/
Автор: Худугуев В.И.
Теги: электротехника электроника электричество электроснабжение релейная защита реле учебное пособие
ISBN: 5-89230-001-3
Год: 1996
Текст
В.И. Худугуев
РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА
И АВТОМАТИКА ЭЛЕМЕНТОВ
СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
ПРОМЫШЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
Улан-Удэ
1996
УДК 621.316.925
Худугуев В.И. Релейная защита и автоматика элементов системы
электроснабжения промышленного предприятия* Учебно з посо-
бие/ВСГТУ.-Улан-Удэ, 1996, - 156 с.
В учебном пособии дан комплексный подход к выбору и расчетам ти-
повых устройств релейной защиты и автоматики, используемых в сис-
теме электроснабжения промышленного предприятия, показаны взаи-
мосвязь работы этих устройств и необходимость учета специфики ра-
боты различных потребителей электрической энергии.
Рассмотренные методы расчета позволяют широко использовать
средства вычислительной техники и методы САПР при проектировании
устройств защиты и автоматики.
Изложенный материал может оказать существенную помощь студен-
там при выполнении типовой работы по курсу "Релейная защита и ав-
томатика систем электроснабжения" и соответствующего раздела дип-
ломного проекта по специальности 10.04 00 - Электроснабжение ( по
отраслям), а также может быть полезным работникам электроотделов
предприятий и наладочных организаций.
Печатается по рекомендации Научно-методического совета по
специальности 10.04.00 - Электроснабжение (по отраслям)
Рецензенты: кафедра релейной защиты и автоматизации энергосистем
Московского энергетического института (д. т.н , проф.
В.П. Морозкин; к.тн.,доц. В.В Кривенков), кафедра
электроснабжения Иркутского государственного техни-
ческого университета (к.т.н . доц М А Новожилов;
доц,С.И Бондаренко), проф А Н Висящев.доц В. В. Нейман
(Иркутский государственный технический университет)
ISBN 5-89230-001-3
О Худугуев В.И., 1996.
ВВЕДЕНИЕ
В типовой работе по курсу "Релейная защита и автоматика систем
электроснабжения" задается один из вариантов расчетной схемы
электроснабжения промышленного предприятия и решается ряд задач
по выбору и расчету уставок устройств релейной защиты и противоа-
варийной автоматики (РЗА) отдельных элементов этой схемы. Основ-
ными из этих задач являются:
1) определение токов КЗ в необходимых точках расчетной схемы и
коэффициентов самозапуска промышленной нагрузки,
2) выбор типов защит и устройств автоматики для элементов задан-
ной схемы;
3) расчет рабочих уставок выбранных устройств РЗА с согласованием
защит смежных элементов и проверкой их чувствительности;
4) расчетная проверка трансформаторов тока по кривым предельной
кратности;
5) построение однолинейной схемы электроснабжения предприятия с
указанием типов выбранных устройств РЗА и карты селективности.
В учебном пособии решение отдельных задач дается на примерах
расчета защиты и автоматики распределительной сети, трансформато-
ров и различных электроприемников одной из типовых схем электрос-
набжения промышленного предприятия (Рис.В.1)
В. 1. РАСЧЕТЫ ТОКОВ КЗ В ПИТАЮЩЕЙ И РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ СЕТИ ПРОМЫШ-
ЛЕННОГО ПРЕДПРИЯТИЯ
Для определения значения периодической составляющей тока трех-
фазного КЗ составляется схема замещения (Рис.В.2). которая вклю-
чает в себя элементы, связанные только с первой секцией шин б.ЗкВ
главной понизительной подстанцией (ГПП) предприятия (Рис.В.1).
Секционный выключатель Q3 отключен; состав и мощность нагрузки,
подключенной ко второй секции ГПП, аналогичны
Исходные данные
Энергосистема. Мощность КЗ на шинах 37кВ в максимальном режиме
S <3)к-макс=500 МВ*А, в минимальном режиме - S (3)к-МИн=450 МВ*А
Трансформатор Т1:
37k В
тип ТД-10000/35; У/Д-11; !С МВ*А; (35±9%)кВ/6, ЗкВ;
Ur . ср 7,5%, ик иин 7%, UK макс-8, 6%
Данные остальных элемелтов све дены в таблицы В. 1; В. 2; В.З.
Таблица В. 1
1 ..... т 1 Двигатель I Тип IPhojm, 1 1 1кВпг 1 1 1 । । । IUhom, | n | Кп 1 кВ | L I 1 1 1 । ... - п | COS ф | 1 -1
Г 1 Г 1 1 1 |М1-синхронный | СД-13-46-41 800 1 1 1 1 1 1 — 1 1 1 1 6 10,951 7 1 1 1 1 1 1 1 |0,9-при опере- |
1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 жающем токе I । I
1 М2-синхронный | СД-13-46-41 800 1 1 1 1 1 1 1 6 |0,95| 7 1 1 1 I 1 1 0,9 | 1 I
| МЗ-асинхронный | АО-11-55-41 500 1 1 1 1 1 1 | 6 [0,9416,5 1 1 1 1 1 1 о, 88 |
1 1 1 I М4-асинхронный | АО-11-55-41500 1 1 1 | 6 |0,94|6,5 1 1 1 1 0,88 I
|М5-асинхронный14А225М8УЗ I 30 1 1 1 । । । 1 1 1 10,38 |0,9 | 6 1 1 .1 1 । »... 1 0,81 I 1 1 i 1
Таблица В. 2
1 1 1 Трансфер-1 Тип J Г i IShokI Ином, кВ | ' I 1 ик,% 1 Схема и группа!
1матор I |кВ*А |- 1 I соединения об- |
1 1 1 |в. К. IH.H. | 1 1 1 моток 1 1 1
1 I 2 1 3 | 4 1 -1 1 5 | 6 1 7 1
1 1 1 Т2 ITM-250/10 1 1 1 1 1 1 1 250 | е 1 1 1 0,4 | 1 1 1 1 6.5 I У/Ун-0 1
1 1 II 1 ТЗ ITMH-400/101 40G I 6 1 1 1 1 1 1 1 0,4 | 4,5 | У/УН-О 1 1 1
Таблица В.2 (продолжение)
1 1 1 1 2 3 1 1 4 1 I 5 1 6 I 1 7 1 1 I
1 I Т4 1 1 1 1 |ТМ-1000/1011000 I 1 6 1 I 0,4 | 5,5 1 1 I Д/Ун-11 |
1 I Т5 1 1 ITM-400/10 1 400 | I 6 | I 0,4 | | 4,5 | Д/УН-11 I 1 1
1 1 Тб 1 । ITM-630/10 1 1 630 | 1 1 6 | 1 1. 0,4 I I 5, 5 | Д/Ун-11 | 1 . —1
Таблица В.3
г .... .. 1 Линия Длина 1, КМ 1 1 | Марка провода | или кабеля 1 । Удельное сопротивление |
г ,Ом/км 1 1 1 х , Ом/км |
1 W1 20 1 I АС-70 1 0,46 1 0.32 |
1 W2 2 1 I АС-35 1 0, 85 1 0.32 |
1 1 W3 1,5 1 | АС-35 I 0, 85 1 0,32 1
1 W4 0,5 1 I ААБ-3*50 1 0,64 1 0,08 I
1 W5 0,8 1 | ААБ-3*70 1 0,46 1 0,08 |
1 W6 0.5 1 | ААБ-3*50 1 0,64 1 0,08 I
I W7 0,15 1 | ААБ-3*25 I 1.24 1 0,09 |
1 W8 0,15 1 I ААБ-3*25 1 1,24 1 . 0, 09 |
1 W9 0,2 1 I ААБ-3*16 1 1,9 1 0,09 |
1 W1O 0,2 1 I ААб-3*16 1 1,9 1 0,09 |
I W11 0.1 1 | ААБ-3*120+1*50 1 0,32 | 0,064 I
I W12 0,01 i 1 I ААБ-3*16+1*10 1 1 2,4' I 0,084 | 1 1
Расчет токов КЗ ведется в именованных единицах. Номинальные
напряжения элементов принимаются по рекомендуемой шкале средних
напряжений ступеней [1].
На схеме замещения (Рис. в.2) указываются расчетные точки КЗ,
задаются порядковые номера отдельных элементов и находятся их
сопротивления.
Сопротивления системы определяются по заданным мощностям КЗ на
шинах 37кВ питающей подстанции в максимальном и минимальном режи-
мах:
U/ 37г
^1.макс-Хс макс= ~ ----------------- =2,74 Ом,"
$<3>к макс 500
и, 2
^1 . мин -^с . мин
372
---- =3,05 Ом.
450
к . мин
где Uj-напряжение ступени 37кВ;
1 ^021g =0, 32x20=6,4 Ом:
rg 1—Tgg =0,46x20=9, 2 Ом:
UK3% и,2 7.5 372
^3=Xti=-----— х -----— -------- х --- = Ю.З Ом.
100 Shom з 100 10
X4=XW7=XO4l4=0.09x0,15=0,014 Ом.
r4=rW7=r04l4 =1,24x0,15=0.19 Ом.
U/ 6. 32*0, 9
Х5=Хм1=Х"а5,х -------- = 0.2 х -------- =8,9 Ом,
$Н О М 5 0, 8
где Х"а.=0,2 - среднее значение сверхпереходного реактивного
сопротивления синхронного и асинхронного двигателя (о.е),
U2 - напряжение ступени 6.ЗкВ
$ном 5~^ном s/C0S<p5>
X6=XW8=X4 =0.014 Ом;
r6=rWB=r4=0,19 Ом;
Х7=Хмг=Х5=8, 9 Ом,
Хв=Хиг=Хов16=0.32x2=0.64 Ом,
Гв^иг^ов 1в=0>85x2=1, 7 Ом,
Рис.В.2. Схема замещения.
СК9%хиг2 6, 5x6. З2
Х9=Хтг= -----------= ------------ =10,3 Ом;
100xSHOM тг 100x0,25
0=XW3=X01 о11О=0, 32x1,5=0,48 Ом ;
riо=гкз=Го1 о 11 о=С. 85x1, 5=1. 28 Ом ,
Рис.В 3. схема заменен™ к апреле» та дах*азногс КЗ в точ
ке К8.
ОкиМ2 4, 5x6, З2
X* * =ХТ з =---- =----------=4, 47 Ом,
100xSHOM тз 100x0.4
X12=XW9=XO12112=0. 09x0. 2=0, 02 Ом
2 1*W9 12^12”^’ 9x0, 2~0, 38 0м}
U22 6, 32 *0,88
з =хм з d i з ♦x =0, 2x------------- =14 Ом
$ном из 0,5
X-j 4 =X^ i о 2 s0, 02 Ом *
ri4 =rw 10 =^i2 =0,38 Ом;
5=^]й4=Х1з=14 ОМ ‘
g =X^4 —Xq 16 I4 g =0, 08x0, 5=0, 04 Ом}
X\ e 4 =^o 16 *•! 6 =0» 64x0, 5=0, 32 Ом j
UK17%XU22 5, 5x6, 32
^i7=Xj4= = ------------ =2,18 Ом *
100xSHOM T4 100x1
Xj g =X^5 =Xq 1 е Ij g =0, 08x0, 8=0, 06 OM J
r*i g 5 ~^o 18 J-i в 46x0, 8=0, 37 OM
UK19 % xU2 2 4, 5x6, 32
^19=^т5= ' ~ ----------- =4,47 Ом J
IOOxSjjom T5 100x0,4
X2 q =X^g ~Xq 20^20 =0> 08x0, 5=0, 04 Ом
1*2о =^\’6 =T02q lgq =0, 64x0, 5=0, 32 Ом ‘
UKg j %xUz2 5,5x6, Зг
Хг1=Хтб =------------ =----------— =3,47 Ом.
100xSHOH Т6 100x0,63
Определяются токи трехфазного КЗ в максимальном режиме работы
питающей энергосистемы :
КЗ в точке К1:
S<3> son
к . мак с
It3)K1=----------- = -------- =7.8 КА,
l/SxUj |/3x37
КЗ в точке К2:
определяется результирующее сопротивление до точки К2.
Хгг=Х1+Хг=2,74+6,4=9.14 Ом,
ггг=гг=9,2 Ом;
2гг=|/гггг+Хг2г=/9, 2е+9, 14г=13 Ом,
Uj 37
1(3)кг=--------- = ------- =1.65 кА ;
l/5xZ2g 1/5x13
КЗ в точке КЗ:
Х23=Х22+Х3=9,14+10.3=19,44 Ом
^3=^2 =9.2 Ом
Z23=i/9, 2г+19.44г=21,6 Ом
Пересчитываем сопротивление Zg3 на напряжение иг=6.3 кВ:
о (Пг)г ' (6.3)г
Z23=Zg3x----- = (9, 2+J19,44)х--•--- =0, 27+J0, 56= 0,63 Ом,
(UJ2 (37)е
«
иг 6,3
Г3)кз = --------- = ----------- = 5,78 КА,
|/5xZZ3 |/§х0, 63
(ток 1(3’кз отнесен к напряжению 6„3 кВ).
КЗ в точке К4:
Х2 4 =Хгз +Х8 =0, 56+0, 64=1,2 ОМ ,
Гг4 =г2 3 +г8 =0, 27+1, 7=1, 97 Ом;
Zg4=|/1, 97г+1,2г=2,21 Ом ;
Пг 6,3 *
I(3 > кл =---=--------- =1,65 кА.
l/3xZ24 |/Зх2,21
Аналогично определяются токи КЗ в точках К5, Кб, К7, К9, К11,
К13, К14, К15 (Рис В.2). Результаты расчетов сведены в таблицу В
Значения токов повреждений в точках К8.К10 и К12 определяются
с учетом подпитки места КЗ синхронными двигателями Ml, М2 и
асинхронными двигателями М3, М4. Двигатели задаются своими сред-
ними значениями сверхпереходной ЭДС и сверхпереходного реактивно-
го сопротивления в относительных единицах [2]:
Е’сл.=1.1; Е"дд.=0,9; Х"асд.=Х'аАд.-0,2.
Для вычислений в именованных единицах используются соотношения;
U? ..................... Ug
Е М1~Е мг~Е сд»х ; Е'мз=Е"м4=Е"А11,х------------ ,
№ /з
Сопротивления двигателей, вычисленные ранее, определяются по
выражению;
X а а , х-----------
е
^НОМ
КЗ В точке К8:
в схеме замещения (Рис.В.3) сопротивлениями кабельных линий
W7, W8, W9, W10 пренебрегаем и определяем ЭДС двигателей :
6,3
Е mi=E нг=1'1х =4,01 кВ,
1/3
6,3
Е мз=Е М4=О, 9х----- =3.27 кВ.
/3"
Объединяем ветви с синхронными и асинхронными двигателями:
8. 9
ЕЭ1=Е"М1=4,О1 кВ ; ХЭ1=Х5||Х7=------- =4.45 Ом ;
2
14
Еэг=Е мз =3,27 кВ ; Хэг=Х13 | |Х15 =--- =7 Ом;
2
Eg 1 XXg 2 +Eg 2 ХХЭ 1
4,01x7+3,27x4.45
Ед з
Хд ! +ХЭ г
=3, 72 кВ ;
r =rP,+r< <-=0,27+0,32=0,59 0м:
rv О С О J. О ‘
4.45+7
4, 45x7
Хк«=Х?з+Х16=0.56+0, 04=0, 6 Ом,'
Гр О С О Л и /
ZK8=|/o, 59г+0,6г=0, 84 0м ;
Хэз = ХЭ1 | |ХЭ2 = 4,45||7 =
=2,27 Ом,
4. 45+7
„омдагавм в™ от энвргсистиы и эквивалентной ЭВ»
Eg з
иг 6.3
1<3> =--------- = --------— =4,3 КА
П. о ’
|/3xZK8 [/3x0,84
0г ф хХэ з +ьэ з хХг з
еЭ4= —
Хг з +Xg з
(6, 3/1/3) х2. 72+3, 72x0, 56
0,56+2,72
Результаты расчетов токов КЗ (максимальный режим работы энер-
госистемы) представлены в таблице В.4.
Еэ4=3.66 кВ ;
Таблица В, 4
ХЭ4=Хгз I I Хд 3
0. 56x2, 72
—----------- =0, 47 ОМ .
0, 56+2, 72
Результирующее сопротивление до точки К8
ХК8=ХЭ4+Х16=0,47+0,04=0,51 0м,
гК8=г16=0,32 ОМ :
Г 1 1 Точка КЗ 1. F F К1 1 1 К2 1 1 КЗ 4~ 1 Т 1 1 К4 1 К5 | - j Кб | К7 | 1
|Ток КЗ, кА! 1 । 7.8 I 1.65 । 1 5.78 । | 1.65 | 0.31 | । । । 1.0 | 1 0.52 | ।
Г 1 I Точка КЗ | tr - !- К8 I К9 | । К10 I _ । 1 1 К11 | К12 | К13 1 К14 j । 1 К15 |
1 1Т0К КЗ,кА 1 L- L 6.1 1 1 1.28 | 5.65 | । 0.71 | 4.1 | 0.86 । I 1 4 93 j I 4.171 । 1
ZK8=[/o7322+O, 51г=0,6 ОМ ;
Ед 4
1(3)кя='-----
Zrb
3,66
----- =6,1 кА
0,6
Примечание: значения токов КЗ в точках KI, К2 даны для ступени
Лряжения 37 кВ, в остальных точках - для ступени 6, 3 кВ. Токи
•13 в точках К8, К10, К12 определены с учетом подпитки мест пов-
«адений высоковольтными электродвигателями.
Токи КЗ в точках К10 и К12 определяются аналогично. Для срав
нения находим величину тока 1<3)К8 без учета подпитки от двигате Результаты расчетов токов КЗ ( минимальный режим работы
лей: вРтемы) :
энер-
Таблица В. 5 где 1СЗП - ток самозапуска;
Примечание- значения токов КЗ в точках KI, К2 даны для ступени
напряжения 37 кВ. в остальных точках - для ступени 6, 3 кВ. Расчет
произведен без учета подпитки мест повреждений высоковольтными
двигателями.
В.2. ПРИБЛИЖЕННОЕ ОПРЕДЕЛЕНИЕ ТОКОВ САМОЗАПУСКА ПРОМЫШЛЕННОЙ
НАГРУЗКИ
Эффективным' средством сохранения работоспособности технологи
ческих линий или агрегатов предприятия после кратковременного пе-
рерыва электроснабжения или глубокого снижения напряжения служит
самозапуск электродвигателей.
Обеспечение указанного средства требует комплексного решения
вопросов, связанных с работой электродвигателя и его системы уп-
равления, электрической сети, а также самого приводимого механиз-
ма [3] В некоторых случаях самозапуск может быть запрещен по ус-
ловиям техники безопасности или технологии производства Следова-
тельно, необходимо его обоснование.
Тр а б. мак с “ максимальный ток нагрузки.
Найти точное значение Ксзп практически невозможно, так как его
величина зависит от многих факторов: состава нагрузки, пусковых
характеристик и напряжения электродвигателей, способа их включе-
ния, степени загрузки приводимых механизмов, схемы электроснабже-
ния, длительности и степени снижения напряжения при перерыве
питания или при КЗ и т . д. Поэтому при определении уставок
релейной защиты пользуются либо практическими рекомендациями
(например, для бытовой нагрузки и малозагруженных сельских
гетей Ксзп=1,2*1,3),либо производят приближенный расчет тока и
коэффициента самозапуска.
В приближенном расчете [1] высоковольтные электроприемники (в
Первую очередь, электродвигатели 6,10 кВ) учитываются своими ин-
дивидуальными параметрами; низковольтная промышленная нагрузка
представляется в виде обобщенной (комплексной) нагрузки, имеющей
в своем составе значительное (более 50%) число электродвигателей;
принимается, что все двигатели перед началом самозапуска пол-
ностью заторможены.
’ Сопротивление обобщенной нагрузки [4] Х,он=О, 35 и относится к
рабочей максимальной мощности ц. среднему напряжению питающей ли-
нии. на которой установлена рассчитываемая защита.Это сопротивле-
ние включает в себя сопротивления понижающих трансформаторов
10 0,4 кВ или 6/0,4 кВ, кабелей 10(6) кВ, а также 0,4 кВ, сопро-
тивления затормозившихся двигателей и прочей нагрузки 0,4 кВ
Ток самозапуска представляется как ток трехфазного КЗ за эк-
вивалентным сопротивлением заторможенной нагрузки в режиме ее са-
мозапуска, считая напряжение источника питания равным среднему
^Четному.
Применение самозапуска требует при расчете максимальных токо М
вых защит линий, трансформаторов и других элементов схемы элект Пример В.1.Рассчитываются приближенным методом ток и коэффици-
роснабжения определения коэффициента самозапуска W самозапуска для выбора уставки максимальной токовой защиты
квозной магистрали с кабельными линиями W5, W6 и цеховыми транс-
„ т г (В. 11 форматорами Т5, Тб (Рис.В. 1, Рис В.4)
nc3n-1C3nz -Lpae макс
Р ешение. Обо бщечная
двух трансформаторов
номинальным током
нагрузка
Т5 и Тб с
Ксзп=270/99.2=2,72.
Минимальное остаточное напряжение на вводе трансформатора Т5 в
начале самозапуска
бу) Zc=Ot27+LO.56 Ом
гт-^^/се-к^я °
Й а/о
Тн ом
STp .2- 400+630
------------------ - =99, 2А.
j/GxUj^ о к у р ^Х6
имин=1^х1СЗпхХон=У§х270х12, 8=5978 В
представляется сопротивлением
X. он=0,35, отнесенным к мощности
этих трансформаторов и среднему
напряжению кабельной магистрали
на которой установлена рассчитыв'
емая защита. Тогда
ХоН-Х.онхиг/(^х1ра6 макс) , гд>-
U2-напряжение ступени 6,3 кВ;
имин 5978
ЦЛИ Пмин%=-------- х 100=------- X 100 =99,6%.
Оном.тр 6000
Успешный самозапуск
нагрузки значение имин
Расчетное значение
возможен, когда в зависимости от характера
находится не ниже пределов 55+70% иноы.
коэффициента самозапуска применительно к
идите воздушной линии "W2-W3" (Рис.В.1)
ксзп~2, /.
..ля защиты блока "линия W'4-трансформатор Т4" Ксзп=2, 75.
1-раб макс 1-ном. ОН МЭКСИмаЛЬНЫ
ток нагрузки.
Хон= 0.35x6300/([/3x99, 2)=12, 8 0м.
Рис. В. 4. Схема к примеру В. 1
расчета тока самозапуска
обобщенной нагрузки.
Ток самозапуска определяется как ток трехфазного КЗ за эквива
лентным сопротивлением
Za=Zc+ZW5+XOH=0.27+30, 56+0, 37+J’O, 06+J12, 8=13, 45 0м,
Пример В.2. К первой секции шин 6,3 кВ ГПП (Рис.В.1) подключе-
ны высоковольтные электродвигатели Ml, М2, М3, М4 с параметрами,
•/Казанными в таблице В. 1, и низковольтная нагрузка, питаемая че-
I трансформаторы Т2, ТЗ, Т4, Т5, Тб (см. таблицу В. 2).
Определяется ток самозапуска нагрузки первой секции при ава-
•Ийном отключении выключателя 0.2 и работе АВР секционного выклю-
•Чггеля 0.3 (Рис. В. 1).
Решение. В режиме самозапуска ток нагрузки первой секции опре-
деляется суммированием пусковых токов высоковольтных электродви-
.тлей и обобщенной нагрузки с трансформаторами 6/0,4 кВ;
lc3n=Uz/(|/3xZ3)=6300/(^xl3,45)=270 А
Ж jXIhom 1 =-'Г1 gXlHOM г+^п зХТном 3+Кп 4Х1ном ОиХ1ном.ОН>
|v Кд- кратность пускового тока двигателя или коэффициент пуска
в бщенной нагрузки.
ДЛЯ обобщенной нагрузки Кд ОН=1/Х,ОН=1/0.35=2,9 [1]
В соответствии о выражением (В-1) коэффициент самозапуска
(при определении пускового тока бытовой или другой подобной
। узка используется Кд БН=1,2). Г">
Номинальные токи высоковольтных электродвигателей
4380
гном 1
J-H О М . 1 “ iH о м 2 ~ --------
ИН1ОМ iXTliXCOSiPi
800
----------------- =90,1 А;
/ЗхбхО. 95x0. 9
или --------- X 100= 73% ином
6000
Следовательно, самозапуск обеспечивается.
500
^ном з=^ном 4= =58,2 А.
|/§х6х0, 94x0, 88
Номинальный ток обобщенной нагрузки
stp.2I 1x1000+1x630+2x400+1x250
+ном.он= = =258,2 А,
/3*UH0M тр /3x6
Тогда
InS=7x90, 1+7x90, 1+6. 5x58, 2+6, 5x58, 2+2, 9x258, 2=2767 А
Суммарное пусковое сопротивление нагрузки первой секции в ре-
жиме самозапуска
Хп H=U2/(|/§xIn 2) =6300/(^x2767) =1,32 Ом.
Определяется ток самозапуска нагрузки первой секции,
Ug 6300
1СЗП= - — = —— - =1917 А !
/?x(Zc+Xn z) /3(0,27+3'0,56+J 1,32)
1раб.макс-2xIH0M М1+2х1ном мз+1ном он 2x90,1+2x58,2+258,2—555 А
^сзп = 1сзп/1раб макс=1917/555=3, 45,
Минимальное остаточное напряжение на первой секции в начал
самозапуска
имИн=/5х1сзпхХп =/5x1917x1,32=4380 В.
Пример В.З. Вычисляются приближенным методом ток и коэффициент
самозапуска для выбора уставок максимальной токовой защиты блока
"Линия Wl-трансформатор Т1" (Рис.В.1). Трансформатор Т1 оснащен
устройством РПН с ДиРпн = ±9%- Исходные данные энергосистемы,
трансформатора Т1, линии W1 приведены в разделе В. 1.
Решение: Максимальный ток самозапуска, проходящий по регулируе-
мой стороне ВН трансформатора Т1, определяется так же, как ток
1<3)к макс при КЗ за сопротивлением заторможенной нагрузки при
сопротивлении системы Хс макс и минимальном сопротивлении рассея-
имя трансформатора ХТ1 мин по выражению [11:
^ср вн
IС3П макс ВН ~ ' •
k/Sx(Xc MaEC+Zwl+ХТ1 МИН+Х n 5-)
(В.2)
где Ucp вн = 35 кВ - напряжение на стороне ВН, соответствующее
|«ДНёМу положению регулятора РПН, кВ;
К макс =2. 74 Ом; ZW1=9. 2+J6.4 Ом;
/
Xn j-- сопротивление заторможенной нагрузки, приведенное к сто-
Ь вн при минимальном коэффициенте трансформации трансформато-
Нк минх[иср внх(1- АН,РПН)]г
1 мин
100хБлОМ Т1
(В.З)
где UK мин 7%, Ли,РПН-ДиРПН7100-половина полного диапазона ре-
гулирования напряжения на стороне ВН трансформатора (ДиРПН-в про-
центах) ;
SH0M т1-номинальная мощность трансформатора, МВхд .
(Ucp внх(1~ ^и«рпн^2
X n Sx -------- (В-4)
[IW2
где Хп х=1,32 Ом (пример В. 2);
UHH-напряжение на стороне НН трансформатора. кВ..
7х[35х(1-0,09)]г
Хц.мин— =7,1 Ом,
100x10
[35х(1-0, 09)12
х' п х=1. 32х—— --------- =33, 7 Ом .
[6,3]2
В соответствии с (В-2)
35000
1сзп макс вн= “ " ——— — =401 А,
|/3x(j2, 74+9,2+J6,4+37,1+033,7)
Минимальное напряжение на стороне ВН трансформатора
имин вн=исР внх(1-ди.РПН). Этому напряжению соответствует мак-
симальное значение номинального тока трансформатора;
$н о м . Т Р
1Н о и ТР макс
|/5xUMHH вн
Для трансформатора Т1: Пмин вн=35х(1-0,09)=31,85 кВ,
10000
Ihom.TI макс---------* =181 A.
^5x31, 85
ПрИНИМавМ Ipa6 макс T1=IK0M Т1 макс ,
г Тогда в соответствии с (В-1) коэффициент самозапуска
Ксзп=401/181=2.22.
Определяется минимальное напряжение на шинах. 6.3 кВ ГПП в на-
чале самозапуска;
^мин ГПП. 6
Up а с ч ЕНХ (1~0, 09)
где UHH=Ug-напряжение ступени 6.3 кВ,
ирасч bh=Ui-напряжение ступени 37 кВ ;
Т^хТсзп макс ВНхХ n 2-XUHf1
[/3x401x33, 7x6, 3
'мин гпп е=--------------—---- =4370 В,
37х(1-0, 09)
L 4370
Ви---------XI 00=72. 8%xUH0M
I 6000
СВМазапуск оОе оценивается.
ГЛАВА ПЕРВАЯ
Расчеты защит и автоматики элементов низковольтной
сети промышленного предприятия
Наиболее распространенной заводской сетью напряжением до 1кВ яв-
ляется четырехпроводная сеть с глухозаземленной нейтралью и вы-
полненной в виде магистральных, радиальных и смешанных схем с од-
носторонним питанием. В такой сети основными видами повреждения
являются КЗ между фазами и отдельных фаз на землю. При этом ха-
рактерен более резкий, чем в сетях высокого напряжения, спад зна-
чений токов КЗ по мере удаления места повреждения от источника
питания; необходим учет активных сопротивлений всех элементов,
входящих в расчетную схему, а также учет сопротивления дуги в
месте повреждения.
В соответствии с [5] низковольтная сеть с подключенными элек-
тродвигателями и другими электроустановками должна иметь
быстродействующую защиту от токов КЗ. обеспечивающую требуемую
чувствительность и по возможности ле iw тключение
поврежденного участка или элемента
Для ее выполнения используются наиболе< npv( ты» ср дстна плав-
кие предохранители и максимальные расцепит»-™ «ГГОМатичкких вык-
лючателей.
При недостаточной чувствительности, в пеЦП оч*ф»дь на одно-
фазные замыкания ..^меняются выносные t П*МИ*П1ЫМИ и вто-
ричными реле косвенного действия. июли ННм» •• ОП«чнТИ1 Ком пе-
ременяем токе или специально разработчики» ДЛЯ НИ <К-V .ЬТ№> х се-
тей защиты нулевой последовательности IH
В тех случаях, когда возможна т-хн ,|,1ч»-^^КпММу|>ст меха-
низма, а также когда требуется огр о <и i пуска или
самозапуск при пон.иж не г напряжении. у» Г«нЩЦИ)|К|М1Ит*1 от
пн ►1 ' I и. 'е. с: л ,...,;ется с электрон»!’ - полугр о
никоеыми или тепловыми расцепителями -BTU4 - *|»т лей.
тепловыми реле магнитных пускателей И термо-
резисторами.
Для электродвигателей, защищенных ДОД {И^^ВкМ'ННкает
необходимость в защите от обрыва фазы При И-ft тимо-
« снижения напряжения используется минимальная защита напряже-
Из средств автоматики широкое применение получили устройства
реже устройства АПВ.
’ 1.1 ЗАЩИТА ПЛАВКИМИ ПРЕДОХРАНИТЕЛЯМИ
Простейшей и дешевой токовой защитой является плавкая вставка
фвдохранителя Она защищает элемент сети от токов КЗ и в редких
Лучаях - от длительной перегрузки.
Основные типы низковольтных предохранителей: ПР2 - разборные
•в наполнителя; ПН2, ПП-17 - разборные с кварцевым наполнителем;
<]Н. ПП-31 - неразборные с наполнителем.
Технические параметры характеризуются номинальным напряжением,
иминальными токами патрона предохранителя и плавкой вставки, но-
•щальным током отключения.
Условия выбора предохранителя
• минальное напряжение предохранителя U ном. пр должно ссответ-
ЯШовать номинальному напряжению сети. Номинальный ток отключения
^•сохранителя 1НОМ отк должен быть не менее максимального
тока КЗ в месте установки.
Условия выбора плавких вставок
Номинальный ток плавкой вставки 1НОМ вс выбирается с учетом
щих условий-
необходима отстройка от максимального рабочего тока
I ра^макс защищаемой линии или электроустановки
(ц ом в с
К отс I раб-макс
(1,1)
'Ле Котс
1,1...1,25 - коэффициент отстройки;
В) для группы электроприемников, в состав которой входит ряд
п-кгродвигателей, 1Н0М вс выбирается по пиковому току 1пик
Тцом в с -1-пик р.
(1.2)
.где Клер - коэффициент перегрузки учитывающий условия пуска
электродвигателей в защищаемой сети. Различают тяжелые условия
пуска, когда производятся частые пуски (более 15 раз в час) с
большой длительностью разгона (Юс и более), и легкие условия
пуска, когда производятся редкие пуски (С15 раз в час) с небольшой
длительностью разгона (до 10 с). Для тяжелых условий пуска
Кпер=1, 6... 2, для легких - Кпер =2.5 [6]
Ток кратковременной перегрузки 1пик длительностью не более 2с
принимается большим из двух значений , рассчитанных:
а) для случая пуска наиболее мощного электродвигателя и режима
нормальной работы всех остальных электроприемников, подключенных
к защищаемой линии, - по формуле [7]
'—ч.
1пик “ ^пуск.макс + dp _ Ни, а * Jhom.макс) • (1.3)
где 1Пуск макс пусковой ток наиболее мощного электродвигателя;
1Р - расчетный ток группы электроприемников;
Ки.а ~ коэффициент использования, характерны для двигателя с на-
ибольшим пусковым током;
1Ном макс ~ номинальный ток двигателя (приведенный к ПВ-=1) с наи-
большим пусковым током (расчет пиковой нагрузки с определением
токов 1р и 1ПИК - см. пример 1.1),
б) для режима самозапуска неотключаемых электродвигателей - по
выражению.
m
Т = У Т
хпик хпуск . 1
1 = 1
(1.4)
где Z 1Пуск 1 - сумма пусковых токов самозапугчммоазя электрод-
вигателей; гп - числе само запускающихся элк ктрцдвмг .гл-я
Если предохранитель используется для зашиты ОДНОГО ЭЛ.ктропри-
емника, то в качестве пикового тока принимает для мигателей -
пусковой ток; для печных и сварочных транофо*иит рою пиковые
токи, принимаемые пс паспортным данным При ответами паспортных
данных пусковой ток асинхронных двигателпй • замкнутым ро-
тором и синхронных двигателей принимают раы>*м •» кратному номи-
нальному току, пусковой ток двигателей поотсянного Тока и асинх-
ронных двигателей с фазным ротором -2 2,5- Крати MV номиналь-
ному; пиковый ток печных и сварочных тран< । hi менее
- кратного номинального (без приведения к ПВ=1) [7],
3) при наличии в защищаемой сети магнитных пускателей или кон-
’♦мторов номинальный ток плавкой вставки проверяют по условию
(ЙШолжительности ее перегорания за время не более 0,15...О,2с.
То обеспечивается .при
Ihom.bc < Т<г,к .мин 7 (10...15), (1« 5)
Д" I,Z)„ „ин - минимальный ток двухфазного КЗ за пускателем
контактором).
Проверка селективности последовательно включенных предох-
ранителей между собой и с автоматическими выключателями
Для селективного действия последовательно установленных одно-
ШГО.ИХ низковольтных предохранителей необходимо выбирать плавкие
Мгавки с номинальными токами, отличающимися на две ступени шка-
। Для разнотипных предохранителей селективность проверяется со-
поставлением их защитных характеристик с-учетом 25%-ного, а в
ответственных случаях - 50%-ного разброса по времени срабатыва-
нин Зоны возможных характеристик, построенных с учетом этих
(Сбросов, не должны накладываться или пересекаться в пределах
, от номинального до максимально возможного за нижестоящим
1>вдохранителем. На практике зоны не строят, а сопоставляют время
Маьления большего t6 и меньшего 1М предохранителей при одинако-
ва токах. Селективность обеспечивается, если выполняются усло-
Ь; при учете 25% - кого разброса t6 > 1,7 tM; при учете 50%
мьго разброса te > 3 tM [8]. Во всех случаях проверки селектив-
Ьти должны выполняться условия (1-1), (1-2), (1-5).
С' .активность предохранителей и автоматических выключателей
промеряется путем сопоставления их защитных характеристик.
Проверка чувствительности предохранителей при КЗ
Чувствительность предохранителей характеризуется допустимой
крапюстью Кчк доп являющейся отношением минимального тока КЗ к
номинальному току плавкой вставки. Эта кратность должна быть:
для невзрывоопасной среды
КчВ.ДОП I(I)KR / 1цом. ВС^З,
(1.6)
для взрывоопасной среды
Кчк ДОП I(1,KR X 1-НОМ. В С ^4.'
(Ь7)
ipKMepl-.l. От шйн КТП-О,4кВ с
где 1(1,кЕ - ток однофазного КЗ в установках с глухозаземленной
нейтралью, вычисленный с учетом токоограничивающего действия дуги
в месте повреждения.
Этот ток определяется по выражению [8]
и®
{секция
I(1\R = -----------
zy>/3+ ZnT
(1.8)
Тб
к 12.
63 О
0,4
трансформатором Тб (Рис.В. 1,
Рис.1.1) кабелем W11 питается
силовой пункт СП, к которой
подключены шесть двигателей
М5...М10. Двигатель М5 служит
приводом вентилятора, двига-
тели Мб, М7- приводами дере-
вообрабатывающих
двигатели М8,
М9,
станков,
М10 -
где ие - фазное напряжение сети О, 4КВ,
zyJ - величина, численно равная сумме
однофазного КЗ питающей энергосистемы,
него сопротивления в месте повреждения
В;
полных сопротивлений току
zy ’ =/(2р
XgT
+ Хот)2 ,
где
с. X,
Х1 т
трансформатора
Rn, Ом
+ Г2Т + r0T + 3Rn)2 + (2Х,
:с - сопротивления системы. Ом;
- сопротивления трансформатора токам
дельности.
Ом;
Х1Т
прямой
А! 16
и переход-
СП
(1.9)
последова-
иго
М7
примеру 1-1.
ftc.1.1. Схема к
tf|2
5
В. 2, 1.1, В. 3. Определить пи-
ковый ток группы двигателей,
подключенных к силовому пунк-
ту.
приводами кранов и тельфера.
Параметры трансформатора Тб,
асинхронных двигателей
М5. ,.М10. кабельных линий
Wil, W12 приведены в таблицах
Ггт.
Гот.
Rn =
Хпт
'гт - то же обратной последовательности,
X;
X,
ом.
(01 - то же нулевой последовательности. Ом
• 0, 015 Ом;
- полное сопротивление петли фаза - нуль от трансформатора до
точки КЗ, Ом.
Значения zyJ/3 в зависимости от соотношения сопротивлений пи-
тающей энергосистемы Хс и трансформатора Хт приведены в таблице
П. 1.
Сопротивление петли фаза - нуль
Д1Т ^пт.уд! 11 + ^ПТ уд 2 1г
(1.10)
где - ZnTJ,B _ удельное сопротивление петли ф нуль каждого
из последовательно включенных участков цепи . трансфер -
матера до точки КЗ, принимается по данным таблиц 7 . . 12 [8],
мОм/м;
Таблица 1.1
Г*— Г— I Двигатель | Тип 1 -1 т 1РНОМ1Ч | кВт| ном. 1 в 1 1 |СОБф 1 1 । 1__ р 1— । Л 1 tg Ф |К, L 1 1 н Н 1,а 1 1 —1
h— — 1 |4А225М8УЗ 1 । | 30 1 4 1 1 380 1 6 1 |0,81 1 | 1 0,9 10,73 1 1 1 0.651 1
IM6.M7 14А200Ь8УЗ 1 1 I 22 1 380 1 5,5 |0,84 1 I 0,89|0.65 1 i 1 । 0,5 1 1
1 IMB.M9.M10 1 14А160М8УЗ 1 । 1 12 I 380 1 6 1 Ю,75 1 | 0,8710,88 1 1 । 0,161 1
1 - длина этого участка, м.
В таблице П. 2 даны значения ZnT уд
жилами.
для кабеля с алюминиевыми
^пользования активной мощности (Кц а) электроприем-
Коэффициенты использования
ников приняты из таблицы 4-8 [7].
Решение. Для вычисления тока 1пик в соответствии с выражением
(1.3) необходимо значение расчетного тока 1р группы двигателей
или значение их расчетной мощности Sp. Sp определяем по методу
упорядоченных диаграмм [9].
1. Находим эффективное.число приемников в группе:
6 6 2
пэф = 2 (Рнои. J )2 / 2 Рном. i =• (30 + 2 х 22 + 3 х 12)г /
1=1 i=i
(302 + 2 х 22г + 3 х 12г) = 5,3.
2. Средние активная и реактивная нагрузки составят;
е е
Рср м ~ Рср.м.1 = ^а.а 1 Рцом 1 ~ 0,65x30+0,5x2x22+
1=1.. 1 = 1
0,16x3x12=47,3 кВт;
6
0срм=2 р с р. м iXtg<₽i = 0,65x3.0x0,73+0,5x2x22x0,65+
1 = 1
+0.16x3x12x0, 88=33,6 квар.
3. Определяем групповой коэффициент использования;
6
Ku а = Рср.м / S РНОм,1 = 47,3 / (30+2x22+3x12) = 0,43.
i=i
4. Расчетная мощность двигателей, подключенных к сборке, сос-
тавит :
Рр = Км а Рср.м = 1,6x47,3=75,7кВт,
где Кма = 1,6 - коэффициент максимума, определенный по кривым
[7] в зависимости от п=й=5,3 и К.. --=0,43;
>> уд и, а *
и п,ф<10 Qp=l, 1 Qcp.M = 1,1x33,6 « 37 квар;
✓~i 2 / 2 2
Рр Qp = / 75,7 + 37 = 85 KBxA.
Tia расчетный ток
Sp 85
в - ------— = --------- = 129 А.
[/з ином 1/5x0,38
5 Определяем номинальные и пусковые токи двигателей:
Рном 5 30
1«ом, 5 = ~ ~ 62,5
/3 uhomxcos4>5*^5 |/ЗхО, 38x0, 81x0, 9
In 5 = Кп 5 1Ноы,5 = 6x62,5 = 375 А,
22 ' *
1цом.б = 1ном.7 = = ^4, '
1/3x0, 38x0, 84x0, 89
. ь = zn,7 = 5,5x44.7=246 А;
12
1цом .в = ZH0M. 9 = ZHOM.10 = , ~ А'
. 1/3x0.38x0,75x0,87
Zn 8 = Zn. 9 ~ Zn. 1 о ~ 6x«i8 = 168 А.
Максимальный пусковой ток имеет двигатель М5
Zn макс = Zn,5 “ 375 А.
J 6 Пиковый ток группы двигателей по (1.3) составит
1пик = 375+(129-0,65x62, 5) =463 А.
Пример 1.2. Из электроприемников, подключенных к силовому
пункту СП (Рис 1.1). наибольшим пусковым током обладает асинхрон-
ный двигатель М5 (пример 1.1). Для защиты этого двигателя от КЗ и
перегрузки используются предохранители F5 и одноэлементные тепло-
вые реле КЗТ1, КЗТ2, встроенные в магнитный пускатель КМ5 (Рис.
1.2.). Условия пуска легкие. Кабельная линия W11, питающая СП,
защищается с помощью предохранителей F1 (Рис.1.1.).
Выбрать уставки принятых устройств защит двигателя М5 и питаю-
щей линии W11. Проверить селективность действия между предохрани-
телями F1 и F5, а также их чувствительность при КЗ.
Решение. 1. Для расчета токов КЗ в точках К16, К17 (Рис. 1.1)
определяем сопротивления системы Хс, трансформатора Хт6, отнесен-
ные к напряжению 0,4кВ, а также сопротивления линий Wil, W12 по
данным таблицы В.З.
электродвигателя ог КЗ и пе-
регрузок
Сопротивление системы, отнесенное к ступени напряжения 0=6,ЗкВ:
32
U2 6. 3
* Zc = --------------- = ------— = 1,18 ОМ,
|/5х1<3)к 1г |/ЗхЗ, 1
дн I(3)Klg=3.1 кА (таблица В. 5). Значение тока 1(3)к1г практичес-
•к одинаково для максимального и минимального режимов работы
щергосистемы (принято без учета подпитки места КЗ от высоковоль-
Пых электродвигателей).
Сопротивление трансформатора Тб
Xfe - 3,47 Ом (раздел ВЛ).
Прошение Хс/Хт6=Г, 18/3,47=0, 34 ;
Хс=0, 34Хт6 .
Сопротивления линий Wil, W12 определяем по данным таблицу В.З;
rwll=rol=O,32x0,1=32x10~30м;
XW11=XO 1=0, 064x0,1=6,4x10’3 Ом;
rwl2=2, 4x0, 01=24x10’3 Ом;
Xw , 2 =0, 084x0, 01=0, 8x10" 3 Ом.
| Сопротивления Хс к Хт6, отнесенные к ступени напряжения 0.4кВ .
UHH2 0.4 2
Xt нн-Хс ЕН ------- = 1.18 ---------- = 4,75х10-30м;
ивн2 6.3 2
Хт6=3, 47 (0, 4/6,3)2 = 14x1 С’3 Ом.
Определяем значения токов металлического трехфазного КЗ на ши-
нах КТП-0,4кВ, силового пункта и выводах двигателя М5 (Рис.1.1),
I(3)Ki3=0,86кА (таблица В.4.);
33
1<3)к1з=0- 86>с(6, 3/0,4)=13,5кА (ток отнесен к напряжению 0,4кР
UHHxlO3 400Х103
\1б~ = ~ = 5, 7кА
/3 |/Г£и11 + (Хс +ХТ6 +\,!)2 |/3 /322 +(4, 75+14+6, 4)2
т(3)
1 К1 7
UHHxlO3
wig) + (Хс +Xj 6 +Лу, 1 1 +XW j 2 ) 2
400x103
----------------- ------------- = 3, 74кА .
)/3 /(32+24)2 + (4, 75+14+6, 4+0, 8)2
Значения токов трехфазного КЗ на шинах СП и выводах двигателя
М5 с учетом переходного сопротивления в месте повреждения
Rn«0, 015 Ом
иннх103
Т(3) = ________________________________
1 KR16
/(rwlitRn)2+(Xc+Xl6+Xwll)2
400Х103
---- ---------- = 4.34кА ;
1/5 /(32+15)2 + (4, 75+14+6, 4)2
UHHxlO3'
т (3) = _______________________________________________
1 KR17 ______________________________________
i/з" |/(Гw 1 1 +Г„ j 2 +Rn ) 2 + (Хс +ХТ g +XW J J +XW j 2 )2
400X103
--------------------------- -...... = 3, 05кА .
1^3 /(32+24+15)z + (4, 75+14+6, 4+0, 8)2
Величины токов однофазного КЗ на шинах СП и выводах двигателя
М5 с учетом определяем по выражению (1-8):
34
231x1О3
kRl 6 _
z”’/3 + 4т 1
-------- = 1770 А,
25,5+105
к Z^P/3 = 25,5x10'3 Ом - принимается из таблицы П. 1 для
Трансформатора Тб мощностью бЗОкВхА, Uk=5,5%, соединением обмоток
• схему Д/Ун и при соотношении Хс=0, 34Х1б;
4Т1 - сопротивление петли фаза-нуль от трансформатора Тб до СП,
• соответствия с выражением (1-10)
4т1-4т.уд ицХ1и11 =1,05x100=105 мОм,
ГДе 4 т. уд »ц=1.05 мОм/м - удельное сопротивление петли фа-
ки. нуль для кабеля W11, принимаемое из таблицы П.2; 1w11=100m -
длина кабеля W11 (таблица В.3).
иф 231Х103
kRl 7 Z^ */3 + 4т1+4тг = 25, 5+105+59,2 - = 1220 А,
гл>1 ZnT2 = 4т уд wl2 xlw12 = 5, 92x10=59, 2м0м,
ГД» 4т Уд.и12 = 5-92 мОм/м - (таблица П. 2);
[ 1ш1г = Юм (таблица 3.3)
2. Выбираются предохранители F5 и одноэлементные тепловые реле
КЗГ1, КЗТ2 для защиты двигателя М5 от КЗ и перегрузки (Рис 1.2)-
кминальный и пусковой токи двигателя М5 равны
ном . 5 = 62,5 А;
inycK.s = 375 А (пример 1.1).
Номинальный ’ток плавкой вставки предохранителя
соответствии с условиями (1.1) и (1.2):
F5 выбирается в
№
&) ^ном.вс.5 Котс x ^раб макс=4-2 х 62,5 ~ 75 А,
1 Де Ipag макс “ ном.5 >
б) ^ном вс, 5 -^пуск.5 / Кпер = 375 / 2,5 = 150 А,
где Кпер =2.5 (легкие условия пуска).
Выбирается (таблица П.4) предохранитель ПН-2-250 i
^ноы пр.5 “ 250 А, 1ном.вс,5 “ к. 1ном отк.5 “ 400 КА-
Максимально возможный ток повреждения за предохранителем F5
практически равен току 1(3)к16 = 5,7 кА < 1ном отк/5»
в) проверяется условие (1-5) для исключения отпадания подвиж-
ной системы пускателя М5 из-за недопустимого снижения напряжения
I ИРИ К3
I(Z,KR17 < 1Ном.вс.5,= 2640 / 160 = 16,5,
|/з (Л
где I(Z,KRi7 = -------_I(3)kri7 “ ----- х 3050 = 2640 А - ток двух-
2. 2
фазного КЗ на выводах двигателя М5 с учетом переходного сопротив-
ления Rn =0,015 Ом в месте повреждения.
' II Условие (1-5) выполняется;
I | | г)чувствительность предохранителя F5 проверяется по условию (1-6)
Kmr = I(1)kR17 / I ном вс.5 = 1220 / 160 « 7.5 > 3.
Номинальный ток 1ном р электротеплового реле КЗТ и номинальный
ток его сменного нагревателя 1ном нг выбирают, исходя из номи-
||| |||| нального тока электродвигателя М5.
^Ном.р ^НОМ НГ ~ 1цои.5’ ^ном.нг ~ 62,5 А.
3. Ток плавкой вставки предохранителя F1, защищающего кабельную
линию W11, определяется в соответствии с выражением (1.2) по току
1ПИК 3 4-63 А (пример 1.1) для легких условий пуска
1ном вс. 1 = 463 / 2,5 = 185 А.
36
вбирается предохранитель ПН-2-250 с 1Н0М пр
= 250 А;
^ном вс 1 200 А, 1Н0М отк.1 ЮО кА.
Чувствительность предохранителя F1
Кчк = I(1)KRie ' Ihom вс.1 = 1770 / 200 = 8,85 > 3.
4. Для обеспечения селективности действия защитная характеристика
плавкой вставки предохранителя F1 должна согласоваться с защитной
характеристикой вставки наиболее мощного электроприемника, подк-
люченного к силовому пункту, которым ярт.2~зя электродвигатель
| -кольцу предохранители F1 и F5 однотипные, то достаточным усло-
Ь*м селективности является отличие номинальных токов плавких
•ставок этих предохранителей на две ступени шкалы (таблица П.4).
ИМ.м отличие на одну ступень шкалы Следовательно, принимается
Ноьое значение тока вставки предохранителя F1
1ном вс. 1 *-50 А
^вгочляется его чувствительность
= 1770 / 250 = 7,1 > 3.
1.2. АВТОМАТИЧЕСКИЕ ВОЗДУШНЫЕ ВЫКЛЮЧАТЕЛИ И
ЗАЩИТЫ (РАСЦЕПИТЕЛИ)
Автоматические выключатели предназначены для
В токов нагрузки и автоматического отключения
ИХ УСТРОЙСТВА
нечастой коммута-
электрических це-
при КЗ или ненормальных режимах. Они выпускаются в одно-,
Яуу и трех полюсном исполнении постоянного и переменного тока и
ейабжаются устройствами токовой защиты, называемыми максимальными
епителями. По заказу могут устанавливаться дополнительные
ойства: минимальный расцепитель, отключающий выключатель при
глубоком снижении напряжения; независимый расцепитель для дистан-
ционного отключения выключателя, электродвигательный или электро-
[•Канический привод для дистанционного управления выключателем.
Основными характеристиками автоматических выключателей являют-
ся номинальный ток 1В0И а, номинальное напряжение инсм а и номи-
нальный ток отключения 10ткл а Максимальный расцепитель характе-
ризуется номинальным током 1нсмрц, током срабатывания защиты
1С з и выдержкой времени tc 3 каждой ступени.
Автоматические выключатели могут иметь следующие защитные ха-
рактеристики (Рис. 1.3):
Рис.1.3 Защитные характеристики
автоматических выключателей- а -
зависимая, б -независимая; в -
ограниченно зависимая; г -трех-
ступенчатая .
1-с выдержкой времени при КЗ;
2-без выдержки времени при КЗ.
а) зависимую от тока
характеристику времени
срабатывания; такие
выключатели имеют толь-
ко тепловой расцепи-
тель; применяются редко
вследствие недостаточ-
ной предельной коммута-
ционной способности и
быстродействия;
б) независимую от тока ха-
рактеристику времени
срабатывания; такие
выключатели имеют толь-
ко токовую отсечку, вы-
полненную с помощью
электромагнитного или
полупроводникового рас-
цепителя, действующего
без выдержки или с вы-
держкой времени.
в) ограниченно зависимую от тока двухступенчатую характеристику
времени срабатывания, в зоне токов перегрузки выключатель отклю-
чается с зависимой от тока выдержкой времени, в зоне токов КЗ
выключатель отключается токовой отсечкой с независимой от тика
заранее установленной выдержкой времени (для селективных выключа-
телей) или без выдержки времени (для неселективных выключателей);
выключатель имеет либо тепловой и электромагнитный (комбинирован-
ный) расцепитель, либо двухступенчатый электромагнитный (выключа-
тель АВМ), либо полупроводниковый расцепитель;
г) трехступенчатую защитную характеристику. В зоне токов перег-
рузки выключатель отключается с зависимой от тока выдержкой вре-
зе
ни. в зоне токов КЗ - с независимой,заранее установленной, вы-
^жкой времени (зона селективной отсечки), а при близких КЗ -
«а выдержки времени (зона мгновенного срабатывания). Такие вык-
«атели имеют полупроводниковый расцепитель и применяются для
(рты вводов в КТП и отходящих линий.
Наиболее распространенные типы серийных автоматических выклю-
МТелей: А3700, АЕ20 и АЕ20М, АВМ, "Электрон", ВА [6,8].
Условия выбора автоматических выключателей
Номинальное напряжение ином а должно быть не ниже напряжения
l-ти ис а номинальный ток отключения 1откл а - достаточно боль-
а'М чтобы автоматический выключатель мог отключить максимальные
оки КЗ, проходящие по защищаемому элементу. Номинальный ток рас-
.мпителя 1Н0М.Рц выбирается не меньшим максимального рабочего то-
»• 1р«б макс защищаемого элемента с учетом возможной его перег-
р/эки (для индивидуальных выключателей электродвигателей
йен р -z 1номдВ).
I
Чувствительность расцепителей автоматических выключателей
В сетях, защищаемых только от токов КЗ, требования чувствитель-
НО-ТИ сводятся к следующему [5]: минимальный ток короткого замы-
кания 1К мин в наиболее удаленной точке защищаемого элемента дол-
Nt быть больше номинального тока расцепителя 1ном рц не менее
1*1 к три раза; для выключателей, имеющих только расцепители
^^Нрзенного срабатывания, должны выполняться соотношения
'» Нин 1 1с . о (1-ном а < 100 А) И 1к мин > 1,25 1С 0
. 1МГМ а > Ю0 А) в сетях 0,4 кВ для определения тока 1к мин ис-
И^луется выражение (1-8) Для сетей, требующих защиты и от пе-
Гру ки, должны выполняться следующие условия. 1с_0 < (0,8. . 1)х
Wb л on _ Для выключателей, имеющих только мгновенно действующий
Кгпитель, где 1ДЛ доп - допустимый ток проводника или кабеля
иВДеляется по таблицам ПУЭ); 1ном рц < 1ДЛ доп - для ненастра-
^►«мпго расцепителя и проводников всех марок.
Селективность между последовательно включенными
автоматическими выключателями
10лсречивается применением селективных выключателей, имеющих
39
выдержку времени при срабатывании отсечки. Защитные характеристи-
ки этих выключателей, построенные с учетом разбросов по току и
времени срабатывания, не должны пересекаться. Причем уставки тока
у расцепителя выключателя, расположенного ближе к источнику пита-
ния, должны быть больше, чем у расцепителя выключателя, более
удаленного от источника питания сети. При невыполнении требований
селективности уставки расцепителя первого выключателя принимаются
выше расчетных. Но и при этом не всегда удается получить селек-
тивно действующую защиту во всем диапазоне токов КЗ.
Селективность релейной защиты со стороны ВН питающего транс-
форматора и автоматических выключателей НН
Селективность защиты трансформатора следует обеспечивать с
вводным или хотя бы с секционным автоматическим выключателем
КТП - 0,4кВ, а если это невозможно - то с отходящими линиями
О,4кВ. Селективность достигается согласованием тока и времени
срабатывания максимальной токовой защиты трансформатора с отсеч-
ками выключателей НН. Это выполняется при выборе рабочих уставок
защит (см. пример 2.3).
1.2.1. Выбор уставок автоматических выключателей
электродвигателей
Основными потребителями электрической энергии в системах
электроснабжения промышленного предприятия являются электродвига-
тели переменного и постоянного тока. Особенно широкое применение
в качестве электропривода различных механизмов и машин находят
асинхронные электродвигатели, которые отличаются простотой конс-
трукции, надежностью и высоким значением КПД Единичные мощности
низковольтных электродвигателей, как правило, не превышают 200кВт
и для них используются сравнительно простые средства коммутации и
защиты - магнитные пускатели, контакторы, автоматические воздуш-
ные выключатели, плавкие предохранители, реле прямого или косвен-
ного действия.
Автоматические выключатели имеют ряд преимуществ по сравнению
с плавкими предохранителями. Одно из них состоит в их готовности
к быстрому включению немедленно после отключения защищаемой цепи.
Благодаря этому с помощью автоматических выключателей могут быть
выполнены схемы АПВ и АВР. Другим существенным преимуществом ав-
40
тематических выключателей является то, что они одновременно отк-
ачают все три фазы защищаемого элемента, в то время как перего-
|шние вставки предохранителя лишь в одной из фаз может привести к
П.-.сному для электродвигателей режиму работы на двух фазах.
Для защиты от КЗ на выводах и в обмотках статора электродвига-
теля используется токовая отсечка, выполненная с электромагнитным
или полупроводниковым расцепителем автоматического выключателя.
КЬтавка отсечки выбирается с учетом отстройки от пускового тока
Мкктродвигателя по выражению
tJ-C . О Кстс 1пуск.дв, (I-11)
Котс - коэффициент отстройки; в приближенных расчетах для
ктромагнитного расцепителя принимают Котс« 2, для полупроводни-
ого расцепителя Котс « 1,5 [6].Уточненные значения Котс в зави-
-имости от типа автоматического выключателя даны в [81.
Отсечка должна иметь необходимую чугствителрцость
кч(1) = I(1)KR / Ic.o > 1.4. . (1-12)
ГДн I11,kr “ минимальный ток однофазного КЗ на выводах электрод-
tи ателя с учетом токоограничивающего действия электрической дуги
(Rn » 15 МОМ).
I )-сли чувствительность к однофазным КЗ оказывается недостаточ-
ной. то рекомендуется предусматривать специальную защиту с по-
фмоцью выносных реле или использовать встроенную защиту от одно-
Л|Взных КЗ, которой может оснащаться выключатель серии ВА с полу-
Ипроводниковым расцепителем БПР.
Защита от перегрузки устанавливается в тех случаях, когда воз-
можна технологическая перегрузка механизма, а также когда требу-
, гея ограничить длительность пуска или самозапуск при пониженном
•спряжении [5].
При выборе индивидуального выключателя электродвигателя номи-
|ц<льный ток расцепителя принимают по условию
1-НОМ рц 1-НОМ.ДВ' (1-13)
Тогда ток срабатывания защиты от перегрузки устанавливается авто-
матически
При этом защита от перегрузки считается эффективной, если
1с . П - (1,2. ..1,4) Тном.дв.
Это условие обеспечивается лучше, если используются выключатели с
тепловым и электромагнитным (комбинированным) расцепителем. Для
выключателя А3700 Котс = 1,15, для А3100 Кстс = 1,25, для ВА
Котс = 1,2...1,35 в зависимости от типа выключателя. Выключа-
тели АВМ и "Электрон", обладая существенным разбросом тока сраба-
тывания и низким коэффициентом возврата, не могут эффективно защи-
щать электродвигатель от перегрузки [8].
Время срабатывания защиты от перегрузки принимается из условия
несрабатывания защиты при пуске или самозапуске электродвигателя
tC П (1, 5. . . 2) tnycK
(1.15)
где tc п - время срабатывания защиты при токе, равном пусковому,
с; 1цуск ~ длительность пуска или самозапуска, с.
Время срабатывания защиты от перегрузки при токе 6 х 1Н0И.рц
регулируется для автоматических выключателей с полупроводниковыми
расцепителями А3700, ВА53, ВА54, "Электрон" в пределах от 4 до
16с, для АВМ ~ от 2 до 4с. Для выключателей с комбинированным
расцепителем оно не регулируется и составляет 8. ,20с в зависи-
мости от 1ном рц Длительность пуска низковольтных электродвига-
телей при легких условиях составляет 0,5...2с, при тяжелых -
5...10с. Таким образом, несрабатывание защиты от перегрузки обес-
печивается для всех выключателей, кроме АВМ. если он установлен в
цепи двигателя с тяжелым пуском.
Если защита от перегрузки одновременно используется для отклю-
чения однофазных КЗ, то проверяется ее чувствительность по усло-
виям [81:
для невзрывоопасной среды и выключателей с регулируемой
защитной характеристикой
<1) tn
Кч — IKR / 1С п ? л,
(1.16)
для невзрывоопасной среды и выключателей с нерегулируемой защит
ной характеристикой
(1)
К ч
(1)
1к К /1номрц^3
(1,17)
и взрывоопасной среды
К ч I KR / 1ном
рц
6.
(1,18)
Пример 1.3. Асинхронный двигатель М5 (Рис В. 1) мощностью 30 кВт
® номинальным током 62,5 А и пусковым 375 А (см. пример 1.1) подк-
чен к силовому пункту СП через автоматический выключатель SF4
•белей W12 Выбрать тип и уставки защит автоматического выключа-
иние. Номинальный ток расцепителя автоматического выключателя
1Лжен быть
Т > Т = А2 5 А
ХНОМ рц у LHOM ДБ л '
рфается (таблица П. 5) неселективный выключатель типа ВА51-31 с
• минированным расцепителем и следующими данными:
•ком а 100 А, 1ном.рц 80 А, 1откл а 8 КА,
L / 1цом рц 8, 7, 10, 1с . II / 1ном рц 1,25.
<1Ктеристика комбинированного расцепителя показана на Рис. П. 1.
Максимальный ток КЗ на выводах электродвигателя (пример 1.2)
I (3)
1К17 = 3,74 кА <( 1<>ткл.а — 8 КА1
По выражению (1.11) определяется ток срабатывания отсечки вык-
ателя
1с о м5 = К01С х 1пуск ДЕ = 2 х 375 = 750 А,
Принимается уставка 1СО м5 = 10 х 1НОМ рц = 10 х 80 = 800 А.
С выбором значения 1Н0М рц автоматически обеспечивается уставка
43
защиты от перегрузки
1с.п = 1,25 х 1ном рц = 1.25 х 80 = 100 А-
По защитной характеристике 1 выключателя ВА51 (Рис.1.4) отме
чается, что току 1пуск м5 = 375 А соответствует Сс 3 ® 20 с. Этс
обеспечивает несрабатывание защиты от перегрузки при пуске ил
самозапуске электродвигателя. •
По отношению (1.12) определяется фактический коэффициент чувс
твительности отсечки
< 1) < 1)
к ч = ТКВ17 / !со = 1220 / 800 = 1,53 > 1,4,
< 1)
где IKR17 = 1220 А (пример 1.2) - ток однофазного КЗ на выводах
двигателя М5 с учетом Ел.
Проверяется чувствительность защита от перегрузки к однофа
КЗ по условию (1.17)
(1) < 1)
кч ~ гкК17 7 хном.г^ ~ 1'/ 80 = 15.3 > 3*
Таким образом,для электродвигателя М5 выбран неселективный выклю-
чатель ВА51 - 31 с уставками:
^СО М5 — 80С А, 1с.п.м5 ~ ^60 А, 1С о М5 а 0.
1.2.2. Выбор уставок группового автоматического выключателя
силового пункта
Общие требования по выбору группового выключателя
при выборе индивидуального выключателя)/
те же, что и
^ном а Tjc > -1-отел а макс -1-и-ом а ном рц 1раб макс
где 1К макс - максимальный ток КЗ, проходящий через выключатель;
1Раб макс ~ максимальный рабочий ток нагрузки, подключенной к си-
ловому пункту.
Ток срабатывания отсечки группового выключателя принимается по
44
электрод-
(1 .20)
равным 1,5
Jбольшему значению, получаемому из условий^
1) несрабатывания в режиме самозапуска неотключаемых электрод-
релей
1с О ^отс £ (пуск, 1 • (1.19)
,Котс - коэффициент отстройки, принимающий те же значения, что
ИI выражении (1.11);
IH
Г Inуск. 1 _ сумма пусковых токов самозапускающихся
1-1
®Ьтелей, при отсутствии самозапуска электродвигателей
1С о > Котс * 1раб макс,
Ко1(; _ принимается для выключателей А3700, BA. АЕ2О
Ь»ктрон” - 1,6: для АВМ - 1,35 [8];
Г несрабатывания при пуске наиболее мощного электродвигателя
жима нормальной работы остальной нагрузки, подключаемой к СП,
котс
Котс " 70 же- что и в (1-19),
Ник - пиковый ток,, определяемый по выражению (КЗ);
^^КЬ) согласования с отсечкой выключателя наиболее мощного присо-
^Вгкия СП
о > Кн с 0 (1.22)
| Кн с = 1,3_. . Ц/б - коэффициент надежности согласования;
I 1С о л ~ наибольший из токов срабатывания отсечек выключателей
подключаемых к СП;
^^Если групповой выключатель селективный с трехступенчатой
уютной характеристикой, то учитывается дополнительное условие
г / 45
^с.мгн * 1К макс.
где 1С.МГН - нерегулируемая уставка зоны мгновенного срабатывай
характеристики выключателя,
(3 )
1К макс ~ ток металлического трехфазного КЗ за выключате ь
отходящей от СП линии (практически - на шинах СП).
Чувствительность
отсечки
группового выключателя проверяется
току однофазного КЗ
1К к на
защищаемом СП
(1; < 1)
- Irr 2 Ic . о !А
(1.2J
При недостаточной чувствительности, выполняют такие же меропр;
ятия, как и при защите электродвигателей. Кроме того, мою
уменьшить номинальный ток группового выключателя. переклюы
часть нагрузки на другие сборки; отключать при самозапуске час
менее ответственных электродвигателей и т. д.
Время срабатывания tc 0 отсечки группового выключателя согл-.-
совывается с выдержкой времени срабатывания tc 0 л отсечки выклк
чателя наиболее мощного присоединения СП по выражению
tc о > tc о л + At, (1.25
где At - ступень селективности, слагаемая из времени инерционно-
выбега, разброса и запаса, принимается для выключателей А3700С
ВА55, ВА75 равной 0,1... 0,15с; для серии "Электрон"
О, 2... О, 25с; для АВМ - 0,15... О, 2с
Уставки и чувствительность защиты от перегрузки рассчитывают i
так же, как и для электродвигателей, однако вместо 1ном л
учитывается 1ра6 макс и подразумевается место однофазного КЗ i
шинах силового пункта.
Пример 1.4. Электроприемники силового пункта СП с нагрузкой
6
1раб.макс= 2 1нсм.дв 1 ~ 236 А питаются кабелем W11 через групп!.
1=1
вой выключатель SF3 (Рис.В. 1).Самозапуск не предусматривается.
Максимальный ток КЗ за выключателем SF3 практически равен току
(3)
1К13 =0,86x6,3/0,4= 13,5 кА (таблица В. 4). Выбрать тип и
.*Тввки защит группового выключателя.
решение. По общим требованиям к выбору автоматического выклю-
Я1 J|i ком.а 1-ном.рц 1-раб.макс — 236 А.
Ирается селективный выключатель (таблица П.5) ВА55 - 37 с по-«
Проводниковым расцепителем, трехступенчатой характеристикой и
МВЛУЮЩИми данными:
'ком а ~ 1-ном.рц — 250 А, 1с. мгн ~ 20 КА, 1откл.а ~ 32,5 КА,
Hl, 0 / ком сп = 2.3,5,7,10; tc = 0,1с; 0,2с; 0.3с; tc п при
х ком рц — 4С, 8С, 16С, к.п / ком.рЦ = 1,25,
кг / ком рц = о,5. ..1 (при однофазных КЗ).
(3)
к макс ~ к13 = 13,5 КА < кткл.а ~ 32,5 КА,
(Чатель ВА55 - 37 соответствует общим требованиям
озирается наибольшее значение тока срабатывания отсечки вык-
^Ьгеля SF3 по условиям-
1) \1.20) 1с . о . г ктс х 1раб.макс = I-8 х 236 = 354 А,
Ki (1.21) к О Г - КОтс х кик = 1,5 х 463 = 695 А;
и Котс = 1,5 - для выключателей с полупроводниковым расцепителем;
кик = 463 А (пример 1.1);
3) (1.22)
/
к о г = Кн с х к о м5 = к 3 х 800 = Ю40 А;
к-о.мэ = 800 А (пример 1.3);
(3) (3)
4) (1.23).- 1С мгн = 20 кА > 1к.макс = 1К16 = 5,7 кА,
(3)
гЛе Iri6 - ток металлического трехфазного КЗ на шинах СП
Л, (пример 1.2)
Принимается 1С.ОГ = 1040 А
Выставляется на выключателе уставка
Ic.o.r = 5 х 1ном рц = 5 х 250 = 1250 А.
По выражению (1.25) время срабатывания отсечки группового выклю-
чателя
. о . г = _ о . м5 + At = 0 + 0,1 = 0,1С.
Определяется фактический коэффициент чувствительной отсечки по
выражению (1.24)
(1) (1)
КЧ = IKR16 / 1с О Г = 1770 / 1250 = 1,42 > 1,4,
(1)
гДе 7кЕ16 = 1770 А (пример 1.2).
Уставка защиты от перегрузки
1с.п г = 1,25 х 1НОМ рц = 1,25 х 250 = 313 А-
Чувствительность защиты от перегрузки к однофазным КЗ определяет-
ся по условию (1, 16)
(1) си
кч = IKR16 / 1с.п.г = 1770 / 313 = 5,7 > 3,
Групповой выключатель SF3 имеет уставки
46
о. Г “ 1^50 A, tc . О . г 0, 10, 1с . п . г
= 313 А.
Bl । мя срабатывания защиты от перегрузки принимается
ДДГ = 4с при токе 6 х 1Ном.рц и является достаточным для отс-
j I I защиты при пуске или самозапуске электродвигателей
J 2 3. Выбор уставок вводного и секционного автоматических
выключателей на стороне НН КТП
Либор вводного выключателя секции шин НН КТП осуществляется с
н' м допустимой аварийной перегрузки трансформатора на 40% за
действия устройства АВР секционного выключателя и подключе-
НЯ нагрузки другой секции шин 0,4кВ. Тогда через секционный вык-
♦итель проходит ток нагрузки, равный 0,7 номинального тока
реформатора.
I Условия выбора уставок защит вводного и секционного выключате-
лей основном, те же, что и при рассмотрении группового выклю-
фтвля Отличие заключается в определении тока срабатывания от-
ки по первому условию как вводного, так и секционного выключа-
Для секционного выключателя необходим расчет тока самоза-
1сзп г с с представлением низковольтной нагрузки и питающего
шн.форматора 6/0,4кВ в виде обобщенной нагрузки (пример В. 1).
Три расчете принимается 1рае.макс.2с = 0,7х1номтр Тогда по
Парому условию 1С.О.С > Котс х 1сзп 2С (1.26)
LIC - то же, что в (1.19);
кзп 2с _ максимальный ток самозапуска секции, потерявшей пи-
*ни>
Для вводного выключателя при выборе тока 1С 0 в первым услови-
,'М является несрабатывание защиты при действии устройства АВР
^^Ннного выключателя. подключающего нагрузку другой секции,
терявшей питание
гс о.в ^отс (1сзп.2с + ^отс X 1раб . макс . 1 с ’ (1.27)
ГЛ- Ipa6.MaKc.ic = 0,7 х 1ном.1р - максимальный рабочий ток не
терявшей питание секции;
К*отс - коэффициент, учитывающий увеличение тока двигателей, не
I терявшей питание секции при снижении напряжения вследствие подк-
упил самозапусдающейся нагрузки другой секции,' при преимущест-
венна двигательной нагрузке принимается равным 1,5, при небольшой
49
доле двигательной нагрузки принимается равным 1,0.
Чувствительность защит вводного и секционного выключателей I
ределяется аналогично проверке группового выключателя по току с I
нофазного КЗ на защищаемой секции «ин Н.Н КТП.
Пример 1.5. Первая секция шин КТП - 0, 4кВ питается от тран I
форматора Тб мощностью бЗОкВхА через вводной выключатель S1I
(Рис.В. 1). К ней подключена нагрузка с Ipa6.MaKC = 0.7 х 1ном Т)1|
при этом наибольшим пусковым током обладает электродвигатель 11
(пример 1.3) на присоединении с выключателем SF3. Для повышен;;!
надежности электроснабжения предусмотрен АВР секционного выключи|
теля SF2 с подключением нагрузки второй секции, потерявшей пита
ние. Нагрузки обеих секций приняты одинаковыми. Выбрать типы i
уставки защит вводного и секционного выключателей. Построить ь
карте селективности защитные характеристики автоматических выклю
чателей.
Решение. Рассчитывается ток самозапуска 1сзп гс второй секции
ПрИНИМаЯ Трас макс 2 с ~ 6,7 X 1НОМ т6
Траб.макс.гс = 0, 7 х 630 / (|/3 х 6) = 42, 5 А (По стороне Eh
трансформатора).
Сопротивление обобщенной нагрузки (Пример В. 1)
^он X ,он X U2 / (|/3 X 1рас макс 2с)
0,35 х 6300 / (l/З х 42,5) = 30 ОМ,
где Х,он = 0.35; U2 - напряжение ступени 6,3 кВ.
Эквивалентное сопротивление (Рис. В. 4)
Z3 = Zc + Zw5 + Zw6 + Хен = О, 27 + JO, 56 + 0,37 + JO. 06 +
0,32 + JO, 04 + J30 = 30,7 ОМ.
Ток самозапуска
Тсзп.гс = U£ / (|/3 х Z3) = 6300 / (|/3 х 30,7) = 119 А (по сто
роне В.Н. трансформатора).
“ 1сзп. 2 . с
/ 1раб . макс . 2с И® 42,5 2,8,
I э „ 2С = ПЭ х (6 / ОЛ) = 1785 А (по стороне Н.Н трансфор-
Ipan-пайс.2с = 42,5 х (6 / ОЛ) = 638 А (по стороне 0,4кВ)«
йвстся секционный выключатель SF2 типа ВА55 - 39 с полупро-
йковым расцепителем и данными:
ом а = 1-ном. рц ~ 630 А, 1-е.мгн ~ 25 КА, 1-откл.а “ 47,5 кА,
•<тры уставок защит такие же, как у группового выключателя
- 37 (Пример 1.4).
ксимальный ток КЗ за выключателем SF2 ’
J
*« макс - 1-К13 ~ 13,5 КА < 1откл.а 47,5 кА,
t< Э)
1к,з = 13,5 кА (Пример 1,2).
рдется ток срабатывания отсечки выключателя SF2 по условиям.
11) (1-26) 1С.О.С = К01с х 1сзп.гс = 1,5 х 1785 = 2680 А;
IJ) (1-21) 1с . о . с = ^отс (1-раб макс . 2с 1ном.м5 + 1-пуск.мб) ~
И <538 - 62.5 + 375) = 1430 А,
» 1ном.м5 = 62,5 А; 1ПУСК.М5 = 375 А. (Пример 1.1);
К) (1-22) 1С.О с = Кн с х 1с о.г = 1,3 х 1250 = 1625 А,
Цй» !с о г = 1250 А - ток срабатывания отсечки группового выклю-
Веля SF3 (Пример 1.4);
4) (1-23)
(3) (3)
1-е. мгн ~ 25 КА > 1к.макс “ 1-К.13 “ 13,5 КА
Принимается 1С 0 с = 2680 А
Выставляется на выключателе SF2 уставка
1С. о. с ~ 5 х Ijjom рц = 5 х 630 = 3150 А.
По выражению (1.25) время срабатывания отсечки секционного
выключателя
%.о.с = к.о.г + At = 0,1 + 0,1 = 0,2с,
где tc 0 г = 0.1с (Пример 1.4)
Чувствительность отсечки по выражению (1.24)
(1) (1) (3) —
Кч ~ Ikis / 1с.о.с ~ 1ц 1 з X хс.о с = 13500 / 3x50 = 4,3 > 1,4,
(1)
где 1К13 ток однофазного ИЗ на шинах НТП - 0.4кВ;
(1) (3)
1К13 ~ 1к1з " Для трансформаторов со схемой соединения обмоток
Д/Уо.
При использовании расчетных кривых [8] для нахождения тока од-
нофазного КЗ на выводах 0,4кВ трансформатора мощностью бЗОкВхА
(Д/Уо; UK = 5,5%) с учетом Rn ~ 15 мОм и соотношения
(1)
Хс =0,34 Хт6 имеем IKR13 «9,2 кА.
(о
Тогда Кч = 9200 / 3150 = 2,92 > 1,4.
Уставка защиты от перегрузки
т = < Т
хс п . с X, Хн ом . рц
1,25 х 630 = 790 А.
Чувствительность защиты от перегрузки
обеспечивается
ci)
Кч
(D
k.R13
9200 / 790 - 11,7 > 3.
С . п . С
•авкр секционного выключателя SF2:
f< „ с = 3150А; tc o.c = 0,2с; 1С.П.С = 790А;
It, п с = 4с (при токе 6 X 1ном.рц).
И |ри выборе вводного выключателя SF1 учитывается допустимая
|*ийная перегрузка трансформатора Тб на 40% и принимается
• макс ~ 1Ном т6
ь.б макс = 1,4 х 630 / ()А X 0,4) = 1276 А
| и Ж и м a ь »
Избирается выключатель ВА55 - 43 с полупроводниковым расцепи-
ЕяМ и данными: IH0M.a = 1600А; 1Н0М.рц =0,8 1ном.а =
к 1600 = 1280 А; 1С.МГН = 31кА; 10ТКЛ.а = 80кА;
I <> / 1Н о м р ц = 2,3,5,7, остальные параметры уставок защит
;• же. К£К у секционного выключателя ВА55 - 39.
Определяется ток срабатывания отсечки выключателя SF1 ро уело-
IM
1' (1“27) !с 0Б = Котс (1сзп.2с + ^отс ^раб.макс 1с —
11.5 (1785 + 1,5 х 638) = 4110А,
KPZTC = 1,5 - при преимущественно двигательной нагрузке;
1раб макс 1с — 1раб макс . 2с ’
В) (1-21) 1с о Б ~ Котс (Траб . макс . 1 с — ^иом.мб + ^пуск.мб'' ~
'• 1,5 (638 - 62,5 + 375) = 1430 А;
3) (1-22) Тс.о.в = Кн.с *1с.о.с = 1-3 * 3150 = 4090 А,
1*Д 1с.о.с = 3150 А - ток срабатывания отсечки секционного выклю-
Вггеля SF2;
(3) (3)
4) (1_23) 1с.мгн = 31КА > ^к.макс ~ 1к13 = 13,5 кА,
(3)
гДе 1-к.макс = 13,5 кА - ток металлического трехфазного КЗ за се|
ционным выключателем SF2.
Принимается 1С.0 . в = 4100 А.
Выставляется на выключателе SF1 уставка
Ic.o.B = 3 х 1Н0М.рц = 3 х 1280 = 3840 А-
Время срабатывания отсечки
%.о.в = tc.o.c + At =. 0,2 + 0,1 = 0,3 Q/
Чувствительность отсечки
(i) (i)
Кч = 1KR13 / Ic О В = 9200 / 3840 = 2,4 > 1,4.
Уставка защиты от перегрузки
1С п.в = 1.25 х 1Но„.рц = 1,25 х 1280 = 1600 А.
Чувствительность защиты от перегрузки обеспечивается
(о си
Кч = 1KR13 / к.п.в = 9200 / 1600 = 5,75 > 3.
Уставки вводного выключателя SF1:
1с . о. в _ 3840 A, tc . о . в 0,3, 1с. п в “ 1600 А;
tc . п. в ~ (ПрИ ТОКе 6 X 1ном.рц)*
На Рис 1.4 представлены защитные характеристики индивидуально
го (1), группового (2), секционного (3) и вводного (4) выключате-
лей, построенные по расчетным данным и с использованием защитны'-'
характеристик выключателей серии ВА (Рис. П. 1, Рис. П. 2)
54
и 1.4. Карта селективности
с защитными характеристиками вык-
елей к примерам 1.3; 1.4; 1.5.
1.2.4. Выносная релейная защита электродвигателей
I Выносная защита применяется при недостаточной чувствительности
ф селективности защит автоматических выключателей и предохрани-
Зчцита максимальными реле тока выполняется в виде токовой от-
чки в трехфазном исполнении. Это обеспечивает в сетях с глухо-
М» членными нейтралями действие защиты не только при многофазных
ракдениях, но и при однофазных КЗ. Используются электромагнит-
। первичные реле косвенного действия (РЭВ - 200, РЭВ - 570 и
g), а также - вторичные реле косвенного действия, включаемые че-
1 трансформаторы тока. Как правило, предусматривается перемен-
оперативный ток.
Рис.1.5. Защита электродвигателя от коротких
замыканий и перегрузок.
На Рис.1.5 показана схема токовой отсечки без выдержки времени
в трехфазном исполнении. Реле тока КА1...КАЗ включается непос-
редственно в каждую фазу. При срабатывании хотя бы одного реле
размыкается соответствующий контакт КА1.1. . КАЗ.1 в цепи
катушки контактора КМ и электродвигатель отключается от сети.
Уставка отсечки определяется из условий:
1) для первичных реле
^НОМ Р ^НОМ.ДВ' 1с р > (1.3. ..1,5) X 1пуск. дв,‘ (1.28)
где 1Ном р ~ номинальный ток реле; 1С _ - ток срабатывания реле;
56
для вторичных реле
I । Котс х Ксх х 1пусК.дВ / пта (1.29)
Котс - 1.5...1.6 (реле РТ-80); Котс = 1,2...1,3 (реле РТ-40);
• коэффициент схемы;
|-1та - коэффициент трансформации трансформатора тока.
(чувствительность отсечки считается достаточной, если при одно-
рюм КЗ на выводах двигателя коэффициент чувствительности
. д о п
' лщита от перегрузки, выполняемая посредством электромагнитных
Км, содержит реле тока, включаемое в фазу двигателя, и реле
В.mi ни (реле КА4 и КТ на Рис.1.5). Если защита от перегрузки
а отключать электродвигатель и при обрыве фазы, то ее выпоп-
мкс! двухфазной. Уставка срабатывания реле тока
1с р
Котс х Ксх X 1Ном.дв / Л Х Пга),
(1.30)
rj > Кстс = 1,1... 1,2; КЕ - коэффициент возврата: КБ =0,8 (р«ъ.е
40).
Выдержка времени tc п > Зс.
Тепловые реле магнитных пускателей наиболее удовлетворительно
1 щищавт от перегрузки электродвигатели длительного режима работы
KST1, KST2 на Рис.1.2) Выбор номинального тока реле и его смен-
khoro нагревателя дан в примере 1.2.
[ Кроме указанных защит может использоваться температурная
щита от перегрузки с датчиками нагрева, встраиваемыми в лобовые
"1сти обмотки статора или вблизи от нее. Получили распространение
I температурные реле серии Т, предназначенные для защиты электрод-
зигателей в диапазоне мощностей 0,6...100 кВт и выпускаемые с
температурой срабатывания от 75°С до 155°С. Терморезисторы типа
КМТ, УВТЗ-2 [10), обладая релейным эффектом, включаются в цепи
промежуточных реле, с помощью которых действуют на сигнал или
отключение электродвигателей.
На электродвигателях, защищенных от КЗ плавкими предохраните-
57
Л 6
с.
SA
4* # * 7/Й
! ♦
т/
/гм
/гк/
м
коммутационными аппаратами легко выполнятот-
схем АПВ и АВР электродвигателей [6].
С рассматриваемыми
ся различные варианты
рованными положениями (Рис.1.6) или цепи
к независимому источнику питания, то для
ряжения применяется реле напряжения KV,
КМ контактора
удерживающей катушки
U = (0,25...0,7) х UH0M.
Рис.1.6. Минимальная защита
напряжения низко-
вольтного элект-
родвигателя.
управления подключаются
минимальной защиты нап-
которое размыкает цепь
при напряжении
лями и не имеющих защиты от перегрузки, в отдельных случаях уста I
навливается специальная защита от работы на двух фазах с действи-1
ем на отключение. Применяются различные схемы этой защиты [11]: с|
подключением реле напряжения параллельно предохранителям: с ис-
пользованием одного реле, реагирующего на смещение нейтрали об-
мотки статора при обрыве фазы, и т.д.
Минимальная защита напряжения и автоматика электродвигателей
Минимальная защита напряжения осуществляется просто, если элект-
родвигатель включается’ в сеть через контактор, магнитный пуска-
тель или автоматический выключатель. В ряде случаев подвижная
система контактора или пускателя сама отпадает при исчезновении
или снижении напряжения, осуществляя функцию минимальной защиты
напряжения. Если в цепях управления используется ключ SA с фикси-
Выносная релейная защита может использоваться и на силовых
а также - вводах 0,4 кВ от цеховых трансформаторов, если
Вчн характеристики автоматических выключателей не обеспечи-
<|требуемую селективность или чувствительность. Состав вынос-
МШ1ТЫ: максимальная токовая защита, защита от однофазных КЗ.
*<м в промышленных КТП используется типовая защита от одно-
Ь КЗ с токовым реле, включаемым в нейтраль силового транс-
фера (см. пример 2.1).
ГЛАВА ВТОРАЯ
Расчеты защиты и автоматики элементов распределительной сети
и высоковольтных электроустановок промышленного предприятия
В схему электроснабжения промышленного предприятия входят пя
тающие линии 6...220 кВ от электростанций и подстанций энергоси
темы до главных понизительных подстанций (ГПП) или центральна
распределительных пунктов (ЦРП) предприятия; внутризаводски
распределительные сети, к которым подключаются распределительно
пункты (РП), цеховые понизительные или преобразовательные подс-
танции (ТП.ПП) и непосредственно высоковольтные электроприемники
Распределительные сети промышленных предприятий в отличим .
городских и сельских сетей характеризуются большой плотност.
нагрузки, а также повышенными требованиями к качеству электро -
нергии и допустимой длительности перерывов электроснабжения. По
леднее требование определяется преимущественно двигательной на;
рузкой предприятий.
Сети 6, 10 кВ (на мощных заводах-10,35 кВ и выше) на террит
рии промышленного предприятия выполняются, главным образом, ка
бельными линиями. При больших токах нагрузки (1500 А и выше) дт
связи с цеховыми подстанциями применяются токопроводы (шинопров;
ды) с жесткими шинами или гибкими проводами. Воздушные линии ис
пользуются чаще всего для питания внеплощадочных объектов. Надеж
ность электроснабжения предприятий обеспечивается путем сооруже
ния двух или более питающих линий электропередачи, установкой ж 1
каждой подстанции не менее двух трансформаторов, секционированием
электролиний и распределительных устройств коммутационными аша
ратами, а также комплексной автоматизацией электрических сетей
подстанций [5.18]. В объем комплексной автоматизации, в перву !
очередь, входит защита электроустановок от различных повреждение
и ненормальных режимов и автоматика для быстрого восстановлен!!
прерванного электроснабжения (АПВ, АВР).
Релейная защита заводских сетей базируется на применении прос-
тых и дешевых устройств, выполненных на традиционных механичесюг.1
реле и на новых многофункциональных устройствах РЗА, созданных н<
элементах микроэлектроники. Наибольшее распространение получилi
защиты с реле (РТМ, РТВ, РН, РНВ) и косвенного действия (РТ-40
РТ-80) - максимальная токовая защита (МТЗ), токовая отсечка (ТО)
60
|мнация (двух- или трехступенчатая токовая защита), более
Цельные и быстродействующие комплекты на полупроводниках
УПЗС, ЛТЗ). Предохранители, как
для защиты цеховых трансформаторов,
кими параллельными кабелями 6, 10
| поперечной дифференциальной защиты
правило, используются
На участках сети с
кВ возможно применение
линий, а на питающих
‘.них линиях 35-220 кВ - направленной поперечной дифферен-
• защиты. В радиальных сетях 35 кВ и выше с несколькими
|ами питания или кольцевых участках сети может быть ис-
та направленная максимальная токовая защита.
. конфигурация сети и требования быстродействия и селектив-
|г- позволяют применять простые токовые или направленные то-
щщиты, то устанавливают продольную дифференциальную защиту
типа ДЗЛ или предусматривают простые варианты дистанционной
' (ДЗ-10У2, КРЗА-С).
^защиты от замыканий на землю распределительных сетей с
Нанной нейтралью (6...35 кВ) в зависимости от уровня ем-
I тока замыкания и требований техники безопасности исполь-
неселективная сигнализация с реле максимального напряже-
тройства сигнализации с электромагнитными датчиками и ан-
. токовая защита с трансформаторами тока нулевой последо-
ости (ТТНП), быстродействующая направленная защита с комп-
ЗЗП-IM, импульсная защита сети типа ИЗС и т п. В сетях с
►иной нейтралью отдается предпочтение МТЗ нулевой последо-
1ости (МТЗНП).
рассматриваемом варианте внутризаводской сети высоковольтные
(«приемники подключены непосредственно к шинам 6,3 кВ ГПП
| 1), а цеховые трансформаторы питаются по магистральной
|(трансформаторы Т2, ТЗ, Т5, Тб) и по схеме блока ("линия
устройств
отдельных
1трансформатор Т4"). Особенности выбора и расчета
►лбельных и воздушных присоединений ГПП-6,3 кВ и
«установок рассматриваются на конкретных примерах.
Пример 2.1. Выбираются устройства и уставки защит
цехового
(форматора Тб (Рис.В.1) мощностью €30 кВхА и схемой соедине-
Обмоток Д/Ун. В цеховых подстанциях устанавливаются трансфор-
Лорь широкого диапазона мощностей, достигающих 2500, 4000 кВхА.
лйчина мощности, категория питаемой нагрузки и другие условия
61
обуславливают различный набор защит I
Для трансформаторов мощностью 630 кВхА включительно в качесп!
основной защиты от КЗ в обмотках и их выводах используются план!
кие предохранители. Поскольку предохранители частично защищаю
трансформатор, они дополняются газовой или манометрической защи
той, а также - специальной токовой защитой нулевой последователь,
кости (ЗИП) от однофазных КЗ на землю в сети 0,4 кВ.
Основной защитой трансформаторов мощностью 1000... 4000 кЕ-
является токовая отсечка, которая работает в сочетании с макси I
мальной токовой защитой, газовой защитой и ЗИП. При необходимости!
может быть установлена защита от перегрузки. Если отсечка не про
ходит по чувствительности (Кч<2), применяется простой вариав
продольной дифференциальной защиты - дифференциальная отсечка
реле РТ-40 или РТМ.
Решение: Для защиты трансформатора Тб предусматриваются плас,
кие предохранители, газовая защита и токовая защита нулевой пос
ледовательности (ЗПН).
1. Выбор плавких предохранителей производится по известным ус-
ловиям:
а) номинальное напряжение предохранителя Ином пр должно соот
ветствовать номинальному напряжению сети ином с ;
б) номинальный ток отключения предохранителя 1ном.откл Должен
быть больше или равен максимальному значению тока КЗ 1к макс г
месте установки предохранителя ;
в) номинальный ток плавкой вставки 1ном.вс для предохраните-
лей, установленных со стороны В.Н трансформатора, выбирается в
соответствии с [191 равным примерно двукратному номинальному току
трансформатора IH0M.sc«2xIB0)(.тр. При этом обеспечиваются лучшие
условия для селективной работы с предохранителями или автомати-
ческими выключателями, установленными на стороне Н.Н. этого же
трансформатора. Рекомендуемые в соответствии с [8] значения
Ihom.bc предохранителей приведены в таблице П.12;
г) номинальный ток предохранителя 1ном пр должен быть больше
или равен току 1НОМ.ВС.
Для трансформатора Тб (Рис.2.1)
рном. т 6 630
^ном.те ~ “ = — ~ 60,7 А
|/3xUH0M. |/Зх6
IH0M bc“2xIh Т6 =2x60,7=121,4 А
Принимается предохранитель F тица
ПКТ104-6-160 с параметрами
0Ном пп=6 кВ; 1ном вг=160 А;
1ном.0ТКЛ-31,5 кА.
Времятоковая характеристика предох-
ранителя приведена на Рис. П. 11.
1 Схема к приме-
зовая защита.
вая защита обязательна для силовых трансформаторов с мао-
заполнением мощностью 1 МВхА и более (Г0СТ11677-85). В це-
сдетанциях газовую защиту следует устанавливать на понина-
внсформаторах практически любой мощности, допускающих это
Врукции.
имается к установке на трансформаторе Тб газовое реле KSG
1), типа РГЧЗ-66 с чашкообразными элементами. При слабом
азовании защита действует на сигнал, при интенсивном - на
ние выключателя нагрузки Q.W (Рис. 2.1), оснащенного элект-
итом отключения.
Токовая защита нулевой последовательности.
»циальная токовая защита нулевой последовательности устанав-
Тся, главным образом, для улучшения резервирования защит от
зных повреждений в низковольтных сетях. Она выполняется с
1ью токового реле КАО, включаемого через трансформатор тока
I нейтраль трансформатора Тб (Рис.2.1). 63
Ток срабатывания ЗНП выбирается [1] из условия отстройки с>1
наибольшего допустимого тока небаланса 1нб в нулевом провод!
трансформатора со схемой соединения обмоток Д/Ун в нормальном ре I
жиме
1с з К01сх1н6 ) 1,2х1Н0м Тр (2.1)1
(для трансформатора У/Ун 1СЗ= О,5НОМ тр)
Время срабатывания ЗНП выбирается минимальным. "Правила" [5]
допускают не согласовывать ЗНП с защитами отходящих элементов
О, 4 кВ, т.е. допускают неселективное отключение трансформатора.
Проверка на чувствительность осуществляется в большинстве случаев
при однофазных КЗ на землю со стороны низковольтного ввода транс-
форматора, т.е. в основной зоне (К(1),1Д0П > 1,5).
для рассматриваемого примера
630
1СЗ = 1,2х1Н0М Т6 = 1,2х———— = 1090 А,
ИзхО.4
к(1\ = I(1,KR13/Ic3 = 9200/1090 = 8,5 > 1,5 ,
где 1( 11013=9,2 кА - ток однофазного КЗ на выводах Н.Н-
трансформатора Тб с учетом Rn=15 мОм, определенный по расчетным
кривым (пример 1.5)
Пример 2.2. Выбираются рабочие уставки защит и устройств авто-
матики магистрали с кабельными линиями W5, W6, питающими транс-
форматоры Т5 и Тб. Для магистрали предусматривается МТЗ, неселек-
тивная токовая отсечка и устройство системной автоматики АПВ;
рассматривается возможность применения на магистрали защиты или
устройства сигнализации при однофазных замыканиях на землю.
Решение: Принимается выполнение МТЗ и неселективной токовой
отсечки с комбинированными реле РТ-85 по схеме неполной звезда
(Рис. 2. 2, реле KAI, КА2)
64
1. Определяется ток срабаты-
вания МТЗ по условию отс-
тройки в режиме самозапус-
ка нагрузки магистрали
Ко Т С ХКС з п
1сз~ г "—Х1раб.макс (2,2)
Кв
где Котс=1,1... 1, 2(реле РТ-40,
рт-80);
Кв=0,8 (реле РТ-40, РТ-80):
КСзп=2.72 (Пример ВЛ);
1раб.мркс=1цом.TS + 1цом.Т6=
400+630
= -------- =99,2 А-
03x6
1СЗ=1,1x2,72x99,2/0, 8=372 А.
Ток срабатывания реле
1с ,р=Ксхх1сз//птл’
где Ксх=1-коффициент схемы;
пТА=400/5-коэффициент
трансформации трансформато-
ра тока.
1С с=1х372/80=4,7 А.
Мнимается уставка индукционного
Лс з = 400 А.
вверяется чувствительность МТЗ
Защиты (точка К12, Рис.2.2)
элемента реле PT-85 I. П=5А,
при КЗ в основной зоне дейс-
65
I(2)K1Z |/3xI‘3>Kla |/§x3100
K‘*\.0CH = -------- = -----—----- = ------- = 6,7 > 1,5 ,
Ic3 2xIC3 2x400
где I(3)Klg = 3,1 кА - ток трехфазного КЗ в точке К12 (таблица
В.5) в минимальном режиме работы энергосистемы и без учета под
питки места повреждения высоковольтными электродвигателями.
Коэффициент чувствительности защиты в зоне резервирования,
т.е. при КЗ на шинах НН трансформатора Тб
^Х1(3)К13 !/§х860
К(й)ч.рез = --------— = --------— = 1,86 > 1,2 ,
2х1сз 2x400
где 1(3)К1з = °.86 кА (таблица В.5)
Выбирается время срабатывания и характеристика реле РТ-85 по
условиям согласования с защитными устройствами предыдущего и пос-
ледующего элементов. Предыдущим расчетным элементом является наи-
более мощный из трансформаторов, подключенных к магистрали, -
трансформатор Тб с защитным устройством - предохранителем
ПКТ 104-6-160 (пример 2.1). Последующим элементом является секци-
онный выключатель 03 (Рис.В.1), оснащенный максимальной токовой
защитой с независимой характеристикой.
Порядок согласования:
а) на карте селективности (Рис.2.3) в осях ток - время строится
типовая защитная характеристика (5) вставки предохранителя
ПКТ104-6-160 в соответствии с Рис. П. 12' 1-
Рис. 2.3. Карта селективности к примеру 2.2.
Токи приведены к напряжению 6 кВ.
учетом разброса характеристики 5 предохранителя ток срабаты-
I МТЗ кабельной линии должен быть не менее чем на 40“ больше
кплавления вставки предохранителя, соответствующего времени
?вия защиты в начальной части характеристики (не менее 5с).
бс ток плавления 1вс=450 А (Рис.2.3). а 1СЗ=1,4x450=630 А
Убранный ранее ток срабатывания МТЗ (400 А) не удовлетворяет
iy условию. Выбирается уставка МТЗ
„ = 630 А ; Ic р = 1 X 630 / 80 = 7,9 А
Принимается
ЗА; 1СЗ = 640 А.
|/ЗхЗЮ0
К(2)
ч о с н
--------- = 4, 2 > 1.5 '
2x640
67
1/3x860
К(г>ч.рез = ---------- = 1,16 < 1,2
2x640
Защита обладает недостаточной чувствительностью к КЗ за транс,
форматором Тб, что допускается [51:
в)ступень селективности At=O, 5... О, 7 с между характеристикам
предохранителя (5) и МТЗ магистрали с реле РТ-85 (6) должна обес
печиваться при всех возможных значениях тока КЗ.
Принимая за основу типовую 0,5-секундную характеристику рел<
РТ-85 (Рис.П.5), определяем ряд точек нужной характеристик
t=f(K), а затем пересчитываем абциссы этих точек по выбранном
току срабатывания защиты 1сз=640 А
К. . . . 1 1,5 2 2, 5 3 4 5 6 7
t, с.. . 6 2,8 1.5 0,9 0,7 0,65 0,6 0, 53 0,5
I, А. . .640 960 1280 1600 1920 2560 3200 3840 448С
Ток I определяется по выражению 1=Кх1сэ, где К=1/1сз-крат
ность, задаваемая по типовой характеристике.
Строим характеристику МТЗ кабельной линии "W5-W6" (6) и убеж-
даемся (Рис.2.3), что селективность между рассматриваемыми защи-
тами обеспечивается с большим запасом во всем диапазоне возможных
токов.
2. Выбирается уставка МТЗ секционного выключателя 0.3 (защита
последующего элемента). Эта защита выполняется по схеме неполной
звезды с реле РТ-40 и для повышения ее чувствительности дополня-
ется комбинированным пусковым органом напряжения [6] (Рис.2.4)
66
& схему.
Защиты
Ml
Комбинированный
I орган напряжения-
кТр напряжения
Й последовательности;
имальное реле напря-
минимальное реле
Ия
Определяется ток срабатывания МТЗ
секционного выключателя:
а) по условию несрабатывания защиты
в режиме самозапуска нагрузки пер-
вой секции шин 6,3 кВ ГПП
1-сз.св *о т с Кс з ti Ip а 6 . мак с 1 с '
где Котс = 1,1. .. 1,2 ;
Ксзп=1 (МТЗ с пуском по напряжению);
1раб мак с. 1с ' 555 А (пример В. 2),
Kg = 0.8 (РТ-40);
1С3.СВ = 1,1x1x555 / 0,8 = 763 А;
;ловию согласования чувствительности МТЗ секционного вык-
с защитой кабельной линии "W5-W6", на которой предпола-
мбольшая уставка по току среди защит кабельных и воздуш-
(единений первой секции шин 6,3 кВ ГПП.
1-сз.св ~ сх(1сз.л 1 1ра6 макс(К-1)'-
где К=1,3 (таблица П. 10);
, - 640 А (МТЗ кабельной линии "W5-W6");
400+630
»« (Н-1)~1раб макс.1с~1ном Т5 ом Тб-555 454 А.
|/§Хб 69
IC3.CB = 1,Зх(640+454) = 1420 A
Выбирается уставка I03CB = 1420 A; Ic p = KcxxIC3/nTA; (2
Ic.p = 1x1420/200 = 7,1 А. где nTA = 1000/5
Проверяется чувствительность защиты секционного выключателя.
|^х1<3>кз [/§х5760
К{г)ч.осн = --------- = --------- = 3-5 > 1,5 ,
2х1сз св 2x1420
где 1(3)кз = 5,76 кА (таблица В. 5)
Напряжение срабатывания минимального реле напряжения >
(Рис. 2. 4) определяется по выражению [1];
Uc.kv = Ues / nTV» (2-
где UC3 — Нмин / (K0TCxKg),
где имин = 4370 В (пример В.3);
Котс = 1,1... 1,2; Кр = 1,2 (реле РН-50);
пТу=6000/100-коэффициент трансформации трансформатора напряже
ния, подключенного к шинам 6,3 кВ ГПП, от которого питаются ре
ле пускового органа защиты
Uc KV = 4370 / (1,1x1,2x60) = 55 В.
Для реле напряжения обратной последовательности KVZ принимают
Uc KVZ=6 в (реле KVZ и фильтр AVZ входят в комплект фильтр-реле
типа РНФ-1М [13]).
Время срабатывания защиты секционного выключателя Q3 выбирает
ся таким образом, чтобы при ее токе срабатывания (1420 А) соблю
70
М ступень селективности между защитами линии "W5-W6" (с
В и секционного выключателя (с РТ-40) Защита линии "W5-W6"
S к>- 1420 А сработает через гл=1,3 с (Рис. 2.3. характеристика
игда время срабатывания защиты секционного выключателя (ха-
|ика 7) принимается равным tCB = 1л + At. (2.5)
1.5 с-ступень селективности,
tCB = 1, 3 + 0,5 = 1,8 с.
it иметь в виду, что МТЗ секционного выключателя кроме
органа напряжения имеет дополнительную цепь ускорения
йствия. что позволяет отключать выключатель без выдержки
ри КЗ на шинах секций ГПП.
[ля МТЗ кабельной линии "W5-W6" принимается:
з л = 640 A; tc з л = 1,3 с ; 1С _ = 8 А ;
3 секционного выключателя;
.св = 1420 А , tc 3 Сз = 1,8 с , 1с р = 7,1 А.
асчетной схеме электроснабжения предприятия (Рис. В. 1) •<
кВ ГПП, кроме кабельных и воздушных линий, подключены
е электродвигатели. Для предотвращения нарушения устой-
оты этих электродвигателей все трехфазные КЗ на линиях,
е снижение напряжения на шинах ГПП ниже 55% номинально-
ы отключаться без выдержки времени. Поэтому для защиты
линии "W5-W6" кроме МТЗ предусматривается неселективная
тсечка. Неселективное действие отсечки исправляется ус-
на линии устройства АПВ.
ляется ток срабатывания неселективной отсечки по выраже-
Щ . мин z ЗхК0тсх(Zc _мин +К0xZc-Мин ) 1 * (2.6)
н=(0,9. .О,95)хПН0М - междуфазное напряжение питающей
темы в минимальном режиме ее работы;
f Котс=-1,1- • 1.2-коэффициент отстройки;
мин-сопротивление энергосистемы в минимальном режиме до
^Вта установки отсечки;
4.мин = иг / (|/Зх1(3>кз) = 6300/(|/Зх5760) = 0.63 Ом,
где иг-напряжение ступени 6,3 кВ;
1<3>кз = 5-76 кА (таблица В. 5);
Ко- коэффициент, отражающий зависимость остаточного напряжен
в месте установки отсечки от удаленности места трехфазного КЗ,
Ко = и.кр / а-и.кр).
где и,кр=икр/инов-относительное значение критического напряж
ния, при котором происходит нарушение устойчивости синхронно,
двигателя.
В приближенных расчетах принимается и.кр = 0,5 ; Ко = 1
6000
Тогда 1С0 = ---------------------- = 2300 А
|/Зх1,2х(0, 63+1x0, 63)
Производится согласование неселективной отсечки с предохрани
телями ПКТ104-6-160, защищающими наиболее мощный трансформатор
линии "W5-W6". По защитной характеристика 5 предохраните,
(Рис 2.3) находится время плавления его плавкой вставки при рас
четном токе 1расч=1со/1,2=2300/1,2=1920 А. Это время равно 0,1 t
Для успешного действия АПВ необходимо, чтобы найденное врем
плавления вставки предохранителя было меньше или по крайней мер
равно времени действия отсечки. Поэтому не следует выполнять не
селективную отсечку на реле прямого действия типа РТМ, у которог
собственное время срабатывания очень мало (0, 02.. .О,04). Рекомен
дуется выполнять неселективную отсечку по схеме с реле Р7-80 ил
РТ-40, время срабатывания которых с учетом времени срабатывай'
дешунтируемых электромагнитов отключения и промежуточных реле
находится в пределах 0,1... 0,12 с. Тем самым обосновывается и.
пользование электромагнитного элемента реле РТ-85 в качестве не(
селективной отсечки.
Проверяется отстройка отсечки от бросков токов намагничивания
трансформаторов, подключенных к линии "W5-W6":
1С.О = (4...5)х1Н0М ТР = 4,5x99,2 = 450 А < 2300,
72
Sh 0 m . T 5 +SH о м . T 6
400+630
И О М Т Pj- _
|/§xUH 0 м
---------- = 99, 2 А .
1/5x6
ряется отстройка отсечки
ТВ в точке К13 (Рис.2.2) ;
от КЗ
за
более мощным трансфор-
0,86 кА (таблица В. 4)
юлнении отсечки на реле РТ-85
по
условию селективности
Котс*!*35К13 >
(2.7)
kc «=1,6 (таблица П. 10)
1.6 х 860 = 1380 А < 2300 А.
(ательно, неселективная отсечка
КЗ за трансформатором Тб.
тяетоя чувствительность отсечки
гановки защиты .
не
по
сможет излишне срабо-
току двухфазного КЗ
1(г,кз
i/Sxi<3>K3
1/5x5766
--------- = 2,17 > 1.2 [5],
2x2300
1с . о
*^х1с 0
-5.76 кА
(таблица В. 5).
:а неселективной отсечки
реле в кратностях К5 ;
выставляется на электромагнитном
2300 А ; 1с.р.о = KcxIC0/nTA = 1x2300/80 = 28,7 А.
1с Р о / 1с.Р МТЗ = 28.7 / 5 = 5,74 = 5.8,
рМТз=5А - уставка индукционного элемента реле РТ-85)-
Для повышения надежности электроснабжения и исправления не-
явного действия токовой отсечки кабельная линия “W5-W6"
дуется устройством АПВ однократного действия.
конными параметрами устройства АПВ, обеспечивающими его пра-
ую работу, являются выдержка времени tAnB1 на повторное
?3
включение выключателя (время срабатывания) и время возвр>
Ьдпвг схемы АПВ в исходное положение (деблокировка устройсг
АПВ).
Определяющим при выборе времени tAnB1 является условие [6]
^АПВ1 tr.Il + ^зап • (2-
где tr_п ~ 0,1...0,3 с - время готовности привода выключите,
для повторного включения ;
t3an = 0, 4... О, 5 С;
^апв1 0, 5... О, 8 с.
Принимается для кабельной линии "W5-W6" типовое устройств
РПВ-58 однократного действия с tAnB1=0,6 с.
Время автоматического возврата устройства АПВ может не рассчи
тываться, так как оно определяется продолжительностью заряда кок
денсатора (15...25 с), которая надежно обеспечивает однократное'i
действия АПВ.
5. Кабельные и воздушные линии, питаемые от шин 6,3 кВ ГП1
предприятия, отличаются небольшой протяженностью (таблица В. 3) и
следовательно, уровень емкостного тока замыкания на землю относи
тельно мал. В таком случае на подстанции достаточна к установке
общая неселективная сигнализация с реле напряжения. При необходи-
мости селективного отключения однофазного замыкания на кабельной
линии "W5-W6" возможно использование направленной защиты нулево-
последовательности ЗЗП-1М, выполненной на полупроводниках (при
меняется в сетях с минимальным значением суммарного емкостного
тока 0,5...0,6 А); минимальная уставка защиты составляет 0,2 А.
В протяженной заводской сети с изолированной нейтралью,
когда суммарный емкостный ток сети 1с значительно больше емкост-
ного тока отдельной линии, применяется простая защита с
кабельным ТТНП и реагирующим реле РТ-40. Ток срабатывания
такой "земляной" защиты выбирается по условию
(11
з = ^отс X Kg X 3 х 10Л , (2,'
I
Hi K0TC = 1,1... 1,2 ;
коэффициент, учитывающий бросок емкостного тока в момент
Ьокого замыкания;
Щ• 4 .. 5 - для защиты без выдержки времени;
К • 2...2,5 - для защиты с выдержкой времени;
|1«л ” ток- обусловленный емкостью защищаемой линии, А.
Ькствительность защиты считается достаточной, если для воз-
^^1 линии
(1)
1сзе-Зх1ол
ВА---------------- > 1.5 , (2.10)
1с . 3
А "ля кабельной - Кч > 1,25.
’♦можно применение других устройств защиты и сигнализации:
УС3 2. УСЗ-ЗМ, УСЗ--3, реагирующих на высшие гармоничес-
токе нулевой последовательности, импульсной защиты сети
ИЗО и т.п.
I Производится проверка термической стойкости жил кабеля
®к70 линии W5. Используется выражение [1]
$МИН - 1к X Р^ОТК б» (2-11)
г Бмин _ минимально допустимое сечение провода, мм2,
>„ ток трехфазного КЗ в начале линии;
(3)
Вк = 1кз = 5,78 кА (таблица В. 4);
С - постоянная, зависящая от материала провода, его начальной
[конечной температуры; для кабеля с алюминиевыми жилами С=91
h’l
бот к = бе . з + бов, yg
где tc,з=0,1,..0,12 с - время срабатывания неселективной
сечки (РТ-85) с учетом времени действия дешунтируемого элект|
магнита отключения привода выключателя;
tOB=0.08...О,1 с - время отключения выключателя.
На линии установлено устройство АПВ однократного действия,
таком случае время прохождения тока КЗ увеличивается и
^отк = з + 2t0B
t„TK=2xO,11+2x0, 09=0,4 с ;
г 2
5МИН = 5780 х (/О' / 91 = 40.21ЛМ < 70мм .
7. Для защиты кабельной линии используются трансформаторы то1
(ТА) типа ТПЛ-10 с коэффициентом трансформации 400/5 (Рис. 2.2)
Выполняется расчетная проверка ТА по кривым предельной кра;
НОСТИ К10 = Г (4. доп)-
где 4 доп - сопротивление вторичной нагрузки ТА, при котори
полная погрешность ТА е = 10% ;
К10 - предельная кратность, вычисляемая по выражению
^1 0 = ^1 расч / 11 ном . ТА (2.12
гДе 11 расч ~ первичный расчетный ток, при котором должна обеспе
чиваться работа ТА с погрешностью е не более 10% ;
11 в ом. та ~ первичный номинальный ток ТА
Значение тока Ij расч выбирается различно для разных типов рс
лейной защиты. Для МТЗ с независимой характеристикой и токовы;
отсечек If расч принимается на 10% большим первичного тока сраба
тывания, т.е. 1,ПС 3 или 1.11с 0 ; для МТЗ с зависимой характе
ристикой Ij расч принимается равным тому значению первичного то
ка, при котором производится выбор ступени селективности At [141
Поскольку схема защиты выполнена с дешунтированием электромаг
нита отключения (ЭО) выключателя, то расчетная проверка осущест
вляется в 2 этапа.
А. Проверка ТА до дешунтирования 30.
Определяется значение тока 11расч = 1,11с „,
где 1с „=2300 А - уставка неселективной отсечки линии "W5-W6":
76
Ii расч = 1.1 x 2300 = 2530 A.
K10 = I, расч / I, ном. та = 2530 / 400 = 6,3 ,
ном та=400 А “ первичный номинальный ток ТА.
h кривой предельной кратности для обмотки класса Р трансфор-
ца тока типа ТПЛ-10 с пТА =400/5 (Рис. ПЛЗ) при К10=6,3 допус-
вторичная нагрузка ZH ДОп’!-7 Ом
иссчитывается фактическая нагрузка ТА
Вля схемы неполной звезды (таблица П. 12)
•ч расч = 2Гпр + Zp + Гпер ,
Bp=l/(YxS), 1=8м - длина соединительного провода от ТА до
34,5 м / Ом х мм2 - удельная проводимость алюминия;
4 мм2 - сечение провода.
= 8 / (34.5x4) = 0,06 Ом;
L = S/I2 - сопротивление реле,
де S = 10 ВхА - мощность, потребляемая реле РТ-85
г; и токе I = 1ср = 5 А [13].
В - 10 / 5г = 0,4 Ом ;
=0,1 Ом - переходное
**ц е р
сопротивление на контактах;
Z„ Расч = 2x0,06+0,4+0,1 = 0,62 Ом < 2Н.ДОП = 1,7 Ом
При необходимости значение ZH доп можно увеличить последова-
|ьным соединением вторичных обмоток ТА или использованием ТА с
>шим коэффициентом трансформации.
Б. Проверка ТА после дешунтирования ЭО. Значение ZH расч воз-
. тает
на величину
сопротивления
дешунтируемого реле РТМ,
выпол-
>щего роль ЭО (« 2 Ом при токе срабатывания реле 5 А по данным
завода - изготовителя)
Z И оасч ~ 0,62+2 = 2,62 Ом.
XI - Р V, I
Значению Z'H расч = 2,62 Ом соответствует (Рис.П.13)
К10 доп =4,5 (допустимая предельная кратность для фактиче!
расчетной нагрузки).
Требуется дополнительная проверка чувствительности защиты
учетом действительной токовой погрешности ТА после дешунтировань
ЭО (для схемы соединения ТА в неполную звезду) по условию [14]
.ИИНХ(/100)
Кч.р = —---------------- , (2.1.
Пт А ХКВ Х10 . р о
(3)
гДе ik.mhh=(I^3xIkiz)/2 ~ минимальный ток КЗ в конце защищаемо?
участка ;
(3)
1К1г = 3,1 кА (таблица В. 5).
1КМИН = (|/§х3100)/2=2680 А ;
пТА=400/5 ; Кв=0, 2. ..0,3 (электромагнитный элемент реле РТ-85);
1С р О=28,7 А - ток срабатывания реле неселективной отсечки ;
f - действительная токовая погрешность ТА, определяемая по за-
висимости f=i|j(A) (Рис.П. 10),
где А - обобщенный коэффициент,
А-Кн а к с /К,. о д о п
где Кмакс-11к макс/11нои та
где 11К.макс определяется по току срабатывания отсечки линии, ум
неженному на минимально допустимый коэффициент чувствительности,
равный 1,8 (вместо требуемого значения 2) [141:
11 к.макс = 1.8x2300 = 4140 А ;
Кмакс = 4140/400 = 10,3 ;
78
• 10,3/4,5 = 2,3 ; f = 48%.
1етная чувствительность защиты
2680х(1-0.48)
------------- = 2,43 > Кч.пр = 2.
80x0, 25x28, 7
10
[5] К, Пр = 2 - для токовой отсечки;
Кч пр = 1-5 - для максимальной токовой защиты.
:твительность ЭО определяется по выражению, аналогичному
1ию (2.131, но без учета коэффициента возврата:
1к.ИИнХ(1-Г/Ю0)
ао
(2.14)
ПТАХ^-с ЭО
1с.эо = 5 А - ток срабатывания электромагнита отключения
деля.
2680х(1-0, 48)
It, эо = --------------- = 3,5 > Кч.пр = 2.4.
80x5
„ж ЭО требуется значение Кчпр = 2,4 [14].
Расчет максимального значения напряжения на выводах
I обмотки ТА производится по выражению для режима после
ввания ЭО [13:
вторич-
дешун-
Up макс
Р^^^макс^г ном.ТАх^ н.Расч •
(2.15)
р
ГДР Кмакс =1к макс /11 ном ТА = 5780 / 400= 14,4,
(3)
гДе 1к.макс = 7к.з = 5,78 кА (таблица В.4);
Аг ном.та = 5 А “ номинальный вторичный ток ТА;
U2 макс = 1^X14,4x5x2,62 = 266 В < |/SxUg доп = 1400 В,
где иг д0П = 1000 В [5].
9. Проверяется допустимость использования реле РТ-85 по уел; I
вию [1]
^гк.макс = 1К . максхКсх/ПТА С ^гдоп = ^50 А, (2>16 I
где 1гк.макс ~ максимальнее значение дешунтируемого тока ь ре
ле:
Ксх = 1; пТА = 400/5
(3)
1К Макс=1кз = 5,78 кА (таблица В.4) - максимальное значение
тока КЗ в месте установки защиты.
1гк мак С=5780x1/80=72 А < 150 А.
Схема с реле РТ-85 может быть использована.
Пример 2.3. Выбираются уставки релейной защиты блока "линия
W4-трансформатор Т4" (Рис.В.1). Для защиты блока предусматривают-
ся токовая отсечка. МТЗ. газовая защита трансформатора и ЗИП. На
низковольтном вводе трансформатора Т4 установлен автоматический
выключатель ВА75-45 с параметрами: Тном а=2500 А; IHCMpil=20G0 А;
1откл.а=60 кА- На полупроводниковом расцепителе выставлена уста -
ка:
1С „ в = 6000 A; tc „ „ = 0,3 с; 1С п в = 2500 А.
Решение: 1м Токовая отсечка блока, как правило, защищает всю
линию и часть обмоток трансформатора. Тем самым предотвращается
глубокая посадка напряжения, опасная для устойчивой работы синх-
ронных двигателей, подключенных к шинам 6,3 кВ ГПП.
Принимается выполнение токовой отсечки по схеме неполной звез-
ды с реле прямого действия KAI, КА2 типа-РЖ (Рис. 2.5).
60 Р/
(2.17)
к 8
=51,2 A.
1,5,
2x2000
б) по условию
броска тока
трансформатора
| 5 Расчетная схема
,меру 2.3. .
=50 А (таблица П.15)*
отсечки блока
(3)
l/3xIKe
2xlc 0
z- °
l/3x43W
(2)
1|<8 /I
гнется реле РТМ-Ш, встроенное в привод
Ю00 z &
гДе 1ном Т4= -------- =96-, 3 А;
|/5хб ?
цкой тока 1С ]
гтвительность
ПП-67 выключателя,
1С о=2000 А.
1С 0=4х96,3=386 А-. з Х»О у-
/у 6^ 69 '2T?,Tf
Выбирается 1С.С = 2050 А;
= 1,6X1280 = 2050 А; , .
отстройки от
(3)
1с . О=К<)ТС 1-К9 •
Т4
МО
1с . О ^Х1н ом . Т 4
Л'З/
ГПП УбЗнй
Уставка отсечки определяется:
а) по условию отстройки от
тока КЗ за трансформатором Т4:
де К„тс =1,6 (таблица П. 10);
(2.18)
намагничивания
Т4;
Тс.р=ксхх1с о/ПТА=1x2050/40=
TP
тогда
1,86 >
г.
(3)
где 1К8 = 4, 3 кА - ток трехфазного КЗ в конце линии W4 (таСл
ца В. 5)
2. Выбирается уставка МТЗ блока с реле КАЗ, КА4 типа Р
(Рис.2.5)
При определении тока срабатывания защиты достаточным являет
условие согласования с токовой отсечкой вводного автомата со с
роны НН трансформатора Т4
°-4
1с. 3 = Кн . CX?C . О.в) = 1.55х6000х—— = 620 А,
6
где Кн с = 1,5#- коэффициент надежности согласования (таблиц
П. 14);
1С D = 1x620/40 = 15,5 А.
Принимается реле PTB-V, встроенное в привод ПП-67 выключателя
с уставкой тока 15 А (таблица П.16).
Тогда 1С з = 15x40/1 = 600 А.
Проверяется чувствительность МТЗ блока по току двухфазного К
за трансформатором Т4:
(2) (2)
кч — 1р мин/^-с.р (2. 9)
(2)
где 1р. ми и _ минимальный ток, проходящий по обмотке реле при
двухфазном КЗ на выводах трансформатора со стороны нагруби
(Рис. 2.6ja). Трансформатор Т4 со схемой соединения обмоток Д/Ун.
(2) < 2) И3(3) (3)
1р. МИН = ^кэ /<.рЗхпТА) = xIKg /(|/§хптд )=IKg /(2хптд),
82 2
83
согласовываем с защитой секционного автомата, а если и
невозможно - то с защитой автомата наиболее мощного присоедин
секции шин 0,4 кВ.
Согласование МТЗ блока с токовой отсечкой секционного авт<1
та. Секционный автомат ВА55-41 с параметрами 1НСм.а=1000 А,
1ном.рц=1000 А; 1откл.а=55 кА; Выставлена уставка- Ic 0 с=500(
tr „ с=0,2 с ; 1г п с =1250 А.
Ток срабатывания МТЗ блока
0,4
1С з = Кн Сх1 _ = 1,55х5000х—•—- = 515 А;
6
1ср = 1x515 / 40 = 12,8 А.
Принимается уставка реле PTB-V. равная 12,5 А (таблица П. 161
(2)
Кч = 15,9/12,5 = 1,27 < 1.5.
Согласование МТЗ блока с токовой отсечкой автомата ВА55-39 н*
иболее мощного присоединения к шинам 0,4кВ (1Ном.а=1ном.рц=630 '
1С .о.г=1890 A; tc 0 г=0,1 с )•
' 0,4
L 3 = Кн сх1с С г = 1.55Х1890Х---- = 195 А;
I
к!, р = 1x195/40 = 4, 9 А.
Принимается уставка реле PTB-IV, равная 5 А
I <2 )
Ц = 15,9/5 = 3,18 > 1,5.
(таблица П.16)-
Окончательно принимается для МТЗ блока ‘
;с р = 5 А ; 1С з = 200 А.
[Для построения защитной
fl IV используется Рис.П. 7.
Лотовая характеристика этого
характеристики МТЗ блока на реле
За основу принимается односекундная
реле и определяется ряд точек зави-
цости t=f(К), а затем пересчитываются
йранному току срабатывания 1С 3=200 А.
абциссы этих точек по
1,1 1,2 1,3 1,5 1,7
2 2,3 2.6
( . . 10 8 6,3 5 3,7 3 2 1,5 1,2
. 200 220 240 260 300 340 400 460 520
Ток I определяется по выражению 1=К*1С 3
Где К - кратность, задаваемая по типовой характеристике. Строим
(Рис.2.7) характеристики МТЗ блока (2) и автоматического
Рис.2.7. Защитные характеристики группового выключателя
ВА55-39 (1) и МТЗ блока (2). Токи приведены к напряжению
6 кВ
выключателя ВА55-39 (1) и убеждаемся, что необходимая селектив-
ность между рассматриваемыми защитами обеспечивается.
3. Производится дополнительная проверка чувствительности МТЗ
66
'линия W4-трансформатор Т4" при однофазных КЗ на землю на
0.4 кВ трансформатора. У трансформатора со схемой соеди-
имоток Д/Ун значение его сопротивления нулевой последова-
ли » равно сопротивлению прямой последовательности. Поэто-
I принять, что ток однофазного КЗ в точке К9 (Рис. 2. 6,6)
<3)
• ГК9 , а по обмотке реле проходит минимальный ток
<3)
1К9 / ПТА )
На
(3)
1кд = 1,27 кА (таблица В. 5).
| «ин = 1270/(1/5x40) =18,4 А.
(1) (1)
гда К, = 1р мин/1с.р = 18.4/5 =3,7 > 1.5.
I ювательно, МТЗ блока обладает достаточной чувствитель-
>№ к однофазным КЗ на стороне 0,4 кВ. Тем не менее рекоменду-
|устанавливать специальную токовую защиту нулевой последова-
НГти - ЗИП (см. пример 2.1).
^ример 2.4. Сквозная магистраль с воздушными линиями "W2-W3" и
ками к трансформаторам Т2, ТЗ питает внеплощадочную нагрузку
I I 1). Для магистрали предусматривается селективная токовая
Ь*п i. МТЗ и устройство АПВ. Со стороны шин 6, 3 кВ ГПП установ-
общая для распределительной сети предприятия сигнализация
I днофазных замыканиях на землю Возможно применение на ма-
ли направленной защиты типа ЗЗП-1М или импульсной защиты
Требуется выбрать для магистрали уставки отсечки и МТЗ.
I F' шение: Принимается выполнение токовой отсечки и МТЗ по схеме
1Н0Й звезды с реле тока РТМ и РТВ. 87
Рис.2.8. Расчетная схема
к примеру 2. 4.
Л.Ток срабатывания отсс
ки (реле КА1.КА2
Рис. 2.8.) определяется
условиям:
а) отстройки от тока 1:
за трансформатором Т2 и
соответствии с выражениа
(2.19)
(3)
1с О “Кот с Х1[С5
где Котс=1.4... 1,5 (табл
П. 10);
(3)
1К5 =0,31кА(таблица В. 4
1С.0=1,4Х310=434 А ;
б) отстройки от тока К
за трансформатором ТЗ
(3)
1с о _^отсх1к7 >
13)
где 1К7 =0,52 кА (таблица
В. 4);
1С 0=1,4x520=730 А:
в) отстройки от бросков тока намагничивания трансформаторов Т2 и
ТЗ и в соответствии с выражением (2,18)
. о — ^^ном . Т^-
$ном т2+$ном тз 250-400
где 1ном.тг= -= -—- = 62, 5 А ;
88 /Эхином /Зх6
<. М т2 = 250 кВхА; SH0M тз = 400 кВхА (таблица В. 2).
1С. 0 = 4x62, 5 = 250 А ,
Г" ГСЯ 1С о = 730 А.
К > Ксхх1с 0 / пТА = 1x730/20 = 36, 5 А
I , 1 : пТА = юо/5.
р» этся реле PTM-III, встроенное в привод ПП-67 выключателя
^Ьсой тока 40 А (таблица П. 15).
Ь 1С 0 = 800 А.
Гвительность отсечки
(3)
(£) р'Й'хТкз |/Зх5760
L 1КЗ /1СО = —-------- = ------- =6,2 > 1,2 [5],
2х1с 0 2x800
В**
Да ток двухфазного КЗ в месте установки отсечки;
5.76 кА (таблица В 5).
скольку ток трехфазного КЗ в конце линии "W2-W3” равен
1)
Кв =1 кА (таблица В.5), то цтсечка защищает всю линию и часть
• 'ок В.Н. трансформаторов Т2, ТЗ.
I Определяется ток срабатывания МТЗ линии "W2-W3" в соответс-
о выражением (2.2):
li з — ^-отсК-сзп 1раб макс^в •
Где Котс = 1,2 ..1,4 (реле РТВ);
Кв = 0, 6... О, 7 - коэффициент возврата реле РТВ;
8S
кс3р = 2,7 (пример В. 1);
-'раб.макс -^ном.Т^-- 62,5 А.
1СЗ = 1,3x2,7x62,5 / 0,65 = 337 А,
1с.р = 1x337 /20 = 16,9 А.
Выбирается реле PTB-V с уставкой тока 17,5 А. (таблица П.16)
Тогда 1С 3=350 А.
Проверяется чувствительность МТЗ при КЗ в основной зоне дейс
твия (точка Кб, Рис. 2.8):
(3)
(2) /§х!К6 |/§х1000
Кч.осн=-------------- —----- = 2,48 > 1,5.
2х1сз 2x350
Чувствительность защиты в зонах резервирования, т.е. при КЗ на
шинах НН трансформаторов Т2 и ТЗ соответственно:
(3)
/Зх1К5 /5x310
^ч . р е з 1 2xlc. 3 = 0,77 < 1,2 ; 2x350
(3)
(2) /ЗхТК7 /5x520
Кч р е з . 2 - - — =1,29 > 1,2 ,
2х1с 3 2x350
(3) (3)
где 1к5 = 0,31 кА ; 1К7 = 0,52 кА (таблица В. 5)
МТЗ линии "W2-W3" обладает недостаточной чувствительностью к
повреждениям за трансформатором Т2 мощностью 250 кВхА, что до-
пускается "Правилами" [5].
Выбирается время срабатывания и характеристика МТЗ линии
В" по условиям согласования с защитными устройствами преды-
и последующего элементов, так как защитой последующего
га является МТЗ секционного выключателя, которая уже согла-
н по чувствительности с защитой наиболее мощного присоедине-
крвой секции шин 6,3 кВ ГПП (см. пример 2.2), то достаточным
тся согласование МТЗ линии "W2-W3" с плавкими предохраните-
ПКТ103-6-80 (Ihcm.bc = 80 А ; 1ном.Откл = 20 кА). защищающи-
лнсформатор ТЗ (Sh0M тз > SH0M тг) В соответствии с поряд-
;огласования, рассмотренным в примере 2. 2, строится время-то-
| характеристика (5) предохранителя ПКТ103-6-80 (Рис.2.9) и
ляется ток плавления вставки за время 1=5 с. Значение этого
]вс=270 А. Тогда ток срабатывания МТЗ линии должен быть
Iflb
10
2
0:4
/д|;"|>а>о;' ( ipjPo;
;.'.р
1 70
О ;
ш
К+ itrii'i'
t
/
0.7fri
470 Л
Рис. 2.9. Карта селективности к примеру 2.4.
Токи приведены к напряжению 6 кВ
ла
/ША
> &00
Г Pi .
B-V
с,7
Я<-!-
Д
4000
w
Ic,3 > l,4xIBC = 1,4x270 = 328 A. p
Выбранный ранее ток срабатывания МТЗ (350 А) удовлетворя'
этому условию.
Принимая за основу типовую 0,7 - секундную характеристику рел
PTB-V (Рис.П.7) строим характеристику (6) МТЗ линии (Рис.2.9)
убеждаемся в том, что необходимое значение ступени селективное
обеспечивается с запасом при всех возможных значениях тока КЗ. f
Рис.7 кроме характеристик предохранителя и МТЗ линии "W2-W3" npi
ведена защитная характеристика (7) секционного выключателя.
3. Производится проверка термической стойкости проводов во.
душной линии (АС-35) с использованием выражения (2.11)
где SMHH - минимально допустимое сечение провода,мм2;
(3)
I» = 1кз = 5,78 кА (таблица В. 4);
С = 69,5 - для провода с тяжением более 1 да Н/мм2 [15];
t-OTK ~ % 3+t0B,
где tc 3 = 0, 02... О, 04 с - время срабатывания токовой отсечки
реле РТМ;
t0B = 0,08...0,1 с - время отключения выключателя.
На линии установлено устройство АПВ, .обязательное для всех вы
соковольтнЫх воздушных линий. В этом случае время прохождения тс
ка КЗ увеличивается и принимается t0TK=2tC3+2t0B ;
t0TK =2x0, 03+2x0, 08 = 0, 22 с ;
SMHH = 5780х/0,22 / 69, 5 = 39 мм2 .
что несколько больше принятого сечения проводов линии "W2-W3
(АС-35). Следует учесть значительно меньшую вероятность трехфаз
ного КЗ на линии по сравнению с двухфазными повреждениями и одно
92
и замыканиями на землю.
Выбор времени срабатывания устройства АПВ и методика про-
ки трансформаторов тока по кривым предельной кратности даны в
Кере 2.2.
Пример 2.5. Выбираются схема и уставки защит от КЗ и перегруз-
псинхронного электродвигателя М3 (Рис. В. 1) с параметрами, за-
мыми в таблице В. 1. Время пуска нагруженного электродвигателя
И = Зс. Коэффициент трансформации установленных трансформато-
I тока пТА = 100/5.
Решение
1. Для защиты электродвига-
теля от многофазных КЗ ис-
пользуется токовая отсечка
с реле прямого действия
РТМ, собранными по схеме
неполной звезды (Рис. 2.10,
реле KAI, КА2)-
Уставка отсечки
1с . з =КО тс-*-пуск.макс • (2. 20)
где Котс= 2...2,5 -для реле
РТМ;
1ПУсК.макс - пусковой ТОК
электродвигателя при номи-
нальном напряжении питающей
сети и закороченных пуско
вых устройствах.
Рис. 2.10. Схема защиты
электродвигателя с реле
прямого действия.
пуск, макс =Кп.зХ1ном.з = 6,5x58.2 = 378 А (пример В 2),
1С 3 = 2x378 ~ 760 А!
1С р = Ксхх1сз/ПТА = 1x760/20 = 38 А.
Выбирается реле РТМ-Ш, встроенное в привод ПЛ-67 выключателя
31
с уставкой тока 40 А (таблица П.15),
тогда 1С 3 = 800 А-
Чувствительность отсечки оценивается по отнгяпечь ю
(2)
^ч = 1к.иин / 1С з 2,
(2.21;
(2)
где 1к мин ток двухфазного КЗ на выводах алек---------------=трг>двигателя в
Условиях минимального ренина работы питающей сети
(2) (2) (3)
^к.мин ~ 1к.15 = (P^XlKls)/2,
(3)
гДе Ikis = 4.15 кА (таблица В. 5).
(2)
1К.МИН = (1^x4150)/2 = 3590 А .
Кч = 3590/800 = 4, 5 > 2.
2 Защита электродвигателя от перегрузки выполнж— ;тся с реле
РТВ (рис.2.10, реле КАЗ, КА4) и действует на сигнал.
Ток срабатывания защиты от перегрузки
1с. з _ Котсх1ном 3 / Кв , (2.22:
где Котс = 1,3...1,4 - для реле РТВ;
Кв = 0,6. ..0,7 (РТВ).
1с.з = 1,35x58,2 / 0,65 = 121 А_
1С р - 1x121 / 20 ~ 6 А
Выбирается реле PTB-IV. встроенное в привод ПП-67 выключателя
с уставкой тока 6 А (таблица П.16) и Тс 3 = 120 А.
Время срабатывания защиты от перегрузки tC3 = 4с < —максимально
ожное для установки реле РТВ).
Пример 2.6. Для синхронного двигателя Ml (Рис.В.1) рассматри-
вая применение токовой отсечки и защиты от перегрузки с комби-
Ьванным реле РТ-80. Параметры электродвигателя заданы в табли-
В 1. время пуска под нагрузкой tnycK = Юс. Коэффициент транс-
Виции установленных трансформаторов тока пТА = 150/5. Выбира-
схема и определяются уставки.защит.
Рис. 2. И. Схема защиты
Электродвигателя с реле РТ-80.
Решение. Принимается одноре-
лейное выполнение защиты на
переменном оперативном токе
с дешунтированием электро-
магнита отключения привода
выключателя Q4 контактами
реле РТ-80. Реле включается
на разность токов двух фаз
(Рис. 2. И).
Номинальный ток двигателя
м .1=рном !xcos<ptХП1 )=800/(|/§х6х0,9x0, 95) = 90,1 А
1 Для защиты от КЗ на выводах и обмотках статора электродви-
|еля используется в качестве токовой отсечки электромагнитный
1мент реле РТ-80.
Уставка отсечки
Ц-сз - ^отс^'иуск макс
В Котс = 1,9 - для реле РТ-80;
•1-пуск Kn ixIH0M , 7x90,1 ~ 631 А,
1С э = 1,9x631 = 1200 А;
д-з
Ic.p=KcxxIc 3 / Пта=|/Зх12ОО / 30 = 67 A
Уставка отсечки в кратностях Кто относительно уставки индукцу
онного элемента реле определяется ниже.
Чувствительность отсечки определяется в соответствии с вираже
нием (2.21):
(3J
|/§х1К14 (/3x4890
Кч= -------- = -------- =3,53 > 2 ,
2х1с з 2x1200
(3)
где 1К14 = 4,89 кА (таблица В. 5).
2. Для защиты синхронного двигателя от перегрузки и возможной
асинхронного хода используется индукционный элемент реле.
В соответствии с выражением (2.22)
1С-3 = K0TCxIH0M J / Кв = 1,15x90,1 / 0,8=130 А ,
где Котс=1,1...1,2 (РТ-40; РТ-80);
Кв=0, 8...0,85 (РТ-40; РТ-80)-
1С р=[/§х130 / 30=7,5 А.
Принимается 1С р = 8 A; Ic s = 8x30 / |/5 = 139 А.
Время срабатывания защиты от перегрузки tc 3 = 12 с. Уставка
токовой отсечки в кратностях Кто = 67 / 8 ~ 8,4.
Пример 2.7. Разработать защиту комплектной конденсаторной ус-
тановки типа УК-6,З-900-ЛУЗ (УК - установка конденсаторная; 6,3 -
напряжение сети, кВ; 900 - мощность, квар; Л - левое расположе-
ние вводной ячейки; УЗ - для внутренней установки), присоединен-
ной к 1- й секции шин 6,3 кВ ГПП предприятия (Рис.В.1).
Решение.
1. Конденсаторы данной установки имеют встроенную на заводе
индивидуальную защиту предохранителями. Поэтому предусматривается
только общая защита для всей установки в виде токовой отсечки.
96
Определяется ток срабатывания отсечки [20]
^сз^^нои УК
В1- -н о м . У К “Он ом УК 7 (/3xUc )
Л О-ном.ук = 900 квар - номинальная мощность УК;
Uc=6,3 кВ - линейное напряжение сети;
(2. 23)
1ИПМ ук=900 / (|/3x6,3)=83 А ; 1СЗ=2x83=166 А.
' Защита выполняется на переменном оперативном токе с реле пря-
tfu действия РТЫ (Рис. 2.12, реле KAI, КА2). Установлены транс-
рматоры тока с коэффициентом трансформации пТА = 100/5.
I Ток срабатывания реле
1С р = Ксхх1с 3 / пТА = 1x166 / 20 = 8,3 А.
Принимается реле PTM-I, встроенное в привод ПП-67 выключателя
«ставкой тока 10 А (таблица П. 15). Тогда 1С 3 = 200 А.
Рис. 212. Защита конденсаторной установки.
97
Чувствительность отсечки
_ (3) _
(г > /Зх1к з /3x5760
= ^к.нин / 1с.з = = =24,9 > 2 ,
2х1с 3 2x200
(2)
где тк мин - ток двухфазного КЗ на вводе КУ;
(3)
1КЗ=5.76 кА (таблица В. 5)-
2. Защита от перегрузки не предусматривается, так как вблизи
нет мощных источников токов высших гармоник.
3. Устанавливается защита от повышения напряжения. Напряжение
срабатывания реле KV (Рис.2.12):
р ~ Uc . з / Пт V
где Uc,3 = l,lxUHCM = 1,1x6300 = 6940 В;
nTv = 6000 / 100 = 60;
Uc р = 6940 / 60 = 116 В.
Время срабатывания защиты tc 3 = 4 мин.
9Е
ГЛАВА ТРЕТЬЯ
Защита и автоматика трансформатора ГПП и питающем линии
I Защита силовых трансформаторов заводских сетей и питающих ли-
ний должна выполняться по "Правилам устройства электроустановок"
/5/ и Руководящим указаниям по релейной защите. Принципы и схемы
выполнения защит трансформаторов и линий изложены во многих рабо-
тах [1, 6, 16, 21... 25].
В этой главе рассматриваются особенности выполнения схем и
расчетов устройств релейной защиты трансформатора Т1 ГПП и питаю-
щей линии W1 (Рис. в. 1)
3.1. Защита трансформаторов и автотрансформаторов
В соответствии с [5,16] для защиты трансформаторов (автотранс-
форматоров) от повреждений и ненормальных режимов применяются
(ледуюшие основные типы релейной защиты:
а) продольная дифференциальная защита - от повреждений обмс
ток, вводов и ошиновки трансформаторов:
б) токовая отсечка мгновенного действия - от повреждений овш-
|НОВКИ,
вводов и части обмотки со стороны источника питания;
в) газовая защита - от повреждений внутри бака маслонаполнен-
ного трансформатора, сопровождающихся выделением газа, а также от
понижения уровня масла;
г) максимальная токовая защита (с пуском или без пуска по нап-
ряжению), максимальная токовая направленная защита, дистанционная
защита - от сверхтоков, проходящих через трансформатор при пов-
реждении как самого трансформатора, так и других связанных с ним
элементов;
д) защита от замыканий на корпус;
е) защита от перегрузки и др.
Пример 3.1. Выбираются устройства защиты трансформатора Т1 ГПП
предприятия (Рис.В.1) и выполняются расчеты их уставок. Параметры
трансформатора Т1 заданы в разделе В.1.
Решение. Для трансформатора Т1 предусматриваются продольная
дифференциальная защита, газовая защита, МТЗ и защита от перег-
рузки.
1. Дифференциальная защита
Дифференциальная защита является основной, быстродействующей
защитой при повреждениях обмоток, вводов и ошиновок трансформато-
ров. Согласно Руководящим указаниям по релейной защите ее уста
новка обязательна на одиночно работающих трансформаторах мощ-
ностью 6300 кВхА и выше, и трансформаторах мощностью 4000 кВхА и
выше, включенных на параллельную работу.
Дифзащита может устанавливаться и на трансформаторах меньше!
мощности (с S > 1000 кВхА), если токовая отсечка не проходит по
чувствительности (Кч < 2), а МТЗ имеет время срабатывания больше
1с.
Применяется три варианта дифзащиты:
1. Дифференциальная отсечка с реле РТ-40 или РТМ.
2. Дифзащита с устройством РНТ.
3. Дифзащита с торможением типа ДЗТ.
Выбор одного из этих вариантов производится на основании рас-
чета коэффициента чувствительности защиты (Kq доп > 2). При недо
пустимой чувствительности токовой отсечки для трансформаторов ма
лой и средней мощности проверяют, в первую очередь, возможность
использования дифференциальной отсечки, а затем защиты - с РНТ.
Для мощных трансформаторов и автотрансформаторов проверяется воз-
можность применения защиты с РНТ, а затем - защиты с торможением.
На выбор варианта дифзащиты с РНТ или ДЗТ существенное влияние
оказывает способ регулирования напряжения силового трансформатора
Расчет начинается с определения вторичных токов в плечах ди'ф
защиты трансформатора Т1, результаты расчета сводятся в таблицу
3 1
Таблица 3.1
1 I Наименование величины 1 1 Численные 1 1 значения для стороны |
1 1 35 кВ 1 6,3 кВ |
1 1 1 2 I з | 1 1
I Первичный номинальный I ток трансформатора, А г 1 I 10000/((/3x35) = I J 1 1 1 =165 I 10000/(1/5x6,3) =9201 1 1
1 Коэффициент трансфор- | мации трансформатора 1 тока. 1 1 I 300/5 1 1 1 1 1 1 1000/5 |
Таблица 3.1 (продолжение)
1 1 ! 2 1 3
| Схема соединения об- I I моток трансформаторов ! | тока 1 1 I Д 1 У 1 I |
| Вторичный ток в плечах! I защиты, А 1 1_ 1 1 165xj/§/60=4, 76 | 920x1 / 200=4,6 |
Поскольку со стороны 35 кВ проходит наибольший вторичный ток
плеча защиты, она принимается за основную и все расчеты произво-
дятся в первичных токах, приведенных к напряжению этой стороны.
А. Выясняется возможность применения дифференциальной отсечки.
Ток срабатывания такой защиты находится из условий [1]:
а) отстройки от бросков тока намагничивания трансформатора:
1с . 3 Д-отс х^ном . Т1 (3.1)
где Котс=4...5 (РТ-40, РТМ); 1С.3 > 4x165=660 А;
б) отстройки от тока небаланса 1н6;
1с з Котсх1нв , (3.2)
где Котс=1,3 (при использовании в качестве реагирующего органа
реле РТ-40) ;
^НВ= I Нб + I Нб+1 нб (3,3)
где Гвб - составляющая, обусловленная погрешностью трансформа-
торов тока
(3)
I нб = КахКохЕх!кз
(3,4)
где Ка - коэффициент, учитывающий влияние апериодической сла-
гающей в токе КЗ; Ка = 2 - при использовании дифференциальной от-
сечки;
Ко - коэффициент однотипности; Ко = 1 - в плечах зашиты уста-
навливаются трансформаторы тока разного типа;
Ко = 0,5 - для трансформаторов тока плеч защиты одного типа;
8 “0.1 - коэффициент, учитывающий допустимую относительную пог-
решность трансформаторов тока;
(3)
1КЗ - ток трехфазного КЗ на выводах силового трансформатора со
стороны нагрузки;
(3)
1КЗ = 5780х(6, 3 / 37) = 984 А (таблица В.4, ток приведен к
напряжению 35 кВ);
Гнб = 2x1x0,1x984 » 197 А;
Гн6 - составляющая, обусловленная регулированием напряжения
защищаемого трансформатора'
(3)
1”нб = AU х 1КЗ , (3.5)
где AU = 0,09 - половина диапазона регулирования напряжения в
относительных единицах.
1"нб = 0,09x984 ~ 89 А;
I" не - составляющая, обусловленная неточностью выравнивания
токов в плечах защиты.
При отсутствии специальных устройств выравнивания
< 3)
I нб = (11 в)х1кз / I1B (3.6)
где 11в = 4, 76 А , IgB = 4,6 А - вторичные токи в плечах диф-
защиты (таблица 3.1);
I" нй = (4, 76-4, 6)х984/4, 76 « 33 А.
£02
IH6=197+89+33=319 A.
Ic,3 > 1,3x319=415 A.
Принимается уставка Ic 3=660 A.
Ток срабатывания реле Ic.P=IC.зксх/пта •
где Kcx - коэффициент схемы; КСХ=|А - для схемы соединения об=.
моток трансформаторов тока треугольником; пТА = 300 / 5 - коэффи-
циент трансформации трансформаторов тока со стороны 35 кВ;
I,. р =66Сх/3 / 60 = 19 А:
Коэффициент чувствительности дифференциальной отсечки опреде-
ляется по минимальному вторичному току 1р.мин. проходящему по об-
моткам реле при двухфазном КЗ за трансформатором со схемой соеди-
нения обмоток У/Д-11 (Рис.3.1). В соответствии с токораспределе-
нием в цепях защиты
(3)
*р мин=1-5х1кз / ПТА; 1р мин=1, 5x984 / 60 = 24,6 А,
(3)
Кч = 1р мин / Ic.Р =24,6 / 19 = 1.3 < Кч.доп = 2.
Дифференциальная отсечка не проходит по чувствительности.
Б. Проверяется возможность использования дифзащиты с устройс-
твом рнт:
а) определяется предварительно, без учета Г'нб. значение тока
срабатывания защиты по условию отстройки от тока небаланса
1сз = Korc^d Нб+1 нб) *
I где Котс = 1,3 - при использовании устройств РНТ;
Котс = 1,5 - для дифзащиты с устройством ДЗТ.
(3)
I нб = КахКох £ х!кз
где Ка = 1 (при наличии устройства РНТ или ДЗТ);
ЮЗ
I'H6 = 1x1x0,1x984 « 98 A.
1"нб = 89 a;
Ic 3 = l,3x(98+89) = 243 A;
б) по условию отстройки от бросков тока намагничивания транс-
форматора
ХС.З “ ЛО1СХ1НОН ,
где Кото = 1,3 (РНТ)'
1с.з ^1,3x165 = 215 А.
Предварительно принимается 1С З=243 А:
1С р = 1с.зхКсх / ПТА = 243XJ/3 / 60 = 7 А,
Чувствительность защиты при двухфазном КЗ на выводах трансфор-
матора со стороны нагрузки
кч
р мин
с р
где 1р. мин = 24,6 А (Рис. 3.1).
(2)
Кч = 24, 6 /
7 = 3,51 > 2
Принимается вариант дифзащиты с устройством РНТ.
В качестве основной обмотки указанного устройства (со стороны
35 кВ) используется уравнительная обмотка У1 (Рис.3.1), а другая
уравнительная обмотка У2 применяется для выравнивания токов в
плечах защиты.
Определяется расчетное значение витков основной обмотки по вы-
ражению
^осн.расч ^У1.расч *’с . р / 1с . р
(3.7)
I
где Fc р = 100 А - м.д.с.. необходимая для срабатывания реле типа
РНТ-565 [13].
^осн.расч = ^У1.расч = 100 / 7 = 14,3.
Принимается ближайшее меньшее целое число витков
®осн ~ ^У1 = 1^, 1с. р. осн = 7.15 А.
1
Число витков уравнительной обметки У2 определяется из условия
равенства нулю результирующей м.д.с.:
IiBxWyi-I?BxWy£ = 0, (3.8)
'(неосн расч” ^Уг.расч” (11вх®У1) / 1гв = ^« 76xl4J / 4,6 = 14,5.
Принимается WHe0CH=Wyg=14.
Произведем уточнение расчета с определением составляющей
1 Н 6 •
£
^иеосн расч~®неосн (3) 14, 5~14
I нб= х1кз ~ х984=34 А
^неосн.расч 14,5
1н6 = 98+89+34 = 220 А,
1СЗ = 1.3x220 = 286 A; I„ р = 286х^ / 60 = 8, 25 А
(2)
Кч = 24.6 / 8.25 = 2,98 > 2.
Woch расч ~ / 8,25 12,1, W0CH V=yl 12.
r
Ir П осн = 100 / 12-= 8,35 A, Ic 3 = 8.35x60 / J/3 = 290 A.
' ' I
Wyg расч = (4,76X12) / 4,6 = 12,4. Wy2 = 12
12,4-12
Г’Нб= --------х984 = 32 А; 1нб =
12,4
1СЗ = 1,3x218 = 283 А < 290 А.
Окончательно принимается
®осн = Wyi = 12; WBe0CH = Wyg = 12.
Проверка. I1BxWyi =» IgBxWyg;
4,76x12 ~ 4,6x12.
57,1 ~ 56.3,
Дифзащита с устройством РНТ обычно применяется на двух- и тре-
хобмоточных силовых трансформаторах (автотрансформаторах) без ре-
гулирования напряжения под нагрузкой. Для защиты силовых транс-
форматоров с регулированием напряжения под нагрузкой, как прави-
ло, используется устройство серии ДЗТ с тормозными обмотками.
В качестве примера для рассматриваемого трансформатора Т1 при-
нимается вариант дифзащиты с комплектом ДЗТ-11, имеющим одну тор-
мозную обмотку. При одностороннем питании трансформатора тормоз-
ная обмотка Т (Рис.3.2) включается в плечо защиты со стороны наг-
рузки, что позволяет исключить влияние магнитного торможения при
КЗ в зоне действия диф защиты. тд7
Рис.3.2. Схема дифференциальной защиты трансформатора с уст-
ройством ДЗТ (У1, У2-уравнительные обмотки; Р- первичная рабочая
обмотка НТТ; В-секция вторичной обмотки; Т- секция тормозной об-
мотки; KA-токовое реле)-
Ток срабатывания защиты выбирается только по условию отстройки
от бросков тока намагничивания :
Т = К хТ
-с . з “стенном . ТР -
где Котс =1,5 (для ДЗТ); 1СЗ = 1,5x165 = 248 А.
Тс.р = ТсзХКсх / ПТА = 248х)/<3 / 60 = 7,15 А.
(2)
Кч = 1р.мин / Ic.Р = 24,6 / 7,15 = 3,44 > 2.
Числа витков обмоток ДЗТ для выравнивания м.д.с. определяются
аналогично тому, как это выполнялось для реле РНТ:
^осн расч “ расч ~ ^*с.р 1с р * ЮО / 7,15 = 14; Wy , — 14.
106
11в^У1 IgeWyg-O*
^неосн.расч = Wye.расч“(^1вх^у 1) / ^гв (4,76x14) / 4,6 14,5.
Принимается WHeoCH = Wyg = 14.
14, 5-14
I'"H6 = -------х984 = 34 А.
14.5
1Н6 = 98+89+34 = 220 А.
Окончательно принимается
W'och = ДОу1 ~ ^неосн ~ Wyjg—^4.
Проверка 4,76x14 » 4, 6x14.
66,5 ~ 64,5.
Необходимое число витков тормозной обмотки устройства ДЗТ-11
определяется при расчетном внешнем трехфазном КЗ со стороны наг-
(3)
рузки (1КЭ ) по выражению [161:
V<T K0IcxIH6xWp / (1К накс .BHxtgd) * (3.9)
где Котс = 1,5; 1нб - ток небаланса, приведенный к стороне НН с
помощью наименьшего значения коэффициента трансформации трансфор-
матора, соответствующего крайнему "отрицательному" положению ре-
гулятора РПН. при котором определяется максимальное значение тока
кз:
IH6 = 220x(UMHH вн / инн) = 220х(31,85 / 6,3) = 1112 А,
где имин вн=31,85 кВ (пример В.З);
W - расчетное число витков рабочей обмотки реле на стороне,
109
где включена тормозная обмотка.
Wp - Wy2 расч - 14,5;
(3)
Ik-макс вн = Ткз = 5780 А (таблица В.4);
tgd - тангенс угла наклона к оси абцисс касательной, проведен-
ной из начала координат к тормозной характеристике реле ДЗТ, со-
ответствующей минимальному торможению; для устройства ДЗТ-11
tgd = 0,75.. .0,8 [13],
WT=1,5x1112x14,5 / (5780x0.77) = 5,43
(на тормозной обмотке ДЗТ-11 могут быть установлены числа вит-
ков: 1, 3, 5, 7, 9, 11, 13, 18, 24). Принимается ближайшее боль-
шее число витков WT = 7.
2. Газовая защита
Принимается к установке на трансформаторе Т1 реле РГЧЗ-66 с
чашкообразными элементами. При слабом газообразовании защита
действует на сигнал, при интенсивном - на отключение.
3. Для защиты трансформатора Т1 от токов внешних КЗ и резерви-
рования работы основной дифференциальной защиты и защит присоеди-
нений ГПП-6,3 кВ предусматривается МТЗ. МТЗ выполняется по схеме
треугольника с тремя реле РТ-40 (Рис.3.1, реле KAI, КА2, КАЗ) и
двумя ступенями выдержки времени.
Ток срабатывания МТЗ выбирается:
а) по условию бездействия защиты при срабатывании АВР секцион-
ного выключателя на стороне 6,3 кВ ГПП :
1с.з ~ КОТСХ( 1ра6 макс . 1 с+^С311х1раб . макс . 2с ) >
где Котс = 1,1... 1, 2;
Драе.макс.1 с-максимальный ток нагрузки первой секции шин 6,ЗкВ
ГПП (значение тока приводится к стороне 35 кВ трансформатора);
ПО
6,3
1раб.макс.1с = ^-раб, накс . 2 с ~ 555х - 100 А (ЧрИМвр В.2),
35
Ксзп = 2,22 (пример В. 3); IC3 = 1,1х(100+2,22x100) = 354 А;
б) по условию согласования с МТЗ секционного выключателя
^сз — ^н.сХТсз.СВ’
где К,, с = 1.3 (таблица П. 17) ;
6,3
Тсз СБ = 1420Х------- =256 А (пример 2.2);
35
1СЗ = 1,3x256 = 333 А
Принимается уставка 1СЗ = 354 А
I. „ = 1сзхКсх / ПТА = З54х|/Г / 60 = 10,2 А
Проверяется чувствительность МТЗ трансформатора Т1:
а) в основной зоне по току двухфазного КЗ на выводах трансфор-
матора со стороны нагрузки (Рис. 3.1, точка КЗ)
(2)
и = т / т
1V4.och '-р.мин ' -Ч-р >
где 1р.мин = 24.6 А (Рис.3.1)
(2)
кч осн = 24, 6 / 10,2 = 2,4 > 1,5
Одновременно МТЗ трансформатора обеспечивает защиту при КЗ на
сборных шинах 6,3 кВ ГПП;
б) в зоне дальнего резервирования - при КЗ в конце кабельной
магистрали "W5-W6" (Рис.В.1, точка К12):
(2)
К
лч . р е з
I р.мин / 1с р
(3) 6,3 1,5x3100x6,3
где Гр.мин = Г5х1к 12х-------- = -------------- =13,2 А ,
37хптд 37x60
(3)
где Тк-12 = 3,1 кА (таблица В. 5);
пТА = 300/5 (Рис. 3.1);
(2)
Кч рез = 13,2/10,2 = 1,3 > 1,2;
при КЗ в конце воздушной линии "W2-W3" (Рис.В.1, точка Кб)
•
(3) 6,3 1,5x1000x6,3
I р мин ~ Г5х1к 6х = ——- = 4,3 А ,
37хптд 37x60
(3)
где 1К 6 = 1кА (таблица В.5);
(2)
Кч рез = 4,3 / 10,2 = 0,42 < 1.2
Для повышения чувствительности МТЗ трансформатора дополняется
комбинированным пусковым органом напряжения (Рис.2.4. приме)
2.2). Этот орган питается от трансформатора напряжения, подклю-
ченного к шинам 6, 3 кВ ГПП. Поэтому уставки, выставляемые на реле;
KV и KVZ органа,сохраняются такими же, что и в примере 2.2;
Uc. kv ~ 55 В ; Uc.kvz - 6 В.
Ток срабатывания защиты, запускаемой органом напряжения, опре
деляется по условию а) при Ксзп = 1:
112
a) Ic з KoICX( раб накс 1 с+^раб . мак с . 2 с ) 1,1X2X100 2«й0 А,
ПО условию б) 1С 3 = 333 А,
Принимается уставка 1С 3 = 333 А,
1С р = 333xj/§“ / 60 = 9, 6 А ,
(2)
Кч осн = 24,6 / 9,6 = 2,56 > 1,5.
Улучшаются и условия дальнего резервирования.
Время срабатывания первой ступени МТЗ трансформатора Т1, дейс-
твующей на отключение выключателя 02 (Рис.В.1), принимается на
ступень селективности At = 0,4 с (согласуются защиты с независи-
мыми характеристиками) больше времени срабатывания МТЗ секционно-
го выключателя 03
1 С . 3 ~ I С . В +At •
где tc в = 1,8 с (пример 2.2)
t' с з = 1, 8+0, 4 = 2, 2 с.
Для второй ступени защиты, подающей импульс на срабатывание
короткозамыкателя QN (Рис.В.1К
t"c.3 = tc з + At = 2, 2 + 0,4 = 2,6 с
Для МТЗ трансформатора Т1 принимается:
1С 3 = 333 А; 1С р = 9,6 A; Uc KV = 55 В;
^c.kvz = 6В, t с 3 = 2,2 с, t с з = 2,6 с.
4. Защита от перегрузки.
Если по условиям технологии производства возможна перегрузка
трансформатора, то применяется защита от перегрузки. Она выполня-
ется с одним реле, включенным на ток фазы со стороны источника
питания, и действует с выдержкой времени на сигнал, a ^а необслу-
113
живаемых подстанциях - на разгрузку или отключение трансформато-
ра. Схема защиты от перегрузки совмещена со схемами дифзащиты и
МТЗ трансформатора Т1 (Рис.3.1. реле КА4).
Ток срабатывания
ХСЗ Кот с^Тном Т1 / ’
(3.10)
где Котс - 1,05; 1ном Т1 = 165 А (таблица 3.1);
кв -0,8 (реле РТ-40);
1С. з = 1.05x165 / 0,8 = 217 А;
1с.р = 1сзхКсх / Птд = 217х|Л / 60 = 6,3 А-
tc.3 = t"c3+At = 2, 6+0,4 = 3, 0 с.
3.2. Защита и автоматика питающих линий
При достаточно удаленных источниках питания связь с предприя-
тиями осуществляется питающими линиями преимущественно напряженьг
ем 35-220 кВ. Для крупных предприятий характерно электроснабжение
по схеме глубокого ввода чаще всего в виде блока линия - транс-
форматор
Пример 3.2. Выбираются уставки защит и устройств автоматики
питающем воздушной линии W1 (Рис. В.1), работающей в блоке с
трансформатором Т1. На линии предусматриваются токовая отсечка,
максимальная токовая защита, устройство системной автоматики АПВ,
селективная сигнализация однофазных замыканий на землю типа ИЗС
Кроме того, рассматривается возможность использования дистанцион
ной защиты.
Сопротивления элементнов расчетной схемы (Рис.3.3) в омах, от-
несенные к напряжению 35 кВ, приведены ниже:
^с.макс = 2,74 Ом; ZW1 = 9,2 + J6.40 Ом (раздел В. 1);
Хц.мии = 7-1 Ом (пример В.З).
П4
Рис. 3.3. Расчетная схема (а) и схема замещения (б) к
примеру 3.2.
Решение. 1. Определяется возможность применения для линии W11
простой токовой отсечки в качестве основной защиты.
Ток срабатывания отсечки выбирается по условиям:
а) отстройки от максимального значения тока КЗ на выводах
трансформатора со стороны нагрузки;
(3)
Те. о = *о тс Ткз накс.г
где Котс = 1,4 (таблица П.10);
(3)
Ткз.макс = 5780 х (6,3 / 37) = 984 А (таблица В.4);
1С 0 = 1,4 х 984 = 1380 А;
б) отстройки от бросков тока намагничивания трансформатора Т1;
Т ~ К V Т
-*-0.0 h0TC Л хН0М.Т1,
где Котс = 4. ..5; 1ном Т1 = 165 А (пример 3.1) 115
Ic 0 = 4 x 165 = 660 A.
Принимается уставка Ic 0 = 1380 А и определяется чувствитель-
ность простой отсечки по току двухфазного КЗ в конце линии W1 '
(2) (3)
К, — х IKg мин / (2 х 1С 0),
(3)
где 1К2.мин = 1.62 кА (таблица В. 5);
(2)
Кч = [/3 х 1620 / (2 х 1380) = 1.02 < 1,5.
Следовательно, простая токовая отсечка не может быть использо-
вана как основная защита линии.
2. Рассматривается возможность замены простой токовой отсечки
комбинированной отсечкой по току и напряжению.
Ток срабатывания комбинированной отсечки выбирается из условия
обеспечения достаточной чувствительности при двухфазном КЗ в кон-
це защищаемой линии (точка К2, Рис.3.3) в минимальном режиме [1].
<2 >
т = т /к
‘с . о хк . мин ' 14 ч доп,
(2) (3)
Где 1к мин — х к ник) /2, Кч доп - 1, [5].
Ic.o = i/з х 1620 / (2 х 1,5) = 935 А.
Проверяется отстройка от токов самозапуска в режиме АПВ линии
W1 (для случая неисправности цепей напряжения) по выражению
1с о > Котс X I с з п . м а к с ВН.
где Котс = 1.2;
1-сзп.макс вн = 401 А (пример В.З),
1С 0 > 1,2 х 401 = 481 А.
116
Отстройка обеспечивается.
Выбирается напряжение срабатывания отсечки по выражению [1]
Uc. о £ |/з х 1с 0 (Zwl + ZT1) / Котс, (3.11)
где ZT j~ Хт। мин = 1 Ом, Кот с = 1.2. ..1.3
Uc.o < х 935(9,2 + J6,4 + J7,1) / 1,25 = 21100 В,
что составляет 60,3% номинального напряжения (35 кВ).
Uc 0 должно находиться в пределах (0,15...0.65) UH0H [1]
Принимается Uc o = 0,6 х UH0M = 21000 В.
Чувствительность отсечки по напряжению (пусковой орган вклю-
чает три минимальных реле напряжения) проверяется при КЗ в конце
защищаемой линии (Рис. 3.3, точка К2):
Кч.н = Uc.o / иост > 1.5. (3.12)
где U0CT - остаточное напряжение в месте установки отсечки,
определяемое в максимальном режиме питающей системы;
U,
|/3 X ТКй.макс X Zwl>
(3)
где 1кг.„акс = I-65 кА (таблица В.4);
U0CT = И? х 1650 (9,2 + J6, 4) = 32000 В,
Кчн = 21000 / 32000 = 0,66 < 1,5
Комбинированная отсечка оказывается неэффективной. Практически
ее применение ограничивается линиями небольшой протяженности.
3. Рассматривается двухступенчатая токовая защита линии с
простой токовой отсечкой и МТЗ, выполняемая по схеме полной звез-
ды с реле РТ-40 (Рис. 3.4).
Ток срабатывания МТЗ оп-
ределяется по условиям:
а) несрабатывания в ре-
жиме самозапуска нагруз-
ки 1 секции шин 6,3 кВ
гпп :
1с.з~ Котс *1сзп.макс . ВН .
где Котс = 1,1. .1,2
(РТ-40. РТ-80);
^сзп.макс.ВН ~ 401 А
(пример В.3);
1С 3 =1, 15 X 401 = 460 А,
б) согласования с МТЗ
трансформатора Т1:
Рис.3.4. Схема отсечки (реле КА1.
КА2, КАЗ) и МТЗ (реле
КА4, КА5, КА6) ЛИНИИ W1.
1с 3 Кн с X 1с 3 т t
где Кн с = 1,25 (таблица П 17);
1с.з.т1 = 333 А (пример 3.1).
1с.з = 1,25 х 333 = 417 А
Принимается уставка 1СЗ = 460 А.
1С П = 1сз х КСХ / Пта = 460 х 1 / 60 = 7,7 А.
L. . р V О U А л . О.
(2)
Чувствительность МТЗ линии в основной зоне при 1кг
118
(2) (2) (3)
Кч . о с н — Jk2 ' СЗ (1^ 1к2.мин) / (2 X Тез
= ц/з х 1620) /(2 х 460) = 3,05 > 1,5.
(2)
В резервной зоне при 1КЗ за трансформатором Т1 (Рис.3.1)
(2)
Кч. рез = 1р.мин / 1с. р
ГДС 1р. мин = Тцовр / Пта
(при схеме соединения трансформаторов
тока и реле в звезду);
где 1ПОвр = 984 А (Рис. 3.1);
пта = 300 / 5
1р. Мин = 984 / 60 = 16, 4 А'
(2)
Кч . р е з
= 16,4
/ 7,7 = 2,13 > 1,2.
Поскольку МТЗ линии при 1СЗ = 460 А чувствительна к КЗ за
трансформатором Т1, а МТЗ этого трансформатора выполнена с пуско-
вым органом напряжения, необходимо ток срабатывания МТЗ линии до-
полнительно согласовать по чувствительности с пусковыми органами
напряжения МТЗ трансформатора, так как при отказе из-за низкой
чувствительности любого из органов-токового или напряжения-защита
трансформатора будет бездействовать [1].
Согласование производится в следующем порядке:
а) рассматривается металлическое трехфазное КЗ на одном из
элементов низшего напряжена ГПП (на присоединении к шинам 6,3
кВ) в точке К' (Рис.3.3), где пусковой орган напряжения МТЗ
трансформатора имеет еще достаточную чувствительность. Сопротив-
ление до точки К’
Zpac4 =( Zc.a X (U’.c,3) / (1 - О'.с.з) , (3-13)
где Zc э - наименьшее сопротивление системы (включая линию и
трансформатор) до места установки трансформатора напряжения TV от
119
которого питается пусковой орган напряжения МТЗ трансформатора,
Ом;
U', сз - напряжение срабатывания этого органа напряжения, умень-
шенное для надежности в Котс = 1,1...1,2 раза;
U', с з = и, с 3 / 1, 1,
где U, .с.з = 0, 55 (пример 3.1),
и\.с.з = °-55 / i-1 = °>5-'
Zc . э макс + Г«1 + i4 J"XTp мин J2, 74 + 9, 2 + J6.4 + j /, 1-
= 9,2 + J16,24 = 18,7 Ом; фэ » 60°.
О, 5
Zpac4 = 18.7 х ---------- = 18,7 Ом.
1-0,5
ZpaC4 = 9.2 + 316,24.
Максимальный ток при металлическом трехфазном КЗ в точке К'
1К мет = ис.ном /ll/З (Zc,3 + Zpac4)] = 35000 /[/3(18,7 + 18,7)] =
540 А;
б) рассматривается трехфазное КЗ через переходное активное
сопротивление (электрической дугу) в точке К’, когда через защиту
линии W1 проходит больший ток, чем при соответствующем металли-
ческом КЗ. Этот больший ток КЗ представляется как [1]
1К макс — Ктск X 1к мет (3.14)
где К1ок > 1. Величины КТОЕ Определяются по кривым
Кт ок = f(U.,с 3), построенным для трех характерных значении
фэ = 60°. 75° и 90° (Рис. 3.5).
120
Тогда для <рэ = 60° и
Рис. 3.5. Кривые kTок =f (U. с 3 > для <рэ,
U’..c-з = °-5
= 1,15;
^к.макс “1,15 X 540-
620 А.
Ток срабатывания МТЗ
линии определяется
по выражению, анало-
гичному условию сог-
ласования смежных за-
щит [1] :
^с.з- . с * ^к.макс,
где кн с = 1,1,
1с.з = 1,1 х 620 =
0 0 о
равного 60, 70 и 90.
= 682 А (до согласо-
вания 1С 3 = 460 А); 1С р = 682 х 1 / 60 =
11, 4 А.
Тогда при КЗ в основной зоне
(8)
«ч . о с н
х 1620) / (2 X 682) = 2, 06 > 1,5;
в резервной зоне -
(2)
^ч . р е з
16, 4
----- = 1,44
11,4
> 1,2,
Время срабатывания МТЗ линии W1 принимается на ступень селек-
тивности At = 0,4с больше времени срабатывания второй ступени МТЗ
трансформатора t03 = t"c 3 + At, 121
где t"c,3 = 2,6с (пример 3.1).'
tc a = 2,6 + 0,4 = Зс .
I И
Таким образом, двухступенчатая токовая защита линии W1 включа-
ет: а) селективную отсечку с уставкой
1С 0 = 1380 А; 1С р = 23 А;
б) МТЗ - 1С з = 682 А; I, „ = 11,4 A; tc 3 = Зс.
С
S
Ч
3 •
2
/
0L
св
3c
а,Де
/,8 с
too 600 ] 300, 400 Sot) 6CD TOO Soa Л
ek 323
682
Рис. 3.6. Карта
се-
Wl
J
лективности к приме-
рам 3.1. 3.2 (токи
приведены к напря-
жению 35 кВ).
На Рис.3.6 приводится карта селективности с согласованными ха-
рактеристиками МТЗ секционного выключателя (7), МТЗ трансформато-
ра Т1 (8), МТЗ питающей линии W1 (9).
4. Поскольку уровень выдержки времени МТЗ линии W1 оказывается
относительно высоким, а чувствительность - близкой к предельно
допустимой, рассматривается установка на линии трехступенчатой
дистанционной защиты типа ПЗ-4. Эта защита, охватывающая при КЗ в
первой зоне 85% длины защищаемой линии, независимо от режима пи-
122
тающей энергосистемы обеспечивает отключение без дополнительной
выдержки времени.
а) Первичное сопротивление срабатывания первой ступени дистан-
ционной защиты определяется по условию отстройки от КЗ в конце
линии W1 j
Zc.3 < 0,85 ZW1 ; (3.15)
i
ZC 3 = 0,85 (9,2 + J6,4) = 9,5 Ом;
i
t0 з == 0,08 с (собственное время действия реле).
б) Первичное сопротивление срабатывания второй ступени опреде-
ляется по условию отстройки от КЗ за трансформатором Т1, работаю-
щим в блоке с линией W1:
11
. з < 0,85 (Zwl + О'ХТ1 мин).
(3.16)
где ХТ1 мик = 7,1 Ом (пример В.З)
I г
Zc 3 <0,85 (9,2 +J6.4 + J7.1) = 14 Ом.
Коэффициент чувствительности второй ступени при металлическом
КЗ в конце защищаемой линии W1 определяется по отношению
K^Zc’a/Z^. (3-17)
Кч = 14 / 11,2 = 1,25 = Кч.доп
Так как трансформатор Т1 оборудован дифференциальной защитой,
время срабатывания
11
tc 3 = 0.5 с.
в) Пусковой орган (третья ступень). В защите ПЗ-4 пусковым ор-
123
ганом служит реле полного сопротивления (ненаправленное).
Сопротивление срабатывания этого реле выбирается из условия отс-
тройки при минимальном сопротивлении ZC3n в режиме самозапуска
нагрузки и определяется по выражению (11;
111
Zc . 3 4 ^С.МИН Мф X 1Сзп X Котс X Кв ) , (3.18)
где ис.мин.мф “ минимальное значение междуфазного напряжения в
месте установки защиты в условиях самозапуска нагрузки:
Uc . МИН . Мф ~ X 1с 3 п (Zw J + ХТ1 МИН + X г ) ,
где 1СЗП = 401 A; ZW1 = 9.2 + J6,4 Ом;
Хц.мин =7,1 Ом; Х’п = 33,7 Ом (пример В.З);
Uc мин. мФ = X 401 (9,2 + 06,4 + 0’7,1 + 033.7) = 33400 В;
Котс = 1-2; Кв = 1,2,
111
ZC 3 < 33400 / (р^ х 401 х 1,2 х 1,2) = 33,2 Ом.
Третья ступень защиты резервирует КЗ на шинах 6, 3 кВ ГПП. В
связи с этим производится согласование чувствительности по току
данной ступени дистанционной защиты линии W1 с максимальной токо-
вой защитой трансформатора Т1. Для выполнения МТЗ трансформатора
по схеме треугольника (Рис.3.1) и схеме соединения обмоток транс-
форматора Т1 У/Д-11 согласование производится при двухфазном КЗ
по выражению
111
Zc _ 3 < 0,85 [Ucp ,Мф / (2 х 1,1 х 1СЗТ1) ~ Zc MHHJ, (3.19)
где исрмф = 35 кВ - среднее значение междуфазного напряжения
рассматриваемой сети;
1С.з.т1 = 333 А _ ток срабатывания предыдущей согласовываемой
защиты (МТЗ трансформатора Т1);
124
Zc мин _ наибольшее сопротивление системы до места установки
дистанционной защиты,
Zc-мин = иин = 3,05 Ом (раздел g.i);
0,85 - коэффициент, учитывающий неточности настройки и работы
дистанционной защиты;
1.1 - то же для предыдущей защиты (МТЗ трансформатора).
Таким образом,по условию согласования чувствительности по току
111
Zc з < 0,85 [35000 / (2 х 1,1 х 333) - 3,05] = 38 Ом.
Поскольку МТЗ трансформатора выполнена с пусковым органом нап-
ряжения производится дополнительное согласование третьей ступени
дистанционной защиты'с этим пусковым органом напряжения. При сог-
ласовании рассматривается наиболее тяжелый случай трехфазного КЗ
через переходное активное сопротивление в максимальном режиме пи-
111
тающей системы. Сопротивление ZC3 определяется сначала при ме-
таллическом трехфазном КЗ, используя выражение -
111
^с.з.мет 0,85 (Zwl + ^т1мин + Zpac4), (3.20)
где ZW1 = 9,2 + J6.4 (раздел В. 1);
Х-Г1.МИН = 7,1 Ом (пример В. 3);
2расч = 9,2 + 316,24 Ом (П. 3. пример 3.2)
111
Zc 3 мет < 0,85 (9,2 + J6.4 + J7,1 + 9,2 + J16.24) = 29,8 Ом.
in
Вычисляется значение Zc 3 с учетом влияния активного сопротив-
ления электрической дуги в месте КЗ по выражению
in iii
zc.3 = Zc з нет x Keonp (ДЛЯ ненаправленных реле сопротивле-
ния), 125
где Kcorip < 1 - коэффициент, учитывающий сокращение зоны действия
органа минимального напряжения предыдущей защиты при наличии
электрической дуги в месте КЗ, определяется по расчетной кривой
(Рис.З.7)в зависимости от напряжения срабатывания U,o 3 этого ор-
гана минимального напряжения, выраженного в долях от соответству-
ющего номинального междуфазного напряжения. Кривая
Ксопр = f (U.c,3) приведена для возможного наибольшего значения
сопротивления электрической дуги [1] и <рл = 75°
Окончательно принимается меньшее из полученных при согласовании
111
Zc 3 =22,6 Ом.
Время срабатывания третьей ступени'выбирается на до больше.
г 11
чем t"c 3 Т1 = 2,6 с (МТЗ трансформатора Т1), т. е. tc 3 =3,0 с,
г) Вторичные сопротивления срабатывания для дистанционного ор-
гана выбираются по выражению
Zc.p — Кс х х (пта /nTV } х Zc _ 3 . (3.21)
Реле сопротивления дистанционного органа защиты включаются на
126
междуфазные напряжения и разность фазных токов., и для такой схемы
Ксх
пта = 300 /5; nIV = 35000 / 100;
I I
Zcp = Ксх X (пта / nTV) х Zc 3 = 1 X (60 / 350) X 9,5 = 1,63 Ом.
7
р
= 1 х (60 / 350 ) х 14 = 2, 4 Ом.
Реле сопротивления пускового органа защиты ПЗ-4 включается на
междуфазные напряжения и фазные токи - Ксх = |/з
111
Zc р = l/^ х (60 / 350) х 22,6 = 6.7 Ом.
Выбор положения переключателей в цепях напряжения защиты типа
ПЗ-4 производится по выражению
N =(ZyCT мин х 100%) / Zc.p
где N соответствует числу витков вторичной обмотки регулировочно-
го трансформатора напряжения этого органа, %; Zy0T мин - уставка
в цепях тока этого органа; при токах КЗ, значительно превышающих
токи точной работы реле, рекомендуется наименьшая уставка
ZycT-мин = °-15 Ом на ФазУ (нри т2ном = 5 А имеются уставки 0,15;
0,3; 0, 6 Ом на фазу).
Тогда для первой ступени
I
N = 0, 15 х 100 / 1,63 = 9,2 %;
для второй ступени
г I
N = 0.15 х 100 / 2,4 = 6,3 % .
Для пускового органа предусмотрено одно значение ZycT мин = 1 Ом
127
на фазу (при трехфазных КЗ), а значение N вычисляется по выраже-
нию
in in hi
N - 1 х 100 / (Zc р / |/§) = 173 / Zc p
111
N = 173 / 6, 7 = 25,8 % .
Д) В панели зашита п; установлен измерительный орган тока
нулевой последовательности РТ0_
Реле РТ0 выполнено с торможением и имеет две уставки: 0,5 и 1А.
Практически всегда принимается без расчета уставка 0,5 А, при
которой обеспечивается достаточная чувствительность к двойным за-
мыканиям на землю в пределах зоны действия защиты, а также необ-
ходимая отстройка от возможного тока небаланса в нулевом проводе
защиты при симметричной нагрузке или симметричном токе удаленного
КЗ, большем или равном 1,4 1ном [1].
5. В соответствии с "Правилами" [5] питающая линия W1 оборуду-
ется устройством АПВ, применение которого в условиях односторон-
него питания является весьма эффективным для повышения надежности
электроснабжения.
Для линии W1 принимается типовое устройство РПВ-01 однократ-
ного действия с временем срабатывания tanB1 = 0,8 с
В ряде случаев для повышения успешного действия АПВ принимает-
ся кпв1 = 3...5 с. Однако такое увеличение времени срабатывания
АПВ линий, питающих промышленные предприятия^ по соображениям на-
дежности и непрерывности технологического процесса, а также по
условиям техники безопасности не всегда целесообразно [17]. Для
повышения процента успешных действий можно устанавливать на линии
АПВ двукратного действия с временем срабатывания второго цикла не
менее 10... 20 с.
Приложение 1.
Описание программы SU-Самозапуск нагрузки
(Разработана студентом Антонюком А. А.)
Программа написана на языке Паскаль с использованием сис-
темы программирования Турбо-Паскаль, библиотеки ООП "Turbo
Vision" и предназначена для работы на PC IBM с использо-
ванием ОС MS-DOS 3.0 и выше. В ней определяется возможность само-
запуска вращающейся нагрузки с вычислением тока самозапуска,
коэффициента самозапуска и минимального остаточного напряжения в
узле распределительной сети предприятия.
Входная информация
1. Энергосистема: S(3,K3 - мощность КЗ на шинах энергосистемы в
максимальном режиме, МВ*А;
Uj - напряжение ступени на шинах энерго-
системы, кВ;
U2 - напряжение ступени на шинах НН ГПП
предприятия, кВ
2. Трансформаторы: SH0M1 - номинальная мощность. кВА;
uhcm.i _ номинальное напряжение, кВ;
uK j - напряжение короткого замыкания. %
При наличии у трансформатора ГПП устройства РПН
дополнительно задаются:
Ucp вн “ напряжение на стороне ВН, соответс-
твующее среднему положению регулятора
РПН, кВ;
ик мин _ минимальное значение напряжения ко-
роткого замыкания, соответствующее
крайнему ответвлению регулируемой об-
мотки ВН трансформатора, %-
±дирпн ~ диапазон регулирования напряжения на
стороне ВН трансформатора. %.
3. Воздушные и кабельные линии:
Ц - длина линии, км;
41 “ удельное сопротивление. Ом/км
4. Высоковольтные электродвигатели: *
Phom.i “ номинальная мощность, кВт;
инсм 1 ~ номинальное напряжение. кВ;
! - коэффициент полезного действия, о.е;
К,,, - кратность пускового тока, о.е;
cos - коэффициент мощности, о.е.
Ввод данных синхронного и асинхронного двигателей аналогичен.
Описание ввода
Ввод начальных данных производится при использовании систем
окон и меню. Нажимая клавишу "F10", активизируем основное меню и
затем клавишами " и " производим необходимые перемещения.
При высвечивании режима “Входные данные" нажимаем клавишу "Enter".
В выпадающем меню выбираем строку, соответствующую поставлен-
ной задаче.
Например: при вводе данных "Энергосистема" активизируем строку
с одноименным названием. При этом появляется диалоговое окно,
перемещение внутри которого производится клавишей "Tab". Затем
вводим значения мощности КЗ S(3)кз и напряжений ступеней Uj, Ug.
При вводе данных трансформаторов, линий, двигателей необ-
ходимо нажать кнопку "Ввод" для каждого из введенных элементов.
По окончании ввода нажимаем кнопку "СК". Для выполнения расчета
выбираем соответствующую строку или нажимаем на клавишу "F7".
Выходная информация
Нажатием клавишы "F8" выводится информация со следующими
данными:
- номинальный ток обобщенной нагрузки, А’
- рабочий максимальный ток, А;
- суммарный ток нагрузки секции ГПП в режиме самозапуска. А,
- суммарное пусковое сопротивление нагрузки, Ом;
- сопротивление от источника питания до шин ГПП, Ом;
- ток самозапуска, А
- коэффициент самозапуска;
- минимальное остаточное напряжение в узле сети в начале самоза-
пуска, %
- информация о возможности самозапуска.
130
Результаты расчета самозапуска нагрузки по данным
примера В. 2.
1 IN/N 1 """ \ I Наименование 1 . ... 1 I Обоз- Iначени 1 1 1Значе- 1 э|ние |
1 1 1 I Поминальный ток обобщенной нагрузки, А Т" ” " -нон I 257.8 |
1 2 (Рабочий максимальный ток, А 1 -^мах 1 555 |
1 з (Суммарный ток нагрузки первой секции |ГПП в режиме самозапуска, А 1 1 Inc 1 1 1 2753.4 |
1 4 (Суммарное пусковое сопротивление нагруз- ки, Ом 1 1 Хпс 1 1.33 |
1 5 (Сопротивление ст источника питания до (шин ГПП, Ом 1 1 4 1 1 1 0. 63 |
1 6 |Ток самозапуска, А 1 -*-сзп 1 1920.3 |
1 7 (Коэффициент самозапуска 1 ^сзп 1 3. 46 |
1 8 (Минимальное остаточное напряжение на (шинах РП в начале самозапуска, В 1 1 ^мин 1 1 I 4383 |
1 9 ।. I Минимальное остаточное напряжение, % 1 -- 1 ^мин 1 73.1 | । ।
Вывод: Самозапуск обеспечивается.
ПРИЛОЖЕНИЕ 2
j Таблица ПЛ,Значения г^/З с учетом токоограничивающего
действии дуги в месте повреждения (7?0 = 15 мОм) при различной
электрической удаленности трансформаторов от источников питания
Схема соединений обмоток Трансформатор Значения /3, мОм
SHT. кВ. А “к- % *с=°'1хт *с=*т *с=2*т
400 4,5 72,4 81,37 91,66
630 5,5 50 57,08 65,2
Y/Y 1000 5,5 34,84 38,85 43,58
1600 5,5 25.6 27,56 29,92
400 4,5 27,67 35,21 44,84
630 5,5 23,36 29,07 36,48
л / 1000 5,5 19,32 22,24 26,3
1600 5,5 17,1 18,44 20,44
j Т а б л и и а П.2 Полное удельное сопротивление гпт.уд петли
фаза—-нуль для кабеля или пучка проводов с алюминиевыми жилами
при температуре жилы 65°С, мОм/м
Т32
Т а б л й ц а П,&Удельное сопротивление (прямой последовательности)
кабелей с алюминиевыми жилами .мОм
7
Сечение жил, м№ ГуД *
фазных нулевой трех жильный кабель ч етырехжильный кабель
3x4 2,5 9,610 0,092 0,098
3x6 4 6,410 0,087 0,094
ЗхЮ 6 3,840 0,082 0,088
3X16 10 2,400 0,078 0,084
3x25 16 1,540 0,062 0,072
3x35 16 1,100 0,061 0,068
3X50 25 0,769 0,06 0,066
3x70 35 0,549 0,059 0,065
3x95 50 0,405 0.057 0,064
3X120 50 0,320 0,057 0,064
3X150 70 0,256 0,056 0,063
3X185 70 0,208 0,056 0,063
3X240 — 0,160 0,055
Примечание. Для кабелей с медными жилами приведенные
в таблице значения активного сопротивления следует уменьшить
в. 1.7 ваза.
Таблица П.¥. 'Технические параметры предохранителей 380 В
Тип Номинальный ток, А Предельный от- ключаемый ТОК 4 кА
патрона пре- дохрани! ели плавкой вставки
НПН2-60 60 6; 10; 16; 20; 25; 32; 40; 63 10
ПН2-100 ' 100 . 31,5; 40; 50; 63; 80; 100 100
ПН2-250 250 80, Юб; 125; 160; 200; 250 100
ПН2-400 400 200; 250; 315; 355; 400 40
ПН2-600 630 315, 400; 500; 630 25
Г1П17 1000 500; 630; 800; 1000 ' 120
15 6; 10; 15 0,8/8
60 15; 20; 25; Зб; 45; 60 1,8/4,5
100 60; 80; 100 6/11
ПР-2 200 100; 125; 160; 200 6/11
350 200; 235; 260; 300; 350 6/13
600 350, 430; 500; 600 13 '23
1000 600,700; 850; 1000 15/20
Таблица П. 5. Трехполюсные автоматические выключатели ВА51
и ВА52 с номинальным током до 160 А, напряжением до 660 В
Тип выклю- чателя и л А п.расц* Л Е? о ей р С Р и ей Р "и ПКС* в цепи 380 В, дейст- вующее зна- чение, кА ОПКС в цепи 380 В, дейст. вующее зна« чение. кА
ВА31 | BAS2 ВА51 | ВА52
ВА51-25 25 6,3; 8,0 7; 10 1,35 2 — 5 ~
10; 12,5 2,5
16; 20; 25 3,8**
ВА51Г25 25 0,3; 0,4; 0.5; 0,6; 0,8; 1,0; 1,25; 1,6 14 1,2 3 — 5 —
2,0; 2,5; 3,15; 4,0; 5,0; 6,3; 8,0 1,5
10, 12,5 2
16; 20, 25 3**
ВА51-31 ВА52-31 100 16 3; 7; 10 1,35 4.'5 13 6 30
20; 25 5 13
31,5; 40 6 16
50; 63 6 20
80; 100 1,25 6 28
ВА51Г31 ВА52Г31 100 16, 20; 25 14 1,2 3,6 13 6 30
31,5; 40 6 16
50; 63 6 20
80; 100 6 28
•ВА51-33 ВЛ52-33 160 80; 100 10 1 1,25 12,5 30 15 38
125; 160 38
ВА51ГЗЗ ВА52ГЗЗ 160 80; 100 14 1,2 12,5 1 30 15 38 «
125; 160 38
Т а в л и и а Л, б.Выключатели типа BAS3, ВА54, ВАМ, ВА7в переменного тока на напряжение до 660 В
Таблица П.7. Трехполюсные автоматические выключатели
А3700 переменного тока с электромагнитными и тепловыми
расцепителями
Гип выключа- теля с А Номинальный ток теплового расцепителя / А п.раси’ ^С.П 'с.о' А ПКС в це- пи 380 В ОПКС в цепи 380 В
^н.расц
Ударный ток, кА
А3716Б в 160 ыключатели 16 20 25 32; 40 50; 63 80 100; 125 160 160 200; 250 250 320 400 250 320 400 500 630 включатели н 16 20 25 32, 40 50; 63, 80 100, 125; 160 60, 200, 250 250 320 400 500 630 ia напряж 1,15 ение до 66 630 0 в 5,5 10 15 20 30 45 60 75 65 75 65 100 100 65 70 70 70 70 0 В 5,5 10 15 20 25 25 35 —
630; 1600 —
125
А3726Б 250 1,15 2500 150
А3736Б 400 1,15 2500 3200 4000 150
А3796Н А3716Ф 630 В 160 1,15 а напряж< 1,15 2500 3200 4000 5000 6300 ?ние до 38 630 150
630;1600 2500 2500 3200 4000 5000 6300
28
А3726Ф 250 1,15 38
А3736Ф 630 1,15 50 53
J—<
к
Таблица П< 8. Трехполюсные автоматические выключатели А3700 с полупроводниковым расцепителем на
напряжение до 660 В
Тип Номи- нальный ток выключа- теля 7н.в’ Л Базовый номиналь- ный ток 4.6- А Уставки полупроводникового расцепителя PI Ток сра- батывания электро- магнитного расцепи- теля, Л г ПКС” в цепи 38U В, кА опкс** в цепи 380 В, кА
Регулируемые на шкалах РП значения
4-раб' А 4.о 4.ра6 С.о- ° 0, с, , _4щ_ Ci П | >Т при токе JH,pa6 В4.раб
А3734С 250 400 200 320 [60, 200; 250 250; 320; 400 2; 3; 5; 7; 10 0,1; 0,25; 0,4 4; 8, 16 ; 1,25 —• 50 ЧГ'**
А3744С лоо 630 320 500 250; 320; 400 400; 500; 630 60 И
А3794С 250 400 630 200 320 500 160; 200; "250 250; 320; 400 400, 500; 630 — 111,1 50,5 125 57
А3714Б 160 32 63 125 20; 25; 32; 40 40; 50, 63; 80 80; 100; 125; 160 — 1600 18 36 75 125
. Продолжение т а б л. П. 8
Тая Номи- нальный ТСЖ выключа- теля А Базовый номиналь- ный ток J <.б‘ А . Уставки полупроводникового оасцепителя РП Ток срабаты- за ния электро- магнитно- го расце- пителя, А ПКС” в цепи 380 В. кА ОПКС" в ц₽пи 380 В, кА
Регулируемые на шкалах РП значения 4.п 4.раб
4.раб' А 4.о 4.раб 4.о'с 4.п'с’ при токе 64.раб
А3724Б 250 200 160, 200, 250 2; 3: 5; 7; 10 ) кА (дей ателей (к - наиболы 'действую — 4; 8; 16 значение) 0) мгнове ающая сп зие), 1,25 отключаю иным зна особность 2500 80 150
А3734Б 250 400 200 320 160; 200; 250 250, 320; 400 — 4000 100 150
А3744Б 400 630 320 500 250; 320; 400 400; 500; 630 — 6300 100 150
А3794Б * В ** п _ А37Э0 у с*? теле— н< о 250 400 630 ыключате. КС и ОПК казаны др зибольшая 200 320 500 ан А3790С ,С вираже обью, В 1 ОТКЛЮЧЯ! 160; 200; 250 250; 320; 400 400; 500; 630 при токе более 2( ны для всех выклю1 ислнтеле которой - ощая способность ствуюшее юме А379 иая включ цее значез 4000 4000 6300 тся без вь чением уд (ударный 111,1 50,5 держкн в; арного то ток), в 3 150 68 эемени. ка, для намена-
Та б л и цв, Л.9. Выключатели «Электрон» с полупроводниковым реле РМТ на напряжение до 660 В
Тип Исполнение* Номнн аль- ный ГОК вы ключ а- т«ляуи в. А Номинальный базовый ток МТЗ /нб, А Уставки полупроводникового реле РМТ пкс** в цепи 380 В, дей- ствующее значение, кА
регулируемые па шкалах РМТ значения А-п А.МТЗ'
А.мт.з Ai.б А-о А.о' с А.п' С1 при токе еА-мтз
Ат. МТЗ
Э06 Стационарное и выдвижное, кро- ме Т 1000 630; 800 1000 0,8; 1,0; 1,25 3,5; 7; 10 3; 5; 7 0,25; 0,45; 0,7 4; 8; 16 1,25 40
Стационарное и выдвижное Т 800 630; 800 0,8; 1,0; 1,25 3; 5; 7; 10
V3A -'г Э16 Выдвижное, кроме Т 1600 630 1000; 1600 0,8; 1,0; 1,25 3; 5; 7; 10 3; 5; 7 45
Выдвижное Т 1250 1000 0,8; 1,0; 1 25 3; 5; 7
Э25 Стационарное, кро- ме Т 4000 1000; 1600; 2500 4000 0,8; 1,0; 1,25 0,8; 1,0 3; 5; 7 3; 5 65
Стационарное Т 3200 1000; 1600; 2500 0,8; 1,0; 1,25 3; 5; 7
Продолжение Таблицы П.9
Тип Исполнение* Номиналь- ный ток выключа теляД, в. А Номинальный базовый ток МТЗ 7Н б. А Уставки полупроводникового реле РМТ пкс** п цели 330 В дей- ствующее значение, кА
регулируемые на шк |Лах РМТ значения А.п А МТЗ
Ai МТЗ Ai б А.о А.о'с А.п- с при токе 6/н МТЗ
Ai МТЗ
Э25 Выдвижное, кро ме Т 2500 1600, 2500 0,8; 1,0, 1,25 3, 5, 7 0,25; 0,45; 0,7 4; 8; 16 1,25 50
Выдвижное Т 2000 1600 0,8; 1,0; 1,25 3; 5, 7
Э40 -i Стационарное, кроме Т 6300 4000 6300 0,8; 1,0; 1,25 0,8; 1,0 3; 5 О 115
Стационарное Т 5000 4000 0,8; 1,0; 1,25 3; 5
Выдвижное, кро- ме Т 5000 2500 4000 0,8; 1,0; 1,25 3, 5; 7 3; 5 70
Выдвижное Т 4000 2500 4000 0,8; 1,0; 1,25 3; 5, 7 3; 5
Коэффициенты отстройки Котс для токовых отсечек
Тип реле Значение Котс
линий трансформаторов
РТ-40 1. 2-1.3 1.3 - 1 4
РТ-80 1.5 - 1 6 1.6
РТМ Первичные реле выключателей 1.4 - 1.5 1.6
типа ВМН, ВИНА, ВС 1.5 - 1.6 - 1
Таблица П.11
Рекомендуемые значения номинальных токов плавких вставок предох-
ранителей для трансформаторов 6 / 0.4 и 10 / 0.4 кВ.
Мощность трансфор- матора, кВ А Номинальный ток, А
трансформатора на стороне плавкой вставки на стороне
0 4 кВ 6 кВ 10 кВ 0. 4 кВ 6 кВ 10 кВ
25 36 2 4 1.44 40 8 5
40 58 3. 83 2.3 60 10 8
63 91 6.05 3 64 100 16 10
• 100 145 9.6 5.8 150 20 16
160 231 15.4 9.25 250 31.5 20
250 360 24 14.4 400 50 40 (31.5)
400 580 38. 3 23.1 600 80 50
630 910 60. 5 36.4 1000 160 80
Таблица П.12
Расчетные формулы для определения вторичной нагрузки
трансформаторов тока
Схема соединения транс- форматоров тока и вторичной нагрузки ! Вид КЗ ! Зторичная расчетная наг- рузка трансформаторов тока (на фазу)
- В С 0 г пр Zppp Znp zp<p Трехфазное и двухфазное ‘^Н.ра.сч" ^rip+^-p +
г np zp<p 2г?/> ZpO Однофазное ^np^p^pd^^ntp
Полная звезда
л — — Znp Zoos Трехфазное T.H.pac^'li'^np ^'p<pJf2.p.^p+ Zptp
л в с МИ8' ^^Zp^ZpoTpZ^p
спр 2n/j Zp,o5p Двухфазное за транс- форматором Y/4-// 2н.рмч*3 гпр^гр<р+^1р г„вр
Неполная звезда
Трехфазное ^H.pa.c4v^(^ Znp+Zp')* Zn»p
Л в с "> й— Zn
w|'r ~ ^пр Двухфазное АС + ^ntp
Ия? ^н .рас ч~^^пр ¥ ^nep
На разность токов двух (фаз А и С.
Я В С гпР' zP fp=Y- ?пр, , Zpp Zp Трехфазное и двухфазное; двухфазное за трансформато- ром у/а-// 2-H,pa.c.4*$'^np+3Zp + Zntp
Однофазное ^H.poc^~2Znp^2Zp f Zntp
Треугольник
г
Примечание: переходное сопротивление на. контактах 0,1 Ом
Значения Кнс для МТЗ линий 6-5-35 кВ распределительных сетей
Тип реле последующей защиты Тип реле предыдущей защиты Кнс
РТ-40 РТ-40 РТ-80 РТВ 1.25 1.3 1.4
РТ-80 РТ-40 РТ-80 РТВ 1. 3 1.3 1 4
РТВ РТ-40 РТ-80 РТВ 1.4 1. 4 1. 5
Таблица П.14
Рекомендуемые значения Кн с
Тип автоматичес- кого выключателя Реле защиты трансформатора
РТ-40 РТ-80 РТВ
АВМ 1 2 1 25 1.35
АЗ 100 1.25 1.3 1.4
А3700, ВА 1.4 1.5 1.55
• "Электрон" 1.45 1.5 1.6
Таблица П.15
Уставки по току обрабатывания реле РТМ
Тип реле Уставка тока, А
РТМ приводов ППМ-10. кппм 5. 10. 15, 20, 30, 40, 60, 80, 120
РТМ приводов PTM-I ПП-61 и ПП-87 РТМ-II РТМ-III РТМ-IV 5, 7, 5, 10, 15 10, 15, 20, 25 30, 40, 50, 60 75, 100. 125. 150
РТМ 1 привода 2 ВМПП-10 3 4 5 . ? 5, 9 9, 15 15, 25 25, 40 40, 80 80, 200
Тип реле Уставка тока, А
РТВ приводов РТВ-I и РТВ-1У РТВ II РТВ-У ПП-61 PTB4II Р1В-У1 ПП-67 5; 6; 7;-8; 10 10;М2, 5; 15; 17, 5 20, 25, 30, 35
РТВ привода РТВ-I, РТВ-1У 5, 6, 7, 8, 9, 10 РТВ-П, РТВ-У 10, 12, 14, 16, 18, 20
ВМПП-10 РТВ-Ш, РТВ-У1 20, 22, 24, 27, 30, 35
РТВ привода ПГИ-10 и приво- да выключателя ВММ-10 РТВ-1У 5, 6, 7, 8, 9, 10 РТВ-У 11, 12, 14, 16, 18, 20 РТВ-У1 20, 22, 24, 27, 30, 35
РТ-85 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
Реле прямого действия выклю- чателей ВС-10, ВС Р-10 Вариант I Последоват. соед.' секций 30-60 Параллельное соед . секций 60-110 Вариант II Последоват. соед. секций 110-200 Параллельное соед . секций 200-300
Таблица П. 17
Значения кн с для максимальных токовых защит понижающих трансфор-
маторов н н
Тип р ле защиты Трансформаторы
гансформаторов на стороне ВН отходящих линий на стороне НК без регулирования напряжения с регулированием напряжения на стороне ВН
РТ 40 РТ-40 1.25 1.3
РТ-40 РТ-80 1.3 1.35
РТ 40 । РТВ 1.4 1.45
L₽ _j РТВ 1.5 1.6
ПРИЛОЖЕНИЕ 3
Ipnj Ipy.HOM
Рис П 2. Защитные характеристики выключателей
переменного тока серий ВА53, ВА54, ВА55, ВА75
с полупроводниковым расцепителем.
Рис. ПЛ. Защитные характерис-
тики расцепителя БПР автома-
тического выключателя типа БА
• Рис.П. 4. Защитные характеристики выключателя
"Электрон" с полупроводниковым реле серии РТМ.
Рис.П.3.Защитные характеристики автома-
_ тических выключателей А3700 переменного
тока с полупроводниковым расцепителем.
Рис.П. 5 Время-токовые характеристики
реле РТ-85.
Рис П.6. Время-токовые ха-
рактеристики реле РТВ-1,
РТВ - 2, РТВ - Ш приводов
ПР261, ПП - 67.
Рис.П. 7. Время-токовые характе-
ристики релэ РТВ - IV, РТВ - V,
£ РТВ - VI приводов ПП-61, ПП-67.
Рис.П.8. Время-токовйе характеристики реле
PTB-1V, PTB-V, PTB-VI выключателей ВММ-1О
и ВМПП-1О.
Рис.П.9. Время-токовые ’ Рис.П.10. Зависимость
характеристики реЛе А = iji(f)
прямого действия вык-
лючателя ВСР-10.
Рис. П. 11. Время - токовые характеристики
плавких предохранителей типа ПКТ напряже-
нием 6 кВ с номинальными токами отключения
20 и 40 кА.
Рис.П. 12. Время-
токовые харак-
теристики плав-
ких предохрани-
телей типа ПКТ
напряжением 6кВ
ПКТ 103 - 6 -80
И 100 А,
ПКТ 104 -6 -160
И 200 А с номи-
нальным током
отключения 31.5
кА.
Рис. П.13.Кривые
предельных крат-
ностей трансфор-
маторов тока ти-
па ТПЛ - 10:
1-для п1а=5/5 + 300/5 класса Р; 2-для п,в=5/5 * 300/5
класса 05, 3-для пта-400/5 класса Р; 4-для пта=400/5
класса 0 5: 5-суммарная для последовательного вклю-
чения обмоток классов Р и 0.5 (пта = 5/5 + 300/5).
Список литературы
1. Шабад М. А. Расчеты релейной защиты и автоматики распредели-
тельных сетей. -3-е изд." Л.: Энергоатомиздат, 1985. 296с.
2. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию: В 2т.
Т.1. Электроснабжение / Под общ. ред. А. А. Федорова. - М.: Энер-
гоатомиздат, 1986.-568с.
3. Голодное Ю.М. Самозапуск электродвигателей. -2-е изд. - М.:
Энергоатомиздат, 1985,- 136с.
4. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электри-
ческих системах. -М. : Энергия, 1970.“520с.
5. Правила устройства электроустановок.-6-е изд.-М :Энергоатомиз-
дат, 1986.-648с.
6. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабже-
ния. -3-е изд.-М.: Высшая школа, 1991.- 495с.
7. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Про-
мышленные электрические сети / Под ред. А.А. Федорова и Г.В. Сер-
биновского.-М.: Энергия, 1980. “576с.
8. Беляев А.В. Выбор аппаратуры, защиты кабелей в сетях 0.4 кВ.
-Л.: Энергоатомиздат, 1988.-176с.
9. Федоров А.А., Каменева В.В. Основы электроснабжения промышлен-
ных предприятий.-М.: Энергоатомиздат, 1984.-472с.
10. Тубис Я.Б., Белов Г.И. Температурная защита асинхронных дви-
гателей в сельскохозяйственном производстве.-М.: Энергия, 1997.
11. Зимин Е.Н. Защита асинхронных двигателей до .500 В.-М.-Л.,
1967 - 88с.
12. Шабад М.А. Релейная защита и автоматика на электроподстанциях,
питающих синхронные двигатели.-Л.: Энергоатомиздат, 1984. 64с.
152
13. Реле защиты / В. С. Алексеев, Р.П. Варганов, Б.И. Панфилов,
Р.З, РОЗеНбЛЮМ. -М.: Энергия, 1976.-464с.
14. Ша' д МА. Защита трансформаторов 10 кВ.-М.: Энергоатомиздат,
1989 -144С.
15. Голубев М Л Расчет уставок релейной защиты и предохраните-
лей в сетях " 4-35 кВ.-М.: Энергия, 1969.-136с.
16 Руководящие указания по релейной защите: Вып. 4. Защита пони-
жающих трансформаторов и автотрансформаторов.-М.: Госэнергоиздат,
1962.-120с.
17. Овчинников В В. Автоматическое повторное включение.-М.: Энер-
гоатомиздат, 1986.-96с.
18. Правила технической эксплуатации электрических станций и се-
тей. -13-е ИЗД. -М Энергия, 1977.-288с.
19. Сборник директивных материалов по эксплуатации энергосистем
(электрическая часть).-2-е изд. -М.: Энергоатомиздат, 1981.-632с.
20. Ильяшов В.П. Конденсаторные установки промышленных предприя-
тий -М Энергоатомиздат, 1983.-153с.
21. Федосеев А М. Релейная защита электрических систем. -М.:
Энергия. 1976.-560с.
22. Гельфанд Я С Релейная защита распределительных сетей. -М.:
Энергоатомиздат 1987 -368с.
23. Чернобровив Н В. Релейная защита. -М. : Энергия, 1974 -680с.
24. Беркович М А , Молчанов В.В.. Семенов В.А. Основы техники ре-
лейной защиты, -М.: Энергоатомиздат, 1984.-580с.
25. Ае обух АМ Релейная защита в задачах с решениями и примера-
ми -Л . Энергия, 1975.-416с.
ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение.......................................................3
В.1. Расчеты токов КЗ в питающей и распределительной
сети промышленного предприятия.................................3
В.2. Приближенное определение токов самозапуска про-
мышленной нагрузки............................................16
Глава первая. Расчеты защит и автоматики элементов
низковольтной сети промышленного пред-
приятия........................................................24
1.1. Защита плавкими предохранителями..........................25
1.2. Автоматические воздушные выключатели и их уст-
ройства защиты (расцепители)...................................37
1.2.1. Выбор уставок автоматических выключателей
электродвигателей .......................................40
1.2.2. Выбор уставок группового автоматического
выключателя силового пункта..............................44
1.2.3. Выбор уставок вводного и секционного ав-
томатических выключателей на стороне НН КТП...............49
1.2.4. Выносная релейная защита электродвигателей........55
Глава вторая. Расчеты защиты и автоматики элементов
распределительной сети и высоковольтных
электроустановок промышленного предприятия.........60
Глава третья. Защита и автоматика трансформатора ГПП и
питающей линии................................................99
3.1. Защита трансформаторов и автотрансформаторов.............99
3.2. Защита и автоматика питающих линий.....................114
154
При НОЖ । 1 129
Приложи- • , . .................................................132
Приложение 3 ...................................................146
Список ЛИ" 7ГЫ .................................................152