Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

РЭ Рекомендации по расчету уставок защит МР741, МР76Х, МР771, МР801, МР90Х (ред. 1.03 от 26.11.2024)

.pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
24.03.2025
Размер:
2.73 Mб
Скачать

I

*

МИН.КЗ

=

3

I

*

2

ВНЕШ.КЗ

 

 

 

=

3

 

345

2

31,6

 

=

9,46

,

I

*

I

 

.

МИН.КЗ

Б2

 

 

 

 

Рассчитаем ток срабатывания защиты, соответствующий режиму минимального тока

КЗ:

I

 

= I

 

+ tgf1 (I

 

I

 

) + tgf 2 (I

*

 

) = 0,37 + tg14 (3 1,48)+ tg26 (9,46 3)= 3,90

СЗ

Д

Б 2

Б1

МИН.КЗ I

Б 2

 

 

 

 

 

 

 

Рассчитаем коэффициент чувствительности:

 

 

 

I

*

 

К

 

=

МИН.КЗ

Ч

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СЗ

 

 

 

 

 

=9,46

3,90

=

2,43

2

.

3.1.4.2 Пример расчёта 2

Рассчитать уставки ДЗТ и ДТО для разделительного трансформатора 10/10 кВ 4,2 МВА UН1=UН2=10,5 кВ. ТТ: 300/5 на обоих сторонах. Ток внешнего КЗ при питании с одной стороны – 2560 А, ток внешнего КЗ при питании с другой стороны – 650 А.

1. Расчёт номинальных токов обмоток трансформатора:

I

 

= I

 

=

S

Н

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Н1

 

Н 2

 

3U

 

 

 

 

 

 

Н1

 

 

 

 

 

 

 

4,2 103 3 10,5

= 231

А.

2. Расчёт коэффициентов кратности:

KН1

= KН 2

=

I

ТТ .Н1

=

300

=1,3

, принимаем

 

 

 

I

 

230

 

 

 

 

Н1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f

ВЫР

 

=

0,03

.

3. Выбор уставки IД> и углов наклона:

I Д = KОТС (КПЕР КОДН + U + fВЫР ) I *НОМ.НАГР

принимаем наименьшее значение I Д = 0,3

по условию

=1,2

I

Д

 

 

 

(1

0,3

0,5 0,1+ 0,03) 1 = 0,096 ,

.

I

Д ВТОР

 

=0,3 231 =1,155 А 0,2А. 300 / 5

1-я точка перегиба:

Наклон первого наклонного участка:

IБ2 = 3 ,

I

Д 2

= K

ОТС

 

 

(К

 

К

 

+ U + f

 

) I

НОРМ.ПЕРЕГР.

 

 

 

 

 

 

*

 

 

ПЕР

 

ОДН

 

ВЫР

 

 

=1,5 (1 0,05 0,1+ 0,03) 1,5 = 0,18

f 1 = arctg

I Д 2

= arctg

0,18

= 3,43 ,

IБ 2

3

 

 

 

 

принимаем наименьшее значение

f 1 =12 ,

таем значение I Д 2 :

 

 

 

 

Рекомендации по расчету уставок ОАО «Белэлектромонтажналадка», Минск

по условию f 1 12 . При

91

f

1

=

12 перерассчи-

www.bemn.by upr@bemn.by

I

Д 2

=

 

 

I

Б 2

 

tgf1 = 3 tg12

=

0,64

.

Базисная точка 1:

IБ1

=

I

Д

 

=

0,3

=1,41.

tgf1

tg12

 

 

 

 

Наклон второго

f 2 = arctg

K

ОТС

 

 

 

наклонного участка:

 

 

) I

ВНЕШ.КЗ1 I

 

 

(К

 

К

 

+ U + f

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

 

=

 

ПЕР

 

ОДН

 

ВЫР

 

 

Д 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

ТОРМ.ВНЕШ.КЗ I

 

 

 

 

 

 

 

 

I

Б 2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1,5 (2,5 0,05 0,1 + 0,03)

2560

0,64

 

231

 

= arctg

 

 

= 5,8

,

345

 

 

2

3

 

 

 

31,6

 

 

 

 

 

 

 

 

принимаем наименьшее значение

f 2 = 26

по условию

f 2 26 .

4. Уставка токовой отсечки.

Отстройка от броска тока намагничивания:

I

Д

 

=

6

;

Отстройка от токов небаланса при внешнем КЗ:

I Д = кОТС кНЕБ I *ВНЕШ.КЗ1 =1,2 0,7 2560231 = 9,31 .

Принимаем

I Д = 9,31 .

5.

Принимаем

I 2

/ I1

=14%. Перекрестная блокировка «Введена».

 

 

6.

Принимаем

I5

/ I1

=40%. Перекрестная блокировка «Введена».

 

 

7.

Уставки для компенсации токов НП.

– для МР801 версии 1.хх и 2.хх со стороны с заземленной нейтралью задать «Тип обмотки» – «Yn» и «Измерение земля» – «Нет»;

– для МР801 версии 3.хх со стороны с заземленной нейтралью задать «Yn с компенс. НП по расч. I0».

8. Проверка чувствительности.

8.1. Для режима питания с первой стороны.

Рассчитаем минимальный ток КЗ (режим двухфазного КЗ) приведенный к номинальному току силового трансформатора:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I *МИН.КЗ1 =

 

3

I *ВНЕШ.КЗ1 =

 

3

 

2560

= 9,59 ,

2

2

 

231

 

 

 

 

 

I

*

I

 

.

МИН.КЗ1

Б2

 

 

 

 

Рассчитаем ток срабатывания защиты, соответствующий режиму минимального тока

КЗ:

Рекомендации по расчету уставок

92

www.bemn.by

ОАО «Белэлектромонтажналадка», Минск

 

upr@bemn.by

I

 

= I

 

+tgf1 (I

 

I

 

*

 

I

 

) = 0,3 +tg12 (3 1,41)+tg26 (9,59 3)= 3,85

СЗ1

Д

Б 2

Б1

) +tgf 2 (I

МИН.КЗ1

Б 2

 

 

 

 

 

 

 

 

Рассчитаем коэффициент чувствительности:

 

 

 

I

*

 

 

9,59

К

 

=

МИН.КЗ1

=

Ч

 

I

 

3,85

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СЗ1

 

 

 

 

 

 

 

 

= 2,49

2

.

8.2. Для режима питания со второй стороны.

Рассчитаем минимальный ток КЗ (режим двухфазного КЗ) приведенный к номинальному току силового трансформатора:

I

*

=

3

I

*

 

МИН.КЗ 2

2

ВНЕШ.КЗ 2

 

 

 

 

 

=

3 2

650 =

231

2,43

,

I

 

I

*

 

Б1

МИН.КЗ 2

 

 

 

 

I

Б 2

 

,

Рассчитаем ток срабатывания защиты, соответствующий режиму минимального тока

КЗ:

IСЗ 2 = I Д + tgf1 (I *МИН.КЗ 2 IБ1 ) = 0,3 + tg12 (2,43 1,41)= 0,52 .

Рассчитаем коэффициент чувствительности:

 

 

 

I

*

 

К

 

=

МИН.КЗ 2

Ч

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СЗ 2

 

 

 

 

 

=2,43

0,52

= 4,67

2

.

Рекомендации по расчету уставок

93

www.bemn.by

ОАО «Белэлектромонтажналадка», Минск

 

upr@bemn.by

3.2 Рекомендации по расчету уставок дифференциальной защиты электродвигателя МР801

3.2.1 Тормозная характеристика дифференциальной защиты

Тормозная характеристика дифференциальной защиты (рисунок 3.2) имеет три участка АВ, ВС, СD, четвёртый участок DE обусловлен действием дифференциальной отсечки (ДТО).

Iдиф

D E

Iд>>

Зона

срабатывания

Зона

блокировки

f1 = f2

A

Iд>

B = C

Iб1 = Iб2

Iтор

Рисунок 3.2 – Тормозная характеристика

Для задания тормозной характеристики применяются следующие параметры: Iд> – дифференциальный ток начала торможения;

Iб1 – начальная точка участка ВС, f1 – угол наклона ВС; Iб2 – начальная точка участка CD, f2 – угол наклона CD; Iд>> – дифференциальный ток конца торможения (ДТО).

Принцип действия дифференциальной защиты основывается на том, что общая сумма всех токов, протекающих через защищаемый объект в нормальном режиме равна нулю, а при повреждении в защищаемой зоне – току повреждения.

Дифференциальный ток рассчитывается:

I

диф

=

I

С1

+ I

С2

,

 

 

 

 

 

 

 

где IС1, IС2 – соответственно токи сторон 1 и 2.

 

 

 

 

 

Тормозной ток рассчитывается:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

тор

=

I

С1

+

I

С2

.

 

 

 

 

 

 

 

Рекомендации по расчету уставок

94

www.bemn.by

ОАО «Белэлектромонтажналадка», Минск

 

upr@bemn.by

3.2.2 Расчёт параметров двигателя

Номинальный первичный ток двигателя рассчитывается

Iном.ДВ

=

 

 

Pном.ДВ

, А;

 

 

Uном.ДВ cos

 

 

3

 

где Iном.ДВ – номинальный ток двигателя, А;

Pном.ДВ – номинальная механическая мощность двигателя, Вт; Uном.ДВ – номинальное напряжение двигателя, В;

η – КПД двигателя;

cosφ – коэффициент мощности двигателя.

В МР801двг номинальный ток двигателя (Iдв) задаётся относительно номинального первичного тока ТТ:

Iдв =

I

ном.ДВ

,

о.е;

 

I

 

 

ном.ТТ

 

 

 

 

 

 

где Iном.ТТ – номинальный первичный ток ТТ.

В зависимости от условий работы электродвигателя пусковые токи рассчитываются следующим образом:

а) В случае прямого пуска двигателя максимальный ток выбирается равным току прямого пуска двигателя:

I

макс

= I

прям.пуск

= k

I

ном.ДВ

, А;

 

 

пуск

 

 

где kпуск – кратность пускового тока двигателя, при отсутствии паспортных данных принимается равной от 5 до 8.

б) В случае реакторного пуска двигателя максимальный ток выбирается равным току реакторного пуска, при условии что двигатель не участвует в самозапуске.

Реактивное сопротивление двигателя

x

=

U

ном.ДВ

, Ом;

 

 

 

 

 

 

д

 

3

I

 

 

 

 

прям.пуск

 

 

 

 

 

 

 

где Iпрям.пуск – первичный пусковой ток двигателя при прямом пуске, А; Uном.ДВ – номинальное напряжение двигателя, В.

Максимальный ток двигателя при реакторном пуске

Iмакс = Iпуск.ДВ

=

 

 

Uном.ДВ

 

, А;

 

 

(xс + xд

 

 

 

3

+ xр )

Рекомендации по расчету уставок

 

 

 

95

 

www.bemn.by

ОАО «Белэлектромонтажналадка», Минск

 

 

upr@bemn.by

где xс – индуктивное сопротивление сети, Ом;

xp – индуктивное сопротивление пускового реактора.

в) В случае, если возможен режим самозапуска асинхронного двигателя максимальный ток принимается равным току самозапуска двигателя:

I

макс

= I

сз.ДВ

=1,4 k

I

прям.пуск

, А;

 

 

апер

 

 

где kапер – коэффициент учитывающий апериодическую составляющую, принимается равным 1,5;

коэффициент 1,4 учитывает увеличение напряжения на шинах питания в следствии работы АВР.

3.2.3 Выбор уставки Iд>

Токовые уставки дифференциальной защиты задаются в о.е. по отношению к номинальному току двигателя.

Уставка Iд> должна быть отстроена от небаланса дифференциального тока при повреждении вторичных токовых цепей ТТ или от небаланса нормального режима.

Первый способ применяется в том случае, если недопустимо ложное отключение двигателя в случае повреждения вторичных цепей ТТ, и допускается работа двигателя при КЗ в конце обмотки статора.

Второй способ применяется в тех случаях, когда в первую очередь необходимо обеспечить сохранность электродвигателя, но при этом допускаются ложные отключении вследствие повреждения вторичных токовых цепей.

По условию отстройки от тока небаланса в условиях обрыва вторичных токовых цепей принимается

> =1,2 о.е.

Для определения обрыва вторичных токовых цепей в терминале МР801двг предусмотрена функция контроля небаланса дифференциального тока. Выбор уставок данной функции описан в пункте 7.

По условию отстройки от тока небаланса нормального режима принимается

Iд > = 0,3 о.е.

Уставка Iд> должна быть не менее 0,08 номинального вторичного тока ТТ.

В общем случае уставки участков BC (Iб1, f1) и CD (Iб2, f2) выбираются одинаковыми. При таком способе задания уставок участок BC не будет использоваться. При необходимости загрубения уставки в области высоких токов, или увеличении чувствительности в области токов соизмеримых с токами нагрузки, или повышении эффективности дифференциальной токовой отсечки могут использоваться два наклонных участка.

3.2.4 Выбор уставки f2 (f1)

Угол f2 второго наклонного участка должен обеспечить несрабатывание ступени при сквозных токах, соответствующих режиму нормальной перегрузки. Такие токи возникают при пуске и самозапуске двигателя. Для обеспечения необходимой чувствительности и отстройки от токов небаланса рекомендуется принять:

Рекомендации по расчету уставок

96

www.bemn.by

ОАО «Белэлектромонтажналадка», Минск

 

upr@bemn.by

f2 = 26 .

3.2.5 Выбор уставки Iб2 (Iб1)

 

 

Iб2 =

Iд>

,о.е.

tg(f 2)

 

 

3.2.6 Выбор уставки Iд>>

Уставка срабатывания определяется отстройкой от максимального тока электродвигателя

Iд >> = K

ОТС

K

НБ

I

макс

/ I

ном.ДВ

,о.е;

 

 

 

 

 

где KОТС – коэффициент отстройки, принимается 1,5;

KНБ – коэффициент учитывающий погрешность ТТ в переходном режиме. Принимается равным от 0,7 до 0,9.

3.2.7 Проверка по условию чувствительности к КЗ на вводах двигателя

Проверка чувствительности производится для ступени с торможением в режиме минимального тока КЗ. Значение коэффициента чувствительности должно удовлетворять

условию

K

Ч

2.

 

 

Так как тормозная характеристика задаётся в относительных значениях, то для проверки чувствительности следует оперировать относительным минимальным значением тока КЗ

I

*

=

I

 

 

 

 

КЗ.мин

 

I

 

 

 

КЗ.мин ном.ДВ

, о.е.

Для различных уровней токов КЗ коэффициент чувствительности (KЧ) рассчитывается следующим образом

при Iб1 > I

*

 

 

 

 

,

K

 

= I

*

 

/ Iд >;

КЗ.мин

Ч

КЗ.мин

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

при Iб1 < I

*

 

 

 

<

 

Iд>>

,

K

 

=1 / tg(f2);

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КЗ.мин

 

 

 

Ч

 

 

 

 

 

 

 

 

tg(f2)

 

 

 

 

 

Iд>>

 

 

 

 

КЗ*

 

 

 

 

KЧ = IКЗ*

 

при

 

 

 

< I

.мин

,

 

.мин / Iд>>.

 

 

 

tg(f2)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3.2.8 Расчёт уставок контроля целостности цепей ТТ

Данная функция необходима для предотвращения ложных срабатываний дифференциальной защиты двигателя в нагрузочных режимах при обрыве в цепях ТТ, который может внести существенную погрешность при расчете дифференциального тока.

Рекомендации по расчету уставок

97

www.bemn.by

ОАО «Белэлектромонтажналадка», Минск

 

upr@bemn.by

Функция представляет собой токовую ступень от повышения дифференциального тока. Для надёжного определения тока небаланса, вызванного повреждением цепей ТТ, рекомендуется уставку Iдmin принимать 0,3 номинального тока двигателя.

Iдmin = 0,3, о.е.

Уставка Iдmin должна быть не менее 0,08 номинального вторичного тока ТТ.

Время срабатывания алгоритма контроля целостности токовых цепей:

Tср = T

= T

+ 300, мс;

КЦ

МАКС.РЗА

 

где TМАКС.РЗА – максимальное время срабатывания самой медленнодействующей токовой защиты двигателя, мс.

Для блокировки дифференциальных ступеней при неисправности цепей тока уставка «Режим» должна быть задана как «Блок+неисп».

3.2.9 Пример расчёта ДТЗ двигателя с отстройкой от обрыва вторичных токовых цепей

Необходимо обеспечить защиту от междуфазных КЗ асинхронного двигателя. Пуск двигателя осуществляется от напряжения питающей сети. Двигатель может участвовать в режиме самозапуска. Прерывание питания двигателя недопустимо.

Таблица 3.1 – Параметры двигателя

Номинальная мощность Pном.ДВ

2000 кВт

Коэффициент мощности cos(φ)

0,88

Номинальное напряжение Uном.ДВ

6 кВ

КПД η

0,978

Кратность пускового тока kпуск

7

Коэффициент ТТ базового трансформатора тока KТТ.баз

300/5 (10Р)

Значение тока трёхфазного КЗ на вводах двигателя I(3)КЗ

5,32 кА

1. Расчёт параметров двигателя

Номинальный первичный ток двигателя

 

 

 

 

P

 

 

2000

 

I

 

=

 

ном.ДВ

=

 

= 223,6 А.

ном.ДВ

 

 

 

 

 

3

U

 

cos( )

 

3 6 0,978 0,88

 

 

 

ном.ДВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iдв = 223,6 = 0,75 о.е. 300

Ток прямого пуска

Iпрям.пуск = kпуск Iном.ДВ = 7 223,6 =1565А.

Рекомендации по расчету уставок

98

www.bemn.by

ОАО «Белэлектромонтажналадка», Минск

 

upr@bemn.by

Максимальный ток двигателя будет соответствовать току режима самозапуска

 

I

макс

= I

сз.ДВ

=1,4 k

 

I

прям.пуск

=1,4 1,5 1565 = 3287 А.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

апер

 

 

 

 

 

 

2.

Выбор уставки Iд>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Так как прерывание питания двигателя недопустимо то уставка Iд> принимается:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iд > =1,2 о.е.

 

 

 

3.

Выбор уставки f2(f1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

f2 = 26°.

 

 

 

4.

Выбор уставки Iб2 (Iб1)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iб2 = Iб1 =

Iд>

 

=

 

1,2

= 2,46 о.е.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tg(f 2)

 

tg26°

 

 

 

5.

Выбор уставки дифференциальной токовой отсечки Iд>>

 

 

Iд >> = K

ОТС

K

НБ

I

макс

/ I

ном.ДВ

=1,5 0,9 3287 / 223,6 =19,9 о.е.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6.

Выбор уставок контроля цепей ТТ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iдmin = 0,3, о.е.

 

 

 

 

 

Tср = T

 

 

= T

 

 

 

+ 300 = 900 + 300 =1200 мс.

 

 

 

 

 

 

 

 

КЦ

 

 

 

МАКС.РЗА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3.2 – Уставки к примеру 1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iдв

 

 

 

 

 

Iд>

 

 

 

 

 

Iдmin

f2(f1)

Iб2 (Iб1)

Iд>>

В устройстве

 

 

0,75 Iн

 

 

 

 

 

1,2 Iдв

 

 

 

 

0,3 Iдв

26°

2,46 Iдв

19,85 Iдв

Вторичные

 

 

3,75 А

 

 

 

 

 

4,47 А

 

 

 

 

 

1,12 А

26°

9,16 А

73,9 А

Первичные

 

 

223,6 А

 

 

 

 

268 А

 

 

 

 

 

67,1 А

26°

550 А

4439 А

7. Проверка по условию чувствительности к минимальному току КЗ на вводах двигателя

Рассчитаем минимальный первичный ток КЗ (режим двухфазного КЗ)

I

 

= I (3)

 

3

= 5,32

3

= 4,61 кА.

КЗ.мин

 

 

 

КЗ

 

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

Относительное значение минимального тока КЗ

I *

=

IКЗ.мин

=

4607

= 20,6 о.е.

 

 

 

 

КЗ.мин

 

Iном.ДВ

223,6

 

 

 

 

 

 

Рекомендации по расчету уставок

99

 

www.bemn.by

ОАО «Белэлектромонтажналадка», Минск

 

 

 

upr@bemn.by

Так как I*КЗ.мин > Iб1, то рассчитаем тормозной ток, соответствующий точке D на рисунок 3.2 (начало участка ДТО)

I

 

=

Iд>>

=

19,9

= 40,7 о.е.

тор.D

tg(f2)

tg26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поскольку выполняется условие

 

 

 

 

 

 

 

 

 

*

 

Iд>>

 

Iб1 < I

 

<

 

,

 

КЗ.мин

 

 

 

 

 

 

 

tg(f2)

 

 

2,46 о.е < 20,6 о.е < 40,7 о.е.

Найдём коэффициент чувствительности

KЧ =1 / tg(f2) = 1 / tg(26) = 2,05 > 2.

3.2.10 Пример расчёта ДТЗ двигателя без отстройки от обрыва вторичных токовых цепей

Необходимо обеспечить защиту асинхронного двигателя от междуфазных КЗ. Пуск двигателя осуществляется с помощью реактора. Двигатель не участвует самозапуске. Приоритетным является минимизация повреждений двигателя.

Таблица 3.3 – Параметры двигателя

Номинальная мощность Pном.ДВ

3200 кВт

Коэффициент мощности cos(φ)

0,9

Номинальное напряжение Uном.ДВ

6 кВ

КПД η

0,96

Кратность пускового тока kпуск

5,2

Коэффициент ТТ базового трансформатора тока KТТ.баз

600/5 (5Р)

Максимальное значение тока трёхфазного КЗ I(3)КЗ.макс

10,3 кА

Минимальное значение тока трёхфазного КЗ I(3)КЗ.мин

9,43 кА

Номинальное индуктивное сопротивление реактора xр

0,3 Ом

1. Расчёт параметров двигателя

Номинальный первичный ток двигателя

 

 

 

 

P

 

 

 

3200

 

I

 

=

 

ном.ДВ

 

=

 

= 356 А.

ном.ДВ

 

 

 

 

 

 

3

U

 

cos( )

3 6 0,96 0,9

 

 

 

ном.ДВ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Iдв =

356

= 0,59 о.е.

 

 

 

 

 

600

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рекомендации по расчету уставок

100

www.bemn.by

ОАО «Белэлектромонтажналадка», Минск

 

upr@bemn.by