Пример расчета уставок кабельной линии 10 кВ с ответвлениями

В данной статье будет рассматриваться пример расчета уставок токовых защит для кабельной линии 10 кВ с ответвлениями.

Согласно ПУЭ 7-издание пункт 3.2.93 на линиях с односторонним питанием от многофазных КЗ должна предусматриваться двухступенчатая токовая защита.

Первая ступень – токовая отсечка (ТО) без выдержки времени, вторая ступень максимально-токовая защита (МТЗ) с независимой или зависимой характеристикой выдержки времени.

В конце каждого ответвления установлены трансформаторы типа ТМГ 10/0,4 кВ, защищенные предохранителями типа ПКТ. Расчетная схема кабельной линии 10 кВ представлена на рис.1.

Исходные данные

1. Параметры питающей системы:

• Uc.ном = 10,5 кВ – среднее номинальное напряжение системы;
• Iк.мах. = 5500 А – ток КЗ системы в максимальном режиме на шинах 10 кВ;
• Iк.min. = 5030 А – ток КЗ системы в минимальном режиме на шинах 10 кВ;

2. Характеристики трансформаторов 10,5/0,4 кВ

3. Параметры линий:

Значения активных и реактивных сопротивлений для кабеля марки АСБ-10 сечением 35 мм2 определяем по таблице 2-5 [Л1.с 48].

• Rуд.=0,894 Ом/км – удельное активное сопротивление;
• Худ. = 0,095 Ом/км – удельное реактивное сопротивление;
• L1 = 1500 м – длина кабельной линии КЛ-1;
• L2 = 1000 м – длина кабельной линии КЛ-2;

4. Для защиты кабельной линии применяется микропроцессорный терминал типа Sepam 1000+S40 .

5. Трансформаторы тока ТОЛ-СЭЩ-10-100/5:

• Iтт1ном. = 100 А –номинальный первичный ток ТТ;
• Iтт2ном. = 5 А –номинальный вторичный ток ТТ;
• nт = Iтт1ном./ Iтт2ном. = 100/5 = 20 – номинальный коэффициент трансформации ТТ.

Расчет тока трехфазного КЗ

1.1. Определяем максимальный рабочий ток для трансформаторов 10,5/0,4 кВ:

1.2. Определяем полное сопротивление двухобмоточных трансформаторов 10,5/0,4 кВ по выражению 25 [Л2. с. 27]:

где:

• Uном. – номинальное напряжение трансформатора, кВ;
• Sном. – номинальная мощность трансформатора, кВА;

Еще в технической литературе вы можете встретить, вот такую формулу по определению полного сопротивления трансформатора.

Как мы видим результаты совпадают.

1.3. Определяем сопротивление системы в максимальном режиме по выражению 3 [Л2. с. 5]:

1.4. Определяем сопротивление кабельных линий с учетом длины, по формулам представленным в [Л5. с. 21]:

1.5. Рассчитаем ток трехфазного КЗ в точке подключения трансформаторов (точка К2), ближних к источнику питания (в конце кабельной линии КЛ-1):

1.6. Рассчитаем ток трехфазного КЗ в точке К3 в конце кабельной линии КЛ-2:

Расчет токов уставки для тзп

Расчет тока уставки
Где: — номинальный ток двигателя,

— коэффициент трансформации (660 v = 1,1; 1140 v = 0,9). Пример

: Пускатель ПВИ-125 БТ, двигатель 55 КВт

А А Что соответствует уставке 3 на блоке ПМЗ

Уставки срабатывания токовой защиты от перегрузки в относительных единицах рассчитываются по формуле:

где: : — номинальный ток пускателя (трансформатора тока), А.

1. Устройство местных заземлителей в выработках, в которых нет сточной канавы.

Должны применяться стальные трубы диаметром не менее 30 мм и длиной не менее 1.5 м. Стенки труб должны иметь на разной высоте не менее 20 отверстий диаметром не менее 5 мм.

Эта труба должна помещаться в шпур, пробуренный вертикально или под углом до 30-град от вертикальной оси в любую сторону на глубину не менее 1.4 м.

Труба, а также пространство между стенкой трубы и стенкой шпура заполняются гигроскопическим материалом (песок, зола, и т.п.) периодически увлажняемым.

1. Каким образом создается общая сеть заземления на шахте?

Общая сеть заземления должна создаваться путем непрерывного электрического заземления между собой всех металлических оболочек и заземляющих жил кабелей, независимо от величины напряжения, с присоединением их к главным и местным заземлителям.

При наличии в шахте нескольких горизонтов к главным заземлителям должна присоединяться общая сеть заземления каждого горизонта.

1. Что вы знаете о принципе действия защитного заземления?

Принцип защитного заземления состоит в том, что если корпус пускателя (двигателя или др. механизма) оказался под напряжением, то через тело прикоснувшегося к нему человека пойдет ток. Однако большая часть тока пойдет через заземление в следствии разницы сопротивления цепей. Так среднее сопротивление человека 800-1000 ОМ, а заземляющей жилы — не более 2-х ОМ.

1. Где устанавливаются главные заземлители?

Главные заземлители в шахтах должны устанавливаться в зумпфах или водосборниках.

В случае электроснабжения шахты с помощью кабелей, прокладываемых по скважинам, главные заземлители могут устраиваться на поверхности или в водосборниках шахт.

Во всех случаям должно устраиваться не менее 2-х главных заземлителей, расположенных в разных местах, резервирующих друг друга на время осмотра, чистки или ремонта одного из них.

1. Какие объекты подлежат заземлению?

Расчет токовой отсечки линии

Согласно [Л3, с.39] селективность токовой отсечки без выдержки времени установленной на линии обеспечивается выбором ее тока срабатывания Iто.с.з. большим, чем максимальное значение тока КЗ Iк.з.макс. при повреждении в конце защищаемой линии.

При расчете ТО линии, по которой питается несколько трансформаторов, ТО должна отстраиваться от КЗ на выводах ближайшего трансформатора для обеспечения селективности между ТО и защитами трансформаторов [Л4, с.22] (см. пример 12 [Л3, с.102]).

2.1. Определяем ток срабатывания токовой отсечки по выражению 1-17 [Л3, с.39]:

где: kн – коэффициент надежности, для цифровых терминалов, в том числе Sepam принимается в пределах 1,1 – 1,15;

Токовую отсечку нужно отстраивать не только от максимального значения тока КЗ, но и отстраивать от бросков тока намагничивания (БТН) силовых трансформаторов согласно [Л3, с.41].

Данные токи возникают в момент включения под напряжения ненагруженного трансформатора и могут достигать значения 5-7*Iном.тр.

Однако как показывает практика, выбор тока срабатывания ТО по условию отстройки от максимального значения тока КЗ, обеспечивает и отстройку от бросков тока намагничивания.

2.2. Для проверки себя, выполним условие отстройки ТО от бросков тока намагничивания по выражение 4.12 [Л4, с.22]:

где:

• kбтн = 5 — 7 – коэффициент броска тока намагничивания;
• ∑Iном.тр. – сумма номинальных токов всех трансформаторов, питающихся по линии, А;

2.3. Определяем вторичный ток срабатывания реле по формуле 1-3 [Л3, с.18]:

где: kсх=1 — когда вторичные обмотки трансформаторов тока, выполнены по схеме «полная звезда» и «неполная звезда»;

2.4. Определяем коэффициент чувствительности при двухфазном к.з. в минимальном режиме по выражению 1-5 [Л3, с.19]:

Согласно ПУЭ 7 издание пункт 3.2.21.2 kч.то > 1,5.

Принимает ток срабатывания ТО Iто.с.з.=2849 A, время срабатывания ТО t = 0 сек.

Методические указания к расчету защит асинхронных и синхронных электродвигателей выше 1000 В

Расчетно-графическая работа №4. Расчет защиты высоковольтных двигателей и выбор низковольтных автоматов и предохранителей для защиты низковольтных двигателей

Задание

4.1.1 Выбрать номер варианта задания по двум признакам: последней и предпоследней цифрам номера зачетной книжки по таблицам 2.1, 2.2. из РГР №2.

4.1.2 Произвести расчет защиты высоковольтных двигателей.

4.1.3 Произвести выбор автоматов и предохранителей для защиты низковольтных двигателей.

Методические указания к расчету защит асинхронных и синхронных электродвигателей выше 1000 В

4.2.1 Токовая отсечка.

Для защиты электродвигателей мощностью до 5000 кВт от междуфазных КЗ применяется токовая отсечка (ТО). (Технические данные двигателей в приложении В, таблица В-1).

Первичный ток срабатывания защиты ТО выбирается из условия отстройки от периодической составляющей пусковых токов.

IсзАД= Кн×I пуск =1,4×1170=1638 А

IсзСД =Кн×I пуск =1,6×1210,4=1936,64 А

где Iпуск

берется по техническим данным приложения В, таблица В.1;

Кн

=1,4-1,5 при выполнении ТО с реле РТ-40 для асинхронных двигателей;

Кн

=1,6-1,8 для синхронных двигателей.

Ток срабатывания реле отсечки определяется по выражению

где Ксх

– коэффициент схемы;

nТА

– коэффициент трансформации трансформаторов тока.

Проводится проверка коэффициента чувствительности при КЗ в конце второго участка (К2)

4.2.2 Защита от замыканий на землю в обмотке статора.

Установка защиты электродвигателей от однофазных замыканий на землю считается обязательной при токе замыкания на землю 5А и более. Защита от замыканий на землю действует на отключение электродвигателя от сети, а у синхронных электродвигателей — на автоматическое гашение поля, если оно предусмотрено.

Типы защиты – токовая защита нулевой последовательности с реле типа РТЗ-51 или токовая направленная защита нулевой последовательности типа ЗЗП-1. Для защиты от двойных замыканий на землю – однорелейная, с реле типа РТ-40, токовая отсечка нулевой последовательности. Для подключения защиты типа ЗЗП-1, а также для защиты с реле типа РТЗ-51 при числе кабелей, соединяющих электродвигатель с распределительным устройством, не превышающим пяти, применяются трансформаторы тока нулевой последовательности (ТАN) типов ТЗ, ТЗЛ, ТЗЛМ.

Уставки срабатывания реле тока защит от замыканий на землю рассчитываются в первичных токах.

Ток срабатывания защиты с реле типа РТЗ-51 определяются из условия ее надежной отстройки от броска собственного ёмкостного тока, проходящего в месте установки защиты на внешнем перемещающемся замыкании на землю:

Iс.з

. ≥
Iс.з.,расч
.=
Кн
×
Кб
×
Iс
где Кн

– коэффициент отстройки (Котс=1,2);

Кб

=2,5 – коэффициент, учитывающий бросок собственного ёмкостного тока;

Ic

– собственный ёмкостной ток присоединения самого электродвигателя
Iсд
и линии, соединяющей его с распределительным устройством и входящей в зону действия защиты
Iсд
:

Ic

=
Iсд
+
Iсл = 1,8 А
При номинальной мощности электродвигателей, не превышающей 2,5–3 МВт, значением Iсд

в (4.3) можно пренебречь. Собственный емкостный ток кабельной линии, входящей в зону защиты, определяется по формуле:

Iсл

=
Iсо
×
l
×
m=1,8
× 1 × 1=1,8
А
где Iсо =1,8 А/км

– значение собственного ёмкостного тока 1км кабеля (см.таблицу Д.1);

l = 1,2 км

– длина линии, км;

m = 1

– число кабелей в линии.

Iс.з.,расч = Кн

×
Кб
×
Iс =
1,2 × 2,5 × 1,8 = 5,4
А
4.2.3 Максимальная токовая защита от перегрузок и асинхронного режима (для СД).

Ток срабатывания МТЗ от перегрузки устанавливается из условий отстройки от номинального тока электродвигателя:

А

А

где Кн

=1,05;

Квоз

=0,85 для реле РТ-40, РТ-80.

Выдержка времени защиты должна быть больше времени пуска (самозапуска) электродвигателей.

Защита от асинхронного режима устанавливается на всех СД и совмещается с МТЗ от перегрузок.

4.2.4 Защита от понижения напряжения.

Необходимо дать обоснование установке данной защиты, привести принципиальную схему.

Напряжение срабатывания защиты минимального напряжения из условия обеспечения самозапуска электродвигателей

Ucз

=(0,6 — 0,7)×
Uном
= 0,65×10=6,5 кВ

t

= (1-2) c.

Литература

1. Правила устройства электроустановок. М.: Госэнергонадзор России, 1998 год, 608 с.
2. Александров А.М. Выбор уставок срабатывания защит асинхронных электродвигателей напряжением выше 1 кВ. СПб: ПЭИПК, 2010
3. Королев Е.П., Либерзон Э.М. Расчеты допустимых нагрузок в токовых цепях релейной защиты. — М.:«Энергия», 1980/
4. Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. М.: Энергоатомиздат, 2007, 549 с.
5. Корогодский В.И., Кужеков С.Л., Паперно Л.Б. Релейная защита электродвигателей напряжением выше 1 кВ. М.:Энергоатомиздат, 1987
6. Алгоритмы защиты, выполняемые БМРЗ// Материал размещен на странице: https://bmrz-zakharov.narod.ru/new/_ANSI.htm
7. Информация об алгоритмах, выполняемых блоками БМРЗ и БМРЗ-100 различных исполнений и модификаций // Материал размещен на странице: https://bmrz-zakharov.narod.ru/algoritmy.htm

[1] Существует мнение, что этот термин возник потому, что алгоритм токовой отсечки обеспечивает защиту только части объекта, его отсека (см.www.rza001.narod.ru).

[2] По традиции в цифровых устройствах, выпускаемых НТЦ «Механотроника» характеристики первой, второй и третьей ступеней обозначают так: I>>> (первая ступень), I>> (вторая ступень), I> (третья ступень)

Автор: Гондуров С.А., Михалев С.В., Пирогов М.Г., Захаров О.Г.

2539

Закладки

Комментировать 2

Последние публикации

Эксперты НИУ «МЭИ» обсудили будущее инженерного образования на проектной сессия «Росатома»

30 июля в 13:35 29

IPPON на отраслевом мероприятии по видеонаблюдению Layta Connect в Казани

29 июля в 17:27 28

Rockwell Automation представила эпизод фильма о цифровой трансформации с Technologies Added и Sustainder

28 июля в 23:42 38

Корпорация МСП в августе запустит новый «зонтичный» механизм поручительств для малого бизнеса

28 июля в 23:40 34

«IT Академия Samsung» начинает работу в Московском энергетическом институте

28 июля в 23:32 41

Schneider Electric получила награду «Лучший проект года» за инициативу в области работы с цепочками поставок

28 июля в 23:29 28

Производитель специализированных труб инвестировал в развитие предприятия 200 млн рублей при поддержке ПСБ и Корпорации МСП

27 июля в 18:18 44

Поздравляем Башкирскую генерирующую компанию с 15-летним юбилеем

27 июля в 16:01 38

Уникальная экспериментальная электростанция НИУ «МЭИ» получила положительное заключение государственной экспертизы

27 июля в 14:44 71

Новая точка на карте дальневосточных проектов ЗАО «ЗЭТО» – центр питания для морского порта Суходол

26 июля в 15:54 42

Комментарии 2

юрий

скажите пожалуйста если в случае диференциальной защиты двигателя в начале обмоток двигателя стоят тр тока соединённые звездой а вконце треугольником обмотки двигателя соеденены треугольником напряжение 6кв изолированная нейтраль нужно ли в расчёты вводить какую либо коррекцию
9 апреля 2012 в 10:37

Закладки

Расчёт уставок токовой отсечки для электродвигателей

Согласно ПУЭ [1] однорелейная токовая отсечка [1], защищающая от многофазных замыканий, в обязательном порядке должна быть предусмотрена для электродвигателей мощностью менее 2 МВт.

В тех случаях, когда однорелейная токовая отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности, то для защиты электродвигателей мощностью менее 2 МВт можно использовать двухрелейную токовую отсечку.

Сразу необходимо отметить, что однорелейная токовая отсечка, в которой использован сигнал, получаемый как разность токов двух фаз, имеет в раз худшую чувствительность, чем двухрелейная схема с двумя трансформаторами тока [2].