Автоматическое управление системой электроснабжения завода резиновых изделий

8  Автоматическое управление системой электроснабжения

8.1  Выбор и расчётное обоснование типов релейных защит

В процессе эксплуатации системы электроснабжения возникают повреждения отдельных её элементов. Наиболее опасными и частыми видами повреждений являются КЗ между фазами электрооборудования и однофазные КЗ на землю с большими токами замыкания на землю. Вследствие возникновения КЗ нарушается нормальная работа системы электроснабжения, что создаёт ущерб для промышленного предприятия.

При протекании тока КЗ элементы системы электроснабжения подвергаются термическому и динамическому воздействию. Для уменьшения размеров повреждения и предотвращения развития аварии устанавливают совокупность автоматических устройств, называемых релейной защитой, и обеспечивающих с заданной степенью быстродействия отключение повреждённого элемента или сети.

Рассмотрим релейную защиту цехового трансформатора. Согласно /16/ для цеховых трансформаторов должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:

-  многофазных замыканий в обмотках и на выводах;

-  однофазных замыканий на землю в обмотке и на выводах, присоединённых к сети с глухозаземлённой нейтралью;

-  витковых замыканий в обмотках;

-  токов в обмотках, обусловленных внешними КЗ;

-  токов в обмотках, обусловленных перегрузкой;

-  понижения уровня масла;

-  однофазных замыканий на землю в сетях 3-10 кВ с изолированной нейтралью, если трансформатор питает сеть, в которой отключение однофазных замыканий на землю необходимо по требованиям безопасности.

Основные данные цехового трансформатора следующие: S_ном,т = 630 кВА; U_ном,т1 = 10,5 кВ; U_ном,т2 = 0,4 кВ; U_к = 5,5%; группа соединения обмоток звезда - звезда с нулём; I_ном,т1 = 34,64 А; I_ном,т2 = 909,33 А.

Для защиты трансформатора при междуфазных КЗ в обмотках и на выводах ВН принимаем токовую отсечку без выдержки времени с использованием реле тока РТ-40. Схема соединения трансформаторов тока - неполная звезда.

Ток срабатывания токовой отсечки I_с,о, А, вычисляют по формуле

                                                           (8.1)

где к_ост - коэффициент отстройки, который согласно /7/ равен 1,4;

 - максимальный ток трёхфазного КЗ на стороне НН.

Максимальный ток трёхфазного КЗ на стороне НН , А, вычисляют по формуле

                                                        (8.2)

Тогда

Ток срабатывания реле отсечки  I_с,р, А, определим из соотношения:

                                                              (8.3)

где   - коэффициент схемы;

К_I - коэффициент трансформации трансформатора тока.

Принимаем согласно /23/  = 1.

Коэффициент трансформации трансформатора тока К_I найдём по выражению

                                                            (8.4)

Выбираем по /2/ трансформатор тока типа ТПЛ-10: I₁ = 100 А; I₂ = 5 А;

К_I = 20.

Принимаем по /2/ реле тока РТ-40/100 и промежуточное реле РП-23.

Для защиты трансформатора при внешних КЗ и резервирования токовой отсечки и газовой защиты принимаем МТЗ с выдержкой времени в двухфазном трёхрелейном исполнении (два токовых реле включаем на фазные токи, а одно реле - на сумму токов двух фаз; за счёт такого включения повышается чувствительность защиты к двухфазным КЗ на стороне НН цехового трансформатора). Схема соединений трансформаторов тока - неполная звезда. МТЗ отстраиваем от тока самозапуска полностью заторможенных ответственных двигателей, присоединённых к шинам НН.

Токи срабатывания защиты I_с,з, А, и реле I_с,р, А, находим по формулам

                                                 (8.5)

                                                              (8.6)

где  к_отс - коэффициент отстройки;

к_сам - коэффициент самозапуска;

к_в - коэффициент  возврата,  принимаемый  в  зависимости  от выбранного реле.

Принимаем согласно /23/ к_отс = 1,2; к_сам = 3; к_в = 0,8.

Тогда

Принимаем по /23/ реле тока РТ-40/20.

Коэффициент чувствительности защиты к_ч определяем при трёхфазном КЗ за трансформатором (т.е. на стороне НН) по формуле:

                                                             (8.7)

Выдержку времени МТЗ трансформатора выбираем из условия избирательности на ступень селективности Dt выше наибольшей выдержки времени защит присоединений t_пр, питающихся от трансформатора, т.е.

                                                                  (8.8)

Согласно /23/ принимаем t_пр = 0,5 с; Dt = 0,5 с.

Тогда

Для защиты цехового трансформатора при однофазных КЗ в обмотке и на выводах НН, а также в сети НН принимаем МТЗ нулевой последовательности с выдержкой времени с использованием реле тока РТ-40. Защиту выполним одного токового реле, включённого на трансформатор тока, установленный в цепи заземления нейтрали цехового трансформатора. По обмотке реле в этом случае будет протекать полный ток однофазного КЗ.

Токи срабатывания защиты I_с,з, А, и реле I_с,р, А, находим по формулам:

                                                     (8.9)

                                                                    (8.10)

где  к_отс1, к_отс2 - коэффициенты отстройки;

I_от - ток отсечки автоматического выключателя, равный 2000 А..

По /23/ принимаем к_отс1 = 1,1; к_отс2 = 1,2.

Тогда

Коэффициент трансформации трансформатора тока К_I в этом случае будет равен:

                                                          (8.11)

Выбираем по /2/ трансформатор тока типа ТПОЛ-10: I₁ = 1500 А; I₂ = 5 А; К_I = 300.

Принимаем по /2/ реле тока с запасом по шкале РТ-40/20.

Коэффициент чувствительности защиты нулевой последовательности к_ч определяем при однофазном КЗ на выводах НН трансформатора по формуле:

                                                      (8.12)

где  ,  - токи соответственно однофазного и трёхфазного КЗ на стороне