Сопротивление кабельных линий КЛ1 и КЛ2

Сопротивления кабелей выбираем исходя из экономической плотности тока.

Максимальная полная мощность кабельной линии

Экономическое сечение КЛ1 и КЛ2

Согласно табл. 7.28 /7/ выбираем ближайшее большее сечение

S_ст=35 мм²:

Сопротивление кабельной линии

Сопротивление кабельной линии от РП до электроустановки:

В качестве электроустановки - асинхронный двигатель АЗ 12 - 35 - 8У4, Р_ном = 200 кВт, cos_ном = 0,81, I_п / I_ном = 5

Номинальный ток двигателя

Экономическое сечение

Стандартное сечение, согласно табл. 7.28 /7/ q_ст =25 мм²:

Сопротивление кабельной линии

3.2 Расчет токов короткого замыкания в точке К1

Находим максимально возможный ток короткого замыкания:

3.3 Расчет токов короткого замыкания в точке К2

Находим максимально возможный ток короткого замыкания

Приведение к нерегулируемой стороне низкого напряжения осуществляется по минимальному коэффициенту трансформации:

Минимально возможный ток короткого замыкания

3.4 Расчет токов короткого замыкания в точке К3

Рассчитаем эквивалентные сопротивления до шин ГПП

Сопротивления кабельной линии

Эквивалентные сопротивления до точки К3

Максимально возможный ток короткого замыкания в точке К3:

Приводим к низкой стороне

Минимально возможный ток короткого замыкания в точке К3

3.5 Расчет токов короткого замыкания в точке К4

Аналогично как для точки К3 рассчитаем сопротивления:

Сопротивления кабельной линии

Эквивалентные сопротивления до точки К4

Максимально возможный ток короткого замыкания в точке К4:

Приводим к низкой стороне

Минимально возможный ток короткого замыкания в точке К4:

Результаты расчетов токов короткого замыкания сведены в таблицу:

Таблица 3.1. - Токи трехфазного короткого замыкания

3.6 Расчет токов двухфазного короткого замыкания

Ток двухфазного короткого замыкания рассчитывается согласно выражению:

Результаты расчетов токов двухфазных коротких замыканий сведены в таблицу.

Таблица 3.2 - Токи двухфазных коротких замыканий в точках

4. Защита кабельной линии от ГПП к РП

Для линий 6-10 кВ с изолированной нейтралью должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных КЗ и замыканий на землю.

Защиту от многофазных КЗ следует предусматривать в двухфазном исполнении и включать в одни и те же фазы по всей сети данного напряжения для обеспечения отключения с большей вероятностью только одного места повреждения при двойных замыканиях на землю и исключения несрабатывания защиты при двойных замыканиях в фазах, где не установлены трансформаторы тока.

На одиночных линиях с односторонним питанием от многофазных КЗ должна устанавливаться, как правило, двухступенчатая токовая защита, первая ступень которой выполнена в виде токовой отсечки (ТО), а вторая - в виде максимальной токовой защиты (МТЗ).

Защита от однофазных замыканий на землю должна быть выполнена в виде: - селективной (устанавливающей повреждённое направление), действующей на сигнал;

– селективной, действующей на отключение, когда это необходимо по требованиям безопасности.

4.1 Расчет максимальной токовой защиты

Максимальный рабочий ток в КЛ1 и КЛ2

Ток срабатывания максимальной токовой защиты (МТЗ) в общем виде

где - коэффициент отстройки, самозапуска, и возврата реле соответственно. Для защит линий, имеющих выключатели с пружинным приводом, максимальную токовую защиту и токовую отсечку выполняют на встроенных в привод выключателя реле прямого действия типа РТВ, имеющего ограниченно зависимую характеристику выдержки времени, и реле типа РТМ мгновенного действия. В исходных данных привод выключателя является пружинным, поэтому

Коэффициент самозапуска для линий, питающих промышленную нагрузку можно определить:

где - ток, трехфазного короткого замыкания в точке К3, к которой подключена нагрузка.

При раздельной работе двух линий с устройством автоматического ввода резерва (АВР) на секционном выключателе и действии АВР после отключения одной из них бездействие МТЗ оставшейся в работе линии будет обеспечено выбором тока срабатывания защиты:

где - коэффициент, учитывающий увеличение тока по кабельной линии КЛ1 из-за понижения напряжения при подключении к ней затормозившихся двигателей.

Время срабатывания МТЗ выбирается из условий селективности защиты и термической стойкости защищаемого элемента. Время срабатывания последующей защиты (расположенной ближе к источнику питания)

где - время срабатывания предыдущей защиты (взято согласно заданию); - ступень селективности.

Принимаем однорелейную схему защиты на разность токов двух фаз.

Ток срабатывания реле

где - коэффициент трансформации трансформатора тока.

Трансформатор тока выбираем по удвоенному рабочему току линии Коэффициент чувствительности защиты:

где - ток двухфазного короткого замыкания в конце защищаемого участка сети в минимальном режиме.

4.2 Токовая отсечка без выдержки времени

Ток срабатывания токовой отсечки выбираем по условию отстройки от максимального тока трехфазного короткого замыкания в конце линии:

где - взято из табл. 4.1. /1/.

При выполнении МТЗ на реле типа РТВ отсечка выполняется с помощью реле РТМ.

Коэффициент чувствительности защиты для однорелейной схемы:

где - ток трехфазного короткого замыкания в месте установки отсечки.

Коэффициент чувствительности защиты для двухрелейной схемы:

В данном случае использование токовой отсечки нецелесообразно.

5. Релейная защита электродвигателя

На электродвигателях должны предусматриваться защиты от много фазных КЗ, от однофазных замыканий на землю, защита от токов перегрузки и защита минимального напряжения.

5.1 Защита от многофазных КЗ

Для защиты двигателя от многофазных КЗ должна предусматриваться токовая однорелейная отсечка без выдержки времени с реле, включенного на разность токов двух фаз.

Первичный ток срабатывания отсечки отстраивается от пускового тока электродвигателя:

где К_отс - коэффициент отстройки, учитывающий помимо апериодических составляющих в токе реле при переходных режимах ещё и погрешности реле, и необходимый запас. Для реле РТМ К_отс = 2;

К_П =5 - кратность пускового тока;

I_Д.Н. = 23,76 А - номинальный ток двигателя.

Ток срабатывания реле:

где К.сх = - коэффициент схемы в режиме трёхфазного КЗ.

К_I = 30/5 = 6 - коэффициент трансформации трансформатора тока.

Трансформатор тока выбираем по I_Д.Н. = 23,76 А

Проверяем коэффициент чувствительности для отсечки:

где - вторичный ток двухфазного КЗ на выводах двигателя при минимальном режиме питающей схемы;

где - минимальный ток КЗ в конце защищаемого участка.

Значение К.ч должно быть не менее 2, т.е. токовая однорелейная отсечка удовлетворяет требованиям чувствительности.

Защита от замыканий на землю обмотки статора

Защита от однофазных замыканий на землю для двигателей мощностью до 2 МВт должна предусматриваться при токах замыкания на землю 10 А и более. Рассчитаем ток однофазного замыкания на землю:

I'_кз < 10 А, значит защиту можно не устанавливать.

Защита от токов перегрузки

Защиту от перегрузки устанавливают в одной фазе, отстроенной от длительности пуска двигателей в нормальных условиях и условиях самозапуска.

Ток срабатывания защиты от перегрузки определяется по условию отстройки от номинального тока двигателя:

где К_отс =1,1; К_в =0,7 - для реле РТВ.

Ток срабатывания реле:

Выдержка времени защиты от перегрузки выбирается из условия надежного несрабатывания при пуске двигателя:

t_CЗ = К_отс * t_п

где К_отс = 1,2-1,3;

t_п - время пуска двигателя, не подлежащего самозапуску.

Расчет защиты минимального напряжения

Для облегчения условий восстановления напряжения после отключения КЗ следует предусматривать отключение защитой минимального напряжения двигателей неответственных механизмов.

Т.к. заданы неответственные двигатели, то самозапуск у них не предусмотрен, то а t_СЗ t_пп .

Тогда напряжение срабатывания защиты:

6. Релейная защита понижающих трансформаторов

На трансформаторах должны быть предусмотрены следующие защиты:

Защита от многофазных коротких замыканий в обмотках и на выводах;

Защита от однофазных коротких замыканий в обмотке и на выводах, присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью;

Защита от витковых замыканий в обмотках;

Защита от токов в обмотках, обусловленных внешними короткими замыканиями;

Защита от токов в обмотках обусловленных перегрузкой;

Защита от понижений уровня масла;

Защита от замыканий на землю в сетях 6-10 кВ с изолированной нейтралью, если трансформатор питает сеть, в которой отключение однофазных замыканий на землю необходимо по требованиям безопасности.

6.1 Защита от многофазных коротких замыканий в обмотках и на выводах

Для защиты от повреждений в обмотках и на выводах предусматривается токовая отсечка без выдержки времени, т.к. мощность трансформатора менее 6,3 МВА. Защита устанавливается на стороне питания, если не предусматривается дифференциальная защита. Ток срабатывания защиты:

где - для реле РТ-40, - максимальное значение тока трехфазного короткого замыкания за трансформатором, приведенное к стороне высокого напряжения, где установлена токовая отсечка.

К_I = 50/5 = 20 - коэффициент трансформации трансформатора тока.

Ток срабатывания реле:

6.2 Защита от токов, обусловленных внешними короткими замыканиями

На трансформаторах мощностью 1 МВА и более в качестве защиты от токов, обусловленных внешними короткими замыканиями, должна быть предусмотрена максимальная токовая защита.

Ток срабатывания защиты:

где - значение максимального рабочего тока в месте установки защиты;

К_отс = 1,2; К_з = 2,33 (см. п.4.1); К_в = 0,85 для реле РТ - 40.

Ток срабатывания реле:

Коэффициент чувствительности для МТЗ должен быть не менее 1,5 при коротком замыкании в основной зоне и не менее 1,2 в зоне резервирования.

Коэффициент чувствительности с учетом того, что трансформаторы тока соединены в полную звезду:

Время срабатывания МТЗ:

6.3 Защита от токов в обмотках, обусловленных перегрузкой