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

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

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

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

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