Расчет параметров срабатывания и разработка схем релейной защиты собственных нужд

Защита электродвигателя

В соответствии с п. 3.4. рассчитаем уставки защит для следующих двигателей:

М1: 4АЗМ-4000/6000 (ПЭН);

М2: А-13−62−8 (ЦН).

Трансформаторы тока выбираем по номинальному току электродвигателей:

ТА1: ТВЛМ-6−600/5−1-10Р-У3 (445,8 А);

ТА2: ТВЛМ-6−50/5−1-10Р-У3 (45,7 А).

Дифференциальная защита. Дифференциальная защита выполняется с использованием реле типа ДЗТ-11. При выполнении защиты с помощью реле ДЗТ-11 на его тормозной обмотке всегда выставляют витка, и расчет защиты сводится только к определению числа витков рабочей обмотки реле.

Ток срабатывания реле должен быть отстроен от тока небаланса пускового тока.

(6.1.1).

где — коэффициент трансформации тока на низкой стороне.

Тормозной ток в реле равен.

. (6.1.2).

Из условия надежного торможения реле в режиме пуска двигателя число витков рабочей обмотки реле равно.

(6.1.3).

или, если выразить ток небаланса в относительных единицах (одинаковый для первичной и вторичной цепи),.

(6.1.4).

где — угол наклона тормозной характеристики реле ДЗТ-11.

При двухфазном КЗ на выводах электродвигателя в зоне действия дифференциальной защиты магнитодвижущая сила (МДС) рабочей обмотки реле равна.

(6.1.5).

где — сопротивление системы на выводах электродвигателя, а МДС тормозной обмотки равна.

(6.1.6).

где — пусковое сопротивление электродвигателя; - номинальный ток электродвигателя; - кратность пускового тока электродвигателя.

Учитывая, что минимальное напряжение на выводах электродвигателя при его пуске должно быть, откуда в наихудшем случае, и принимая, а первичный ток трансформаторов тока равным двойному номинальному току АД, получаем с учетом (5.16) и (5.17) минимальный коэффициент чувствительности.

(6.1.7).

где — МДС реле ДЗТ-11.

Из [12] следует, что коэффициент чувствительности дифференциальной защиты при двухфазных КЗ на выводах электродвигателя заведомо больше двух и может не проверяться.

Ток небаланса пускового тока рассчитываем по (6.1.1).

.

Тормозной вторичный ток равен:

.

Рассчитываем число рабочей обмотки:

.

принимаем.

Токовая защита нулевой последовательности. Токовая защита нулевой последовательности выполнена на токовом реле КА типа РТЗ-51. Это реле подключается к вторичной обмотке трансформатора тока нулевой последовательности ТАН типа ТЗЛМ.

В соответствии с правилами устройства электроустановок ток срабатывания рассматриваемой защиты должен быть не более 10 а для электродвигателей мощностью до 2000 кВт и не более 5 а для электродвигателей мощностью 2000 кВт и больше. При этом обеспечивается надежная отстройка от емкостного тока, посылаемого электродвигателем при замыкании на землю в питающей сети. Минимальное значение первичного тока срабатывания защиты зависит от количества используемых ТА нулевой последовательности, схемы их соединения и типа реле. Примем при одном ТА типа ТЗЛ с применением реле РТЗ-51 для защиты двигателя (мощностью до 4000кВт) ток срабатывания 0,67 а, а для защиты (выше 4000А) при 3 ТА — 1,08 А. Примем ток замыкания на землю .

Коэффициент чувствительности защиты определяется по выражению и он должен быть порядка 1,25.

. (6.1.8).

Рассчитаем коэффициент чувствительности для двигателей:

Для М1: ,.

Для М2: .

Выбор тока срабатывания защиты от двойных замыканий на землю. Первичный ток срабатывания защиты должен быть достаточным для обеспечения отключения электродвигателя при двойных замыканиях на землю, если одно из мест замыканий находится в обмотке статора электродвигателя. В связи с использованием для данной защиты ТА нулевой последовательности, к которым присоединяется реле тока РТ-40/2, первичный ток срабатывания защиты составляет порядка 100−200 а.

Защита минимального напряжения. Защита минимального напряжения выполняется единым комплектом в виде групповой защиты и устанавливается на каждой секции шин 3−6 кВ. Защита выполняется двухступенчатой по напряжению срабатывания и времени действия.

Напряжение срабатывания первой ступени защиты выбирается по условию обеспечения самозапуска ответственных электродвигателей и возврата реле при восстановлении напряжения после отключения к.з. и принимается равным U1c. p = 70 в. Выдержка времени первой ступени защиты отстраивается от действия токовых отсечек электродвигателей и принимается равной t1 = 0,5 сек.

Напряжение срабатывания второй ступени защиты отстраивается от снижения напряжения на шинах РУСН, вызванного самозапуском, и принимается равным U2c. p = 50 в.

Выдержка времени второй ступени защиты t2 выбирается в зависимости от допустимого времени подачи топлива в топку котла после момента перерыва питания электродвигателей дымососа и дутьевого вентилятора и составляет порядка 3−9 сек. Линейное напряжение срабатывания фильтр-реле напряжения обратной последовательности типа РНФ-1М должно быть отстроено от напряжения небаланса при нормальном режиме и принимается равным минимальной уставке на шкале реле U2c. p = 6 в.

Токовая защита от перегрузки. Защита от перегрузки выполняется как обычная максимальная токовая защита. Для защиты достаточно использовать одно реле тока с включением его на фазный ток, так как перегрузка, как правило, является симметричным режимом и, следовательно, она имеет место во всех фазах.

Ток срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от номинального тока электродвигателя.

(6.1.9).

где Кн = 1,2 — коэффициент надежности;

Кв = 0,8 — коэффициент возврата реле.

Ток срабатывания реле.

(6.1.10).

где Ксх — коэффициент схемы, равный 1,0.

Чувствительность защиты от перегрузки не проверяется, поскольку она не предназначена для действия при коротких замыканиях. Выдержка времени защиты выбирается в соответствии с временем пуска защищаемого электродвигателя. При применении реле времени выдержка времени на них должна быть больше времени пуска и самозапуска электродвигателя.

Ток срабатывания защиты рассчитываем по (6.1.9).

Для М1:

Для М2:

Ток срабатывания реле:

Для М1:

Для М2:

Для двигателей М1 и М2 выбираем токовое реле типа РТ40−10.

Токовая отсечка. Ток срабатывания токовой отсечки выбирается по условию отстройки от пускового тока электродвигателя по выражению.

(6.1.10).

где коэффициент надежности, учитывающий ошибку реле и наличие апериодической составляющей в пусковом токе электродвигателя; принимается равным для реле РТ-40 1,4 и пусковой ток электродвигателя при номинальном напряжении питающей сети.

Пусковой ток электродвигателя определяется по номинальному току и кратности пускового тока.

(6.1.11).

где — кратность пускового тока двигателя.

Ток срабатывания реле отсечки определяется по выражению:

(6.1.12).

где — коэффициент схемы, равный 1; - коэффициент трансформации трансформаторов тока.

Ток срабатывания отсечки, определенный по выражению (6.1.10) достаточен для отстройки защиты от тока, посылаемого электродвигателем в начальный момент внешнего КЗ в питающей сети.

Чувствительность токовой отсечки проверяется при двухфазном коротком замыкании на выводах электродвигателя и оценивается коэффициентом чувствительности. При включении на фазные токи:

(6.1.13).

гдеток двухфазного КЗ, проходящего через ТТ защиты при повреждениях на выводах электродвигателя.

Коэффициент чувствительности защиты в соответствии с ПУЭ должен быть не менее 2,0.

Пусковой ток рассчитываем по (6.1.11).

;

ток срабатывания защиты равен:

.

Ток срабатывания реле:

.

Выбираем токовое реле типа РТ-40/50.

Коэффициент чувствительности определим по выражению:

.