Курсовая работа: Релейная защита и автоматика систем электроснабжения

I_доп=31 А, r_уд=7,81 мОм/м

Для прямой последовательности:

Для нулевой последовательности:

2 Выбор плавких вставки предохранителей для защиты электродвигателей

2.1 Расчет тока плавкой вставки предохранителя электродвигателя М1

Ток плавкой вставки предохранителя для тяжелых условий пуска определяется по формуле:

где

- коэффициент для тяжелых условий пуска;

- пусковой ток двигателя равный

- номинальный ток двигателя.

где

= 24 кВт - номинальная мощность двигателя;

= 0,4 кВ - номинальное напряжение;

0,8 - коэффициент мощности;

0,86- коэффициент полезного действия.

Выбран предохранитель ПН2-250 с током плавкой вставки 200 А.

Для остальных двигателей расчёт тока плавкой вставки ведётся аналогично, а данные расчёта сводятся в табл. 2.1

Таблица 2.1

Данные расчёта тока плавких вставок предохранителей.

2.2 Расчет тока плавкой вставки предохранителя, питающей группу электроприемников (FU2)

где

= 0,85 - коэффициент спроса; - пусковой ток наиболее мощного электродвигателя;

Выбираю предохранитель ПН2-250 с плавкой вставкой на 200 А. Время перегорания плавкой вставки 0,03с.

2.3 Расчет тока плавкой вставки предохранителя для Т4 на стороне ВН

Ток плавской вставки для предохранителя со стороны ВН трансформатора определяется по формуле:

где

номинальный ток трансформатора

3 Выбор уставок автоматов

3.1 Расчет тока уставки для защиты электродвигателя М1

Для защиты асинхронного электродвигателя ток уставки автомата с максимальным расцепителем определяется по формуле:

Для двигателя М₁ с ток уставки максимального расцепителя автомата равен: А

Выбран автомат ВА88-40 с номинальным током расцепителя 400А, с уставкой максимального расцепителя на 400А.

Для остальных электродвигателей расчёт уставок максимальных расцепителей аналогичен, а данные расчётов сводятся в табл.3.1

Таблица 3.1.

Данные расчёта уставок автоматов.

3.2 Расчет тока уставки для защиты группы электроприемников

Выбор уставки мгновенного расцепления автомата, питающего группу электродвигателей:

где

Выбран автомат ВА88-43 с номинальным током расцепителя 630 А с уставкой 630 А.

3.3 Расчет тока уставки для защиты трансформатора на стороне 0,4 кВ

Ток уставки автомата для защиты трансформатора от КЗ на стороне 0,4 кВ определяется по формуле :

где

номинальный ток трансформатора мощностью 1600 кВА.

Выбран автомат ВА07-440 с номинальным током расцепителя 4000А с уставкой на 4000А.

4. Проверка чувствительности предохранителя

Чувствительность предохранителя проверяю по условию:

где

ток однофазного замыкания на землю

Для двигателя М₁:

;

для двигателя М₂:

;

для двигателя М₃:

;

для двигателя М₄:

;

для двигателя М₅

.

Для предохранителя FU₃ :

Следовательно, предохранитель обладает достаточной чувствительностью.

5 Проверка чувствительности автоматов

Чувствительность автоматов проверено по условию:

Для двигателя М₁:

;

для двигателя М₂:

;

для двигателя М₃:

;

для двигателя М₄:

;

для двигателя М₅:

;

Автоматы обладают достаточной чувствительностью.

Чувствительность вводного автомата проверяю по условию:

где

27531 А - ток двухфазного КЗ на стороне НН трансформатора.

Следовательно, вводной автомат обладает достаточной чувствительностью.

6. Время срабатывания предохранителя и автомата

Время срабатывания плавкой вставки предохранителя определяется по кривым по зависимости тока плавкой вставки предохранителя от трёхфазного тока КЗ на зажимах двигателя.

Для двигателя М₁ с при

Для остальных двигателей ток перегорания плавкой вставки определяем аналогично, а данные расчётов приведены в табл. 2.1.

Время перегорания предохранителя FU₃ c I_пл=200А равно .

Время срабатывания автомата с мгновенным расцепителем равно нулю т.е. автомат срабатывает мгновенно, т.е.

.

7. Проверка селективности между элементами релейной защиты

Селективность по времени между последовательно установленными предохранителями устанавливается при условии:

,

где

время перегорания плавкой вставки большего предохранителя,

время перегорания плавкой вставки меньшего предохранителя.

,

где 0,10,5 с - время перегорания плавкой вставки предохранителя FU₄ двигателя М₄.

Автоматы, защищающие двигатели М₁-М₅ мгновенного действия, т.е. t_QF4=0с. Ступень селективности примем равной 0,15с, тогда время срабатывания автомата, защищающего группу двигателей, будет равно 0,15с, а время срабатывания автомата, защищающего трансформатор, будет равно:

с

Выбрано минимальное стандартное время 0,16с.

Время срабатывания МТЗ на выключателе Q₁₁ определяется по времени срабатывания выключателя QF₁ при ступени селективности 0,7с, т.е.

t_МТЗ.Q11=t_QF1+0,7=0,16+0,7=0,86 c.

Время срабатывания МТЗ при Q8 равно

t_МТЗQ8=t_МТЗQ11+0,7=0,86+0,7=1,56 с.

Время срабатывания МТЗ при Q6 равно

t_МТЗQ6=t_МТЗQ8+0,7=1,56+0,7=2,26 c.

Время срабатывания МТЗ при Q3 равно

t_МТЗQ3=t_МТЗQ6+0,7=2,26+0,7=2,96 c

Время срабатывания МТЗ при Q1 равно

t_МТЗQ1=t_МТЗQ3+0,7=2,96+0,7=3,66 с

8. Защита высоковольтного двигателя напряжением 35 кВ

Согласно ПУЭ-7 п.5.3.43-5.3.54 для синхронные электродвигатели выше 1кВ предусматривается защита от

-междуфазных КЗ в обмотке статора и на её выводах;

-замыкания на землю обмотки статора;

-перегрузок;

-понижения или превышения напряжения.

-от асинхронного режима работы

8.1 Защита двигателя от междуфазных КЗ в обмотке статора и на её выводах

Для защиты применяется токовая отсечка. Ток срабатывания защиты определяется по формуле:

где

- коэффициент надёжности,

пусковой ток двигателя, который равен 5•,

номинальный ток двигателя рассчитанный по:

где

Р_н = 1600 кВт - номинальная мощность;

U_н =35 кВ, номинальное напряжение;

соs = 0,88 - коэффициент мощности;

= 0,95- коэффициент полезного действия.

,

.

Ток срабатывания реле равен:

где

- коэффициент для схемы соединения реле и трансформатора по схеме неполной звезды,

коэффициент трансформации трансформатора тока типа ТЛМ 35-1-50/5-10Р

Выбрано реле РТ- 40/50 с током срабатывания 22,1 А при последовательном соединении.

Чувствительность защиты проверяется по коэффициенту чувствительности:

где

ток двухфазного короткого замыкания

,

где

ток трёхфазного короткого замыкания, который определяется по формуле:

где

- мощность КЗ на шинах двигателя

Защита обладает достаточной чувствительностью.

8.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора

Для решения вопроса о применении защиты при замыкании на землю определяется ток срабатывания защиты по формуле:

где

- коэффициент надёжности;

коэффициент, учитывающий бросок емкостного тока при внешних КЗ на землю. Принимаю для защиты со временем действия 1ч2с.

Ток замыкания на землю определяется по формуле:

где

- угловая частота;

емкость двигателя, который определяется по формуле:

где

коэффициент, учитывающий класс изоляции (класс Б) при ;

- номинальное напряжение;

n = 1500 об/мин - скорость вращения двигателя;

полная мощность двигателя, определяется по формуле:

Защиту от замыкания на землю не устанавливаю, т.к. ток замыкания на землю менее 10А при мощности менее 2000 кВт.

8.3 Защита двигателя от перегрузки

Для защиты, применяется токовое реле, включённое в фазу А. Ток срабатывания защиты при перегрузке определяю по формуле:

где

коэффициент надёжности при защите с действием на отключение;

коэффициент возврата.

Ток срабатывания реле определяю по формуле:

Выбрано реле типа РТ-40/20 с током срабатывания 10,3 А при параллельном соединении катушек реле. Выдержка времени защиты от перегрузки 10с.

8.4 Защита двигателя от понижения напряжения

Напряжение срабатывания реле определяется по формуле:

где

- коэффициент возврата;

коэффициент надёжности;

- коэффициент трансформации трансформатора напряжения типа НТМИ-35 или ЗНОЛ-35 000/100.

Выбрано реле РН- 54/48 с напряжением срабатывания 47 В. Выдержка времени защиты составляет 10с.

8.5 Проверка трансформаторов тока ТА1 и ТА2 двигателя 35кВ на 10% погрешность

Формулу для расчета вторичной нагрузки трансформатора тока при схеме соединения трансформаторов тока на разность токов двух фаз по:

где

R_пр - сопротивление соединительных проводов, Ом;

Z_рф - сопротивление реле, включенных в фазу, Ом;

R_пер = 0,1 Ом - сопротивление переходных контактов.

,

,

,

где

l - длина провода (кабеля) от трансформатора тока до реле, м;

S - сечение провода (жилы кабеля), мм²;

- удельная проводимость провода (жилы кабеля), ;

S_р, S_р.обр - потребляемая мощность реле, ВА;

I_ср, I_ср.обр - ток срабатывания соответственно реле в фазе и реле в обратном проводе, А.

Для реле РТ-40 принято S_р=0,8 ВА, S_р.обр = 0,5 ВА, I_ср=5,453 А, I_ср.обр=1,46 А. Тогда

;

;

Кратность расчетного первичного тока к I_1н трансформатора тока по

где

К₂ = 1,2 - коэффициент, учитывающий неточность расчетов и влияние апериодической составляющей тока К.З на работу трансформаторов;

К₁ = 0,8 - коэффициент, учитывающий возможное ухудшение характеристик намагничивания трансформаторов тока.

По кривой 10% погрешности трансформатора тока найдено Z_н.доп=5,4 Ом, что больше расчетного 1,95 Ом.

Трансформаторы тока будут работать в заданном классе точности.

9 Расчёт защиты цехового трансформатора Т3,Т4

Согласно ПУЭ п.3.2.51 Цеховые трансформаторы защищаю от следующих повреждений и ненормальных режимов:

-междуфазных КЗ в обмотках трансформатора и на их выводах;

-перегрузок;

-понижения уровня масла в баке трансформатора типа ТМ, при повышении или понижении давления в баке трансформатора типа ТМ.

-замыканий между витками одной фазы.

9.1 Защита трансформатора от междуфазных КЗ в обмотках и на их выводах

Для защиты трансформатора мощностью до 2500 кВA принимаются предохранители с током плавкой вставки: