Защита и автоматика. Защита шин РУ 0,4 кВ. Защита цехового трансформатора. Защита кабельных линий

6. ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА

Здесь рассматривается характерный участок системы электроснабжения автомобильного завода, в котором присутствует следующие элементы: трансформатор ГПП; линия КЛ 5; питающая РУ 10 кВ ГРП; линия КЛ 7, питающая КТП 7, цеховой трансформатор КТП 7/1 и коммутационные аппараты. Для расчета выбран данный участок СЭС, так как линия КЛ 7 обладает наименьшим током КЗ из всех линий, отходящих от РУ 10 кВ ГРП. Если защита на выбранном участке чувствительна, то она будет так же чувствительна к большим токам на других участках СЭС.

Токи КЗ в точках К₁ и К₄ были рассчитаны в раздел 4, а в точках К₂ и К₃ – с помощью САПР. Результаты сводится в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Начальные сверхпереходные токи КЗ в СЭС

Точка КЗ	Вид КЗ	Ветвь	Ток КЗ
1	2	3	4
К1 К1 К2 К2 К3 К3 К4 К4 К4	3 2 3 2 3 2 3 2 2	D D КЛ 5 КЛ 5 КЛ 7 КЛ 7 S S КЛ 7	7,36 6,37 6,7 5,8 5,39 4,67 24,8 21,5 0,86

Расчет релейной защиты производится снизу вверх (от шин РУ 0,4 кВ к трансформатору), что удобно при построении карты селективности. В проекте предусматривается все необходимые защиты согласно ПУЭ [13].

6.1. Защита шин РУ 0,4 кВ

Защита шин РУ 0,4 кВ выполнена автоматическим выключателем QF 7 с расцепителем. Его защитная характеристика формируется из отдельных ступеней трехступенчатой защиты. Первая ступень – токовая отсечка без выдержки времени, вторая ступень – токовая отсечка с выдержкой времени, третья ступень – максимальная токовая защиты.

Для выбора автоматического выключателя необходимо определить номинальный ток расцепителя:

                                                        (А),                                             (6.1)

где - максимальный рабочий ток защищаемого элемента в длительном режиме (А).

максимальный рабочий ток определяется, учитывая перегрузку трансформатора:

 А

выбирается селективный автоматический выключатель с полупроводниковым расцепителем ВА 75 – 45 А, так как 2500 А > 2127 А.

1.  Токовая отсечка без выдержки времени:

Для выбранного выключателя ток срабатывания защиты первой ступени не регулируется  А. Этот ток больше наибольшего тока КЗ, поэтому первая ступень защиты не действует.

2.  Токовая отсечка с выдержкой времени:

Выбор тока срабатывания защиты второй ступени осуществляется по условию исключения срабатывания при кратковременных перегрузках:

                                                          (А),                                              (6.2)

где  - коэффициент отстройки, для выключателя ВА  = 1,5.

          Ток кратковременной перегрузки определяется:

                                             (А),                                 (6.3)

115 кВ

где  - коэффициент, учитывающий некоторое увеличение тока  секции 1 при некотором снижении напряжения на секции 1 вследствие подключение к ней самозапускающихся электродвигателей секции 2;  - коэффициент самозапуска электродвигателей секции 2, подключенных к трансформатору Т7 через секционный выключатель.

 = 1,3;  = 2,5;  = 1063,5 А

А

А

          Определяется уставка срабатывания:

                                                            ,                                                    (6.4)

Стандартное значение , тогда А.

Уставка по времени с;

3.  Максимальная токовая защита:

Уставка срабатывания не регулируется

А

          Выбирается защитная характеристика  с при 6.

Таблица 6.2

Установки расцепителя автоматического выключателя ВА 75 – 45А

, (А)		, (А)	, (с)		, (А)	при 6, (с)
1	2	3	4	5	6	7
36000	3	7500	0,3	1,25	3125	4

6.2. Защита цехового трансформатора

          Защита от повреждения трансформатора Т 7 (рис. 6.1) и от сверхтоков при внешних КЗ осуществляется плавким предохранителем ПКТ.

          Для предотвращения срабатывания предохранителя в нормальном режиме и при бросках тока намагничивания плавкую вставку предохранителя выбирают по условию:

                                                     (А),                                           (6.5)

А

А

          Выбирается предохранитель ПКТ – 10 А.

          При максимальном токе внешнего КЗ (точка на рис. 6.1), отнесенным к напряжению 10 кВА из защитной характеристики время перегорания плавкой вставки с.

Допустимое время протекания тока :

                                                             (с),                                                 (6.6)

где К – кратность тока при внешнем КЗ.

                                                            ,                                                   (6.7)

с

Согласно ПУЭ [13] время перегорания плавкой вставки для трансформатора с высшем напряжением до 35 кВ составляет не более 4с.                                                 термическая стойкость обеспечивается

Для защиты от повреждений внутри бака трансформатора используется газовая защита. При слабом газообразовании, в результате виткового замыкания и образования  дуги, защита действует на сигнал сообщая дежурному персоналу о повреждении, и на отключение при интенсивном газообразовании или недопустимом снижении уровня масла по любым причинам.

6.3. Защита кабельных линий

          Согласно ПУЭ [13] на линиях 10 кВ должны быть предусмотрены защиты от многофазных замыканий и от однофазных замыканий на землю:

·  Токовая отсечка без выдержки времени (ТО);

·  Максимальная токовая защита (МТЗ);

·  Защита от замыканий на землю.

Защита кабельных линии КЛ 7 (рис. 6.1) ТО:

Для защиты используются двухфазная двухрелейная схема с соединением в неполную звезду. Используются реле типа РТ-40.

          Тогда коэффициент схемы ,

                                                      (А),                                            (6.8)

где - максимальный ток внешнего КЗ, здесь из табл. 6.1 (А).

А

          Чувствительность проверяется при двухфазном КЗ у места установки защиты – точка К₂ рис. 6.1:

                                                             ,                                                  (6.9)

[13]

ТО нечувствительна, для выполнения условия  необходимо

А

          Занизив ток срабатывания защиты ТО получается более чувствительной, при этом возможно её не селективное действие, что допускается при условии выполнения защиты совместно с УАПВ, включенным по схеме с ускорением до АПВ.

          Ток срабатывания реле определяется:

                                                            (А),                                           (6.10)

где  - коэффициент трансформации трансформатора тока.

,

I_{2 НОМ} = 5 А; I_{1 НОМ} выбирается по условию:

                                                          (А),                                            (6.11)

А

Принимаем I_{1 НОМ} = 100 А; К_I = 20.

А

Выбирается реле РТ – 40/100.

          МТЗ: двух фазная двухрелейная схема

          Ток срабатывания защиты определяется:

                                                   (А),                                       (6.12)

где  - коэффициент возврат (для реле РТ – 40 К_В = 0,8).

;

А

          Чувствительность определяется по минимальному току КЗ в конце защищаемой зоны:

·  Ближнее резервирование (проверка по току А):

[13]

Защита чувствительна.

·  Дальнее резервирование (проверка по токуА):

[13]

Защита чувствительна.

А

Выбирается реле РТ – 40/20.

          Время срабатывания МТЗ () определяется при построении карты селективности.

Защиты от замыкание на землю:

          Ток замыкания линии КЛ7 соизмерим с общим током замыкания (см. табл. 4.2) и сеть некомпенсированная, то для защиты от замыкания на землю применяется направленная защита нулевой последовательности ЗЗП-1.

          Ток срабатывания защиты определяют, исходя из требования обеспечения необходимой чувствительности:

                                                           (А),                                           (6.13)