Релейная защита и автоматика СЭС
кА;
кА.
3.5 Расчет тока КЗ в точке К-5
1) Расчет результирующего сопротивления от системы до точки К-5 в максимальном режиме. Определим полное сопротивление трансформатора Т3, приведенное к стороне ВН:
Ом.
Активное сопротивление трансформатора Т3, приведенное к стороне ВН:
Ом.
Индуктивное сопротивление трансформатора Т3, приведенное к стороне ВН:
Ом.
Результирующее полное сопротивление от системы до точки К-5 в максимальном режиме:
2) Максимальное значение тока при металлическом трёхфазном КЗ в точке К-5 приведенное к стороне ВН (Uвн=6.3 кВ):
кА.
Максимальное значение тока при металлическом трёхфазном КЗ в точке К-5 приведенное к стороне НН (Uнн=0.4 кВ):
кА.
3) Определим суммарное полное сопротивление цепи КЗ, приведенное к стороне НН:
Суммарное активное сопротивление цепи КЗ, приведенное к стороне НН:
мОм,
где: мОм – активное сопротивление от системы до цехового трансформатора отнесенное к стороне НН;
Ом – активное сопротивление от системы до цехового трансформатора отнесенное к стороне ВН;
мОм – активное сопротивление цехового трансформатора, приведенное к стороне НН;
мОм – активное сопротивление шинопровода типа ШРА73 (250 А) от трансформатора до секции шин 0.4 кВ, протяженностью 10 м ([12] табл. П2.3);
гкв=0.65 мОм – активное сопротивление токовых катушек и контактов автоматического выключателя QF3 с номинальным током 400 А (рис. 1) ([12] табл. 2.4);
rк=1 мОм – активное сопротивление контактов коммутационных аппаратов цепи КЗ;
rп=15 мОм – активное переходное сопротивление дуги в разделке кабеля, отходящего от секции шин 0.4 кВ ([12] табл. П2.2).
Суммарное индуктивное сопротивление цепи КЗ, приведенное к стороне НН:
мОм,
где: мОм – индуктивное сопротивление от системы до цехового трансформатора в минимальном режиме приведенное к стороне НН;
мОм – индуктивное сопротивление от системы до цехового трансформатора в минимальном режиме приведенное к стороне ВН;
мОм – индуктивное сопротивление цехового трансформатора, приведенное к стороне НН;
мОм – индуктивное сопротивление шинопровода типа ШРА73 (250 А) от трансформатора до секции шин 0.4 кВ, протяженностью 10 м ([12] табл. П2.3);
xкв=0.17 мОм – индуктивное сопротивление токовых катушек и контактов автоматического выключателя QF3 с номинальным током 400 А (рис. 1) ([12] табл. 2.4).
4) Минимальное значение тока трехфазного КЗ вблизи секции шин 0.4 кВ с учетом активного сопротивления дуги:
кА.
Минимальное значение тока трехфазного КЗ в точке К-5, отнесенное к стороне ВН:
кА.
3.6 Расчет тока КЗ в точке К-6
1) Расчет результирующего сопротивления от системы до точки К-6 в максимальном режиме. Определим полное сопротивление трансформатора Т5, приведенное к стороне ВН:
Ом.
Активное сопротивление трансформатора Т5, приведенное к стороне ВН:
Ом.
Индуктивное сопротивление трансформатора Т5, приведенное к стороне ВН:
Ом.
Результирующее полное сопротивление от системы до точки К-6 в максимальном режиме:
2) Максимальное значение тока при металлическом трёхфазном КЗ в точке К-6 приведенное к стороне ВН (Uвн=6.3 кВ):
кА.
Максимальное значение тока при металлическом трёхфазном КЗ в точке К-6 приведенное к стороне НН (Uнн=0.4 кВ):
кА.
3) Определим суммарное полное сопротивление цепи КЗ, приведенное к стороне НН:
Суммарное активное сопротивление цепи КЗ, приведенное к стороне НН:
мОм,
где: мОм – активное сопротивление от системы до цехового трансформатора отнесенное к стороне НН;
Ом – активное сопротивление от системы до цехового трансформатора отнесенное к стороне ВН;
мОм – активное сопротивление цехового трансформатора, приведенное к стороне НН;
мОм – активное сопротивление шинопровода типа ШРА73 (250 А) от трансформатора до секции шин 0.4 кВ, протяженностью 10 м ([12] табл. П2.3);
rкв=0.65 мОм – активное сопротивление токовых катушек и контактов автоматического выключателя QF3 с номинальным током 400 А (рис. 1) ([12] табл. 2.4);
rк=1 мОм – активное сопротивление контактов коммутационных аппаратов цепи КЗ;
rп=15 мОм – активное переходное сопротивление дуги в разделке кабеля, отходящего от секции шин 0.4 кВ ([12] табл. П2.2).
Суммарное индуктивное сопротивление цепи КЗ, приведенное к стороне НН:
мОм,
где: мОм – индуктивное сопротивление от системы до цехового трансформатора в минимальном режиме приведенное к стороне НН;
Ом – индуктивное сопротивление от системы до цехового трансформатора в минимальном режиме приведенное к стороне ВН;
мОм – индуктивное сопротивление цехового трансформатора, приведенное к стороне НН;
мОм – индуктивное сопротивление шинопровода типа ШРА73 (250 А) от трансформатора до секции шин 0.4 кВ, протяженностью 10 м ([12] табл. П2.3);
xкв=0.17 мОм – индуктивное сопротивление токовых катушек и контактов автоматического выключателя QF3 с номинальным током 400 А (рис. 1) ([12] табл. 2.4).
4) Минимальное значение тока трехфазного КЗ вблизи секции шин 0.4 кВ с учетом активного сопротивления дуги:
кА.
Минимальное значение тока трехфазного КЗ в точке К-5, отнесенное к стороне ВН:
Таблица 2.1.
Ток КЗ | К-1 | К-2 | К-3 | К-4 | К-5 | К-6 |
, кА |
17.877 | 13.248 | 9.931 | 7.766 | 0.260 | 0.259 |
, кА |
17.135 | 12.877 | 9.764 | 7.683 | 0.219 | 0.197 |
, кА |
14.839 | 11.152 | 8.456 | 6.653 | — | — |
4. Приближенное определение токов самозапуска промышленной нагрузки
4.1 Расчет тока самозапуска отходящей от РП линии W5
Сопротивление обобщенной нагрузки, отнесенное к номинальной мощности трансформатора и среднему значению междуфазного напряжения стороны ВН:
Ом,
где: x*н=0.35 – сопротивление обобщенной нагрузки [12].
В соответствии со схемой замещения (рис. 4), эквивалентное сопротивление при самозапуске равно:
Ток самозапуска:
А.
Коэффициент самозапуска:
,
где: А – номинальный ток трансформатора Т3.
4.2 Расчет тока самозапуска линии W6'
Сопротивление обобщенной нагрузки, отнесенное к номинальной мощности трансформатора и среднему значению междуфазного напряжения стороны ВН:
Ом,
В соответствии со схемой замещения (рис. 4), эквивалентное сопротивление при самозапуске равно:
Ток самозапуска:
А.
Коэффициент самозапуска:
,
где: А – номинальный ток трансформатора Т5.
4.3 Расчет тока самозапуска отходящей от РП линии W6
Ток самозапуска равен:
А.
Эквивалентное сопротивление нагрузки при самозапуске:
Ом.
В соответствии со схемой замещения (рис. 4), эквивалентное сопротивление при самозапуске равно:
Ом
Ток самозапуска:
А.
Коэффициент самозапуска:
,
где: Iн.сум.W6= Iном.T4+ Iном.T5=14.663+14.663=29.326 А – номинальный ток линии W6.
4.4 Расчет тока самозапуска смешанной нагрузки линии W3, питающей РП
Пусковой суммарный ток:
А,
где: kп=5.2 – кратность пускового двигателя асинхронного электродвигателя М3 ([6] табл. 4.6).
Эквивалентное сопротивление нагрузки при самозапуске:
Ом.
В соответствии со схемой замещения (рис. 4), эквивалентное сопротивление при самозапуске равно:
Ом.
Ток самозапуска:
А.
Коэффициент самозапуска:
,
где: А – номинальный суммарный ток двигателя и остальной нагрузки.
4.5 Расчет тока самозапуска смешанной нагрузки линии W4, питающей РП.
Пусковой суммарный ток:
А,
где: kп=5.2 – кратность пускового двигателя асинхронного электродвигателя М4([6] табл. 4.6).
Эквивалентное сопротивление нагрузки при самозапуске:
Ом.
В соответствии со схемой замещения (рис. 4), эквивалентное сопротивление при самозапуске равно:
Ом.
Ток самозапуска:
А.
Коэффициент самозапуска:
,
где:А номинальный суммарный ток двигателя и остальной нагрузки линии.
5. Расчет установок релейной защиты
5.1 Расчёт установок релейной защиты асинхронных двигателей М3 и М4 марки 2АЗМ-800/6000УХЛ4
На асинхронных электродвигателях напряжением выше 1000 В устанавливают защиту от следующих видов повреждений и ненормальных режимов [1]: многофазных КЗ в обмотке статора и на ее выводах; замыканий на землю в обмотке статора; токов перегрузки; потери питания. Защиту от многофазных замыканий устанавливают на всех АД, она действует на отключение АД.
5.1.1 Защита от междуфазных повреждений
В качестве основной защиты от междуфазных КЗ предусматриваем токовую отсечку с использованием реле РТ-80. Составляющая сверхпереходного тока от электродвигателя, протекающая через трансформатор тока при внешнем КЗ при условии, что до КЗ электродвигатель работал с номинальной нагрузкой:
А,
где: А – номинальный ток АД;
– кратность пускового тока АД ([6] табл. 4.6).
Ток срабатывания реле отсечки рассчитывается по выражению:
А,
где: – коэффициент отстройки, учитывающий апериодическую составляющую тока КЗ и погрешность реле РТ-80;
– коэффициент схемы при включении реле на фазные токи трансформаторов тока;
– коэффициент трансформации трансформатора тока.
Определяем чувствительность защиты:
.
5.1.2 Защита от замыкания на землю обмотки статора
Необходимо определить установки токовой защиты от замыкания на корпус обмотки статора асинхронного электродвигателя, подключенного к сети с изолированной нейтралью. Суммарный емкостной ток сети по условию задания А. Электродвигатель связан с РП линией сечением 70 мм2 длиной 50 м. Реле защиты подключено к ТТНП типа ТЗЛМ.
Емкость фазы статора двигателя определяется по выражению:
Ф,
где: МВА – номинальная полная мощность электродвигателя;
Uном.М3=6 кВ – номинальное напряжение электродвигателя.
Собственный емкостной ток электродвигателя вычисляется по формуле:
А,
Емкостной ток линии, входящей в зону защиты, определяется по выражению:
А,
где: А/км - собственный емкостной ток единицы длины линии ([13] табл. 3);
l=0.05 км – длина линии;
m=1 – число проводов кабелей в фазе линии.
Установившееся значение собственного емкостного тока защищаемого присоединения определяется как сумма емкостных токов электродвигателя и линии от места установки ТТНП до линейных выводов электродвигателя:
А.
Первичный ток срабатывания защиты определяем по выражению:
А,
где: kо=1.3 – коэффициент отстройки, принимаемый равным 1.2ё1.3;
kб=2.5 – коэффициент, учитывающий бросок собственного емкостного тока в момент зажигания дуг. Для реле типа РТЗ-51 kб = 2ё2.5.
Так как полученное значение А оказывается меньше А ([13] табл. 5), защиту приходится загрубить, приняв А. Согласно ПУЭ не требуется проверка чувствительности защиты ЭД от однофазных замыканий на землю. Рекомендуется обеспечивать условие:
5.1.3 Защита от потери питания
Для ЭД неответственных механизмов предусматривается защита минимального напряжения с действием на отключение с выдержкой времени 0.5 – 1.5 с.
Напряжение срабатывания защиты:
В.
При номинальном вторичном напряжении трансформаторов напряжения 100 В: В.
5.1.4. Защита от перегрузки
Ток срабатывания реле МТЗ электродвигателя рассчитывается по выражению:
А,
где: – коэффициент отстройки при действии МТЗ на отключение;
– коэффициент возврата индукционной части реле серии РТ-80.
Принимаем уставку по току А. Тогда кратность отсечки составит , что выполнимо для этих реле.
Выдержка времени МТЗ от перегрузки выбирается из условия надёжного несрабатывания защиты при пуске электродвигателя:
с,
где: с – время пуска для электродвигателя.
Проверка на 10%-ную погрешность производится по методике с помощью кривой предельных кратностей.
Рассчитывается фактическое сопротивление нагрузки на ТА1 при двухфазном КЗ на выводах 6 кВ силового трансформатора, т.е. в зоне действия МТЗ, по выражению:
Ом,
где: Ом – сопротивление проводов от трансформатора тока до реле;
Ом – сопротивление переходных контактов;
Ом – сопротивление реле РТ при уставке реле 7А. Здесь S - потребляемая мощность реле РТ при втянутом якоре и токе срабатывания (по каталогу завода-изготовителя).
Ом - сопротивление дешунтированного реле РТМ, выполняющего роль ЭО.
Максимальная кратность:
Таким образом Ом () больше чем допустимое значение Ом () и следовательно, погрешность трансформатора тока больше 10%. Отсюда погрешность f=66% () ([13] рис.П6.1).
Коэффициент чувствительности реле отсечки после дешунтирования ЭО:
Чувствительность однорелейной отсечки ЭД обеспечивается при реальной погрешности ТТ.
5.2 Выбор вводного QF1(QF2) и секционного QF3 выключателей и расчет их установок
Номинальный ток обмотки НН силового трансформатора Т3 равен:
А.
Этому значению соответствует ток самозапуска: