Релейная защита, автоматика и телемеханика в системах электроснабжения промышленных предприятий

2. на линии питающей РП:

• защиту от многофазных КЗ;
• защита от ОКЗ на землю;

3. у трансформаторов РП и ГПП:

• защиту от многофазных КЗ на выводах и в обмотках;
• однофазных КЗ на землю в обмотках и на выводах сети с  глхозаземленной нейтралью;
• токов в обмотках обусловленных внешними КЗ;
• токов в обмотках обусловленных перегрузками;
• понижением уровня масла.

Согласно [3, п. 3.2.126] в сигнальных устройствах РЗ для одиночной секционированной и двойной системой шин 6 кВ понижающих ПС нет необходимости. АПВ по [3, п. 3.3.2-3.3.7] необходимо для:

1. Шин ПС.
2. Трансформаторов.
3. Ответственных электродвигателей отключаемых для осуществления самозапуска прочих электродвигателей.

Для повышения эффективности  диспетчерских работ предусматривается телеуправления выключателей ГПП со стороны питания и секционных выключателей с операторских пунктов.

 

 

 

 

 

 

4. РАСЧЕТ  ЗАЩИТНЫХ  ЭЛЕМЕНТОВ

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНОЙ  СЕТИ

 

Для всех элементов распределительной  сети питание оперативных цепей полагаем постоянным током, что связано с использованием типовых ячеек электромагнитных приводов стандартной комплектации.

 

 

1. Расчет защиты трансформатора ЦТП.

Расчет производим для ЦТП на 2-ой секции РП-6 ГПП для трансформатора  4Т  S=2´1000 кВА. На ЦТП устанавливаем как основную защиту - токовую отсечку, так как  S_ТР<6,3 МВА [3, п. 3.2.54] для реакции на междуфазное КЗ, витковые замыкания на фазах. Как резервные устанавливаем максимальную токовую защиту для реакции на внутренние и удаленные КЗ, для перекрытия «мертвой зоны». Газовую защиту на особые виды повреждений: течь масла из бака, местный перегрев обмоток, выброс масла. Предусматриваем защиту от перегрузки.

Рабочий ток :

Выбираем двухфазную двух проводную схему соединения ТТ ввиду ее простоты, а также соединения вторичных обмоток трансформатора ЦТП в Y_H. Коэффициент схемы  К_СХ=1,73. ТТ выбираем исходя из максимального рабочего тока [4] и тока срабатывания защиты.

;   I_2H=5 A; .

Расчетный n_ТТ=128,528/5=24.

С учетом I_СЗ принимаем   трансформатор  тока типа ТЛМ-6:  I_1H=1500 А; I_2H=5 A;  n_TT=1500/5=300;  I_ЭЛ.ДИН=125 кА;  I_ТЕРМ∙t=25∙4 кАс.

При кратности тока – допустимая кратность тока для ТЛМ-6.

 

1. Расчет МТЗ.

Первичный ток срабатывания МТЗ

 

, где

К_З=4 – коэффициент самозапуска;

К_Н=1,25 – коэффициент надежности;

К_В=0,8 – коэффициент возврата.

Вторичный ток срабатывания (в реле)

                              А.

Коэффициент чувствительности

К_Ч=

, где

,

тогда   К_Ч=

.

МТЗ строим на основе индукционного  реле тока РТ-80. Уставку по времени определяем в разделе расчета селективности РЗ.

 

2. Расчет ТО.

         Ток срабатывания защиты:

I_CЗ=К_Н×К_З×I⁽³⁾ _max(K4) =4×1,25×1,285=6,472 A,

где К_Н=1,25 – коэффициент надежности.

 

Трансформатор тока и реле тока полагаем того же типа, что и для МТЗ (ТЛМ-6, РТ-80).

Тогда ток срабатывания реле

, а 

коэффициент чувствительности

 

3. Расчет защиты от перегрузки.

 Защита от перегрузки 3Т строится на реле типа  РТ-40 и ТТ типа:

 ТПОЛМ-10, I_1H=400 A, I_2H=5 A, n_TT=80.

Ток срабатывания защиты

Время действия защиты выбирается на ступень больше времени срабатывания МТЗ:  t_ПЕРЕГ=t_МТЗ+Dt=1 c.

 

4. Газовая защита.

Газовая защита действует  на сигнал и на отключение в зависимости  от степени повреждения в трансформаторе.

 

 

2. Расчет защиты электродвигателей.

 

4.2.1. Расчет защиты 7СД.

Для защиты 7СД используем защиту от межфазных КЗ в качестве основной защиты, а от перегрузки – резервная. Произведем расчет уставок релейной защиты.

 

4.2.1. Расчет защиты от межфазных КЗ.

В качестве защиты от межфазных  КЗ применяем МТЗ мгновенного  действия (ТО).

Ток срабатывания защиты:

Для отстройки от апериодической составляющей пускового тока вводим промежуточное реле с задержкой в 0,04-0,06 с (определяем при настройке).

Трансформаторы тока соединяем в двухфазную трехпроводную схему (неполная звезда); K_СХ=1 ввиду мощности  СД P=3150 кВт>600 кВт. Для использования полагаем ТТ типа ТШЛ-10 с I_1Н=3000 А, I_2Н=5 А, n_ТТ=600.

Ток срабатывания реле:

Коэффициент чувствительности:

К_Ч=

.

 

4.2.2. Расчет защиты от ОКЗ на землю.

Защита от токов ОКЗ  на землю не устанавливается, т.к. I_C=2,101<5 А.

 

4.2.3. Расчет защиты от перегрузки.

Защита от перегрузки СД строится на реле РТ-40 и ТТ ТЛМ-6: I_1H=1500 A, n_TT=600.

Ток срабатывания защиты:

при К_Н=1,25 – коэффициент надежности;

       К_в=0,8 – коэффициент возврата РТ-40.

Отстройка от пусковых токов  производится выдержкой времени:   t=120¸130%×t_ПУСК»12 с.,  в процессе настройки.

Ток срабатывания реле и  коэффициент чувствительности:

К_Ч=

4.2.4. Защита от асинхронного хода.

Используем схему защиты на токовом реле в цепи статора с:

I_СЗ=1,4×I_HOM=1,4×304,22=425,908 А,

и с выдержкой времени t=5 с

 

 

 

3. Защита кабельной линии  КЛ9.

Для защиты КЛ9, питающей секцию 2 РП-6 используем токовую отсечку в качестве основной  и МТЗ в качестве резервной защиты.

 

4.3.1. Расчет МТЗ.

Ток срабатывания защиты определяем исходя из максимального рабочего тока в аварийном режиме:

        Используем реле индукционной  системы РТ-80 и трансформатор  тока типа  ТШЛ-20 с I_1H=4000 A, n_TT=300, K_CX=1,73, тогда

Т

Ток срабатывания в реле

Коэффициент чувствительности:          К_Ч= .

 

4.3.2. Расчет ТО.

Ток срабатывания защиты:

I_CЗ=К_Н×I⁽³⁾ _min(K3)=1,2×17,331=20,59 кA,

В реле:

 

.

Тогда для коррекции  токовой отсечки вводим на линии  выдержку времени в пределах 0,3 с.

 

 

4. Защита трансформаторов ГПП.

4.4.1. Основная защита – защита от внутренних повреждений в трансформаторе.

В качестве основной ввиду  большой (S_ТР>6,3 МВА) мощности и конструктивных особенностей (расщепленная обмотка НН соединенная в Δ) принимаем продольно-дифференциальную защиту. Производим расчет ПДЗ:

 

Рабочие токи в первичных обмотках трансформаторов тока:

Расчетный коэффициент  трансформации:

Согласно каталожным данным принимаем:

1ТТ: ТФЗМ-110-Б1 (I_BH=300 A, I_НH=5 A, n_TT=60);

2TT, 3TT:  ТЛ-6-IУ3  (I_2BH=2000 A, I_НH=5 A, n_TT=400).

Находим вторичные токи в плечах ПДЗ:

За основу берем плечо  с обмоткой I_1B.

Находим ток срабатывания защиты:

,

где  I_НАМ=1,5× I_1НАМ – ток намагничивания

отстраиваясь от токов  небаланса:

 

где I⁽³⁾_max(K2) – ток трехфазного КЗ в точке К2 приведенный к ВН.

 

По большему  I^/_CЗ> I^//_CЗ  принимаем вторичный ток срабатывания

Находим число витков обмоток из условий I_CP×W_OCH=F_CP, при F_CP=100–

при отключении НН1, тогда: 

,

На уравнительных обмотках:

,

полагаем 3 витка.

Проверяем:          i_1В×10=i_2В×(10+3)

         57,96»58,366

 

4.4.2. Расчет МТЗ трансформатора  ГПП.

МТЗ принимаем как  резервную защиту для Тф ГПП.

Используем  реле  индукционной  системы, ТТ типа  ТФЗМ-110Б-II с

I₁=1500 A, n_TT=300). Тогда ток срабатывания:

коэффициент чувствительности

К_Ч=

.

 

4.4.3. Защита от перегрузки.

Защита от перегрузки строится по многоступенчатой схеме  на основе однофазной одно-релейной схеме с  I_CP=1,2×I_Н и выдержкой времени t=8 c. на сигнал.

 

4.4.4. Газовая защита.

В качестве резервной защиты на особые виды повреждений устанавливаем газовую защиту на основе газового реле с передачей сигнал и на отключение.

 

 

4.5. Защита устройства на шиносоеденительных выключателях  РП и ГПП.

По [3 п. 3 2.126] специальных устройств РЗ на секционированных и двойных системах шин 6 кВ понижающих ПС не предусматривается, а ликвидация КЗ на шинах осуществляется действием защит трансформаторов от внешних КЗ и защит на секционном или шиносоединительных выключателях.

 

 

4.5.1. Устройства РЗ на выключателе ГПП.

 

Устанавливаем МТЗ.

;

Используем ТТ типа  ТШЛ-10 с I_1H=5000 A, I_2H=5 A, n_TT=1000 на реле индукционной системы РТ-80

коэффициент чувствительности

К_Ч=

.

 

4.5.2. На секционном выключателе РП.

 

Устанавливаем МТЗ.

Ток срабатывания защиты определяем исходя из максимального  рабочего тока в аварийном режиме:

 

используем ТТ типа  ТЛМ-6 с I_1H=1500 A, I_2H=5 A, n_TT=300, тогда

Время срабатывания МТЗ  секционного выключателя определим  в разделе расчета селективности  защит РЗ. Включение секционного  выключателя происходит от АВР.

 

4.6. Устройства АВР.

На РП устанавливаем  АВР с пуском по напряжению и частоте, и с блокировкой по току  U_CP=0,3×U_H=2 кВ, f_CP=46,5 Гц, t_CP=£9 с. От времени срабатывания АВР со стороны питания. Действия АВР однократное посредством использования АПВ однократного включения.

Все полученные результаты сводим в таблицу 4.1.

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 4.1. Итоги расчета устройств РЗ СЭС

	Синхр. двигатель 7СД-2РП6	Цеховой трансформатор     4Т-2РП6	Кабельная линия КЛ9	Секц. выкл. РП	Секц. выкл. ГПП	Трансфрматор ГПП
IН, А	304,22	128,45	1012,47	660,62
IП, А	1521,1
Iраб.max, А	304,22	128,45	1012,47		1835	209
nТТ	600	300	300	300	300	400
IСО, А	2285,57	6975	20590
KЧ (ТО)	6,748	2,41	0,78
IСЗ, А		802,812	6327,93	6108	8867,18	1256,25
KЧ (МТЗ)		1,402	2,565	2,56	3,66	12,96
tСР, c (МТЗ)	(1.2÷1.3) tmax	0,5	1,5	1,0	2,0	2,5
IСР.П., А	475,33
IСР.Д.З., А						376,518
KЧ.Д.З.
UСР, В
IСЗЗ, А		10,084