АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

Кафедра  электроснабжения  промышленных  предприятий

 

 

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА В СИСТЕМАХ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

 

Методические указания к расчетно-графическим работам №1,2  для студентов всех форм обучения специальности 050718-Электроэнергетика

 

Алматы 2008 

 

Методические указания к выполнению расчетно-графических работ №1,2 для студентов всех форм обучения специальности 050718-Электроэнергетика,

СОСТАВИТЕЛИ: М.В. Башкиров. Релейная защита  и автоматика в системах электроснабжения. Методические указания к выполнению расчетно-графическим работам №1,2 для студентов всех форм обучения специальности 050718-Электроэнергетика - Алматы: АИЭС, 2008.-37 с.

Данная работа включает задания к расчетно-графическим работам №1,2 и методические указания к их выполнению, а также список необходимой литературы.

 Содержание

Введение	4
1.       Методические указания и задания к расчетно-графической работе………………………………………………………………………..
2. Методические указания к расчету защит трансформатора …………..	17
Токовая отсечка цехового трансформатора ………….…………....	17
2.1.1 Ненормальные режимы и защита от них ………………………	17
2.1.2 Продольная дифференциальная защита для трансформаторов	17
2.1.3 Ненормальные режимы и защита от них…………………………	21
2.2 Защита асинхронных и синхронных двигателей выше 1000 В…...	22
2.2.1 Токовая отсечка ……………………………………………………	22
2.2.2 Защита от замыканий на землю в обмотке статора……………	23
2.2.3 Максимальная токовая защита от перегрузки и асинхронного хода (для СД)………………………………………………………………	25
2.2.4 Защита от понижения напряжения……………………………….	25
2.3 Защита низковольтных двигателей ………………………………..	25
Приложения А…………………………………………………… ……….	25
Приложения Б…………………………………………………… ………..	26
Приложения В…………………………………………………… ………..	27
Приложения Г…………………………………………………… ………..	28
Приложения Д…………………………………………………… ……….	29
Приложения Е…………………………………………………… ……….	30
Приложения Ж…………………………………………………… …........	31
Список литературы ……………………………………………………….	32

 

Введение 

Согласно учебному плану, студенты, обучающиеся по специальности 050718- Электроэнергетика, изучают курс  «Релейная защита систем электроснабжения» и  «Релейная защита систем электроснабжения осветительных сетей», в котором предусмотрены две расчетно-графические работы, предполагающие закрепление студентами пройденных разделов дисциплины.

 К сдаче экзамена по курсу студенты допускаются после успешного выполнения и защиты расчетно-графических работ.

1 Методические указания и задания к расчетно-графической работе

В сборник заданий расчетно-графической работы по релейной защите и автоматики систем электроснабжения и релейной защиты электроснабжения осветительных сетей входит более 100 вариантов.

Студенты выбирают номер варианта задания по трем признакам: первой букве фамилии, последней и предпоследней цифрам номера зачетной книжки.

Основные параметры к заданиям приведены в таблицах 1.1-1.4 ( по первой букве фамилии студента, последней и предпоследней цифрам номера зачетной книжки), а объем выполняемой работы указан в таблице 1.5 (по первой букве фамилии студента – (+) – выполнить).

На основе параметров нормального и аварийного режимов заданной системы электроснабжения студенты решают комплекс вопросов, связанных с проектированием релейной защиты  элементов систем электроснабжения.

В расчетно-графические работы входит пояснительная записка объемом 10-15 страниц со схемами защит. Расчетно-графическую работу выполняют в следующей последовательности:

1.1 Пользуясь ПУЭ и приложением (Ж) настоящего пособия необходимо выбрать объем и перечень релейной защиты всех элементов системы электроснабжения предприятия (рисунок 1.1-1.4) с учетом категорий потребителей:

1.1.1 ЛЭП 35¸220 кВ.

1.1.2 кабельных линий 6-10 кВ.

1.1.3 трансформаторов главной понизительной подстанции (ГПП).

1.1.4 цеховых трансформаторов (ТП).

1.1.5 синхронных и асинхронных двигателей (СД и АД).

Например, согласно ПУЭ на трансформаторах ГПП мощностью 6,3 МВА устанавливаются следующие виды защит и автоматики:

а) продольная дифференциальная защита;

б) газовая защита;

в) максимальная токовая защита на стороне высшего напряжения с двумя или одной выдержкой времени;

г) токовая защита от перегрузки с действием на сигнал;

д) автоматическое регулирование напряжения трансформаторов под нагрузкой.

На секционном выключателе сборных шин 6-10 кВ:

а) максимальная токовая защита без выдержки времени (токовая отсечка), вводимая только на период действия АВР;

б) АВР секционного выключателя 6-10 кВ.

1.2 Для элементов системы электроснабжения,  указанных в таблице 1.5            (+ выполнить) и их техническим данным в таблицах 1.1-1.4 , приложениях (Б-И) выбрать и начертить полные принципиальные схемы защит, произвести расчет уставок токовых, дифференциальных реле, чувствительности защит, выдержки времени максимальных токовых защит (МТЗ). После завершения всех расчетов необходимо построить карту селективности токовых защит. 

          Для расчета токовых отсечек, дифференциальной защиты трансформатора ГПП и проверки выбранных токовых защит по чувствительности необходимо предварительно произвести расчет тока короткого замыкания (трех и двухфазное КЗ) в точках К-2 - К-4.

Для этого составляют схему замещения, учитывая, что секционные выключатели сборных шин ГПП, ГРП и РП в нормальном режиме питания выключены и питающие линии и трансформаторы ГПП работают раздельно, а сопротивление системы или ТЭЦ до точки  К-1 (п/ст А) определяется по выражению в относительных единицах

В именованных единицах

Активное сопротивление ЛЭП-37-220 кВ  АС-(3х240), кабельных линий     6-10 кВ, цеховых трансформаторов, синхронных и асинхронных двигателей можно не учитывать при расчетах тока КЗ, если

                Двухфазный ток КЗ для проверки чувствительности токовых защит определяется из выражения                         

                                            I^{( 2 )} _кз= 0,87 I^{( 3 )} _кз.                                                     (1.2)

          Для расчета токовых защит ток нагрузки можно выбрать по номинальной мощности защищаемого элемента (трансформатора, двигателя), допустимому току кабельной линии, а максимальный ток с учетом эксплутационных перегрузок     (или тока самозапуска) увеличить в 2-3 раза. Трансформаторы тока можно выбрать в 1,5-2,0 раза больше номинального тока защищаемого элемента (при I_н = 76 А, К_т = 100/5 - 150 / 5).

          Карта селективности строится для токовых защит (МТЗ и ТО), при этом производится графическое согласование   время – токовых характеристик защит последовательных элементов системы электроснабжения напряжением

0,4 ( 0,69 ) - 6 (10 ) - 35 ( 220 ) кВ.

          При выборе выдержки времени МТЗ цеховых трансформаторов учесть, что время действия селективного автомата А при КЗ на стороне 0,4 - 0,69 кВ равно t_А = 0,25-0,4 с, а ступень выдержки времени  Dt=0,5-0,6 с.

         

Т а б л и ц а 1.1 - Параметры элементов системы электроснабжения

 

Последняя Элементы                    цифра системы                        шифра электроснабжения	Первая буква фамилии студента А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, З, И, К, Л, Я, Ы
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Схема электроснабжения завода,  рисунок 1.1-1.2	1	1	1	1	1	2	2	2	2	2
Мощность системы, МВА	600	700	800	900	¥	1000	¥	950	800	¥
Мощность КЗ, МВА	700	850	950	1000	1200	950	1200	1100	900	1500
Напряжение системы, кВ	37	37	115	115	115	115	220	115	37	220
Мощность трансформаторов ГПП*, МВА	6,3	10	16	10	16	25	40	40	25	63
Асинхронные, синхронные двигатели (6)10 кВ, кВт	630	1000	800	1250	1600	2000	2500	2000	1600	2500
Кабельная линия ГПП-РРП1 ААБ 10(6) – (3х240), км	1,2	1,5	1,7	2,0	1,0	0,8	1,4	1,1	1,6	2,0

 Примечание: Технические данные трансформатора ГПП приведены в приложении В. 

Т а б л и ц а 1.2 – Параметры элементов системы электроснабжения

 

 

Предпоследняя Элементы   цифра шифра системы электроснабжения	Первая буква фамилии студента А,Б,В,Г,Д,Е,Ж,З,И,К,Л,Я,Ы
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Расстояние от п/ст системы до ГПП завода, км	10	15	20	25	8	17	32	22	18	30
Напряжение на сборных шинах ГПП, кВ	6,3	10,5	6,3	10,5	6,3	10,5	6,3	10,5	6,3	10,5
Мощность цеховых трансформаторов, кВА	630	1000	1600	2500	630	1000	1600	1000	1600	2500
Напряжение вторичное цеховых п/ст, кВ	0,4	0,4	0,69	0,69	0,4	0,4	0,69	0,4	0,4	0,69
Асинхронные двигатели 0,4(0,69)кВ АД1/АД2, кВт	7,5 55	11 110	15 132	22 132	37 75	37 90	30 160	7,5 37	18,5 45	75 160

 

Т а б л и ц а 1.3 - Параметры элементов системы электроснабжения

Последняя Элементы                    цифра системы                        шифра электроснабжения	Первая буква фамилии студента М,О,Н,П,Р,Т,У,Ф,С,Ч,Х,Ц,Ш,Щ,Э,Ю
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Схема электроснабжения завода, рисунок 1.3-1.4	3	3	3	3	3	4	4	4	4	4
Мощность ТЭЦ, МВА	400	500	600	800	450	350	300	400	450	500
Мощность к.з. МВА	500	550	600	650	400	300	320	310	280	250
Напряжение ТЭЦ, кВ	6,3	6,3	10,5	10,5	6,3	10,5	10,5	6,3	10,5	6,3
Ток (А) и реактивное сопротивление (Ом)  реактора РБА – 6(10)кВ	630- 0,22	1000- 0,22	1600- 0,25	1000- 0,35	1000- 0,22	-	-	-	-	-
Кабельная линия ТЭЦ- ГРП-1  3ААБ6(10)- -(3х240), км	3,0	4,0	4,5	5,0	4,0	5,0	6,0	4,0	4,5	3,0
Асинхронные двигатели 0,4(0,69) кВ, АД1/АД2,кВт	15 132	37 90	30 160	7,5 110	11 132	18,5 45	22 55	30 110	37 90	75 160

 

Т а б л и ц а 1.4 - Параметры элементов системы электроснабжения

 

 

Предпоследняя Элементы                    цифра     системы                        шифра электроснабжения	Первая буква фамилии студента М,О,Н,П,Р,Т,У,Ф,С,Ч,Х,Ц,Ш,Щ,Э,Ю
	1	2	3	4	5	6	7	8	9	0
Кабельная линия ГРП-1, ГРП-2 2ААБ6(10)-(3х185), км	1,5	2,0	0,8	1,3	2,5	1,6	1,1	0,6	0,8	1,0
Мощность цеховых трансформаторов, кВА	1000	630	1600	2500	630	1000	1600	2500	1000	1600
Напряжение вторичное цеховых п/ст, кВ	0,4	0,4	0,69	0,69	0,4	0,4	0,69	0,69	0,4	0,4
Асинхронные, синхронные двигатели 6(10)кВ, кВт	800	1000	1250	1600	2500	2000	800	1000	1250	2000

 

  Т а б л и ц а 1.5  - Выполняемый объем расчетов РЗиА

 

№ РГР	Первая буква                                         фамилии Элементы системы               студента электроснабжения	А,   Б,   В,   Г,   Д,   Е,   Ж,   З,   И,   К,   Л,   Я,   Ы
1	Трансформатор ГПП	+
2	Асинхронные двигатели (АД), 6(10) кВ	+
	Асинхронные двигатели 1 и 2 -0,4/0,69 кВ	+
№ РГР		М,  О,  Н,  П,  Р,  Т,  У,  Ф,  С,  Ч,  Х,  Ц,  Ш,  Щ,  Э,  Ю
1	Цеховой трансформатор	+
2	Асинхронные двигатели 1 и 2 -0,4/0,69 кВ	+
	Асинхронные двигатели 1 и 2 -0,4/0,69 кВ	+

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рисунок 1.1 – Схема электроснабжения промышленного предприятия

 

 

 

 

 

Рисунок 1.2  – Схема электроснабжения промышленного предприятия

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

        Рисунок 1.3 - Схема электроснабжения промышленного предприятия

 

Рисунок 1.4 - Схема электроснабжения промышленного предприятия

 

2  Методические указания к расчету защит  трансформатора

 

Для ограничения размера разрушения при КЗ в обмотках трансформатора защита должна действовать быстро, без выдержки времени. В качестве таких защит применяются токовая отсечка, дифференциальная (в зависимости от мощности трансформатора) и газовая защиты.

 

2.1 Токовая отсечка цехового трансформатора

Ток срабатывания защиты выбирается:

          а) из условия отстройки от максимального тока КЗ за трансформатором в   т. К4.

                                                I_сз=К_отс I⁽³⁾_к.макс.                                                (2.1)

где К_отс - коэффициент отстройки (К_отс=1,1-1,3);

          б) из условия отстройки от броска тока намагничивания, возникающего при включении трансформатора под напряжение

                                                I_сз=К_отс I _ном.тр                                              (2.2)

где  К_отс=3-5, для реле РТ-40.

2.1.1 Ненормальные режимы и защита от них

В качестве защиты от ненормальных режимов применяется максимальная токовая защита  (МТЗ). Расчет МТЗ приведен в п.2.1.3

2.1.2 Продольная дифференциальная защита для трансформаторов                  (S ном.тр. ³ 6,3 МВА).

Предварительно необходимо изучить полную принципиальную схему защиты трансформаторов, вычертить ее и приступить к расчету .

(2.3)

а) определяются первичные номинальные токи на сторонах силового трансформатора (I_ном1 и I_ном2) и коэффициенты трансформации трансформаторов тока:

(2.4)

б) определяются вторичные номинальные токи в плечах дифференциальной защиты

по большему значению (i_н1 или i_н2)  принимается основная сторона дифференциальной защиты и все расчеты приводятся к основной стороне;

          в) выбирается ток срабатывания защиты из условия отстройки:

          1) от броска тока намагничивания

                                      I_сз = К_отс I_ном.тр.                                                       (2.5.)

К_отс = 1,3-1,5для реле РНТ – 565, К_отс = 1,5 для реле ДЗТ-11;

          2) от максимального  тока небаланса

                                      I_сз = К_отс I _{нб.макс}.                                                      (2.6)

где  К_отс = 1,3 для РНТ, К_отс = 1,5 для реле ДЗТ.

                             I _{нб.макс.} = I’_нб + I”_нб + I”’_нб.                                             (2.7)

где I’_нб – составляющая тока небаланса, обусловленная погрешностью (ток намагничивания) трансформаторов тока, питающих дифференциальную защиту                                  I’_нб = К_а К_одн e I⁽³⁾_к.макс.                                         (2.8)

где    К_одн – коэффициент, учитывающий однотипность трансформаторов тока (К_одн = 0,5 - 1,0);

e  -    коэффициент, учитывающий 10% ^-ю погрешность трансформаторов тока, e = 0,1;

К_а – коэффициент, учитывающий переходной (апериодическая составляющая) К_а =1,0 для реле с БНТ;

I⁽³⁾ _к.макс – максимальное значение тока КЗ   за   трансформатором,                            

приведенное к основной стороне трансформатора;

I”_нб – составляющая тока небаланса, обусловленная регулированием напряжения защищаемого трансформатора

                                                         (2.9)

где ± DN – полный диапазон регулирования напряжения;

I⁽³⁾ _к.макс – максимальное значение тока КЗ за трансформатором,

приведенное к основной стороне трансформатора;

(2.10)

I”’_нб –составляющая тока небаланса, обусловленная  неточностью установки на коммутаторе реле РНТ (ДЗТ) расчетного целого числа витков  обмоток

где W_1расч ,W₁ – соответственно расчетное и установленное число  витков     обмоток  реле РНТ для неосновной стороны.

I⁽³⁾ _к.макс – максимальное значение тока КЗ за трансформатором ,

приведенное к основной стороне трансформатора;

На первом этапе расчета уставки  по (2.6) дифференциальной защиты I’”_нб не учитывается, т.е.

I_cз = К_отс ( I’_нб + I”_нб)                              (2.11)

За расчетную величину тока срабатывания защиты принимается большее значение, определенное по формулам (2.5) и (2.11);

г)  производится предварительная проверка чувствительности защиты при повреждениях в зоне ее действия

                                                  (2.12)

где I _к.мин. – минимальное значение тока КЗ ( обычно двухфазное в зоне защиты).

Если коэффициент чувствительности больше двух (К_ч ³ 2), то расчет можно продолжать;

          д) определяется ток срабатывания реле, отнесенный к стороне с большим током в плече (основной стороне)

                                                                                     (2.13)

где   К_т и  К_сх    - берется для основной стороны;

(2.14)

          е) определяется расчетное число витков обмотки реле основной стороны

где F=100-магнитодвижущая сила ( для реле РНТ-565).      

Полученное число витков округляется до ближайшего меньшего числа витков, которое можно установить на реле РНТ-565 (W_{осн. уст});

(2.15)

          ж) определяется число витков обмотки не основной стороны

где i_н1 – вторичный номинальный ток основной стороны; i_н2 – вторичный номинальный ток другого плеча защиты;

з) так как число витков с неосновной стороны получится дробным принимается ближайшее меньшее целое значение витков.

и) определяется ток небаланса по (2.7) с учетом I’”_нб.;

к) повторно определяется первичный ток срабатывания защиты и вторичный ток срабатывания реле по формулам (2.5) , (2.6) и (2.13).

          л) в зависимости от схемы включения реле РНТ-565 определяется число витков уравнительных обмоток.

W_уравн. = W_неосн.- W_осн.;

м) после повторно найденных чисел витков дифференциальной и уравнительных обмоток проверяется чувствительность защиты по формуле (2.12).

 

2.1.3 Ненормальные режимы и защита от них

а) максимальная токовая защита  (МТЗ).

МТЗ устанавливается с высшей стороны трансформатора, является резервной защитой и действует с выдержкой времени при КЗ.

Ток срабатывания МТЗ выбирается исходя из условия отстройки (несрабатывания)  от перегрузки.  Ток перегрузки обычно определяется из рассмотрения 2-х режимов:

1 отключение параллельно работающего трансформатора

I_{нагр.макс.} = 2 I_{ном.тр.;}                                                                        (2.16)

2 автоматическое подключение нагрузки при действии АВР

I_{раб.макс}= I₁ + I₂  »  0,7 ( I_{ном.тр.1} + I_ном.тр2 )                               (2.17)

где   I₂ – установившейся ток подключившейся нагрузки.

Поэтому в первый момент ток за счет самозапуска будет большим.

Ток срабатывания защиты выбирается по формуле

(2.18)

где К_отс = 1,1 ¸ 1,2 для реле РТ-40;

К _сзп = 2,5 – коэффициент самозапуска обобщенной нагрузки;

К_воз = 0,85 – коэффициент возврата реле.

.

(2.19)

Коэффициент чувствительности  при КЗ в конце второго участка  (К2)

Выдержка времени выбирается из условия селективности на ступень выше наибольшей выдержки времени t _п  защит присоединений, питающихся от трансформатора

t_Т = t_П + D t;

3) защита от перегрузки, действующая на сигнал

(2.20)

Ток срабатывания выбирается из условия возврата реле при номинальном токе трансформатора

где К_отс = 1,05,    К_в = 0,8 ¸ 0,85.

Время действия защиты от перегрузки выбирается на ступень больше МТЗ

t _пер= t _мтз+ D t.

 

2.2 Защита асинхронных и синхронных электродвигателей выше 1000 В

2.2.1 Токовая отсечка

Для защиты электродвигателей мощностью до 5000 кВт от междуфазных КЗ применяется токовая отсечка (Т.О.).

          Первичный ток срабатывания защиты Т.О. выбирается из условия отстройки  от периодической составляющей пусковых токов.

I_сз = К_отс I _пуск.                                         (2.21)

где I _пуск берется по техническим данным  приложения Г ,таблица Г.1;

К_отс = 1,4 - 1,5 при выполнении Т.О. с реле РТ-40 для асинхронных двигателей;

К_отс =  1,6 - 1,8 для синхронных двигателей.

Крупные электродвигатели ( Р ³ 5000 кВт ) оборудуются продольной дифференциальной защитой ( ДЗ ).

          Для защиты электродвигателей от однофазных замыканий на землю предусматривается токовая защита нулевой последовательности с первичным током срабатывания: I_сз £ 10А для Р £ 2000 кВт и I_сз £ 5 А для Р ³ 2000 кВт. Дополнительно применяют схему контроля изоляции.

 

2.2.2 Защита от замыканий на землю в обмотке статора

Установка защиты электродвигателей от однофазных замыканий на землю считается обязательной при токе замыкания на землю 5 А и более. Защита от замыканий на землю действует на отключение электродвигателя от сети, а у синхронных электродвигателей - на автоматическое гашение поля, если оно предусмотрено.

Типы защиты - токовая защита нулевой последовательности с реле типа РТЗ-51 или токовая направленная защита нулевой последовательности типа ЗЗП-1. Для защиты от двойных замыканий на землю – однорелейная, с реле типа РТ-40, токовая отсечка нулевой последовательности. Для подключения защиты типа ЗЗП-1, а также для защиты с реле типа РТЗ-51 при числе кабелей, соединяющих электродвигатель с распределительным устройством, не превышающим пяти, применяются трансформаторы тока нулевой последовательности (ТАN) типов ТЗ, ТЗЛ, ТЗЛМ.

Расчетные уставки защиты. Уставки срабатывания реле тока защит от замыканий на землю рассчитываются в первичных токах.

Ток срабатывания защиты с реле типа РТЗ-51 определяются из условия ее надежной отстройки от броска собственного ёмкостного тока, проходящего в месте установки защиты на внешнем перемещающемся замыкании на землю:

I_с.з. ³ I_{с.з.,расч.}= К_отс К_б I_с,                                          (2.22)

где    К_отс- коэффициент отстройки (К_отс=1,2);

К_б - коэффициент, учитывающий бросок собственного ёмкостного тока (К_б=2,5);

I_c- собственный ёмкостной ток присоединения самого электродвигателя  I_сд и линии, соединяющей его с  распределительным устройством и входящей в зону действия защиты Iсд:   

I_c=I_сд+I_сл.                                                                  (2.23)

При номинальной мощности электродвигателей, не превышающей 2,5-

3 МВт, значением I_сд в (2.23) можно пренебречь. Собственный емкостный ток кабельной линии, входящей в зону защиты, определяется по формуле

           I_сл=I_со  l m,                                                   (2.24)

где I_со - значение собственного ёмкостного тока 1 км кабеля (таблица Б.2)

l-длина линии, км;

m- число кабелей в линии.

Если значение Ic.з,расч, определенное по (2.22), оказывается меньше минимального тока срабатывания из таблицы приложения Б, то ток срабатывания защиты принимается равным указанному в приложении Б, (таблица Б.1). Во всех других случаях

                I_{c.з,расч}£ I _c.з<5А.                                              (2.25)

 

2.2.3  Максимальная токовая защита от перегрузок и асинхронного режима                    ( для С.Д.).

(2.26)

Ток срабатывания МТЗ от перегрузки устанавливается из условий отстройки от номинального тока электродвигателя.

где    К_отс = 1,05;

К_воз = 0,85 для реле РТ-40, РТ – 80.

          Выдержка времени защиты должна быть больше времени пуска (самозапуска ) электродвигателей.

          Защита от асинхронного режима устанавливается на всех СД и совмещается с МТЗ от перегрузок.

         

          2.2.4  Защита от понижения напряжения

Необходимо дать обоснование установке данной защиты / 2 /, привести принципиальную схему.

          Напряжение срабатывания защиты минимального напряжения из условия обеспечения самозапуска электродвигателей

                                       U_cз = ( 0,6 - 0,7 ) U_ном                                             (2.27)

                                      t =  ( 1 - 2 ) c.

 

2.3 Защита низковольтных электродвигателей

Для защиты асинхронных двигателей напряжением 380 или 660 В от междуфазных коротких замыканий применяются предохранители с плавкими вставками или автоматы с электромагнитными расцепителями.

Выбор плавких вставок предохранителей и уставок автоматов производится в следующей последовательности:

а) номинальное напряжение предохранителей.

Uном.пр. и автоматов Uном.а. должно быть не ниже напряжения сети Uс

                   U_ном.пр ³ U_с.,                                      (2.28)

          U_ном.а. ³ U_с.;                                                                   

б) отключающая способность предохранителей I_{пр.откл.} должна быть достаточно большой, чтобы отключать максимальные токи КЗ, проходящие по защищаемой линии;

в) номинальный ток плавких вставок I_вс.ном  и расцепителей автоматов

I_{р.а..ном.} должен быть равен или больше длительного режима максимального тока нагрузки двигателя.

                                                I_вс.ном ³ I_ном.дв.,                                              (2.29)

(2.30)

;

                                             Iр.а..ном. ³ I ном.дв.,     

г) ток плавкой вставки следует выбрать таким, чтобы при прохождении по ней пускового тока двигателя время ее перегорания было больше времени пуска и самозапуска двигателя. Это определяется следующим соотношением

                                              (2.31)

где a - коэффициент перегрузки; a  = 2,5 для легких (tпуск = 2- 3 с) и         a = 1,6 - 2,0 при тяжелых, (t_пуск » 10 с) условиях пуска;

д) токовую отсечку выключателя отстраивают от пускового тока электродвигателя, который состоит из периодической составляющей , почти неизменной в течении всего времени пуска , и апериодической составляющей, затухающей в течение нескольких периодов. В каталогах приводится только значение периодической составляющей пускового тока I_{пуск.дв}.

Несрабатывание отсечки при пуске электродвигателя обеспечивается выбором тока срабатывания по выражению.

                                      I _c.o ³ 1,05 k_з k_a k_p I_{пуск.дв.} = k_нI _{пуск.дв.}                 (2.32)

где k_н = 1,05 k_з k_a k_p  – коэффициент надежности отстройки отсечки от

пускового  тока электродвигателя;

1,05 – коэффициент, учитывающий, что в нормальном режиме напряжение может быть на 5% выше номинального напряжения электродвигателя;

 k_з –  коэффициент запаса ;

 k_a – коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей в пусковом токе электродвигателя;

k_p –  коэффициент, учитывающий возможный разброс тока срабатывания

отсечки относительно уставки.

                                                I _{пуск.дв.}= ( 6 - 7 ) I _ном.дв..                                 (2.33)

          Для приближенных расчетов принимают значение пускового тока электродвигателя, равным каталожному, а коэффициентов - по таблице 2.1;

 

 

  Т а б л и ц а 2.1

Автоматический выключатель	Расцепитель		kз	ka	kp	kн
А3700; А3790	Полупроводниковый	РП	1,1	1,0	1,3	1,5
ВА		БПР
«Электрон»		РМТ			1,35	1,6
		МТЗ-1		1,4		2,2
АВМ	Электромагнитный			1,4	1,1	1,8
А3110; АП-50; А3700; ВА; АЕ20					1,3	2,1
А3120;А3130;А3140					1,15	1,9

         

          е) ток уставки (срабатывания) теплового расцепителя автомата I_у.т. или  магнитного пускателя отстраивается от максимального рабочего тока, т.е.                                                     I _у.т. = (1,1 - 1,3 ) I _ном.дв..                                (2.34)

          После выбора предохранителей и автоматов необходимо убедиться, что плавкая вставка и расцепители автомата надежно защищают участок сети, на котором они установлены. В четырех проводных сетях 380/220 В и 660/380В с глухо-заземленной нейтралью однофазное замыкание на землю является КЗ и должно надежно отключаться защитой . Кратность тока однофазного КЗ в наиболее удаленной  точке сети должна быть:

                                       I_к^.(1)_мин ³ 3 I_{вс ном},                                                  (2.35)

                                       I_к^.(1)_мин ³ 1,25 I _с.о.

(2.36)

          Ток однофазного КЗ определяется из выражения:

 

где U_ф – фазное напряжение сети, В;

Z_т – сопротивление трансформатора, Ом;

- полное сопротивление петли фаза – ноль линии, Ом.

Если предохранитель или автомат защищает сеть только от короткого замыкания, то требования, изложенные выше (2.35) не обязательны при условии, что номинальный ток I_вс.ном и I_с.о не превышает длительного допустимого тока I_дл.доп защищаемого участка сети более

                                                I_вс.ном. £ 3 I_{дл.доп.,}

                                                I_с.о £ 4,5 I_дл.доп.                                               (2.37)

          Если в защищаемой предохранителями сети установлены магнитные пускатели  или контакторы, то для исключения их отпускания из-за снижения напряжения при КЗ плавкая вставка предохранителя должна перегореть за время t_пр = 0,1- 0,2 с. при повреждении в наиболее удаленной точке сети. Это условие обеспечивается  при кратности тока КЗ  I_к.з⁽³⁾  / I _{вс ном} = 10 - 15.                        

Одним из основных условий выбора предохранителей и автоматов является обеспечение избирательности действия между собой: автоматами, предохранителями и релейной защитой. Для этого необходимо построить карту селективности последовательно установленных предохранителей и автоматов. Селективность обеспечивается, если защитные характеристики этих аппаратов не пересекаются и при КЗ в какой-либо точке сети перегорает ближайший к точке  КЗ  предохранитель (или срабатывает автомат).

 

Приложение А

 

АЛМАТИНСКИЙ ИНСТИТУТ ЭНЕРГЕТИКИ И СВЯЗИ

 

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

 

 

 

 

 

РАСЧЕТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ  РАБОТА

на тему: проектирование релейной защиты и автоматики

элементов системы электроснабжения предприятия

 

 

 

 

 

 

 

Студент группы …………….……………..

                                                                     __________________________Ф.И.О.                                 

номер зачетной книжки…….……………..

Руководитель проекта……………….……

______________________________Ф.И.О

 

 

 

 

Алматы ХХХХ

Приложение Б                                   

Т а б л и ц а Б.1 -  Первичные токи срабатывания защиты от замыканий на землю с реле типа РТЗ-51, А

 

Тип трансформатора тока нулевой последовательности	Число и соединение трансформаторов тока нулевой последовательности
	1	2	3	4	2	3	4	5
	Последовательное				Параллельное
ТЗЛ	0,68 3,96	1,25 6,80	1,95 9,83	2,48 14,6	0,97 4,25	1,19 4,80	1,43 5,95
ТЗЛМ	0,6 3,26	1,08 6,35	1,60 9,60	2,16 13,00	0,89 4,62	1,08 5,1	1,33 5,66	1,67 6,6
ТЗР	0,90 3,8	1,26 6,20	Нет данных		1,41 6,10	Нет данных		-
ТЗЛР	0,81 4,17	1,34 7,90	1,95 11,70	2,56 15,4	1,00 5,00	1,20 6,10	1,52 7,20	Нет данных

 

Т а б л и ц а Б.2 - Средние значения емкостного тока металлического однофазного замыкания на землю для кабельных линий при частоте 50 Гц.

 

Сечение жилы кабеля, мм2	Ток, А/км, при номинальном напряжении сети, кВ
	6		10	35
	При номинальном напряжении кабеля, кВ
	6	10	10	35
70	0,73	0,52	0,87	-
95	0,89	0,61	1,02	3,81
120	1	0,7	1,16	4,57
150	1,19	0,78	1,3	4,95
185	1,28	0,91	1,51	5,34
240	1,33	1,01	1,8	5,91

 

Приложение В

Т а б л и ц а В.1 - Технические данные трехфазных масляных трансформаторов с регулировкой напряжения под нагрузкой

 

Тип	Мощность кВА	Номинальные напряжения обмоток трансформаторов кВ		Uк %	Схема и группа соединен.обмоток трансформатора
		В.Н.	Н.Н.
1 ТМН-6300/35   2 ТМН-6300/110   3 ТДН-10000/35   4 ТДН-10000/110   5 ТДН-16000/35   6 ТДН-16000/110   7 ТРДН-25000/35   8 ТРДН-26000/110   9 ТРДН-40000/230                           110 10 ТРДН-63000/230                             110	6300   6300   10000   10000   16000   16000   25000   25000   40000   63000	35±9%   115±16%   35±12%   115±16%   35±12%   115±16%   35±12%   115±16% 230 115±16% 230 115±16%	6,3 10,5 6,6 11,0 6,3 10,5 6,6 11,0 6,3 10,.5 6,6 11,0 6,3/6,3 10,5/10,5 6,3/6,3 10,5/10,5 6,3/6,3 10,5/10,5 6,3/6,3 10,5/10,5	7,5   10,5   8,0   10,5   10,5   10,5   10,5   10,5   10,5   10,5	U/D-1   U-0/D-3   U/D-5   U-0/D-7   U/D-9   U-0/D-D-11   U/D-D-9   U-0/D-D-7   U-0/D-D-5   U-0/D-D-3

 

П р и м е ч а н и я

1Трансформаторы мощностью 25 МВА и более (типа ТРДН) выполняются с расщепленными обмотками на стороне низшего напряжения  (6,3/6,3 или 10,5кВ).

2 Предел регулирования трансформаторов с РПН составляет:

а) при напряжении 35 кВ и Sн.тр £ 6,3 МВА±6х1,5%;

Sн.тр=10-16 МВА±8х1,5%;

б) при напряжении 110 кВ ± 9х1,78%.

 

Приложение Г

Т а б л и ц а Г.1 - Технические данные асинхронных и синхронных двигателей напряжением 6 и 10 кВ

                  

Тип двигателя	Рн КВт	Uн кВ	Iном А	Iпуск Iном	cos jн	hн
АТД-800-4   АТД-1000-6   АТД-1250-2   АКН-1600-4   АКН-2000-6   СТД-630-2   СТД-1000-2   СТД-1250-4   СТД-1600-2   СТД-2000-2   СТД-2500-2	800   1000   1250   1600   2000   630   1000   1250   1600   2000   2500	6,0 10 6,0 10 6,0 10 6,0 10 6,0 10 6,0 10 6,0 10 6,0 10 6,0 10 6,0 10 6,0 10	90 55 115 68 137 84 180 110 225 135 71 42 112 67 135 82 178 107 220 133 276 166	5,6   6,2   6,2   6,5   6,5   6,7   6,7   6,5   6,8   7,0   6.2	0,9   0,9   0,9   0,91   0,91   0,9   0,9   0,9   0,9   0,9   0,9	0,89   0,89   0,9   0,91   0,92   0,89   0,89   0,9   0,91   0,92   0,92

         

П р и м е ч а н и я

- У синхронных двигателей СТД cosj = 0,9 (опережающий).

 

Приложения  Д

Т а б л и ц а Д.1- Технические данные цеховых трансформаторов  6-10/0,66 – 0,4 кВ

                      

Тип	Sн КВа	Напряжение обмоток кВ		U к.з. %	Схема и группа соединения обмоток тр-ра
		В.Н.	Н.Н.
ТМ-630/10   ТМ-630/10   ТМЗ-1000/10   ТМЗ-1600/10   ТМЗ-1600/10   ТМЗ-2500/10   ТМЗ-2500/10	630   630   1000   1600   1600   2500   2500	6,0; 10,5 6;10   6;10   6;10   6;10   6;10   6;10	0,4-0,23   0,69-0,4   0,4-0,23   0,4-0,23   0,69-0,4   0,4-0,23   0,69-0,4	5,5   5,5   5,5   5,5   5,5   5,5   5,5	Y/Y-0-12 или D/Y-0-11

 

          П р и м е ч а н и я

            1 Соединение обмоток цеховых трансформаторов выполняется по схеме  Y/Y-0-12 или D/Y-0-11№

            2  До 1000В применяется четырехпроводная сеть с глухозаземленной нейтралью напряжением 380/200В и 660/380В.

 

Приложение Е 

Т а б л и ц а Е.1 - Технические данные асинхронных двигателей серии 4А с КЗ ротором напряжением 380/660В (по МЭК)

                               

Тип	Рн кВт	n0 об/мин	Uн В	Iном А	hн	Соs j	Iпуск Iном
4А132М-4   4А132М-2   4А160М-6   4А160М-4   4А200М-6   4А200S-6   4А200М-2   4А250S-6   4А250М-6   4А250S-2   4А250М-4   4А280S-4   4А280М-2   4А315S-4	7,5   11   15   18,5   22,0   30,0   37,0   45,0   55,0   75   90   110   132   160	1500   3000   1000   1500   1000   1000   3000   1000   1000   3000   1500   1500   3000   1500	380 660 380 660 380 660 380 660 380 660 380 660 380 660 380 660 380 660 380 660 380 660 380 660 380 660 380 660	14,0 8,0 20 12 27 16 34 20 40 23 55 32 67 39 83 48 100 58 135 78 165 96 200 115 245 142 290 170	0,88   0,88   0,89   0,89   0,9   0,91   0,915   0,915   0,92   0,9   0,915   0,92   0,92   0,92	0,87   0,9   0,9   0,9   0,9   0,91   0,91   0,91   0,92   0,92   0,92   0,92   0,92   0,92	7   7   7   7   7   7   7   7   7   7   7   7   7   7

Приложение Ж

Т а б л и ц а Ж.1 -  Перечень устройств релейной защиты на элементах системы электроснабжения

                      

Наименование защит	Тр-ры ГПП 230-37/6-10 кВ	Тр-ры цехо-вые 6¸10/ 0,69¸0,4кВ	Электродвигатели 6-10 кВ 2500 кВт		Ас.двигате-ли До1000В	Трансфор-м.аторы электро-печные	Трансфор-м.аторы КПП	Кабельная Линия 6-10 кВ
			Асин-хронные	Синхрон-ные
Продольная дифферен-циальная токовая защита	+
Токовая отсечка	+	+	+	+		+	+	+
Максимальная токовая защита	+	+						+
Токовая защита от перегрузки на сигнал или разгрузку	+		+	+	+	+	+
Защита от понижения напряжения			+	+
Защита от асинхронного хода				+
Защита от замыканий на зем-лю в сетях 6-10 кВ	+	+	+	+		+	+	+
Защита предохранителями или автоматами					+
Газовая защита	+	+				+	+
Температурная сигнализация	+	+				+	+

 

          Примечания

            1 Для трансформаторов мощностью 6.3  МВА и более.

            2 Кроме указанного объема РЗиА могут быть  установлены дополнительные виды защит при наличии высших гармоник, резких колебаний  напряжения.

 

Список  литературы 

          1. Андреев В.А. Релейная защита, автоматика и телемеханика в системах  

 электроснабжения.- М.: Высшая школа, 1991.-496с.

          2.  Басс Э.И., Дорогунцев В.Г.  Релейная защита электроэнергетических    

 систем./ Под ред. А.Ф. Дьякова.- М. : Изд. МЭИ, 2002.- 295 с.

          3. Чернобровов Н.В., Семенов В.А. "Релейная защита энергетических систем: Учебное пособие для техникумов".- М.: Энергоатомиздат, 1998.

          4. Справочник по наладке вторичных цепей электростанций и подстанций /

 Под ред. Э.С. Мусаэляна. - М.: Энергоатомиздат, 1989.

          5. Федосеев А.М. Релейная защита электрических систем: - М.: Энергия,

 1992. - 560 с

          6. Авербух А.М. Релейная защита в задачах с решениями и примерами. - М.:  Энергия, 1975. – 416

          7.  Шабад М.А. Расчеты РЗ и А распределительных сетей: Монография.- СПб.: ПЭИПК,2003. - 350с.

          8.  Шабад М.А. Защита трансформаторов распределительных сетей.-Л.:  

 Энергоиздат, 1981.-136с.

          9. Справочник по проектированию электроснабжения. Электроустановки   

 промышленных предприятий /Под ред. Ю.Г. Барыгина. - М.: Энергоатомиздат, 1990.-576с.