Alma38.ru

Электро Свет
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Выбор низковольтных аппаратов и уставок МТЗ и ТЗП

Выбор низковольтных аппаратов и уставок МТЗ и ТЗП

Характеристика коммутационных аппаратов приведена в [2, 5] Приложение 22.

Величину тока срабатывания МТЗ определяют по формулам:

— для группового аппарата:

, (4.57)

где Iн.п. — номинальный пусковой ток одновременно включаемых двигателей наиболее мощного потребителя, А;

∑Ін — сумма номинальных токов остальных потребителей, А:

— для пускателя на группу одновременно работающих двигателей с короткозамкнутым ротором:

,

— для аппарата включающего двигатель с фазным ротором:

,

Для защиты мощных асинхронных двигателей с короткозамкнутым ротором (с пусковым током более 600А) ток срабатывания реле МТЗ можно (согласно ПБ) определять по фактическому пусковому току:

.

Фактический пусковой ток определяют по упрощенной формуле [2]:

, (4.58)

где Rдв.п., Хдв.п. — активное и индуктивное сопротивление фазы двигателя в пусковом режиме, определяемые по формулам, Ом:

, (4.59)

, (4.60)

, (4.61)

При одновременном включении двух однотипных двигателей эти сопротивления следует разделить на 2.

По расчетному току срабатывания принимают ближайшую большую калиброванную уставку защиты. Данные по реле МТЗ приведены в [1, 2, 5] Приложение 23.

Надежность срабатывания защиты проверяют по коэффициенту чувствительности:

.

Если кратность токов меньше требуемой, то следует увеличить ток к.з. до необходимого значения увеличив сечение кабелей, сократив длину магистрального кабеля или приняв КТП большей мощности.

Уставку защиты от перегруза определяют по формуле:

,

где Iн.д., Iн.пускателя — номинальные токи двигателя и пускателя, А.

Если отключающая способность принятых аппаратов не соответствует требованиям (Iо < 1,2 I (3) к.з.max), то перед ними необходимо установить автоматический выключатель с достаточной отключающей способностью и уставкой срабатывания МТЗ определяемой из выражения:

, (4.62)

В станциях управления МТЗ всех контакторов действуют на отключение автоматического выключателя, поэтому их по коммутационной способности не проверяют.

При комплектовании коммутационных аппаратов в РПП — НН их необходимо проверить по транзитной токовой нагрузке [3, 6]. Приложение 24.

,

где Iп.т – ток транзитной нагрузки пускателя, А;

Iн.i – номинальный ток i- го электроприемника, питающегося транзитом от данного магнитного пускателя, А.

Для соблюдения этого условия следует подключать магнитные пускатели в порядке убывания их номинального тока.

Защита минимального напряжения — принцип работы и назначение

Максима́льная то́ковая защи́та (МТЗ) — вид релейной защиты, действие которой связано с увеличением силы тока в защищаемой цепи при возникновении короткого замыкания на участке данной цепи. Данный вид защиты применяется практически повсеместно и является наиболее распространённым в электрических сетях.

Назначение

ЗМН (защита минимального напряжения) используется совместно с защитами, которые осуществляют контроль сети. Эксплуатируется вкупе с устройством автоматического включения резерва (АВР). ЗМН выполняет отключение или подает соответствующий сигнал пользователю (системе) при возникновении аварий в сети потребителей, в следствии:

  • Короткого замыкания, когда происходят значительные потери электроэнергии. Возникают большие токи, напряжение резко падает.
  • Перегрузки сети. (Мощности источников электропитания не хватает или один из них вышел из строя).

Такое действие обеспечивает безопасность важных механизмов во время самозапуска, когда пусковые токи вызывают снижение напряжения. Автоматика отключает работу менее важных механизмов.

Сигнализация об ОЗЗ по напряжению 3Uo

Обязательная и очень важная функция в сетях с изолированной и компенсированной нейтралью.

3Uo очень надежный и стабильный признак наличия ОЗЗ, в отличии от тока 3Io.

Емкостной ток сдвинут относительно напряжения до 90 гр. включительно, поэтому когда он максимальный, то напряжение имеет минимальное значение. Все это способствует появлению неустойчивых замыканий, которые токовая селективная защита от ОЗЗ не всегда может зафиксировать.

Напряжение 3Uо при ОЗЗ всегда появляется мгновенно, а при исчезновении тока замыкания, снижается медленно. Это свойство 3Uo позволяет легко фиксировать это напряжение и строить на базе данного эффекта надежную сигнализацию.

Читайте так же:
Прибор для прогрузки автоматических выключателей сатурн

Недостатком сигнализации ОЗЗ по 3Uо является то, что напряжение повышается на всей секции, и при этом невозможно выявить поврежденный фидер.

Разновидности максимально-токовых защит

Максимально-токовые защиты по виду время-токовой характеристики подразделяются:

  • МТЗ с независимой от тока выдержкой временем
  • МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени
  • МТЗ с ограниченно-зависимой от тока выдержкой времени

Применяются также комбинированный вид защиты МТЗ — максимально-токовая защита с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения.

МТЗ с независимой от тока выдержкой времени

МТЗ с независимой от тока выдержкой времени имеет во всём рабочем диапазоне величину выдержки времени, независимую от тока (время-токовая характеристика в виде прямой, отстоящей от оси абсцисс на величину времени выдержки tсраб; при токе, равном и меньшем тока срабатывания время-токовая характеристика скачкообразно становится равной нулю).

МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени

МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени имеет нелинейную обратную зависимость выдержки времени от тока (обычно время-токовая характеристика близка к гиперболе, как к кривой постоянной мощности). Применение МТЗ с зависимой от тока выдержкой времени позволяет учитывать перегрузочную способность оборудования и осуществлять т. н. «защиту от перегрузки».

МТЗ с ограниченно-зависимой от тока выдержкой времени

Характеристика МТЗ с ограниченно-зависимой от тока выдержкой времени состоит из двух частей, в первой части зависимость времени от тока гиперболическая, вторая часть — независимая (или почти независимая) время-токовая характеристика — состоит из плавно сопряжённых гиперболы и прямой. Переход из независимой в зависимую часть характеристики может происходить при малых кратностях от тока срабатывания (150 %) — т. н. «крутая» характеристика, и при больших кратностях (300–400 %) — т. н. «пологая» характеристика (обычно МТЗ с «пологой» характеристикой применяются для защиты двигателей большой мощности для лучшей отстройки от пусковых токов).

МТЗ с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения

Для улучшения чувствительности МТЗ и отстройки её от токов нагрузки применяется ещё одна разновидность МТЗ — максимальная токовая защита с пуском (блокировкой) от реле минимального напряжения (комбинация МТЗ и защиты минимального напряжения). Такая защита будет действовать только при повышении тока, большем или равном току уставки, сопровождающееся уменьшением напряжения в сети ниже напряжения уставки. При пуске двигателей ток в сети резко возрастает, что может привести к ложному срабатыванию защит. Для этого устанавливается реле минимального напряжения, которое не дает защитам отработать, т. к. напряжение в сети остается прежним, то и защиты соответственно не реагируют на резкое увеличение тока.

Защита минимального напряжения (ЗМН)

Используется в комплектах РЗА ТН 6(10) кВ как групповая защита при потере питания своей секцией. Обычно имеет две ступени, отключающие свой объем нагрузки. Чаще всего применяется на подстанциях с двигателями, например, для обеспечения самозапуска ответственных потребителей путем отключения менее ответственных.

Групповая ЗМН может не использоваться, если в терминалах защиты двигателей есть индивидуальные ЗМН, поэтому защита в терминале ТН 6(10) кВ необязательна, хотя почти всегда там реализована.

Принцип работы ЗМН

Защита от минимального напряжения (ЗМН) имеет идентичный принцип работы во всех сферах защиты по напряжению. Для понимания, функциональность ЗМН можно объяснить на примере электрических двигателей.

Механизмы останавливаются при возникновении КЗ (короткое замыкание). После его ликвидации происходит самозапуск двигателей, подключенных к секциям или шинам. У каждой группы свое входное питание от трансформатора, либо иного источника. Пусковые токи в несколько раз превышают номинальные значения, во время запуска происходит «просадка» напряжения на секциях.

Защита ЗМН отключает незначительных потребителей участка сети — это электродвигатели не влияющие на процесс, их простой не вызовет сбой в производстве. Следовательно, уменьшается суммарный пусковой ток, напряжение в сети не имеет критичной просадки, его хватает на самозапуск главных двигателей или узлов.

Читайте так же:
Привода для масляных выключателей книги

Секционный (групповой) самозапуск электрических двигателей начинается после возобновления подачи питания.

Устройство и схема ЗМН

Самый простой вариант при организации ЗМН можно сделать на одном реле, катушка которого запитана от междуфазного напряжения. Пример такой схемы приводится ниже.

Схема ЗМН на одном реле напряжения

К сожалению, такой вариант исполнения не отличатся высокой надежностью. Если произойдет обрыв цепи напряжения, то последует ложное отключение оборудования системой ЗМН. В связи с этим данная схема защиты применяется для отключения неответственных электродвигателей и оборудования собственных нужд.

Чтобы исключить ложное срабатывание системы ЗМН практикуется применение более сложных схем защиты. В качестве примера приведем одну из них, устанавливаемую на четыре асинхронных двигателя.

Схема ЗМН для четырех электродвигателей

Как видно из приведенной схемы включения ЗМН обмотки реле KVT1-4 подключаются к междуфазным напряжениям (АВ и ВС). Для повышения надежности защиты и исключения КЗ на землю одна из фаз (в нашем случае В) подключается посредством пробивного предохранителя к заземляющей шине. На фазы А и С устанавливаются однофазные АВ (автоматические выключатели). Причем один из них оборудован электромагнитной защитой, а второй – тепловой.

Рассмотрим, как будет вести себя данное устройство релейной защиты в случаях различных повреждений цепи питания:

  • Фазное КЗ. В данном случае не последует отключение выключателей SF2 и SF3, поскольку цепь питания не обустроена глухим заземлением.
  • Междуфазное КЗ. Если замыкание происходит между фазами В и С, то это вызывает отключение выключателя SF3 по току срабатывания. Цепи обмоток KVT1-2 продолжают быть запитаны от номинального напряжения, поэтому данные реле не срабатывают. Что касается KVT3-4, то они включаются, когда произойдет КЗ. Но, как только сработает SF3, на катушки реле подается фаза А (через емкость С1).

Если произойдет замыкание между другими фазами (АС или АВ), произойдет срабатывание SF2, соответственно, напряжение на обмотки KVT1-2 будет подано через емкость C1 от фазы С, а KVT3-4 не сработают.

Как видим, в данной схеме ложное срабатывание маловероятно, для этого должно произойти замыкание всех трех фаз, что вызовет одновременное срабатывание SF2 и SF3.

Автоматическая частотная разгрузка (АЧР/ЧАПВ)

Широко применяется в современных проектах в целях экономии средств на отдельный терминал АЧР (это допускается не всегда). Имеет несколько уставок АЧР и несколько очередей отключения нагрузки, чем достигается гибкое дозированное отключение потребителей для восстановления баланса активной мощности в энергосистеме.

АЧР — это противоаварийная автоматика последнего рубежа, когда все остальные меры воздействия (АЛАР, форсировка возбуждения генераторов и т,д.) не принесли нужного результата. В общем, это даже не релейная защита, а гораздо круче и важнее.

Почему эту функцию интегрируют в терминал защиты и автоматики ТН? Просто удобно измерять частоту напряжения, а не тока, причем делать это нужно в месте подключения нагрузки. Вот и получается «напряжение шин», а его измеряет именно блок ТН.

При восстановлении частоты обычно запускается алгоритм частотного АПВ, когда потребители очередями вводятся в работу.

Вот такие они, одновременно простые и сложные, защиты и автоматика трансформатора напряжения 6(10) кВ.

В следующий раз рассмотрим РЗА батареи статических конденсаторов (БСК/УКРМ).

Терминал защиты и автоматики ТН 6(10) кВ типа Алтей-БЗП.

Разработчик ООО «НПП Микропроцессорные технологии», www.i-mt.net

Алтей-БЗП содержит все перечисленные в статье защиты

Реализация

Традиционно МТЗ реализуются на базе электромеханических токовых реле и реле времени; иногда функция пускового органа и органа выдержки времени может быть совмещена (например в индукционных токовых реле серии РТ-80). В 1970-х годах появились реализации МТЗ на базе полупроводниковых элементов (например в некоторых моделях отечественных автоматических выключателей серий А37, ВА, «Электрон»). В настоящее время имеется тенденция реализации МТЗ на базе микропроцессоров, которые обычно помимо МТЗ выполняют также несколько функций релейной защиты и автоматики: АЧР, АПВ, АВР, дифзащиты и др.

Читайте так же:
Принцип установки проходного выключателя

Пример двухступенчатой ЗМН

Для наглядности приведем схему простой двухступенчатой защиты и кратко опишем алгоритм ее работы.

Двухступенчатая ЗМН

Как видим из рисунка отключение неответственного оборудования производит реле времени Т1 (установка срабатывания 0,5 — 1,5 сек.). Его питание производится через замкнутые контакторы трех реле V1, включенных на междуфазное напряжение. При падении Uном ниже 70% от номинала, реле T1 (первая ступень) производит включение выключателя неответственного оборудования, чтобы поднять минимальное остаточное напряжение.

Вторая ступень защиты активируется промежуточным реле напряжения V2, обмотка которого рассчитана на отключение при U ≤ 0.5Uном, через промежуток времени, заданный на Т2 (как правило не более 15 секунд). Если за отведенное время не будет подключен резервный ввод (например, пуск схемы АВР электродвигателей) или не произойдет снижение напряжения, будет производиться отключение ответственного оборудования.

максимальная токовая защита с пуском по напряжению

Максимальная токовая защита реагирует на увеличение тока в защищаемом элементе сети. Она применяется для защиты линий, имеющих одностороннее питание, на линиях устанавливается со стороны источника питания и воздействует на отключение выключателя в случае повреждения на защищаемой линии или на шинах подстанций, питающихся от этой линии. Селективность защит обеспечивается подбором выдержек времени, нарастающих ступенями в сторону источника питания (рис. 7.5). Ступень времени Δt =t2-t1≈0,4÷0,8 с. Так, при повреждении в точке K1 по реле защит на подстанциях 1 и 2 будет проходить один и тот же ток . Однако защита на подстанции 1 сработает быстрее и отключит поврежденную линию. Защита на подстанции 2 в этом случае не успеет сработать на отключение и вернется в исходное положение.
Токовая отсечка — это максимальная токовая защита, селективность действия которой обеспечивается не ступенчатым подбором выдержек времени в подавляющем большинстве случаев отсечка действует мгновенно, а выбором тока срабатывания. Известно, что ток КЗ уменьшается по мере удаления места КЗ от источника питания. Ток срабатывания отсечки Iсз по значению выбирается таким, чтобы отсечка надежно срабатывала при КЗ на заранее определенном участке линии (например, на участке АВ, рис. 7.6) и не приходила в действие при КЗ за пределами этого участка, где Iк< I сз , например в точке С . Таким образом, токовая отсечка защищает часть линии, а не всю линию.

5306

Рис. 7.2. Нормальный (а ) и утяжеленный (б ) режимы работы электрической сети с изолированной нейтралью

5307

Рис. 7.3. Замыкание двух фаз на землю в сети с изолированной нейтралью приводит к КЗ. Штриховой линией показан путь тока КЗ

5308

Токовая отсечка применяется для защиты линий с односторонним и двухсторонним питанием и, кроме того, для защиты трансформаторов. В последнем случае отсечка устанавливается с питающей стороны трансформатора и действует при повреждениях на вводах ВН и в некоторой части первичной обмотки. При повреждениях вторичной обмотки отсечка не срабатывает.
Максимальная направленная защита (рис. 7.7) применяется для защиты сетей с двухсторонним питанием. Она реагирует на определенные значения тока КЗ и его направление. Орган направления в схеме защиты разрешает ей срабатывать на отключение выключателя, если ток КЗ направлен от шин в сторону защищаемой линии. Селективность действия пускового органа защиты достигается выбором выдержек времени по указанному выше ступенчатому принципу.
Максимальные направленные защиты устанавливаются с обеих сторон защищаемых линий. В качестве основных защит их применяют в сетях напряжением до 35 кВ.
Максимальная токовая защита с пуском от реле минимального напряжения. Одним из недостатков максимальных токовых защит является недостаточная чувствительность при КЗ в разветвленных (с большим числом параллельных линий) сильно загруженных сетях. Повышение чувствительности и улучшение отстройки от токов нагрузки достигаются применением пуска защит от реле минимального напряжения (рис. 7.8). Из схемы видно, что защита может действовать только при срабатывании реле KV , уставка которого выбирается ниже минимально возможного уровня рабочего напряжения. При КЗ напряжение в сети существенно понижается, реле напряжения срабатывает, предоставляя возможность токовому органу защиты действовать на отключение.
Ток срабатывания токовых реле КА выбирается по значению длительного тока нагрузки нормального режима, в результате чего чувствительность защиты при КЗ резко повышается. При кратковременных перегрузках линий токовые реле могут замыкать свои контакты, что, однако, не приводит к срабатыванию защиты на отключение: этому препятствуют реле минимального напряжения, контакты которых в нормальном рабочем режиме разомкнуты.

Читайте так же:
Принцип работы концевого выключателя лифта

Рис. 7.4. Участки схемы, отключаемые при КЗ: К1-К4 — точки КЗ. Выключатели, отключившиеся при КЗ, зачернены

5309

Рис. 7.5. Применение максимальных токовых защит в сети с односторонним питанием

5310

Рис. 7.6. Зона действия отсечки на линии с односторонним питанием

5311

Наличие напряжения на зажимах реле минимального напряжения постоянно контролируется специальным устройством (на рис. 7.8 не показано), подающим сигнал и выводящим защиту из действия при обрывах и повреждениях вторичных цепей трансформаторов напряжения.

Рис. 7.7. Принципиальная схема максимальной направленной защиты линии:
КA — токовое реле (пусковой орган); KW — реле мощности (орган направления мощности КЗ); КТ — реле времени (орган выдержки времени)

Максимальная токовая защита от замыканий на землю

1. Выбор схем максимальной токовой защиты нулевой после­довательности на сторонах с эффективно заземленной нейтралью зависит от типа защищаемого оборудования (трансформатор или автотрансформатор) и схемы подключения объекта на стороне высшего напряжения (сборные шины, четырехугольник, мостик).

2. Для трансформаторов МТЗ от замыканий на землю устанавливается на стороне ВН только при наличии двухстороннего питания и выполняется одноступенчатой. Защита подключается к трансформатору тока установленного в нейтрали трансформатора и действует на отключение с двумя выдержками времени: с первой – отключается выключатель стороны ВН, со второй – все выключатели трансформатора.

3. Для автотрансформаторов МТЗ от замыканий на землю устанавливается на сторонах ВН и СН и подключается, как правило, к трансформаторам тока, встроенным во втулки на сторонах ВН и СН автотрансформаторов. На стороне СН защита выполнена трехступенчатой и направленной в сторону отходящих линий сети СН. Каждая ступень действует на отключение с двумя выдержками времени: с первой – отключается выключатель стороны СН, со второй – все выключатели автотрансформатора. На стороне ВН при наличии сборных шин или многоугольника защита также выполняется трехступенчатой и направленной в сторону отходящих линий сети ВН, т.е. аналогично защите стороны СН. При наличии на стороне ВН схемы мостика МТЗ от замыканий на землю на стороне ВН выполняется одноступенчатой и ненаправленной.

Токовые органы третьих ступеней земляных защит совместно с реле контроля непереключения фаз образует защиту от неполнофазного режима автотрансформатора.

При выводе из работы защит шин СН или ВН вводится оперативное ускорение по времени первой (или второй) ступеней защит от замыканий на землю. Защита действует последовательно на разделение систем (секций) шин, отключение выключателя на стороне установки защиты и отключение всех выключателей автотрансформатора.

Расчет уставок срабатывания

При расчете уставок максимальных токовых защит от замыканий на землю используются те же подходы, что и при выборе уставок вторых и третьих ступеней земляных защит линии с эффективно заземленной нейтралью (§ 2.3). Обязательное заземление нейтралей автотрансформаторов ухудшает связь по нулевой последовательности между сетями СН и ВН, что позволяет выполнить земляные защиты селективными по отношению к сетям смежных напряжений СН и СН.

1. Ток срабатывания первой ступени защиты выбирается по большему из двух условий:

а) согласование с уставками первых (вторых) ступеней защит от замыканий на землю отходящих линий данной стороны автотрансформатора (защиты 1, 2 с защитами 5, 6; защиты 3, 4 с защитами 7, 8, рис.36);

Читайте так же:
Схема включения дистанционный выключатель массы

б) отстройка от тока 3I неполнофазного режима сети.

Рис.36. Расчетные условия для выбора уставок МТЗ от замыканий

на землю для автотрансформаторов

Согласование с защитами смежных линий производится как:

где кз = 1,1 – коэффициент запаса по избирательности; – уставки срабатывания первых (вторых) ступеней земляных защит отходящих линий; ктокАТ = 3I0 АТ/3I0 з.см – коэффициент токораспределения равный отношению тока нулевой последовательности, протекающего по стороне автотрансформатора, для которой выбирается уставка, к току нулевой последовательности защиты, с которой производится согласование, при КЗ в конце зоны действия этой ступени.

При нескольких отходящих линиях от шин данной стороны автотрансформатора согласование производится с защитой каждой линии в режимах, когда значение кток.АТ наибольшее значение. Из всех полученных по (6.78) значений тока срабатывания защиты в качестве расчетного принимается наибольшее.

Отстройка от тока неполнофазного режима линий или из-за цикла ОАПВ на смежных линиях производится как

где кз – коэффициент запаса по избирательности, принимается равным 1,3 при напряжении сети 110-220 кВ и 1,4-1,5 при напряжении 330-500 кВ. – определяется расчетом по схемам замещения в соответствующем режиме.

При выполнении курсового проекта можно принять, что отстройка от цикла ОАПВ обеспечивается по времени срабатывания защиты, а ток неполнофазного режима принять приближенно равным 0,75×Iнагр линии, работающей в неполнофазном режиме.

2. Ток срабатывания второй ступени защиты согласуется по (6.78) со вторыми (третьими) ступенями земляных защит смежных линий, проверяется по условию (6.79) и должен быть отстроен от тока небаланса на выходе фильтра токов нулевой последовательности при трехфазном КЗ на стороне НН автотрансформатора с учетом нагрузочного режима

где кз = 1,25 – коэффициент запаса по избирательности; кв – коэффициент возврата реле (РТ-40 – 0,8; РНТ-560 – 0,6); кнб – коэффициент небаланса фильтра, принимается равным 0,05 при кратности тока КЗ равной 3, и 0,1 при больших кратностях; IКЗ расч – ток в месте установки защиты при трехфазном КЗ (асинхронном ходе, качаниях) в расчетном режиме; – ток нулевой последовательности, обусловленный возможной работой линий в неполнофазном режиме.

При выполнении учебного проекта можно принять, что отстройка от тока качаний, асинхронного хода и неполнофазного режима в цикле ОАПВ выполнена по времени ( ).

3. Ток срабатывания третьей ступени защиты согласуется по (6.78) с третьими (четвертыми) ступенями земляных защит смежных линий и отстраивается по (6.80) от тока небаланса на выходе фильтра при трехфазном КЗ на стороне НН автотрансформатора.

4. Ток срабатывания ускоряемой ступени земляной защиты должен быть отстроен от броска намагничивающего тока автотрансформатора в режиме разновременного включения фаз выключателя (см.п.2.3.4).

5. Выдержка времени первой, второй и третьей ступеней защиты принимается на ступень селективности Dt = 0,5 с больше выдержек времени тех защит, с которыми производится согласование.

6. Чувствительность защиты проверяется в минимальном режиме при однофазном металлическом КЗ

Для первой и второй ступеней защит чувствительность (кч ³ 1,3-1,5) проверяется при КЗ на шинах в месте установки защиты (для защит 1, 2 точка К1; для защит 3, 4 точка К2, рис.36), при условии, что выбранные уставки срабатывания обеспечивают чувствительность земляных защит в сети смежного напряжения.

Для третьей ступени защиты чувствительность (кч ³ 1,2) проверяется при однофазных замыканиях на землю в конце смежных линий (для защит 1, 2 точки К3, К4; для защит 3, 4 точки К5, К6, рис.36).

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector