;

где, ?_в - длина вертикального заземлителя;

N - число вертикальных заземлителей;

k_и.р=0,36 коэффициент использования соединительной полосы в ряду из вертикальных электродов; (таб.8-5) [10]

=87,6 Ом;

Уточним необходимое количество электродов при пересчёте сопротивления току растекания вертикальных электродов, при k_и.в.у = 0,493;:

Ом; (6.14) [16]

Определив сопротивление току растекания заземлителей при k_и.в.у = 0,7 и N = 10 шт;

и отношении а / ? = (р / N) / 2 = (39 / 10) / 2 = 1,95; Найдём требуемое количество электродов:

шт;

Таким образом, окончательно принимаем к размещению в качестве заземлителей ТП 1, вертикальные электроды из угловой стали (63 х 63 х 4) длиной 3 метра в количестве 14 штук.

4. Релейная защита

4.1 Характеристика объекта

Рассматриваемый объект защиты одностороннего питания, служит для передачи и трансформации электрической энергии, цеховым электроприёмникам номинального напряжения 0,4 кВ, расположенных в производственном здании корпуса 100 цеха 25.

Учитывая месторасположение производственного объекта, и принимая вовнимание пожаровзрывоопасность химического производства, электропитание цеховой двухтрансформаторной подстанции выполнено радиальной схемой от шин РП ГПП. Так, как схемы трансформаторных подстанций 10/0,4 кВ при радиальном питании проектируются без сборных шин на стороне высшего напряжения и с минимальным количеством аппаратуры, то предусматриваем в данном случае глухое присоединение цехового трансформатора кабельной линией по схеме блок-линия-трансформатор без выключателей нагрузки. (4.7) [ 8 ]

К стороне низшего напряжения силового трансформатора цеховой подстанции, через автоматический выключатель, подключены сборные шины распределительного устройства напряжением 0,4 кВ. (2.8) [ 3 ]

В рассматриваемом случае для силовых трансфрматоров, запитанных с разных секций РП, со схемой соединения обмоток ? /Y c глухозаземлённой нейтралью, должны быть предусмотрены защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:

- многофазных замыканий в обмотках и на выводах;

- однофазных замыканий на землю в обмотке и на выводах, присоединенных к сети с глухозаземлённой нейтралью;

- витковых замыканий в обмотках;

- токов в обмотках, обусловленных внешними КЗ;

- токов в обмотках, обусловленных перегрузкой;

- понижения уровня масла;

Исходя из вышеизложенного с учётом требований cоответствующих пунктов [1], определим необходимые защиты силового трансформатора цеховой трансформаторной подстанции ТП-1, типа ТМ- 1000 мощностью 1000 кВА и номинальными напряжением, соответственно высшим и низшим 10 / 0,4 кВ; схемой соединения обмоток ? /Y с глухозаземлённой нейтралью:

- токовая отсечка; (3.2.61) [1]

- максимальная токовая защита с выдержкой времени; (3.2.59);(3.2.69) [1]

Аналогичным образом определим необходимые защиты кабельной линии номинальным напряжением 10 кВ, исходя из возможных видов повреждений и ненормальных режимов с учётом возможности задействования данных защит и для силового трансформатора.

Для кабельных линий в сетях с изолированной нейтралью должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от:

- от многофазных замыканий; (3.2.92) [1]

- от однофазных замыканий; (3.2.92) [1]

При выборе тока срабатывания максимальной токовой защиты, учитываем возможные токи перегрузки при отключении параллельно работающих трансформаторов и токи самозапуска электродвигателей. (3.2.97) [1]

Принимая во внимание необходимость отстройки ступени селективности МТЗ линии (U_н =10 кВ) выполним расчёт уставок релейной защиты системы сборных шин напряжением 0,4 кВ, примыкающим через автоматический выключатель к стороне низшего напряжения защищаемого силового трансформатора. Расчётная схема предоставлена на рисунке 4.1

4.2 Защита системы сборных шин РУ напряжением 0,4 кВ

Целесообразность устройства релейной защиты косвенным методом, распределительного устройства НН корпуса 100, обусловлена необходимостью введения в действие запрета АВР на шинах РУ 0,4 кВ при возникновении устойчивого короткого замыкания на одной из секций сборных шин названной электроустановки. Стандартные схемы АВР предусматривают следующее действие защит прямого действия при возникновении КЗ на одной из секций: образовавшееся значение тока КЗ отключается защитой вводного автоматического выключателя повреждённой секции. При исчезновении напряжения после, его отключения автоматическим выключателем повреждённой секции, с выдержкой времени происходит включение секционного выключателя, а в случае устойчивого значения образовавшегося тока короткого замыкания должно произойти селективное отключение секционного выключателя, тем самым, предотвращая прохождение токов КЗ через оставшуюся в работе секцию шин. В случаях нарушения селективной отстройки собственных защит на одном из названных автоматических выключателей присутствует возможность не согласованности их действий, вследствие чего может произойти отключение неповреждённой секции шин РУ напряжением 0,4 кВ. Данные обстоятельства присутствуют в практике и способны вызывать крайне опасные ситуации при ведении взрывопожароопасных технологических процессов.

Для секцонированных шин данной электроустановки предусматриваем двухступенчатая релейная защита, первая ступень которой выполнена в виде токовой отсечки. Отстройку параметров защиты следует выполнять исходя из наибольшего тока короткого замыкания в конце защищаемой линии, но ввиду того, что длина шин невилика и на всех их участках отстройку придётся выполнять от величины тока КЗ на которую должна реагировать защита (ТО). Очевидно, что отстройку от данного параметра выполнять нецелесообразно, так как при существующем расчётном значении тока КЗ на шинах РУ напряжением 0,4 кВ для точки К-6.(за автоматическим выключателем ввода на шинах 0,4 кВ) равном: I⁽³⁾_к.з.6 = 20,4 кА; значение тока срабатывания ТО:

I_с.о = k_{н *} I⁽³⁾_к.з.6 = 1,3 _* 20400 = 26520 А; (5) [20]

где, k_н - коэффициент надёжности, учитывающий погрешность в расчётах токов КЗ и зависящий от типа реле, для реле типа (в данном случае РТ) k_н = 1,3;

Из выполненного расчёта видно, что расчётный ток КЗ находится вне зоны действия ТО, следовательно, предполагаемые условия отстройки от данного значения тока КЗ не удовлетворяют требования, предъявляемые к устройствам РЗ. В таблице 4.1 предоставим расчётные значения токов КЗ, выполненных в соответствующем разделе данного проекта.

Таблица 4.1

Наименование участка, линии.	Точка КЗ	I(3)к.з кА	Iу, кА	Та, с	I(1)к.з кА	Sсеч, мм2 сечение фазного проводника	Длина линии, м
система сборных шин РП	К-2	4,1	11,6	0,2	-	-	-
питающая КЛ (вывода ВН тр-ра)	К-4	3,8	9,5	0,036	-	35	310
вывода трансформатора на стороне НН 0,4 кВ	К-5	22,4	49,9	0,022	7,26	-	-
сборные шины НН 0,4 кВ за вводным разъединителем	К-6	20,4	41,2	0,015	7,1	1280	10
нижние вывода автоматического выключателя отходящей линии	К-7	19,9	39,2	0,011	7,01	-	-
кабельная линия КЛ-2	К-8	13,1	20,3	0,002	6,9	185	56
кабельная линия КЛ-3	К-9	12,8	18,7	0,001	6,3	185	60
кабельная линия КЛ-4	К-10	12,3	17,3	0,001	5,93	185	70
кабельная линия КЛ-5	К-11	12,5	17,9	0,001	5,94	185	65

В отдельных учебных пособиях и рекомендация технических отчётов ряда НИИ, допустимо выполнять отстройку токовой отсечки от величины тока самозапуска электродвигателей и, или комплексной нагрузки с учётом соответствющих коэффициентов отстройки и возврата реле. Но, при данном способе отстройки, присутствует вероятность неселективного действия защит вследствии способности ТО шин реагировать, даже на удалённые однофазные замыкания отходящих кабельных линий.

На основании вышеизложенного, отстройку защиты системы сборных шин РУ напряжением 0,4 кВ ТП-1 корпуса 100, выполним от наибольшего начального значения апериодической составляющей тока КЗ, возникшего в конце отходящей линии КЛ-2, менее удалённой от шин РУ (т. е. отстройка от наибольшего тока КЗ в конце линии с наименшим сопротивлением).

Технические данные автоматического выключателя линии КЛ-2:

тип ВА 51-37; I_ном = 400 А; U_ном = 400 В; I_{ном.расц} = 250 А; I_{уст.расц} = 2500 А;

Проверка времени срабатывания защит:

Для соблюдения названных условий селективности должно соблюдаться требование:

t_{ср.расц.А1} < t_{ср.защ.ш} ; (сек)

где, t_{ср. расц. А1} = 0,05 с; - собственное время отключения выключателя отходящей линии КЛ-3;

t_{ср.защ.ш} = t_ср.АВ + t_ср.Р.З - время олючения защиты шин;

где, t_ср.АВ - собственное время отключения автоматического выключателя ввода РУ;

t_ср.Р.З - время действия токовой отсечки;

t_{ср.защ.ш} = 0,05 + 0,2 = 0,25 сек;

0,05 сек; < 0,25 сек;

Из данного выражения видно, что собственное время срабатывания автоматического выключателя типа ВА 51-37 линии КЛ-2 значительно меньше времени срабатывания ТО. Следовательно, учитывая обстоятельства разности в уставках тока, а также времени срабатывания защит, предварительно будем считать, что выбираемая уставка ТО будет являться селективной по отношению к отходящим линиям. В случае не селективного действия данной отсечки допустимо в данном случае расчитовать на автоматическое резервирование питания от оставшейся в работе секции сборных шин. (3.2.93) [1] Расчёт ТО косвенной защиты шин РУ напряжением 0,4 кВ: За отстраиваемую величину, принимаем максимальный ток короткого трехфазного замыкания в конце отходящей линии КЛ-2 в точке К-8. I⁽³⁾_к.з.8 = 13100 А;

I_с.о ? k_{н *} I⁽³⁾_к.з.8 = 1,25 _* 13100 = 14720 А; (5) [20]

Вычислив первичный ток срабатывания токовой отсечки, определим ток срабатывания токового реле:

А; (22) [20]

где, k⁽³⁾_сх - коэффициент схемы, для схемы соединения трансформаторов тока в неполную звезду k⁽³⁾_сх = 1 для всех видов КЗ при симметричном режиме;

; - коэффициент трансформации трансформаторов тока типа

ТК- 0,66 1500/5;

- максимальное расчётное значение тока срабатывания отсечки;

Выполним проверку чувствительности, через так называемый коэффициент чувствительности при трёхрелейном исполнении (установка третьего реле в обратном проводе, позволяет повысить данный коэффициент) по формуле при двух фазных КЗ на шинах РУ 0,4 кВ за вводным автоматическим выключателем в точке К-6:

; (23) [20]

где, I_р.min - расчётное значение тока в реле защиты при двухфазном КЗ для двухфазной схемы неполной звезды в трёхрелейном исполнении, определяемое по формуле:

; А (таб.2-1) [21]

где, I⁽³⁾_к.6 - ток трёхфазного КЗ в точке К-6;

k_тт - коэффициент трансформации трансформаторов тока защиты: 1500/5;

Вычислим расчётное значение тока в реле защиты:

; А;

Определим коэффициент чувствительности для действия ТО в точке К-6:

;

Выполним оценку чувствительности защиты в точке К-6:

Для органов тока, предназначенных для действия при КЗ в конце защищаемого участка, без учёта резервного действия, коэффициент чувствительности, принимаем равным 1,5; (3.2.21) [1]

Следовательно, расчётное значение коэффициента чувствительности защиты должно быть больше или равно регламентированному значению.

1,51 ? 1,5;

Так,как данное условие соблюдено, то зона действия защиты распространена на систему сборных шин РУ напряжения 0,4 кВ.

Выполним контрольную проверку коэффициента чувствительности защиты ТО в точке К-7 за автоматическим выключателем отходящей линии КЛ-2:

Вычислим расчётное значение тока в реле защиты:

; А;

Определим коэффициент чувствительности для действия ТО в точке К-6:

< 1,5:

Следовательно, защита в данной точке неэффективна и опасность неселективного действия ТО, с учётом ранее названных обстоятельств, практически сводится к нулю.

Таким образом, при возникновении коротких междуфазных замыканий на шинах названной электроустановки происходит срабатывание токовых реле РТ-40/50, которые при срабатывании замыкают собственными контактами электрическую цепь независимого расцепителя автоматического выключателя. Вследствие чего происходит подача электрического сигнала на его отключение через последовательно включенную катушку указательного реле РУ-21 I_{ном. кат} = 0,25 А , находящуюся в этой же цепи. При срабатывании и фиксированном положении, указательное реле своими контактами размыкает цепь питания промежуточного реле РП-256, выполняющего функцию исполнительного органа запрета действия АВР на шинах распределительного устройства 0,4 кВ. Промежуточное реле при отключении, размыкая собственными контактами цепь питания привода секционного выключателя, припятствует ручному и автоматическому включению секционного выключателя.

Так, как основной задачей устройства РЗ, рассматриваемой электроустановки, было обеспечение запрета действия АВР при коротких замыканиях на её шинах, то защиту от перегрузки выполняем на основе вводных и секционного выключателях с полупроводниковыми блоками расцепителя максимального тока.

Расчёт МТЗ вводного автоматического выключателя

Очевидно, что нагрузка данной электроустановки слагается в основном из токов самозапуска электродвигателей и расчётного тока силовых трансформаторов. Следовательно, исходя из этих соображений, выполним расчёт токовой уставки для:

Вводного выключателя, с учетом послеаварийной перегрузочной способности силовых трансформаторов:

I_с.з = I_с.зап + 0,7I_ном.тр + 0,7I_ном.тр;

где, 0,7I_ном.тр - номинальный ток силового трансформатора с учётом коэффициента загрузки в нормальном режиме работы;

I_с.зап = k_{п *} I_{н.дв *} N = 6 _* 240 _* 2 = 2880 А;

где, k_п = 6 - кратность пускового тока электродвигателя;

I_н.дв = 240 А - номинальный ток электродвигателя, участвующего в самозапуске;

N - количество электродвигателей, участвующих в самозапуске;

Подставив полученное значение, найдём ток срабатывания защиты:

I_с.з = I_с.зап + 0,7I_ном.тр + 0,7I_ном.тр = 2880 + 0,7_*1445 + 0,7_*1445 = 4803 А;

Имея расчётное значение, подбираем ближайшую уставку по величине отключаемого тока для полупроводникового блока максимального расцепителя тока вводного автоматического выключателя. Ближайшая уставка по току I_{уст.расц} = 4800 А;

Выполним проверку чувствительности уставки по отношению к наиболее удалённому участку резервируемой отходящей линии по условию расчётного однофазного тока короткого замыкания в точке К-9:

Минимально допустимый коэффициент чувствительности в данном случае принимается 1,2; (для резервной защиты) (3.2.25)[1]

> 1,2; (3.2.25)[1]

Для точки К-7:

 > 1,2; (3.2.25)[1]

Для точки К-6: (основная защита)

> 1,5; (3.2.21)[1]

Исходя из вышеизложенного, чувствительность выбранной уставки, полупроводникового блока максимального расцепителя, вводного автоматического выключателя соответствует требованиям правил и спообна реагировать на однофазные токи КЗ в качестве резервной защиты на отходящих резервируемых линиях.

Выбор уставок защиты секционного выключателя.

За отстраиваемую величину, принимаем максимальный ток короткого трехфазного замыкания в конце отходящей линии КЛ-2 в точке К-8. I⁽³⁾_к.з.8 = 13100 А;

I_с.о ? k_{н *} I⁽³⁾_к.з.8 = 1,25 _* 13100 = 14720 А; (5) [20]

Ближайшее значение уставки секционного выключателя определяем требованием условий селективности и паспортными данными автоматического выключателя ВА 5543. Следовательно, принимаем уставку срабатывания в зоне действия токов короткого замыкания для ТО секционного выключателя равной:

I_{ср.расц. АС} = 9I_{ном.расц.АС} = 14400 А;

Селективность действия ТО соблюдена в данном случае по отношению к ТО ввода по принципу быстродействия времени отключения секционного автоматического выключателя, так, как его собственное время отключения составляет t _откл = 0,05 с;

Найдя расчётное значение уставки ТО для АС, выполним расчёт токовой уставки полупроводникового блока максимального расцепителя для действия в зоне перегруза.

Очевидно, что нагрузка данной электроустановки, слагается в основном из токов самозапуска электродвигателей и расчётного тока силовых трансформаторов, но по условию послеаварийного режима для секционного выключателя, по нему пойдёт ток нагрузки лишь одного силового трансформатора. Следовательно, исходя из этих соображений, выполним расчёт токовой уставки для:

Вводного выключателя, с учетом послеаварийной перегрузочной способности силовых трансформаторов:

I_с.з = I_с.зап + 0,7I_ном.тр;

где, 0,7I_ном.тр - номинальный ток силового трансформатора с учётом коэффициента загрузки в нормальном режиме работы;

I_с.зап = k_{п *} I_{н.дв *} N = 6 _* 240 _* 2 = 2880 А;

где, k_п = 6 - кратность пускового тока электродвигателя;

I_н.дв = 240 А - номинальный ток электродвигателя, участвующего в самозапуске;

N - количество электродвигателей, участвующих в самозапуске;

Подставив полученное значение, найдём ток срабатывания защиты:

I_с.з = I_с.зап + 0,7I_ном.тр = 2880 + 0,7_*1445 = 3891,5 А;

Имея расчётное значение, подбираем ближайшую уставку по величине отключаемого тока для полупроводникового блока максимального расцепителя тока секционного автоматического выключателя АС . Ближайшая уставка по току I_{уст.расц} = 4800 А;

И, так для обеспечения селективности выдержки времени максимальной защиты секционного выключателя по ступенчатому принципу, определяем время выдержки срабатывания МТЗ секционного выключателя, иходя из времени действия защитного аппарата отходящей кабельной линии электродвигателя.

Следовательно, выдержка времени срабатывания МТЗ АС:

?t = t_{ср.расц.А1} + t_зап = 0,05 + 0,1 = 0,15 сек;

где, t_{ср.расц.АС} - подразумеваем под данным значением времени срабатывания электромагнитного расцепителя , собственное время отключения автоматического выключателя отходящей кабельной линии питания электродвигателя.

t_зап - запас, учитывающий погрешность во времени срабатывания выключателя;

Но, так, как для применяемых в эксплуатации выключателей ступень времени колеблится у защит с независимой выдержкой времени в пределах 0,35-0,6 секунд.

Окончательно выдержку времени срабатывания МТЗ секционного выключателя РУ напряжения 0,4 кВ принимаем равной 0,5 секунд.

Необходимость проверки коэффициентов чувствительности защит секционного выключателя в собственной зоне и зоне действия резервирования защиты отходящих линий отсутствует, так, как ранее проведенная проверка чувствительности с большими уставками по величине тока и времени удовлетворяют условиям чувствительности и селективности.

Выбор времени действия МТЗ шин напряжения 0,4 кВ

Учитывая время выдержки защиты секционного выключателя, согласно выбранной ступени селективности, выполним подбор выдержек времени МТЗ вводных автоматических выключателей. По аналогии предыдущиего расчёта, с учётом конструктивной эдентичности вводных и секционного выключателей и как, следствие принятой ступенью селективности намеченная выдержка времени МТЗ ввода составит:

t_мтз.АВ = t_мтз.АС + ?t = 0,5 + 0,5 = 1 сек; (29) [20]

На автоматических выключателях типа ВА 5543, уставки по времени срабатывания в зонах токов короткого замыкания и перегрузки регулируются соответствующей перестановкой штекеров выдержки времени срабатывания защиты, расположенных на лицевой панели полупроводникового блока максимального расцепителя тока автоматического выключателя.

Расчёт защиты нулевой последовательности шин напряжения 0,4 кВ

Несмотря на то, что максимальная токовая защита на трансформаторах со схемой соединения обмоток ? /Y с глухозаземлённой нейтралью может быть достаточно чувствительной к коротким однофазным замыканиям на стороне 0,4 кВ, целесообразно устанавливать специальную защиту нулевой последовательности на стороне 0,4 кВ, главным образом для улучшения резервирования однофазных КЗ на землю в сетях 0,4 кВ. Выбор уставок этой защиты производится с учётом того, что ток срабатывания по условию отстройки от тока небаланса в нулевом проводе выбирается, как:

I_ср.защ ? 1,2 I_ном.тр; (2-2) [21]

поскольку нулевой провод утрансформаторов с рассматриваемой схемой соединения обмоток, рассчитан на прохождение тока до 0,75 номинального.

К установке в качестве трансформатора тока нулевой последовательности в РЕN проводнике намечаем трансформатор тока ТК - 0,66 с коэффициентом трансформации 600 / 5. Следовательно, определяем минимально допустимый ток срабатывания реле для защиты от коротких однофазных замыканий:

I_ср.защ = 14,55 А ;

Но, с учётом фактического значения минимального тока короткого замыкания за силовым трансформатором на стороне 0,4 кВ требуемый расчёт данной уставки необходим для соблюдения условий селективности с отходящими аппаратами защиты от шин РУ 0,4 кВ.

Расчёт однофазного тока КЗ в точке К-5 (на выводах U_ном = 0,4 кВ, силового трансформатора Т-2) не производим, так, как для трансформаторов со схемой соединения обмоток ? / Y_н практически рассчитывается минимальное значение тока только при трёх- фазном КЗ (считая, что при однофазном КЗ на землю ток в повреждённой фазе имеет такое же значение ). (1.4.4) [1]; (3) [20];

И, так руководствуясь названым обстоятельством, используя упрощенный метод расчёта, найдем минимальный ток трёхфазного КЗ на выводах НН Т-2. (1.4.4) [1];

; кА (10) [20];

где, U_ср - междуфазное среднее напряжение сети, В;

r_c и x_с - активная и индуктивная составляющая сопротивлений питающей электросети до выводов ВН трансформатора;

r_{т р.} и х _{т р.}- активная и индуктивная составляющие сопротивления трансформатора;

r_пер - переходное активное сопротивление в месте КЗ, наибольшее принимаемое в расчётах его значение равно 15 мОм, отнесённое к стороне 0,4 кВ;

Учитывая предыдущие расчёты в приведении результирующих сопротивлений к стороне 0,4 кВ в точке К-5 с учётом приведенных сопротивлений трансформатора Т-2 к стороне низшего напряжения, значения: r_c и x_с ; r_{т р.} и х _{т р} - заменим на ранее рассчитанные общие результирующие активное и индуктивное сопротивления:

мОм;

мОм;

кА;

таким образом, принимаем, что в точке К-5 I⁽³⁾_к.min ? I⁽¹⁾_к. ? 7,26 кА;

И, так имея даннй результат, определим требуемое значение уставки срабатывания реле, предназначенного для зщиты от однофазных замыканий на землю на стороне 0,4 кВ:

I_с.о ? k_{н *} I⁽³⁾_к.з.min = 1,3 _* 7260 = 9438 А; (5) [20]

Вычислив первичный ток срабатывания токовой отсечки, определим ток срабатывания токового реле:

 А

Таким образом, к установке намечаем к установке на стороне 0,4 кВ реле типа РТ-80/1.

Произведя данные расчёты защит секций сборных шин РУ напряжением 0,4 кВ, и установив ступени селективности МТЗ, перейдём к дальнейшим расчётам, а именно релейной защите блок-линя-трансформатор. Наличие требуемых защит, а также подробное описание и их возможности изложены ранее в начале раздела «Релейная защита» данного дипломного проекта.

4.3 Расчёт уставок защиты блок-линия-трансформатор

Расчёт токовой отсечки:

Защиту рассматриваемого объекта намечаем выполнить в двух фазном двухрелейном исполнении по схеме соединения трансформаторов тока типа ТОЛ-10 в неполную звезду с токовыми реле РТ-40.

По условию селективности с защитами остальной сети токовая отсечка без выдержки времени не должна работать за пределами защищаемой линии. Именно по этим соображениям отстройка ТО в рассматриваемом случае производится от величины максимального значения апериодической трёхфазного тока короткого замыкания за трансформатором на стороне напряжения 0,4 кВ.

Правильная (селективная) работа токовой отсечки обеспечивается выбором тока срабатывания по условию:

I_с.о ? k_{н *} I⁽³⁾_к.з.5 = 1,3 _* 22400 =29120 А; (5) [20]

где, - максимальное расчётное значение тока срабатывания отсечки;

k_н - коэффициент надёжности, значения которого зависит от применяемого типа токовых реле ( в данном случае для токового реле типа РТ-40 k_н = 1,3);

I⁽³⁾_к.з.5 - максимальное значение тока трёхфазного короткого замыкания в точке К-5 за тансформатором приведённое к напряжению 0,4кВ;

Вычислив первичный ток срабатывания токовой отсечки, определим ток срабатывания токового реле с учётом приведения тока трёхфазного КЗ за трансформатором к стороне 10,5 кВ :

А; (22) [20]

где, k⁽³⁾_сх - коэффициент схемы, для схемы соединения трансформаторов тока в неполную звезду k⁽³⁾_сх = 1 для всех видов КЗ при симметричном режиме, показывающий во сколько раз ток в реле защиты больше чем, вторичный ток трансформаторов тока;

I_с.о = 1100 А; - приведённое значение тока КЗ за трансформатором к стороне 10,5 кВ;

;

ТОЛ- 10 100/5; на стороне ВН;

Выполним проверку чувствительности, через так называемый коэффициент чувствительности при двухрелейном исполнении (установка третьего реле в обратном проводе, позволяет повысить данный коэффициент) по формуле при двух фазных КЗ на шинах РУ 0,4 кВ за вводным автоматическим выключателем в точке К-6:

; (23) [20]

где, I_р.min - расчётное значение тока в реле защиты при двухфазном КЗ для двухфазной схемы неполной звезды в двухрелейном исполнении, определяемое по формуле:

; А (таб.2-1) [21]

где, I⁽³⁾_к.4 - ток трёхфазного КЗ в точке К-4 на выводах ВН силового трансформатора;

k_тт - коэффициент трансформации трансформаторов тока защиты: 1500/5;

Вычислим расчётное значение тока в реле защиты:

; А;

Определим коэффициент чувствительности для действия ТО в точке К-4:

; при требуемых значениях k_чув ? 2; не соблюдено.(3.2.21)[1]

Cледовательно, для повышения чувствительности защиты в обратный провод двухфазной схемы устанавливаем третье токовое реле РТ-40.

Выполним проверку чувствительности защиты в трёхрелейном исполнении для точки К-4:

; ? 2; (23) [20]

; А;

Таким образом, исходя из выполненных результатов расчётов видно, что выбранные уставки ТО для трёхрелейной схемы соответствут требованиям правил.

Расчёт максимальной токовой защиты.

Уставки по току максимальной токовой защиты должны обеспечивать:

- несрабатывание защиты при послеаварийных перегрузках;

- согласование по току и времени с предыдущими и последующими элементами;

- необходимую чувствительность в основной зоне и зоне резервирования; Ток срабатывания защиты определяем по формуле:

; А (27) [20]

где,k_н^/ = 1,5; - коэффициент, учитывающий увеличение тока через трансформатор из-за понижения напряжения на шинах НН при подключении к нему после АВР заторможенных двигателей другой секции питавшейся через другой трансформатор; значение этого коэффициента, в основном состоящей из электродвигателей, может находится в пределах 1,5-2; k_н = 1,2; - коэффициент надёжности отстройки, учитывающий погрешность реле и необходимый запас, в зависимости от типа реле (для реле РТ-40 принимается 1,1-1,2); k_в - коэффициент возврата реле, представляющий собой отношение тока возврата максимального реле к его току срабатывания, равный примерно 0,8 для электромеханического реле РТ-40;

; - коэффициент самозапуска;

k_с.зап - отношение тока при самозапуске электродвигателей к предварительному рабочему току; (в данном случае рассчитан в величинах приведённых к стороне НН трансформатора;

I_раб.max - максимальный рабочий ток силового трансформатора в предаварийном режиме, приведенный к стороне высшего напряжения силового трансформатора

Подставив полученные значения, определим ток срабатывания защиты:

А;

Вычислив первичный ток срабатывания, определим ток срабатывания токового реле:

А; (4-5) [22]

Выполним проверку коэффициента чувствительности МТЗ за трансформатором. Для чего определим расчётный ток короткого однофазного замыкания на шинах 0,4 кВ за трансформатором в точке К-5 из выражения практических расчётов:

А;

данное значение тока короткого однофазного замыкания приведено к стороне 0,4 кВ.

Выполним проверку коэффициента чувствительности с учётом приведения однофазного тока короткого замыкания на стороне 0,4 кВ трансформатора.

> 1,5;

где, - расчётное значение тока короткого однофазного замыкания за силовым трансформатором на стороне 0,4 кВ в точке К-5, приведённое к стороне напряжения 10,5кВ;

На основании выполненной проверки следует, что действие данной защиты эффективно и удовлетворяет требованиям нормативных документов.

Защита от замыканий на землю кабельной линии напряжением 10,5 кВ

Рассматриваемая кабельная линия, питающая силовой трансформатор (напряжением 10/0,4 кВ и схемой соединения обмоток ? /Y₀) цеховой трансформаторной подстанции относится к элементу сети с малым током замыкания на землю с изолированной нейтралью. В таких сетях замыкание на землю одной из фаз не вызывает короткого замыкания и поэтому не сопровождается снижением междуфазных напряжений и появлением повышенных токов в сети.

Защита от однофазных замыканий на землю устанавливается на всех линиях 10 кВ, отходящих от шин РП напряжения 10 кВ. Защита реагирует на установившиеся замыкания на землю и обладает способностью повторности действия. Защита выполняется с действием на сигнал.

Применяется направленная токовая защита нулевой последовательности типа ЗЗП-1.

Защита выбрана из условия обеспечения минимального тока срабатывания защиты. Токовые цепи защиты подключаются к трансформаторам тока нулевой последовательности. Цепи напряжения защиты подключаются к соединенной в разомкнутый треугольник дополнительной вторичной обмотке трансформатора напряжения через вспомогательное устройство типа ВУ-1.

Устройство ЗЗП-1 имеет три уставки, которым соответствуют следующие значения первичных токов, А:1 - 0,07; 2 - 0,5; 3 - 2.

Схема подключения защиты от замыканий на землю ЗЗП-1 Рисунок 5.1

Расчетный ток срабатывания защиты типа ЗЗП-1 определяют, исходя из требований обеспечения коэффициента чувствительности при однофазном замыкании на землю в защищаемой линии по формуле:

(4.5) [23]

где, - реальное наименьшее значение суммарного емкостного тока замыкания на землю;