Курсовая работа. Основная часть выбор кабелей системы электроснабжения. Выбор кабеля W6', питающего трансформатор T5

• Название: Основная часть выбор кабелей системы электроснабжения. Выбор кабеля W6', питающего трансформатор T5
• Дата: 17.02.2022
• Размер: 0.65 Mb.
• Имя файла: Курсовая работа.doc
• Тип: Документы; #365741
• страница: 3 из 3

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 1.21.3;

kб=2.5 – коэффициент, учитывающий бросок собственного емкостного тока в момент зажигания дуг. Для реле типа РТЗ-51 kб = 22.5.

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:

А,

где: kсзп=2.479 – коэффициент самозапуска линии W5.

С учетом допустимой перегрузки трансформатора максимальный ток нагрузки равен:

А.

Максимальное и минимальное значения тока при трехфазном КЗ за трансформатором в точке К-5, отнесенные к напряжению 0.4 кВ, равны:

кА,

кА.

Ток срабатывания защиты от перегрузки вводного выключателя серии ВА с полупроводниковым расцепителем БПР равен:

А.

Принимаем выключатель ВА53-41 с номинальным током Iном.в=400 А ([13] табл. П.3.1). Выбираем номинальный ток расцепителя:

А,

что соответствует току срабатывания защиты от перегрузки:

А,

Установку по шкале времени принимаем 4 с при токе 6Iном.расц, при которой время срабатывания защиты от перегрузки tс.п в режиме самозапуска при кратности тока 572.501/252=2.27 по характеристике ([13] рис. П.3.1) не превышает 50 с. Таким образом, условие для тяжелых условий пуска (самозапуска) нагрузки выполняется.

Произведем выбор тока срабатывания селективной отсечки вводного выключателя QF1 (QF2) по следующим условиям.

По условию несрабатывания при самозапуске нагрузки:

А.

По условию несрабатывания защиты питающего секцию ввода QF1, при действии АВР секционного выключателя QF3, подключающего к этой секции нагрузку другой секции, потерявшей питание:А,

где: kо=1.5 – коэффициент отстройки.

Iсзп2=572.501 А – ток самозапуска секции, потерявшей питание и включившейся от АВР.

kн=1.0 – коэффициент, учитывающий увеличение тока двигателей не терявшей питание секции при снижении напряжения вследствие подключения нагрузки другой секции. При небольшой доле двигательной нагрузки равен 1.0.

kз=0.7 – коэффициент загрузки трансформатора.

Принимаем установку по шкале равной 5, что соответствует току срабатывания отсечки.

Чувствительность отсечки при КЗ в точке К-5:

,

где: 1.1 – коэффициент запаса;

 – коэффициент разброса срабатывания отсечки по току ([9] табл. 33).

Условие чувствительности выполняется.

Произведем проверку выбранного выключателя о условию электродинамической стойкости при значении kуд=1.7 ([14] табл. 2.45):

кА.

Условие электродинамической стойкости при КЗ выполняется.Время срабатывания отсечки для QF1 и QF2 устанавливаем 0.3 с, а для QF3 – 0.2 c.

5.3 Расчет защиты блока линия – трансформатор W5-T3.

Исходная схема для выбора установок релейной защиты блока представлена на рис.4.

В данном случае релейная защита на стороне 6.3 кВ может быть выполнена с помощью вторичных реле тока типа РТВ и РТМ так как на РП предусматривается установка выключателей типа ВМПП-6.

Первичный ток срабатываниямаксимальной токовой защиты МТЗ на Q13 по условию несрабатывания РЗ при включении дополнительной нагрузки устройством АВР (QF3):

По условию обеспечения несрабатывания МТЗ при восстановлении питания действием АВР после безтоковой паузы:

A.

По условию возврата пусковых органов защиты в начальное положение после их срабатывания при отключении внешнего КЗ:

A.

Принимаем  А.

Производится согласование МТЗ на Q13 блока W5-T3 с отсечкой автоматического выключателя QF1:

-ток срабатывания автоматического выключателя QF1, приведенный к стороне 6.3 кВ:

А.

А .

где:   – коэффициент надежности согласования реле типа РНТ с автоматическим выключателем ВА [13].

Окончательно принимаем  А.

При коэффициенте трансформации трансформаторов тока ТА1   ток срабатывания реле РТВ (1, 2, 3) будет равен:

А.

При установке трёх реле РТВ в схеме неполной звезды чувствительность защиты одинакова при трёхфазном и всех видах двухфазного КЗ за трансформатором со схемой соединения обмоток /  [13]:



При однофазном КЗ на землю на стороне 0.4 кВ через реле МТЗ на стороне 6.3 кВ проходит ток в   раз меньший, чем при трёхфазном КЗ ([8], табл.2-3).

В данном случае должна предусматриваться специальная токовая защита от КЗ на землю на стороне 0.4 кВ

Ток срабатывания отсечки выбирается по условию отстройки от максимального значения тока КЗ за трансформатором. При установке двух реле РТМ (4, 5 на рис.4) ток срабатывания отсечки:кА.

Коэффициент чувствительности отсечки определяется при двухфазном КЗ на выводах 6 кВ силового трансформатора (точка К-3) при условии, что погрешность трансформатора тока ТА1 не превышает 10 % [8]:

.

Определение коэффициента чувствительности с учетом реальной погрешности трансформаторов тока.

Вначале принимаем типовую схему с совместным включением реле РТВ и РТМ на одну обмотку класса Р трансформатора тока 6 кВ типа ТПЛ .

Проверка на 10%-ную погрешность производится по методике с помощью кривой предельных кратностей  . Предельная кратность определяется по выражению:

.

Этому значению К10 соответствует  Ом, при котором  , а токовая погрешность f несколько меньше 10% ([13] рис.П6.1).

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 реле РТМ при уставке реле 20 А  .

Ом – сопротивление реле РТВ при токе срабатывания  А.

Таким образом,  Ом больше чем допустимое значения  Ом, и следовательно, погрешность трансформатора тока большее 10% .

А

Определяем чувствительность отсечки с учётом действительной погрешности трансформаторов тока. Погрешность трансформаторов тока f определяется при максимальном токе КЗ. При коэффициенте чувствительности равном 1.5 для токовой отсечки блока линия - трансформатор:

Максимальная кратность тока:



Допустимое значение предельной кратности при определённом значении  Ом. Коэффициент  , отсюда погрешность f=45% ([13] рис.П6.2).

Коэффициент чувствительности отсечки при двухфазном КЗ в точке К-3:



Чувствительность обеспечивается при реальной погрешности. Таким образом, отсечку можно считать основной защитой блока, такая схема защиты может быть использована при заданных условиях. Термическая стойкость кабеля W5 обеспечивается.

Расчет токовой защиты от однофазных замыканий на землю в обмотке или на выводах трансформатора, а так же питающей линии 6 кВ.

Емкостный ток линии определяется как:

А.

Первичный ток срабатывания защиты, выполненной на реле типа РТЗ-51, выбирается из условия несрабатывания защиты от броска собственного емкостного тока линий при внешнем перемежающемся замыкании на землю:

А,

где: ko=1.2 – коэффициент отстройки;

kб=2.5 – коэффициент, учитывающий бросок собственного емкостного тока.

Чувствительность защиты:

.

Расчет специальной токовой защиты нулевой последовательности на стороне НН трансформатора.

Ток срабатывания специальной токовой защиты нулевой последовательности от КЗ на землю на стороне НН трансформатора выбирается из условия отстройки токов небаланса в нулевом проводе, куда включен трансформатор тока с реле KAZ (рис.4):

А,

где: kо=1.5 – коэффициент отстройки;

Iнб=0.75ּIном.Т3=0.75ּ14.663=10.997 А – допустимое значение тока небаланса по ГОСТ 11677-85 [8].

Коэффициент чувствительности:

,

где:  А – ток однофазного КЗ за трансформатором.

ОХРАНА ТРУДА


Работы в устройствах релейной защиты и автоматики должен производить персонал, допущенный к самостоятельной проверке соответствующих устройств. При работах на панелях и в цепях управления релейной защиты и автоматики принимают все меры предосторожности против ошибочного отключения (или включения) оборудования и используют только изолированный инструмент. Выполнение этих работ без проверенных схем, заданных объемов и последовательности работ (типовая или специальная программа или перечень работ) запрещается.

Во избежание поражения людей при прикосновении к конструкциям или корпусам оборудования, оказавшимся под напряжением, применяют ряд защитных мер: защитное заземление; выравнивание потенциалов; защитное отключение; разделяющие трансформаторы; защитные средства и т. п.

Защитное заземление является основной защитой от поражения электрическим током при повреждении оборудования. Другая защитная мера -- выравнивание потенциалов, которую применяют совместно с системой заземления и другими защитными мероприятиями, достигается устройством контуров заземления, внутри которых размещают электроустановки. Внутри такого контура напряжение прикосновения и напряжение шага значительно меньше, чем вне его. В ряде случаев невозможно достигнуть безопасных условий работы без выравнивания потенциалов.

В сетях до 1000 В в качестве защитной меры используют разделяющие трансформаторы, что позволяет изолировать питание электроприемников от общей электрической сети. Вторичная обмотка разделяющего трансформатора не заземляется и прикосновение к ней не создает опасности, поскольку вторичная сеть небольшая, т. е. токи утечки малы и не опасны для человека. Разделяющие трансформаторы следует применять при работе с переносными электроприемникам, если они не выполнены на безопасное напряжение.

В качестве защитных мер используют также изолирующий инструмент, подставки и другие защитные средства. Каждая из защитных мер обладает преимуществами и недостатками и поэтому имеет свою область применения.

ВЫВОД:

1. Выбранная коммутационная и защитная аппаратура обеспечивает термическую и электродинамическую стойкость электрооборудования и силовых кабелей при возникновении токов КЗ.

2. Зависимые времятоковые характеристики защитных устройств на смежных элементах сети хорошо согласуются между собой по условию селективности и обеспечивают достаточное быстродействие при близких КЗ. Чувствительность релейной защиты внутризаводского электроснабжения удовлетворяет требованию ПУЭ.

3. Принятые технические решения отвечают требованиям действующих директивных материалов, стандартов и правил устройства электроустановок.