Курсовая работа: Проектирование релейной защиты системы электроснабжения

2.3 Расчет тока срабатывания ТО

Для селективного отключения КЗ на отходящей от щита линии, ток срабатывания отсечки Iмгн должен быть больше максимального расчетного тока КЗ за отходящим выключателем:

Если условие (2.7) не выполняется, то возможна ситуация, когда при КЗ сразу за автоматическим выключателем отходящей линии вместо выключателя отходящей от щита линии (или одновременно с ним) отключится вводной выключатель.

В связи с тем, что отходящие выключатели конструктивно запитаны со сборных шин 0,4кВ, ток КЗ за отходящим выключателем будет иметь такое же значение, как и на сборных шинах 0,4кВ. Поэтому для определения тока срабатывания отсечки (мгновенного действия) и выполнения условия селективности воспользуемся следующим выражением:

где I(3)К=19505 А - ток металлического трехфазного КЗ на сборных шинах 0,4 кВ (после вводного выключателя),

kч=1,5 - минимальный коэффициент чувствительности.

2.4 Выбор уставок защит автоматических выключателей.

Так как уставки автоматических выключателей могут быть выбраны только в ограниченном диапазоне, необходимо выбрать те уставки, которые могут быть выставлены на выбранном автоматическом выключателе. При этом выбранные уставки должны быть не меньше расчетных и удовлетворять условиям чувствительности. Диапазон возможных уставок расцепителя МРТ 5 представлен в таблице 2.3.

Необходимо выбрать номинальный ток автоматического выключателя. При этом он должен быть не меньше номинального тока защищаемого объекта. Для вводного автомата:

Для секционного автомата:

Принимаем номинальный ток 2500 А для вводного и секционного автоматов.

Таблица 2.3 - Диапазоны регулирования уставок расцепителя МРТ 5.

Рассмотрим выбор уставок защиты на примере секционного автомата.

Согласно техническим данным, расцепитель МРТ 4-5 имеет зависимую характеристику срабатывания защиты, описываемую формулой:

где T - время срабатывания, с;

k=I/Ir - кратность тока, протекающего через расцепитель;

N - коэффициент; Значение коэффициента при уставке срабатывания защиты от перегрузки равной 4 с:140; при 8 с - 280, при 12 с - 420; при 16 с - 560.

Согласно расчету, при токе 3269,1 А время срабатывания защиты от перегрузки должно составить не менее 9 секунд. При этом защита не должна срабатывать при протекании рабочего тока равного 1616,58 А. Исходя из этого условиям принимаем номинальный ток расцепителя Ir=0,7*In=1750 А.

Тогда время срабатывания защиты от перегрузки при токе 3269,1 А:

- на уставке 4 с: 17,73 с;

- на уставке 8 с: 35,46 с;

- на уставке 12 с: 103,19 с;

- на уставке 15 с: 170,92 с.

Очевидно, что наиболее подходящей является уставка срабатывания 4 с.

Ток срабатывания МТЗ принимается равным 2,8*Ir=2,8*1750=4900 А.

Проводим проверку чувствительности по формуле 2.4:

kч> 1,43, защита чувствительна.

Время срабатывания МТЗ принимаем равным 0,15 секундам

Аналогичным образом выбираются уставки для вводного автомата. Выбранные уставки представлены в таблицах 2.4, 2.5.

Таблица 2.4 - Уставки секционного автомата

Таблица 2.5 - Уставки вводного автомата

3. Выбор предохранителей и их плавких вставок

3.1 Выбор предохранителя FU4

Выбор предохранителя производится исходя из следующих условий:

где Uном.пр - номинальное напряжение предохранителя, В;

Uном.с - номинальное напряжение сети, В;

Iпр.откл - максимальный отключаемый ток предохранителя, А;

IКЗ.макс - максимальный расчетный ток КЗ в месте установки предохранителя.

Выбираем предохранители марки ППН с Uном.пр=500 В и Iпр.откл= 50 кА.

Условия 3.1 и 3.2 выполняются, следовательно, данный предохранитель может быть установлен.

Плавкая вставка предохранителя выбирается исходя из следующих условий:

где Iвс.ном. - номинальный ток плавкой вставки, А;

kотс=1,1…1,25 - коэффициент отстройки;

kпер - коэффициент перегрузки. Для тяжелых условий пуска рекомендуется принимать kпер=1,6…2, для легких условий пуска kпер=2,5;

Ik.min - минимальный ток короткого замыкания в защищаемой зоне, А

Iпер - ток кратковременной перегрузки, А. Принимается большим из двух значений:

где kc=0,8…1 - коэффициент спроса;

Iраб.макс - максимальный рабочий ток, защищаемого объекта, А;

Iдв.макс. - максимальный рабочий ток самого мощного электродвигателя, А;

Iпуск.макс - пусковой ток самого мощного электродвигателя, А;

- сумма пусковых токов самозапускающихся двигателей, А.

При этом условия (3.3) и (3.4) обеспечивают селективность защитной характеристики предохранителя, а условие (3.5) - его чувствительность.

Так как состав нагрузки в исходных данных не задан, в качестве максимального рабочего тока принимается номинальный ток трансформатора:

где - номинальная мощность трансформатора, кВА;

- номинальное напряжение трансформатора, кВ.

По условию (3.3):

Так как в условии нет сведений о наличии в составе нагрузки электродвигателей, условие (3.4) при выборе номинала плавкой вставки не учитывается.

По условию (3.5):

Так как условия селективности и чувствительности противоречат друг другу, выбирается наиболее близкая по обоим условиям плавкая вставка с Iном=1000 А.

3.2 Выбор предохранителя FU3

Выбор предохранителей на стороне ВН производится по тем же условиям, что и на стороне низкого напряжения, но для токов высокой стороны.

Выбираем предохранитель ПКТ-101-10 с Uном.пр=10 кВ и Iпр.откл= 12,5 кА.

Условия 3.1 и 3.2 выполняются, следовательно, данный предохранитель может быть установлен.

По условию (3.3):

Так как в условии нет сведений о наличии в составе нагрузки электродвигателей, условие (3.4) при выборе номинала плавкой вставки не учитывается.

По условию (3.5):

Принимается плавкая вставка с Iном=40 А.

3.3 Выбор предохранителей FU1,2

Выбор предохранителей осуществляем аналогично предохранителю FU3. Выбираем предохранитель ПКТ-103-10 с Uном.пр=10 кВ и Iпр.откл= 20 кА.

Условия 3.1 и 3.2 выполняются, следовательно, данный предохранитель может быть установлен.

По условию (3.3):

Определяем ток кратковременной перегрузки:

Принимаем Iпер=135 А. При легких условиях пуска по условию 3.4:

По условию (3.5):

Так как условия селективности и чувствительности противоречат друг другу, выбирается наиболее близкая по обоим условиям плавкая вставка с Iном=100 А. При этом селективность и чувствительность будет оцениваться по времятоковой характеристике предохранителя.

4. Расчет защит на выключателях Q8, Q9

4.1 Максимальная токовая защита

Защита отходящих присоединений выполняется с использованием микропроцессорного устройства релейной защиты Sepam 20.

Ток срабатывания МТЗ определяется из условия отстройки от тока самозапуска двигателей по литературе [2,7]:

где kн=1,2 - коэффициент надежности, учитывающий неточности в исходных данных, погрешности расчёта и создание необходимого запаса;

kв=0,95 - коэффициент возврата для блока Sepam 20 из его технической документации;

kпер=1,1 - коэффициент допустимой перегрузки сухого трансформатора;

kсзп=2- коэффициент самозапуска из предыдущего расчета;

- номинальный ток трансформаторов Т 4 и Т 5, приведенный к высокому напряжению;

Защиту также необходимо согласовать с нижестоящей защитой, согласно условию:

где kн.с.=1,15 - коэффициент надежности согласования;

- ток срабатывания нижестоящей защиты;

В рассматриваемом случае нижестоящими защитами будут являться автоматический выключатель QF1 с уставкой МТЗ 348,2 А/0,3 c.

Из двух рассчитанных значений выбираем большее.

Полученное значение проверяется на чувствительность:

Чувствительность МТЗ проверяется в основной зоне и в зоне резервирования. В рассматриваемом случае, основной зоной защиты будут являться кабельные линии W4 и W6, а зоной резервирования - трансформатор Т 3. Следовательно чувствительность в основной зоне проверяется по току двухфазного КЗ в точке К 7, а чувствительность в зоне резервирования по минимальному КЗ в точке К 8, приведенному к напряжению 10,5 кВ.

Чувствительность защиты в основной зоне:

Согласно ПУЭ, коэффициент чувствительности МТЗ в основной зоне должен быть не менее 1,5, следовательно, защита удовлетворяет условиям чувствительности.

Чувствительность МТЗ в зоне резервирования:

Согласно ПУЭ, коэффициент чувствительности МТЗ в зоне резервирования должен быть не менее 1,2, следовательно, защита удовлетворяет условиям чувствительности.