Управление системами электроснабжения
Содержание
Введение
1.
Расчет токов КЗ
2.
Расчет РЗ
электродвигателей
3.
Расчет релейной
защиты и цеховых трансформаторов
4. Расчет релейной защиты кабельных
линий
5. Расчет релейной защиты силовых
трансформаторов с выключателями на стороне НН
6. Заключение
7. Использованная литература
Введение
Все электроустановки
оборудуются устройствами релейной защиты, предназначенными для отключения
защищаемого участка в цепи или 'элемента в случае его повреждения, если это
повреждение влечет за собой выход из строя элемента или электроустановки в целом.
Релейная защита срабатывает и тогда, когда возникают условия, угрожающие
нарушением нормального режима работы электроустановки.
В релейной защите
электроустановок защитные функции возложены на реле, которые служат для подачи
импульса на автоматическое отключение элементов электроустановки или сигнала о
нарушении нормального режима работы оборудования, участка электроустановки,
линии и т. д.
Реле представляет собой
аппарат, реагирующий на изменение какой-либо физической величины, например
тока, напряжения, давления, температуры. Когда отклонение этой величины
оказывается выше допустимого, реле срабатывает и его контакты, замыкаясь или
размыкаясь, производят необходимые переключения с помощью подали или отключения
напряжения в цепях управления электроустановкой.
Защита
трансформаторов.
Основными
видами повреждений в трансформаторах являются:
а)
замыкания между фазами внутри кожуха трансформатора и на наружных выводах
обмоток;
б)
замыкания в обмотках между витками одной фазы (так называемые витковые замыкания);
в)
замыкания на землю обмоток или их наружных выводов;
г)
повреждение магнитопровода трансформаторов, приводящее к появлению местного
нагрева и «пожару стали».
Опыт
показывает, что к. з. на выводах и витковые замыкания в обмотках
трансформаторов происходят наиболее часто. Междуфазные повреждения внутри
трансформаторов возникают значительно реже. В трехфазных трансформаторах они
хотя и не исключены, но маловероятны вследствие большой прочности междуфазной
изоляции. В трансформаторных группах, составленных из трех однофазных
трансформаторов, замыкания между обмотками фаз практически невозможны.
При
витковых замыканиях токи, идущие к месту повреждения от источников питания,
могут быть небольшими.
В
случае замыкания на землю обмотки трансформатора, подключенной к сети с малым
током замыкания на землю, ток повреждения определяется величиной емкостного
тока сети. Поэтому защиты трансформатора, предназначенные для действия при
витковых замыканиях, а также при замыканиях на землю в обмотке, работающей на
сеть с изолированной нейтралью, должны обладать высокой чувствительностью.
Для
ограничения размера разрушения защита от повреждений в трансформаторе должна
действовать быстро. Повреждения, сопровождающиеся большим током к.з. должны
отключаться без выдержки времени с t = 0,05 — 0,1 с.
Защиты
от повреждений. В
качестве таких защит применяются токовая отсечка, дифференциальная и газовая
защиты. За рубежом применяется довольно простая защита от замыкания на корпус
(кожух) трансформатора.
Данные:
W1: L1 = 20 км; A-95
W2: L2 = 1 км; 5×3×150
W3: L3 = 0,5 км; 2×3×150
W4: L4 = 0,5 км; 3×150
T1: ТДН, Sтном
= 16000 кВ·А; 115/6,3
T3,T4: TM Sтном = 630 кВ·А; 6,3/0,4
1. Расчет токов КЗ
Для выбора токов
срабатывания и проверки чувствительности релейной защиты необходимо рассчитать
токи КЗ.
Определяем сопротивление
ВЛ – w1
Индуктивное
сопротивление:
Приведение сопротивления
к номинальному:
Трансформатор Т1:
Полное сопротивление:
Определение сопротивление
реактора
;
Определение сопротивление
кабельной линии W2 :
n2 – число кабелей
Определение сопротивлений
кабельной линии W3 :
Определение сопротивлений
W4 :
Определение сопротивления
Т3 :
Активное сопротивление
трансформатора:
[справочник]
Схема Замещения
Расчетная
точка
|
К1
|
К2
|
К3
|
К4
|
К5
|
|
0,43
|
0,445
|
0,463
|
3,69
|
0,482
|
|
0,027
|
0,068
|
0,118
|
1,22
|
0,168
|
|
8,46
|
8,1
|
7,63
|
0,93
|
7,14
|
2. Расчет РЗ
электродвигателей
Согласно ПУЭ применяется
отсечка при междуфазных к.з., перегрузке, замыкании на землю и понижении
напряжения. Выберем тип защит и определим токи срабатывания защиты и реле АД
типа АН-15-54-8.
Защита АД при междуфазных
к.з. в обмотке статора принимаем ТО с использованием микроэлектронных токовых
реле типа РС40. Данная защита является основной защитой АД и целью ее является
защита обязательная во всех случаях.
В качестве РЗ эл. двигателя
мощностью до 5000 кВт от к.з., согласно ПУЭ применяется отсечка.
Схема от трехфазных токов
Ток срабатывания защиты (отсечки)
и реле:
Kотс – коэффициент отстройки
Iмах – пусковой мах. ток двигателя
kсх - коэффициент схемы
КI – коэффициент трансформации ТТ
Выбрано микроэлектронное
реле тока РС40М - 5/40 и промежуточное реле РП-26 с указателем срабатывания.
Технические
характеристики РС40М - 5/40
Диап. изм-я уставок, А
|
10,0 - 41,5
|
Дискрет. изм-я уставок, А
|
0,5
|
Номинальный ток, А
|
25,0
|
Относительная погрешность выдержки
времени в рабочем диапазоне температур, % , не более
|
± 10
|
Относительная погрешность тока
срабатывания в рабочем диапазоне температур, %, не более
|
± 5 (± 10)
|
Разброс тока срабатывания, %
|
± 1,5
|
Коэффициент возврата реле, не менее
|
0,8 - 0,9
|
Коэффициент отстройки
|
1,25
|
Механическая износоустойчивость
реле, циклов ВО
|
10000
|
Потребляемая мощность на
минимальной уставке, ВА
|
0,7 - 2,5
|
Габаритные размеры, мм
|
70x140x136
|
Сопротивление изоляции между
входными и выходными цепями реле по ГОСТ 25071-81, ряд 3
|
-
|
Коэффициент
чувствительности защиты:
Для защиты двигателя при
перегрузке принято МТЗ с использованием токового реле РС40, включенного на
разность токов фаз.
Ток срабатывания защиты и
реле при перегрузке:.
Iд.ном – ном. ток двигателя
kв - коэффициент возврата (kв=0,85)
Выбрано микроэлектронное
реле тока РС40М 5/40
Согласование времени
действия защиты при перегрузке с временем самозапуска двигателя:
tс.д.,tс.ф. – допустимое и фактическое времена разгона двигателя при
самозапуске
tп.д. – доп. время действия защиты при
перегрузке.
Выбрано реле времени с
уставкой, равной 22 с.
Ток срабатывания защиты
при однофазных замыканиях на землю:
kотс = 1,2÷1,3
kб = 1,5÷2 – коэффициент,
учитывающий бросок емкостного тока двигателя Ic, для защиты с временем действия 1-2 с.
Емкость двигателя
kг – коэффициент учитывающий класс
изоляции(kг = 40 для изоляции класса Б при t=25 С)
Sд.ном – ном. мощность двигателя
nд – частота вращения двигателя
Таким образом
окончательно:
Uд.ном = 6 кВ,
Защита на двигатель от
замыканий на землю не требуется согласно ПУЭ:
Напряжение срабатывания
защиты двигателя при понижении напряжения выбираем таким образом, чтобы
обеспечивался самозапуск других более ответственных двигателей, т.е. (0,6-0,7)Uд.ном.
Для питания реле
минимального напряжения используем ТН, которые установлены в распределительных
пунктах(РП) для контроля и учета электроэнергии. Считаем, что в РП установлены
трансформаторы напряжения НТМИ-6.
Выбрано микропроцессорное
реле максимального напряжения РН-111/280 .
Технические
характеристики РН-111/280
Номинальное напряжение, В
|
220
|
Частота сети, Гц
|
48-52
|
Диапазон регулирования:
- срабатывания по Umin, В
- срабатывания по Umax, В
- время автоматического повторного
вкл., сек
|
160-210
230-280
5-900
|
Фиксированное время срабатывания по
Umax, сек
|
0,5
|
Фиксированная задержка отключения по
Umin, сек
|
12
|
Фиксированное время срабатывания
при снижении напряжения
более 30 В от уставки по Umin, сек
|
0,1
|
Фиксированное время срабатывания
при повышении напряжения
более 30 В от уставки по Umax, сек
|
0,1
|
Максимальный коммутируемый ток
(активной нагр.), А, не менее
|
16
|
Точность определения порога
срабатывания по U, В
|
до 3
|
Напряжение, при котором сохраняется
работоспособность, В
|
400
|
Кратковременно допустимое Umax,
сохраняющее работоспособность
реле, В
|
450
|
Гистерезис (коэффициент возврата по
напряжению), не менее, В
|
5-6
|
Диапазон рабочих температур, оС
|
-35 - +40
|
Суммарный ток потребления от сети,
мА
|
до 15
|
Габаритные размеры,
ширина*высота*глубина, мм
|
52*88*65
(Три модуля типа S)
|
Напряжение срабатывания
реле:
Время срабатывания защиты
минимального напряжения принимаем равным 0,5 с.
Проверяем ТТ из условия
10%-ой погрешности.
Сопротивление вторичной
нагрузки ТТ при трехфазном КЗ:
Rпр – сопротивление соединительных
проводов
Zр1,Zр2 – сопротивления КА1 и КА2
Rпер = 0,1 Ом – переходное
сопротивление контактов
l,s - длина и сечение соединительных алюминиевых проводов
ρ = 1/γ –
удельное сопротивление
Sр1, Sр2 – мощность реле КА1 иКА2
Iс.р.1, Iс.р.2 – ток срабатывания реле КА1 и КА2
Таким образом
Кратность расчетного
первичного тока I1расч. К
первичному номинальному I1ном
току ТТ определяется:
k1 – коэффициент, учитывающий
возможное ухудшение характеристики намагничивания установленного ТТ по
сравнению с типовой характеристикой
k2 – коэффициент, учитывающий
неточность расчетов и влияние апериодической составляющей тока к.з. на работу
ТТ. (k2 = 1,25)
I1max – мах. значение первичного тока, при котором должна
обеспечиваться работа ТТ с погрешностью не более 10%.
I1max = 1,1I1с.з.
– для ТО и МТЗ с независимой характеристикой.
По кривой 10%-ной погрешности
для трансформатора тока ТПЛ-10 находим Zн.доп = 0,6 Ом, т.е. Zн.доп<Zн,
поэтому уменьшаем сопротивление вторичной нагрузки ТТ за счет увеличения
сечения соединительных проводов до 6 мм^2.
В качестве примера выбирается
тип защиты и определим токи срабатывания защиты и реле СД типа СДН-16-54-10.
Защита СД выполняется
аналогично защите АД и дополняется защитой при асинхронном ходе.
Токи срабатывания токовой
отсечки и реле при междуфазных к.з.:
Ток срабатывания
округляется до 30 А. Выбирается микроэлектронное токовое реле РС40М - 5/40 и
промежуточное реле типа РП-26.
Коэффициент
чувствительности защиты:
Токи срабатывания защиты
и реле при перегрузке:
Ток срабатывания реле
округляется до 6 А. Выбирается микроэлектронное токовое реле РС40М - 1/8
Из расчета самозапуска
известно: tс.ф = 6,8 с, tс.д. = 28,8 с.
Выбирается реле времени
ЭВ-245. Уставка выдержки времени – 9 с. Защита при перегрузке одновременно
является защитой при асинхронном ходе.
3. Расчет релейной
защиты и цеховых трансформаторов
Выберем типы защит и
определим токи срабатывания защиты и реле цехового трансформатора типа ТМ.
Основные данные:
Группа соединений обмоток
треугольник - звезда с нулем.
Рассмотрим защиту
цехового трансформатора (Т3, Т4) при междуфазных КЗ в обмотках и на выводах высокого
напряжения (ВН), при внешних КЗ, при однофазных КЗ и при перегрузке.
Для защиты трансформатора
при междуфазных КЗ в обмотках и на выводах ВН принимаем ТО без выдержки времени
с использование микроэлектронного реле РС40М.
Токи срабатывания защиты
(отсечки) и реле определяем:
Где Ikmax - ток проходящий через ТТ защиты при
трехфазном КЗ на стороне низкого напряжения (НН):
I1т.ном - номинальный первичный ток
трансформатора
Uk - напряжение КЗ трансформатора,
-
ток трехфазного КЗ
Выбираем микроэлектронное
реле тока РС40М-15/120 и промежуточное реле РТ-26
Характеристики
РС40М-15/120
Диап. изм-я уставок, А
|
30,0 - 124,5
|
Дискрет. изм-я уставок, А
|
1,5
|
Номинальный ток, А
|
25,0
|
Для защиты трансформатора
при внешних КЗ и резервирования ТО и газовой защиты принимаем МТЗ с выдержкой
времени.
Схема соединений ТТ –
неполная звезда. Максимально токовую защиту отстраиваем от тока самозапуска
полностью заторможенных ответственных двигателей, присоединенных к шинам НН.
Токи срабатывания защиты и реле находим:
kсам – коэффициент самозапуска принимаемый
равным 3÷3,5 , когда нет данных о присоединяемых двигателях;
Страницы: 1, 2
|