1.1 Выбор базисных величин для расчета

1) Базисная мощность:

S_б1 = S_{н.тр.ГПП} = 25000 кВА.

2) Базисные напряжения:

U_б1 = 115 кВ;

U_б2 = 10,5 кВ;

U_б3 = 0,38 кВ;

3) Базисные токи:

(5)

1.2 Определение параметров элементов сэс

1) Сопротивление энергосистемы:

(6)

2) Сопротивление воздушной ЛЭП 110 кВ:

(7)

3) Трансформатор ГПП с расщепленной обмоткой:

(8)

(9)

(10)

4) Сопротивления цеховых трансформаторов ТП:

Полное сопротивление трансформатора, приведённое к стороне ВН:

(11)

Активное сопротивление трансформатора, приведённое к стороне ВН:

, (12)

где – потери КЗ трансформатора;

S_ном.тр – номинальная мощность цехового трансформатора.

Индуктивное сопротивление трансформатора:

. (13)

В относительных единицах:

(14)

Трансформаторы ТМ-1000/10, ТП- 4.1

Трансформаторы ТМ-1600/10, ТП-2, ТП-6:

6) Сопротивления кабельных линий:

ГПП – СД: 3х70 мм²:

ГПП – КТП 4.1: 3х95 мм²:

КТП4.1 – КТП-6: 3х70 мм²:

ГПП – КТП-2: 3х70 мм²:

7) Сопротивления синхронных двигателей:

(15)

где Х”_*d =0,2 – сверхпереходное индуктивное сопротивление СД;

S_{ном∑СД} – суммарная мощность синхронных двигателей, присоединенных к секции шин ГПП, кВА.

_{7) Номинальный ток синхронных двигателей СДН-2 2000 кВт:}

а) СД-2000-10-1000 УХЛ4:

8) ЭДС энергосистемы: Е_с = 1;

9) ЭДС синхронных двигателей: Е’’ = 1,1.

1.3 Расчет токов кз в точках системы

1.3.1 Расчет токов КЗ в точке К1

Рисунок 4 – Схема замещения для расчета токов КЗ в точке К1

Индуктивное сопротивление до точки К1 :

Ток трехфазного КЗ в точке К1 по (1):

Ток двухфазного КЗ по (4):

1.3.2 Расчет токов КЗ в точке К2

Рисунок 5 – Схема замещения для расчета токов КЗ в точках К2 и К3

Индуктивное сопротивление до точки К2:

Ток трехфазного КЗ в точке К2:

_{Подпитка КЗ от двигателей:}

_{Суммарный ток трехфазного КЗ:}

Ток двухфазного КЗ:

1.3.3 Расчет токов КЗ в точке К3

Индуктивное сопротивление до точки К3:

Ток трехфазного КЗ в точке К3:

_{Подпитка КЗ от двигателей:}

_{Суммарный ток трехфазного КЗ:}

Ток двухфазного КЗ:

1.3.4 Расчет токов КЗ в точке К4

Рисунок 6 – Схема замещения для расчета токов КЗ в точке К4 и К5

Индуктивное сопротивление до точки К4:

Ток трехфазного КЗ в точке К4:

Ток двухфазного КЗ:

1.3.5 Расчет токов КЗ в точке К5

Индуктивное сопротивление до точки К5:

Ток трехфазного КЗ в точке К5:

Ток двухфазного КЗ:

Ток однофазного КЗ:

1.3.6 Расчет токов КЗ в точке К6

Рисунок 7 – Схема замещения для расчета токов КЗ в точке К6

Индуктивное сопротивление до точки К6:

Ток трехфазного КЗ в точке К6:

Ток двухфазного КЗ:

1.3.7 Расчет токов КЗ в точке К7

Ток трехфазного КЗ в точке К5:

Ток двухфазного КЗ:

Ток однофазного КЗ:

1.3.8 Расчет токов КЗ в точке К8

Рисунок 7 – Схема замещения для расчета токов КЗ в точке К8 и К9

Индуктивное сопротивление до точки К8:

Ток трехфазного КЗ в точке К6:

Ток двухфазного КЗ:

1.3.9 Расчет токов КЗ в точке К9

Ток трехфазного КЗ в точке К5:

Ток двухфазного КЗ:

Ток однофазного КЗ:

Результаты расчета токов короткого замыкания сведем в таблицу 1.

Таблица 1 – Токи короткого замыкания в точках СЭС предприятия

Точка КЗ	Место КЗ	I(3)к, кА	I(2)к , кА	I(1)к.мет, кА	I(1)к.дуг , кА
К1	Шины ВН ГПП	11,68	10,01
К2	Шины НН ГПП	7,245	6,267
К3	СДН-2	7,225	6,25
К4	Шины ВН ТП-2	7,07	6,11
К5	Шины НН ТП-2	36,09	31,2	38,0	23,9
К6	Шины ВН ТП-4.1	7,07	6,12
К7	Шины НН ТП-4.1	24,8	21,45	25,28	16,42
К8	Шины ВН ТП-6	6,99	6,05
К9	Шины НН ТП-6	36,01	31,15	37,95	23,87

2. Расчет релейной защиты

2.1 Релейная защита синхронных электродвигателей

Для установленных электродвигателей, согласно требованиям ПУЭ (глава 5.3) будут выполнены следующие защиты:

– от междуфазных коротких замыканий;

– от однофазных замыканий на землю;

– от токов перегрузки;

– минимального напряжения;

– от асинхронного режима.

2.1.1 Защита электродвигателей СДН-2-2000-10-1000 УХЛ4 цеха №5

Параметры электродвигателей:

Р_НОМ =2000 кВт;

U_НОМ = 10 кВ;

I_НОМ = 133,8 А;

η = 96,1%;

cosφ = 0,9;

K_п=K_i=I_П/I_НОМ = 5,6.

2.1.1.1 Защита от междуфазных коротких замыканий

Для электродвигателей 2 МВт и выше, согласно п.5.3.47 ПУЭ от многофазных замыканий применяется токовая двухрелейная отсечка без выдержки времени, отстроенная от пусковых токов при выведенных пусковых устройствах, с реле прямого или косвенного действия.

Ток срабатывания защиты:

, (16)

где = 1,4 – коэффициент надежности отстройки, значение которого для реле типа РТ-40, действующих через промежуточное реле с временем срабатывания 0,04-0,06 с; I_п – пусковой ток двигателя.

Ток срабатывания реле:

, (17)

где – коэффициент схемы (для двухрелейной схемы защиты электродвигателя); – коэффициент трансформации трансформатора тока.

Для определения необходимо выбрать трансформатор тока по условию:

_..

Выбираем трансформатор тока ТПЛ-10К:

I_{ном.перв.ТТ} = 150 А;

I_{ном.втор.ТТ} = 5 А;

K_I = 150/5 = 60;

После расчета защиты выбранный трансформатор проверяется по нагрузочной способности. Если трансформатор не проходит, то увеличиваем на 1 ступень номинальный первичный ток.

Выбираем реле тока РТ-40/50, II диапазон(I_уст = 35А) и промежуточное реле РП-26 с указателем срабатывания. Промежуточное реле замедляет время действия защиты, что позволяет отстроиться от апериодической составляющей пускового тока.

Фактические значения токов срабатывания:

. (18)

Коэффициент чувствительности защиты:

, (19)

где = – ток двухфазного короткого замыкания на выводах электродвигателя.

> 2, значит, защита удовлетворяет требованию чувствительности.