Проектирование системы электроснабжения механического цеха (стр. 6 из 17)

(43)

кА

1.9 Выбор и расчет релейной защиты. Построение карты селективности

1.9.1 Выбор и расчет релейной защиты

Для защиты фидера 10 кВ предусматривается максимальнотоковая защита и токовая отсечка. Защиту выполняем на реле типа РТ‑80.

Ток срабатывания определяем по формуле:

(44)

где I_max_нагр. – максимальный ток нагрузки, который может проходить по защищаемому элементу в наиболее тяжелом режиме при аварийном отключении параллельно работающих трансформаторов и линии 10 кВ, А:

(45)

к_тт – коэффициент трансформации тока:

;

к_н. – коэффициент надежности. к_н. = 1,6; [8]

к_сх. – коэффициент схемы. к_сх. = 1 (трансформаторы тока включены в неполную звезду); [8]

к_р. – кратность тока нагрузки. к_р = 2,2;

к_в – коэффициент возврата реле. Для реле типа РТ‑80 к_в = 0,85, но при к_р > 1,6 к_в не учитывается. [8]

Принимаем ток установки реле i_уст. = 5 А. Определяем ток срабатывания защиты I_с.з., А:

(46)

Определяем коэффициент чувствительности защиты к_ч.:

(47)

Условие к_ч

1,5 выполняется.

Коэффициент чувствительности защиты, как резервной:

I_кз3(0,4) = 20,8 кА

кА

Согласование защиты трансформатора ТП на стороне 0,4 кВ и фидера 10 кВ по току:

Для защиты принимаем реле типа РТ‑81/1: [9]

i_н.уст. = (4 – 10) А, принимаем i_уст. = 5 А;

t_н.ср. = (0,5 – 4) с.

Время уставки срабатывания защиты t_уст. определяется:

t_уст. = t_ср.АВМ +

t, (48)

где t_ср.АВМ – уставка времени срабатывания АВМ. t_ср.АВМ = 0,25 с;

t – ступень селективности.

t = 0,75 с.

t_уст. = 0,25 + 0,75 = 1 с

Таблица 10. Времятоковая характеристика реле РТ‑81/1

I/I_уст_.	1,5	2	3	4	5	6	7	8	9	10
I, кА	0,3	0,4	0,6	0,8	1	1,2	1,4	1,6	1,8	2
I_0,4, кА	7,9	10,5	15,75	21	26,25	31,5	36,75	42	47,25	52,5
t_ср. при t_уст. = 1 с	3,3	2,1	1,5	1,3	1,15	1,08	1,05	1,03	1,01	1

Ток отсечки отстраивается от тока короткого замыкания на низшей стороне трансформатора, ток короткого замыкания берется в конце защищаемого участка, т.е. на вводах 0,4 кВ трансформатора (К2).

кА

Ом

Ток токовой отсечки на стороне 0,4 кВ определяется по формуле:

I_то(0,4) = к_н.´I_кз2, (49)

I_то(0,4) = 1,6 ´ 23,59 = 37,75 кА

Ток токовой отсечки на стороне 10,5 кВ составит:

кА

Кратность тока токовой отсечки для выбранного реле РТ‑81/1 принимаем

к_то = 5.

(50)

1.9.2 Построение карты селективности ступеней МТЗ

Селективностью, другими словами избирательность, защиты называют способность защиты при токах короткого замыкания и перегрузках отключать только поврежденный участок сети ближайшим к месту повреждения защитным аппаратом. Во всех случаях нужно стремиться к тому, чтобы токи короткого замыкания отключались аппаратом защиты без выдержки времени. Это уменьшает размеры повреждений, снижает опасность возгорания изоляции, прожога труб.

Проверку селективности действия защиты осуществляем путем сопоставления их защитных характеристик, наносимых в одном масштабе на карту селективности. Карту селективности строят в логарифмическом масштабе, по оси X откладывают ток, А, а по оси Y – время. Далее на построенную сетку карты селективности наносим защитные характеристики выбранных аппаратов защиты для рассматриваемого участка сети с указанием их типов; откладываем величины I_н.дв., I_п.дв., I_н.шра, I_{пик.шра}. Затем величины токов короткого замыкания рассчитанных для рассматриваемого участка откладываем на карту селективности по шкале токов и восстанавливаем перпендикуляры. Выбранная защита считается селективной, если отношение времени срабатывания соответствует условию:

t_бол./t_мен.³ (1,7 ¸ 3).

1.10 Выбор и проверка элементов высокого напряжения: ячейки КРУ и ее оборудования, высоковольтного кабеля к цеховой ТП

1.10.1 Выбор ячейки КРУ на ГПП

Принимаем к установке на РП ячейки типа КРУ‑2–10Э с выключателями ВМП‑10К с электромагнитным приводом ПЭ‑11. [2] ъ

1 Выключатель ВМП‑10К с электромагнитным приводом ПЭ‑11

2 Трансформатор ТПЛ‑10

3 Трансформатор ТЗЛ – 0,5

Рисунок 7

В ячейке установлены два трансформатора тока ТПЛ‑10. Для питания земляной защиты применяется трансформатор тока ТЗЛ. [2]

1.10.2 Выбор и поверка оборудования ячейки

1) Выбор и проверка высоковольтного выключателя

Исходные данные:

I» = I_¥ = 7,94 кА; U_н.уст. = 10 кВ (по заданию) i_у. = 20,24 кА S² = 144,4 МВА

I_раб. = 39 А; t_ф. = 0,25 с

По исходным данным выбираем выключатель ВМП‑10К.

Таблица 11 Технические данные выключателя ВМП‑10К

Тип	U_н., кВ	I_н., А	i_max, кА	I_{t = 10 с}, кАс	I_по, кА	S_по, МВА
ВМП‑10К	10	600	52	14	20	350

Проверяем выбор высоковольтного выключателя по следующим условиям:

а) по электрической прочности U_н.уст£ U_н.выкл.

U_н.уст. = 10 кВ = U_н.выкл. = 10 кВ

б) по нагреву в длительном режиме I_раб.£ I_н.выкл.

I_раб. = 39 А < I_н.выкл. = 600 А

в) поверка на динамическую устойчивость i_у.£ i_max

i_у. = 20,24 кА <i_max = 52 кА

г) поверка на отключающую способность S» £ S_по (I» £ I_по)

S» =144,4 МВА <S_по = 350 МВА

I» = 7,94 кА < I_по = 20 кА

д) проверка на термическую устойчивость I_¥²´ t_ф£ I_t²´ t

I_¥²´ t_ф = 7,94²´ 0,25 = 15,8 кА²с < I_t²´ t = 14²´ 10 = 1960 кА²с

Выбранный выключатель – ВМП‑10К подходит по всем условиям.

2) Выбор и проверка выключателя нагрузки

Исходные данные:

I» = I_¥ = 7,94 кА; U_н.уст. = 10 кВ (по заданию) i_у. = 20,24 кА S² = 144,4 МВА

I_раб. = 39 А; t_ф. = 0,25 с

По исходным данным выбираем выключатель ВНП₃-17.

Таблица 12 Технические данные выключателя нагрузки ВНП₃-17

Тип	U_н., кВ	Тип предохранит.	I_н.раб., А	I_{пред.отключ.}		i_у._max, кА	I_вкл, А	S_по, МВА
				действ.	max
ВНП₃-17	10	ПК‑100/50	50	12	8,6	24,99	9	300

Проверяем выбор выключателя нагрузки по следующим условиям:

а) по электрической прочности U_н.уст£ U_н.выкл.

U_н.уст. = 10 кВ = U_н.выкл. = 10 кВ

б) по нагреву в длительном режиме I_раб.£ I_н.выкл.

I_раб. = 39 А < I_н.выкл. = 50 А

в) поверка на динамическую устойчивость i_у.£ i_max

i_у. = 20,24 кА <i_max = 25 кА

г) поверка на отключающую способность S» £ S_по (I» £ I_по)

S» =144,4 МВА <S_по = 300 МВА

I» = 7,94 кА < I_по = 12 кА

д) проверка на термическую устойчивость I_¥²´ t_ф£ I_t²´ t

I_¥²´ t_ф = 7,94²´ 0,25 =15,8 кА²с < I_t²´ t = 12²´ 10 = 1440 кА²с

Выбранный выключатель нагрузки – ВНП₃-17 подходит по всем условиям.