Расчет уставок релейной защиты (стр. 4 из 7)

1. Находим I_дл:

I_дл=S_н/(Ö3×U_н),

где S_н – номинальная мощность трансформатора, кВА

U_н – номинальное напряжение сети, кВ

I_дл – длительно допустимый ток защищаемой цепи, А

I_дл=2500/(Ö3×6)=240 А

2. Ток срабатывания защиты выбирается таким образом, чтобы был обеспечен возврат реле при прекращении перегрузки и снижении тока до длительно допустимого значения, т.е.

I_с.п.³k_о×I_дл/k_в,

где I_с.п. – ток срабатывания защиты, А

k_о – коэффициент отстройки, учитывающий разброс характеристик реле, точность уставки и т.д.

k_в – коэффициент возврата реле, для электронных реле k_в=0,95, k_о=1,05. [9 стр263]

k_о×I_дл/k_в=1.05×240/0.95=265

I_с.п.³265

3. Рассчитываем ток срабатывания реле:

I_с.р.=k_сх×I_с.п/К,

где k_сх – коэффициент схемы, k_сх=1 для неполной звезды [9 стр263]

К – коэффициент трансформации трансформаторов тока, К=60

I_с.р - ток срабатывания реле, А.

I_с.р.=1×240/60=4 А

4. Определяем коэффициент чувствительности

К_ч=I_кmin/I_с.п.,

где К_ч - коэффициент чувствительности, К_ч³1.2¸1.5 [3 стр 443]

I_кmin – минимальный ток КЗ, А.

В качестве I_кmin принимаем ток двухфазного КЗ равный Ö3/2 трехфазного тока.

К_ч=Ö3×2870/(265×2)=9.4, что соответствует ПУЭ гл. 3.2.

5. Трансформатор КТП-2 является наиболее удаленным от источника питания, поэтому выбираем уставку МТЗ по времени 0.5 с.

Остальные расчеты ведутся аналогично.

Токовая отсечка

Токовой отсечкой называется мгновенная токовая защита с ограниченной зоной действия. Селективность ТО обеспечивается не выдержкой времени, а зоной её действия. В этой зоне ток срабатывания ТО отстраивается не от тока нагрузки, а от тока КЗ в конце защищаемой линии.

1. Находим ток срабатывания ТО:

I_с.о.=k_о×I_кmax,

где I_с.о. – ток срабатывания отсечки, А.

I_кmax – максимальный ток КЗ на шинах НН трансформатора.

В этом случае ТО будет защищать кабель и обмотку ВН трансформатора.

I_с.о.=1.05×2900=3045 А

2. Находим ток срабатывания реле:

I_с.р.= k_сх×I_с.о./К

I_с.р.=1×3045/60=50.7 А

3. Находим коэффициент чувствительности:

К_ч=I_кmin/I_с.о.

где I_кmin – минимальный ток КЗ в конце защищаемой линии, т.е. на стороне ВН трансформатора.

К_ч=(Ö3/2)×11260/3045=3.2, что соответствует ПУЭ гл. 3.2.

Остальные расчеты ведутся аналогично

Защита от замыканий на землю

Защиту от замыканий на землю обеспечивает трансформатор тока нулевой последовательности (ТНП), устанавливаемый непосредственно на кабеле перед воронкой (рисунок 8).

Рисунок 8 - Защита от замыканий на землю с кабельным ТНП.

При замыкании в сети на землю токи повреждения могут замыкаться как через землю, так и по проводящей оболочке кабеля, в том числе и неповрежденного, что может вызвать неправильное действие защиты. Поэтому воронку и кабель на участке от ТНП до воронки изолируют от земли, а заземляющий провод присоединяют к воронке кабеля и пропускают через отверстие магнитопровода ТНП в направлении кабеля. При таком исполнении цепей защиты токи, проходящие по броне и проводящей оболочке кабеля, компенсируются токами, возвращающимися по заземляющему проводу.

1. Находим ток срабатывания защиты:

I_с.з.=k_отс×3×I_с,

где I_с.з. – ток срабатывания защиты, А.

k_отс – коэффициент отстройки, обусловленный броском емкостного тока в момент замыкания, k_отс=4.5 для защит без выдержки времени [1 стр213].

I_с – собственный емкостный ток линии.

I_с.з.=4.5×3×0.162=2.2 А.

Остальные расчеты ведутся аналогично.

Результаты сводятся в таблицу 7.

Защита минимального напряжения (ЗМН) используется для защиты высоковольтных двигателей и электроприемников, самозапуск которых при восстановлении питания после кратковременного перерыва недопустим или нежелателен. Защита минимального напряжения срабатывает при исчезновении напряжения или при его снижении ниже установленного значения. Напряжение срабатывания ЗМН принимается равным 70% от номинального напряжения сети, а время срабатывания принимается на ступень селективности больше времени действия быстродействующих защит от коротких замыканий.

Рассчитаем уставку по напряжению, В:

U_ср=0.7×U_н,

где: Uн – номинальной напряжение сети.

U_ср=0.7×6000=4200 В

Наименование			Обозначение	Ячейка
				Яч. 7,15 КТП-1	Яч. 5,13 КТП-2	Яч. 6,14 КТП-3	Яч, 2,19 ТСН-1,2	Яч. 16 ВН-2	Яч. 4,17 Ввод	Яч. 11 Секц. выкл.
Исходные данные	Номинальный рабочий ток, А.		Iн	240	154	154	2.4	38	809	423
	Коэффициент трансформации ТТ		K	60	40	40	-	10	160	100
	Емкостный ток при ОЗЗ, А.		Iс	0.16	0.12	0.14	-	0.08	-	-
Максимальная токовая защита	Расчетные коэффициенты	Схемы	kсх	1	1	1	-	1	1	1
		Отстройки	kо	1.05	1.05	1.05	-	1.05	1.05	1.05
		Возврата	kв	0.95	0.95	0.95	-	0.95	0.95	0.95
	Ток КЗ в зоне защиты	Максимальный, кА.	Iкmax	11.79	11.79	11.74	12	11.69	12	12
		Минимальный, кА.	Iкmin	2.5	1.77	1.76	0.039	9.7	9.96	9.96
	Ток срабатывания защиты		Iс.п.	264	169	169	6.3	42	890	465
	Чувствительность защиты		kч	9.5	10.5	10.5	-	230	11	21
	Время срабатывания защиты, с.		tс.п.	0.5	0.5	0.5	-	1.2	1.2
Токовая отсечка	Расчетные коэффициенты	Схемы	kсх	1	1	1	-	1	1	1
		Отстройки	kо	1.05	1.05	1.05	-	1.05	1.05	1.05
	Ток КЗ в зоне защиты	Максимальный, кА.	Iкmax	11.79	11.79	11.74	-	11.69	12	12
		Минимальный, кА.	Iкmin	9.8	9.8	9.6	-	9.7	9.96	9.96
	Ток срабатывания защиты		Iс.о.	3045	2142	2142	-	2000	5000	5000
	Чувствительность защиты		Iч	3.2	4.6	4.5	-	4.9	2	2
	Время срабатывания защиты, с.		tс.о.	0	0	0	-	0	0.6	0.3
Защита от замыканий на землю	Коэффициент отстройки		kо	4.5	4.5	4.5	-	4.5	-	-
	Ток срабатывания защиты		Iс.з.	2.16	1.62	1.89	-	1.08	-	-
Защита минимального напряжения	Уставка по напряжению, В.		Uс.з	-	-	-	-	4200	-	-
	Время срабатывания защиты, с.		Tс.з.	-	-	-	-	0.5	-	-

Таблица 7 - Выбор защит.

2.7. Выбор марок и сечений кабелей

Сечение кабелей выбирается по длительному току электроустановки и проверяется на термическую устойчивость при коротком замыкании.

Рассмотрим выбор кабелей на примере отходящей линии между яч. 4 РУ-6 кВ и трансформатором Т-1 КТП-1.

1. Определим длительный ток, А:

I_дл=S_н/(Ö3×U_н),

где: S_н – номинальная полная мощность электроустановки, кВА;

U_н – номинальное напряжение сети, кВ.

I_дл=2500/(Ö3×6)=240.5 А.

2. Определяем минимальное сечение жил кабель по условиям термической устойчивости при коротком замыкании:

S_min=I_к×Ö(Т_а+t_с.з.+t_о.в.)/С,

где: I_к – максимальный ток КЗ, А;

Т_а – постоянная затухания апериодической составляющей тока КЗ, с;

t_с.з. – время срабатывания защиты, с;

t_о.в. – время отключения выключателя, с;

С – коэффициент термической устойчивости для кабелей с алюминиевыми жилами.

S_min=11790×Ö(0.01+0.015+0.03)/88=31.5 мм²

3. Выбираем кабель АВВГ-6 (3´95) с максимальным длительным током 255 А.

Остальные расчеты ведутся аналогично.

Результаты сводятся в таблицу 8.

Таблица 8 - Выбор кабелей.

Трасса		Кабель
Начало	Конец	Марка	Количество и сечение жил	Длина, м	Номинальный ток кабеля, А
ячейка 3	п/с "Голованы"	ААБл-6	2(3*150)	1050	300
ячейка 18	п/с "Голованы"	ААБл-6	2(3*150)	1050	300
ячейка 4	КТП-1 Т-1	ААБл-6	3*95	180	255
ячейка 17	КТП-1 Т-2	ААБл-6	3*95	180	255
ячейка 5	КТП-2 Т-1	ААБл-6	3*50	170	165
ячейка 16	КТП-2 Т-2	ААБл-6	3*50	170	165
ячейка 6	КТП-3 Т-1	ААБл-6	3*50	210	165
ячейка 15	КТП-3 Т-2	ААБл-6	3*50	210	165
ячейка 18	ВН-2	ААБл-6	3*25	250	85

2.6 Что такое система релейной защиты и автоматики (РЗА).