Расчет максимальной токовой защиты. Расчет защиты двигателя


8. Расчёт уставок и выбор защиты двигателей.

Расчёт уставок релейной защиты синхронных двигателей М1 и М2 марки СТД – 800 – 23УХЛ4.

Защита от междуфазных повреждений.

В качестве основной защиты от междуфазных КЗ предусматриваем токовую отсечку с использованием реле РТ-80. Составляющая сверхпереходного тока от электродвигателя, протекающая через трансформатор тока при внешнем КЗ равна:

А.

Периодический пусковой ток ЭД

А,

Из двух условий выбираем наиболее тяжелый случай и определяем ток срабатывания реле отсечки:

,

,

где – коэффициент отстройки;

–коэффициент трансформации трансформатора тока.

Определяем чувствительность защиты:

.

Защита от перегрузки и асинхронного хода.

Ток срабатывания реле МТЗ электродвигателя рассчитывается по выражению:

А,

где: – коэффициент отстройки при действии МТЗ на отключение;

–коэффициент возврата индукционной части реле серии РТ-80.

Принимаем уставку по току А, тогда кратность отсечки составит, что выполнимо для этих реле.

Выдержка времени МТЗ от перегрузки выбирается из условия надёжного несрабатывания защиты при пуске электродвигателя:

с,

где: с – время пуска для электродвигателя.

Принимается уставка по врмени 12 с, на реле типа РТ – 80.

Рассчитывается фактическое сопротивление нагрузки на ТТ при двухфазном КЗ на выводах электродвигателя между фазами АВ и ВС:

Ом,

где: Ом – сопротивление реле РТ-80 при уставке реле 5 А, где S=10 ВА потребляемая мощность реле серии РТ-80; 0,8-поправочный коэффициент.

Ом – сопротивление дешунтируемого ЭО(примерно 2 Ом по данным завода изготовителя).

Допустимое значение предельной кратности при определённом значении расчетного сопротивления нагрузки 2,52 Ом. Максимальная кратность тока:

А,

.

Коэффициент, отсюда погрешностьf=28% ([2] рис.П6.2). Коэффициент чувствительности отсечки после дешунтирования ЭО:

.

Чувствительность обеспечивается при реальной погрешности.

Защита от замыкания на землю обмотки статора.

Необходимо определить уставки токовой защиты от замыкания на корпус обмотки статора синхронного электродвигателя, подключенного к сети с изолированной нейтралью, суммарный емкостной ток которой А. Электродвигатель связан с ГПП линией сечением 120 мм2 длиной 250 м. Реле защиты подключено к ТТНП типа ТЗЛ.

Емкость фазы статора двигателя определяется по выражению:

Ф.

Собственный емкостной ток электродвигателя, приведенный к напряжению 35кВ, вычисляется по формуле:

А.

Емкостной ток линии, входящей в зону защиты, определяется по выражению:

А,

где - емкостной ток 1,0 км кабеля ААШв 3х120(табл. 2.245)[7].

Установившееся значение собственного емкостного тока защищаемого присоединения определяется как сумма емкостных токов электродвигателя и линии:

А.

Первичный ток срабатывания защиты определяем по выражению:

А,

где: К0=1,3 – коэффициент отстройки, принимаемый равным 1,21,3;

КБ.Р=2,5 – коэффициент, учитывающий бросок собственного емкостного тока в момент зажигания дуги.

При этом условие выполняется:

Защита от понижения напряжения.

Защита минимального напряжения СД, облегчающая условия восстановления напряжения после отключения КЗ и обеспечивающая самозапуск электродвигателей ответственных механизмов, имеет выдержку времени 0,5..1,5 с.

Для защиты от понижения напряжения применяют реле напряжения типа РН-54.

Напряжение срабатывания защиты:

кВ,

В,

где принимается равным 1,1, а - 1,25 для реле РН – 54.

Напряжение срабатывания реле (коэффициент трансформации ТН составляет 6000/100=60):

В.

Расчёт уставок релейной защиты асинхронных двигателей М3 и М4 марки 2А3М1 – 400/6000УХЛ4.

Защита от междуфазных повреждений.

В качестве основной защиты от междуфазных КЗ предусматриваем токовую отсечку с использованием реле РТ-40. Составляющая сверхпереходного тока от электродвигателя, протекающая через трансформатор тока при внешнем КЗ равна:

А.

Периодический пусковой ток ЭД

А,

Из двух условий выбираем наиболее тяжелый случай и определяем ток срабатывания реле отсечки:

,

,

где – коэффициент отстройки;

–коэффициент трансформации трансформатора тока.

Определяем чувствительность защиты:

.

Защита от перегрузки.

Ток срабатывания реле МТЗ электродвигателя рассчитывается по выражению:

А,

где: – коэффициент отстройки при действии МТЗ на отключение;

–коэффициент возврата индукционной части реле серии РТ-80.

Принимаем уставку по току А, тогда кратность отсечки составит , что выполнимо для этих реле.

Выдержка времени МТЗ от перегрузки выбирается из условия надёжного несрабатывания защиты при пуске электродвигателя:

с,

где: с – время пуска для электродвигателя.

Принимается уставка по врмени 12 с, на реле типа РТ – 40.

Рассчитывается фактическое сопротивление нагрузки на ТТ при двухфазном КЗ на выводах электродвигателя между фазами АВ и ВС:

Ом,

где: Ом – сопротивление реле РТ-40 при уставке реле 10 А, где S=10 ВА потребляемая мощность реле серии РТ-40; 0,8-поправочный коэффициент.

Ом – сопротивление дешунтируемого ЭО(примерно 2 Ом по данным завода изготовителя).

Допустимое значение предельной кратности при определённом значении расчетного сопротивления нагрузки 2,28 Ом. Максимальная кратность тока:

А,

.

Коэффициент, отсюда погрешностьf=65% ([2] рис.П6.2). Коэффициент чувствительности отсечки после дешунтирования ЭО:

.

Чувствительность обеспечивается при реальной погрешности.

Защита от замыкания на землю обмотки статора.

Необходимо определить уставки токовой защиты от замыкания на корпус обмотки статора асинхронного электродвигателя, подключенного к сети с изолированной нейтралью. Электродвигатель связан с РП линией сечением 35 мм2 длиной 350 м. Реле защиты подключено к ТТНП типа ТЗЛ.

Емкость фазы статора двигателя определяется по выражению:

Ф.

Собственный емкостной ток электродвигателя вычисляется по формуле:

А.

Емкостной ток линии, входящей в зону защиты, определяется по выражению:

А,

где - емкостной ток 1,0 км кабеля ААГ 3х35(табл. 2.245)[7].

Установившееся значение собственного емкостного тока защищаемого присоединения определяется как сумма емкостных токов электродвигателя и линии:

А.

Первичный ток срабатывания защиты определяем по выражению:

А,

где: К0=1,3 – коэффициент отстройки, принимаемый равным 1,21,3;

КБ.Р=2,5 – коэффициент, учитывающий бросок собственного емкостного тока в момент зажигания дуги.

Так как полученное значение А оказывается меньше А, для ТТНП типа ТЗЛ, то ток срабатывания защиты принимается равным А.

При этом условие выполняется:

Защита от понижения напряжения.

Защита минимального напряжения АД, облегчающая условия восстановления напряжения после отключения КЗ и обеспечивающая самозапуск электродвигателей ответственных механизмов, имеет выдержку времени 0,5..1,5 с.

Для защиты от понижения напряжения применяют реле напряжения типа РН-54.

Напряжение срабатывания защиты:

кВ,

В,

где принимается равным 1,1, а - 1,25 для реле РН – 54.

Напряжение срабатывания реле (коэффициент трансформации ТН составляет 6000/100=60):

В.

studfiles.net

Расчёт защиты от перегрузок

Ток срабатывания релейной защиты от перегрузок выбирается из условия возврата токового реле при минимальном токе трансформатора:

Где kотс= 1,05.

Выбираем реле РТ-40/20.

Время срабатывания защиты от перегрузок выбирается на ступень больше времени защиты трансформатора от внешних КЗ:

7.4 Газовая защита трансформатора

В соответствии с ПУЭ на трансформаторах большой мощности устанавливается газовая защита. В данном трансформаторе такая защита необходима.

Обмотки большинства трансформаторов помещены в бак с маслом, которое выполняет роль изолятора и охладителя обмоток. При межвитковых КЗ и других

повреждениях обмотки трансформатора, масло нагревается и разлагается, на использовании этого явления и основана газовая защита. Выполнена защита на газовом реле, которое устанавливается в трубе, соединяющей бак трансформатора с расширительным баком. Состоит из кожуха и двух, расположенных внутри него поплавков с ртутными контактами, замыкающимися при изменении положения поплавков. Один поплавок расположен выше, другой - ниже.

При слабом газообразовании, и (или) при незначительном снижении уровня

масла контакты верхнего поплавка замыкаются, и сигнал проходит в диспетчерское управление. При бурном газообразовании и (или) значительном снижении уровня масла контакты нижнего слоя замыкаются, и трансформатор автоматически отключается.

Достоинства: высокая чувствительность и реагирование практически на все виды повреждений внутри бака, сравнительно небольшое время срабатывания, простота выполнения, способность защищать трансформатор при недопустимом снижении уровня масла по любым причинам.

Недостатки:

- не реагирует на повреждения вне бака;

- защита может сработать ложно при попадании в бак воздуха (при доливке масла, после ремонта систем охлаждения и т.д.), следовательно, газовую защиту нельзя использовать в качестве единственной защиты трансформатора от внутренних повреждений.

  1. Расчет защиты асинхронного двигателя (М3) напряжением 0.4 кВ

Релейная защита электродвигателей, так же как и защита генераторов и трансформаторов, должна реагировать на внутренние повреждения и опасные ненормальные режимы.

Защита электродвигателей должна обеспечивать возможность их самозапуска, т.е. она не должна преждевременно отключать электродвигатели как при понижении напряжения, так и при его восстановлении.

Защита электродвигателей напряжение 500 В и ниже осуществляется, исходя из тех же требований, что и электродвигателей более высоких напряжений.

Для этих электродвигателей применяются: а) мгновенная защита от междуфазных к.з.; б) защита от перегрузок; в) защита минимального напряжения.

Однако часто при небольшой мощности электродвигателей ниже 1000 В и во многих случаях малоответственных двигателей защиты имеют свои особенности, а именно для них в значительно большей мере применяется защита предохранителями; в ряде других случаев допускаются схемы соединения, при которых отключение к.з. в одном электродвигателе осуществляется выключателем, установленным на ответвлении, питающем несколько электродвигателей; для защиты минимального напряжения широкое распространение имеют магнитные пускатели.

Определяем длительный ток в линии:

Определяются данные и выбирается автоматика защиты – тепловое реле (АЗ-ТР).

Номинальный ток магнитного пускателя должен быть не меньше номинального тока электродвигателя. Этому соответствует магнитный пускатель ПМ12-125 сВ него встраивают тепловое реле РТЛ. Необходимо, чтобы ток несрабатывания релебыл не менее номинального тока электродвигателя. Этому соответствует реле РТТ-3, которое позволяет регулировать токв пределах 106…143 А.

Определяются данные и выбирается автоматика защитытипа предохранителя с наполнением ПН-2:

Для легкого пуска

Выбираем предохранитель ПН – 2 с номинальным током патрона 250 А и плавкую вставку с

studfiles.net

Расчет максимальной токовой защиты

Произведем расчет МТЗ для асинхронных двигателей Н-1, Н-2, Н-3 c характеристиками P=500кВт, cos𝜑=0,86, Iном=56А.

Защита электродвигателя выполняется трёхступенчатой. Защита работает по максимальному фазному току.

Определяем первичный ток срабатывания первой ступени защиты от симметричных перегрузок:

 

Время срабатывания первой ступени максимальной токовой защиты принимаем tс.з =0,1 с по условию отстройки от длительности броска пускового тока АД. Это необходимо для исключения неправильно действия защиты при подпитке двигателями КЗ на шинах или присоединениях питающей сети.

Вторая ступень защиты выполняется с инверсной характеристикой и работает с действием на отключение электродвигателя. Пуск защиты выполняется при кратности тока . Первичный ток пуска второй ступени защиты составит:

 

 

Время срабатывания защиты рассчитывается БМРЗ по формуле

 

 

Третью ступень защиты выполняем с независимой характеристикой с действием на сигнализацию. Первичный ток срабатывания третьей ступени максимальной токовой защиты электродвигателя определяем по формуле:

 

 

Если двигатель не подвержен технологическим перегрузкам – время срабатывания защиты выбирается из диапазона 10÷20 с (больше, чем время пуска электродвигателя). Если двигатель подвержен перегрузкам, время выбирается большим, чем допустимое время технологической перегрузки, как правило, 10÷1800 с (также отстраивается от времени пуска электродвигателя).

Произведем расчет МТЗ для асинхронного двигателя Н1 c характеристиками P=200кВт, cos𝜑=0,86, Iном=25А.

Уставки для двигателя Н1: =189 А, tс.з =0,1,

Расчеты защиты от замыканий на землю

Для асинхронных двигателей Н-1, Н-2, Н-3 c характеристиками P=500кВт, cos𝜑=0,86, Iном=56А рассчитаем защиту от замыканий на землю.

Определяем полную мощность двигателя

 

 

Определяем значение емкостного тока двигателя.

Для АД напряжением 6 кВ:

 

 

Определяем значение емкостного тока кабельной линии

 

 

Определяем первичное значение параметра срабатывания защиты по току от ОЗЗ:

 

 

Определяем коэффициент чувствительности защиты при ОЗЗ

 

 

Определяем вторичное значение тока срабатывания защиты с учетом коэффициента трансформации трансформатора тока нулевой последовательности типа ТЗР.

 

 

По такому же принципу рассчитали защиту от замыканий на землю для асинхронного двигателя Н1 c характеристиками P=200кВт, cos𝜑=0,86, Iном=25А.

Параметры срабатывания защиты для АД Н1 и коэффициент чувствительности.

 

= 6,08.

=0,013 А.

 



infopedia.su

3 Расчет защиты трансформатора т3

Трансформаторы оснащаются релейной защитой от внешних и внутренних КЗ.

3.1 Защита от многофазных коротких замыканий - мтз без выдержки времени

1) Защиту выполним с помощью статического реле РСТ 13, так как оперативный ток постоянный.

2) Найдем максимальный рабочий ток в точке установки защиты, равный номинальному току трансформатора:

А,

здесь UВН= 10 кВ – первичное напряжение трансформатора Т3.

К установке принимаем трансформатор тока ТПЛ-10-75-У3-0,5/10Р согласно /2/: I1Н= 75 А,I2Н= 5 А. Коэффициент трансформации трансформатора тока:.

Схема включения трансформаторов тока и реле – неполная звезда с реле в нулевом проводе, коэффициент схемы кСХ= 1.

3) Ток срабатывания защиты определяется из условия отстройки от максимального рабочего тока в точке установки защиты:

А

здесь кОТС= 1,2 – коэффициент отстройки;

кВ= 0,9 – коэффициент возврата;

кЗ= 1,2

4) ток срабатывания реле:

А

Принимаем к установке реле РСТ 13/24, у которого ток срабатывания находится в пределах IСР.Р= (5-20) А.

5) Определить сумму уставок:

здесь IMIN= 5 А – минимальный ток срабатывания выбранного реле. Принимаем уставки 0,2, следовательно ∑θ = 0,2.

Найдем ток уставки реле:

А

Коэффициент чувствительности при I2КЗMINна выводах высокого напряжения:

.

3.2 Защита от перегруза – мтз с выдержкой времени

1) Защиту выполним на реле РСТ 13. Так как защита с выдержкой времени, то необходимо знать коэффициент возврата реле. Для статического реле коэффициент возврата кВ= 0,9.

2) Для выполнения защиты используем те же трансформаторы тока, что и для защиты от коротких замыканий (коэффициент трансформации кI= 15), но поскольку перегруз является симметричным режимом, то реле устанавливаем в одну фазу. Коэффициент схемы кСХ= 1.

3) Ток срабатывания защиты определяется из условия отстройки от максимального рабочего тока в точке установки защиты:

А,

здесь кОТС= 1,1 – коэффициент отстройки;

кВ– коэффициент возврата;

кП= 2,5 – кратность тока перегрузки по отношению кIМАХРАБ.

4) При расчете защиты от перегруза коэффициент чувствительности не определяется.

5) Ток срабатывания реле:

А.

Принимаем к установке реле РСТ 13/24, у которого ток срабатывания находится в пределах IСР.Р.= (5-20) А.

6) Определим сумму уставок:

,

здесь IMIN= 5 А – минимальный ток срабатывания выбранного реле.

Принимаем уставки 1,4, следовательно .

Найдем ток уставки реле:

А.

7) Выдержка времени защиты определяется технологией, примем время срабатывания защиты tСЗ= 10 с. Выбираем реле времени РВ 01, пределы регулировки времени которого от 0,1 до 50 с.

4 Расчет защиты двигателя м

Согласно ПУЭ /1/ для синхронных электродвигателей напряжением ниже 1000 В предусматриваются следующие защиты:

- токовая отсечка без выдержки времени от многофазных КЗ на выводах и обмотки статора.

- защита от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ)

- защита от токов перегрузки, вызванными технологическими причинами и затянувшимся пуском или самозапуском;

- защита минимального напряжения;

4.1 Защита от многофазных кз

В соответствии с требованиями ПУЭ /1/ для электродвигателей мощностью более 2 МВт в качестве защиты от многофазных замыканий применяется продольная дифференциальная защита без выдержки времени с использованием полупроводникового дифференциального реле РСТ – 15. Защиту выполняем по двухфазной двухрелейной схеме.

А

здесь РНОМ.ДВ= 7,5 кВА – номинальная мощность двигателя 4 А132S4У3;

UНОМ– номинальное напряжение двигателя, В.

Ток срабатывания защиты отстраивается от пускового тока:

А

где КП– коэффициент пуска двигателя.

Поперечная относительная сверхпереходная ЭДС двигателя:

В

Наибольшее действующее значение периодической составляющей тока в режиме трехфазного КЗ:

А,

Отстраиваем защиту от тока небаланса, учитывающего ток , так как он имеет значение больше пускового.

Тогда ток срабатывания защиты

А,

здесь кОТС= 1,25 – коэффициент отстройки для статического реле

ε – полная погрешность трансформатора тока (0,1)

Выбираем трансформатор тока ТЛ – 10 с коэффициентом трансформации:

Ток срабатывания реле:

А

Коэффициент чувствительности определяется при двух фазном КЗ в мини-мальном режиме на шинах, к которым подключен двигатель.

, значит, защита удовлетворяет требованию чувствительности.

Количество витков первичной обмотки TAVв связи с равенством токов срабатывания реле на основной и не основной сторонах, принимаем ωосн= ωнеосн= 8, тогда МДС срабатывания равна:

А

Ближайшая уставка по МДС Fср= 35 А

studfiles.net