Учебное пособие: Методические указания к курсовой работе для специальности 1004 «Релейная защита и автоматика систем электроснабжения промышленных предприятий»

Министерство образования Российской Федерации

Орский гуманитарно-технологический институт (филиал)

ГОУ ВПО «Оренбургский государственный университет»

Механико-технологический факультет

Кафедра электроснабжения и электропривода

Методические указания

К курсовой работе для специальности 1004

«Релейная защита и автоматика систем

электроснабжения промышленных

предприятий»

Орск 2004

ББК 31.27 – 05

Н 1.67

УДК 621.316.925

Рецензенты

кандидат технических наук Н.С. Дугин

Цапенко В.Н.

Нагорный Ф.Д.

Н 1.67 Релейная защита и автоматика систем электроснабжения промышленных предприятий; Методические указания; Оренб. госуд. техн. университет – Оренбург, 2004. — с.

Приведена краткая теория расчёта основных защит элементов системы электроснабжения промышленных предприятий, приведён перечень рекомендованной литературы.

Методические указания предназначены для выполнения курсовых работ по дисциплине «Релейная защита и автоматика» для студентов специальности 1004.

Нагорный Ф.Д.2004

Содержание

ВВЕДЕНИЕ.....................................................................................................

1. Методические указания и задания на курсовую работу............................

1.1 Порядок выполнения курсовой работы…

1.2 Форма 1......................................................................................................

1.3 Технические данные элементов схем электроснабжения.........................

1.4 Схемы электроснабжения…

2. Методические указания к расчету защит потребителей электроэнергии………………………………………………….

2.1 Защита трансформаторов…

2.1.1 Токовая отсечка...........................................................................

2.1.2. Продольная дифференциальная защита…

2.1.3. Газовая защита…

2.1.4. Защита от ненормальных режимов.........................................

2.1.5. Токовая защита от перегрузок…

2.2. Защита асинхронных и синхронных электродвигателей выше 1000 В…

2.2.1. Защита от перегрузки…

2.2.2. Минимальная защита напряжения..........................................

2.3. Защита низковольтных электродвигателей…

Список использованных источников…………………………………………...

Приложение………….....................................................................................

ВВЕДЕНИЕ

Системы электроснабжения являются сложными производственными объектами кибернетического типа, все элементы которых участвуют в едином производственном процессе, основными специфическими особенностями которого являются быстротечность явлений и неизбежность повреждений аварийного характера. Поэтому надежное и экономичное функционирование систем электроснабжения возможно только при автоматическом управлении ими. Для этой цели используется комплекс автоматических устройств, среди которых первостепенное значение имеют устройства релейной защиты и автоматики.

Задачей изучения дисциплины является овладение принципами построения устройств релейной защиты и автоматики, их схемами, а также особенностями применения этих устройств в различных системах электроснабжения; приобретения навыков самостоятельного решения инже­нерных задач по расчету и выбору параметров устройств релейной защиты и автоматики конкретного элемента системы электроснабжения и в регулировке этих устройств.

Изучение данной дисциплины базируется на знаниях, полученных студентами в предшествующих дисциплинах: Теоретические основы электротехники, Электрические машины, Электрические системы и сети, Промышленная электроника и информационно — измерительная техника, Электрические станции и подстанции систем электроснабжения, Переходные процессы в системах электроснабжения. В свою очередь, знания, полученные по Релейной защите и автоматике являются основой для изучения дисциплин по электроснабжению.

В курсовой работе на основе параметров нормального и аварийного режимов заданной системы электроснабжения студенты выбирают с учетом требования ПУЭ устройства защиты и автоматики, определяются их параметры срабатывания, чувствительность и селективность. Все схемы релейной защиты и автоматики должны быть вычерчены согласно действующих ГОСТов. Положение контактов реле, а также контактов других коммутационных аппаратов на принципиальных схемах релейной защиты со­ответствуют обесточенному состоянию аппарата.

В конце настоящего пособия указана литература, изданная до 1991 года. Студентам необходимо самостоятельно обращаться к новейшим источникам технической информации, обязательно делая в тексте пояснительной записки ссылки на используемую литературу.

1. Методические указания и задания на курсовую работу.

Выбор варианта задания на курсовую работу производится из табл. 1¸2 по трем признакам: первой букве фамилии, последней и предпоследней цифрам номера зачетной книжки. Варианты выполняемой расчетной работы указанные в табл. 3, выбираются по первой букве фамилии студента.

Порядок выполнения курсовой работы

1.1. Пользуясь ПУЭ и табл. П.6 настоящего пособия необходимо выбрать объем и перечень релейной защиты и автоматики следующих элементов системы электроснабжения предприятия (рис. 1-4) с учетом, что потребители относятся к I и II категориям:

1.ЛЭП 35¸220 кВ.;

2. кабельных линий 6¸1 0 кВ.;

3. трансформаторов главной понизительной подстанции (ГПП);

4. цеховых трансформаторов (ТП);

5. синхронных и асинхронных двигателей (СД и АД);

6. трансформаторов электродуговых печей (ДСП);

7. трансформаторов полупроводниковых преобразовательных подстанций (КПП);

8. конденсаторных батарей (ККУ).

Например согласно ПУЭ на трансформаторах ГПП мощностью 6,3 МВА устанавливаются следующие виды защит и автоматики:

ДТ

1. продольная дифференциальная защита;

Г

2. газовая защита;

3. максимальная токовая защита на стороне высшего напряжения с

Т/В

одной или двумя выдержками времени

Т/В

4. токовая защита от перегрузок с действием на сигнал

5. автоматическое регулирование трансформаторов под нагрузкой

РПН

На секционном выключателе сборных шин 6¸10 кВ.:

Т

1. Максимальная токовая защита без выдержки времени (токовая отсечка), вводимая только на период действия АВР

АВР

2. АВР секционного выключателя

Выбранный объем релейной защиты и автоматики элементов системы указать на однолинейной схеме электроснабжения (рис. 1-4) условным обозначением.

1.2 Для элементов системы электроснабжения, указанных в табл. 3 и отмеченных знаком «+» и их техническим данным табл. 1-2, П1-П6, выбрать и начертить полные принципиальные схемы защит, произвести расчет уставок токовых, дифференциальных реле, чувствительность защит, выдержки времени максимальных токовых защит (МТЗ). После завершения всех расче­тов необходимо построить карту селективности токовых защит [1].

1.3 Начертить полную принципиальную схему одной из применяемых схем автоматики (АВР, АПВ, РПН, АРВ, АРКОН), выбрать уставки их срабатывания и кратко описать их назначение и принцип работы.

При выполнении курсовой работы рекомендуется использовать типовые схемы защит, автоматики и методику расчета, указанные в современной учебной и справочной литературе [2, 3, 4]. Для расчета токовых отсечек, дифференциальной защиты трансформатора ГПП и проверки выбранных токов защит по чувствительности необходимо предварительно произвести расчет токов трехфазного и двухфазного коротких замыканий в точках К2-К4. Методику расчета токов короткого замыкания позаимствовать из учебников по дисциплине «Электромагнитные переходные процессы в электрических системах» [5].

При составлении схем замещения следует учитывать, что секционные вы­ключатели сборных шин ГПП, ГРП и РП в нормальном режиме питания выключены и питающие линии и трансформаторы ГПП работают раздельно, а сопротивление системы или ТЭЦ до точки К1 определяется по выражению:

xc = U2cp /Sкз1 (1.1)

или в относительных единицах:

x* c = Sб ./S кз1, при Sc = ∞ (1.2)

x * c = Sc (тэц) / S кз1 (1.3)

где: хс — индуктивное сопротивление системы;

х* с — относительное индуктивное сопротивление системы;

S с, Sтэц , S б, Skз1 - мощности, соответственно, — системы, ТЭЦ,

базисная мощность, мощность короткого замыкания в точке К1;

Ucp — среднее напряжение линии.

В расчетах токов короткого замыкания можно пренебречь активным соп­ротивлением ЛЭП, кабельных линий, цеховых трансформаторов, синхронных и асинхронных двигателей, если:

х*Σ ≥(1/3) r * Σ

Двухфазный ток короткого замыкания для проверки чувствительности токовых защит определяется из выражения:

I(2)кз =0,87·I(3)кз

Однофазный ток замыкания на землю в сетях 6-10 кВ. принять условно в пределах 8÷ 15 А.

Для расчета токовых защит ток нагрузки можно выбрать по номинальной мощности защищаемого элемента (трансформатора, двигателя), допустимому току кабельной линии, а максимальный ток с учетом эксплуатационных перегрузок (или тока самозапуска) увеличить в 2÷3 раза. Трансформаторы тока выбрать в 1,5÷2,0 раза больше номинального тока за­щищаемого элемента. Карта селективности строится для токовых защит (МТЗ и ТО), при этом производится графическое согласование [3] время – токовых характеристик защит последовательных элементов системы электроснабжения напряжением 0,4(0,69)÷6(10)÷35(220) кВ.

При выборе выдержки времени МТЗ цеховых трансформаторов учесть, что время действия селективного автомата А при к.з. на стороне 0,4÷0,69 кВ. равно t=0,25÷0,4с, а ступень выдержки времени ∆t=0,5÷0,7с.

Для питания трансформаторов КПП, электродвигателей принять длину кабелей в пределах 200÷500м, а сечение по допустимому току нагрузки кабеля марки ААБ-6(10)-(Зх95÷Зх150).

Оформление курсовой работы должно удовлетворять общепринятым требованиям [6, 7]. В объем выполняемой курсовой работы входит пояснительная записка со схемами защиты и автоматики в пределах 15-20 страниц.

Пояснительная записка выполняется от руки чернилами и представляет собой текстовую часть курсовой работы, оформленную в виде переплетенной брошюры. Записка начинается титульным листом (форма 1), на котором указывается тема курсовой работы, фамилии и подписи руководителя и исполнителя. За титульным листом следует задание с исходными данными, оглавление, введение, основное содержание работы, выводы, список используемой литературы.

Схемы релейных защит и автоматики выполняются в карандаше на чер­тежной или миллиметровой бумаге с соблюдением действующих ГОСТов на листах формата А4 и вкладываются в записку

Таблица 1

Номера вариантов по последней цифре номера зачетной книжки и первой букве фамилии студента (первая половина алфавита).

Первая буква фамилии студента А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, 3, И, К, Л, М, Н, О
Последняя цифра номера зачетной книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Схема электроснабже­ния, рис.	1	2	1	2	1	2	1	2	1	2
1	Мощность системы, МВА	∞	1000	900	∞	800	950	700	800	600	∞
2	Мощность к.з. сис­темы в т. К1, МВА	1200	950	1000	1200	950	1100	850	900	700	1500
3	Напряжение сис­темы, кВ.	115	115	115	220	115	115	37	37	37	220
4	Мощность трансфор­матора ГПП, МВА	16	25	10	40	16	40	10	25	6,3	63
5	Высоковольтные асинхронные, син­хронные двигатели, кВт	1600	2000	1250	2500	800	2000	1000	1600	630	2500
6	Трансформатор элек­тродуговой печи, кВА	1250	4000	2000	4000	2000	2000	1250	1250	630	4000
7	Кабельная линия ГПП-РП1 ААБ 10(6)-(3x240), км	1,0	0,8	2,0	1,4	1,7	1,1	1,5	1,6	1,2	2,0

Таблица 2

Номера вариантов по предпоследней цифре номера зачетной книжки и первой букве фамилии студента (первая половина алфавита).

Первая буква фамилии студента А, Б, В, Г, Д, Е, Ж, 3, И, К, Л, М, Н, О
Предпоследняя цифра номера зачетной книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Напряжение на сбор­ных шинах ГПП, кВ.	10,5	6,3	10,5	6,3	10,5	6,3	10,5	6,3	10,5	6,3
2	Мощность цеховых трансформаторов, кВА	2500	1600	1000	1600	1000	630	2500	1600	1000	630
3	Напряжение вторич­ное цеховых транс­форматоров, кВ.	0,69	0,4	0,4	0,69	0,4	0,4	0,69	0,69	0,4	0,4
4	Асинхронные двига­тели низковольтные, кВт(М1/М2)	75 160	18,5 45	7,5 37	30 160	37	37 75	22 132	15 132	11 110	7,5 55
5	Трансформатор КППТМРУ-б(10) кВ., кВА	3500	2600	2000	1250	3500	2600	1000	2000	1250	1000
6	Конденсаторная ба­тарея ККУ-6( 10) кВ., квар	3000	1800	1400	130	2400	2000	1600	1200	1000	800
7	Расстояние от под­станции системы до ГПП предприятия, км	30	18	22	32	17	8	25	20	15	10

Таблица 3

Номера вариантов по последней цифре номера зачетной книжки и первой букве фамилии студента (вторая половина алфавита).

Первая буква фамилии студента П, Р, С, Т, У, Ф, X, Ц, Ч, Ш, Щ, Э, Ю, Я
Последняя цифра номера зачетной книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9
Схема электроснабже­ния предприятия, рис.	3	4	3	4	3	4	3	4	3	4
1	Мощность ТЭЦ, МВА	450	500	800	450	600	400	500	300	400	350
2	Мощность к.з. сис­темы в т. К1, МВА	400	250	650	280	600	310	550	320	500	300
3	Напряжение ТЭЦ, кВ.	6,3	6,3	10,5	10,5	10,5	6,3	6,3	10,5	6,3	10,5
4	Мощность цеховых трансформаторов, кВА	1000	630	1600	2500	630	1000	1600	2500	1000	1600
5	Вторичные напря­жения цеховых под­станций, кВ.	0,69	0,4	0,69	0,69	0,4	0,69	0,69	0,69	0,4	0,4
6	Высоковольтные асинхронные, син­хронные двигатели, кВт	2000	1600	2500	1250	2000	1000	1600	800	1000	800
7	Ток (А) и реактивное соп­ротивление (Ом) реактора РБА-6(10) кВ.	630 0,22	1000 0,22	1600 0,25	1000 0,35	1000 0,22

Таблица 4

Номера вариантов по предпоследней цифре номера зачетной книжки и первой букве фамилии студента (вторая половина алфавита).

Первая буква фамилии студента П, Р, С, Т, У, Ф, X, Ц, Ч, Ш, Щ, Э, Ю, Я
Предпоследняя цифра номера зачетной книжки	1	2	3	4	5	6	7	8	9
1	Асинхронные дви­гатели 0,4(0,69) кВ., кВт (МЗ/М4)	7,5 45	11 55	15 90	18,5 90	22 110	30 ПО	30 132	37 132	37 160	75 160
2	Трансформатор ДСП электродуговой пе­чи, кВА	1000	630	1250	1250	2000	1250	2000	4000	4000	4000
3	Конденсаторная батарея ККУ-6( 10) кВ., квар.	800	800	800	1000	1000	1250	1600	1600	2000	2500
4	Кабельная линия КЛ1 (ТЭЦ-ГРП1) ЗААБ-6(10)-(Зх240), км	3,0	4,0	4,5	5,0	4,0	5,0	6,0	4,0	4,5	3,0
5	Кабельная линия КЛ2(ГРП1-ГРП2) 2ААБ-6(10)-(Зх185), км	1,5	2,0	0,8	1,0	1,1	1,3	0,6	0,7	1,6	2,5

Таблица 5.

Перечень элементов схемы электроснабжения, требующих расчета РЗиА.

Первая буква фамилии студента	А, Б	В, Г, Л	Д, Е, О	Ж, 3, М	и, к, н	П, Р	Т, У, Ч	Ф, С, Э	Х.Ц Ю	щ щ, я
1	Трансформатор ГПП	+	+	+	+	+
2	Цеховой трансфор­матор	+	+	+	+	+
3	Трансформатор электродуговой печи	+	+	+	+
4	Трансформатор КПП	+	+
5	Высоковольтные асинхронные и син­хронные двигатели	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
6	Низковольтные асинхронные двигатели	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+
7	Конденсаторная батарея	+	+	+	+
8	Кабельная линия КЛ1, КЛ2(ТЭЦ-ГРП1, ГРП1-РП2, ГПП-РП1, ГРП1-ГРП2)	+	+	+	+	+	+	+	+	+	+

1.4 Схемы электроснабжения

2. Методические указания к расчету защит потребителей

электроэнергии.

2.1 Защита трансформаторов

В процессе эксплуатации возможны повреждения в трансформаторах и на их соединениях с коммутационными аппаратами. Могут быть также опасны ненормальные режимы работы не связанные с повреждением трансформатора или его соединений. Возможность повреждений и ненормальных режимов обуславливает необходимость установки на трансформаторах защитных устройств. В качестве таких защит применяется токовая отсечка, дифференциальная, газовая, температурная. Система релей­ной защиты трансформатора имеет два назначения: основное — автома­тическое, без выдержки времени, отключение трансформатора от энергосисте­мы при возникновении внутреннего к.з. и дополнительное — сигнализация или отключение трансформатора с выдержкой времени при возникновении опас­ного ненормального (анормального) режима работы [8].

2.1.1 Токовая отсечка.

Ток срабатывания защиты выбирается:

а) из условия отстройки от максимального тока к.з. за трансформатором.

I сз =Kн ·I(3)к.макс (2.1)

где Кн — коэффициент надежности (Kн =1,2÷3)

б) из условия отстройки от броска тока намагничивания, возникающего

при включении трансформатора под напряжение:

I сз =Kн.от· ·Iном..m (2.1)

где Кнот — коэффициент отстройки защиты от бросков тока

намагничивания (Кнот =3÷5)

2.1.2. Продольная дифференциальная защита.

Предварительно необходимо изучить полную принципиальную схему защиты понижающих трансформаторов, вычертить ее и приступить к расчету [2, 8, 9, 10].

1. Определяются первичные номинальные токи на сторонах трансформатора (IНОМ1 и IНОМ2 ) и коэффициенты трансформации трансформатора тока:

nT1Δ =( Iном..1· √ 3 ) / 5

nT2Y = Iном..2 / 5 (2.3)

2. Определяются вторичные номинальные токи в плечах дифференциальной защиты

i12 =(Iном.1 √3) / nT1

i22 =(Iном.2 √3) / nT2

По большему значению i2 принимается основная сторона дифференциальной защиты и все расчеты приводятся к основной стороне.

3. Выбирается ток срабатывания защиты из условия отстройки:

а) от броска тока намагничивания

Iсз =Kн.д.з. • Iном.mp

где: Кндз — коэффициент отстройки дифференциальной защиты от бросков тока намагничивания. (Кндз =1,3 для реле РНТ-565, Кндз =1,2÷1,5 для реле ДЗТ-11)

б) от максимального тока небаланса:

Iсз =Kн.б. • Iнб.макс

где: Кнб = 1,3 для РНТ-565,

Iнбмакс. =1'нб + 1'нб + 1''''нб

1'нб обусловлена погрешностью (токов намагничивания) трансформаторов тока, питающих дифференциальную защиту.

I'нб = Коп ' К0дн • fi • Ik.(3)макс. ' (2.8)
где: Кодн — коэффициент, учитывающий однотипность

трансформаторов тока (К0дн =0,5÷1,0);

fi — коэффициент, учитывающий 10%-ую погрешность

трансформаторов тока, fi =0,1;

Коп — коэффициент, учитывающий переходный режим, К0п = 1,0 для

реле с БНТ;

1(3)кмакс — максимальное значение тока к.з. за трансформатором,

приведенное к основной стороне трансформатора;

1''нб обусловлена регулированием напряжения защищаемого

трансформатора:

1''нб =(±ΔN/100)· 1(3)кмакс

где: ±ΔN — полный диапазон регулирования напряжения.

1'''нб -обусловлено неточностью установки на коммутаторе реле РНТ (ДЗТ) расчетного целого числа витков уравнительных обмоток:

1'''нб =((W1p — W1 )/ W1p )· ik.(3)макс

где W1p, W1, — соответственно расчетное и установленное число витков обмоток РНТ для неосновной стороны.

На первом этапе расчета уставки дифференциальной защиты по (2.6) /Iнб’’’ не учитывается, т.е.

Icз= Кнб (1'нб + 1''нб ) (2.11 )

За расчетную величину тока срабатывания защиты принимается большее значение определенное по формулам (2.5) и (2.1 1).

4. Производится предварительная проверка чувствительности защиты при повреждениях в зоне ее действия:

Kч =(Iк.мин /Iсз )·Kсх

где: 1кмин. — минимальное значение тока к.з.

(обычно двухфазное в зоне защиты).

kcx — коэффициент, учитывающий схему соединения

трансформатора тока; при соединении в звезду kcx =1, при соединении в звезду, при включении по схеме треугольника kcx =√3

Если коэффициент чувствительности больше двух (Кц > 2), то расчет можно продолжать.

5. Определяется ток срабатывания реле, отнесенный к стороне с большим током в плече (основной стороне)

Iср. =(Iсз / nT )·Kсх (2.13)

где: nT — коэффициент трансформации трансформаторов тока на той стороне защищаемого трансформатора, для которой подсчитан Iср

6. Определяется число витков обмотки реле на основной стороне:

W осн.р =Fср /Iср где:

Fcp — намагничивающая сила (Fcp =60 АВ для РНТ-562, 7^ = 100 АВ для РНТ-565).

Полученное число витков округляется до ближайшего меньшего числа витков, которое можно установить на реле.

7. Определяется число витков обмотки РНТ: по которым проходит ток неосновного плеча. Указанные витки находятся из уравнения баланса намаг­ничивающих сил при внешнем к.з. при условии, что по обеим обмоткам защищаемого трансформатора проходят равные номинальные мощности

W неосн.р =( Wдиф ·Iн1 )/ Iн2

где: Iн1 — вторичный номинальный ток основной стороны;

Iн2 — вторичный номинальный ток другого плеча защиты.

8. Определяется ток небаланса с учетом I'''нб ;

9. Повторно определяется первичный ток срабатывания защиты и вторичный ток срабатывания реле по формулам (2.5, 2.11 и 2.13).

Если 1СЗ окажется недостаточно отстроенным от тока небаланса, то необходимо принять новое значение числа витков дифференциальной обмотки (Wдиф ), ближайшее меньшее расчетного и провести пересчет параметров.

10. После повторно найденных чисел витков дифференциальной и урав­нительной обмоток проверяется чувствительность защиты при к.з. в ее зоне.

При недостаточной чувствительности из-за большего значения тока не­баланса приходится применять более сложные реле с торможением [2].

2.1.3. Газовая защита.

Газовая защита основана на использовании явления газообразования в баке поврежденного трансформатора. Интенсивность газообразования зависит от характера и размеров повреждения. Это дает возможность выполнить газовую защиту, способную различать степень повреждения и в зависимости от этого действовать на сигнал или отключение. Газовая защита выполнена на реле типа РГЧЗ-66 [2].

2.1.4. Защита от ненормальных режимов.

Ненормальные режимы работы трансформаторов обусловлены внешними короткими замыканиями и перегрузками. В этих случаях в обмотках трансформатора появляются большие токи. В качестве защит от внешних коротких замыканий применяются токовые защиты с выдержкой времени и включением реле на полные токи фаз и на их симметричные составляющие.

В соответствии с [3] на трансформаторах мощностью менее 1 МВА предусматривается максимальная токовая защита действующая на отключение. Совместно с токовой отсечкой максимальная токовая защита (МТЗ) полностью защищает трансформатор и является вместе с тем его защитой от сверхтоков внешних коротких замыканий.

Ток срабатывания МТЗ выбирается исходя из условий отстройки (несра­батывания) от перегрузки. Ток перегрузки определяется из рассмотрения двух режимов:

а) отключение параллельно работающего трансформатора

Iнагр.макс. =2·Iном.тр (2.16)

б) автоматическое подключение нагрузки при действии АВР:

Iраб.макс. = I1 + I2 ≈0,7· (Iномтр1 +Iномтр.2 ) (2.17)
где: /2 — установившийся ток подключившейся нагрузки.
Ток срабатывания защиты:

I сз =(Котсмтз · Ксзп )/Кв )·Iраб.макс

где: Котсмтз — коэффициент отстройки, (Котсмтз =1,1÷1,2);

Ксзп — коэффициент самозапуска обобщенной нагрузки, (Ксзп ≈ 2,5);

Кв — коэффициент возврата реле, (Кв =0,8).

Коэффициент чувствительности МТЗ должен быть Кч > 1,5 при коротких замыканиях на низшей стороне трансформатора и Кч >1,2 при коротких замыканиях в конце линий, отходящих от шин низшего напряжения. Выдержка времени МТЗ выбирается на ступень ∆t больше максимальной выдержки времени 1эл.макс защит предыдущих элементов:

tт. МТЗ =tэл.макс. +Δt (2-19)

2.1.5. Токовая защита от перегрузок.

Ток срабатывания определяется по выражению:

Iсз =(Kотспер /Kв )·Iном.тр

где Kотс =1,05;

Kв =0,8÷0,85

Выдержка времени принимается на ступень селективности больше, чем время срабатывания защиты трансформатора от внешних коротких замыканий:

tпер =t МТЗ +Δt

2.2. Защита асинхронных и синхронных электродвигателей выше

1000В.

Для защиты электродвигателей мощностью до 5000 кВт от междуфазных к.з. применяются токовые отсечки (ТО). Ток срабатывания ТО выбирается из условий отстройки от периодической составляющей пусковых токов [2].

Iсз =Kотс ·Iпуск (2.21)

где: 1пуск — пусковой ток двигателя (берется из справочника);

Котс — коэффициент отстройки (Kотс = l,8 при выполнении ТО с реле РТ-40, Komc =2,0 при выполнении ТО с реле РТ-80, РТМ).

Продольная дифференциальная защита устанавливается на электродвигателях мощностью Рд ≥ 5000 кВт и менее, если токовая отсечка

оказывается недостаточно чувствительной. Для упрощения защита

выполняется двухфазной. В трехфазном исполнении она рекомендуется

только если двигатели мощностью Рд ≥ 5000 кВт не имеют

быстродействующей защиты от замыкания на землю. Ток срабатывания дифференциальной защиты принимается равным:

Iсз =Kотсдз ·Iном.дв (2.22)

где: Kотсдз = l,4÷2,0 для защиты с реле РТМ и РТ-40. Чувствительность защиты определяется коэффициентом:

KЧ =I(2)к.мин /(Iсз ·Kсх )≥2,0

где: 1(2)к.мин — ток двухфазного к.з. на выводах электродвигателя.

Ток срабатывания реле:

1ср =(Kcх ·Icз )/nТ (2.23)

где: Kcх =1,73 — при однорелейной ТО;

Kcх =1,00 — при двухрелейной ТО.

Защита от замыканий на землю предусматривается на электродвигателях соответствующей мощности [3]: для Р≤2000 кВт ток срабатывания токовой защиты нулевой последовательности 1СЗ ≤ 10 А; для Р ≥ 2000 кВт — 1СЗ ≤ 5 А.

Дополнительно применяют схему контроля изоляции. 2.2.1. Защита от перегрузки.

В соответствии с [3] защита от перегрузки предусматривается на электро­двигателях, подверженных перегрузке по технологическим причинам, а также на электродвигателях с особо тяжелыми условиями пуска и самозапуска длительностью 20 с и более. Перегрузка является симметричным режимом, поэтому защита от нее может быть выполнена одним реле, включенным в одну фазу электродвигателя. Выдержка времени защиты отстраивается от длительности пуска электродвигателя в нормальных режимах и самозапуска после действия УАВР и УАПВ, при этом наиболее удобны характеристики тепловых и индукционных реле [2].

Ток срабатывания МТЗ от перегрузки устанавливается из условий отстройки от номинального тока электродвигателей:

I сз =( K отс · I ном.дв )/ K в

где: Kотс =1,05, Kв =0,85 для реле РТ-40 и РТ-80. 2.2.2. Минимальная защита напряжения.

В общем случае защита выполняется двухступенчатой. Первая ступень предназначена для облегчения самозапуска ответственных электродвигателей, она отключает электродвигатели неответственных механизмов. Напряжение срабатывания первой ступени устанавливается примерно равным Uc3 = 0,7UHOMf, а выдержка времени принимается на ступень селективности больше времени действия быстродействующих защит от многофазных коротких замыканий; tсз =0,5÷1,5 с [2].

Вторая ступень защиты отключает часть электродвигателей ответственных механизмов, самозапуск которых недопустим по условиям техники безопасности или из-за особенностей технологического процесса. Напряжение срабатывания 2 ступени U"с3 =0,5UHOM, а выдержка времени

принимается t"с3 =10÷15 с.

В курсовой работе необходимо дать обоснование применения данной схемы защиты.

2.3. Защита низковольтных электродвигателей.

Для защиты асинхронных двигателей напряжением до 1 КВ. от коротких замыканий применяются предохранители с плавкими вставками или расцепителями автоматических выключателей и тепловыми реле магнитных пускателей.

Выбор плавких вставок предохранителей и уставок автоматов производится в следующей последовательности [2].

1. Номинальное напряжение предохранителей и автоматов должно быть не ниже напряжения сети.

2. Ток плавкой вставки и расцепителей автоматов выбирают с учетом следующего:

1всном ≥Котc ·Iном.дв

1всном ≥1пуск.дв /Кпер ( 2.25)

1всном ≤1Кmin /(10..15

где: 1всном — номинальный ток вставок предохранителей или автомата;

Iном.дв -номинальный ток двигателя;

1пуск.дв — пусковой ток двигателя;

1К min — минимальный ток короткого замыкания;

Котc = 1,1÷1,25 — коэффициент отстройки;

Кпер =1,6÷2,5 — коэффициент перегрузки, зависит от условий пуска двигателя.

3. Ток уставки срабатывания электромагнитного расцепителя автомата мгновенного действия 1уэ принимается на 25÷30% выше пускового тока

двигателя:

Iу.э. ≥(1.25÷1.35)· 1пуск ,дв (2.26)

где: 1пуск ,дв = (6 ÷7) • 1ном .дв ..

Ток уставки (срабатывания) теплового расцепителя автомата Iу.T или магнитного пускателя отстраивается от максимального рабочего тока, т. е.

Iу.T = (1,1 ÷1,3) • 1ном .дв ..

После выбора предохранителей и автоматов необходимо убедиться, что плавкая вставка и расцепители автомата надежно защищают участок сети, на котором они установлены. В четырехпроводных сетях 380/220 В и 660/380 В с глухозаземленной нейтралью однофазное замыкание на землю является коротким замыканием и должно отключаться защитой. К предохранителям, как и к другим устройствам защиты, предъявляются следующие требования чувствительности [3]:

1. Номинальный ток плавкой вставки должен быть по крайней мере в три раза меньше минимального тока короткого замыкания в конце защищаемого

участка Iк.min; в сетях напряжением до 1 КВ. с глухозаземленной нейтралью расчетным при определении Iк.min является замыкание между фазным и нулевым проводами. Ток короткого замыкания:

I(1)к.min ≈( Uф /(( zn+ ZT )/3))

где: Uф — фазное напряжение сети, В;

ZT — сопротивление трансформатора, Ом;

zn =√rn2 +x2 — полное сопротивление фазной-нулевой петли провода линии.

Если предохранитель или автомат защищает сеть только от коротких замыканий, то требования, изложенные выше не обязательны при условии, что номинальный ток 1вс.ном и 1уэм. не превышает длительного допустимого тока Iдл.доп защищаемого участка сети более:

1вс.ном ≤3· Iдл.доп

1уэ.а ≤4,5· Iдл.доп (2.28)

Если в защищаемой предохранителями сети установлены магнитные пускатели или контакторы, то для исключения их отпускания из-за снижения напряжения при коротких замыканиях плавкая вставка должна перегореть за время tnp =0,1÷0,2 с при повреждении в наиболее удаленной точке сети. Это условие обеспечивается при кратности тока короткого замыкания:

I(3)кз /1вс.ном = 10÷15.

Одним из основных условий выбора предохранителей является обеспечение избирательности действия между собой: автоматами, предохранителями и релейной защитой. Для этого необходимо построить карту селективности последовательно установленных предохранителей и автоматов. Селективность обеспечивается если защитные характеристики этих аппаратов не пересекаются и при коротком замыкании в какой-либо точке сети перегорит ближайший к точке к.з. предохранитель (или срабатывает автомат).

Приложение

Таблица П1

Паспортные данные масляных трансформаторов с регулировкой напряжения под нагрузкой.

Тип	Мощ­ность, кВА	Номинальное напряжение обмоток трансформатора, кВ.	Uк %	Схема и группа со­единений обмоток
ВН	нн
1	ТМН-6300/35	6300	35±9%	6,3; 10,5	7,5	Y/Δ-1
2	ТМН-6300/110	6300	115±16%	6,6; 11,0	10,5	Y0/Δ-3
3	ТДН- 10000/35	10000	35±12%	6,3; 10,5	8,0	Y/Δ-5
4	ТДН- 10000/110	10000	115±16%	6,6; 11,0	10,5	Y0/Δ-7
5	ТДН- 16000/35	16000	35±12%	6,3; 10,5	10,5	Y/Δ-9
6	ТДН- 16000/110	16000	115±16%	6,6; 11,0	10,5	Y0/Δ- Δ-11
7	ТРДН-25000/35	25000	35±12%	6,3/6,3; 10,5; 10,5/10,5	10,5	Y/Δ- Δ-9
8	ТРДН-25000/110	25000	115±16%	6,3/6,3; 10,5; 10,5/10,5	10,5	Y0/Δ- Δ-7
9	ТРДН-40000/230/110	40000	230/110±16%	6,3/6,3; 10,5; 10,5/10,5	10,5	Y0/Δ- Δ-5
10	ТРДН-63000/230/110	63000	230/110±16%	6,3/6,3; 10,5; 10,5/10,5	10,5	Y0/Δ- Δ-3

Таблица П2

Паспортные данные высоковольтных асинхронных и синхронных

двигателей

Тип двигателя	Рн кВт	UH, кВ.	Iном, А	Iпуск /Iном	cosφ	ηн
1	АТД-800-4	800	6,0 10	90 55	5,6	0,9	0,89
2	АТД- 1000-6	1000	6,0 10	115 68	6,2	0,9	0,89
3	АТД- 1250-2	1250	6,0 10	137 84	6,2	0,9	0,9
4	АКН- 1600-4	1600	6,0 10	180 11О	6,5	0,91	0,91
5	АКН-2000-6	2000	6,0 10	225 135	6,5	0,91	0,92
6	СТД-630-2	630	6,0 10	71 42	6,7	0,9	0,89
7	СТД-800-2	800	6,0 10	90 54	5,6	0,9	0,96
8	СТД- 1000-2	1000	6,0 10	112 67	6,7	0,9	0,89
9	СТД- 1250-2	1250	6,0 10	135 82	6,5	0,9	0,9
10	СТД- 1600-2	1600	6,0 10	178 107	6,8	0,9	0,91
11	СТД-2000-2	2000	6,0 10	220 133	7,0	0,9	0,92
12	СТД-2500-2	2500	6,0 10	276 166	6,2	0,9	0,92

Таблица П3

Паспортные данные цеховых трансформаторов

Тип	Sн, кВА	Напряжение об­моток	Uк .з, %	Схема и группа соединения об­моток
ВН	НН
1	ТМ-630/10	630	6,0; 10,5	0,4-0,23	5.5	Y/Y0–12; Δ/Y0–11
2	ТМ-630/10	630	6,0; 10	0,69-0,4	5.5	-''-
3	ТМЗ-1000/10	1000	6,0; 10	0,4-0.23	5.5	-''-
4	ТМЗ-1 600/10	1600	6,0; 10	0,4-0,23	5.5	-''-
5	ТМЗ-1600/10	1600	6,0; 10	0,69-0,4	5.5	-''-
6	ТМЗ-2500/10	2500	6,0; 10	0,4-0,23	5.5	-''-
7	ТМЗ-2500/10	2500	6,0; 10	0,69-0,4	5.5	-''-

Таблица П4

Паспортные данные трансформаторов электродуговых печей.

Данные печи	Данные трансформаторов
Тип	Емкость, Т	Тип	Sн, кВА	U1, кВ.	U2, кВ.
ДС-0.5	0.5	ЭТМПК-1 000/1 0-70УЗ	630	6-10	216-106
ДСП-1.0	1.0	ЭТМПК- 1600/1 0-7 ОУЗ	1000	6-10	216-106
ДСП-1.5	1.5	ЭТМПК-2000/10-71УЗ	1250	6-10	225-110
ДСП-3.0	3.0	ЭТМПК-3200/10-71УЗ	2000	6-10	243-124
ДСП-6.0	6.0	ЭТМПК-6300/10-72УЗ	4000	6-10	281-130

Таблица П5

Паспортные данные низковольтных асинхронных двигателей серии 4А

Тип	Рн, кВт	n0 об/мин	Uн, В	Iнном, A	ηн	COS φ
1	4А132М-4	7.5	1500	380	14	0,88	0,87	7
660	8,0
2	4А132М-2	11	3000	380	20	0,88	0,9	7
660	12
3	4А160М-6	15	1000	380	27	0,89	0,9	7
660	16
4	4А160М-4	18.5	1500	380	34	0,89	0,9	7
660	20
5	4А200М-6	22.0	1000	380	40	0,9	0,9	7
660	23
6	4A200S-6	30.0	1000	380	55	0,91	0,91	7
660	32
7	4А200М-2	37.0	3000	380	67	0,915	0,91	7
660	39
8	4A250S-6	45.0	1000	380	83	0,915	0,92	7
660	48
9	4А250М-6	55.0	1000	380	100	0,92	0,92	7
660	58
10	4A250S-2	75.0	3000	380	135	0,9	0,92	7
660	78
11	4А250М-4	90.0	1500	380	165	0,915	0,92	7
660	96
12	4A280S-4	110.0	1500	380	200	0,92	0,92	7
660	115
13	4А280М-2	132.0	3000	380	245	0,92	0,92	7
660	142
14	4A315S-4	160.0	1500	380	290	0,92	0,92	7
660	170

Таблица П6

Перечень устройств релейной защиты на элементах системы

электроснабжения

Наименование защиты	Условное обозна­чение	Трансфор­мато ры ГПП	Электродви­гатели 6-10 кВ., 2500 кВт	Асин­хрон­ные двигатели до 1000 В	Трансформаторы электродуговых печей	Трансформаторы КПП	ККУ 6-10 кВ.	Трансформато ры цеховые	Кабель ные линии 6-10 кВ.
Асин хрон­ные	Син- хрон­ные
1	Продольная диф­ференциальная, токовая защита	[ДТ|	+
2	Токовая отсечка	Т	+	+	+	+	+	+	+	+
3	Максимальная токовая защита	|т/в|	+	+	+
4	Токовая защита от перегрузки, на сигнал или разгрузку	| т/в |	+	+	+	+	+	+	+
5	Защита от пониже ния напряжения	| <н |	+	+
6	Защита от асин- хронного хода	| АХ|	+
7	Защита от замыка нии на землю в сетях 6-10 кВ.	То	+	+	+	+	+	+	+	+
8	Защита предохра- нителями	+
9	Газовая защита	г	+	+	+	+
10	Температурная сигнализация	t0	+	+	+	+

Литература.

1. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. Зе изд., перераб. и доп., Л.: Энергоатомиздат, Ленингр. отд-ние, 1985, 296с., илл.

2. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: учебник для вузов по специальности «Электроснабжение». Зе изд., перераб. и доп., М.: Высш. шк., 1991, 496 с., илл.

3. Правила устройства электроустановок / Минэнерго СССР. 6е изд., перераб. и доп., М.: Энергоатомиздат, 1986, 648 с., илл.

4. Справочник по проектированию электроснабжения / под ред. Ю.Г. Барыбина и др. М.: Энергоатомиздат, 1990, 576 с.

5. Ульянов С.А. Электромагнитные переходные процессы в электрических системах. Учебн. для электротехн. и эн. вузов и факультетов. М.: Энергия, 1970, 520 с., илл.

6. Стандарт предприятия СТП 2069022.102-93, Общие требования к оформлению курсовых проектов (работ), ОрПИ, Оренбург, 1993.

7. Пособие к курсовому и дипломному проектированию для энергетических специальностей: учебное пособие для студентов вузов / В.М. Блок, Г.К. Обушев, Л.Б. Паперно и др.; Под ред. В.М. Блок, М.: Высш школа, 1981, 304 с., илл.

8. Засыпкин А.С. Релейная защита трансформаторов. М.: Энергоатомиздат, 1989,240с.

9. Руководящие указания по релейной защите. Защита понижающих транс­форматоров и автотрансформаторов. М.: Энергоатомиздат, 1985, 96 с.

10. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий. Элек­трооборудование и автоматизация. / Под ред. Федорова А.А. М.: Энергоатомиздат, 1981, — 624с.