1) МТЗ без выдержки времени от многофазных коротких замыканий в обмотках и на выводах трансформатора;
2) газовая защита от внутренних повреждений и понижения уровня масла;
3) токовая защита от перегруза.
Определим номинальную мощность трансформатора:
кВА, (3.1)
где – выпрямленное напряжение, В;
– выпрямленный ток, А;
– КПД питающего трансформатора.
Поскольку номинальная мощность трансформатора меньше 400 кВА, то газовая защита не устанавливается.
3.1 МТЗ без выдержки времени
1) Защита выполняется с помощью токового реле РСТ 13.
2) Максимальный рабочий ток трансформатора, равный номинальному току:
А. (3.2)
Выбираем трансформатор тока ТПЛК-10-30-0,5/10Р: А, А. Коэффициент трансформации трансформатора тока: . Трансформаторы тока и реле включены по схеме неполной звезды с реле в нулевом проводе: .
3) Ток срабатывания защиты отстраивается от максимального рабочего тока:
А, (3.3)
где – коэффициент отстройки от бросков тока намагничивания при включении ненагруженного трансформатора и от возможных толчков тока нагрузки.
4) Коэффициент чувствительности определяется при двухфазном коротком замыкании в минимальном режиме на выводах высокого и низкого напряжений:
. (3.4)
Определим ток двухфазного короткого замыкания на выводах низкого напряжения, приняв напряжение короткого замыкания трансформатора %:
. (3.5)
Тогда эквивалентное сопротивление:
о.е.
Зная эквивалентное сопротивление, можно определить мощность короткого замыкания:
МВА.
Ток двухфазного короткого замыкания на выводах низкого напряжения, приведенный к высокому напряжению трансформатора:
А. (3.6)
Определим коэффициент чувствительности на выводах низкого напряжения:
. (3.7)
Так как коэффициент чувствительности в обоих случаях превышает нормируемое значение, то защита удовлетворяет требованию чувствительности.
5) Ток срабатывания реле:
А. (3.8)
Принимаем к установке реле РСТ 13-24, у которого ток срабатывания находится в пределах .
Определим сумму уставок:
. (3.9)
Принимаем сумму уставок .
Найдем ток уставки реле:
А.
3.2 Максимальная токовая защита с выдержкой времени – защита от перегруза
1) Защита выполняется с помощью токового реле РСТ 13 с коэффициентом возврата .
2) Принимаем к установке уже выбранный в п.3.1 трансформатор тока ТПЛК-10-30-0,5/10Р. Трансформаторы тока включены по схеме неполной звезды, реле устанавливается в одну фазу (так как перегруз является симметричным режимом): . Коэффициент трансформации .
3) Определим ток срабатывания защиты, который отстраивается от максимального рабочего тока на ВН трансформатора:
, (3.10)
где – коэффициент отстройки;
– кратность тока перегрузки по отношению к максимальному рабочему;
– максимальный рабочий ток трансформатора.
А. (3.11)
4) Коэффициент чувствительности не определяется.
5) Ток срабатывания реле:
А. (3.12)
Принимаем к установке реле РСТ 13-24, у которого ток срабатывания находится в пределах .
Определим сумму уставок:
. (3.13)
Принимаем сумму уставок .
Найдем ток уставки реле:
А.
6) Время срабатывания защиты определяется технологическим процессом и принимается с. Используем реле времени РВ-01.
3.3 Защита полупроводникового преобразователя
Дополнительно к защите трансформатора на полупроводниковом преобразователе также предусматриваются устройства защиты.
1) Для защиты от пробоя вентильных преобразователей используют быстродействующие плавкие предохранители, устанавливаемые последовательно с вентилями в каждую параллельную ветвь. Селективное действие предохранителей обеспечивается тем, что при повреждении одного из вентилей весь ток короткого замыкания проходит только через предохранитель этого вентиля, а в двух других фазах ток к.з. распределяется по всем параллельно включенным предохранителям. Для защиты могут использоваться предохранители типа ПП57, имеющие высокое быстродействие порядка 0,003 с при отношении тока аварийного режима к номинальному току плавкой вставки .
2) Устройства, основанные на снятия импульсов управления с силовых тиристоров преобразователя (защита по управляющему электроду) для предотвращения сверхтоков. При возникновении короткого замыкания сигналом с датчика тока блокируется подача отпирающих импульсов на силовые тиристоры. Выключение тиристора, проводившего ток, осуществляется в момент естественного снижения тока до тока удержания тиристора.
3) Защита от внутренних и внешних перенапряжений. Для защиты от внешних перенапряжений (из сети и цепи нагрузки) применяют RC-цепочки и нелинейные полупроводниковые ограничители, включаемые к выводам вентильной обмотки трансформатора. Для защиты от внутренних перенапряжений, обусловленных эффектом накопления в вентилях неосновных носителей, также применяются RC-цепи, включаемые параллельно вентилям. Такая цепь одновременно уменьшает и скорость изменения напряжения.
4 Защита сборных шин (секционный выключатель Q27)
Для защиты сборных шин 10 кВ используется двухступенчатая токовая защита:
1) токовая отсечка;
2) максимальная токовая защита с выдержкой времени.
4.1 Токовая отсечка
1) Защита выполняется с помощью токового реле РСТ 13.
2) Токи, протекающие через секционный выключатель Q27, определяются токами кабельных линий. Определим эти токи.
Определим ток, протекающий по кабельной линии Л5:
А, (4.1)
Определим ток, протекающий по кабельной линии Л6:
А. (4.2)
В качестве максимального рабочего тока будем рассматривать наибольший из этих токов, т.е. А.
Принимаем к установке трансформатор тока типа ТШЛ10-2000-0,5/10Р: А, А.
Коэффициент трансформации трансформатора тока:
.
Схема включения трансформаторов тока и реле – неполная звезда, коэффициент схемы .
3) Ток срабатывания защиты отстраивается от максимального из токов срабатывания токовых отсечек отходящих присоединений. В данном случае это будет ток срабатывания отсечки двигателя Д (см. выражение (2.2)):
А. (4.3)
4) Коэффициент чувствительности не определяется.
5) Ток срабатывания реле:
А. (4.4)
Принимаем к установке реле РСТ 13-19, у которого ток срабатывания находится в пределах .
Определим сумму уставок:
. (4.5)
Принимаем сумму уставок: .
Найдем ток уставки реле:
А.
4.2 Максимальная токовая защита с выдержкой времени
1) Защита выполняется с помощью токового реле РСТ 13 с коэффициентом возврата .
2) Реле включаются во вторичные цепи выбранного в п.4.1 трансформатора тока. Коэффициент трансформации трансформатора тока: . Коэффициент схемы .
3) Ток срабатывания защиты отстраивается от максимального рабочего тока:
А. (4.6)
4) Коэффициент чувствительности не рассчитывается.
5) Ток срабатывания реле:
А. (4.7)
Принимаем к установке реле РСТ 13-24, у которого ток срабатывания находится в пределах .
Определим сумму уставок:
. (4.8)
Принимаем сумму уставок: .
Найдем ток уставки реле:
А.
6) Выдержка времени защиты принимается на ступень селективности больше выдержки времени МТЗ трансформатора Т3. Примем с. Тогда с. Используем реле времени РВ-01.
5 Расчёт защиты кабельной линии Л5
На кабельной линии устанавливаются следующие виды защит:
1) токовая отсечка без выдержки времени;
2) максимальная токовая защита с выдержкой времени;
3) защита от однофазных замыканий на землю.
5.1 Токовая отсечка без выдержки времени
1) Защита выполняется с помощью токового реле РСТ 13.
2) Допустимый ток кабеля А-185 (трехжильный алюминиевый кабель, прокладываемый в земле, на 10 кВ): А.
3) Максимальный рабочий ток линии примем равным длительно допустимому току кабеля.
, (5.1)
где – число кабельных линий Л5.
А.
Принимаем к установке трансформатор тока типа ТПОЛ-10-800-0,5/10Р: А, А. Коэффициент трансформации трансформатора тока:
.
Схема соединения трансформаторов тока и реле – неполная звезда, коэффициент схемы .
4) Ток срабатывания защиты:
, (5.2)
здесь – коэффициент отстройки.
А.
5) Коэффициент чувствительности в данном случае не определяем. Считаем, что основной защитой является максимальная токовая защита.
6) Ток срабатывания реле:
А. (5.3)
Принимаем к установке реле РСТ 13-29, у которого ток срабатывания находится в пределах .
Определим сумму уставок:
. (5.4)
Принимаем сумму уставок .
Найдем ток уставки реле:
А.
5.2 Максимальная токовая защита с выдержкой времени
1) Защита выполняется с помощью токового реле РСТ 13 с коэффициентом возврата .
2) Для выполнения защиты применяются те же трансформаторы тока, что и для токовой отсечки. Коэффициент трансформации трансформаторов тока , коэффициент схемы .
3) Ток срабатывания защиты определяется из условия отстройки от максимального рабочего тока линии:
, (5.5)
здесь – коэффициент отстройки для статического реле;
– коэффициент самозапуска двигателей для линии Л5.
А.
4) Коэффициент чувствительности в основной зоне проверяем по току двухфазного короткого замыкания в конце кабельной линии Л5 (на шинах ДIc):
. (5.6)
Коэффициент чувствительности в резервной зоне определяем по току двухфазного короткого замыкания за трансформатором Т3 (на шинах Е), приведенным на высокую сторону:
. (5.7)
Поскольку защита не удовлетворяет требованиям чувствительности, устанавливаем МТЗ с пуском по напряжению.
5) Загрубляем защиту, то есть, принимаем . Тогда ток срабатывания защиты
