Электроснабжение и технический учет электроэнергии цеха ЦГФУ ООО «Тобольск-Нефтехим»

 

                                                  

  А

Коэффициент чувствительности:

                                          

Аналогично рассчитывается отсечка  на других ТП. Результаты сведем в таблицу.

Таблица 4.1

Объект защиты.	Iр, А	Iсо, А	nта	Iср, А	Kч
ТП-1	145	3000	200/5	75	2,45
ТП-2	145	3000	200/5	75	2,45
ТП-3	92	2020	200/5	50,5	4,1

 

 

4.3.3. Расчет уставок максимальных  токовых защит.

 

Условия, которые нужно соблюсти при настройке МТЗ:

- ток срабатывания  защиты I_сз должен быть больше максимального тока нагрузки

I_сз>I_{р ут}                                                                            

Ток срабатывания защиты

                                 

где, К_н- коэффициент надежности ( для МП реле К_н = 1);

К_сзп  - коэффициент самозапуска нагрузки ( 2,9 –обобщенная нагрузка);

К_в - коэффициент возврата (для МП реле. К_в = 0,96);

α – коэффициент, учитывающий увеличение тока нагрузки, оставшегося в работе трансформатора, из-за некоторого снижения напряжения в послеаварийном режиме ( принимается 1,03-1,05);

К_з – коэффициент загрузки трансформатора.

 

Ток срабатывания реле

                                                 

Коэффициент чувствительности

 

_{где Iкmin – минимальный ток КЗ на стороне 10 кВ, при КЗ за трансформатором ( на стороне 0,66 кВ).}                                                                   

Ток возврата защиты

                                                                     

Ток возврата реле

                                                         

Рассчитаем МТЗ для ТП-1/2.

Ток срабатывания защиты

 А

Ток срабатывания реле

 А

Коэффициент чувствительности

Ток возврата защиты

 А

Ток возврата реле

 А

 

Аналогично рассчитываются уставки  для МТЗ на других ТП. Все полученные результаты сведем в таблицу.

 

Таблица 4.2

Защищ. объект	Iсз, А	Iср, А	Iвз, А	Iвр, А	Kч
ТП-1	326,5	8,16	313,4	7,83	5,06
ТП-2	326,5	8,16	313,4	7,83	5,06
ТП-3	181,7	4,54	174,4	4,36	8,93

 

Время срабатывания защиты выбирается исходя из обеспечения селективности  действия с защитой вводов на стороне 0,66 кВ.

t_с.з. = t_с.з.нн +∆t

где t_с.з. – время срабатывания защиты;

t_с.з.нн – время срабатывания защиты ввода на стороне 0,66 кВ;

∆t – ступень селективности ( при согласовании электромеханических и статических реле с микропроцессорными принимается 0,4-0,6 с).

t_с.з. = 0,6 + 0,5 = 1,1 с.

 

4.3.4. Расчет защиты от перегрузки.

 

Защита  от перегрузки выполняется с помощью реле тока, включенного в одну из фаз и реле времени. Защита выполняется с действием на сигнал.

Ток срабатывания защиты

                                                      

Ток срабатывания реле

Ток срабатывания защиты

 А

Ток срабатывания реле          

      

Все результаты сведем в таблицу

Таблица 4.3

Объект защиты	Iутж, А	Iсз, А	Iср, А
ТП-1	145	159	3,97
ТП-2	145	159	3,97
ТП-3	92	100	2,5

 

4.4. Микропроцессорные устройства релейных защит.

 

4.4.1. Особенности микропроцессорных  устройств РЗиА.

 

Надежность электроснабжения потребителей на объектах, имеющих электроприемники первой и осбой группы первой категории  обеспечивается комплексом технических  решений, в том числе сооружением  двух и более питающих линий, установкой на каждой подстанции не менее двух понижающих трансформаторов, секционированием линий электропередачи и распределительных устройств коммутационными аппаратами, а также путем использования совершенных средств управления, защиты и автоматики.

В 1990-х годах на различных производствах  России началось внедрение новых  технических средств для обеспечения  высокой надежности электроснабжения: воздушных линий с изолированными проводами, однофазных кабелей, вакуумных и элегазовых выключателей, оптических каналов связи, цифровых реле (терминалов) управления и защиты электроустановок.

В современном цифровом реле (терминале) могут быть совмещены многие различные  функции, в том числе функции  защиты от всех возможных видов повреждений и ненормальных режимов работы электроустановок, функции автоматического повторного включения линий (АПВ), автоматического включения резервного источника питания (АВР), автоматического отделения поврежденного участка и других автоматических устройств аварийного и послеаварийного режимов, функции измерения и записи электрических величин, оперативного и запрограммированного управления коммутационными аппаратами, функции определения места повреждения на аварийно отключившейся линии электропередачи и т.д.

Такие цифровые реле называют многофункциональными устройствами. В отличие от традиционного  выполнения релейной защиты и автоматики (РЗА) с помощью наборов отдельных  реле с одной, как правило, функцией (реле тока, напряжения, времени и т.п.), при использовании цифровых реле задачи РЗА должны решаться комплексно.

Кроме больших функциональных возможностей цифровые реле обладают многими замечательными свойствами, в том числе непрерывной  автоматической самодиагностикой, запоминанием событий, возможностью дистанционного контроля и оперативного изменения настройки РЗА с помощью компьютера и канала связи или по заранее предусмотренному в этом же реле фактору. Например, при включении линии через устройство АПВ уставка по времени срабатывания защиты может быть кратковременно понижена для ускорения отключения устойчивого короткого замыкания. В другом случае может быть изменен весь набор уставок РЗА при изменении, например, первичной схемы электрической сети. Эти преимущества цифровых реле делают их наиболее перспективными для автоматизации распределительных электрических сетей.

В настоящее время  в России появилось много устройств  релейной защиты и автоматики разных изготовителей, в том числе и  отечественных . В этой ситуации необходимо  ориентироваться при выборе микропроцессорных устройств релейной защиты на их функциональные возможности, надежность и соимость.

В последнее время на рынке электронной  защиты предлагаются прогрессивные  микропроцессорные устройства релейной защиты, автоматики и телемеханики серии SPACOM, ALSTOM, SEPAM, БМРЗ, «Сириус», «Орион» и др.

При применении этих устройств, по сравнению с традиционными, технико  экономический эффект достигается  за счет:

• Снижения в несколько раз потребления по цепям переменного тока и напряжения;
• Снижения в 2 – 3 раза потребления по цепям оперативного тока;
• Снижения потерь электрической энергии и ущерба при коротких замыканиях за счет уменьшения ступени селективности до 0,2 с ( при применении микропроцессорных устройств защиты на всех ступенях);
• Уменьшения времени поиска места короткого замыкания за счет обеспечения отображения токов и напряжений аварийного режима;
• Наличие нескольких групп уставок  и возможности их дистанционного изменения;
• Выполнение, кроме функции РЗА, телеизмерения, телесигнализации, запись аварийных режимов и телеуправления в одном компактном устройстве;
• Снижение затрат на техническое обслуживание за счет встроенного автоматического самоконтроля исправности;
• Уменьшение размеров релейных щитов (числа цепей) в связи с существенно меньшими габаритами (интегрирование большого числа функций РЗАТ в одном устройстве).

 

4.4.2. Комбинированное реле защиты  SPAJ-140.

 

В качестве защиты применим   реле  защиты из серии SPACOM SPAJ 140 (комбинированное реле сверхтока и замыкания на землю). Комбинированное реле SPAJ 140 применяют для селективной защиты линий от коротких замыканий и сверхтока с выдержкой времени в радиальных сетях. Реле используется также для защиты линий от замыканий на землю в сетях с изолированной нейтралью. Как блок сверхтока, так и блок замыкания на землю имеет две ступени. Реле серии SPAJ 140 включает интегрированную защиту от неисправностей цепей управления  выключателя.   

Реле SPAJ-140 включает в себя трехфазную двухступенчатую МТЗ и двухступенчатую защиту от однофазных коротких замыканий на землю.

Основные параметры этого реле:

1-ая ступень МТЗ

I1=0,5…5,0IН

t1=0…300с

2-ая ступень МТЗ

I1=0,5…40IН

t1=0…300с

1-ая ступень защиты от ОЗЗ.

I1=0,1…0,8IН

t1=0…300с

2-ая ступень защиты от ОЗЗ.

I1=0,1…10IН

t1=0…300с

В реле предусмотрен местный интерфейс «человек-машина» для выставления параметров реле и вывода замеренных и зарегистрированных параметров. Реле оснащены портом последовательной передачи для сопряжения с оптоволоконной шиной SPA и системой управления подстанции. Персональный компьютер с соответствующим программным обеспечением можно подключать к порту последовательной передачи для считывания, выставления и записи информации.

 

 

5. МОЛНИЕЗАЩИТА И ЗАЗЕМЛЕНИЕ.

 

5.1. Расчет заземляющего устройства  здания ГФ-3 ЦГФУ.

 

Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя и заземляющих устройств. В здании ГФ-3 имеются электроустановки напряжением 0,66 и 10 кВ.  Согласно ПУЭ в электроустановках с глухозаземленной нейтралью напряжением 0,66 кВ сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 2 Ом.  В электроустановках  выше 1 кВ, сети с изолированной нейтралью, сопротивление заземляющего устройства R_з при прохождении расчетного тока замыкания на землю в любое время года с учетом сопротивления естественных заземлителей при использовании заземляющего устройства одновременно для установок до 1 кВ должно быть не более:

, (5.1)

где I_р – расчетный ток замыкания на землю;

R_з.н. –нормированное значение сопротивления растекания.

Ток замыкания на землю в  сетях с изолированной нейтралью определяется по формуле:

,       (5.2)

, (5.3)

где l_к, l_в – суммарная длина всех электрически связанных соответственно кабельных и воздушных линий электропередачи, км;

U_н – номинальное напряжение электроустановки, кВ.

Длина кабельных линий составляет 18 км, воздушных – 1,8 км (гибкий токопровод).

 А,

 А.

Так как I_р.в<<I_р.к, то значением емкостного тока воздушных линий пренебрегаем.

 Ом.

При этом должны выполняться требования, предъявляемые к заземлению электроустановок до 1 кВ (для напряжения 0,66 кВ сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 2 Ома). При расчетах выбираем наименьшее из двух сопротивлений, т.е. R_з.н = 2 Ом.

Произведем выбор вертикальных и горизонтальных заземлителей. При  выборе заземлителей необходимо учитывать сопротивление естественных заземлителей, т.е. арматуру железобетонных строительных конструкций и фундамента. Для железобетонных конструкций зданий, погруженных в землю, сопротивление определяется по формуле:

, (5.4)

где r_э – эквивалентное удельное сопротивление земли с учетом сезонного изменения, Ом×м;

S – площадь, ограниченная периметром фундамента, м².

Удельное расчетное сопротивление  грунта определяется по выражению:

r_э=r₀К, (5.5)

где r₀ – удельное сопротивление грунта (для суглинка r₀=100 Ом×м);

К – поправочный коэффициент (для  стержневых электродов при глубине  заложения вершины 0,5¸0,8 м К=1,5¸1,8 м, для протяженных электродов при глубине заложения 0,8 м К=4,5¸8).

Для определения сопротивления  растеканию естественных заземлителей, удельное расчетное сопротивление грунта принимаем как для протяженных электродов.