Курсовая работа: Проектирование релейной защиты системы электроснабжения

Ток трехфазного металлического КЗ определяется по формуле:

Ток двухфазного КЗ определяется по формуле:

Суммарное сопротивление до точки КЗ с учетом дуги:

где rд - сопротивление дуги, мОм, определяемое по формуле:

где lд - длина дуги, м. Принимается lд=10 метров.

Ток трехфазного КЗ с учетом дуги:

Ток двухфазного КЗ с учетом дуги:

Расчет тока однофазного КЗ производится по формуле:

Сопротивления обратной последовательности и принимаются равными сопротивлениям прямой последовательности, сопротивление нулевой последовательности определяется согласно приведенной выше схеме замещения нулевой последовательности (рисунок 1.3в):

Сопротивление нулевой последовательности трансформатора зависит от его конструкции и схемы соединения обмоток. Для схемы соединения Д/Y0 принимается r0Т=r1T.

Сопротивления шин:

Сопротивления нулевой последовательности автоматических выключателей и переходные сопротивления контактов принимаются такими же, как и для прямой последовательности.

Ток однофазного металлического КЗ:

Ток однофазного дугового КЗ:

Аналогичным образом осуществляется расчет для точки КЗ К 8. Результаты расчета сведены в таблицу 1.5.

Таблица 1.5 - Результаты расчета токов КЗ для точек с напряжением ниже 1 кВ.

2. Расчет установок автоматических выключателей, 0,4 кВ

Расчет производится согласно указаниям, приведенным в [Беляев]. Согласно исходным данным на трансформаторной подстанции установлены выключатели серии ВА с расцепителями МРТ-4МП, позволяющими реализовать функции защиты от перегрузки, максимальной токовой защиты (МТЗ) и токовой отсечки (ТО).

2.1 Расчет времени и тока срабатывания МТЗ

Согласно выбранной методике, производится расчет тока срабатывания МТЗ по нескольким условиям.

1)Отстройка от пускового тока электродвигателей.

Данное условие обеспечивает несрабатывание защиты при запуске электродвигателей. Уставка МТЗ определяется из условия:

где коэффициент 1,05 учитывает возможность повышения напряжения на 5% от номинального;

kз - коэффициент запаса, учитывающий возможные погрешности расчета и срабатывания автоматических выключателей Для выбранного АВ принимаем kз =1,2;

ka - коэффициент, учитывающий влияние апериодической составляющей в пусковом токе электродвигателя. Принят равным 1, так как данный автомат не реагирует на апериодическую составляющую тока;

kр - коэффициент разброса, учитывающий разброс характеристик срабатывания автоматических выключателей. Для выбранного АВ принимаем kр =1,3;

kсзп - коэффициент самозапуска, который выбирается в диапазоне от 1 до 2 в зависимости от доли двигательной нагрузки.

Iраб.макс - максимальный рабочий ток, протекающий через данный автомат.

Максимальный рабочий ток найдем как сумму номинальных токов низковольтных электроприемников, подключенных к секциям 0,4 кВ. Перечень низковольтных нагрузок, согласно исходных данных представлен в таблице 2.1

Таблица 2.1 - Перечень нагрузок подстанции.

Для секционного автомата в качестве максимального рабочего тока принимается ток наиболее загруженной секции, составляющий 1248,6 А. Для вводного автомата принимаем наиболее тяжелый режим работы подстанции через один ввод, с током равным 2193,1 А.

Тогда для секционного выключателя:

Для вводного выключателя:

2) Отстройка по условию несрабатывания защиты при пуске самого мощного электродвигателя при одновременной нормальной работе остальных электроприемников. Данное условие исключает ложное срабатывание расцепителя при пуске самого мощного электродвигателя на фоне нормальной работы остальных электроприемников. Отстройка производится по условию:

где

;

- максимальный рабочий ток;

- рабочий ток, самого мощного двигателя, подключенного к секции.

- максимальный пусковой ток.

Тогда для секционного выключателя, при запуске двигателя с Iном=343,6 А на I секции:

Для вводного выключателя:

3) Несрабатывание защиты питающего секцию ввода при действии устройства АВР. Данное условие исключает ложное срабатывание расцепителя при повышении тока через ввод при срабатывании устройства АВР:

где =1,56 - коэффициент надежности,

=1,25 - коэффициент учитывающий увеличение тока двигателей не терявшей питание секции при снижении напряжения вследствие подключения самозапускающейся нагрузки другой секции,

=3841,3 А - наибольший ток самозапуска из двух секций;

=944,5 А - максимальный рабочий ток не терявшей питание секции.

Данное условие учитывается только для вводного автомата. Из всех условий выбирается наибольшее значение тока срабатывания МТЗ, составляющее 9140 А для вводного автомата и 4773 А для секционного автомата. Согласование уставки по току с нижестоящими автоматическими выключателями не производится, так как они срабатывают без выдержки времени. Время срабатывания МТЗ предлагается установить минимально возможным для расцепителя МРТ-5: для СА - 0,15 с, для вводного автомата - 0,3 с.

Рассчитанные уставки проверяются по условиям чувствительности к минимальному короткому замыканию на шинах 0,4 кВ согласно требованиям ПУЭ:

где =16206 А - минимальный ток КЗ в точке К 9, по произведенным ранее расчетам;

kр=1,3 - коэффициент разброса;

Для секционного автомата:

Условие (2.4) выполняется (1,1·1,3=1,43). Для вводного автомата:

Условие (2.4) также выполняется. Чувствительность защит достаточна.

2.2 Расчет установок защиты от перегрузки

Ток срабатывания защиты от перегрузки определяется из условия допустимой перегрузки масляного трансформатора

где Iн.т=1443,4 А - номинальный ток трансформатора.

kн=1,56, - найденный ранее коэффициент надежности;

kв=0,9 - коэффициент возврата выбранного выключателя;

kпер=1,4 - коэффициент допустимой перегрузки силового трансформатора.

Полученное значение проверяем по условию чувствительности к минимальному току однофазного дугового КЗ:

Значение коэффициента чувствительности при однофазном КЗ должно быть:

=16206 А - минимальный ток однофазного дугового КЗ, согласно расчетам;

Условие (2.6) выполняется, следовательно, защита обладает достаточной чувствительностью.

Для секционного выключателя ток перегрузки принимается равным половине от соответствующего тока вводного выключателя:

Проверка на чувствительность:

Условие (2.6) выполняется, защита обладает достаточной чувствительностью.

Время действия защиты tс.з примем в 1,5 раза больше длительности пуска электродвигателей:

Функций токовой отсечки и защиты от однофазных коротких замыканий, выбранный автоматический выключатель не имеет.