Курсовая работа: Проектирование релейной защиты системы электроснабжения

Время срабатывания МТЗ определим по формуле:

где =0,3 с - время срабатывания нижестоящей защиты - автоматического выключателя QF1;

- время ступени селективности;

4.2 Токовая отсечка

Выбор тока срабатывания токовой отсечки осуществляем по условию отстройки от максимального трехфазного КЗ на выводах 0,4 кВ трансформатора [2]:

где kотс=1,5 - коэффициент отстройки;

- ток трехфазного КЗ на стороне 0,4 кВ трансформатора Т 3 (точка К 9), приведенный к напряжению 10,5 кВ;

Полученное значение должно быть проверено по условию несрабатывания при броске намагничивающего тока трансформатора:

Условие выполняется, следовательно, принимаем .

Чувствительность отсечки проверяется по условию:

где - ток трёхфазного КЗ на стороне ВН трансформатора (точка К 7).

Согласно ПУЭ коэффициент чувствительности токовой отсечки должен быть больше 2. Это условие выполняется, следовательно, защита удовлетворяет условиям чувствительности.

4.3 Расчет уставок защиты от однофазного замыкания на землю

где kотс=1,2 - коэффициент отстройки защиты;

kб - коэффициент, учитывающий наличие броска емкостного тока; Для электромеханических реле принимается kб=2…3, для микропроцессорных терминалов защиты kб=1…1,5

IC. фид. макс. -значение собственного емкостного тока присоединения.

Емкостный ток питающей кабельной линии определяется по формуле:

где - удельный емкостной ток кабеля, А/км;

l - длина питающей линии, км;

m - число питающих кабелей.

Для защиты на выключателе Q9 емкостной ток присоединения будет складываться из емкостного тока кабелей W4 и W6

Проверку защиты на чувствительность осуществляем по выражению:

Где - суммарный емкостной ток, всей электрически связанной сети с учетом емкостных токов двигателей.

Для электрических двигателей емкостной ток рассчитывался по эмпирической формуле. Для напряжения 10 кВ:

где Sном - полная номинальная мощность двигателя;

Расчет емкостных токов всех присоединений приведён в таблице 4.1

Таблица 4.1 - Емкостные токи присоединений.

Коэффициент чувствительности:

Согласно ПУЭ коэффициент чувствительности должен быть не менее 1,25. Данное условие выполняется, следовательно, защита обладает достаточной чувствительностью.

5. Расчет уставок защит двигателей

Согласно требованиям ПУЭ в зависимости от мощности двигателя в качестве быстродействующей защиты должна применятся:

-Токовая однорелейная отсечка при мощности электрического двигателя менее 2 МВт;

-Токовая двухрелейная отсечка при мощности электрического двигателя 2 МВт и более при наличии защиты от замыканий на землю, либо трех релейная токовая отсечка при ее отсутствии.

-Продольная дифференциальная защита при мощности двигателя 5 МВт и более.

Мгновенная токовая отсечка (МТО)

Ток срабатывания МТО выбираем по условию отстройки от пускового тока двигателя согласно литературе [3]:

где kотс - коэффициент отстройки. Для выбранного терминала защиты принимаем kотс =1,2;

kп- кратность пускового тока;

Iном- номинальный ток двигателя;

Номинальный ток двигателя может быть найден по формуле:

где Pном.дв. - номинальная мощность двигателя, кВт;

Uном.дв. - номинальное напряжение двигателя, кВ;

з - КПД двигателя;

cos? - коэффициент мощности двигателя.

Для двигателя М 1:

Для двигателя М 2:

Расчетный ток срабатывания токовой отсечки:

Чувствительность защиты оценивается по току двухфазного дугового КЗ на выводах двигателя в минимальном режиме работы:

Для двигателя М 1:

Для двигателя М 2:

Коэффициент чувствительности токовой отсечки должен быть не меньше 2. Данное условие выполняется, следовательно, защита удовлетворяет условию чувствительности.

Дифференциальная защита двигателя

Расчет дифференциальной защиты двигателя произведем на примере двигателя М 2.

Определяется максимальный бросок пускового тока двигателя с учетом апериодической составляющей:

Где kапер - коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую пускового тока, принимаемый равным 1,8.

Определяется расчетное значение максимального тока небаланса, соответствующее броску пускового тока двигателя:

где =0,1 - максимальная погрешность трансформаторов тока;

- основная относительная погрешность измерения дифференциального тока устройством РЗА. Для принятого терминала =0,05

- технологический запас, обусловленный наличием дополнительных погрешностей. Принимается равным половине основной погрешности измерения =0,025.

Определяется максимальный ток небаланса в цепях дифференциальной защиты при броске пускового тока с учетом коэффициента отстройки:

где - коэффициент отстройки.

Выполняется расчет коэффициента торможения защиты:

Коэффициент торможения округляется до сотых в большую сторону.

Определяется значение уставки дифференциальной токовой отсечки:

Определяется максимальное значение тока небаланса при номинальном токе двигателя:

Ток срабатывания дифференциальной защиты также должен быть больше номинального тока двигателя:

Принимаем

Чувствительность защиты проверяется по значению тока двухфазного КЗ на вводах питания двигателя:

Согласно ПУЭ коэффициент чувствительности должен быть не меньше 2. Рассчитанная уставка удовлетворяет данному условию.

5.1 Защита от перегрузки

Производим расчет трехступенчатой защиты от перегрузки.

Первая ступень защиты выполняется с независимой характеристикой и работает с выдержкой времени и действием на отключение электродвигателя. Ток срабатывания защиты отстраивается от пускового тока электродвигателя и определяется по формуле:

где kп - кратность пускового тока электродвигателя;

kв - коэффициент возврата. Для выбранных терминалов kв=0,9.

Время срабатывания первой ступени защиты принимают равным

tс.зп.I= 0,2с. Это время позволяет выполнить отстройку срабатывания первой ступени от броска пускового тока. Данная ступень защиты может также выполнять функцию защиты от блокировки ротора при пуске, и осуществлять ближнее резервирование токовой отсечки.

Вторая ступень защиты выполняется с инверсной характеристикой и работает с действием на отключение электродвигателя. Время срабатывания защиты определяется по формуле:

где А - значение тепловой постоянной времени охлаждения статора для защищаемого электродвигателя. Значение А может находиться в диапазоне 60ч300 с, в зависимости от типа защищаемого двигателя. Так как значение А нам неизвестно, принимается значение минимально допустимой постоянной времени электродвигателя, согласно ГОСТ Р 52776-2007: А=150 с;

k - кратность тока статорной обмотки двигателя.

Ток срабатывания второй ступени определяется по формуле:

Третья ступень защиты выполняется с независимой характеристикой и работает с действием на сигнализацию. Ток срабатывания третьей ступени определяется по формуле:

где kотс=1,05 - коэффициент отстройки при действии защиты на сигнал;

kв=0,9 - коэффициент возврата;

Время срабатывания третьей ступени защиты от перегрузки выбирается из диапазона . Принимаем

Защита от однофазных замыканий на землю

Ток срабатывания защиты от замыкания на землю определяется по формуле (4.8). Емкостной ток присоединения найден в таблице 4.1:

Проверка уставок по чувствительности:

, следовательно, защита обладает достаточной чувствительностью.