Электроснабжение электромеханического цеха

2.7 Релейная защита

2.7.1 Назначение релейной защиты

В процессе эксплуатации системы электроснабжения возникают повреждения отдельных её элементов. Наиболее опасными и частыми видами повреждений являются КЗ между фазами электрооборудования и однофазные КЗ на землю в сетях с большими токами замыкания на землю. В электрических машинах и трансформаторах могут возникать также витковые замыкания. Вследствие возникновения КЗ нарушается нормальная работа системы электроснабжения, что создает ущерб для промышленного предприятия.

При протекании токов КЗ элементы системы электроснабжения подвергаются термическому и динамическому действию. Для уменьшения размеров повреждения и предотвращения развития аварии устанавливают совокупность автоматических устройств, называемых релейной защитой.

2.8.2 Классификация реле

Реле делятся на основные и вспомогательные. Основные реле реагируют на возникновения повреждения или ненормального режима, а вспомогательные по команде первых производят отключение выключателя или другие операции, возложенные на данную защиту. Для защиты от не нормальных режимов и КЗ используют реле тока и напряжения. К числу вспомогательных реле относятся: реле времени, для замедления времени защиты; реле указательные для сигнализации действия защиты; промежуточные реле, передающие действие основных реле на отключение выключателя.

Также реле подразделяют на первичные и вторичные. Обмотка первичных реле включается непосредственно в защищаемую цепь, а обмотка вторичных – через измерительный трансформатор.

Также подразделяют на реле прямого и косвенного действия. В реле прямого действия, используемом в устройстве защиты, подвижная система механически связана с отключающим устройством выключателя. Реле косвенного действия не имеет механической связи с отключающим устройством выключателя.

2.8.3 Составление схемы релейной защиты

Схема изображенная на рисунке 2.8. имеет реле типа РТМ токовой отсечки и реле МТЗ типа РТВ прямого действия на ВН. Для защиты от междуфазных КЗ принимается схема соединения ТТ и вторичной нагрузки (реле) – на разность токов двух фаз. Замыкание одной фазы на землю контролирует УКИ с включением сигнализации при нарушении.

2.8.4 Выбор токового трансформатора

1) Определяем ток в линии ЭСН

,

где S_т – мощность силового трансформатора, МВА; U₁ – напряжение на высокой стороне силового трансформатора.

Принимаем к установке в РЗ трансформаторы тока типа ТПЛ-10 с I₁=10 А и I₂=5 А в количестве 2-х штук

2) Определяем коэффициент трансформации

3) Выбираем реле ТО типа РТМ.

Определяем ток срабатывания реле на токовую отсечку при КЗ

,

где I_мах – максимальный ток нагрузки, k_сх – коэффициент схемы, k_в – коэффициент возврата реле. Выбираем реле типа РТМ с номинальным током срабатывания I_ср=40 А.

4) Определяем надежность срабатывания реле токовой отсечки.

Реле токовой отсечки будет работать надежно, если коэффициент чувствительности его будет больше 1,2

,

где I_кз⁽²⁾ – ток 2-х фазного короткого замыкания, k_I – коэффициент трансформации токового трансформатора.

K_ч > 1,2 – защита будет работать надежно.

5) Для защиты трансформатора от перегрузок выбираем реле МТЗ типа РТВ.

Определяем ток срабатывания реле

,

где k_зап – коэффициент самозапуска ЭД, k_н – коэффициент надежности отстройки, учитывающий погрешности реле и ТТ

Выбираем реле типа РТВ – II с номинальным током срабатывания I _ср=12,5 А.

6) Определяем k_ч(мтз) и надежность срабатывания МТЗ

Условие надежности выполнено (k_ч(мтз)> 1,2)

2.8.5 Схема защиты трансформатора приведена на рисунке 2.7

Рисунок 2.7 Схема защиты трансформатора:

КА1, КТ1 – МТЗ от перегрузок; КА2, КА3 – МТЗ от междуфазных КЗ; КА4, КА5, КА6, КТ2 – МТЗ от внешних КЗ; КА7, КТ3 – МТЗ нулевой последовательности от однофазных КЗ; 1 – на сигнал; 2 – к приборам.

2.8 Расчет заземляющих устройств

2.8.1 Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение какой- либо части электроустановки с заземляющим устройством для обеспечения электробезопасности. Задачей защитного заземления является снижение до безопасной величины напряжений заземления, прикосновения и шаговое.

Заземляющее устройство состоит из заземления заземляющих проводников. В качестве заземлений используются естественные заземлители: водопроводные трубы, стальная броня и свинцовые оболочки силовых кабелей, проложенных в земле, металлические конструкции зданий и сооружений. Если естественных недостаточно, применяют искусственные заземлители: заглубление в землю вертикальных электродов из труб, уголков или прутков стали и горизонтально проложенных в земле на глубину не менее 0,5 полосы.

В электроустановках до 1 кВ с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом.

2.8.2 Расчет заземлителей

1) Определяем расчетное сопротивление одного электрода

где ρ – удельное сопротивление грунта (для чернозема 50 Ом·м), К_сез – коэффициент сезонности.

2) Предельное сопротивление совмещенного ЗУ. На низкое напряжение