- •Исходные данные для расчетов приведены в таблицах 1 – 6.
- •Расчет сопротивлений элементов схемы
- •Расчет величин токов кз
- •Питание одновременно от систем g1 иG2
- •3.2 Защита от замыканий на землю
- •Определяем токи небаланса, вызванные погрешностью трансформаторов тока и регулированием напряжения под нагрузкой (рпн) . При этом все токи приводим к ступени напряжения основной стороны.
- •8. Проверка трансформатора тока и выбор контрольного кабеля.
3.2 Защита от замыканий на землю
Согласно ПУЭ /1/ защита электродвигателей от однофазных замыканий на землю должна предусматриваться при токах замыкания на землю. Ток замыкания на землю складывается из емкостного тока двигателя и емкостного тока кабельной линии. Устанавливаем токовую защиту нулевой последовательности с реле типа РТЗ – 51.
Найдем емкостной ток двигателя:
А
здесь f = 50 Гц – частота сети;
UНОМ.Ф – номинальное фазное напряжение двигателя, В.
Необходимо также найти емкостной ток кабельной линии, соединяющий двигатель с шинами. Исходя из условия, чтобы номинальный ток двигателя IНОМ.ДВ не превышал допустимый длительный ток кабеля, выбираем кабель марки М – 120. Длину кабельной линии примем LКЛ = 50 м
Емкостной ток кабельной линии:
А
где IC0КЛ = 1,1 А/км – удельный емкостной ток выбранного кабеля
Суммарный ток замыкания на землю?
А
Установка защиты выбирается по условиям отстройки от емкостного тока присоединения при замыкании на землю на других присоединениях:
А
где Кз – коэффициент запаса (1,2)
Кб – коэффициент, учитывающий бросок емкостного тока
Рекомендуется обеспечить условие:
3.3 Защита от перегруза – МТЗ с выдержкой времени
Защита от перегруза – частный случай МТЗ с выдержкой времени.
-
Защиту выполним на реле РСТ 13 с коэффициентом возврата кВ = 0,9.
-
Перегруз является симметричным режимом, поэтому защита от него выполняется одним реле, включенным в одну из фаз. При этом мы используем те же трансформаторы тока, что и для токовой отсечки (коэффициент трансформации к1 = 80, коэффициент схемы кСХ = 1)
-
Ток срабатывания защиты определяется из условия отстройки от номинального тока двигателя:
А
здесь кОТС = 1,1 – коэффициент отстройки
-
При расчете защиты от перегруза коэффициент чувствительности не определяется
-
Ток срабатывания реле:
А
Принимаем к уставке реле РСТ 13/24, у которого ток срабатывания находится в пределах IСР.р = (5-20) А
6) Определим сумму уставок:
здесь IMIN = 5 А – минимальный ток срабатывания выбранного реле
Принимаем уставку 0,2 следовательно ∑θ = 0,2.
Найдем ток уставки реле:
А
-
Выдержка времени защиты превышает на 20-30% время пуска и равняется 12 с. Выбираем реле времени РВ 0,1, пределы регулировки времени которого от 0,1 до 50 С.
3.4 Защита минимального напряжения
Защита минимального напряжения устанавливается одна на секцию сборных шин, в качестве измерительного органа имеет трансформатор напряжения.
1) для выполнения защиты будем использовать реле РСН 16, которое имеет коэффициент возврата кВ = 1,1.
2) Выбираем трансформатор напряжения типа ЗНОЛ.06-10УЗ согласно /2/
В, В. Коэффициент трансформации трансформатора напряжения .
3) Напряжение срабатывания:
кВ
здесь UMINРАБ = 0,7UНОМ – номинальное напряжение на шинах, которое не вредит технологическому процессу;
4) Для определения коэффициента чувствительности необходимо знать минимальное остаточное напряжение на шинах при металлическом КЗ в конце зоны защищаемого объекта. Поскольку мы не можем найти значение этого напряжения, то коэффициент чувствительности не рассчитывается.
5) Напряжение срабатывания реле:
В
Принимаем к ускавке реле РСН 16/28, у которого напряжение срабатывания находится в пределах UСР.Р = (40-200) В
-
Определим сумму уставок:
Принимаем уставку 0,4 следовательно ∑θ = 0,4.
Найдем напряжение уставки реле первой ступени:
В
7) Выдержка времени принимается на ступень селективности больше времени действия быстродействующей защиты от много фазных КЗ. Примем tСЗ = 0,5 с, реле времени РВ 01, пределы регулировки времени которого от0,1 до 50 с.
3.5 Защита от асинхронного режима.
Защита от асинхронного режима действует по схеме, предусматривающий рассинхронизацию с автоматической разгрузкой механизма до такого уровня, при котором обеспечивается втягивание электродвигателя в синхронизм. В схеме используется промежуточное реле типа РП – 252, имеющее замедление при возврате для предотвращения отказа защиты при биениях тока асинхронного режима.
4 Расчет защиты установленной на секционном выключатели Q15
Согласно ПУЭ /1/ на секционном выключателе 220 кВ должна бать предусмотрена двухступенчатая токовая защита от много фазных КЗ. Первая ступень – токовая отсечка, вторая ступень – МТЗ с выдержкой времени.
4.1 МТЗ с выдержкой времени
1) Выполнена на реле РСТ 13:
А
Принимаем к установке трансформатор тока ТФЗМ-220-500-УЗ-0,5/10Р согласно /2/: I1Н = 500 А, /: I2Н = 5 А Коэффициент трансформации трансформатора тока:
Схема включения трансформатора тока и реле – неполная звезда, коэффициент схемы кСХ = 1
-
ток срабатывания защиты
А
здесь кОТС = 1,2 – коэффициент отстройки;
кВ = 0,9 – коэффициент возврата;
кЗ = 1,2
-
ток срабатывания реле:
А
Принимаем к установке реле РСТ 13/24, у которого ток срабатывания находится в пределах IСР.Р = (5-20) А.
-
Определить сумму уставок:
здесь IMIN = 5 А – минимальный ток срабатывания выбранного реле. Принимаем уставки 0,4; 0,1, следовательно ∑θ = 0,4+0,1 = 0,5.
Найдем ток уставки реле:
А
Коэффициент чувствительности при I2КЗMIN на выводах высокого напряжения:
Следовательно защита удовлетворяет требованию чувствительности.
Выдержка времени защиты принимается на ступень селективности больше максимальной выдержки времени защит отходящих присоединений, то есть выдержки времени МТЗ трансформатора Т1.
с
где ∆t = 0,4 с – ступень селективности статического реле.
Для обеспечения рассчитанного времени срабатывания защиты выбираем реле времени РВ 01, пределы регулирования времени которого от 0,1 до 50 с.
4.2 Токовая отсечка
1) Защиту выполним с помощью реле РСТ 13, с коэффициентом возврата кВ = 0,9
2) Реле включаются во вторичные цепи того же трансформатора тока, что и реле токовой отсечки.
-
ток срабатывания защиты
А
здесь кОТС = 1,2 – коэффициент отстройки;
IМАХРАБ = I3МАХ на шине Г1
-
ток срабатывания реле:
А
Принимаем к установке реле РСТ 13/19, у которого ток срабатывания находится в пределах IСР.Р = (1,5-6) А.
-
Определить сумму уставок:
здесь IMIN = 1,5 А – минимальный ток срабатывания выбранного реле. Принимаем уставки 1,6, 0,8 0,2 следовательно ∑θ = 1,6+0,8+0,2=2,6
Найдем ток уставки реле:
А
-
Коэффициент чувствительности определяется по току
5 Расчет защиты кабельной линии Л5.
Согласно ПУЭ /1/ на линиях 10 кВ должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий и от однофазных замыканий на землю.
5.1 МТЗ с независимой выдержкой времени
1) Для выполнения защиты примем статистического реле РСТ 13. Защита одно релейная с реле подключенным к трансформаторам тока на фазах А и С, соединенными в неполный треугольник (коэффициент схемы ). Защита отстраивается от максимального рабочего тока, протекающего по линии при отключенной Л6 и включенном секционном выключателем Q27. Коэффициент запуска при пуске двигателей равен КПУСК = 6,28
2) Максимальный рабочий ток линии, необходимый для выбора трансформаторов тока, примем равным длительно допустимому току кабеля.
где nЛ5 – число кабельных линий Л5
IДОПЛ5 = 460 А – допустимый длительный ток кабеля М-240 согласно/2/. К установке принимаем трансформатор тока ТЛ-10-1500-УЗ-0,5/10Р согласно
/2/: I1Н = 1500 А, /: I2Н = 5 А. Коэффициент трансформации трансформатора тока:
-
ток срабатывания защиты
А
здесь кОТС = 1,2 – коэффициент отстройки;
кВ = 0,9 – коэффициент возврата;
кЗ = 1,76
-
ток срабатывания реле:
А
Принимаем к установке реле РСТ 13/29, у которого ток срабатывания находится в пределах IСР.Р = (15-60) А.
-
Определить сумму уставок:
Принимаем уставки 0,2 следовательно ∑θ = 0,2
Найдем ток уставки реле:
А
6) Коэффициент чувствительности в основной зоне проверяем по току двух фазного КЗ в конце кабельной линии Л5 (на шинах РП1)
5.2 Защита от однофазных замыканий на землю
Так как сеть 10 кВ – сеть с малыми токами замыкания на землю, то защита выполняется с действием на сигнал.
-
Принимаем к установке реле РТЗ 51, у которого ток срабатывания находится в пределах IСР.Р = (0,02-0,12) А.
-
Измерительным органом является трансформатор тока нулевой последовательности типа ТЗРЛУЗ.
-
Для кабеля марки марки М-240 удельный емкостной ток однофазного замыкания на землю согласно /2/ IС0 = 1,8 А/км. Ток срабатывания защиты выбирается из условия несрабатывания, защиты от броскасабственного емкостного тока линии при внешних КЗ. Тогда ток нулевой последовательности линии.
А
Ток срабатывания защиты
А
кОТС = 2– коэффициент отстройки для защиты без выдержки времени
-
Проверку чувствительности не производим так как неизвестен ток утечки для всей сети предприятия, определяемый экспериментально.
-
Ток срабатывания реле нет необходимости, так как коэффициент трансформации трансформатора тока нулевой последовательности можно сделать таким, чтобы ток срабатывания реле находился в диапозоне срабатывания реле РВ 01
с
6 Расчет защиты силового трансформатора Т1.
Согласно ПУЭ /1/ для трансформаторов общего назначения должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:
- многофазных замыканий в обмотках и на выводах;
- витковых замыканий на землю;
- токов в обмотках, обусловленных внешними КЗ;
- токов в обмотках, обусловленных перегрузкой;
- понижение уровня масла;
Соответственно устанавливаются следующие виды защит:
- дифференциальная защита от различных видов КЗ;
- максимальная токовая защита как резервная от внешних многофазных КЗ
- защита от перегруза
- газовая защита
6.1 Дифференциальная защита
Согласно ПУЭ /1/ на двухтрансформаторных подстанциях при мощности трансфор-матора 4 МВА и более устанавливается дифференциальная защита без выдержки времяни.
-
Защита выполняется с помощью дифференциального реле РСТ 15.
-
Номинальные токи обмоток трансформатора высшего напряжения:
А
низшего напряжения (так как обмотка на низшем напряжении расщеплена значит ток будет в 2 раза меньше)
А
где SТ1 = 100 МВА – номинальная мощность трансформатора Т1
Для трансформаторов тока найдем максимальные рабочие токи:
На стороне ВН: А
На стороне НН: А
На стороне ВН принимаем к установке согласно /2/ трансформатор тока типа ТФЗМ-220Б-300-У1-0,5/10Р согласно /2/: I1Н = 300 А, /: I2Н = 5 А Коэффициент трансформации трансформатора тока:
На стороне НН принимаем к установке согласно /2/ трансформатор тока типа ТПЛ-10-3000-УЗ-0,5/10Р согласно /2/: I1Н = 3000 А, /: I2Н = 5 А Коэффициент трансформации трансформатора тока:
Для компенсации сдвига фаз трансформаторы тока на высокой стороне включаются по схеме полного треугольника , а трансформаторе тока на низкой стороне – по схеме звезды
Вторичные токи трансформаторов тока при номинальной мощности силового трансформатора:
На ВН: А
На НН: А
За основную сторону принимаем ВН, так как