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.

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: