S – номинальная мощность двигателя, кВА; - скорость вращения ротора двигателя (данные на двигатель в табл. 1).
Номинальная мощность двигателя:
кВА;
мкФ/фазу
А
А
Так как ток срабатывания защиты не превышает 10 А (для двигателей до 2000 кВт), защиту от замыканий на землю не устанавливаем.
Защита от перегрузок
Для защиты двигателей от перегрузки используем однорелейную токовую защиту. Ток срабатывания защиты согласно [7,стр.379]:
(8.8)
где =1,2; - коэффициент возврата (для реле РТ-40: =0,8);
А
Ток срабатывания реле:
А
Для выполнения защиты выбираем токовое реле РТ-40/10 с током срабатывания = 5,75 А. Соединение катушек параллельное. Для создания выдержки времени применяем реле времени ЭВ-143 с временем срабатывания 15 с.
Защита от понижения напряжения
Напряжение срабатывания защиты согласно [7,стр.394]:
(8.9)
кВ
Напряжение срабатывания реле:
(8.10)
где =1,25; =1,2 для реле минимального напряжения РН-54;
- коэффициент трансформации трансформатора напряжения.
Принимаем трансформатор напряжения НТМИ-6-66: =6 кВ, =100 В, [1,стр.634].
В
Для выполнения защиты применяем реле напряжения РН-54/160 с =47 В (первый диапазон). Для создания требуемой выдержки времени применяем реле времени ЭВ-123. Время срабатывания защиты принимаем 1 с, считая защищаемый двигатель неответственным.
Проверка трансформаторов тока на 10% погрешность
При проверке руководствуемся рекомендациями, изложенными [8,стр.330].
Определим сопротивление нагрузки на трансформатора тока.
(8.11)
где - сопротивление соединительных проводов, Ом; - сопротивление обмоток реле, включенных в фазный провод, Ом; - сопротивление обмоток реле, включенных в нулевой провод, Ом; =0,1 Ом – переходное сопротивление контактов.
Сопротивление проводов:
(8.12)
где - удельное сопротивление материала провода (=0,0283 , для алюминия); - расчетная длина соединительных проводов от трансформатора тока до реле (=5 м); - сечение провода ( =4 мм).Сопротивление реле:
(8.13)
где - потребляемая мощность реле, ( для РТ-40/50: =0,8 ВА; для РТ-40/10: =0,5 ВА); - ток срабатывания реле, А.
Ом
Ом
Ом
Ом
Кратность расчетного тока срабатывания к номинальному току трансформатора тока составит:
(8.14)
где =1,2 – коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей тока КЗ; =0,8 – коэффициент. учитывающий возможное ухудшение характеристик намагничивания трансформаторов тока.
По кривой 10% погрешности трансформатора тока, с учетом кратности первичного тока срабатывания, определяем Ом, что больше расчетного 0,1764 Ом [6,стр.340].
Трансформаторы тока будут работать в заданном классе точности.
Схема защиты приведена в приложении.
9. Расчет защиты цехового трансформатора
Защита предусматривается от следующих повреждений и ненормальных режимов:
- от междуфазных КЗ в обмотках трансформатора и на их выводах;
- от витковых замыканий;
- защита от внешних КЗ;
- перегрузки;
- снижение уровня масла в баке трансформатора.
Защита трансформатора от междуфазных КЗ
Для защиты трансформатора от междуфазных КЗ применяем токовую отсечку без выдержки времени. Схема соединений трансформатора тока и обмоток реле неполная звезда.
Ток срабатывания защиты отстраивается от тока трехфазного КЗ за трансформатором, согласно [7,стр.297]:
(9.1)
=1,4 – коэффициент надежности; =40900 А – ток трехфазного КЗ за трансформатором (табл. 1.1).
А
Ток срабатывания защиты, приведенный к стороне ВН:
А,
где - коэффициент трансформации трансформатора Т9 (Т10).
Номинальный ток трансформатора:
А
Принимаем трансформатор тока типа ТФЗМ35А-У3; =50 А, =5 А [2,стр.302]. Ток срабатывания реле:
А,
Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-4040/100 с током срабатывания =65,4 А, соединение катушек параллельное, указательное реле РУ-21/0,5 и промежуточное реле РП-23, =220 В.
Коэффициент чувствительности защиты согласно [7,стр.297]:
(9.2)
где =1520 А – ток двухфазного КЗ на стороне ВН трансформатора (табл. 1.1).
;
что удовлетворяет условию проверки.
Защита от внешних КЗ
Для защиты от внешних КЗ и резервирования действия основных защит (токовой отсечки и газовой защиты) устанавливается МТЗ с выдержкой времени.
Ток срабатывания МТЗ отстраивается от номинального тока трансформатора с учетом самозапуска двигателей, согласно [6,стр.296]:
(9.3)
где =1,2 и =0,8 – коэффициенты надежности и возврата реле РТ-40;
- коэффициент, учитывающий самозапуск заторможенных электродвигателей
=(3-3,5).
А.
Ток срабатывания реле:
А,
Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/20 с током срабатывания = 18,55 А, соединение катушек параллельное.
Выдержка времени МТЗ выбирается с учетом селективности:
(9.4)
где =0,6 с –выдержка времени автомата QF1 на стороне НН трансформатора =0,5 с – ступень селективности для МТЗ.
с
Для создания выдержки времени применяем реле времени ЭВ-114.
Коэффициент чувствительности защиты согласно [6,стр.297]:
(9.5)
где = 35420 А – ток двухфазного КЗ на стороне НН трансформатора (табл. 1.1).
Приводим величину тока двухфазного КЗ на стороне НН трансформатора к стороне ВН, и вычисляем коэффициент чувствительности:
;
что удовлетворяет условию проверки.
Защита трансформатора от перегрузки.
Для защиты от перегрузки используем однорелейную токовую защиту. Ток срабатывания защиты согласно [7,стр.332]:
(9.6)
где =1,05; - коэффициент возврата (для реле РТ-40: =0,8);
А
Ток срабатывания реле:
А
Для выполнения защиты выбираем токовое реле РТ-40/10 с током срабатывания =54,1 А. Соединение катушек параллельное.
Выдержка времени защиты от перегрузки выбирается на ступень селективности больше выдержки времени МТЗ:
(9.7)
с
Для создания выдержки времени применяем реле времени ЭВ-124.
Защита от внутренних повреждений и понижения уровня масла в баке
Любые ( даже незначительные ) повреждения, а также повышенные нагревы внутри бака трансформатора вызывают расположение масла и органической изоляции, что сопровождается выделением газа. Интенсивность газообразования и химической состав газа зависят от характера и размеров повреждения. Защита выполняется так, чтобы при медленном газообразовании подавался сигнал, а при бурном газообразовании, что присутствует при коротких замыканиях, происходило отключение поврежденного трансформатора. Кроме того, защита реагирует на опасные понижения уровня масла в баке трансформатора.
Газовая защита является универсальной и наиболее чувствительной защитой трансформаторов от внутренних повреждений ( реагирует на все виды повреждений, включая витковые замыкания).
Газовая защита выполняется с использованием реле типа РЗТ-80.
10. Расчёт защиты линии 35 кВ
Защита предусматривается от следующих повреждений и ненормальных режимов:
- от междуфазных КЗ;
- от перегрузки;
- от замыкания на землю;
Для защиты 35 кВ устанавливаем токовую отсечку, максимальную токовую защиту (МТЗ) с выдержкой времени и защиту от замыкания на землю.
Расчет токовой отсечки
Схема соединений трансформатора тока и обмоток реле звезда. Схему защиты выполняем на переменном оперативном токе.
Ток срабатывания защиты отстраивается от тока трехфазного КЗ за трансформатором, согласно [7,стр.297]:
(10.1)
где =1,2 – коэффициент отстройки; =40900 А – ток трехфазного КЗ за трансформатором ( табл. 1.1.).
Ток трехфазного КЗ, приведенный к стороне ВН трансформатора:
А,
где - коэффициент трансформации трансформатора Т9 (Т10).
А
Ток в линии:
=115,5 А (Пункт 1).
Принимаем трансформатор тока типа ТЛК35-У3; =200 А, =5 А [2,стр.302]. Ток срабатывания реле:
А,
Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/20 с током срабатывания =14 А, соединение катушек параллельное.
Коэффициент чувствительности защиты согласно [7,стр.297]:
(10.2)
где =1520 А – ток двухфазного КЗ на стороне ВН трансформатора (таб. 1.1).
что удовлетворяет условию проверки.
Расчёт МТЗ линии 35 кВ
Ток срабатывания МТЗ отстраивается от номинального тока линии с учетом самозапуска двигателей, согласно [6,стр.296]:
(10.3)
где =1,2 – коэффициент отстройки, =0,8 – коэффициент возврата для реле РТ-40; - коэффициент, учитывающий самозапуск заторможенных электродвигателей ( = 2,5 ); =115,5 А.
А
Ток срабатывания реле:
А,
Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/20 с током срабатывания =10,8 А, соединение катушек параллельное.
Коэффициент чувствительности защиты согласно [7,стр.297]:
(10.4)
где =1520 А – ток двухфазного КЗ в конце, защищаемой линии (табл. 1.1).
