Проект реконструкції системи електропостачання машинобудівного заводу в м.Коростень Житомирської обл

Селективною дією захисту називається така дія, при  якій автоматично відключається  тільки ушкоджений елемент електроустановки. Забезпечення селективної роботи пристроїв захисту одна з найважливіших задач, розв'язуваних при проектуванні й обслуговуванні цих пристроїв.

Надійність  функціонування релейного захисту  припускає надійне спрацьовування пристрою з появою умов на спрацьовування і надійне неспрацьовування пристрою при їхній відсутності. Надійність функціонування релейного захисту повинна забезпечуватися пристроями, що по своїх параметрах і виконанню відповідають призначенню й умовам застосування, а також належним обслуговуванням цих пристроїв.

Чутливістю  релейного захисту називають  її здатність реагувати на усі  види ушкоджень і аварійних режимів, що можуть виникати в межах основної зони, що захищається, і зони резервування. Оцінка чутливості основних типів релейних захистів робиться за допомогою коефіцієнтів чутливості.

У даному проекті  передбачається релейний захист на: силових 

 

трансформаторах ГПП 110/10-10 кВ; збірних шинах напругою 110 і 10 кВ ГПП; конденсаторних установках ГПП; кабельних лініях напругою 10 кВ; високовольтних двигунах напругою 10 кВ;  трансформаторах цехових підстанцій 10/0,4 кВ.

 

6.2 Захист силових трансформаторів ГПП 110/10-10 кВ.

 

Для захисту  трансформаторів ГПП ТРДН-40000-110/10-10 кВ передбачають наступні види захисту  від:

• усіх видів к.з. в обмотках і на вводах, включаючи виткові замикання в обмотках. Виконується у вигляді повздовжноьго диференційного струмового захисту без витримки часу, з метою селективного відключення ушкодженого трансформатора, а також струмова відсічка без витримки часу, установлювана з боку живлення і охоплююча частину обмотки трансформатора;
• ушкоджень усередині кожуха, що супроводжуються виділенням газу і від зниження рівня масла. Газовий захист, що діє на сигнал при слабкому газоутворенні і зниженні рівня масла, і на відключення при інтенсивному газоутворенні і подальшому зниженні рівня масла.

На силових  трансформаторах захист від струмів  в обмотках, обумовлених зовнішніми багатофазними к.з., передбачені  наступні захисти з дією на відключення:

• максимальний струмовий захист з комбінованим пуском по напрузі;
• струмовий захист зворотної послідовності від несиметричних к.з.;

6.3.  Захист збірних шин напругою 110 і 10 кВ ГПП.

 

Як захист збірних  шин 110 кВ ГПП передбачений диференційний  струмовий захист без витримки часу, що охоплює всі елементи, що приєднані до системи чи  секції шин. Захист здійснюється з застосуванням спеціальних реле струму, які не реагують на перехідні і сталі струми небалансу.

У захисті шин 110 кВ передбачена можливість зміни  фіксацій, при переході  з однієї системи шин на іншу, на рядах затискачів. Диференціальний захист виконаний із пристроєм контролю справності вторинних ланцюгів задіяних трансформаторів струму, що діють з витримкою часу на вивід захисту з роботи і на сигнал. Захист шин виконаний так, щоб при випробуванні ушкодженої системи шин забезпечувалося селективне відключення без витримки часу.

Збірні шини 10 кВ ГПП не мають спеціальних  пристроїв релейного захисту, а  ліквідація к.з. на шинах здійснюється дією захисту трансформаторів від  зовнішніх к.з. і захистами на секційному масляному вимикачі.

6.4.   Захист кабельних ліній напругою 10 кВ.

 

ПУЕ регламентує  наступний обсяг захистів, встановленних  на кабельних лініях:

• захист від багатофазних замикань;
• захист від однофазних замикань на землю;
• захист від струмів перевантаження.

Найбільш розповсюдженим видом захисту є максимальний струмовий захист. Від міжфазних  коротких замикань, який  виконується  в двофазному виконанні і включається  в ті самі фази по всій мережі даної  напруги. На одиночних лініях з однобічним живленням від багатофазних замикань установлюється двоступінчастий струмовий захист, перша ступінь якого виконана у виді струмової відсічки, а друга у виді максимального струмового захисту з незалежною характеристикою витримки часу.

Захист від  однофазних замикань на землю виконаний з використанням трансформаторів струму нульової послідовності. Захист, у першу чергу, повинний реагувати на сталі замикання на землю; допускається також застосування пристроїв, що реєструють короткочасні замикання, без забезпечення повторності дії.

Захист від  однофазних замикань на землю, що діє  на відключення без витримки часу відповідно до вимог безпеки, повинен  відключати тільки елемент, що живить ушкоджену ділянку; при цьому  в якості резервного передбачений захист, виконаний у виді захисту нульової послідовності з витримкою часу 0,5 с, що діє на відключення всієї електрично зв'язаної мережі системи  шин чи живильного трансформатора.

Розрахуємо захист кабельної  лінії напругою 10 кВ від ГПП до РП5, виконану кабел

 Рис. 6.1  Схема для розрахунку релейного захисту кабельної лінії напругою 10 кВ

 

Схема для розрахунку релейного захисту кабельної  лінії представлена на рис. 6.1.

А) Вибір трансформатора струму.

Трансформатори струму (ТС) вибираємо по номінальному струму і напрузі, навантаженню вторинного ланцюга, що забезпечує похибку у межах паспортного класу точності.

Для  ЗРУ 10 кВ підстанції на кабельних лініях 10 кВ вибираємо  ТС типу

ТПОЛ-10-0,5   з U_н=10 кВ, I_н=1500 А, для якого к_д = 45, к_т = 18,

де   к_д - кратність допустимого струму електродинамічної стійкості до струму к.з. ;

к_т - кратність струму термічної стійкості до струму.к.з. .

Номінальний струм вторинної обмотки I_н2=5 А, допустимий опір вторинного ланцюга Z_н2=0,б Ом.

Сумарний опір приладів:

,

,

де  - сумарна потужність приладів, що приєднуються, рівна 5 ВА.

Опору контактів:

.

Опір з`єднувальних  проводів:

,

де  - номінальна потужність приєднаних приладів,  рівна 15 ВА.

.

Довжина проводів:

l_пр=25 м.

Розрахункова довжина  проводів при з'єднанні  в зірку:

l_р  =  l_пр.

Питомий опір мідних проводів:

.

Перетин проводів:

,

.

Приймаємо найближчий більший  стандартний перетин F=2,5  мм².

Тоді фактичний опір проводів:

.

Так як , то обраний ТС забезпечує допустиму похибку у межах паспортного класу точності.

Перевіримо ТС на електродинамічну стійкість до с.к.з.  згідно умови:

,

де   К_у визначається з виразу:

,

.

Так як 12,1 < 45, то обраний  ТС задовольняє умові електродинамічної стійкості.

Перевіримо ТС на термічну стійкість до с.к.з.  згідно умови:

,

;

27000 А > 11064 А.

Обраний ТС задовольняє умові термічної  стійкості до с.к.з.

 Коефіціент  трансформації дорівнює:

Ктр = 1500/5 = 300.

Б) Вибір схеми захисту.

Для захисту КЛ 10 кВ від  багатофазних замикань застосовуємо двоступінчатий струмовий захист, перша ступінь  якого виконана у виді струмової  відсічки, а друга у виді максимального  струмового захисту на  реле типу РТ-40 з незалежною витримкою часу .

Схема містить у собі п'ять  реле струму КА1 – КА5, реле часу КТ1, проміжне реле КL1 і два вказівних  реле КН1 і КН2. Реле струму КА1, КА2 і  КА3, КА4 з'єднані паралельно і працюють за схемою " АБО" і залежно від  характеру к.з. в одній з фаз спрацюють або реле відсічки (КА1, КА2), або реле МСЗ (КА3, КА4, КА5). У першому і другому випадках живлення на катушку відключення приводу вимикача подається через замикаючі контакти проміжного реле KL1, але у випадку МСЗ це відбувається   з витримкою часу на  КТ1 . В обох випадках на спрацьовування того чи іншого захисту вкажуть блинкери вказівних реле КН1 чи КН2.

Для захисту КЛ 10 кВ від  струмів перевантаження застосоване  реле струму  КА6. Реле КА6 включено в  ланцюг МСЗ і реагує на симетричні перевантаження, а контакти реле КА6 розміщені в сигнальній схемі.Захист від замикань на землю здійснюється за допомогою трансформатора нульової послідовності, у ланцюг якого включається катушка відключення приводу вимикача. СЗНП виконана  на реле РТЗ-50 (КА7) і діє на вимикач 10кВ через вказівне реле КН3 без витримки часу.

В) Визначення струму спрацьовування МСЗ.

Струм спрацьовування відстроюється  від максимального робочого струму лінії. Значення струму в аварійних  умовах, відключення однієї з паралельних  ліній,  може короткочасно досягати до   130 % тривало-допустимого струму кабелю /1/:

Іс_.з=

,

де К_н - коефіцієнт надійності, що забезпечує надійність  спрацьовування захисту    шляхом врахування  похибки реле з необхідним запасом, дорівнює 1,2;

К_в - коефіцієнт повернення реле, дорівнює 0,85;

I_д - тривало-допустимий струм лінії, дорівнює 240 А (п. 2.3.7).

Тоді:

Іс_.з= =440 А.

При  n_т=300, струм спрацьовування реле буде дорівнювати /1/:

I_с.р=

;

I_с.р= =1,45 А.

Застосовуємо  уставку спрацьовування струмового реле 1,5 А.

Тоді струм  спрацьовування захисту дорівнює:

 Іс_.з=300×1,5=450 А.

Витримка часу t=0,5 (с) – мінімальна для електромеханічних  реле.

 

Г) Оцінка чутливості захисту.

Чутливість захисту характеризується коефіцієнтом чутливості, рівним /1/:

К_ч= > 1,5;

К_ч= =22 > 1,5.

Умова виконується.

Д)  Визначення струму спрацьовування струмової відсічки.

Струмова відсічка відстроюється від струму к.з. наприкінці лінії і струм спрацьовування визначається по формулі /1/:

I_с.з=К_н×I_К2;

I_с.з=1,2×9790=11748 А.

При  n_т=300, струм спрацьовування реле буде дорівнювати:

I_с.р= =39 А.

Застосовуємо  уставку спрацьовування  реле струму 39 А.

Тоді струм  спрацьовування захисту дорівнює:

 Іс_.з=300×39=11700 А.

 

Е) Визначення струму спрацьовування захисту від однофазних замикань на землю.

Захист від  однофазних замикань на землю відстроюється  від струму небалансу при максимальному  навантаженні лінії, і визначається по формулі /1/:

Іс_.з=К_н×I_д,

де К_н= 4.

Тоді:

Іс_.з= 4×240=960 А.

При  n_т=300, струм спрацьовування реле буде дорівнювати:

I_с.р= =3,2 А

Застосовуємо  уставку спрацьовування  реле струму 3,2 А.

Тоді струм  спрацьовування захисту дорівнює:

 Іс_.з=300×3,2=960 А.

И) Визначення струму спрацьовування захисту від перевантаження.

Захист від перевантаження відстроюється від максимально  припустимого струму навантаження лінії  і визначається по формулі (4.10), де К_н=1,2/1/:

Іс_.з=1,2×240=288 А.

При  n_т=300, струм спрацьовування реле буде дорівнює:

I_с.р= =0,96 А.

Застосовуємо  уставку спрацьовування  реле струму 0,96 А.

Тоді струм  спрацьовування захисту дорівнює:

 Іс_.з=300×0,96=288 А.

6.5  Захист високовольтних двигунів напругою 10 кВ

Згідно ПУЕ  на синхронних двигунах напругою 10 кВ повинні бути встановлені наступні захисти:

• захист від багатофазних к.з., струмова відсічка в двухрелейному виконанні без витримки часу;
• захист від однофазних замикань на землю, виконується з застосуванням трансформаторів типу ТПЛ і реле РТЗ-50;
• захист від перевантаження, виконується діючи на сигнал з вимиканням реле струму;
• захист від асинхронного ходу, виконується діючи на відключення;
• захист  мінімальної напруги, виконується діючи на відключення двигуна від мережі з витримкою часу 1,5 с.

6.6  Автоматичне включення резервного живлення (АВР)

Пристрої АВР  встановлюють на підстанціях, для яких передбачені два джерела живлення, що працюють роздільно в нормальному  режимі.

Пристрій АВР  здійснює швидке автоматичне переключення на резервне живлення споживачів, знеструмлених в результаті ушкодження чи мимовільного відключення робочого джерела електропостачання, чим забезпечуються мінімальне порушення і втрати в технологічному процесі.

Схеми пристрою АВР повинні:

• не допускати підключення споживачів до резервного джерела, напруга на якому понижено;
• виключати неприпустиме несинхронне включення синхронних електродвигунів, що втратили живлення, на мережу резервного джерела;
• не допускати включення резервного джерела на коротке замикання;
• діяти узгоджено з іншими пристроями автоматики (АПВ, АЧР) в інтересах  повного збереження технологічного процесу;
• забезпечувати раннє виявлення відмови робочого джерела живлення.

При установці  АВР, крім основного МСЗ на робочий орган встановлюється захист від мінімальної напруги, для того щоб схема АВР могла діяти при зникненні живлення на шинах, що живлять робоче джерело.

6.7  Автоматичне повторне включення (АПВ)

Сутність АПВ полягає в тому, що елемент СЕП, що відключився під дією засобів релейного захисту, знову включається під напругу (якщо немає заборони на повторне включення), і якщо причина, що викликала відключення елемента, зникла, то елемент залишається в роботі і споживач продовжує одержувати живлення практично без перерви. У СЕП заводу застосовують пристрої АПВ однократної дії як найбільш прості і дешеві.