Электроснабжение завода цветной металлургии

6.2.2 Выбор секционного выключателя

Выбираем выключатель ВВ/TEL-6-12,5/1000 У2 [6]. Паспортные данные и проверка данного выключателя приведены в таблицах 6.2.3 и 6.2.4 соответственно.

Таблица 6.2.3 - Паспортные данные выключателя ВВ/TEL-6-12,5/1000 У2

Uн, кB	Iн, А	Iотк.н, кА	вн , %	Iпр.ск , кА	iпр.ск, кА	Iтер, кА	фтер, с	tс.отк, с
6	1000	12,5	40	12,5	32	12,5	3	0,015

Таблица 6.2.4 - Проверка выключателя ВВ/TEL-6-12,5/1000 У2

Характеристика	Обозначение и формулы	Расчет
Номинальное напряжение, кВ		6 = 6 (выполняется)
Длительный максимальный ток, кА		967 ? 1000,00 (выполняется)
Номинальный ток динамической стойкости, кА: Периодический (действующее значение) Полный (максимальное значение)		11,17 ? 12,5 (выполняется) 26,89 ?32 (выполняется)
Номинальный ток отключения, кА: Периодический (действующее значение) Полный (максимальное значение)		11,17 ? 12,5 16,14? 24,75 (выполняется)
Номинальный тепловой импульс (термическая стойкость), А2•с		17,84 ? 468,75 (выполняется)

Все условия выбора выполняются, принимаем к установке выключатель ВВ/TEL-6-12,5/1000 У2.

6.2.3 Выбор выключателей на отходящие линии

На отходящие линии к ЦТП 6, 7-2, 8, 10, 18, выбираем выключатель ВВ/TEL-10-12,5/630 У2 [6]. Паспортные данные приведены в таблице 6.2.3. На отходящие линии к ЦТП 7-1, 14, 15, 20, к РУ 14 и 15 и к СД выбираем выключатель ВВ/TEL-10-20/630 У2 [6]. Паспортные данные приведены в таблице 6.2.1. Проверка выбранных выключателей приведена в таблицах 6.2.5 и 6.2.6.

Таблица 6.2.5 - Проверка выключателя ВВ/TEL-6-31,5/1000 У2

ЦТП 1-1	6=6	466?1000	21,85?31,5 53,79?80	21,85?31,5 30,89?62,4	66,8?2976,8
ЦТП 1-2		466?1000	22,23?31,5 53,27?80	22,23?31,5 31,56?62,4	70,1?2976,8
РУ 2		192?1000	21,33?31,5 46,65?80	21,33?31,5 29,9?62,4	60,1?2976,8
ЦТП 3		81,7?1000	21,16?31,5 44,18?80	21,16?31,5 29,63?62,4	57,3?2976,8
ЦТП 4		82,1?1000	22,02?31,5 50,51?80	22,02?31,5 30,95?62,4	65,9?2976,8
ЦТП 6		84,8?1000	21,33?31,5 45,25?80	21,33?31,5 29,9?62,4	58,7?2976,8
ЦТП 11		125,2?1000	21,33?31,5 45,25?80	21,33?31,5 29,9?62,4	58,7?2976,8
РУ 16		125,2?1000	21,2?31,5 46,66?80	21,2?31,5 29,7?62,4	59,3?468,8

6.2.4 Выбор ячейки КРУ

Выбираем КРУ серии D-12P, на основе вакуумного выключателя серии BB/TEL. КРУ серии D-12P предназначены для приема и распределения электрической энергии трехфазного переменного тока частотой 50 и 60 Гц напряжением 6 - 10 кВ в сетях с изолированной или заземлённой через дугогасящий реактор нейтралью.

6.2.5 Выбор трансформатора тока для КРУ в цепи трансформаторов

Выбираем трансформатор тока ТПЛК-6-0,5-2000/5 У3 [6]. Паспортные данные и проверка данного трансформатора приведены в таблицах 6.2.7 и 6.2.8 соответственно.

Таблица 6.2.7 - Паспортные данные трансформатора тока ТПЛК-6-0,5-2000/5 У3

10	2000	5	2000/5	189	74	3

Таблица 6.2.8 - Проверка трансформатора тока ТПЛК-6-0,5-2000/5 У3

Характеристика	Обозначение и формулы	Расчет
Номинальное напряжение, кВ		6 ? 6 (выполняется)
Длительный максимальный ток, кА		1934,2 ? 2000,00 (выполняется)
Номинальный ток динамической стойкости, кА		189 53,79 (выполняется)
Номинальный тепловой импульс (термическая стойкость), А2•с		50,5? 16428(выполняется)

Все условия выбора выполняются, принимаем к установке трансформатор тока ТПЛК-6-0,5-2000/5 У3.

6.2.6 Выбор трансформатора тока в ячейку секционного выключателя

Выбираем трансформатор тока ТПЛК-6-0,5-1000/5 У3 [6]. Паспортные данные и проверка данного трансформатора приведены в таблицах 6.2.9 и 6.2.10 соответственно.

Таблица 6.2.9 - Паспортные данные трансформатора тока ТПЛК-6-0,5-1000/5 У3

6	1000	5	1000/5	94,5	47,2	3

Таблица 6.2.10 - Проверка трансформатора тока ТПЛК-6-0,5-1000/5 У3

Характеристика	Обозначение и формулы	Расчет
Номинальное напряжение, кВ		6 ? 6 (выполняется)
Длительный максимальный ток, кА		967 ? 1000,00 (выполняется)
Номинальный ток динамической стойкости, кА		94,5 26,9 (выполняется)
Номинальный тепловой импульс (термическая стойкость), А2•с		12,63 ? 6683,5 (выполняется)

Все условия выбора выполняются, принимаем к установке трансформатор тока ТПЛК-6-0,5-1000/5 У3.

6.2.7 Выбор трансформаторов тока на отходящие линии

Выбираем трансформаторы тока марки ТПЛК-6-0,5 У3 [6]. Проверка данных трансформаторов приведена в таблице 6.2.11.

Таблица 6.2.11 - Проверка трансформаторов тока ТПЛК-6-0,5 У3

ЦТП 1-1	6=6	466?600	53,79?74,5	66,8?2402,7
ЦТП 1-2		466?600	53,27?74,5	70,1?2402,7
РУ 2		192?200	46,65?74,5	60,1?267,9
ЦТП 3		81,7?100	44,18?74,5	57,3?66,8
ЦТП 4		82,1?100	50,51?74,5	65,9?66,8
ЦТП 6		84,8?100	45,25?74,5	58,7?66,8
ЦТП 11		125,2?150	45,25?74,5	58,7?151,2
РУ 16		125,2?150	46,66?74,5	59,3?151,2

Все условия выбора выполняются, принимаем к установке трансформаторы тока данных типов.

6.2.8 Выбор трансформаторов собственных нужд

Расчет мощности трансформатора собственных нужд приведён в таблице 6.2.12.

Таблица 6.2.12 - Расчет мощности трансформатора собственных нужд

Вид потребителя	Мощность, кВт
Подогрев шкафов КРУ	19
Освещение РУ	7
Подогрев приводов разъединителей	0,6Ч19
Отопление, освещение, вентиляция ОПУ	12,5
Суммарная нагрузка на 2 трансформатора	49,9

Нагрузка на один трансформатор S_нагр, кВА, рассчитывается по формуле

S_нагр=S_сумК₀, (10.2.1)

где К₀ - коэффициент одновременности, К₀ =0,7;

S_нагр =49,9·0,7=34,9 кВА.

Принимаем в качестве трансформатора собственных нужд ТСЗ-40/6 У3 [6]. Паспортные данные трансформатора приведены в таблице 6.2.13.

Таблица 6.2.13 - Паспортные данные трансформатора ТСЗ-40/10 У3

Мощность трансформатора, кВА	Номинальное напряжение первичной обмотки, кB	Потери холостого хода, Вт	Потери короткого замыкания, Вт	Напряжение короткого замыкания, %
40	6	255	880	4,5

Выбираем предохранитель для защиты ТСЗ. Рабочий ток: I_р= 2,5 А. Номинальный ток плавкой вставки определяется по условию:

I_пл.вст > I_p, (6.2.2)

Выбираем предохранитель ПКТ101-6-3,2-12,5 УЗ [6].

Расчет мощности трансформаторов собственных нужд для РУ 14 и 15 приведён в таблице 6.2.14.

Таблица 6.2.14 - Расчет мощности трансформатора собственных нужд

Вид потребителя	Мощность, кВт
	РУ 16	РУ 2
Подогрев шкафов КРУ	8	9
Освещение РУ	7	7
Подогрев приводов разъединителей	0,6Ч8	0,6Ч9
Отопление, освещение, вентиляция ОПУ	12,5	12,5
Суммарная нагрузка на 2 трансформатора	27,98	33,9

S_нагр-16 =27,98·0,7=19,6 кВА.

S_нагр-2 =33,9·0,7=23,7 кВА.

Принимаем трансформатор ТСЗ-25/6 У3 [6]. Паспортные данные трансформатора приведены в таблице 6.2.15.

Таблица 6.2.15 - Паспортные данные трансформатора ТСЗ-25/6 У3

Мощность трансформатора, кВА	Номинальное напряжение первичной обмотки, кB	Потери холостого хода, Вт	Потери короткого замыкания, Вт	Напряжение короткого замыкания, %
25	10	150	700	4,5

Рабочий ток предохранителя: I_р-14=1,9 А, I_р-15=1,9 А. Выбираем предохранители ПКТ101-6-2-12,5 УЗ [6].

6.2.9 Выбор трансформаторов напряжения

Для измерения напряжения линейного и фазного на шинах на каждой секции установим трансформатор напряжения. Выберем НАМИ-6-98 УХЛ2 - антирезонансный трехобмоточный трансформатор напряжения с естественной циркуляцией воздуха и масла для контроля изоляции сети [6]. Класс точности - 0,5. Обмотки трансформатора соединены как Y0/Y0/ - 0, к неполному треугольнику присоединяются приборы защиты от токов нулевой последовательности.

Данный трансформатор подходит по номинальному напряжению, классу точности и схеме соединения обмоток. Принимаем к установке трансформатор напряжения данного типа. Устанавливаем его на каждую секцию шин.

Для защиты электрических цепей переменного тока и трансформаторов напряжения выберем предохранитель ПКН001-6 У3 [6] на номинальное напряжение 6 кВ.

Устанавливаем цифровые счётчики СЭТ-4ТМ, амперметры СА 3020, вольтметры СВ 3020.

6.3 Выбор оборудования на стороне 0,4кВ

6.3.1 Выбор коммутационного оборудования на РП и ЦТП

Выбор автоматических выключателей производим по номинальному току. Из источника [7] выбираем автоматические выключатели. Выбор сведен в таблицу 6.3.1.

Таблица 6.3.1 - Выбор автоматических выключателей 0,4 кВ

		Автоматический выключатель		Секционный автоматический выкл.
ЦТП1-1	6155,2	ВА-СЭЩ AH-63G	6300	ВА-СЭЩ AH-32E	3077,6	3200
ЦТП1-2	6155,2	ВА-СЭЩ AH-63G	6300	ВА-СЭЩ AH-32E	3077,6	3200
ЦТП2	497,5	ВА-СЭЩ AH-06D	630	ВА-СЭЩ AH-06D	248,8	300
ЦТП3	1228,0	ВА-СЭЩ AH-13D	1250	ВА-СЭЩ AH-06D	614	630
ЦТП4	1231,1	ВА-СЭЩ AH-13D	1250	ВА-СЭЩ AH-06D	615,6	630
ЦТП6	1271,5	ВА-СЭЩ AH-16D	1600	ВА-СЭЩ AH-08D	635,7	800
ЦТП11	1939,6	ВА-СЭЩ AH-20D	2000	ВА-СЭЩ AH-10D	969,8	1000
ЦТП17	613,1	ВА-СЭЩ AH-06D	630	ВА-СЭЩ AH-06D	306,7	400
РП9	280,4	ВА-СЭЩ TS 400	300	-	-	-
РП8	33,2	ВА-СЭЩ TS 100	40	-	-	-
РП5	211,9	ВА-СЭЩ TS 250	250	ВА-СЭЩ TS 160	106,0	125
РП7	215,1	ВА-СЭЩ TS 250	250	ВА-СЭЩ TS 160	107,6	125
РП13	31,5	ВА-СЭЩ TS 100	40	-	-	-
РП14	58,6	ВА-СЭЩ TS 100	63	-	-	-
РП15	253,3	ВА-СЭЩ TS 400	300	-	-	-
РП12	57,7	ВА-СЭЩ TS 100	63	-	-	-
РП18	38,0	ВА-СЭЩ TS 100	40	-	-	-
РП19	287,3	ВА-СЭЩ TS 400	30	ВА-СЭЩ TD 160	143,7	160
РП20	68,7	ВА-СЭЩ TS 100	80	-	-	-
КУ 1-1	1190,8	ВА-СЭЩ AH-13D	1250	-	-	-
КУ 1-2	1190,8	ВА-СЭЩ AH-13D	1250	-	-
КУ 3	779,4	ВА-СЭЩ TS 800	800	-	-	-
КУ 9	194,9	ВА-СЭЩ TS 250	200	-	-	-
КУ 6	346,4	ВА-СЭЩ TS 400	400	-	-	-
КУ 5	129,9	ВА-СЭЩ TS 160	160	-	-	-
КУ 7	151,6	ВА-СЭЩ TS 160	160	-	-	-

6.3.2 Выбор коммутационного оборудования в деревообрабатывающем цехе

Выбор сведён в таблицу 6.3.2.

Таблица 6.3.2 - Выбор автоматических выключателей в цехе

Участок	, А	, А	Автоматический выключатель
С1-21	122,3	125	ВА-СЭЩ TD 160
С1-33	48,9	50	ВА-СЭЩ TD 100
С1-43	73,6	80	ВА-СЭЩ TD 100
С1-СП1	63,28	80	ВА-СЭЩ TS 100
СП1-31	12,2	16	ВА-СЭЩ TD 100
СП1-42	23,5	25
СП1-44	34,2	40
СП1-45	23,5	25
С1-СП3	76,7	80	ВА-СЭЩ TS 100
СП3-28	7,4	16	ВА-СЭЩ TD 100
СП3-29	7,4	16
СП3-30	12,6	16
СП3-34	54,4	63
СП3-35	31,4	32
СП3-36	31,4	32
С1-СП5	72,1	80	ВА-СЭЩ TS 100
СП5-1	24,4	25	ВА-СЭЩ TD 100
СП5-2	12,9	16
СП5-3	10,9	16
СП5-4	10,9	16
СП5-6	8,9	16
СП5-12	33,1	40
СП5-13	33,1	40
СП5-24	5,8	16
СП5-23	33,1	40
С2-20	122,3	125	ВА-СЭЩ TD 160
С2-26	48,9	50	ВА-СЭЩ TD 100
С2-40	73,6	80	ВА-СЭЩ TD 100
С2-СП2	65,2	80	ВА-СЭЩ TS 100
СП2-32	12,2	16	ВА-СЭЩ TD 100
СП2-37	31,4	32
СП2-38	31,4	32
СП2-39	5,8	16
СП2-41	23,5	25
С2-СП4	70,7	80	ВА-СЭЩ TS 100
СП4-5	11,0	16	ВА-СЭЩ TD 100
СП4-7	8,9	16
СП4-14	33,1	40
СП4-15	33,1	40
СП4-16	33,1	40
СП4-25	12,6	16
С2-СП6	70,4	80	ВА-СЭЩ TS 100
СП6-8	24,4	25	ВА-СЭЩ TD 100
СП6-9	12,9	16
СП6-10	7,4	16
СП6-11	7,4	16
СП6-17	15,6	16
СП6-19	7,4	16
СП6-22	33,1	40
СП6-27	54,4	63
Раб. осв.	21,4	25	ВА-СЭЩ TD 100
Авар. осв.	7,9	16	ВА-СЭЩ TD 100

6.3.3 Выбор силовых распределительных пунктов в цехе

Для цехов с нормальными условиями окружающей среды используем распределительные пункты серии ПР11 [4]. Они предназначены для распределения электрической энергии и защиты электрических установок при перегрузках и токах короткого замыкания, для нечастых оперативных включений и отключений электрических цепей. Параметры выбранных распределительных пунктов сведем в таблицу 6.3.3.

Таблица 6.3.3 - Параметры выбранных распределительных пунктов

		Кол-во присоединений	Распределительный пункт
			Серия	Iн, А	Кол-во присоединений
СП-1	63,3	5	ПР-11-7078-21У3	250	10
СП-2	65,2	6	ПР-11-7078-21У3	250	10
СП-3	76,7	7	ПР-11-7078-21У3	250	10
СП-4	70,7	7	ПР-11-7078-21У3	250	10
СП-5	72,1	9	ПР-11-7078-21У3	250	10
СП-6	70,4	9	ПР-11-7078-21У3	250	10
РУ-1	434,1	6	ЩО70-1-18 У3	630	8
РУ-2	442,3	6	ЩО70-1-18 У3	630	8
Секционный шкаф	635,7	4	ЩО70-2-75-У3	1000	4

6.3.4 Проверка автоматических выключателей на селективность

Для примера приведем проверку выключателей на отходящих линиях от ЦТП-6 к СП1, от СП1 к приемнику 14 (циркулярная пила). Характеристики срабатывания приведены на рисунке 6.3.1. Проверка селективности на выбранном участке сети представлена в таблице 6.3.4.



Рисунок 6.3.1 - Время-токовые характеристики срабатывания автоматического выключателя ВА-СЭЩ TD 100

Таблица 6.3.4 - Проверка селективности на участке сети

Месторасположение	Тип выключателя	Iк/Iном	t, с
14 Циркулярная пила	ВА-СЭЩ-TD100	91,3	0,005
Ввод СП1	ВА-СЭЩ-TD100	52,2	0,007
ЦТП-6	ВА-СЭЩ LBA32	6,3	0,016

7. РАСЧЕТ И ВЫБОР УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

В разделе производится выбор устройств и расчет параметров срабатывания релейной защиты силового трансформатора ТДН-16000/35, синхронного двигателя 6 кВ на РУ-5.

7.1 Выбор источника оперативного тока и комплектного устройства защиты

Для питания оперативных цепей, принята независимая система питания напряжением 220В постоянного тока.

Релейную защиту выполняем с использованием устройств НПФ «Радиус» Сириус-Т и Сириус-Д.

7.2 Расчет защиты трансформатора ГПП

Для понижающих трансформаторов с высшим напряжением 35 кВ и номинальной мощностью 16000 кВА устанавливаются следующие виды защит:

- дифференциальная защита трансформатора;

- газовая защита трансформатора;

- защита от замыкания на землю;

- защита от сверхтоков внешних кз;

- МТЗ от перегрузок.

7.2.1 Выбор комплектного устройства защиты

Релейную защиту реализуем с использованием устройств микропроцессорной защиты Сириус-Т НПФ «Радиус», выполняющей следующие функции:

- дифференциальная защита двухобмоточного трансформатора (дифференциальная токовая отсечка и дифференциальная отсечка от сквозного тока и отстройкой от бросков тока намагничивания);

- газовая защита (прием сигналов от первой группы контактов газовых реле с действием на отключение через промежуточные реле);

- максимальная токовая защита (МТЗ) со стороны ВН с возможностью комбинированного пуска по напряжению от стороны НН и блокировкой по второй гармонике дифференциального тока от бросков тока намагничивания;

- МТЗ со стороны НН с возможность комбинированного пуска по напряжению от стороны НН;

- защита от перегрузки по каждой стороне.

7.2.2 Расчет дифференциальной защиты трансформатора

1) Запишем токи короткого замыкания. В минимальном режиме в работе находится только 1 трасформатор, параллельные ветви выключены:

кА.

, (7.2.1)

кА.

, (7.2.2)

кА.

2) Исходные данные для расчета:

Двухобмоточный трансформатор 35/6 кВ мощностью 16 МВА. РПН со стороны ВН с пределом регулирования ±12 %. Сборка обмоток Yd-11.Коэффициент трансформации ТТ на стороне ВН - 300/5; на стороне НН - 1000/5. ТТ собраны по схеме «звезда» с обеих сторон трансформатора. Класс точности - 10Р.

3) Выбор общих параметров дифференциальной защиты

Найдём первичный ток на сторонах защищаемого трансформатора, соответствующий его номинальной мощности:

, (7.2.4)

.

, (7.2.5)

.

Коэффициенты трансформации трансформаторов тока:

,

.

Расчет вторичных номинальных токов сторон, соответствующих номинальной мощности трансформатора, производится по выражению:

, (7.2.6)

А.

, (7.2.7)

А.

Принятые значения уставок (округления до второго знака после запятой):

А, А.

Рассчитанные базисные токи сторон проверяем на попадание в допустимый диапазон выравнивания, определяемый номинальным током входа устройства. Для А базисные токи должны входить в диапазон (1,01 - 10,00) А. Значения 4,4 и 4,62 укладываются в указанный диапазон.

4) Расчет уставок чувствительной дифференциальной защиты ДЗТ-2

Тормозная характеристика чувствительной ступени ДЗТ-2 изображена на рисунке 7.2.1. Она построена в относительных единицах, то есть токи приведены к базисному току стороны ВН.



Рисунок 7.2.1 - Тормозная характеристика ступени ДЗТ-2

Расчетный ток небаланса при протекании тока равного базисному (в относительных единицах)

, (7.2.8)

- коэффициент, учитывающий переходный режим, принимаем равным 2,5; - коэффициент однотипности трансформаторов тока, принимается равным 1,0; е - относительное значение полной погрешности трансформаторов тока в установившемся режиме, принимается 0,05.

.

Выбор уставки срабатывания. Должно выполняться условие:

, (7.2.9)

.

Принятое значение базовой уставки срабатывания «» (0,3-0,5) для обеспечения чувствительности к полным витковым замыканиям в переплетённых обмотках и к межкатушечным замыканиям в любых обмотках. Принимаем .

Коэффициент снижения тормозного тока:

, (7.2.10)

.

Расчётный коэффициент торможения в процентах:

, (7.2.11)

.

Вторая точка излома тормозной характеристики «» определяет размер второго участка тормозной характеристики. В нагрузочном и аналогичных режимах тормозной ток равен сквозному. Появление витковых КЗ лишь незначительно изменяет первичные токи, поэтому тормозной ток почти не изменится. Для высокой чувствительности к витковым КЗ следует, чтобы во второй участок попал режим номинальных нагрузок (), режим допустимых длительных перегрузок (). Желательно, чтобы во второй участок попали и режимы возможных кратковременных перегрузок (самозапуск двигателей после АВР, пусковые токи мощных двигателей, если таковые имеются). Поэтому рекомендуется уставка . Принимаем .

Первая точка излома вычисляется в реле автоматически и равна:

, (7.2.12)

.

Первая точка не заходит за вторую.

Уставка блокировки по второй гармонике на основании опыта фирм, давно использующих такие защиты, рекомендуется на уровне 12-15%. Принимаем .

5) Выбор уставок дифференциальной токовой отсечки (ДЗТ-1)

Выбору подлежит относительное значение уставки срабатывания отсечки .

Уставка должна выбираться из двух условий:

- отстройки от броска тока намагничивания трансформатора;

-отстройки от максимального первичного тока небаланса при переходном режиме расчётного внешнего кз.

Для обеспечения отстройки от броска намагничивающего тока необходимо выполнение условия

, (7.2.13)

Расчетный ток максимального внешнего кз, приведенный к номинальному току трансформатора (в относительных единицах):

Расчетный ток небаланса при внешнем кз:

, (7.2.14)

где - коэффициент отстройки принимается равным 1,5; - коэффициент, учитывающий переходный режим, принимается 3,0.

.

Для обеспечения отстройки от тока небаланса необходимо выполнение условия

. (7.2.15)

Принимаем уставку .

6) Коэффициент чувствительности ДЗТ-2 должен быть больше 2. Для дифференциальных защит понижающих трансформаторов в качестве расчетного принимается двухфазное кз на выводах низшего напряжения.

, (7.2.16)

.

7) Сигнализация небаланса в плечах дифференциальной защиты (ДЗТ-3)

Уставка по току выбирается меньше, чем минимальная уставка чувствительной ступени ДЗТ-2 , а уставка по времени порядка нескольких секунд, что позволяет выявлять неисправности в токовых цепях дифференциальной защиты. Рекомендуемые значения уставок: , .

7.2.3 Максимальная токовая защита стороны ВН трансформатора

Ток срабатывания рассчитываем на основании следующей зависимости:

, (7.2.17)

Рассчитаем вторичный ток срабатывания

Рассчитаем коэффициент чувствительности для ближнего резервирования по формуле

, (7.2.18)

.

Защита проходит по чувствительности, согласно ПУЭ .

7.2.4 Максимальна токовая защита стороны НН трансформатора

Найдём ток срабатывания:

Рассчитаем вторичный ток срабатывания

Рассчитаем коэффициент чувствительности для дальнего резервирования по формуле

, (7.2.19)

.

Защита проходит по чувствительности, согласно ПУЭ .

Время срабатывания защиты принимаем 0,7 с.

7.2.5 Максимальная токовая защита трансформатора от перегрузок

Для контроля перегрузки двухобмоточного трансформатора достаточно следить за токами в одной из его обмоток. Для удобства пользования можно вводить контроль токов как со стороны ВН трансформатора, так и со стороны НН. Уставки задаются во вторичных токах своей стороны напряжения, то есть приведение тока не используется. Уставка сигнала перегрузки принимается равной

. (7.2.20)

Номинальный ток рекомендуется определять с учётом возможности его увеличения на 5% при регулировании напряжения.

А.

А.

Уставка по времени с.

7.2.6 Газовая защита

В устройстве предусматриваются дискретные входы для газовой защиты трансформатора и газовой защиты РПН. Защиты действуют на отключение и на сигнал. Используем газовые реле РГТ-50.

7.3 Расчёт защиты синхронного двигателя на РУ-5

На синхронных электродвигателях напряжением выше 1000 В устанавливают релейную защиту от следующих видов повреждений и ненормальных режимов [8]:

- многофазных КЗ в обмотке статора и на её выводах;

- замыканий на землю в обмотке статора;

- от асинхронного режима;

- токов перегрузки;

- потери питания.

релейную защиту реализуем с использованием цифрового реле Сириус-Д НПФ «Радиус», которая включает в себя следующие виды защит:

- трехступенчатую максимальную токовую защиту (МТЗ) от междуфазных повреждений с контролем двух или трех фазных токов (любая ступень может быть выполнена направленной, а также может иметь комбинированный пуск по напряжению);

- защита от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ)

- защита синхронных двигателей от асинхронного хода в ступени МТЗ-2;

- минимальная токовая защита;

- защита минимального напряжения (ЗМН);

- защита от перегрева электродвигателя;

- защита от блокировки ротора;

- защита от обрыва фазы.

7.3.1 Токовая отсечка

Ток срабатывания токовой отсечки отстраивается от максимального пускового тока электродвигателя:

, (7.3.1)

где k_отс = 1,5 коэффициент отстройки;

k_п - кратность пускового тока, k_п =7;

- номинальный ток электродвигателя.

, (7.3.2)

А.

A.

Вторичный ток срабатывания:

, (7.3.3)

где - коэффициент трансформации ТТ, трансформатор тока типа ТПЛК-10, ; - схемный коэффициент, принимаем равный 1

А.

Ток уставки:

А.

Чувствительность токовой отсечки проверяется при двухфазном КЗ на выводах статорной обмотки электродвигателя в минимальном режиме работы энергосистемы.

, (7.3.4)

, (7.3.5)

А.

.

Согласно ПУЭ коэффициент чувствительности отсечки должен быть не менее 2, чувствительность обеспечена.

7.3.2 Максимальная токовая защита электродвигателя от перегрузки

Первичный ток срабатывания защиты от перегрузки выбирается по условию отстройки от номинального тока электродвигателя по выражению:

, (7.3.6)

где k_отс - коэффициент отстройки, равный 1,05 при действии защиты на сигнал и 1,1-1,2 при действии защиты на отключение;

k_в - коэффициент возврата, k_в = 0,93;

I_{длит.дв} - номинальный ток электродвигателя.

В соответствии с ПУЭ номинальная мощность электродвигателей должна сохраняться при отклонении напряжения до %, т.е. I_{длит.дв} определяется:

, (7.3.7)

А.

Максимально возможное значение тока срабатывания защиты от перегрузки составит:

А.

Вторичный ток срабатывания:

А,

А.

Выбор времени срабатывания.

Выдержка времени защиты от перегрузки выбирается из условия надёжного несрабатывания при пуске и самозапуске:

, (7.3.8)

где k_зап - коэффициент запаса, принимаемый равным 1,3;

t_пуск - время пуска для электродвигателей, не подлежащих самозапуску, или время самозапуска для двигателей, которые участвуют в самозапуске после исчезновения, а затем восстановления напряжения.

Для рассчитываемого электродвигателя принимаем t_пуск = 10 с.

с.

Коэффициент чувствительности защиты от перегрузки не определяется, поскольку она не предназначена для действия при КЗ.

7.3.3 Защита от тепловой перегрузки

Функция защиты от перегрева контролирует нагрев электродвигателя, выраженный в процентах относительно номинального нагрева, соответствующего постоянному режиму при номинальной нагрузке.

Нагрев электродвигателя зависит от формы протекающего тока, поэтому для расчета нагрева используется действующее значение тока, включающее влияние гармоник до 19-й.

При расчете нагрева учитывается ток обратной последовательности. Степень его влияния задается коэффициентом K в диапазоне от 0 до 9. Эквивалентный ток, используемый для расчета нагрева, определяется по формуле:

(7.3.9)

где - максимальное из действующих значений токов фаз , , ;

- ток обратной последовательности;

- весовой коэффициент.

Нагрев электродвигателя определяется по тепловой модели, определенной дифференциальным уравнением:

(7.3.10)

где - нагрев;

- эквивалентный ток, рассчитанный по формуле (7.3.10);

- номинальный ток нагрузки;

- постоянная времени.

Постоянная времени может иметь два значения: и в зависимости от того, в каком режиме находится электродвигатель. Постоянная времени используется для работающего электродвигателя (в режимах «ЗАПУСК» и «РАБОТА»), постоянная времени - для остановленного (в режиме «СТОП»).

При отключении питания терминала двигатель считается остановленным, и значение его нагрева рассчитывается на основании постоянной времени по формуле (7.3.11). При отключении питания более суток значение нагрева устанавливается равным 0%.

(7.3.11)

где - нагрев в момент останова,

- время с момента останова.

Защита от перегрева имеет три уставки срабатывания:

- значение нагрева, при котором запрещается выдача команды на включение выключателя;

- значение нагрева, при котором срабатывает предупредительная сигнализация;

- значение нагрева, при котором выдается команда на отключение выключателя.

7.3.4 Защита от замыкания на землю в обмотке статора (ОЗЗ)

Защита от однофазных замыканий на землю необходимо устанавливать для всех двигателей, если суммарный ток однофазного замыкания на землю в сети, питающей двигатель, равен или превышает 5 А.

Рассчитаем первичный ток срабатывания защиты.

Первичный ток срабатывания защиты от замыкания на землю в обмотке статора электродвигателя определяется по условию отстройки от броска собственного емкостного тока присоединения при внешнем замыкании на землю:

, (7.3.12)

где k_отс - коэффициент надёжности, равный 1,2;

k_б - коэффициент учитывающий бросок собственного емкостного тока электродвигателя при внешних перемежающихся замыканиях на землю, (k_б =3-4 - для защиты без выдержки времени и k_б =1,5-2 - для защиты с выдержкой времени 1-2 с.);

I_c - сумма собственного емкостного тока электродвигателя и питающих его кабелей, А.

Значение собственного емкостного тока присоединения:

, (7.3.13)

где f - частота тока, Гц;

С - емкость фазы электродвигателя, Ф;

U_ном - номинальное напряжение электродвигателя, В;

I_ск - емкостной ток кабельной линии, А/км, (I_ск = 0,52 А/км для кабеля АПвП 3х35).

Значение емкости фазы электродвигателя принимается по данным завода-изготовителя. При отсутствии данных завода-изготовителя значение С, мкФ, можно определить приближенно:

, (7.3.14)

где S _ном - номинальная мощность двигателя, кВА;

n - часта вращения, мин^-1.

, (7.3.15)

кВА;

мкФ;

А;

А.

Коэффициент чувствительности определяем по выражению:

; (7.3.16)

.

Данная защита проходит по чувствительности, k_ч>1,25.

7.3.5 Защита от асинхронного режима

Ток срабатывания защиты от асинхронного режима:

, (7.3.17)

А.

Ток срабатывания защиты от потери возбуждения:

, (7.3.18)

где I_в.х - ток возбуждения при холостом ходе, номинальном напряжении минимальном токе статора двигателя, I_в.х = 310 А.

А.

Вторичный ток срабатывания:

А.

7.3.6 Защита от затянутого пуска

Защита от затянутого пуска работает только в режиме «ЗАПУСК».

Уставкой может быть задан один из двух принципов действия защиты: «I&t» или «I²t». При выборе принципа действия «I&t» защита срабатывает, если ток одной из фаз превышает ток срабатывания, заданный уставкой, в течение времени (соответствующего нормальной длительности пуска), заданного уставкой. При выборе принципа действия «I²t» защита срабатывает, если выполняется условие (7.3.19).

Реле «Пуск МТЗ» при выборе этого принципа действия от защиты от затянутого пуска срабатывать не будет.

, (7.3.19)

где - максимальный из фазных токов;

t - время с момента запуска;

- уставка по току срабатывания;

- уставка по времени срабатывания.

7.3.7 Защита от блокировки ротора.

Защита от блокировки ротора срабатывает только в режиме «РАБОТА», если ток одной из фаз превышает уставку пускового тока в течение заданного времени срабатывания, заданного уставкой. Время срабатывания 20 с, ток срабатывания

7.3.8 Защита от обрыва фазы (ЗОФ)

ЗОФ реализуется методом расчета соотношения токов обратной последовательности и прямой последовательности . В нормальном режиме работы соотношение близко к нулю, тогда как при обрыве одной из фаз соотношение становится близким к единице.

Имеется возможность задания уставкой прямого или обратного чередования фаз. Функция ЗОФ может работать на отключение или только на сигнализацию. ЗОФ имеет независимую выдержку времени.

7.3.9 Защита минимального напряжения (защита от потери питания)

Так как двигатель является ответственным, то он должен быть отключен только при длительном отсутствии напряжения на шинах РУ.

Защита минимального напряжения срабатывает при понижении всех трех линейных напряжений ниже порога, задаваемого уставкой. ЗМН имеет одноступенчатую характеристику с одной выдержкой времени.

Диапазон уставок по напряжению 5-99,9 В. Диапазон уставок по времени срабатывания 0,02-99,99 с. Принимаем время срабатывания 13 с. Коэффициент возврата 1,06.

Так как двигатели ответственные, напряжение срабатывания:

, (7.3.20)

В.

Напряжение срабатывания реле:

В.

Размещено на Allbest.ru