Рефетека.ру / Физика

Дипломная работа: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Задание


Рассчитать уставки устройств релейной защиты и автоматики (РЗ и А) системы электроснабжения принципиальная схема, которой представлена на рис. 1.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Рис. 1. Принципиальная схема системы электроснабжения


Разработать защиту от всех видов повреждения для трансформаторов Т1 и Т2 и защиту линий W1 и W2. Работу выполнить в следующем объеме:

1. Рассчитать токи короткого замыкания (ТКЗ) в объеме, необходимом для выбора установок и проверки чувствительности.

2. Выбрать места установки и типы релейной зашиты (РЗ).

3. Выбрать трансформаторы тока и трансформаторы напряжения.

4. Рассчитать уставки защит, выбрать типы реле, проверить чувствительность защит.

5. Выбрать плавкие вставки для предохранителей и уставки автоматов.

6. Определить выдержки времени защит от двигателя до шин главной

понизительной подстанции (ГПП).

7. Составить принципиальные схемы выбранных защит.

8. Определить селективность действия защит.

9. Защиту линии и трансформаторов выполнить на переменном оперативном токе.

Разработать РЗ двигателей, данные которых приведены в табл. 1.

1. Рассчитать токи КЗ.

2. Выбрать трансформаторы тока.

3. Выбрать тип защиты и тип реле, определить уставки и чувствительность защиты.

4. Составить и вычертить принципиальную схему РЗ.

Разработать схему автоматического включения резерва (АВР) секционных выключателей.


Таблица 1. Параметры двигателей

Параметр Двигатель

асинхронный синхронный

М1 М2 М3 М4 М5 М6 М7 М8
Номинальное напряжение, кВ 0,38 6
Номинальная мощность, кВт 5 60 7,5 5,5 4 15 1000
Условия пуска легкий 6

Коэффициент мощности cosРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

0,87 0,9
Коэффициент полезного действия, % 85 93
Мощность КЗ, МВА - 70
Обороты, об/мин
1000

Таблица 2. Параметры синхронных генераторов

Номинальное напряжение, кВ 6,3
Номинальная мощность, кВт 2000
Емкость обмотки статора для трех фаз, мкФ 0,077

Коэффициент мощности, cosРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

0,8

Сверхпереходное сопротивление, Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения, отн. ед.Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

0,1

Таблица 3. Параметры трансформаторов

Трансформатор


Номинальное напряжение,

кВ

Номинальная мощность,

МВА


Напряжение

КЗ, %



ВН НН

Т1, Т2 110 35 10 10,5
Т9, Т10 35 0,4 2,5 6,5

Таблица 4. Параметры системы и линий

Элемент

Номинальное напряжение,

кВ

Мощность

КЗ, МВА

Длина

линий, км

Система 110 2000
W1, W2 110
30
W3, W4 35
3

Таблица 5. Параметры дуговых сталеплавильных печей и конденсаторных установок


Элемент

Номинальное напряжение, кВ

Мощность


Вид регулирования

СА1, СА2 10 1480 кВт по току и напряжению
ВС1, ВС2 6 400 квар

В функции cosРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с коррекцией по времени


Введение


Целью данного курсового проекта является расчет устройств РЗ и А системы электроснабжения. При работе элементов систем электроснабжения возможно возникновение ненормальных и аварийных режимов. К ним относятся короткие замыкания, перегрузки, понижение уровня напряжения, частоты и другие.

Повреждения и ненормальные режимы должны быть устранены, и это является основным назначением устройств релейной защиты и системной автоматики.

К устройствам релейной защиты предъявляются следующие требования: селективность, необходимое быстродействие, чувствительность и надежность. Перечисленные требования удовлетворяются правильным выбором устройств релейной защиты, схем соединения устройств РЗ, расчётом установок срабатывания.

1. Расчет токов короткого замыкания


Расчет токов короткого замыкания проводим в относительных единицах. Все полученные величины приведены к базовым условиям. Базовую мощность принимаем равной: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения = 1000 МВА.

Схема замещения приведена на рисунке 1.1:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Рис. 1.1. Схема замещения


Определим сопротивления схемы замещения:

Сопротивление системы согласно [l.стр. 131]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения, (1.1)


где SK3 - мощность короткого замыкания системы.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения.

Определим параметры линий 110 кВ (нагрузкой являются трансформаторы Т1 и Т2) с учетом допустимой перегрузки трансформатора согласно [1,стр.213):


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения, (1.2)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - номинальная мощность трансформатора, кВА, Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - номинальное напряжение трансформатора кВ.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Выбор сечения проводов проводим по экономической плотности тока [1, стр.232].


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (1.3)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - экономическая плотность тока, при Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения ч для сталеалюминиевых проводов, Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 1 Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения[3, стр.266]; I, A –ток на участке сети.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


Принимаем провод АС-70/11 сечением 70 Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения; с удельными сопротивлениями: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения Ом/км и реактивным сопротивлением Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения Ом/км. [3, стр.577].

Сопротивление ЛЭП согласно [1, стр.131]:

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (1.4)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - среднее значение напряжения на шинах в месте короткого замыкания,

l – длина ЛЭП.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


Определяем параметры линий 35 кВ. Нагрузкой линии 35 кВ, при простое второй будут трансформаторы Т7, Т8, Т9 и Т10. Так как параметры трансформаторов Т7 и Т8 не даны, принимаем для расчета нагрузку этих трансформаторов – четыре синхронных двигателя:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (1.5)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения, Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения, Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - параметры синхронного двигателя ( табл. 1 )


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Выбор сечения питающего кабеля проводим по экономической плотности тока.

При Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения ч для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией с алюминиевыми жилами Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 1,4 Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения [3, стр.266].

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


Принимаем 2 кабеля ААБ-35-(3Ч185) общим сечением 370 Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения; с удельными сопротивлениями Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения Ом/км и Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения Ом/км. [2, стр.421].


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


Сопротивление трансформаторов согласно [1, стр.131]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (1.6)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - номинальная мощность трансформатора; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - напряжение короткого замыкания;


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


Для трансформатора мощностью 10МВА соотношение x/r составляет порядка 10.

Исходя из этого, принимаем:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

для трансформатора блока 2 МВт принимаем [1, стр.613] Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


Для трансформатора мощностью 2,5 МВА соотношение x/r составляет порядка 6.

Исходя из этого, принимаем:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


Для трансформатора мощностью 2,5 МВА соотношение x/r составляет порядка 6.

Исходя из этого, принимаем:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


Сопротивление генераторов согласно [1, стр.131]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (1.7)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


для генератора мощностью 2 МВА соотношение x/r составляет порядка 15. Исходя из этого, принимаем:

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


Расчет токов КЗ для точки К1

Упростив схему замещения относительно точки К1 получаем схему, представленную на рис 1.2.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Рис. 1.2. Упрощенная схема замещения


Базовый ток согласно [1, стр.142]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (1.8)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - среднее значение напряжения в месте короткого замыкания (115 кВ).

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА .


Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания согласно [1, стр.137]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (1.9)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - ЭДС источника в относительных единицах [1, стр.130].

Значение периодической составляющей тока короткого замыкания по ветвям:

Ветвь энергосистемы ( сопротивление ветви составляет 1,76 отн. ед.):


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА


Ветвь генератора G2 ( сопротивление ветви составляет 41,89 отн. ед.):


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА


Общий ток:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА


Определим величину ударного тока [1, стр.148]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (1.10)

где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - ударный коэффициент:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (1.11)


где: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - угол между векторами тока и напряжения в момент короткого замыкания;


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (1.12)


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения- постоянная времени затухания апериодической составляющей тока короткого замыкания;


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (1.13)


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - угловая частота;


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (1.14)


Ветвь энергосистемы:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА

Ветвь генератора G2:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА.


Суммарный ударный ток короткого замыкания в точке К1:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА .


Определим величину апериодической составляющей тока короткого замыкания.

Согласно [1, стр.151]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (1.15)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (1.16)


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - время действия релейной защиты ( принимаем Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения = 0,01 с );

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - собственное время отключения выключателя.

При установке выключателя ВВБК-110Б-50, собственное время отключения выключателя составит Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 0,045 с [1, стр.630]:

Тогда t= 0,01+0,045 = 0,055 с .

Ветвь энергосистемы:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Ветвь генератора G2:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА


Суммарная апериодическая составляющая тока короткого замыкания в точке К1 в момент времени t = 0,055 с:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжениякА .


Определим величину периодической составляющей тока короткого замыкания для момента времени t = 0,055 с .

Периодическая составляющая тока короткого замыкания от энергосистемы в любой момент времени неизменна:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА .


Ветвь генератора G2:

Так как генератор значительно удален от точки короткого замыкания ( за двумя ступенями трансформации), принимаем:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА .


Общая величина периодической составляющей тока короткого замыкания в точке К1 в момент времени t = 0,055 с составит:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА .


Расчет несимметричных токов короткого замыкания

Для упрощения расчетов принимаем величины сопротивления обратной последовательности всех элементов схемы, (включая синхронные генераторы) равными величинам сопротивлений прямой последовательности:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (1.17)


Схема замещения нулевой последовательности представлена на рисунке 2.1:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Рис. 2.1. Схема замещения нулевой последовательности.


Согласно [1, стр.160]: справедливо соотношение Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения для одноцепных ЛЭП со стальным тросом, заземлённым с одной стороны. Тогда:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (1.18)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


Величины сопротивлений нулевой последовательности остальных элементов схемы, равны величинам соответствующих сопротивлений прямой последовательности [1, стр.160].

Двухфазное короткое замыкание.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (1.19)


Значение периодической составляющей тока короткого замыкания по ветвям:

Ветвь энергосистемы ( Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 1,76 отн. ед. ):


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА


Ветвь генератора G2 (Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения = 41,89 отн. ед. ):


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА


Общий ток:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА


Определим величину ударного тока:

Ветвь энергосистемы:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА


Ветвь генератора:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА .

Суммарный ударный ток короткого замыкания в точке К1:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА .


Определим величину апериодической составляющей тока короткого замыкания:

Ветвь энергосистемы:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


Ветвь генератора G2:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА


Суммарная апериодическая составляющая тока короткого замыкания в точке К1 в момент времени t = 0,055 c :


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА .


Величину периодической составляющей тока короткого замыкания в точке К1 в момент времени t = 0,055 с считаем неизменной:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА .


Двухфазное короткое замыкание на землю.

Преобразуем схему замещения нулевой последовательности относительно точки К1.

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения отн. ед.


Результирующее сопротивление согласно [1, стр.168]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (1.20)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения отн. ед.

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения отн. ед.


Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания согласно [1, стр.168]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (1.21)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА


Определим величину ударного тока:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА

Величина апериодической составляющей тока короткого замыкания для момента времени: t = 0,055 с.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


Величина периодической составляющей тока короткого замыкания для момента времени: t =0,055 с.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА .


Однофазное короткое замыкание на землю.

Результирующее сопротивление согласно [1, стр.168]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (1.22)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения отн. ед.


Начальное значение периодической составляющей тока короткого замыкания согласно [1, стр.168]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (1.23)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА


Определим величину ударного тока:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА


Расчеты токов КЗ для других точек аналогичны расчётам для точки К1. Результаты расчётов приведены в табл. 1.1.


Таблица 1.1 Сводная таблица результатов расчёта токов короткого замыкания

Точка КЗ Вид повреждения Источник

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кА

КЛ

(ВЛ 110 кВ)

Трехфазное КЗ Система: 2,85 4,7


Генератор G2: 0,13 0,3


Итого: 2,98 5

Двухфазное КЗ Система: 2,47 4,06


Генератор G2: 0,11 0,25


Итого: 2,58 4,31

Однофазное КЗ на землю Итого: 0,89 1,75

К2

(РУ 35 кВ)

Трехфазное КЗ Итого: 1,84 4,17

Двухфазное КЗ Итого: 1,6 3,63

К3

(Сторона ВН ГПП)

Трехфазное КЗ Итого: 1,75 3,87

Двухфазное КЗ Итого: 1,52 3,35

К4

(РУ 0,4 кВ)

Трехфазное КЗ Итого: 40,9 91,5

Двухфазное КЗ Итого: 35,42 79

Однофазное КЗ на землю Итого: 44,68 99,8

К5

(РУ 6 кВ)

Трехфазное КЗ Итого: 2,6 4,1

Двухфазное КЗ Итого: 2,25 5,03

2. Выбор тока плавкой вставки предохранителей для защиты асинхронного электродвигателя


При выборе предохранителей для защиты асинхронных двигателей руководствуемся рекомендациями, изложенными в [4, стр.98-стр.116].

Условия выбора предохранителя:

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (2.2)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - номинальный ток плавкой вставки, А; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - номинальный ток двигателя, А; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - коэффициент, учитывающий условия пуска двигателя; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения = 1,6 ч 2,0 при тяжелом пуске; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения = 2,5 при легком пуске; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - пусковой ток двигателя, А.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (2.3)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (2.4)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - кратность пускового двигателя ( 5ч7 ); Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - номинальные величины мощности, напряжения, коэффициента мощности и КПД двигателя.

Для двигателя М1:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Принимаем к установке предохранитель типа: НПН2; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения = 63 А; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения = 25 А; [2, стр.371].

Для остальных двигателей расчеты аналогичны. Результаты расчетов приведены в табл. 2.1.

Таблица 2.1 Результаты выбора предохранителей

Двигатель

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжениякВт

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения, А

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения, А

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения, А

Предохранитель





Тип

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения, А

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения, А

М1 5 10,27 51,35 20,54 НПН2 63 25
М2 60 123,27 616,35 246,54 ПН2 250 250
М3 7,5 15,41 77,05 30,82 НПН2 63 32
М4 5,5 11,3 56,5 22,6 НПН2 63 25
М5 4 8,22 41,1 16,44 НПН2 63 20
М6 15 30,82 154,1 61,64 НПН2 63 63

Предохранитель FU3, от которого запитана группа электродвигателей, выбирается согласно следующих условий:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения, (2.5)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения, (2.6)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения и Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения -пусковой и номинальный ток максимального по мощности двигателя, питающегося от выбираемого предохранителя, А; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - коэффициент спроса для этого двигателя (так как не дано иное, принимаем Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1); Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - расчетный ток двигателей, питающихся от выбираемого предохранителя, А.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (2.7)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А .


Принимаем к установке предохранитель типа ПН2; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 400 А; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения = 355 А; [2, стр.371].

Для обеспечения селективности действия защиты для предохранителя FU2 принимаем плавкую вставку с номинальным током: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 630 А.

Предохранитель типа: ПН2; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения = 630 А; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 630 А; [2, стр.371].


3. Выбор установок автоматов


При выборе автоматов для защиты асинхронных двигателей руководствуемся рекомендациями, изложенными в [4, стр.98-стр.116].

Условия выбора:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (3.1)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (3.2)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения- номинальный ток уставки теплового расцепителя автомата, А;

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - номинальный ток уставки электромагнитного расцепителя автомата, А;

Автомат для двигателя М1:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Выбираем автомат типа АЕ 2023М, Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=12,5 А, Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 87,5 А, без выдержки времени (t = 0 с.).

Для остальных двигателей выбор производится аналогично. Результаты приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1 Результаты выбора автоматического выключателей

Двигатель

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения, А

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения, А

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Предохранитель




Тип

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения, А

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

М1 10,27 51,35 64,19 АЕ 2023 12,5 87,5
М2 123,27 616,35 770,44 АЕ 2063 М 160 800
М3 15,41 77,05 96,31 АЕ 2023 16 112
М4 11,3 56,5 70,63 АЕ 2023 12,5 87,5
М5 8,22 41,1 51,38 АЕ 2023 10 70
М6 30,82 154,1 192,63 АЕ 2043 М 31,5 220,5

Выбор автомата QF3.

Автомат, от которого запитана группа двигателей выбирается по следующим условиям:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (3.3)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (3.4)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - возможный кратковременный ток через автомат, А.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (3.5)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Принимаем автомат типа АВМ-4Н, Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 200 А, Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения = 1000 А [2 стр.371].

Принимаем такой же автомат и для QF2. Автоматы типа АВМ – 4Н имеют регулируемую (0-10 с ) выдержку времени, что позволяет получить требуемую ступень селективности.

Выбор автомата QF1.

Ток уставки автомата определяем из условия:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (3.6)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - номинальный ток трансформатора Т9.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Принимаем автомат серии Э «Электрон» типа ЭО40С, Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 6300 А [2 стр.379].


4. Проверка чувствительности предохранителя


Чувствительность предохранителя обеспечивается, если выполняется условие:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (4.1)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 44680 А – ток однофазного замыкания на землю (табл. 1.1).

Для двигателя М1: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А;

Для двигателя М2: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А;

Для двигателя М3: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А;

Для двигателя М4: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А;

Для двигателя М5: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А;

Для двигателя М6: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А;

Предохранитель FU3: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А;

Предохранитель FU2: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А.

Рассчитанная величина тока КЗ значительно превышает полученные величины, следовательно предохранители обладают достаточной чувствительностью.


5. Проверка чувствительности автоматов


Чувствительность автоматов обеспечивается, если выполняется условие:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (5.1)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 44680 А – ток однофазного замыкания на землю (табл. 1.1).

Для двигателя М1: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А;

Для двигателя М2: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А;

Для двигателя М3: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А;

Для двигателя М4: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А;

Для двигателя М5: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А;

Для двигателя М6: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А;

Автомат QF3 (QF2): Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А.

Автоматы обладают достаточной чувствительностью.

Чувствительность вводного автомата проверяем по условию:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (5.2)

где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=35420 А – ток Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения фазного КЗ на стороне НН трансформатора (табл. 1.1);


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


Вводной автомат обладает достаточной чувствительностью.


6. Время срабатывания предохранителя и автомата


Время срабатывания плавкой вставки предохранителя определяем по типовым характеристикам зависимости времени сгорания плавкой вставки предохранителя от величины тока, протекающего по предохранителю [8, стр.384].

При токе КЗ Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=40900 А время сгорания плавкой вставки предохранителя составит:

Для двигателя М1: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияс;

Для двигателя М2: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияс;

Для двигателя М3: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с;

Для двигателя М4: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с;

Для двигателя М5: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с;

Для двигателя М6: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияс;

Предохранитель FU3: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с;

Предохранитель FU2: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с.

Время срабатывания автомата с мгновенным расцепителем равно нулю, т.е. автоматы, защищающие двигатели, срабатывают мгновенно.

Время срабатывания автомата QF3, защищающего группу двигателей, принимаем на ступень селективности больше, чем у автоматов двигателей.

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (6.1)


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - ступень селективности, принимаем равной 0,2 с.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с


7. Проверка селективности между элементами релейной защиты


Селективность между последовательно установленными предохранителями соблюдается, если выполняется условие [8,стр.384]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (7.1)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - время сгорания плавкой вставки предохранителя, расположенного ближе к источнику питания; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения- время сгорания плавкой вставки предохранителя, расположенного ближе к нагрузке; коэффициент 1,7-3 учитывает конструктивные особенности плавких вставок.

Наибольшее время сгорания имеет предохранитель, защищающий двигатель М2


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с.

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с,


чем меньше времени, определенного для FU3 по типовым характеристикам: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с.

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с,


чем меньше времени, определенного для предохранителя FU2 по типовым характеристикам: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с.

Селективность действия автоматических выключателей обусловлена выдержками времени рассчитанными в Пункте 6.


8. Расчет защиты двигателей напряжением 6 кВ


Синхронные электродвигатели защищают от следующих повреждений и ненормальных режимов работы:

- от междуфазных КЗ обмотки статора;

- от замыканий на землю обмотки статора;

- от перегрузки;

- от понижения напряжения.

Защита от междуфазных КЗ в обмотке статора

Для защиты двигателя от междуфазных КЗ в обмотке статора применяем токовую отсечку с использованием токовых реле типа РТ-40. Схема соединения трансформаторов тока неполная звезда. Ток срабатывания отсечки отстраивается от пускового тока двигателя, согласно [6,стр.379]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (8.1)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - коэффициент надежности, Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1,4 для реле серии РТ-40.

Номинальный ток двигателя:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (8.2)

где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - параметры синхронного двигателя (табл. 1)


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Пусковой ток двигателя:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Ток срабатывания реле согласно [6,стр.379]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (8.3)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения- коэффициент схемы, Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения = 1 для схемы соединения трансформаторов тока неполная звезда; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - коэффициент трансформации трансформаторов тока.

Принимаем трансформатор тока типа ТВЛМ6-УЗ; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=150 А, Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 5 А [2,стр.294].


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/50 с током срабатывания Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=32 А, соединение катушек параллельное, указательное реле РУ-21/0,05 и промежуточное реле РП-23, Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=220 В.

Коэффициент чувствительности защиты согласно [6,стр.379]:

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (8.4)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=2250 А – ток двухфазного КЗ в сети 6 кВ (табл. 1.1).


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


что удовлетворяет условию проверки.

Защита от замыканий на землю обмотки статора

Защита от замыканий на землю выполняется на токовом реле, подключаемом к трансформатору тока нулевой последовательности с подмагничиванием. Ток срабатывания защиты согласно [7,стр.401]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (8.5)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения = 1,25 – коэффициент надежности; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - коэффициент, учитывающий бросок собственного емкостного тока двигателя при внешних перемежающихся замыканиях на землю (для защиты без выдержки времени принимают Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=3,5 );

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - собственный ток замыкания на землю.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (8.6)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения =314 Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - угловая частота; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - номинальное напряжение двигателя, кВ;

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения- емкость двигателя, мкФ/фазу:

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (8.7)


где k – коэффициент, учитывающий класс изоляции (k=40 для класса изоляции В);

S – номинальная мощность двигателя, кВА; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения- скорость вращения ротора двигателя (данные на двигатель в табл. 1).

Номинальная мощность двигателя:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кВА;

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения мкФ/фазу

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Так как ток срабатывания защиты не превышает 10 А (для двигателей до 2000 кВт), защиту от замыканий на землю не устанавливаем.

Защита от перегрузок

Для защиты двигателей от перегрузки используем однорелейную токовую защиту. Ток срабатывания защиты согласно [7,стр.379]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (8.8)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1,2; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - коэффициент возврата (для реле РТ-40: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=0,8);


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А

Ток срабатывания реле:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Для выполнения защиты выбираем токовое реле РТ-40/10 с током срабатывания Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения = 5,75 А. Соединение катушек параллельное. Для создания выдержки времени применяем реле времени ЭВ-143 с временем срабатывания 15 с.

Защита от понижения напряжения

Напряжение срабатывания защиты согласно [7,стр.394]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (8.9)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения кВ


Напряжение срабатывания реле:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (8.10)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1,25; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1,2 для реле минимального напряжения РН-54;

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - коэффициент трансформации трансформатора напряжения.

Принимаем трансформатор напряжения НТМИ-6-66: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=6 кВ, Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=100 В, [1,стр.634].


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения В

Для выполнения защиты применяем реле напряжения РН-54/160 с Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=47 В (первый диапазон). Для создания требуемой выдержки времени применяем реле времени ЭВ-123. Время срабатывания защиты принимаем 1 с, считая защищаемый двигатель неответственным.

Проверка трансформаторов тока на 10% погрешность

При проверке руководствуемся рекомендациями, изложенными [8,стр.330].

Определим сопротивление нагрузки на трансформатора тока.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (8.11)

где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения- сопротивление соединительных проводов, Ом; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения- сопротивление обмоток реле, включенных в фазный провод, Ом; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения- сопротивление обмоток реле, включенных в нулевой провод, Ом; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=0,1 Ом – переходное сопротивление контактов.

Сопротивление проводов:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (8.12)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - удельное сопротивление материала провода (Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=0,0283 Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения, для алюминия); Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - расчетная длина соединительных проводов от трансформатора тока до реле (Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=5 м); Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - сечение провода ( Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=4 ммРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения).Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияСопротивление реле:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (8.13)

где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - потребляемая мощность реле, Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения ( для РТ-40/50: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=0,8 ВА; для РТ-40/10: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=0,5 ВА); Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения- ток срабатывания реле, А.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения Ом

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения Ом

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения Ом

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения Ом


Кратность расчетного тока срабатывания к номинальному току трансформатора тока составит:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (8.14)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1,2 – коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей тока КЗ; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=0,8 – коэффициент. учитывающий возможное ухудшение характеристик намагничивания трансформаторов тока.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


По кривой 10% погрешности трансформатора тока, с учетом кратности первичного тока срабатывания, определяем Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения Ом, что больше расчетного 0,1764 Ом [6,стр.340].

Трансформаторы тока будут работать в заданном классе точности.

Схема защиты приведена в приложении.

9. Расчет защиты цехового трансформатора


Защита предусматривается от следующих повреждений и ненормальных режимов:

- от междуфазных КЗ в обмотках трансформатора и на их выводах;

- от витковых замыканий;

- защита от внешних КЗ;

- перегрузки;

- снижение уровня масла в баке трансформатора.

Защита трансформатора от междуфазных КЗ

Для защиты трансформатора от междуфазных КЗ применяем токовую отсечку без выдержки времени. Схема соединений трансформатора тока и обмоток реле неполная звезда.

Ток срабатывания защиты отстраивается от тока трехфазного КЗ за трансформатором, согласно [7,стр.297]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (9.1)


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1,4 – коэффициент надежности; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=40900 А – ток трехфазного КЗ за трансформатором (табл. 1.1).


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Ток срабатывания защиты, приведенный к стороне ВН:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А,


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - коэффициент трансформации трансформатора Т9 (Т10).

Номинальный ток трансформатора:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Принимаем трансформатор тока типа ТФЗМ35А-У3; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=50 А, Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=5 А [2,стр.302]. Ток срабатывания реле:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А,


Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-4040/100 с током срабатывания Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=65,4 А, соединение катушек параллельное, указательное реле РУ-21/0,5 и промежуточное реле РП-23, Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=220 В.

Коэффициент чувствительности защиты согласно [7,стр.297]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (9.2)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1520 А – ток двухфазного КЗ на стороне ВН трансформатора (табл. 1.1).


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения;


что удовлетворяет условию проверки.

Защита от внешних КЗ

Для защиты от внешних КЗ и резервирования действия основных защит (токовой отсечки и газовой защиты) устанавливается МТЗ с выдержкой времени.

Ток срабатывания МТЗ отстраивается от номинального тока трансформатора с учетом самозапуска двигателей, согласно [6,стр.296]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (9.3)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1,2 и Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=0,8 – коэффициенты надежности и возврата реле РТ-40;

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - коэффициент, учитывающий самозапуск заторможенных электродвигателей


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=(3-3,5).

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А.


Ток срабатывания реле:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А,


Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/20 с током срабатывания Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 18,55 А, соединение катушек параллельное.

Выдержка времени МТЗ выбирается с учетом селективности:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (9.4)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=0,6 с –выдержка времени автомата QF1 на стороне НН трансформатора Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=0,5 с – ступень селективности для МТЗ.

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с


Для создания выдержки времени применяем реле времени ЭВ-114.

Коэффициент чувствительности защиты согласно [6,стр.297]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (9.5)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения = 35420 А – ток двухфазного КЗ на стороне НН трансформатора (табл. 1.1).

Приводим величину тока двухфазного КЗ на стороне НН трансформатора к стороне ВН, и вычисляем коэффициент чувствительности:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения;


что удовлетворяет условию проверки.

Защита трансформатора от перегрузки.

Для защиты от перегрузки используем однорелейную токовую защиту. Ток срабатывания защиты согласно [7,стр.332]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (9.6)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1,05; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения- коэффициент возврата (для реле РТ-40: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=0,8);


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Ток срабатывания реле:

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Для выполнения защиты выбираем токовое реле РТ-40/10 с током срабатывания Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=54,1 А. Соединение катушек параллельное.

Выдержка времени защиты от перегрузки выбирается на ступень селективности больше выдержки времени МТЗ:Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (9.7)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с


Для создания выдержки времени применяем реле времени ЭВ-124.

Защита от внутренних повреждений и понижения уровня масла в баке

Любые ( даже незначительные ) повреждения, а также повышенные нагревы внутри бака трансформатора вызывают расположение масла и органической изоляции, что сопровождается выделением газа. Интенсивность газообразования и химической состав газа зависят от характера и размеров повреждения. Защита выполняется так, чтобы при медленном газообразовании подавался сигнал, а при бурном газообразовании, что присутствует при коротких замыканиях, происходило отключение поврежденного трансформатора. Кроме того, защита реагирует на опасные понижения уровня масла в баке трансформатора.

Газовая защита является универсальной и наиболее чувствительной защитой трансформаторов от внутренних повреждений ( реагирует на все виды повреждений, включая витковые замыкания).

Газовая защита выполняется с использованием реле типа РЗТ-80.

10. Расчёт защиты линии 35 кВ


Защита предусматривается от следующих повреждений и ненормальных режимов:

- от междуфазных КЗ;

- от перегрузки;

- от замыкания на землю;

Для защиты 35 кВ устанавливаем токовую отсечку, максимальную токовую защиту (МТЗ) с выдержкой времени и защиту от замыкания на землю.

Расчет токовой отсечки

Схема соединений трансформатора тока и обмоток реле звезда. Схему защиты выполняем на переменном оперативном токе.

Ток срабатывания защиты отстраивается от тока трехфазного КЗ за трансформатором, согласно [7,стр.297]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (10.1)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1,2 – коэффициент отстройки; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=40900 А – ток трехфазного КЗ за трансформатором ( табл. 1.1.).

Ток трехфазного КЗ, приведенный к стороне ВН трансформатора:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А,


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - коэффициент трансформации трансформатора Т9 (Т10).


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А

Ток в линии: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=115,5 А (Пункт 1).


Принимаем трансформатор тока типа ТЛК35-У3; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=200 А, Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=5 А [2,стр.302]. Ток срабатывания реле:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А,


Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/20 с током срабатывания Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=14 А, соединение катушек параллельное.

Коэффициент чувствительности защиты согласно [7,стр.297]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (10.2)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1520 А – ток двухфазного КЗ на стороне ВН трансформатора (таб. 1.1).


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


что удовлетворяет условию проверки.

Расчёт МТЗ линии 35 кВ

Ток срабатывания МТЗ отстраивается от номинального тока линии с учетом самозапуска двигателей, согласно [6,стр.296]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (10.3)

где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1,2 – коэффициент отстройки, Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=0,8 – коэффициент возврата для реле РТ-40; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - коэффициент, учитывающий самозапуск заторможенных электродвигателей (Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения = 2,5 ); Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=115,5 А.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Ток срабатывания реле:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А,


Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/20 с током срабатывания Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=10,8 А, соединение катушек параллельное.

Коэффициент чувствительности защиты согласно [7,стр.297]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (10.4)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1520 А – ток двухфазного КЗ в конце, защищаемой линии (табл. 1.1).


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


что удовлетворяет условию проверки.

Время срабатывания защиты отстраиванием от времени срабатывания МТЗ трансформатора Т9 (Т10):

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (10.5)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=0,5 с – ступень селективности для МТЗ.

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с


Защита от замыкания на землю линии 35 кВ

Для защиты от замыканий на землю линии 35 кВ, принимаем защиту нулевой последовательности, подключенную к фильтру токов нулевой последовательности.

Емкостной ток замыкания на землю кабельной сети согласно [6,стр.224]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (10.6)


где U =35 кВ – междуфазное напряжение сети; L = 3 км – длина линии.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Ток срабатывания защиты определяется из условия обеспечения величины коэффициента чувствительности не менее двух:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (10.7)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Принимаем ток срабатывания защиты, равный: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=4,7 А

Ток срабатывания реле:

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А,


Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/0,2 с током срабатывания Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=0,12 А, соединение катушек параллельное.

Схема защиты линии 35 кВ приведена в приложении.


11. Расчет защиты линии 110 кВ


Для защиты линии 110 кВ устанавливаем:

- токовую отсечку;

- максимальную токовую защиту, с выдержкой времени;

- защиту от замыкания на землю.


Расчет токовой отсечки

Ток срабатывания токовой отсечки отстраивается от тока КЗ, в конце защищаемого участка [7,стр.297]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (11.1)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1,2 коэффициент отстройки; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1840 А – ток трехфазного КЗ на трансформатором (табл. 1.1).

Ток трехфазного КЗ, приведенный к стороне ВН трансформатора:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А,


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - коэффициент трансформации трансформатора Т1 (Т2).

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Ток в линии:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=73,48 А (Пункт 1).


Принимаем трансформатор тока типа ТФЗМ110Б-1-У3; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=100 А, Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=5 А [2,стр.304].

Ток срабатывания реле:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А,


Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/50 с током срабатывания Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=35,1 А, соединение катушек параллельное.

Коэффициент чувствительности защиты согласно [7,стр.297]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (11.2)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=2580 А- ток двухфазного КЗ на стороне ВН трансформатора (табл. 1.1).


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


что удовлетворяет условию проверки.

Расчет МТЗ линии 110 кВ

Ток срабатывания МТЗ согласно [6,стр.296]:

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (11.3)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1,2 – коэффициент отстройки, Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения = 0,8 – коэффициент возврата для реле РТ-40; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения = 2,5 – коэффициент самозапуска; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=73,48 А –расчетный ток в линии.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Ток срабатывания реле:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А,


Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/20 с током срабатывания Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=13,75 А, соединение катушек параллельное.

Коэффициент чувствительности защиты согласно [6,стр.297]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (11.4)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=2580 А – ток двухфазного КЗ в конце, защищаемой линии (табл. 1.1).


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


что удовлетворяет условию проверки.

Время срабатывания защиты отстраиванием от времени срабатывания МТЗ КЛ 35 кВ.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (11.5)


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=0,5 с – ступень селективности для МТЗ.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с


Защита от замыкания на землю линии 110 кВ

При расчете руководствуемся рекомендациями, изложенными в [6,стр.208].

В качестве защиты от замыкания на землю линии 110 кВ принимаем токовую отсечку нулевой последовательности без выдержки времени.

Ток срабатывания защиты отстраивается от возможного тока нулевой последовательности, протекающего в сторону защищаемой линии: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=890 А (табл. 1.1):


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (11.6)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1,2 – коэффициент надежности.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Ток срабатывания реле:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А,

Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/100 с током срабатывания Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=53,4 А, соединение катушек параллельное.

Схема защиты линии 110 кВ приведена в приложении.


12. Расчет защиты трансформатора на ГПП


Защиты предусматриваются от следующих повреждений и ненормальных режимов:

- от междуфазных КЗ в обмотках трансформатора и на их выводах;

- от витковых замыканий;

- защита от внешних КЗ;

- перегрузки;

- снижение уровня масла в баке трансформатора.

Защита от междуфазных КЗ

Для защиты трансформатора от междуфазных КЗ применяем дифференциальную защиту м реле типа РНТ-565. При расчетах руководствуемся рекомендациями, изложенными в [7,стр.310-стр.318]. Расчёт проводим в табличной форме.


Таблица 12.1 Расчёт уставок дифференциальной защиты

Искомая величина


Расчетная

формула

Расчетные величины


110 кВ 35 кВ

Первичный ток, А


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=52,5 А

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 165 А

Схема соединения - Y

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Схема соединения ТА -

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Y
Устанавливаемый ТА

-


ТФЗМ110Б-1-У3;

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=100 А, Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 5 А

ТЛК35-У3;

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=200 А,

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 5 А

Коэффициент трансформации ТА

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=20


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=40

Коэффициент схемы ТА -

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

1
Ток в плечах защиты

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 4,546 А

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения = 4,125 А

Ток КЗ, приведенный к ВН

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А

Ток небаланса от ТА и РПНа

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А

Ток срабатывания защиты

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А

Принимаем большую величину тока срабатывания защиты: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А

Ток срабатывания реле

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=13,7 А

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=11,95 А

Сторона с большим вторичным током, принимается как основная: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=13,7 А


Искомая величина


Расчетная

формула

Расчетные величины
Число витков для основной стороны

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 7,29 Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения 8 витков

Устанавливаемое число витков для основной стороны

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 8 витков

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 0 витков

Число витков для неосновной стороны

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=8,82

Устанавливаемое число витков для неосновной стороны

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 8 витков

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 1 виток

Ток небаланса от неточного выравнивания токов в плечах защиты

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=11,9 А

Общий ток небаланса

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=128,9 А

Ток срабатывания реле, приведенный к стороне ВН

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 168,23 А

Коэффициент отстройки

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1,305

Окончательные принятые витки: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 8 витков; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1 виток; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=0 витков

Коэффициент чувствительности

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=3,02


Примечания:

- данные на трансформаторы тока приведены согласно [2,стр.302,304];

- Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения = 1840 А, табл. 1.1;

- Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения, коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую тока КЗ (принимаем 1, так как используем реле с быстронасыщаемыми трансформаторами тока );

- Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения, коэффициент, учитывающий однотипность трансформаторов тока;

- Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - погрешность трансформатора тока;

- Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения, коэффициент, учитывающий наличие РПН;

- Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения, коэффициент надежности;

- Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения намагничивающая сила срабатывания реле.

Защита от внешних коротких замыканий

Для защиты от внешних коротких замыканий принимаем МТЗ в трехфазном

исполнении. Схема соединения трансформаторов тока и реле – звезда.

Ток срабатывания МТЗ отстраивается от номинального тока трансформатора с учетом самозапуска двигателей, согласно [6,стр.296]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (12.1)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1,2 и Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 0,8 – коэффициенты надежности и возврата для реле РТ-40;

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - коэффициент, учитывающий самозапуск заторможенных электродвигателей ( Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 3-3,5 ).


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А.


Согласно «Сборника директивных материалов Минэнерго СССР» от 1971 г. для обеспечения надежного действия защиты требуется:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (12.2)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Принимаем ток срабатывании защиты, равный: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=210 А

Ток срабатывания реле:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А,


Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/20 с током срабатывания Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=10,5 А, соединение катушек параллельное.

Выдержка времени МТЗ выбирается с учетом селективности:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (12.3)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1,6 с – выдержка времени МТЗ кабельной линии 35 кВ; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 0,5 с – ступень селективности для МТЗ.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1,6 + 0,5 = 2,1 с

Для создания выдержки времени применяем реле времени ЭВ-124.

Коэффициент чувствительности защиты согласно [6,стр.297]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (12.4)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 1600 А – ток двухфазного КЗ на стороне НН трансформатора ( табл. 1.1).

Приводим величину тока двухфазного КЗ на стороне НН трансформатора к стороне ВН, и вычисляем коэффициент чувствительности:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


что удовлетворяет условию проверки.

Защита от перегрузки

Для защиты от перегрузки используем однорелейную токовую защиту. Ток срабатывания защиты согласно [7,стр.332]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (12.5)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1,05; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - коэффициент возврата (для реле РТ-40: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 0,8);


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Ток срабатывания реле:

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Для выполнения защиты выбираем токовое реле РТ-40/6 с током срабатывания Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=3,44 А. Соединение катушек параллельное.

Выдержка времени защиты от перегрузки выбирается на ступень селективности больше выдержки времени МТЗ:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (12.6)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с


Для создания выдержки времени применяем реле времени ЭВ-124.

Защита от внутренних повреждений и понижения уровня масла в баке

В качестве защиты от внутренних повреждений и понижения уровня масла в баке трансформатора применяем газовую защиту.

Газовая защита выполняется с использованием реле типа РТЗ-80

Схема защиты трансформатора приведена в приложении.


13. Расчет АВР секционного выключателя


Выдержка времени автоматического включения секционного выключателя отстраивается от времени действия МТЗ отходящих линий и времени включения резерва:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения, (13.1)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 0,5-0,7 с ступень селективности;

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (13.2)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (13.3)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - выдержка времени АПВ; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 1 с – время готовности привода;

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=0,1 с – время отключения выключателя; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=0,3-0,5 – отстройка по времени.Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с


Принимаем Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с

Схема устройства АВР на секционном выключателе Q5 ГПП приведена в приложении


14. Расчет защиты генератора


Согласно ПУЭ, для генераторов мощностью более 1 МВт предусматриваются устройства релейной защиты от следующих повреждений и нарушений нормального режима работы:

- многофазные замыкания в обмотке статора и его выводах;

- однофазные замыкания на землю;

- замыкание между витками обмотки статора;

- внешних КЗ;

- симметричной перегрузки обмотки статора;

- замыкания на землю в двух точках обмотки возбуждения.

Защита от многофазных КЗ обмотки статора

Применяем трехфазную, трехсистемную продольную дифференциальную защиту с реле типа РНТ-565. При расчетах руководствуемся рекомендациями, приведенными в [6,стр.279-стр.294].

Первичный ток срабатывания принимается больший, из вычисленных по двум условиям:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (14.1)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (14.2)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1,3ч1,4 – коэффициент надежности; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1 – коэффициент, учитывающий переходной процесс, при применении реле типа РНТ-565; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=0,5 – для однотипных трансформаторов тока; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=0,1 – допускаемая наибольшая относительная погрешность трансформаторов тока; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения- максимальное значение начального сверхпереходного тока при внешнем трехфазном КЗ (на выводах генератора) и номинальной нагрузке генератора.

В относительных единицах:Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (14.3)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


Номинальный ток генератора:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (14.4)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А

Принимаем трансформатор тока типа ТВЛМ6-У3; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=300 А, Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=5 А [2,стр.294].

Ток трехфазного КЗ:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (14.5)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Определим ток срабатывания:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Принимаем Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=163,9 А.

Ток срабатывания реле:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А,


Расчетное число витков дифференциальной обмотки:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (14.6)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=100 АРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - магнитодвижущая сила срабатывания реле.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения витка

Принимаем в дифференциальной обмотке Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения; и в уравнительной обмотке Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения; что в общей сложности составляет 35 витков.

Уточненный ток срабатывания защиты:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (14.7)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


Коэффициент чувствительности дифференциальной защиты:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (14.8)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения, согласно [6,стр.280]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (14.9)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=0,111 [8,стр.8].

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


что удовлетворяет условию проверки.

Защита от однофазных повреждений в обмотке статора

Для защиты от замыканий на землю в обмотке статора применяют токовую защиту нулевой последовательности. Защита подключается к трансформатору тока нулевой последовательности типа ТНПШ-3-1000, установленному со стороны шинных выводов генератора. В целях обеспечения требуемой чувствительности защиты осуществляется подмагничивание трансформатора тока нулевой последовательности переменным током от цепей трансформатора напряжения.

При внешних многофазных КЗ, в реле, подключенному к ТНП, возможно появление значительных токов небаланса. Для предотвращения излишних срабатываний, защиту выводят из действия защитой генератора от внешних КЗ.

Схема защиты содержит два реле тока, предназначенных для устранения замыканий на землю в обмотке статора и двойных замыканий на землю, одно из, которых в обмотке статора. Схема защиты приведена в приложении.

Чувствительность реле 1КА действует на отключение с выдержкой времени 1-2 с, создаваемую для отстройки от переходных процессов при внешних КЗ на землю.

Промежуточное реле 2KL блокирует грубое реле 2КА при внешних КЗ.

Ток срабатывания защиты, согласно [7,стр.352]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А, (14.10)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=2 и Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1,5 – коэффициенты надежности, учитывающие выдержку времени срабатывания защиты; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=0,7 – коэффициент возврата реле тока;

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения- ток небаланса, приведенный к первичной стороне трансформатора тока нулевой последовательности; упрощенно для ТНПШ можно принять: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения1,5 а.

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения- установившийся емкостной ток замыкания на землю защищаемого генератора:Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (14.11)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=314 угловая частота; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - емкость одной фазы обмотки статора;

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=6,3 кВ – линейное напряжение генератора.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Ток срабатывания защиты не превышает 5 А, что обеспечит надежное отключение генератора при замыканиях на землю. В качестве исполнительного органа чувствительной защиты применяем реле типа ЭТД-551/60 с последовательным соединением обмоток. В качестве исполнительного органа грубой защиты применяем реле типа ЭТ-521/2.

Защита от замыкания между витками одной фазы статора

Схема исполнения защиты приведена на рис. 14.1.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Рис. 14.2. поперечная дифференциальная защита от витковых замыканий в обмотке статора

При наличии в обмотке статора двух параллельных ветвей, для защиты от витковых замыканий в обмотке статора применяют односистемную поперечную дифференциальную защиту, действие которой, основано на сравнении геометрической суммы токов трех фаз одной ветви с геометрической суммой токов трех фаз другой ветви (генераторы мощностью 60 МВт и более).

Трансформатор ТА подключается в месте соединения нейтралей обмоток статора. К трансформатору подключается реле тока типа РТ-40/Ф, имеющие встроенный фильтр третьей гармоники. При витковом замыкании в одной из фаз, возникает уравнительный ток, который приводит к срабатыванию защиты. Защита действует на отключение генератора.

Ток срабатывания защиты отстраивается от токов небаланса, протекающих в реле в режимах холостого хода и короткого замыкания генератора.

Защита от внешних КЗ

Для защиты от внешних КЗ применяем максимальную токовую защиту с пусковым органом минимального напряжения. Трансформаторы тока включены в нейтрали, схеме соединения – полная звезда.

Пусковой орган минимального напряжения состоит из трех реле минимального напряжения, включенных на междуфазное напряжение.

Ток срабатывания МТЗ отстраивается от номинального тока генератора, согласно [7,стр.356]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (14.12)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1,1-1,2 и Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=0,8 – коэффициенты надежности и возврата для реле РТ-40.

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А.


Ток срабатывания реле:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А,


Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/10 с током срабатывания Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=5,72 А, соединение катушек параллельное.

Напряжение срабатывания защиты, согласно [7,стр.356]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (14.13)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения В


Напряжение срабатывания реле, согласно [7,стр.356]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (14.14)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 1,1ч1,2 – коэффициент надежности; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1,2 – коэффициент возврата для реле минимального напряжения типа РН-54; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения- коэффициент трансформации трансформатора напряжения.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения В


Для выполнения защиты применяем реле напряжения РН-54/160 с напряжением срабатывания Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= 42 В.

Выдержка времени МТЗ выбирается с учетом селективности:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (14.15)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения = 1,6 с – выдержка времени МТЗ кабельной линии 35 кВ; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=0,5 с - ступень селективности для МТЗ.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с


Для создания выдержки времени применяем реле времени ЭВ-124.

Коэффициент чувствительности защиты по току, согласно [7,стр.356]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (14.16)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1600 А – ток даухфазного КЗ на выводах генератора.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения;


что удовлетворяет условию проверки.

Коэффициент чувствительности защиты по напряжению согласно [7,стр.356]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (14.17)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения= Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - максимальное остаточное напряжение при КЗ в конце зоны действия защиты.

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения


что удовлетворяет условию проверки.

Защита от симметричных перегрузок

Для защиты генератора от симметричных перегрузок используем однорелейную токовую защиту. Ток срабатывания защиты согласно [7,стр.379]:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (14.18)


где Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=1,05; Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения - коэффициент возврата ( для реле РТ-40: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=0,8);


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Ток срабатывания реле:


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения А


Для выполнения защиты выбираем токовое реле РТ-40/6 с током срабатывания Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения=5,0 А. Соединение катушек параллельное.

Выдержка времени принимаем на ступень больше, чем выдержка времени защиты от внешних КЗ.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения (14.19)

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения с

Для создания выдержки времени применяем реле времени ЭВ-123.

Защита от замыкания на землю во второй точке цепи возбуждения

Защита выполняется по мостовой схеме. В диагональ моста включается токовое реле КА. Схема исполнения защиты приведена на рис. 14.2.


Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Рис. 14.3 Защита от замыканий на землю обмотки возбуждения


Мост образуется сопротивлениями Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения и Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения левой и правой части обмотки возбуждения (относительно первой точки замыкания К1) и сопротивлениями Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения и Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения переменного резистора, подключенного к кольцам ротора генератора. До появления второго замыкания мост балансирует, на переменном резисторе устанавливают такое сопротивление, при котором ток в диагонали отсутствуют.

Этому соответствует условие: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения При возникновении второй точки замыкание на землю (точка К2), баланс моста нарушается и защита срабатывает.

Даже при сбалансированном мосте через его диагональ может проходить ток, обусловленный неравномерностью воздушного зазора между статором и ротором генератора. Чтобы под действием указанного тока защита не сработала, последовательно с основной обмоткой Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения токового реле КА, включает реактор LR, имеющий для переменного тока большое сопротивление. Кроме этого, в диагональ моста включают трансформатор тока ТА, вторичный тока которого подводят к дополнительной обмотке Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабженияРасчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения токового реле КА. Магнитодвижущая сила обмотки Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения направлена встречно магнитодвижущей силе обмотки Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения, поэтому воздействие переменного тока на реле КА уменьшается.

Защита от замыканий на землю в двух точках цепи возбуждения отстраивается от тока небаланса обусловлено неточный балансировкой моста и наличием переменного тока в реле.

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Список литературы


1. Л. Д. Рожкова, В.С. Козулин. «Электрическое оборудование станций и подстанций» Москва: Энергоатомиздат 1987 г.

2. И. П. Крючков, Н. Н. Кувшинский, Б. Н. Неклепаев. « Электрическая часть станций и подстанций» Москва: Энергия 1978 г.

3. В. И. Идельчик «Электрические системы и сети» Москва, Энергоатомиздат 1989 г.

4. Б. Ю. Липкин. «Электроснабжение промышленных предприятий» Москва, «Высшая школа» 1975 г.

5 «Справочник по релейной защите». Под общей редакцией М.А. Берковича Государственное энергетическое издательство. 1963 г.

6. А. М. Авербух. «Релейная защита в задачах с решениями и примерами» Ленинград, Энергия 1975 г.

7. М. А. Беркович, В. А. « Основы техники и эксплуатации релейной защиты» Москва: Энергия 1971 г.

8. М. А. Беркович, В. Н. Вавин, М. Л. Голубев и др. «Справочник по релейной защите» Государственное энергетическое издательство, Москва, 1963 г.

Похожие работы:

  1. • Релейная защита и автоматика систем электроснабжения
  2. • Проектирование релейной защиты и автоматики элементов ...
  3. • Анализ работы подстанции Южная с исследованием надежности
  4. • Релейная защита и автоматика СЭС
  5. • Выбор и расчет устройств релейной защиты
  6. • Релейная защита систем электроснабжения
  7. • Расчёт токов короткого замыкания, релейной защиты ...
  8. • Выбор типов и расчет уставок релейных защит ...
  9. • Модернизация релейной защиты на тяговой подстанции ...
  10. • Электроснабжение компрессорной станции
  11. • Электромеханические элементы
  12. • Электроснабжение предприятия
  13. • Разработка систем релейной защиты и автоматики ...
  14. • Разработка системы релейной защиты блока генератор ...
  15. • Управление системами электроснабжения
  16. • Электроснабжение 8-го микрорайона города Оренбурга
  17. • Электроснабжение промышленных предприятий
  18. • Реконструкция подстанции "Гежская" 110/6 кВ
  19. • Расчёт и выбор микропроцессорных блоков защитной ...
Рефетека ру refoteka@gmail.com