1. Введение Варианты и схемы релейной защиты и автоматики

Варианты и схемы релейной защиты и автоматики

I. Составление схемы обмена и короткие
расчет контактных токов

Вариант схемы по картинке	Вариант	Трансформация трансформатора диапазон изменения коэффициента %	Запуск асинхронного двигателя коэффициент	Протяженность линий электропередачи (км)
				L1	L2	L3	L4
2	9	10	3,2	34	7	28	0.8

Для расчета параметров РЗ и А по заданному варианту определяем значения параметров, характеризующих электрооборудование, приведенное в схеме, по справочника:

a) Основные параметры сетей электропередачи (ЛЭП) и кабельных сетей:

U = 35 кВ
AC – 120	r0 = 0,27 ом/км	x0 = 0,43 ом/км
AC – 70	r0 = 0,45 ом/км	x0 = 0,042 ом/км
U = 10 кВ
AAШВв – 70	r0 = 0,443 ом/км	x0 = 0,086 ом/км

Параметры технического расчета ЛЭП взяты из справочников. Информация о некоторых алюминиево-стальных (АС) проводах и кабельных сетях приведена в таблицах I1.1 и I1.2 в приложении..

b) основные параметры силовых трансформаторов:

TDN – 6300/110	Pqt = 44 кВт
Sn = 6.3 МВА	Uqt = 10,5 %
UY = 115 кВ	±6*1,5%
UP = 10.5 кВ
TMN – 1600 кВА	Pqt = 16.5 кВт
UY = 10 кВ	Uqt = 6.5 %
UP = 11 кВ	±6*1,5%
TM – 1000/10
Sn = 1000 кВA	Pqt = 12,2 кВт
UY = 10 кВ	Uqt = 5,5 %
UP = 0,4 кВ

Рассчитываем сопротивление сетей и трансформаторов в относительных единицах. Для этого принимаем следующие основные условия:
S_b = S_qt = 100 MVAU_bI = 115 кВ, U_bII = 37 кВ, U_bIII = 10,5 кВ U_bIV = 6,3 кВ


Рассчитываем сопротивления ЛЭП:


Для сети L-1: .









Для сети L-2: .




;

Для сети L3: .







Для сети L4: .





Рассчитываем сопротивление силовых трансформаторов:

Т1(Т2) – для трансформатора =>ТДН – 6300/110









Для трансформатора Т3(Т4,Т5) =>ТМН – 1600/35







Для трансформатора Т6 =>ТМ – 1000/10

Схема обмена

Определение величины токов короткого замыкания в максимальном и минимальном режиме работы системы электроснабжения
Выбираем переключатель для стороны высокого напряжения трансформаторов Т1(Т2). Для этого необходимо определить номинальный ток трансформатора:

По таблице подбираем автоматический выключатель МКП-110Б-630-20У1 и ток выключателя .

Итак, Максимальный режим:

И в минимальном режиме

1. 
   Максимальный режим работы системы:
   

Рассчитываем сопротивление системы следующим образом:

Сумма сопротивлений от источника до точки КЗ К-1 равна:

Ток при базовом напряжении в точке короткого замыкания определяется по следующей формуле:



K-2







K-3


K-4



K-6





K-6’





K-5





K-5’



K-7







K-7 ‘





K-9





K-9’





K-10


3.644+




K-10’


2.848+

2. 
   Минимальный режим работы системы:
   

Рассчитываем сопротивление системы следующим образом:


Сумма сопротивлений от источника до точки КЗ К1 равна:

Ток при базовом напряжении в точке короткого замыкания определяется по следующей формуле:



K-2







K-3=K2
K-4





K-4’



K-6





K-6’



K-5





K-5’





K-7







K-7’





K-9





K-9’





K-10


3.644+




K-10’


2.848+




Результат расчетных токов короткого замыкания запишем в таблицу.
Токи короткого замыкания

№	Точки для расчета токов КЗ	Трехфазные токи короткого замыкания (КА)		Двухфазные токи короткого замыкания (КА)
		Максимальный режим	Минимальный режим		Максимальный режим	Минимальный режим
1	K-1	19.308	11.675		16 .721	10,188
2	K-2	0.923	0.913		0.799	0.794
3	K-3	0.923	0.913		0.799	0.794
4	K-4	0.642	0.518		0.555	0.462
5	K-5	0.474	0.472		0.410	0.414
6	K-6	1.432	1.268		1.240	1.098
7	K-7(K-8)	0.819	0.754		0.735	0.652
8	K-9	0.804	0.738		0.696	0.639
9	K-10	11.693	11.171		10.126	9.674

Выбор типов релейной защиты и расчет их уставок

Т-6 (10/0,4) Защита трансформатора
Выбор для 10кВ основывается на следующих требованиях.
U_{nom saq}≥U_{nom tar,} I_{nom saq}>I_{nom yuk,} I_saq.o’ch>I_{qt max}
U_{nom tar} =10 кВ I_{qt max} =0.804kA
Выбираем тип предохранителя ПКТ102-10-80-12.5 УЗ .
U_{nom sa} = 10 кВ, I_{nom saq} = 80 A,
I_saq.o’ch =12.5 kA t=t_{ish oldingi}+∆t=0,9 sek

Подбираем автоматический выключатель на сторону напряжения 0,4 кВ. Выбор автоматических выключателей основывается на следующих требованиях..

U_nom.av≥U_{nom tar,}
I_nom.av>I_{nom yuk,}
I_av.o’ch>I_{qt max}
I_{nom aj}>I_nom.tar



Выбираем автоматический выключатель типа Э16В-0,4.
U_nom.av=0.4 кВU_{nom tar}= 0.4кВ,
I_{nom aj} =1600A I_nom.tar= 1445.08A,
I_av.o’ch = 12,5 kA I_{qt max}=11.693 kA
I_{nom av} =1600 A I_nom.yuk= 57.7 A

Защита асинхронного двигателя
В соответствии с ПУЭ (Правила устройства электроустановок) электродвигатели переменного тока напряжением до 1000 В снабжены защитой от:
- от многофазного QT:
- от однофазного QT, если двигатель работает в сети с заземленной нейтралью;
- от перегрузки, если есть возможность перегрузки механизмов в технологическом процессе, либо в крайне сложных пусковых условиях, либо при пониженном напряжении необходимо ограничить время пуска самозапуска, если;
- успешный самозапуск двигателей механизмов с напряжением выше минимального, условиями технологического процесса, безопасностью или ответственностью, если в двигателях не допускается самозапуск.
Плавкие предохранители или автоматические выключатели (автоматические выключатели) используются для защиты двигателей от всех типов QT. Кроме того, автоматические выключатели могут обеспечить защиту от перегрузки и пониженного напряжения. С учетом этого, кроме того, автоматы устанавливаются на двигатели, допускающие многократный запуск, на двигатели с большой ответственностью и на двигатели, работающие под нагрузкой. Выбор хранилища основывается на следующих требованиях.:
, ,
где U_nom.saq, I_nom.saq – номинальные напряжение и ток накопителя соответственно; I_saq.o‘chir – предельный ток предохранителя; I_nom.dvig – номинальный ток двигателя.
Для защиты двигателей номинальный ток плавкой вставки предохранителя выбирают из следующих трех условий:
, , (4.13)
здесь, I_it – пусковой ток двигателя; k_z – коэффициент запаса, принимаемый равным 1,1-1,25; k_yukl – коэффициент нагрузки, равный 2,5 при времени нагружения 2-5 с (легкое состояние), 1,6-2 при времени 5-10 с и более (тяжелое состояние). Предохранители ПН-2 применяются для защиты низковольтных двигателей и сетей. Их характеристики такие же, как у конденсаторов типа NPN и NPR..
Выбор параметров автоматов (U_a.nom, I_a.nom, I_a.o‘chir) аналогичен выбору заставок. Выбор номинального тока разъединителя мгновенного и временного действия зависит от типа автомата. Номинальный ток электромагнитного (мгновенного) и долговременного (теплового) выключателя для автомата серии А3100 выбирают таким образом, чтобы его значение не было меньше номинального тока двигателя:
(4.14)
Установка теплоотделителя для машин серий АП25 и АП50 выбирается из следующего условия:
(4.15)
Для мгновенного электромагнитного разъединителя
(4.16)
Настройки автоматического переключения серий A2000, AV, AVM выбираются, как указано выше..
В автоматах серий А2000Б, АВ, АВМ вместо разъединителя мгновенного действия может быть установлен электромагнитный разъединитель с выдержкой времени 0,2-0,6 с (селективные автоматы).
Для безопасной работы предохранителей и автоматов минимальный ток КЗ на выходах двигателей должен быть в 3 раза больше номинального тока плавколитого или медленнодействующего (теплового) выключатела, т.е.:
yoki (4.17)
Только для машин с выключателем мгновенного действия
(4.17a)
Большому значению приведенной формулы соответствует малое номинальное значение тока разъединителя.
В электрическом оборудовании с заземлением нейтрали защита КЗ выполняется во всех трех фазах. В оборудовании с нулевой изоляцией, если защита выполнена в предохранителях, она выполняется по всем трем фазам, если защита выполнена в автоматах, она устанавливается по двум фазам..
В электродвигателях основной защитой релейной защиты является межфазная защита от короткого замыкания. На основании ПУЭ МТЗ используется в качестве релейной защиты в электродвигателе мощностью до 5000 кВт. Номинальный ток двигателя:

1. 
   Номинальный ток двигателя.
   

2. 
   Пусковой ток двигателя.
   

3. 
   Ток срабатывания защиты.
   

4. 
   Ток в реле находится следующим образом.
   

5. 
   Коэффициент чувствительности.