Релейная защита системы электроснабжения

Значение релейной защиты и системной автоматики для обеспечения надёжной, экономичной работы потребителей электрической энергии. Выбор трансформатора тока. Разработка простой системы защиты фрагмента системы электроснабжения от основных видов повреждений.
Краткое сожержание материала:

Размещено на

Введение

Системы электроснабжения являются сложными производственными объектами, все элементы которых участвуют в едином производственном процессе, основными специфическими особенностями являются быстрота явлений и неизбежность повреждений аварийного характера. Поэтому надёжное функционирование системы электроснабжения возможно лишь при автоматическом управлении ими. Для этой цели используют комплекты автоматических устройств, среди которых первоначальное значение имеют устройства релейной защиты и автоматики.

Рост потребления электроэнергии и усложнение систем электроснабжения требует постоянного совершенствования этих устройств. Наблюдается тенденция создания автоматизированных систем управления на основе использования цифровых универсальных и специализированных вычислительных машин. Вместе с тем широко применяются и простые средства защиты и автоматики: плавкие предохранители, автоматические выключатели, магнитные пускатели, реле прямого действия, трансформаторы тока и др. Наиболее распространены токовые защиты, устройства автоматического повторного включения, автоматического включения резервного источника питания, автоматической частотной разгрузки и т.д., используемые в установках с включателями, оборудованными грузовыми и пружинными приводами.

Значение релейной защиты и системной автоматики для обеспечения надёжной и экономичной работы потребителей электрической энергии весьма велико. Необходимо принимать во внимание удобство последующей эксплуатации проектируемой аппаратуры, надёжность её работы, стоимость и возможность использования типовых решений.

В данной работе ведется расчет защит для разных элементов электрической системы.

При выборе защитных и коммутационных устройств предпочтение отдается полупроводниковым или микропроцессорным устройствам.

Целью работы является разработка простой и надежной системы защиты фрагмента системы электроснабжения от основных видов повреждений. Поставленные задачи решаются с помощью методик и способов расчета. Предлагаемые решения являются «классическими» и широко распространены в существующих узлах энергосистемы.



1 Выбор автоматических выключателей

1.1 Выбор отходящего автомата QF3

Определяется максимальный рабочий ток отходящего присоединения 0.4 кВ, исходя из Кзагр=0.63, и из того, что ток наиболее загруженной линии равен 50 процентам от всей нагрузки трансформатора

=286.4 А.

По условиям [1, с. 404], для тепловых расцепителей автоматов серий ВА: kзап=1. Откуда номинальный ток теплового расцепителя расчетный

В соответствии с условием

(3)

где паспортная величина номинального тока расцепителя автоматического выключателя

По таблице 2.7 [2] выбирается автоматический выключатель ВА51-37 с комбинированным (термомагнитным) двухступенчатым расцепителем. Номинальный ток автомата: Iном.а=400А; номинальный ток теплового расцепителя: Iрц.ном=320 А.

Кратность срабатывания первой ступени защиты (отсечки) по отношению к Iрц.ном :

.

Кратность срабатывания третьей ступени защиты по отношению к Iрц.ном

Откуда

Время срабатывания третьей ступени защиты при протекании тока перегрузки I=6* (рисунок 2.6 [2]) не регулируется и равно 8 с.

1.2 Выбор секционного автомата QF2

Максимальный рабочий ток определяется исходя из полной загрузки одной секции шин:

=572,9 А.

По условиям [1, с. 404], для микропроцессорных расцепителей серии МРТ5 автоматов серий «Электрон»: kзап=1.1 (заявленная заводом 10-процентная погрешность срабатывания). Откуда номинальный ток расцепителя расчетный по (2):

В соответствии с условием (3) по таблице 1 [3] принимаем автоматический выключатель «Электрон» Э06С с микропроцессорным трехступенчатым расцепителем МРТ5 производства завода «Контактор». Номинальный ток автомата: Iном.а=800 А; номинальный ток теплового расцепителя устанавливается равным:

Iрц.ном=kрег* Iном.а ; (7)

Iрц.ном=0,8*800=640А;

где kрег=0,8 - уставка номинального тока расцепителя, кратного номинальному току автомата.

Ток срабатывания третьей ступени защиты по (4):

Уставка расцепителя МРТ по времени для тока перегрузки, равному 6-кратному номинальному току расцепителя выбирается:

Ток срабатывания второй ступени защиты - токовой отсечки с выдержкой времени отстраивается от допустимого тока перегрузки:

Условие выбора уставки:



где коэффициент отстройки от токов перегрузки для микропроцессорного расцепителя [1, с. 406].

Выбирается стандартная кратность из ряда уставок, с учетом требования согласования с характеристикой защиты нижестоящей ступени:

где - уставка срабатывания второй ступени защиты в кратности к .

Выдержка времени второй ступени защиты выбирается из ряда уставок равной:

Ток срабатывания токовой отсечки без выдержки времени (первой ступени защиты) не регулируется и принимается равным

Максимальное время срабатывания токовой отсечки, по данным производителя не превышает

1.3 Выбор вводного автомата QF1

Максимальный рабочий ток определяется исходя из условия длительного обеспечения питания двух секций шин при отключении одного из трансформаторов подстанции

=1145,8 А.

К установке принимается автоматический выключатель серии «Электрон» по таблицам 1, 2 [3], завода «Контактор», с микропроцессорным расцепителем МРТ5. Выбор автомата и расчет характеристики осуществляется по выражениям (7)-(10) аналогично автомату QF2.

По (2):

Выбирается Выключатель Э25С с Iном.а=1600 А; номинальный ток теплового расцепителя устанавливается равным по (7):

Iрц.ном=0,85*1600=1360 А;

где kрег=0,85 уставка номинального тока расцепителя, кратного номинальному току автомата.

Кратность срабатывания третьей ступени защиты по (4):

Уставка времени срабатывания третьей ступени защиты при I=6*Iрц.ном:

Ток допустимой перегрузки по (8):

По (9):

Выбирается:

где =3 - уставка срабатывания второй ступени защиты в кратности к .

Выдержка времени второй ступени защиты выбирается из ряда уставок равной:

По (10):

1.4 Проверка чувствительности автоматических выключателей QF1 и QF2

Чувствительность оценивается с помощью значения тока металлического однофазного КЗ за трансформатором, приведенного к стороне НН, по [4, стр.31, (11)]

где фазное напряжение сети 0.4 кВ;

сопротивление трансформатора мощностью 630 кВА, приведенное к стороне НН для схемы соединения обмоток звезда/звезда с заземленной нейтралью, по табл. 3[5].

16046,5 А.



Для QF2 аналогично:

1.5 Выбор плавкой вставки предохранителя F.

Выбор плавкой вставки осуществляется из условия:

где номинальный ток трансформатора для стороны ВН:

По каталогу [5], с. 20 выбирается предохранитель ПКТ производства Курского Электроаппаратного Завода с

Время перегорания плавкой вставки при токе двухфазного КЗ в точке установки (К5):

определяется по кривым срабатывания предохранителя, приведенным в [5]. По каталожным кривым, время перегорания не превышает 0.01 c.

2 Расчет защит кабельной линии W6

2.1 Расчет двухступенчатой защиты от КЗ

Защита кабельной линии от коротких замыканий выполняется на попупроводниковых (статических) двухфазных реле максимального тока серии РС80М2 производства группы компаний «Энергоинтеграция». [7] Мощность потребляемая одним реле - 1.5 ВА на фазу. Реле не требуют дополнительного источника питания.

2.1.1 Расчет параметров срабатывания первой ступени защиты - токовой отсечки

Ток срабатывания отсечки отстраивается от максимального тока внешнего короткого замыкания:

где

Коэффициент запаса принимается равным 1.1 по [6, с. 40] для цифровых реле из диапазона .

Для оценки чувствительности используется величина тока минимального (двухфазного) короткого замыкания в месте установки защиты:

где

Так как требуемая чувствительность не выполняется, с соответствии с [1, с.220] допустимо уменьшение тока срабатывания отсечки, поскольку защищаемая линия является радиальной и питает один трансформатор. Допуская срабатывание защиты при повреждениях в трансформаторе, ток срабатывания отсечки отстраивается от максимального тока короткого замыкания за трансформатором (точка К6). С учетом приведения тока КЗ в точке К6 к стороне 10 кВ получаем:

С учетом обеспечения требуемого уров...