Добавил:

Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.

Вуз:

Уфимский Государственный Нефтяной Технический Университет

Предмет:

[НЕСОРТИРОВАННОЕ]

Файл:

АУСЭС(3) / КП АСУЭС НА ПЕЧАТЬ!!!.docx

Скачиваний:

232

Добавлен:

17.03.2015

Размер:

8.48 Mб

Скачать

☆

<<< < Предыдущая 12 / 62 3 4 5 6 > Следующая >>>

Реферат

Курсовой проект содержит 47листов, 13 рисунков, 11 таблиц, 33 литературных источников, 7 чертежей.

Объектом проектирования является релейная защита и автоматика системы электроснабжения и электрооборудования узла стабилизации установки Л-16 (ОАО «Салаватнефтеоргсинтез», НПЗ, цех №9).

МИКРОПРОЦЕССОРНОЕ РЕЛЕ, ЭЛЕКТРОМЕХАНИЧЕСКОЕ РЕЛЕ, КОРОТКОЕ ЗАМЫКАНИЕ, ТРАНСФОРМАТОР, ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, АВР, АПВ, АВТОМАТИЗАЦИЯ, ЗАЩИТА, ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЕ, ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ.

Произведен анализ существующих микропроцессорных и электромеханических реле, расчет токов короткого замыкания, расчет релейной защиты силовых трансформаторов, кабельных линий, электродвигателей напряжением до и свыше 1000В, расчет автоматического включения резерва. Произвели выбор средств микропроцессорных защит.

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 8

1Литературный обзор, патентное исследование 9

1.1Особенности и выполнение микропроцессорной интегрированной защиты трансформаторов 9

1.2Защиты трансформатора фирмы GEC Alsthom типа КВСН-130 10

1.3Цифровая интегрированнвя защита и автоматика собственных нужд электрических станций и распределительных сетей 11

1.4Микропроцессорные комплексы защиты и автоматики «МЕХАНОТРОНИКА» 12

1.5Блок защит синхронных электродвигателей БМРЗ ДС 14

1.6Автоматика частотной разгрузки и повторного включения 16

1.7Микропроцессорные терминалы защиты и автоматики ООО «АВВ» 17

2Технологическая часть 18

3Описание схемы электроснабжения 20

4Анализ существующих схем и технических средств релейной защиты и автоматики установки 23

5РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 24

6РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ 6 - 10 КВ 29

7РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ 6 – 10/0,4 КВ 31

8РАСЧЕТ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000В 32

9РАСЧЕТ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЕМ СВЫШЕ 1000 В 34

10РАСЧЕТ АВТОМАТИКИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 36

10.1Автоматическое включение резерва (АВР) 36

10.2Расчет автоматического повторного включения (АПВ) 37

10.3Расчет автоматической частотной разгрузки 40

11ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ 43

12МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ 45

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 47

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ 48

Приложение А 50

РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ 6 – 10/0,4 КВ 50

А.1 Защита от междуфазных коротких замыканий в обмотках трансформатора 50

А.2 Защита от внешних коротких замыканий 51

А.3 Защита от перегрузки 54

Приложение Б 55

РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЕМ ВЫШЕ 1000В 55

Приложение В 59

РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В 59

Приложение Г 62

Приложение Д 64

ОПИСАНИЕ И ФУНКЦИИ ВЫБРАННЫХ РЕЛЕ 64

Д.1 Техническое описание терминала REF 543 64

Д.2 Технические данные реле РЭЗЭ-6 65

Д.3 Технические характеристики терминала RET543 66

Д.4 Технические характеристики терминала REM 543 68

Введение

Современные крупные промышленные предприятия представляют собой комплекс ряда технологических, энергетических, транспортных, информационных и других систем с непрерывным режимом работы, характеризуются сложностью структуры и взаимосвязей между ними.

Приведение в движение большинства машин и механизмов на заводах и фабриках основано на преобразовании электрической энергии электродвигателями. Кроме того, в технологии некоторых предприятий используются методы непосредственного воздействия электрического и магнитного полей.

Для доставки, распределения, регулирования подачи и изменения параметров потоков используемой электроэнергии служат различные специальные электрические устройства и оборудование.

Технически грамотное применение и управление электрооборудованием позволяет максимально реализовать технологические возможности используемого оборудования, повысить его экономическую эффективность и обеспечить безопасность условий труда.

Цифровые устройства релейной защиты благодаря функциям диагностики выявляют повреждения или анормальные режимы работы электротехнического оборудования на ранней стадии его развития. Вместе с тем, в нормальных рабочих условиях, данные получаемые от устройств защиты могут быть использованы для оптимизации работы оборудования и повышения производительности предприятия в целом.

Внедряя современные средства защиты в общую систему автоматизации, управление электротехническим объектами может быть улучшено, а нежелательные внеплановые простои сокращены. Все это приводит к быстрой окупаемости устройств релейной защиты и диагностики, делая их ценным компонентом системы автоматизации предприятия.

Использование современной элементной базы высокой степени интеграции позволит повысить аппаратную надежность самих устройств защиты и диагностики, которая должна быть не ниже, чем надежность защищаемого оборудования.

Литературный обзор, патентное исследование

Ниже рассмотрены микропроцессорные устройства РЗиА которыми возможно (и даже нужно) заменить нынешние контактные устаревшие устройства РЗиА применяемы на установке Л-16. Материал заимствован из книги Дьяконов А.Ф. и Овчаренко Н.И. Микропроцессорная РЗиА электроэнергетических систем (издательство МЭИ)

Особенности и выполнение микропроцессорной интегрированной защиты трансформаторов

Для понижающих трансформаторов с устройствами переключений ответвлений от обмотки высшего напряжения со стороны нейтрали (устройствами регулирования под нагрузкой — УРПН) предназначаются (микропроцессорные автоматические устройства защиты серии цифровых реле SPA300 совместного предприятия «АББ Реле-Чебоксары», а именно, микропроцессорное интегрированное устройство релейной защиты трансформатораSPAD346C, выполняющее функции:

продольной токовой дифференциальной защиты;
трехступенчатой токовой защиты от междуфазных КЗ;
дифференциальной токовой зашиты нулевой последовательности от КЗ на землю;
токовой защиты нулевой последовательности от однофазных замыканий на землю на стороне высшего напряжения;
токовой защиты от КЗ на землю на стороне с напряжением 0,4 кВ;
защиты от несимметричной работы.

Кроме указанных вычислительно-логических модулей микропроцессорное интегрированное устройство защиты трансформатора JPAD346С (см. рис. 4.4) содержит релейно-контактный модуль входов/выходовU4, источник питанияU5 и модульU6 входных измерительных преобразователей тока с элементами гальванической развязки. На схеме подключения цифрового релеSPAD346Cк первичным измерительным трансформаторам тока ТА1 – ТА4 обозначены входные дискретные сигналы настройкиBS1 —BS5 и оперативного управления программными функциями защитных отключений, сигналы выходной ИнформацииSSI —SS4 и отключающие воздействияTS1 —TS4. Показан порт последовательного интерфейсаSERIALPORT: передатчикТ_х и приемникR_x волоконно-оптической линии связи. Обозначены входные и выходные зажимы устройства микропроцессорных защит трансформатора.

Рисунок 1.1 – Микропроцессорный терминал защиты SPAD346C

Защиты трансформатора фирмы GECAlsthomтипа КВСН-130

Интегрированная защита трансформатора фирмы GECAlsthomтипа КВСН-130, выполняет следующие функции:

продольной дифференциальной защиты с торможением;
токовых защит от коротких замыканий на землю с зависимыми от токaвыдержками времени;
защиты от перевозбуждения (перенасыщения магнитопровода) трансформатора.

Дифференциальная защита обладает свойствами компенсации неравенства абсолютных значений и различия по фазе (фазировки) вторичных токов на сторонах высшего ВН, среднего СН и низшего НН напря-1кений с учетом действия УРПН.

Выдается информация о фазных токах, токах в дифференциальной Цепи и тормозном токе, фиксируются токи последнего повреждения, регистрируется информация о срабатываниях защиты с возможностью просмотра о пяти повреждениях и выполняются сервисные функции, двойственные микропроцессорным устройствам защиты и автоматики.

Цифровая интегрированнвя защита и автоматика собственных нужд электрических станций и распределительных сетей

Комплексные цифровые автоматические устройства на микропроцессорной элементной базе интегрированной защиты и противоаварийной автоматики, предназначенные для комплектных распределительных устройств (КРУ) собственных нужд электростанций и распределительных сетей напряжением 3—35 кВ, разработаны НПФ «Радиус» НИИ «Зенит» и НТЦ «Механотроника». Они характеризуются высокими показателями технического совершенства. Обладают широкими информационными и сервисными функциями, свойственными техническим средствам обработки информации цифровой вычислительной техникой.

Микропроцессорные устройства зашиты и автоматики НПФ Радиус. Микропроцессорные интегрированные устройства релейной защиты и автоматики типов Сириус, Сириус-М и Орион-М (рисунок 1.3), выполняют функции:

трехступенчатой токовой защиты от многофазных КЗ с вычислениями расстояния до места (Сириус) и зависимых от тока выдержек времени (Орнон-М);
направленной токовой защиты (Сириус-М);
защиты от однофазных замыканий на землю (Сириус);

защиты от несимметричных режимов и потери фазы;
исполнения воздействий на отключение от дуговой защиты КРУ и газовой защиты трансформатора;
автоматики резервирования отказа выключателя в действии на отключение КЗ (УРОВ);

Рисунок 1.3 - МП интегрированные устройства РЗ и А типов Сириус

автоматики повторного включения выключателей, отключенных защитой или автоматикой частотной разгрузки;
фиксирования и хранения обширной информации о девяти последних аварийных ситуациях в системе электроснабжения, о запусках и действиях устройства и произведенных противоаварийных отключениях и включениях.

Несколько типоисполнений микропроцессорных фиксирующих индикаторов (ИМФ) обеспечивают автоматический поиск поврежденного присоединения при однофазном замыкании на землю или обрывах провода, определение расстояния до места междуфазного КЗ, фиксирование значений составляющих нулевой последовательности напряжений и токов, необходимых для расчетов расстояний до места однофазного повреждения.

Микропроцессорные комплексы защиты и автоматики «МЕХАНОТРОНИКА»

Они поставляются в виде комплектов многофункциональных микропроцессорных блоков релейной защиты и автоматики БМРЗ 04, специальных защит синхронных электродвигателей БМРЗ ДС, автоматической частотной разгрузки и частотного АПВ типа БМ АЧР с многофункциональным цифровым измерительным реле частоты БММРЧ.

Рисунок 1.4 – Функциональная схема алгоритма РЗ МПУ БРМЗ

Многофункциональный микропроцессорный блок БМРЗ 04 наиболее универсален и выполняет функции:

направленной трехфазной или ненаправленной двухфазной трехступенчатой токовой защиты с комбинированным пуском по напряжению с независимой и обратно зависимой от тока выдержкой времени;
направленной защиты от однофазных замыканий на землю;
защиты от несимметрии нагрузки и обрыва фазы;
резервирование отказов действия выключателей на отключение (УРОВ);
автоматики повторного включения;
автоматики включения резервных выключателей;
автоматики ограничения снижения напряжения (защиты минимального напряжения);
исполнения воздействий автоматики ограничения снижений и повышений частоты и частотного АПВ;
определения места повреждения и осциллографирования электрических величин в аварийных режимах;
электродуговой защиты и самодиагностики.

Блок защит синхронных электродвигателей БМРЗ ДС

Этот блок содержит новую по принципу действия защиту от возможного после отключения КЗ в сети выпадения его из синхронизма, защиты любых электродвигателей от несимметрии и повторного пуска при перегреве.

Функциональные и информационные возможности БМРЗ ДС:

настройка путем программирования;
местный и дистанционный ввод параметров настройки;
отображение установленных значений параметров срабатывания защит;
сигнализация о 'срабатывании защит, о неисправностях на панели блока и в АСУ; учет количества пусков защит;
отображение напряжений и токов обратной последовательности;
измерение потребляемой электродвигателем активной мощности;
контроль и индикация положения выключателя электродвигателя;
запись пускового тока электродвигателя, учет количества его пусков;
информация, хранение и отображение информации о запусках защиты при пусках электродвигателя и срабатывания защит при трех последних аварийных ситуациях;
осциллографирование напряжений и токов последнего КЗ;
непрерывный самоконтроль исправности и возможность проверки оператором без отключения блока;
двухсторонний обмен информацией с ПЭВМ и АСУ.

На рисунке 1.5 приведена схема подключения БМРЗ ДС к измерительным трансформаторам напряжения TV и тока ТА электродвигателя, к электромагнитам отключения YAT и включения YAC выключателя (через сигнальные контакты Q.I, Q,2 выключателя Q (на рисунке 1.5 не показан), к источнику питания -/~ 220 В, а также к ПЭВМ (канал RS-232C) и волоконно-оптической линии связи с АСУ (канал RS-485). На схеме обозначены модули аналоговых сигналов MAC, цифрового преобразователя МЦП, ввода-вывода МВБ, блока питания £77. Показаны светодиоды VD1, VD2 сигнализации включенного (РПВ) и отключенного (РПО) положений выключателя.

Рисунок 1.5 – Схема подключения БМРЗ ДС

К модулю МВБ-Х2 розеткой РП10-ЗОЛУ подключается жгут проводов от контактов исполнительных реле KL1— KL14, функциональные назначения которых обозначены:

ФОО — функция опережающего отключения;

ЗМН— защита минимального напряжения;

ЗПД — зашита перегретого электродвигателя;

ПРДП— предупредительная сигнализация.

Контактом реле KL15 производится отключение выключателя электродвигателя.

Автоматика частотной разгрузки и повторного включения

Микропроцессорный блок автоматической частотной разгрузки БМ АЧР совместно с блоком многофункционального реле частоты БМ МРЧ обеспечивает функционирование исполнительной и измерительно-вычислительной частей автоматики ограничения снижения частоты — автоматики частотной разгрузки категорий АРЧ1, АРЧИ и АРЧП1 и частотного АПВ.

Важная особенность микропроцессорной частотной автоматики — свойство адаптивности к возникающему дефициту мощности не допускает излишних отключений при снижении частоты.

Отличительными особенностями ее измерительной части являются:

программирование восьми частотных измерительных реле с контролем частоты, скорости ее изменения и напряжения;
высокая точность к стабильность уставок по частоте в пределах 45—55 Гц, скорости изменения частоты 0 <df/dt < 10 Гц/с, напряжения 0,4—1,2 номинального значения, выдержек времени АРЧИ и ЧЛПВ, изменяемых в пределах 0—120 с;
осциллографирование электрических величин переходных процессов изменение частоты;
интеллектуальный интерфейс (с оператором) с клавиатурой к алфавитно-цифровым дисплеем;
наличие каналов связи с ПЭВМ и АСУ;
высокоэффективная самодиагностика.

Действие измерительной части (ЕМ МРЧ) основано на счете тактовых импульсов в течение изменяющейся (при снижении или повышении частоты) длительности периода. Используется вычитающий счетчик, в который периодически после каждого считывания записывается некоторое количество импульсов, значительно превышающее их число, размещающееся на интервале времени, равном номинальной длительности периода промышленной частоты. В течение истинного времени периода изменения входного напряжения производится вычитание тактовых импульсов из счетчика. Разность записанного и оставшегося к концу периода в счетчике импульсов отображает его длительность, обратно пропорциональную частоте.

Микропроцессорные терминалы защиты и автоматики ООО «АВВ»

Объединенным с международным концерном ABBпредприятием ООО «АББ Реле-Чебоксары» созданы и поставляются микропроцессорные комплектные реле защиты и автоматики типовSPA100,SPA300 и унифицированные комплексы релейной защиты, автоматики, управления и сигнализации — терминалы серийSPAC800. Микропроцессорные терминалы интегрируются в иерархическую АСУ электростанции, являясь ее нижним уровнем.

Цифровые реле серий SPA100 иSPA300 предназначены для осуществления функций основной и резервной защит, и автоматики ограничения снижения напряжения и частоты (АЧР) и повторного включения (АПВ, ЧАПВ) электроэнергетических объектов, автоматического управления устройствами регулирования под нагрузкой (УРПН) трансформаторов и автотрансформаторов. Они выполняют функции токовых ступенчатой (ненаправленной или направленной) и дифференциальной защит от КЗ, несимметричных режимов и перегрузок, защиты от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) в системах напряжениями 6—35 кВ и однофазных коротких замыканий (ОКЗ) в сетях напряжением 0,4 кВ и указанных видов противоаварийной автоматики.

Технологическая часть

Установка Л–16–1 – установка гидроочистки и лёгкого гидрокрекинга нефтяных, газоконденсатных дистиллятов на алюмоникельмолибденовом или алюмокобальтмолибденовом катализаторе в среде водорода при давлении до 55 кгс/см² и при температуре до 425 ^ОС.

Обязательным условием безопасной работы на установке является четкое выполнение технологического режима, поэтому необходимо:

Не допускать снижения расхода продукта к печам П–3, П–4, т.е. не допускать остановки насосов Н-3, 4, 5, 33, 34, 35, что может привести к закоксовыванию или прогару труб змеевиков печей П–3, П–4.
Не допускать повышения давления в колоннах стабилизации К–1, К–2 выше 0,8 кгс/см², что может привести к подрыву ППК и большим сбросам на факел (относится к насосам Н-3, 4, 5, 33, 34, 35).
Не допускать снижения уровня нефтепродукта в колоннах К–1, К–2 ниже 30% шкалы вторичного прибора, что может привести к сбросу горячих насосов, закоксовыванию или прогару змеевиков печей П–3, П–4 (относится к насосам Н-3, 4, 5, 33, 34, 35).
Не допускать превышения значений температуры выводимых нефтепродуктов выше нормы, что приведет к загазованности и повышению степени пожароопасности в продуктовых парках (относится к воздушным холодильникам ВХ-101, 102, 103, 18, 18а, 19).

Рисунок 1 – Технологическая схема блока стабилизации установки Л-16-1

Описание схемы электроснабжения

В отношении надежности электроснабжения электроприемники установки Л-16-1 относятся к I категории. Они не допускают перерыва электроснабжения, так как это может повлечь за собой опасность для жизни людей, нарушение технологического процесса, повреждение оборудования. Поэтому электроприемники первой категории обеспечиваются электроэнергией от двух независимых источников питания, и перерыв электроснабжения допускается лишь на время автоматического ввода в действие резервного питания.

Для питания электроприемников применяется радиальная схема электроснабжения. При радиальной схеме от шин источников питания отходят линии к каждому распределительному пункту или трансформаторной подстанции. Радиальные схемы отличаются простотой выполнения и надежностью эксплуатации.

Электропотребители установки Л-16-1 запитаны с КТП. Распределение электроэнергии по потребителям установки производится на РТП-51 (на напряжение 6 и 0,4кВ) и на ТП Л-16-1 (на напряжении 0,4кВ).

В ТП Л-16-1 установлены два трансформатора ТМЗ-1000/10-72У1 запитанные напряжением 6000В.Трансформатор №1 мощностью 1000кВА запитан с КП-11 ячейка №10а.Трансформатор №2 мощностью 1000кВА запитан с КП-11 ячейка №19б.В ТП Л-16-1 установлен щит типа КТП 2х1000кВА щиты 1Щ, 2Щ, 3Щ, панели управления электродвигателя № 33, 34, 35.

Щит КТП 2х1000 кВА расположен в здании насосной пожаротушения. Питание щита осуществляется через два трансформатора типа ТМЗ-1000/10-72-У-1, запитанных напряжением 6000 В.Трансформатор №1 мощностью 1000 кВА запитан с КП-11 яч.10 «А». Трансформатор №1 мощностью 1000кВА запитан с КП-11 яч.19 «Б».

Щит КТП 2х1000кВА 0,4кВ состоит из двух секций I и II (система А и Б), система А и Б запитаны через вводные автоматические выключатели АВМ20СВ I_н= 1500А и имеют между собой межсекционный автомат типа АВМ20СВ I_н= 1500А. При нормальной работе секции запитаны раздельно, т.е. межсекционный автомат отключен.

В таблице 3.1 представлены основные потребители электроэнергии низшего напряжения (НН) установки Л-16.

Таблица 3.1 – Технические данные электродвигателей

№ позиции	Тип двигателя	Р, кВт	U, B	I_н, А	s	η	cosφ
Н-1	4АЗМП	500	6000	56,2	-	0,92	-	-	-	-
Н-2	4АЗМП	500	6000	56,2	-	0,92	-	-	-	-
Н-3	4АЗМП	500	6000	56,2	-	0,92	-	-	-	-
Н-4	АИМР225M2	55	380	95	0,015	0,935	0,89	6,9	1,2	2,7
Н-5	АИМР225M2	55	380	95	0,015	0,935	0,89	6,9	1,2	2,7
Н-6	АИМР225M2	55	380	95	0,015	0,935	0,89	6,9	1,2	2,7
Н-7	ВАО-61-4У2	13	380	25	0,052	0,88	0,86	7	1,5	2,2
Н-8	ВАО-61-4У2	13	380	25	0,052	0,88	0,86	7	1,5	2,2
Н-9	ВАО-61-4У2	13	380	25	0,052	0,88	0,86	7	1,5	2,2
Н-33	ВАО3-280M2	132	380	290	0,013	0,91	0,88	6,5	1,8	2,2
Н-34	ВАО3-280M2	132	380	290	0,013	0,91	0,88	6,5	1,8	2,2
Н-35	ВАО3-280M2	160	380	290	0,013	0,91	0,88	6,5	1,8	2,2
Н-37	ВАО-42-4У2	5,5	380	15	0,063	0,865	0,96	6	1,6	2,5
Н-101	АИМР180М2У2,5	30	380	80	0,017	0,93	0,88	6,7	2,5	2,7
Н-102	АИМР180М2У2,5	30	380	80	0,017	0,93	0,88	6,7	2,5	2,7
Н-103	ВАО-42-4У2	5,5	380	15	0,063	0,865	0,96	6	1,6	2,5

Кабели применяемые для питания электроприемников от ТП-Л-16 представлены в таблице 3.2

Таблица 3.2 – Силовые кабели на 0,4 кВ

Расположение кабеля	, А	Марка кабеля	, А
От РУ 0,4кВ до электроприёмника
насоса Н-4	80	АВВГ 4 × 50	155
насоса Н-5	80	АВВГ 4 × 50	155
насоса Н-6	80	АВВГ 4 × 50	155
насоса Н-7	25	АВВГ 4 × 4	35
насоса Н-8	25	АВВГ 4 × 4	35
насоса Н-9	25	АВВГ 4 × 4	35
насоса Н-33	200	АВВГ 4 × 120	260
насоса Н-34	200	АВВГ 4 × 120	260
насоса Н-35	250	АВВГ 4 × 120	260
насоса Н-37	11	АВВГ 4 × 4	35
насоса Н-38	11	АВВГ 4 × 4	35
насоса Н-101	50	АВВГ 4 × 16	80
насоса Н-102	50	АВВГ 4 × 16	80
насоса Н-103	11	АВВГ 4 × 4	35
воздушного холодильника ВХ-18^а	60	АВВГ 4 × 16	80
воздушного холодильника ВХ-18	60	АВВГ 4 × 16	80
воздушного холодильника ВХ-19	60	АВВГ 4 × 16	80
воздушного холодильника ВХ-101	60	АВВГ 4 × 16	80
воздушного холодильника ВХ-103	140	АВВГ 4 × 70	175
Освещение	<10	АВВГ 4 × 4	35

Автоматические выключатели серии ВА являются наиболее современными. Предназначены для отключения электрических цепей при перегрузках, при токах КЗ, при понижении напряжения. Буква «Г» в обозначении серии означает, что эти автоматы служат для пуска, отключения и защиты электродвигателей.

Таблица 3.3 –Автоматические выключатели

Номер позиции	Тип автомата	U_а.ном, В	I_а.ном, А	I_{а.н.расц}, А	K	K·I_{а.н.расц}, А	I_а.отс, А
Н-4	ВА51	660	160	120	1,25	150	160
Н-5	ВА51	660	160	120	1,25	150	160
Н-6	ВА51	660	160	120	1,25	150	160
Н-7	ВА51Г25	660	25	25	1,35	34	25
Н-8	ВА51Г25	660	25	25	1,35	34	25
Н-9	ВА51Г25	660	25	25	1,35	34	25
Н-33	ВА51-35	660	400	400	1,00	400	400
Н-34	ВА51-35	660	400	400	1,00	400	400
Н-35	ВА51-35	660	400	400	1,00	400	400
Н-37	ВА22-27	660	40	20	1,00	20	40
Н-101	ВА51Г25	660	100	100	1,25	125	100
Н-102	ВА51Г25	660	100	100	1,25	125	100
Н-103	ВА51Г25	660	40	20	1,00	20	40

Анализ существующих схем и технических средств релейной защиты и автоматики установки

Для всех электродвигателей 6000 В и 380 В предусмотрен прямой пуск при полном напряжении сети.

В качестве пусковой аппаратуры на момент прохождения учебной ознакомительной практики на установке Л-16 принято устаревшее оборудование:

- для электродвигателей 6 кВ – высоковольтные выключатели типа ВПМ-10к с соленоидными приводами, установленные в распределительном устройстве подстанции и взрывозащищенные посты управления (сборные на ключей КУ-700 и амперметров Д-180) на рабочем месте у механизма;

- для электродвигателей 380 В – станция управления «БУ» для двигателей установленных в помещениях с взрывоопасной средой или требующих автоматического или дистанционного управления и магнитные пускатели серии «П».

Самозапуск предусмотрен только для части электродвигателей (Н-4, 5, 6, 33, 34, 35)

Пусковая аппаратура во многом исчерпала свой ресурс и требует постоянного ремонта или замены.

Для этого разработаем систему релейной защиты и автоматики на основе новейшего оборудования для модернизации электрической части блока стабилизации установки Л-16.

РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Расчёт токов короткого замыкания на стороне 6кВ выполнен в базисных единицах. Принимаем базисную мощность равную S_б= 100МВ·А;Исходная схема и схема замещения представлены на чертеже 2 графической части.

Исходные данные: к трансформаторной подстанции ТП-Л-16 от КП-11 яч.10«А» и яч.19 подходят 2 кабеля – ААШВ 3х150; кабель от шин 6кВ до трансформатора 6/0,4кВ – ААШВ 3х120; реактор отсутствует.

Базисный ток определяется по формуле

(4.1)

Ударный ток определяется по формуле

(5.2)

где К_у.к1– ударный коэффициент принимается К_у.к1= 1,65, для стороны высокого напряжения.

Так как мощность трансформатора , то активное сопротивление не учитывается [20] и индуктивное сопротивление для трансформатора подстанции определяется по формуле

, (5.3)

Сопротивление кабеля R_уд= 0,071 Ом/км, Х_уд= 0,077 Ом/км, протяженность не более l = 1,5 км. Ввиду расчета сопротивления на высокой стороне, активным сопротивлением кабеля можно пренебречь. Индуктивное сопротивление кабельной линии определяется по формуле

, (5.4)

где Х = Х_уд·l- индуктивное сопротивление в именованных единицах, Ом;

Рассчитаем ток короткого замыкания для стороны высшего напряжения до точек К1, К2 и К3. Для этого воспользуемся программой «Расчет токов короткого замыкания свыше 1 кВ» (рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 – Исходные данные и результаты расчета в программе

Эта программа также позволяет рассчитать максимально-токовую защиту для кабельной линии стороны высшего напряжения, которая представлена в 6 пункте.

Рассчитаем токи короткого замыкания для стороны низшего напряжения.

При расчете токов КЗ в электроустановках, получающих питание непосредственно от сети энергосистемы, допускается считать, что понижающие трансформаторы подключены к источнику неизменного по амплитуде напряжения через эквивалентное индуктивное сопротивление системы. Значение этого сопротивления (х_с) в миллиомах, приведенное к ступени низшего напряжения сети, рассчитывают по формуле

(5.5)

где U_ср.НН– среднее номинальное напряжение сети, подключенной к обмотке низшего напряжения трансформатора, В;

U_ср.ВН– среднее номинальное напряжение сети, к которой подключена обмотка высшего напряжения трансформатора, В;

I_к.ВН–действующее значение периодической составляющей тока при трехфазном коротком замыкании у выводов обмотки высшего напряжения трансформатора, кА

Активное и индуктивное сопротивления силовых трансформаторов определяется по формуле:

; (5.6)

, (5.7)

где - номинальная мощность трансформатора, кВА;

- напряжение короткого замыкания трансформатора, %;

- потери короткого замыкания в трансформаторе, кВт;

- номинальное напряжение обмотки НН трансформатора, кВ.

Общее активное и индуктивное сопротивление до точки КЗ (прямой последовательности) и ударный коэффициент определяется суммированием сопротивлений всех элементов

Σr_к4= r_т+ r_QF1+ 2r_п.ш.+ r_ш; (5.8)

Σx_к4= x_c+ x_т+ x_QF1+ x_ш; (5.9)

(5.10)

При электроснабжении электроустановки от энергосистемы через понижающий трансформатор начальное действующее значение периодической составляющей трехфазного тока КЗ (I_по) в килоамперах без учета подпитки от электродвигателей рассчитывают по формуле

Максимальное апериодическое значение тока трехфазного короткого замыкания в точке определяется по формуле

, (5.11)

Значение тока двухфазного короткого замыкания определяется по формуле

(5.12)

Значение тока однофазного короткого замыкания определяется по формуле

(5.13)

z_т–полное сопротивление трансформатора однофазному короткому замыканию, для трансформаторов модностью 1000 кВа z_т= 81 мОм.

Максимальное значение ударного тока в точке определяется по формуле

, (5.14)

Рассчитаем токи КЗ, для этого воспользуемся программой «Расчет токов короткого замыкания», которая используется для расчетов токов короткого замыкания для электроустановок напряжением до 1000 В.

Результаты расчета в программе ТКЗ (разработанные С.А. Шеином и А.Н. Косогорином), представлены на рисунке 5.2 и в таблице 5.1.

Рисунок 5.2 – Расчет токов КЗ в программе ТКЗ

Таблица 5.1 - Значения токов короткого замыкания

Элемент	I⁽³⁾, кА	I⁽²⁾, кА	I⁽¹⁾, кА	i_уд, кА
Трансформатор ТМ-1000	13.938	12.071	15.084	29.962
Авт.выключатель ВА 400А	13.721	11.883	14.823	29.108
Шинопровод ШРА73	12.401	10.739	11.043	26.131
Авт.выключатель ВА 400А	12.189	10.556	10.880	25.513
Кабель ВВГ 4х120	12.002	10.394	10.474	24.952
Шинопровод ШРА73	10.311	8.929	7.458	21.289
Авт.выключатель ВА 140А	9.816	8.501	7.209	19.435
Кабель ВВГ 4х70	9.609	8.322	6.938	18.753

РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ КАБЕЛЬНЫХ ЛИНИЙ 6 - 10 КВ

Максимальная токовая защита рассчитана в программе КЗ-МТЗ, предназначенной для расчета токов КЗ напряжением свыше 1кВ, а также для уставок токовой защиты (автор Бадретдинов М.Ю., 2004г).810

Результаты расчета уставок токовой защиты представлены на рисунке 6.1.

Рисунок 6.1 – Максимально токовая защита кабельных линий

В качестве релейной защиты кабельной линии 6 – 10 кВ примем терминал защиты фидеров REF 543 предназначены для выполнения функций защиты (таблица 6.1), измерения, обеспечения качества электропитания, управления, контроля состояния, связи, а также общие и стандартные функции присоединений напряжением 6 - 35 кВ.

Технические параметры данного терминала REF 543 представлены в приложении Д.1.

Принципиальная электрическая схема защиты кабельной линии представлена на чертеже 3 графической части.

Рисунок 6.1 – Терминал защиты фидера REF543 и трансформатораRET 543

Таблица 6.1 - Функции защиты, обеспечиваемые терминалами REF 543

Функция	Описание
CUB1Cap	3-фазная защита от асимметрии токов для батарей шунтирующих конденсаторов
CUB3Low	Защита от разрывности фазы
DEF2	Направленная защита от КЗ на землю (каскадно)
DOC6	3-фазная направленная защита от перегрузки по току (каскадно)
FLOC	Определение места повреждения
Freq1St	Защита от пониженной или повышенной частоты (каскадно)
Fusefail	Контроль отказа предохранителя
MotStart	3-фазный контроль пуска электродвигателей
NEF1	Ненаправленная защита от КЗ на землю (каскадно)
NOC3	3-фазная ненаправленная защита от перегрузки по току (каскадно)
OL3	3-фазная защита от перегрузки для батарей шунтирующих конденсаторов
OV3	3-фазная защита от превышения напряжения (каскадно)
PSV3St	Защита по чередованию фаз напряжений (каскадно)
ROV1	Защита от превышения остаточного напряжения (каскадно)
SCVCSt	Синхроконтроль /контроль напряжения (каскадно)
TOL3Cab	3-фазная тепловая защита кабелей от перегрузки
TOL3Dev	3-фазная тепловая защита устройств от перегрузки
UV3	3-фазная защита от пониженного напряжения (каскадно)

РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ 6 – 10/0,4 КВ

Для трансформаторов должны предусматриваться устройства релейной защиты, действующие при повреждение внутри бака, при междуфазных коротких замыканиях в обмотке и на выводах, при витковых замыканиях в обмотках, при внешних коротких замыканиях, при перегрузках, при понижениях уровня масла.

Релейная защита должна удовлетворять требованиям ПУЭ.

В качестве релейной защиты трансформатора 6/0,4 кВ примем терминал защиты трансформатора RET 543 (рисунок 6.1) предназначенный для использования в распределительных сетях для защиты, управления и мониторинга двухобмоточных силовых трансформаторов.

Принципиальная схема защиты силового трансформатора представлена на чертеже 4 графической части. Расчет уставок приведён в приложении А. Функции защиты, обеспечиваемые терминалами REТ 543, представлены в таблице 6.1.

Таблица 6.1 - Функции защиты, обеспечиваемые терминалами REТ 543

Функция	Описание
DEF2	Направленная защита от КЗ на землю (каскадно)
Diff6T	Стабилизированная трехфазная диф. защита трансформатора
DOC6	3-фазная направленная защита от перегрузки по току (каскадно)
Freq1St	Защита от пониженной или повышенной частоты (каскадно)
Fusefail	Контроль цепей напряжения
Inrush3	Трехфазный орган определение броска тока намагничивания трансформатора
NEF1	Ненаправленная защита от КЗ на землю (каскадно)
NOC3	3-фазная ненаправленная защита от перегрузки по току (каскадно)
NPS3	Защита тока обратной последовательности (NPS) (две ступени)
OE1	Защита от перевозбуждения (две ступени)
OV3	Трехфазная защита максимального напряжения (две ступени)
PSV3St	Защита обратного чередования фаз (две ступени)
REF4A(В)	Стабилизированная ограниченная защита от замыканий на землю высокой (низкой) стороны
ROV1	Защита максимального напряжения нулевой последовательности (три ступени)
TOL3Dev	Трехфазная защита термической перегрузки
UI6	Трехфазная защита минимального полного сопротивления (две ступени)
UV3	3-фазная защита от пониженного напряжения (две ступени)

РАСЧЕТ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000В

Для расчета релейной защиты выбираем асинхронный электродвигатель привода насоса Н-4 типа АИМР225M2. Технические характеристики электродвигателя приведены в таблице 8.1.

Таблица 8.1 – Характеристика электродвигателя насоса

№ позиции

Тип

двигателя

Р, кВт

U, B

I_н, А

cosφ

Н-4

АИМР225M2

380

0,015

0,935

0,89

6,9

1,2

2,7

Методика расчета релейной защиты приведена в Приложении А (п.3).

Результаты расчета:

ток срабатывания токовой отсечки = 917,7 А;

коэффициент чувствительности = 4,43 А;

ток срабатывания реле = 142,5 А.

На основе произведенных расчетным данных, приведенных в Приложении В, произведем выбор релейной защиты электродвигателей напряжением до 1000В.

Релейная защита должна удовлетворять требованиям ПУЭ.

В качестве защиты для электродвигателей напряжением до 1000 В применили реле РЭЗЭ-6, предназначенное для защиты асинхронных двигателей и вращаемых ими механизмов (насосы), путем отключения или блокирование пуска двигателей при возникновении следующих аварийных ситуаций: недопустимая перегрузка двигателя по току, нештатное исчезновение нагрузки двигателя («сухой ход» насоса), недостаточное сопротивление изоляции обмотки относительно корпуса, тепловая перегрузка двигателя.

Климатическое исполнение – У3.1 по ГОСТ 15150-69 (температура воздуха -10…+40⁰С).

Технические данные реле РЭЗЭ-6 приведены в Приложении Д.2.

Принципиальная схема РЗ и А электродвигателя напряжением до 1000В приведена на чертеже 7 графической части.

Для сравнения произведем расчет уставок релейной защиты асинхронного двигателя центробежного насоса поз.Н-4 с помощью программы «Расчет двигателей до 1 кВ».

Рисунок 8.1 – Расчет уставок защиты асинхронного двигателя

напряжением до 1000В.

По результатам расчета в программе можно сделать вывод что расчет, приведенный в приложении, произведен верно.

РАСЧЕТ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ НАПРЯЖЕНИЕМ СВЫШЕ 1000 В

Так как на установке Л-16 в блоке стабилизации нет высоковольтных двигателей, то рассчитаем релейную защиту СД позиция Н-1, который относится к блоку ректификации. Технические данные двигателя приведены в таблице 9.1

Таблица 9.1 – Технические данные двигателя насоса Н-1

№ позиции

Тип

двигателя

Р, кВт

U, B

I_н, А

cosφ

Н-1

4АЗМП

500

6000

56,2

0,96

0,89

5,1

0,90

2,1

Произведем расчет уставок релейной защиты синхронного двигателя центробежного насоса поз.Н-4 с помощью программы «Расчет двигателей свыше 1 кВ».

Рисунок 8.1 – Расчет уставок защиты синхронного двигателя

напряжением свыше1000В.

Для защиты синхронных двигателей примем терминалы защиты серии REM543 (рисунок 9.1). Функции защиты, обеспечиваемые терминалом REM543, приведены в таблице 9.1

Принципиальная схема РЗиА электродвигателя напряжением свыше 1000В представлена на чертеже 6 графической части.

Рисунок 9.1 – Терминал защиты двигателя REM543

Таблица 9.1 - Функции защиты, обеспечиваемые терминалами REМ543

Обозначение по МЭК	Функции программного обеспечения, реализуемые на указанной аппаратнойплатформе (по выбору). Загрузку процессора необходимо проверить.	Код
ЗI >	Защита от междуфазных коротких замыканий (МТЗ) (3 ступени)	NOC3
I(U)>	Трехфазная ненаправленная МТЗ зависимая от напряжения (2 ступени)	VOC6
З∆I >	Высоко-импедансная дифференцальная защита для двигателей	Diff3
I0 >, I0 >-->	Ненаправленная и направленная защита от замыканий на землю (по 3 ст.)	NEF1,DEF2
U0 >	Защита максимального напряжения нулевой последовательности (3 ст.)	ROV1
∆I0 >,REF	Высоко-импедансная продольная дифференциальная защита от замыканий на землю	REF1
3	Защита от перегрузки и несимметричного режима работы нагрузки	TOL3DEV
I2 >	Защита по току обратной последовательности (2 ступени)	NPS3
3U >, 3U <, [U1<,U2>,U1>]	Защита от повышения/понижения напряжения, по напряжению прямой или обратной последовательности (по 2 ступени)	OV3, UV3, PSV3St
I_S²t, n<	Защита пусковых режимов двигателя	MotStart
3I<	Трехфазная ненаправленная защита от снижения тока нагрузки (2 ступени)	NUC3St
3I←, 3I→	Защита от обратного чередования фаз	PREV3
3I_2f>	Определение броска тока намагничивания или пуска двигателя	Inrush3
FUSEF	Контроль повреждения измерительных цепей тока и напряжения	FuseFail

РАСЧЕТ АВТОМАТИКИ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
1. Автоматическое включение резерва (АВР)

В системах электроснабжения при наличии двух (и более) источников питания часто целесообразно работать по разомкнутой схеме. При этом все источники включены, но не связаны между собой, каждый из них обеспечивает питание выделенных потребителей. Такой режим работы сети объясняется необходимостью уменьшить ток к. з., упростить релейную защиту, создать необходимый режим по напряжению, уменьшить потери электроэнергии и т. п. Однако при этом надежность электроснабжения в разомкнутых сетях оказывается более низкой, чем в замкнутых, так как отключение единственного источника приводит к прекращению питания всех его потребителей. Электроснабжения потребителей, потерявших питание, можно восстановить автоматическим подключением к другому источнику питания с помощью устройства автоматического включения резервного источника (УАВР).

В существующей схеме устройство автоматического включения резерва не предусмотрено. При пропадании напряжения на одной из секций подача напряжения производится вручную. Модернизируем систему и установим АВР.

Рассчитаем уставки срабатывания АВР в программе «АВР» разработанной Расщепкиным Е.А.

Рисунок 10.1 – Расчеты АВР в программе «АВР»

при минимальных и максимальных значениях

При расчетах в данной программе использовались следующие значения:

- коэффициент надежности принимается 0,25 – 0,4;

- выдержка времени срабатывания защит первой ступени принимается 0,2-0,3 с;

- время отключения выключателя принимается 0,12 с;

- время включения выключателя принимается 0,3 с;

В качестве уставок АВР примем средние значения полученные при расчетах в программе «АВР»: напряжение срабатывания реле напряжения 20В, время срабатывания АВР1 0,37 с, время срабатывания АВР2 0,9 с.

Включенный от устройства АВР секционный выключатель имеет защиту, действующую с ускорением после АВР.

В качестве технического средства применим шкаф автоматический ввода резервного электропитания АВР серии ЯУ8000 на токи от 100А до 1500А.

Расчет автоматического повторного включения (АПВ)

Большинство повреждений воздушных линий электропередачи возникает в результате схлестывания проводов при сильном ветре и гололеде, нарушения изоляции во время грозы, падения деревьев, набросов, замыкания проводов движущимися механизмами и т. п. Эти повреждения неустойчивы и при быстром отключении поврежденной линия самоустраняются. В этом случае при повторном включении линии она остается а работе и электроснабжение потребителей не прекращается. Повторное включение осуществляется автоматически устройством автоматического повторного включения (УАПВ). При устойчивых повреждениях защита снова отключает линию после действия УАПВ, т, е. происходит неуспешное АПВ, По статистическим данным, УАПВ в системах электроснабжения нашей страны имеют в среднем 60 - 75% успешных действий. Такая эффективность УАПВ делает их одним из основных средств повышения надежности электроснабжения. Согласно ПУЭ, устройствами АПВ должны оборудоваться воздушные и смешанные кабельно-воздушные линии всех типов напряжением выше 1 кВ при наличии на них соответствующих коммутационных аппаратов. В эксплуатации применяются устройства АПВ, различающиеся по следующим основным признакам: по числу фаз выключателей, включаемых устройством АПВ, - трехфазное (ТАПВ) и однофазное (ОАПВ); по способу проверки синхронизма при АПВ - для линий с двусторонним питанием; по способу воздействия на привод выключателя - механические и электрические устройства АПВ; по кратности действия - АПВ однократного и многократного действия.

Время срабатывания однократного АПВ определяется по следующим условиям

, (11.1)

где t_г.в.– время готовности выключателя, которое в зависимости от типа выключателя обычно находится в пределах от 0,2 – 2 с;

t_зап- время запаса для расчёта принимается равным примерно 0,5 с.

Принимаем для времени срабатывания устройства АПВ 3 с.

Для одиночных воздушных линий 6 - 110 кВ с односторонним питанием принимается время срабатывания в пределах 3 – 5 с. При такой выдержке времени до момента АПВ линии наиболее вероятно самоустранение причин, вызвавших неустойчивое к. з. (падение деревьев, набросы веток и других предметов, приближение к проводам передвижных механизмов), а также успевает произойти деионизация среды в месте к. з. Для повышения процента успешных действий выполняют двукратное АПВ линии.

Для обеспечения однократности действия АПВ выключателя, оборудованного пружинным или грузовым приводом, минимальное время напряжения пружин или подъема груза (- время возврата АПВ) должно быть выбрано большим максималь-ного времени действия защиты после включения на устойчивое к.з. при наличии в схеме АПВ реле времени с уставкой

, (11.2)

где t_зап= 2 – 3 с – время запаздывания.

с.

Минимальное время напряжения пружин стандартных приводов составляет 5,5с, максимальное – 15 с.,что вполне обеспечивает однократность действия АПВ.

Время срабатывания второго цикла двукратного АПВ – 15 с.

Это объясняется необходимостью подготовки выключателя к возможному третьему отключению к.з. при устойчивом повреждении линии. Наряду с этим увеличение повышает вероятность успешного действия АПВ во втором цикле. Для выключателей возврата приводамине должно быть меньше времени возврата привода в состояние готовности к АПВ, т.е. времени натяжения пружин; рекомендуемое значениене менее 15 – 20 с.

В эксплуатации получили применение следующие виды устройств АПВ: трехфазные, осуществляющие повторное включение трех фаз выключателя после их отключения релейной защитой; однофазные, осуществляющие включение одной фазы выключателя; комбинированные, осуществляющие включение трех фаз (при междуфазных повреждениях) или одной фазы (при однофазных КЗ).

Для обеспечения АПВ применяем устройство АПВ 2. Его технические данные приведены ниже.

Диапазон изменения уставок выдержки времени:

– для первого включения - (0,5-8) с;

– для второго включения - (5-80) с.

Отсчет выдержки времени второго включения начинается после выполнения первого включения. Если в течение (4-5) с после первого включения высоковольтный выключатель не был снова отключен, устройство автоматически сбрасывает сигнал ГОТОВ. АПВ и начинает с нуля новый отсчет готовности.

Дискретность изменения уставок выдержки времени:

– для первого включения - 0,5 с;

– для второго включения - 5 с.

Относительная погрешность выдержки времени при изменении температуры окружающего воздуха от минус 40 °С до плюс 50 °С не более плюс-минус 10 %.

Время готовности АПВ при оперативном напряжении питания, равном 220 В находится в пределах (70-90) с.

Время удержания выходного контакта устройства в замкнутом состоянии находится в пределах:

– для режима двукратного АПВ - (0,2-0,4) с;

– для режима однократного АПВ - (0,4-0,6) с.

Оперативное напряжение питания – постоянное или переменное (187-242) В.

Номинальная частота переменного тока 50 Гц.

Потребляемая мощность при оперативном напряжении питания, равном 220 В – не более 2,5 ВА.

Выходной контакт устройства способен коммутировать электрическую нагрузку при токе до 3А и напряжении от 24 до 250В мощностью:

- в цепи постоянного тока с постоянной времени не более 0,005с - 60 Вт;

- в цепи переменного тока с коэффициентом мощности не менее 0,5 - 700 ВА.

Расчет автоматической частотной разгрузки

Согласно ПУЭ и Сборника директивных материалов Минэнерго установлены четыре основные категории АЧР:

- АЧР I– быстродействующая, имеющая различные уставки по частоте, предназначенная для прекращения снижения частоты;

- АЧР II– медленнодействующая с различными установками по частоте и времени, предназначенная для повышения частоты после действия АЧРI, а также для предотвращения зависания частоты на недопустимо низком уровне и ее снижения при сравнительно медленном аварийном увеличении дефицита мощности;

- дополнительная – действующая по возможности селективно только при местных дефицитах мощности, предназначенная для ускорения разгрузки и увеличения ее объема при особо больших местных дефицитах мощности;

- спецочередь АЧР – предназначенная для предотвращения снижения частоты в электроприводе.

Рекомендуется предусматривать совмещенное устройство АЧР Iи АЧРII, дающее возможность лучше использовать объемы разгрузки и соответственно уменьшить принимаемые запасы, обеспечивать заданную последовательность действия АЧР при мгновенном возникновении дефицита мощности и нарастании его в процессе аварии.

Не подлежат отключению от УАЧР особо ответственные электроприемники Iкатегории. Частотное АПВ (ЧАПВ) допускается только на тех присоединениях, внезапное включение которых не может вызвать опасности для эксплуатационного персонала и допустимо по технологическим условиям.

Уставки срабатывания защиты задаются энергосистемой.

При дефиците активной мощности в энергосистеме, частота будет снижаться до такой величины, при которой снова наступит равенство потребляемой нагрузками и вырабатываемой генераторами активной мощности. Определим мощность, отключаемую для восстановления частоты при её снижении до

, (12.1)

где - мощность нагрузки системы электроснабжения при=50 Гц.

кВт.

В качестве устройства АЧР применим микропроцессорное устройство автоматической частотной разгрузки «Сириус-АЧР» предназначено для формирования сигналов отключения фидеров при падении частоты в системе ниже предельно допустимой и последующего включения отключившихся фидеров после ликвидации аварии и повышения частоты.

Особенности «Сириус-АЧР»:

- три очереди АЧР, в каждой из которых предусмотрены две категории – АЧР-I и АЧР-II, работающие на общее выходное реле (совмещенная АЧР-II). Для обратного включения отключенной нагрузки после восстановления частоты в каждой очереди предусмотрено свое ЧАПВ. Частота возврата ступени АЧР-II задается отдельной уставкой;

- два режима работы – импульсный (выходные сигналы формируются отдельными выходными реле для АЧР и ЧАПВ каждой очереди) и непрерывный (сигнал АЧР удерживается до срабатывания ЧАПВ, т.е снятие сигнала АЧР – это команда на ЧАПВ выключателей, выходные реле ЧАПВ при этом не используются);

- два входных канала измерения частоты – основной и контрольный. Контрольный служит для предотвращения ложных срабатываний. Его уставка по частоте обычно выше, чем у основного, и без получения от нее разрешающего сигнала каналы АЧР не срабатывают. Он имеет свои независимые органы измерения напряжения и частоты, аналогичные основному каналу;

- функция автоматического переключения вышедшего из строя канала измерения напряжения и частоты на работающий канал с выдачей сигнала неисправности.

Время выявления такой ситуации и переключения составляет 10 с,

- в течение которых функции АЧР и ЧАПВ в устройстве блокируются;

- переключатель выбора основной секции, по которой измеряется частота (с контролем напряжения). При этом функцию контрольной секции выполняет второй вход устройства. Секции меняются местами при переключении;

- режим «Уставки», в котором можно просмотреть ранее введенные уставки и при необходимости их изменить. Корректировка уставок разрешена только при вводе пароля. Предусмотрены две группы уставок, переключающиеся по внешнему сигналу. Ввод уставок в работу происходит только всей группой одновременно, что позволяет изменять уставки на работающем и следящем устройстве;

- возможность блокировки работы ступеней АЧР-I при превышении скорости изменения частоты выше значения уставки;

- в специальном тестовом режиме, с помощью которого можно проверить все уставки по частоте устройства, время срабатывания ступеней и убедиться в правильности измерения частоты с помощью внешнего частотомера.

Технические характеристики микропроцессорного устройства «Сириус-АЧР» приведены в таблице 12.1.

Таблица 12.1 – Технические характеристики «Сириус-АЧР»

Количество групп каналов (очередей) АЧР-I–АЧР-II–ЧАПВ	3
Диапазон частот уставок по частоте, Гц	45 – 51
Диапазон уставок по времени АЧР (категория АЧР-I, категория АЧР-II), с	0,1 – 99,9
Диапазон уставок по входному линейному напряжению, В	20 - 100
Диапазон уставок по времени ЧАПВ, с	0,2 – 99,9

ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ

Повышение энергоемкости производства, количества техники, задействованной в производственных процессах, а также постоянный рост цен на энергоносители является серьёзным фактором, увеличивающим важность вопроса об экономии электроэнергии. Универсальных способов экономить электроэнергию на данный момент не существует, но разработаны методики, технологии и устройства, помогающие вывести энергосбережение на качественно новый уровень.

Вопрос экономии электроэнергии многоплановый и нужен стратегический подход, для того чтобы максимально эффективно использовать все производственные мощности при минимально возможных энергетических затратах. Подход к экономии электроэнергии основан на использовании энергосберегающих технологий, которые призваны уменьшить потери электроэнергии.

Применение конденсаторных установок позволяет обеспечить значительную экономию электроэнергии за счёт компенсации реактивной мощности. Также, благодаря оптимизации режима потребления электроэнергии, можно выделить целый спектр положительных моментов, получаемых при использовании конденсаторных установок:

1) Снижение токовой нагрузки на аппаратуру и подводные кабели. Благодаря оптимизации режима потребления электроэнергии значительно снижается нагрев проводников, за счет чего снижаются потери при передаче электроэнергии, а также стабилизируется работа оборудования;

2) Увеличивается срок службы проводов, кабелей, электроустановок за счёт более оптимизированного режима электрической сети. Меньший уровень гармоник, более равномерная нагрузка позволяют значительно продлить срок службы вашего оборудования;

3) Увеличение пропускной способности системы электроснабжения потребителя, что позволит подключить дополнительные нагрузки без увеличения стоимости сетей.

Применение конденсаторных установок эффективно на предприятиях, где используются станки, компрессоры, насосы, сварочные трансформаторы, электропечи, электролизные установки и прочие потребители энергии с резкопеременной нагрузкой, то есть на производствах металлургической, горнодобывающей, пищевой промышленности, в машиностроении, деревообработке и производстве стройматериалов – то есть везде, где из-за специфики производственных и технологических процессов значение cos(ф) колеблется от 0,5 до 0,8.

Не меньшим перечнем преимуществ обладает и использование в целях экономии электроэнергии частотно-регулируемых приводов. Даже самые скромные подсчёты показывают, что при использовании этих устройств уровень энергосбережения увеличивается примерно на 15-20%. Принцип действия основан на регуляции режима работы исполнительного оборудования путём подачи выходного напряжения различной частоты на контролируемые устройства. Применение преобразователей частоты (ПЧ в дальнейшем) позволят получить следующие преимущества:

1) Оптимизация рабочего режима контролируемого устройства (станка, оборудования механизма) и, как правило, увеличение его срока службы. Не подверженное излишним нагрузкам оборудование будет находиться в более хорошем техническом состоянии;

2) Более удобное управление двигателем оборудования, в том числе равномерный запуск и плавная остановка, а также возможность обратной подачи вращения вала (реверса) двигателя. Сюда же можно отнести удобство регулирования, частотой вращения, подавая напряжение различной частоты. Это положительно сказывается на техническом состоянии оборудования;

3) Защита двигателя от перегрузок электрической сети, или, наоборот, от недостаточного напряжения. Это очень важный положительный момент, потому что предотвращает повреждение оборудования связанного с низким качеством напряжения, что является актуальным.

МЕТРОЛОГИЧЕСКОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

Недоучет электроэнергии обусловлен большими отрицательными погрешностями приборов ее учета у потребителей по сравнению с аналогичными погрешностями приборов, фиксирующих ее поступление в сеть. Погрешности приборов учета (включая трансформаторы тока, напряжения и соединительные провода (кабели) как составляющие измерительного комплекса) в паспортных данных характеризуются двусторонними погрешностями, однако в силу ряда причин возникает систематическая отрицательная погрешность системы учета электроэнергии на объекте, включающей сотни и тысячи измерительных комплексов. Эта погрешность приводит к недоучету электроэнергии. В нынешних условиях эксплуатации приборов учета, недоучет электроэнергии оказывается существенным. Потери, обусловленные погрешностями учета, могут быть рассчитаны на основе данных о метрологических характеристиках и условиях работы используемых приборов.

Погрешности измерительных приборов принято подразделять на статические, имеющие место при измерении постоянных величин после завершения переходных процессов в элементах приборов, и динамические, появляющиеся при измерении переменных величии и обусловленные инерционными свойствами средств измерений. Статические погрешности измерительных приборов в свою очередь подразделяются на систематические и случайные.

Под абсолютной погрешностью измерительного прибора понимают разность между его показанием х_п и действительным значением измеряемой величины х_д

. (13.1)

В большей степени точность средства измерений характеризует относительная погрешность, т. е. выраженное в процентах отношение абсолютной погрешности к действительному значению измеряемой или воспроизводимой данным средством измерений величины

. (13.2)

Таким образом погрешность измерения электрических величин определяется по следующей формуле

, (13.3)

где х_max, x_min – пределы измерения прибора;

- класс точности прибора.

Параметры измерительных приборов приведены в таблице 13.1.

Таблица 13.1 – Характеристики измерительных приборов

Наименование прибора	Тип	Класс точности	Погрешность, %
Трансформатор тока	ТПЛ-10	0,5	0,5
Трансформатор напряжения	НТМИ-10	3	3

Вычислим погрешность измерения напряжения

В.

Вычислим погрешность измерения тока

А.

С учет погрешностей измерительных приборов получаем, что в вычислениях

максимальных токов линии, токов короткого замыкания на стороне НН допущена погрешность + 3 % (+ 2 А).

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В данной курсовой работе была разработана и рассчитана автоматизация управления системой электроснабжения и электрооборудования установки Л-16, цеха №9, НПЗ, ОАО «Салаватнефтеоргсинтез».

Был произведен анализ существующих схем РЗ и А микропроцессорных и электромеханических реле. Расчет токов короткого замыкания произвели в программе КЗ-МТЗ, предназначенной для расчета токов КЗ напряжением свыше 1кВ, а также для уставок токовой защиты (автор Бадретдинов М.Ю., 2004г). Расчет релейной защиты силовых трансформаторов, по результатам расчета выбрали терминалы защиты серии RET. Произвели расчет кабельных линий, выбрали терминалы защит REF 543. Рассчитали параметры защиты электродвигателей напряжением до и свыше 1000В. Для защиты электродвигателей свыше 1кВ выбрали терминалы защит серииREM543, а для двигателей до 1кВ – РЭЗЭ-6. Произвели расчет автоматического включения резерва.

В графической части представлены: схема электроснабжения принципиальная однолинейная, схема электроснабжения для расчета токов короткого замыкания, принципиальная схема РЗ и А кабельной линии, принципиальная схема силового трансформатора, принципиальная схема АВР и АПВ, принципиальные схемы РЗ и А электродвигателей, напряжением до и свыше 1000В.

СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ

ГОСТ 2.105.95. Общие требования к текстовым документам.
Аветисян Д.А. Автоматизация проектирования электрических систем / Д.А.Аветисян. – М.: Высш. шк., 1998. – 332 с.: ил.
Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учеб. для вузов / В.А. Андреев. – 5-е изд., стер. – М.: Высш. шк., 2007. – 640 с.: ил.
Киреева Э.А. Автоматизация и экономия электроэнергии в системах промышленного электроснабжения: Справочные материалы и примеры расчётов / Э.А. Киреева, Т. Юнес, М. Айюби. – М.: Энергоатомиздат, 1998. – 320 с.: ил.
Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справ. материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие / И.П. Крючков, Н.Н. Кувшинский, Б.Н. Неклепаев. – 3-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергия, 1978. – 456 с.: ил.
Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей. – Новосибирск: Сиб. унив. изд-во, 2008. – 253 с.
Правила устройства электроустановок. По состоянию на 1 февраля 2008 года. – М.: Кнорус, 2008. – 488 с.
Рекус Г.Г. Электрооборудование производств: Учеб. пособие / Г.Г. Рекус. – М.: Высш. шк., 2005. – 709 с.: ил.
Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования / Ред. Ю.Г. Барыбин. – М.: Энергоатомиздат, 1991. – 464 с.: ил.
Справочник по электрическим машинам: В 2 т. Т. 1 / Ред. И.П. Копылов, Б.К. Клоков. – М.: Энергоатомиздат, 1988. – 456 с.: ил.
Технологический регламент установки Л-16 цеха № 9.
Учебно-методическое пособие к выполнению курсового проекта по проектированию электротехнических устройств / Сост. М.Г. Баширов, С.Д. Рычина, С.А. Шеин. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2006. – 78 с.: ил.
Шеховцов В.П. Расчет и проектирование схем электроснабжения: Метод. пособие для курсового проектирования / В.П. Шеховцов. – М.: Форум – Инфра-М, 2005. – 214 с.: ил. – (Проф. образование).
Пат. 2002126894/28, 7Н 02Н 3/40. Способ дистанционной защиты линии электропередачи / Ю.Я. Лямец (RU), Г.С. Нудельман (RU), Е.Б. Ефимов (RU), В.А. Ефремов (RU). – 07.10.2002.
Пат. 2003129741/09, 7Н 01R 4/66. Вертикальный электропривод-заземлитель / Ю.Ф. Кичкин (RU), О.А. Глухов (RU). – 16.10.2003.
MICROMASTER Eco для насосов и вентиляторов / Приводы фирмы SIEMENS / http://www.technopolus.ru;
Ячейки КРУ / ЗАО «Завод силовой электроаппаратуры» / http://www.zsea.ru.
Техническое справочное руководство терминалов RET54_/ Релиз 3.0 –ABBОу.2005
Техническое справочное руководство терминалов REF543 –ABBОу.2005
Техническое справочное руководство терминалов REM543 –ABBОу.2005
Руководство по эксплуатации РЭЗЭ-6.00.000РЭ/ «Тэтра-Интер»
www.abb.com./substationautomation
www.abb.kz/product/
www.energo-argo.narod.ru/standart.
www.yanviktor.ru/rele/index– Релейная защита. Терминалы
www.publ.lib.ru/ARCHIVES/B- «Библиотека электромонтера»
www.ingener.info/pages-page-7– Системы автоматического управления. Автоматизация производства предприятия
www.0-1.ru/law/showdoc- Нормативные документы. Требования и нормы по защите кабельных линий.
www.rza.org.ua- Релейная защита и автоматика
www.dialin.ru/content/articles/index - Электротехническая литература
www.radiorele.ru/- Тематический сайт по реле и релейной технике
www.avt.chuvashia.com– АВВ автоматизация.
www.tetrainter.narod.ru- Генеральный дистребьютер в Рссии реле РЭЗЭ-6

<<< < Предыдущая 12 / 62 3 4 5 6 > Следующая >>>