Релейная защита промышленного предприятия

,                                                (107)

5) Ток срабатывания  реле:

 А.                                          (108)

Принимаем к  установке реле РСТ 13/24, у которого ток срабатывания находится в пределах I_СР.Р. = (5-20) А.

6) Определим  сумму уставок:

.                                           (109)

Принимаем уставки 0.8.

Найдем ток  уставки реле:

 А.                                   (110)

5.2. Защита от повышения напряжения

1) Данная  защита отключает батарею при  повышении действующего значения  напряжения сверх допустимого  и выполняется с помощью реле  напряжения максимального действия  РСН 14 с коэффициентом возврата  к_В = 0,9.

2) Трансформатор  напряжения устанавливается один  на секцию сборных шин. Тип  трансформатора напряжения был  выбран ранее: ЗНОЛ.06-10У3 с коэффициентом  трансформации к_U = 100.

3) Напряжение  срабатывания защиты:

 кВ,                              (111)

здесь - максимально допустимое напряжение на конденсаторе, В;

к_ОТС = 1,1 – коэффициент отстройки;

к_В – коэффициент возврата.

4) При расчете  защиты от повышения напряжения  коэффициент чувствительности не  определяется.

5) Напряжение  срабатывания реле:

 В.                                                 (112)

Принимаем к  установке реле РСН 14/28, у которого напряжение срабатывания находится  в пределах U_СР.Р. = (40-200) В.

6) Определим  сумму уставок:

,                                                  (113)

здесь U_MIN = 40 В – минимальное напряжение срабатывания выбранного реле.

Принимаем уставки 1,6; 0,8, следовательно .

Найдем напряжение уставки реле:

 В.                                      (114)

7) Выдержка  времени защиты согласно ПУЭ  /1/ составляет t_СЗ = 3 мин, для чего используем реле времени РСВ 01-1 с диапазоном уставок выдержки времени от 0,075с. до 75мин.

Повторное включение  батареи конденсаторов допускается  после снижения напряжения в сети до номинального значения, но не ранее  чем через 5мин. после ее отключения.

 

 

6 РАСЧЁТ ЗАЩИТЫ ЭЛЕКТРОПЕЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА Т3

 

Трансформаторы  оснащаются релейной защитой от внешних и внутренних КЗ.

 

6.1 Защита от междуфазных коротких замыканий

В общем случае цеховые трансформаторы защищают при  следующих повреждениях и ненормальных режимах:

а) при замыканиях между витками  одной фазы;

б) при междуфазных КЗ в обмотках и на их выводах;

в) при замыканиях на землю;

г) при внешних КЗ;

д) при перегрузке;

е) при понижении уровня масла.

 

Выбирается  тип защит и определяются токи срабатывания защит и реле цехового трансформатора типа ТМ.

Рассчитывается  защита цехового трансформатора Т3 при  междуфазных КЗ в обмотках и на выводах высокого напряжения, при внешних КЗ, при однофазных КЗ и при перегрузке. Для защиты трансформатора при междуфазных КЗ в обмотках и на выводах ВН принимается токовая отсечка без выдержки времени с использованием реле типа РСТ. Схема соединения трансформаторов тока – неполная звезда.

 Ток срабатывания  защиты выбирается по максимальному  току, проходящему через трансформаторы  тока защиты при трехфазном  КЗ на стороне низкого напряжения I_K.max

,                            (115)

.                                  (116)

Максимальные  рабочие токи:

 

                             ₍₁₁₇₎

                           ₍₁₁₈₎

По  выбирается трансформатор тока. Выбираем трансформатор тока ТПЛ-10-100-У3-0.5/10Р на стороне ВН с номинальным током на первичной стороне: I_1.ном=100, на вторичной стороне:  I_2.ном = 5 А.

 

Коэффициент чувствительности при I⁽²⁾_K.MIN на выводах высокого напряжения:

 

.                           (119)

 

 

6.2 Защита от внешних коротких замыканий

 

 

Для защиты трансформатора при внешних КЗ и резервирования токовой отсечки и газовой защиты принимается максимальная токовая защита с выдержкой времени.

Схема соединения трансформаторов тока – неполная звезда. Максимальная токовая защита отстраивается от тока самозапуска полностью заторможенных ответственных двигателей, присоединенных к шинам НН. Токи срабатывания защиты и реле находятся по формулам

;                    (120)

,                                  (121)

где k_сз – коэффициент самозапуска, принимаемый равным 3-3,5, когда нет данных о присоединенных двигателях; в этом случае можно считать, что ток в трансформаторе возрастает в 3-3,5 раза по сравнению с номинальным током.

Принимаем реле и определяется ток уставки.

Принимаем к  установке реле РСТ 13/24, у которого ток срабатывания находится в  пределах I_СР.Р. = (5-20) А.

           Определим сумму уставок:

,                                  (122)

здесь I_MIN = 5 А – минимальный ток срабатывания выбранного реле.

Принимаем уставки 1,4, следовательно .

Найдем ток  уставки реле:

 А.                      (123)

 

Коэффициент чувствительности защиты определяется по току двухфазного короткого замыкания  за трансформатором

.                                       (124)

Выдержку  времени максимальной токовой защиты трансформатора выбирают из условия  избирательности на ступень Δt выше наибольшей выдержки времени защит присоединений, питающихся от трансформатора, т.е.

 

t_т = t_пр + Δt=0.5+0.4=0.9 .                               (125)

 

Обычно ступень  селективности Δt принимается равной 0,4-0,7 с (складывается из погрешностей реле времени и времени отключения предохранителя или автоматического выключателя). 

Если максимальная токовая защита не удовлетворяет  требованию чувствительности, то ее выполняют  с пуском от реле минимального напряжения или применяют токовую защиту обратной или нулевой последовательности.

 

6.3 Защита от перегруза

 

Для защиты цехового трансформатора при перегрузе  принимается максимальная токовая  защита, устанавливаемая со стороны  ВН трансформатора. Защита выполняется  с помощью одного токового реле, включенного на фазный ток, и действует  на сигнал с выдержкой времени. МТЗ  отстраивается от максимального  рабочего тока трансформатора с учетом 40% - ной перегрузки

                        ₍₁₂₆₎

Ток срабатывания защиты

                      ₍₁₂₇₎

здесь К_ОТС = 1,2 – коэффициент отстройки; К_В = 0,9 – коэффициент возврата реле РСТ.

Выдержка  времени максимальной токовой защиты  выбирается больше выдержки времени  защиты трансформатора от КЗ (около 10 с.).

 

 6.4 Защита при однофазных КЗ

 

Для защиты цехового трансформатора при однофазных КЗ в обмотке и на выводах НН, а также в сети НН принимается токовая защита нулевой последовательности с выдержкой времени. При однофазном КЗ на напряжении 0,4 кВ токи замыкания, проходящие по этой стороне, достаточно велики. Однако ток КЗ не полностью трансформируется на сторону высшего напряжения, поэтому рассмотренная максимальная токовая защита недостаточно чувствительна к этим КЗ. Защиту выполняют с помощью одного токового реле, включенного на трансформатор тока, установленный в цепи заземления нейтрали цехового трансформатора. В реле протекает полный ток однофазного КЗ.

Токи срабатывания защиты и реле определяется по формулам:

 

,                     (128)

 

где  I_c.з1 – ток срабатывания защиты нулевой последовательности на стороне 0,4 кВ, который согласуется, в свою очередь, с током отсечки автомата (для защиты присоединений устанавливается автомат с током отсечки I_отс > I_{2раб.макс});  k_н1 – коэффициент надежности согласования, принимаемый равным 1,1;  k_н2 – коэффициент надежности согласования, принимаемый равным 1,2;  I_с.з – ток срабатывания защиты, с которой производится согласование.

Коэффициент чувствительности защиты нулевой последовательности определяется при однофазном КЗ на выводах НН трансформатора по формуле

 

,                                             (129)

 

где I_к⁽¹⁾ – минимальный ток однофазного КЗ на шинах НН; для цеховых трансформаторов с соединением обмоток треугольник – звезда с нулем I_K⁽¹⁾ = I_K⁽³⁾;

                                 ₍₁₃₀₎

Выдержку  времени защиты нулевой последовательности, установленной в нейтрали цехового трансформатора, отстраивают от времени срабатывания автоматических выключателей двигателей и принимают равной 0,5 с.

 

6.5 Газовая защита

 

Газовая защита является основной защитой трансформатора от межвитковых замыканий и других внутренних повреждений, сопровождаемых разложением масла и выделением газа. В качестве реагирующего органа выбирается реле типа РГТ – 80 с уставкой скоростного элемента (нижнего) 0,6 м/с. Верхняя пара контактов действует на сигнал при слабом газовыделении и понижении уровня масла. Нижняя пара контактов действует на отключение при бурном газообразовании и дальнейшем понижении уровня масла.

 

7 Расчет защиты установленной на секционном выключателе Q15

 

Согласно  ПУЭ на секционном выключателе должна быть предусмотрена двухступенчатая  токовая защита от многофазных КЗ. Первая ступень – токовая отсечка, вторая ступень – МТЗ с выдержкой времени. В схеме предусмотрены три секционных выключателя Q15, Q20, Q27. В зависимости от места установки выключателя определяется максимальный рабочий ток.

 

7.1 Токовая отсечка

 

 Защита выполняется с помощью  реле мгновенного действия, с  коэффициентом возврата К_В = 0,9.

Для выбора трансформатора тока требуется  определить максимальный рабочий ток

Для выключателя  Q15

 

I_МАХРАБ = I³_МАХ=511 А ,                                                  (131)

 

Принимаем к  установке трансформатор тока ТФЗМ-35А-600-У1-0,5/10Р  согласно /2/: I_1Н = 600 А, I_2Н = 5 А Коэффициент трансформации трансформатора тока:

                                                ₍₁₃₂₎

Схема включения  трансформатора тока и реле – неполная звезда, коэффициент схемы к_СХ = 1

 

Ток срабатывания защиты:

 

,                                 (133)

 

здесь К_ОТС = 1,2 – коэффициент отстройки;

    Ток срабатывания реле:

 

,                                (134)

где: К_I – коэффициент трансформации трансформатора тока, где первичный ток  I_1ном выбирается по максимальному рабочему току.

Принимается к установке реле с током срабатывания.

Принимаем к  установке реле РСТ 13/24, у которого ток срабатывания находится в  пределах I_СР.Р = (5-20) А.

2. Определить сумму уставок:

                                     ₍₁₃₅₎

здесь I_MIN = 5 А – минимальный ток срабатывания выбранного реле. Принимаем уставки 0,4, следовательно, ∑θ = 0,1.

Найдем ток уставки реле:

А                           (136)

 

 

7.2 МТЗ с выдержкой  времени

 

 МТЗ с  выдержкой времени выполняется на реле РТВ:

 

                           ₍₁₃₇₎

 

Принимаем к  установке трансформатор тока ТФЗМ-35А-600-У1-0,5/10Р  с параметрами: I_1Н = 600 А, I_2Н = 5 А Коэффициент трансформации трансформатора тока:

                                                ₍₁₃₈₎

 

Схема включения трансформатора тока и реле – неполная звезда, коэффициент  схемы К_СХ = 1

Ток срабатывания защиты

 

                ₍₁₃₉₎

 

где: К_ОТС = 1,2 – коэффициент отстройки;

К_В = 0,9 – коэффициент возврата;

К_З = 1,2.

 

Коэффициент чувствительности при  I^Г_КЗMIN на выводах высокого напряжения:

 

                                             ₍₁₄₀₎

                                        ₍₁₄₁₎

 

Выдержка  времени защиты принимается на ступень  селективности больше максимальной выдержки времени защит отходящих  присоединений, то есть выдержки времени  МТЗ выключателя Q24.

 

.                                        (142)

 

где: ∆t = 0,4 с – ступень селективности статического реле.

Для обеспечения рассчитанного  времени срабатывания защиты выбираем реле времени РВ 01, пределы регулирования  времени которого от 0,1 до 50 с.