• Ешқандай Нәтиже Табылған Жоқ

8. РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ 1 Расчёт токов КЗ в сетях напряжением выше 1 кВ

9.6 Выбор автоматических выключателей

Выбор автоматических выключателей осуществляется по следующим условиям:

ном.а р

I I (9.33)

ном.р р

I I (9.34) где Iном.а – номинальный ток автомата, А; Iном.р – номинальный ток теп- лового расцепителя автомата, А; Iр – расчётный ток линии, защищаемой ав- томатом, А.

откл к,

I I (9.35) где Iоткл,Iк, - соответсвтенно расчетный и предельный ток отключения корокого замыкания, кА.

Проведём выбор автоматических выключателей, устанавливаемых во вводных панелях на стороне 0,4 кВ цеховых трансформаторов.

Расчетный ток для однотрансформаторных ТП:

т нр

н

I S

 3 U

 , (9.36) где Iнр – номинальный ток расцепителя выключателя, А.

Расчетный ток для двухтрансформаторных ТП:

т нр

н

1, 4 3 I S

U

 

 . (9.37)

Проверку надежности отключения автоматом аварийного участка сети при однофазном КЗ в любой зоне производится по условию для автоматов с номинальным током более 100А:

к(к) 1, 25 ср.р

I  I , (9.38)

для невзрывоопасных зон:

к(к) 3 ном.р.

I  I , (9.39)

Приведём пример для выбора автоматических выключателей в ТП1:

Данная подстанция является двухтрансформаторной, следовательно для выбора автомата воспользуемся выражением (9.44):

нр т

н

1, 4 1, 4 630

3 S 3 0, 4 1273 А

I U

 

 = =

 

Выключатели допускают регулировку номинального тока уставки мак- симального расцепителя (Iнр) тремя ступенями в пределах от номинального тока выключателя Iном до 0,8·Iном или до 0,63·Iном.

Выбираем автомат ВА55-43 с Iном=1600 А, Iнр=1600 А > 1273 - условие выполняется, поэтому номинальный ток уставки максимального расцепителя выбираем равным Iнр=1600 А.

Произведем проверку автоматического выключателя ВА55-43 на пре- дельно отключаемый ток по условию и чувствительность срабатывания к то- ку КЗ из условия (9.39) и (9.40):

36кА ≥ 18,57 кА;

10,103 кА ≥ 1,25 ∙ 1,6 = 2 кА.

10,103 кА ≥ 3∙ 1,6 = 4,8 кА

Аналогично производим выбор остальных автоматов. Номинальные токи секционных выключателей выбираются на ступень ниже номинальных токов вводных автоматов. Результаты расчёта сводим в таблицу 9.15 и 9.16.

Таблица 9.20 – Выбор секционных выключателей 0,4 кВ ТП 𝐼к𝑚а𝑥,

кА 𝑖у, кА Тип выключа-

теля 𝐼на, А 𝐼нр, А 𝐾отс 𝐼откл, кА ТП1 10,103 18,573 ВА 55-43 1250 1250 2 31 ТП4 10,087 18,545 ВА 55-43 1250 1250 2 31

Таблица 9.19 – Выбор автоматических выключателей 0,4 кВ ТП 𝐼к𝑚а𝑥,

кА 𝑖у, кА 𝐼р, А Тип выклю-

чателя 𝐼на, А 𝐼нр, А 𝐾отс 𝐼откл , кА ТП

1 10,103 18,573 1273 ВА 55-43

1600 1600 2 31 ТП

2 12,21 22,447 1443 ВА 55-43

1600 1600 2 31 ТП

3 10,08 18,533 909,3 2

ВА 55-43

1000 1000 2 31 ТП

4 10,087 18,545 1273 ВА 55-43

1600 1600 2 31

Выберем автоматические выключатели для защиты конденсаторных установок. Конденсаторные установки должны иметь защиту от токов КЗ, действующую на отключение без выдержки времени. Номинальный ток БНК определяется по формуле:

нр нк БНК н

1,3 3 I I Q

U

=

. (9.40) Для БНК, установленном на ТП 1, типа АКУ-0,4-220-20У3:

нр нк

1,3 220

412,8

3 0, 4 А

I I

 = =

 .

По [1] выбираем автомат ВА55-41 с Iном=630 А, Iнр=504 А.

Аналогично производим выбор автоматов для остальных БНК. Резуль- таты расчета сводим в таблицу 9.17.

Таблица 9.21– Автоматические выключатели для БНК

№ ТП QБНК,

квар IНК, А Тип

выключателя Iном, А Iнр, А

ТП1 2х220 412,8 ВА 55-41 630 504

ТП2 1x240 450,33 ВА 55-41 630 504

ТП3 1x450 844,37 ВА 55-41 1000 1000

ТП4 2x250 469,09 ВА 55-41 630 504

10 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА ЭЛЕМЕНТА СИ- СТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Проектируются к установке следующие виды РЗиА для элементов электроснабжения завода, согласно:

а) на кабельных линиях питающих РП предприятия от ПC 110/10 кВ установим максимальную токовую защиту (МТЗ), токовую отсечку (ТО) без выдержки времени, защиту от замыканий на землю, автоматическое повтор- ное включение (АПВ), устройство резервирования при отказе выключателя (УРОВ) ;

б) на вводном выключателе (выключатель марки ВВ/TEL-10-630) РП предприятия установим логическую защиту шин (ЛЗШ), дуговую защиту (ДЗ), устройство резервирования при отказе выключателя (УРОВЗ) , автома- тическое повторное включение (АПВ) и автоматический ввод резерва (АВР);

в) на секционном выключателе (выключатель марки ВВ/TEL-10-630) РП предприятия установим МТЗ и автоматический ввод резерва (АВР), устройство резервирования при отказе выключателя (УРОВ);

г) для защиты отходящих от РП к ТП магистралей примем к установке МТЗ, ТО без выдержки времени, защиту от замыканий на землю, устройство резервирования при отказе выключателя (УРОВ);

д) для защиты трансформаторов цеховых подстанций устанавливают защиту от однофазных коротких замыканий на землю на стороне низшего напряжения. Защиту от однофазных коротких замыканий на землю осу- ществляем автоматическим выключателем с расцепителем максимального тока, установленным на стороне низшего напряжения;

е) защита секций и АВР на стороне 0,4кВ ТП осуществляется автома- тическими выключателями (выбор автоматических выключателей был про- изведён в девятом разделе дипломного проекта);

ж) защита элементов в сети 0,4кВ. Основной защитой в таких сетях яв- ляется токовая защита. Защита осуществляется плавкими предохранителями и автоматическими выключателями.

Поскольку объемом дипломного проекта не предусматривается выбор всех перечисленных элементов релейной защиты и автоматики, в качестве примера ограничимся расчетом параметров защиты секционного выключате- ля на РП 10 кВ предприятия.

Рисунок 10.1- Поясняющая схема для выбора параметров защиты сек- ционного выключателя

Рассчитаем уставку МТЗ секционного выключателя. Ток срабатыва- ния защиты

отс сз

сз р

в

k k

I I

k

=   , (10.1)

где kотс – коэффициент отстройки реле, kотс =1,1;

kсз – коэффициент, учитывающий самозапуск электродвигателей;

kв – коэффициент возврата реле, kв =0,95. Ток срабатывания реле МТЗ

ср сх сз

Т

I K I

= n  , (10.2)

где Kсх – коэффициент схемы, для неполной звезды Kсх =1. nТ – коэффициент трансформации трансформаторов тока.

Для трансформаторов тока типа ТОЛ-10-200/5-0,5/10Р У3, которые установлены в камере секционного выключателя, nТ =200 / 5=40.

Определим коэффициент самозапуска. Для этого сначала найдем мак- симальные рабочие и пусковые токи АД и трансформаторов и сведем в таб- лицу 10.1:

ном.дв дв

ном

400 27,43 A.

3 cos 3 10 0,946 0,89

I Р

U  

= = =

     

Таблица 10.1 – Результаты расчета токов

Наименование Мощность Iном, А Kп Iпуск, А

АД 400 кВт 27,43 5,3 145,37

2хТМГ-33/630 630 кВА 36,37 2,9 105,47

ТМГ-33/100 1000 кВА 57,73 2,9 167,41

Сумма - 157,9 - 523,72

Определим сопротивление системы:

с ном(3)

10 1,059 Ом.

3 5, 45 3 к

x U

I

= = =

 

Определяем сопротивление трансформатора ТРДН-40000/110, пита- ющего одну шину РП:

2 2

ном тр к

ном

1,875 10,5 10

0, 492 Ом.

100 100 40

U x U

S

=  =   =

Рассчитаем эквивалентное сопротивление нагрузки:

нагр ном

пуск

10000

11,024 Ом.

3 3 523,72

x U

= I = =

 

Определяем ток самозапуска:

сз ном

нагр тр с

10000

459,125 А.

3 ( ) 3 (11,024 0, 492 1,059)

I U

x x x

= = =

 + +  + +

Тогда коэффициент самозапуска будет равен:

сз сз

раб

459,125 157,9 2,9.

k I

= I = =

Тогда ток срабатывания защиты по (10.1)

сз 1,1 2,9

262,16 880,306 I = 0,95  = А.

Следовательно, ток срабатывания реле в соответствии с (10.2)

р 1

880,306 22,008

с 40

I =  = А.

Минимальный ток в реле при двухфазном КЗ

(2) сх кз(3) сх кз

р.min

Т Т

3

K 2 I

K I

I n n

 

= = , (10.3)

где Iкз(3) – ток трехфазного КЗ на шинах РП, Iкз(3) =5,45 кА (из табли-

3 р.min

1 3 5, 45 10

2 117,99

I 40

  

= = А.

Коэффициент чувствительности защиты при двухфазном КЗ

р.min ч

k I

= I ; (10.4)

ч 2,0

k . (10.5)

ч 117,99

5,361 2,0 22,008

k = =  ,

следовательно, МТЗ будет успешно срабатывать.

Выдержка времени защиты отходящих от РП линий tсз.л =0, 4 с. Вы- держка времени МТЗ на секционном выключателе должна быть на ступень больше выдержки времени защиты отходящих линий:

tсз =tсз.л + t; (10.6)

сз 0,4 0,4 0,3 0,7

t = +  =t + = с.

Время действия АВР выбирается исходя из следующих условий:

1) условия отстройки от времени срабатывания защит, в зоне действия которых КЗ могут вызвать снижение напряжения:

tср.АВР  + t1 t; (10.7)

где t1 – наибольшее время срабатывания защит присоединений;

t – ступень селективности;  =t 0,3 с.

2) по условию согласования с другими видами устройств противоава- рийной автоматики.

Принимаем время срабатывания АВР по (10.7)

ср.АВР 0, 4 0,3 0,7

t = + = с.

На листе 6 графической части показана принципиальная схема релей- ной защиты секционного выключателя на РП 10 кВ. Коротко опишем работу схемы защиты.

Опишем работу схемы защиты. Релейная защита и автоматика секци- онного выключателя осуществляется блоком А, который осуществляет функцию «токовой отсечки», действующей некоторое время после включе- ния секционного выключателя Q3 (BB/TEL-10-630 У3) и «МТЗ» с выдержкой времени. Блок А также производит АВР выключателя и контролирует поло- жение разъединителей QS1,QS2 (РВЗ 10-630 У3) и выключателя Q3.

В схеме имеется возможность ручного управления выключателем Q3 с помощью переключателя SA1 и кнопок SB1,SB2.

Контроль неисправностей питания осуществляется с помощь сигналь- ной лампы SB3. При отключенном выключателе и отсутствии неисправно- стей во вторичных цепях горят сигнальные лампы HL2 и HL4.

Для контроля температуры служит термостат SK1.

Коротко опишем работу схемы защиты.

При отключении одного из рабочих вводов (выключатель Q1 или Q2) сраба- тывает промежуточное реле KL2 и KL4. Реле KL4 своим контактом KL4 включает блок релейной защиты А. Реле KL2 подает сигнал на блок управле- ния выключателем AF3 и выключатель включается. При включении Q3 гас- нет сигнальная лампа HL2 и загорается HL1. Если включение выключателя произошло на короткое замыкание, то блок А функцией «токовой отсечки»

отключит выключатель без выдержки времени и запретит его повторное включение. Если КЗ произошло через некоторое время после включения вы- ключателя, то блок А функцией «МТЗ» отключит выключатель через проме- жуточное реле KL2 с выдержкой времени.

11. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ИЗМЕРЕНИЯ, УЧЕТ И ЭКОНОМИЯ