Меню

Коэффициент надежности отстройки отсечки от пускового тока

Расчет зоны действия ТО, принцип действия

Токовая отсечка – это разновидность максимальной токовой защиты с ограниченной зоной действия, предназначенная для быстрого отключения короткого замыкания. Отсечки бывают мгновенные и с малой выдержкой времени до 0,6 секунд. Отличие отсечки от мтз в отсутствии у токовой отсечки реле времени.

Селективность действия токовой отсечки достигается ограничением ее зоны действия. Эта защита отстраивается от тока КЗ в конце защищаемой линии или места, до которого она должна действовать. Ниже рассмотрим принцип действия различных токовых отсечек и их расчет.

Мгновенная токовая отсечка на линии с односторонним питанием

Зона действия токовой отсечки на линии с односторонним питанием

Зона действия токовой отсечки определяется графически. На рисунке наша защищаемая линия между точками АВ. Сначала строится кривая зависимость значения тока короткого замыкания от расстояния до точки КЗ. Точка КЗ в нашем примере – это конец линии, точка А.

Затем строится прямая параллельная оси расстояния равная току срабатывания отсечки. Область пересечения прямой и кривой представляет собой зону действия защиты. В нашем примере зона действия защиты – это отрезок ВБ.

Также зону действия токовой отсечки можно определить по выражению:

формула определения зоны действия токовой отсечки

  • xЛ – сопротивление линии, для которой выбираем защиту
  • EC – эквивалентная ЭДС генераторов системы
  • xC – сопротивление системы

Ток срабатывания защиты определяется по выражению ниже:

формула определения тока срабатывания токовой отсечки

  • kН – коэффициент надежности
  • IK.MAX – максимальный ток короткого замыкания в конце линии

Коэффициент надежности учитывает погрешности при расчете тока кз и погрешность срабатывания реле.

Коэффициент чувствительности отсечки рассчитывается по выражению:

формула определения коэффициента чувствительности отсечки

где в числителе максимальный ток КЗ в начале защищаемой линии, в примере это точка В, а в знаменателе ток срабатывания защиты.

Мгновенная токовая отсечка на линии с двусторонним питанием

Зона действия токовой отсечки на линии с двусторонним питанием

Рассмотрим схему линии с двусторонним питанием. По обоим концам расположены генераторы. Вначале необходимо определить максимальные токи короткого замыкания в конце линии с обеих сторон. Тот из токов, величина которого будет больше, и будет принят за максимальный ток короткого замыкания.

На линиях с двусторонним питанием ставится два комплекта отсечек с обеих сторон линии. Зоны действия определяются аналогично, как и для линии с односторонним питанием.

На рисунке у нас одна отсечка защищает при кз в точке А, вторая при кз в точке В. Зона действия первой – ВБ, второй – АГ. Максимальный ток кз в нашем случае больше Ik(A). Его и принимаем за расчетный для обеих отсечек.

Ток срабатывания защиты выбирается по большему из двух выражений:

условие выбора тока токовой отсечки на линии с двусторонним питанием

Второе выражение используют при расчетах на линиях с двусторонним питанием. При наличии двух источников питания (генераторов), между ними проходят токи качания.

Максимальный ток качания определяется как сумма ЭДС генераторов деленная на сопротивление цепи между двумя генераторами, включая сопротивления генераторов (сверхпереходные x”d).

Мгновенные токовые отсечки являются самыми простыми защитами. К их плюсам можно отнести быстродействие и простоту схемы. К недостаткам относится область действия, так как она не распространяется на всю линию. Кроме линий, токовые отсечки применяются на трансформаторах. Стоит упомянуть и токовые отсечки, с выдержкой времени. А если соединить отсечку с выдержкой времени, мгновенную и максимальную токовую защиту, то получится трехступенчатая защита, которая может заменить более сложные защиты.

Токовая отсечка трансформатора

Токовая отсечка трансформатора является самой простой защитой трансформатора, которая защищает его от однофазных и междуфазных коротких замыканий. Принцип действия аналогичен принципу действия токовой отсечки линии.

Зона действия токовой отсечки на линии с односторонним питанием

Отсечка не будет срабатывать при повреждениях, сопровождаемых малыми токами, например, витковые замыкания, замыкания на землю в обмотке. Устанавливается токовая отсечка на трансформаторах мощностью менее 6300кВА. Если на трансформаторе установлена дифференциальная защита, то токовая отсечка не требуется.

Перейдем к расчету параметров защиты. Начнем с тока срабатывания защиты.

Ток срабатывания токовой отсечки отстраивается от броска тока намагничивания и от максимального тока короткого замыкания за трансформатором. Бросок тока намагничивания, который появляется при пуске трансформатора, составляет 3-5 от номинального.

формула расчета тока срабатывания ТО трансформатора

  • kН – коэффициент надежности, зависит от типа реле
  • IK.MAX – максимальный ток короткого замыкания за трансформатором
  • IНАМ – ток намагничивания трансформатора, равный 3-5 от номинального тока трансформатора

Ток срабатывания реле (уставка) определяется по выражению ниже:

формула расчета тока срабатывания реле ТО

  • kСХ – коэффициент схемы
  • IС.З. – ток срабатывания защиты
  • nТТ – коэффициент трансформации ТТ

Коэффициент чувствительности токовой отсечки трансформатора

формула расчета коэффициента чувствительности ТО трансформатора

К преимуществам отсечки относится её быстродействие. Мгновенное отключение позволяет уменьшить возможные повреждения трансформатора и оборудования, запитанного от трансформатора.

К недостаткам можно отнести то, что зона действия отсечки ограничена. Поэтому отсечка вместе с газовой защитой трансформатора и максимальной токовой защитой составляют защиту трансформаторов малой мощности.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Источник

Выбор автоматического выключателя 0,4кВ: расчет защиты, уставок для сетей и двигателей

выбор автоматических выключателей

Автоматический выключатель выбирается исходя из следующих условий:

1. Соответствие номинального напряжения выключателя Uн к номинальному напряжению сети Uс: Uн, Uс. (6.1)

Выбор автоматического выключателя 0,4кВ: расчет защиты, уставок для сетей и двигателей
2. Соответствие номинального тока расцепителя Iн.расц номинальному току нагрузки Iдн: Iн.расц , Iдн. (6.2)
Выбор автоматического выключателя 0,4кВ: расчет защиты, уставок для сетей и двигателей3. Соответствие номинального тока расцепителя Iн.расц максимальному рабочему току Iраб.макс группы электроприемников (для вводных выключателей питания сборок и щитов) в длительном режиме: Iн.расц , Iраб.макс. (6.3).

Выбор автоматического выключателя 0,4кВ: расчет защиты, уставок для сетей и двигателей

4. Условие предельной коммутационной стойкости (ПКС): каталожное значение ПКС должно быть не менее максимального значения тока короткого замыкания (Iкз.макс), протекающего в цепи в момент расхождения контактов выключателя: ПКС > Iкз.макс. Это необходимо, чтобы автоматический выключатель смог выдержать токовые перегрузки при коротком замыкании в цепи.

  1. Защита от перегрузки
  2. Токовая отсечка (для АВ с двухступенчатой ВТХ)
  3. Выбор уставок автоматических выключателей питания сборок и щитов
  4. Выбор автоматических выключателей для защиты одиночных асинхронных электродвигателей

Защита от перегрузки

Выбор автоматического выключателя 0,4кВ: расчет защиты, уставок для сетей и двигателей

Ток срабатывания защиты от перегрузки определяется из условий возврата защиты после окончания пуска или самозапуска электродвигателя:
где kн – коэффициент надежности, учитывающий некоторый запас по току, неточности настройки и разброс срабатывания защиты (1,0 – для современных АВ фирмы Schneider Electric, 1,15 – для АЕ20, А3700; 1,25 – для А3100, АП-50; 1,2 , 1,35 – для ВА51);

kв – коэффициент возврата защиты.

Выбор автоматического выключателя 0,4кВ: расчет защиты, уставок для сетей и двигателей

Защита считается эффективной, если:

Для выключателей с тепловым и электромагнитным (комбинированным) расцепителем условие (6.5) обеспечивается автоматически при выборе номинального тока расцепителя по условию (6.2). Наилучшая защита от перегрузки обеспечивается, если удается подобрать выключатель, имеющий Iн.расц = Iдн. В этом случае, имея в виду, что для термобиметаллических тепловых реле kв = 1, ток срабатывания защиты от перегрузки составит:

Токовая отсечка (для АВ с двухступенчатой ВТХ)

Токовую отсечку выключателя отстраивают от пускового тока электродвигателя, который состоит из периодической составляющей, почти неизменной в течение всего времени пуска, и апериодической составляющей, затухающей в течение нескольких периодов. Несрабатывание отсечки при пуске двигателя обеспечивается выбором токовой отсечки по выражению:

Выбор автоматического выключателя 0,4кВ: расчет защиты, уставок для сетей и двигателей

где kн.пуск = kз·kа·kр – коэффициент надежности отстройки отсечки от пускового тока электродвигателя;

1,05 – коэффициент, учитывающий, что в нормальном режиме может быть на 5% выше номинального напряжения электродвигателя;

kз – коэффициент запаса;

kа – коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей в пусковом токе электродвигателя;

Читайте также:  Минский завод трансформаторов тока

kр – коэффициент, учитывающий возможный разброс тока срабатывания отсечки относительно уставки.

Мгновенная токовая отсечка (для АВ с трехступенчатой ВТХ)

Для выключателей с трехступенчатой защитной характеристикой мгновенную отсечку выключателя отстраивают от пикового значения пускового тока электродвигателя:

Выбор автоматического выключателя 0,4кВ: расчет защиты, уставок для сетей и двигателей

Кроме того, токовая отсечка должна надежно защищать электродвигатель от минимального тока КЗ при повреждении в конце кабельной линии: где (1)

к.R I – минимальный ток однофазного КЗ в конце кабеля, вычисленный с учетом токоограничивающего действия дуги в месте повреждения.

Выбор уставок автоматических выключателей питания сборок и щитов

Выбор тока срабатывания отсечки выполняется по приводимым ниже условиям, из которых принимается наибольшее полученное значение. Соответствие данным условиям позволяет обеспечить селективную работу автоматических выключателей в разных частях электрический цепи.

1) Несрабатывание при максимальном рабочем токе Iраб.макс с учетом его увеличения в kсзп раз при самозапуске электродвигателей:

Выбор автоматического выключателя 0,4кВ: расчет защиты, уставок для сетей и двигателей

где kн = kз·kа·kр – коэффициент надежности отстройки отсечки от тока самозапуска.

Ток самозапуска Iсзп = kсзп· Iраб.макс определяется из расчетов самозапуска. При этом без ущерба для точности расчетов допускается считать, что электродвигатели запускаются из состояния покоя.

Выбор автоматического выключателя 0,4кВ: расчет защиты, уставок для сетей и двигателей
Выбор автоматического выключателя 0,4кВ: расчет защиты, уставок для сетей и двигателей
При отсутствии данных расчетов самозапуска, для отдельных сборок Iсзп принимается приближенно равным сумме пусковых токов электродвигателей и другой нагрузки сборки, участвующих в самозапуске:

Выбор автоматического выключателя 0,4кВ: расчет защиты, уставок для сетей и двигателей

где kil – кратность пускового тока l-ого двигателя с номинальным током Iднl.

С другой стороны, в соответствии с источником [11]:

Выбор автоматического выключателя 0,4кВ: расчет защиты, уставок для сетей и двигателей

где Iдн – суммарный номинальный ток электродвигателей;

ki – усредненное значение кратности пусковых токов электродвигателей.

Также существует третий способ расчета Iсзп:

Выбор автоматического выключателя 0,4кВ: расчет защиты, уставок для сетей и двигателей

где kii – кратность пускового тока i-ого двигателя номинальной мощностью Рднi.

Ввиду того, что среди прочих проверок отстройка от тока самозапуска имеет, как правило, определяющее значение, предпочтение следует отдать расчетам самозапуска с помощью ЭВМ.

2) Несрабатывание при полной нагрузке щита (сборки) и пуске наиболее мощного электродвигателя:

Выбор автоматического выключателя 0,4кВ: расчет защиты, уставок для сетей и двигателей

где kн – коэффициент надежности отстройки отсечки от тока самозапуска;

Выбор автоматического выключателя 0,4кВ: расчет защиты, уставок для сетей и двигателей

раб макс i I – сумма максимальных рабочих токов электроприемников, питающихся от щита или сборки, кроме двигателя с наибольшим пусковым током Iпуск.макс.

Выбор автоматических выключателей для защиты одиночных асинхронных электродвигателей

Применение изложенной методики продемонстрируем на примере защиты асинхронных электродвигателей 0,4 кВ энергоблока 63 МВт газомазутной ТЭЦ автоматическими выключателями Compact NS с электронными расцепителями. Электродвигатели и их параметры перечислены в табл.6.1.

Электродвигатели и их параметры

На основании условий (6.1), (6.2) и (6.4) подберем автоматические выключатели и расцепители, результаты представим в табл.6.1.

Так как рассматриваются автоматические выключатели зарубежного производства, для описания их параметров перейдем к обозначениям МЭК:

• номинальный ток автоматического выключателя – Iн = In;

• номинальное напряжение автоматического выключателя Uн = Un;

• номинальный ток расцепителя – Iн.расц = Ir;

• предельная коммутационная способность ПКС = Icu;

• пусковой ток электродвигателя Iпуск = Ia;

• пиковое значение пускового тока электродвигателя Iпуск.max = Iр.

Переход к другим обозначениям обусловлен спецификой наименования параметров АВ и расцепителей, ориентированной на зарубежную нормативно-техническую документацию.

Более подробно о характеристиках автоматических выключателей можно почитать в нашей статье.

Источник



Расчет уставок защит электродвигателя

Расчет токовой отсечки

Первичный ток срабатывания токовой отсечки выбирается по условию отстройки пускового тока двигателя. В момент включения двигателя по его обмотке будет протекать бросок тока намагничивания, содержащий апериодическую составляющую и в 1,6-1,8 раза превышающий по амплитуде установившийся пусковой ток, который учитывается увеличенным коэффициентом отстройки в расчетной формуле для определения тока срабатывания защиты:

где kотс– коэффициент отстройки, учитывающий погрешности реле и наличиеапериодической составляющей, принимается равным kотс=1,8-2 для защит с временем срабатывания 0,05с и менее; kотс=1,4-1,5 для защит с реле РТ-40; Iпуск – пусковой ток двигателя при номинальном напряжении сети.

Пусковой ток электродвигателя определяется по номинальному току и кратности пускового тока, значение которых указывают в паспорте двигателя и в каталоге, по выражению:

где kп – кратность пускового тока двигателя.

Для микропроцессорных защит рекомендуется применять kотс=1,5 и время срабатывания равным 0,08 – 0,1с.

Однако, если желательно иметь время срабатывания защиты минимальное (0,04с), то коэффициент отстройки kотс следует принять равным 1,8 – 2[ ]

Чувствительность токовой отсечки проверяется при двухфазном КЗ на выводах электродвигателя в минимальном режиме питающей сети и оценивается коэффициентом чувствительности по выражению:

kч= ; (3.2)

где IКЗmin (2) – ток двухфазного короткого замыкания в минимальном режиме питающей сети.

Коэффициент чувствительности отсечки должен быть не менее 2,0.

Раньше токовую отсечку для двигателей мощностью до 2000кВт выполняли (согласно ПУЭ) по простой и дешевой схеме с включением одного реле на разность токов фаз. Для этой схемы ток срабатывания реле следует выбирать с учетом коэффициента схемы.

Ic.р= ; (3.3)

где КI– коэффициент трансформации трансформаторов тока; kcx= для схемы на разность токов двух фаз и kcx=1 для двухрелейной схемы (звезда и неполная звезда).

Тогда коэффициент чувствительности вычисляется по:

Kч= (3.4)

Ток срабатывания реле токовой отсечки, выполненной по однорелейной схеме, в больше, чем по схеме звезда и чувствительность защиты будет в раз меньше.

Расчет защиты от замыканий на землю в обмотке статора электродвигателя.

Высоковольтные электродвигатели напряжением 6 – 10кВ, как правило, работают в сетях с малыми токами замыкания на землю, поэтому защиты от замыканий на землю в обмотке статора выполняются в виде токовых защит нулевой последовательности, которые подключаются к кабельным трансформаторам тока нулевой последовательности.

Первичный ток срабатывания защиты рассчитывается независимо от аппаратного исполнения защиты.

Первичный ток срабатывания защиты от замыканий на землю в обмотке статора отстраивается от броска собственного емкостного тока присоединения при внешнем замыкании на землю

где kотс=1,2 – коэффициент отстройки; IC – утроенное значение собственного емкостного тока присоединения; Kб – коэффициент, учитывающий бросок собственного емкостного тока в начальный момент внешнего замыкания на землю.

Для сети с изолированной нейтралью

kб=2 – 3 для реле РТЗ – 51;

kб=3 – 4 для реле РТЗ-50 и РТ-40/0,2;

kб=1,5 – 2 для микропроцессорных защит.

Значение собственного емкостного тока присоединения равно:

Где IС.дв – собственный емкостной ток электродвигателя;

ICw– собственный емкостной ток кабельной линии от КРУ до двигателя.

Собственный емкостной ток двигателя может быть определен по формуле для двигателя с номинальным напряжением Uном = 6кВ

Для двигателя с Uном=10 кВ

Где Sном.дв– полная мощность двигателя в МВт

Sном.дв=

Собственный емкостной ток кабельной линии, входящей в зону защиты, равен:

где IС.уд – собственный емкостной ток одного километра линии 6 или 10 кВ (табл.1);

l – длина линии, км;

m–число кабелей в линии.

Сечение кабеля, мм 2
Емкостный ток IC.уд , А/км при Uном= 6 кВ 0,58 0,68 0,8 0,9 1,0 1,18 1,25 1,45
Емкостный ток IC.уд, А/км при Uном= 10кВт 0,72 0,8 0,92 1,04 1,16 1,3 1,47 1,7

В сетях с изолированной нейтралью чувствительность земляной защиты можно не рассчитывать, однако необходимо проверить наличае условия для ее срабатывания:

Читайте также:  Найти направление индукционного тока в катушке при движении магнита ответ

гдеI суммарный емкостной ток замыкания на землю всей сети, к которой подключен двигатель, в нормальном режиме работы сети.

Расчет защиты электродвигателя от перегрузки.

Защита от перегрузки может выполняться с помощью электромеханических и полупроводниковых реле (РТ-40, РТ-80, РСТ-11,13).

В соответствии с ПУЭ [1] в качестве защит от перегрузки применяются защиты с одним токовым реле, отстроенным от номинального тока двигателя, а по времени – от времени пуска или самозапуска. При таком выполнении защиты не используются перегрузочные возможности двигателя, а использование реле в одной фазе не позволяет выявить опасную перегрузку двигателя в неполнофазном режиме. Кроме того, согласно ПУЭ, защита от перегрузки устанавливается только на двигателях, подверженных технологическим перегрузкам, и на двигателях с тяжелыми условиями пуска. Защита от перегрузки должна действовать на сигнал или автоматическую разгрузку, а при отсутствии дежурного персонала или невозможности разгрузки на отключение.

Однако в последнее время указанное положение ПУЭ подвергается пересмотру и считается, что особенно в системе собственных нужд тепловых и атомных электростанций, защиту от перегрузки с действием на отключение желательно устанавливать в ячейках всех электродвигателей.

Первичный ток срабатывания защиты от перегрузки выбирается по условию отстройки от номинального тока электродвигателя:

Iс.з= (3.7)

где kотс– коэффициент отстройки, равный 1,05 при действии защиты на сигнал и 1,1 – 1,2 при действии на отключение;kв – коэффициент возврата реле , равный 0,8 для РТ-40 и РТ-80 и 0,9 для РСТ-11,13; Iдлит.дв – длительно допустимый ток двигателя

В соответствии с ПУЭ номинальная мощность двигателя должна сохраняться при отключении напряжения до , поэтому

Тогда защиты с реле РТ-40

Iс.з= ·Iном.дв= 1,5

Выдержка времени защиты выбирается по условию надежной отстройки защиты от времени пуска и самозапуска:

где kотс – коэффициент отстройки принимается равным 1,3;

tпуск – время пуска или самозапуска.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Коэффициент надежности отстройки отсечки от пускового тока

Токовая отсечка на генераторах малой мощности.

Токовая отсечка применяется на генераторах мощностью до 1 МВт на напряжение выше 1 кВ, работающих параллельно с другими генераторами или энергосистемой, и предназначается для защиты генератора от многофазных КЗ в обмотке статора [1].

Максимальные реле тока включаются через трансформаторы тока, установленные со стороны выводов генератора, обращенных к сборным шинам (рис. 38). Наиболее целесообразно использовать двухрелейную отсечку, которая имеет в 1,73 раза большую чувствительность к двухфазным КЗ, чем однорелейная (рис. 10). Типы реле выбираются в зависимости от рода оперативного тока (рис. 5, 6, 11, 12 или 13).

Защита, выполненная по двухфазной схеме, не реагирует на двойное замыкание на землю, если одно из мест замыканий на землю находится в генераторе на фазе В, не имеющей трансформатора тока (рис. 4, г). В этом случае будет отключаться то присоединение, на котором произошло замыкание на землю фазы А или С.

Ток срабатывания отсечки, установленной на генераторе, выбирается из условий несрабатывания в следующих режимах:

при внешних КЗ (точка К1 на рис. 38);

при нарушениях устойчивой параллельной работы генератора (при качаниях).

По первому из этих условий ток срабатывания отсечки выбирается по выражению

где — начальное значение периодической составляющей тока генератора ( t =0) при внезапном трехфазном металлическом КЗ на шинах генераторного напряжения (точка К1 на рис. 38); — коэффициент надежности, учитывающий влияние апериодической составляющей тока КЗ, погрешности реле и необходимый запас; принимается равным 1,6—1,8 при использовании реле типов РТМ или РТ-80 и 1,3—1,4 — при использовании реле типа РТ-40.

Рис. 38. Схема размещения токовых отсечек на генераторах и линиях генераторного напряжения электрической станции небольшой мощности.

Расчеты токов К3, в том числе от генераторов, рассмотрены в работах [16-18]. Здесь приводятся основные соотношения, необходимые для расчетов токовой отсечки генераторов. Начальное значение периодической составляющей тока при внезапном трехфазном КЗ на выводах генератора определяется по выражению

где — номинальный ток генератора (по паспортной табличке) А; — сверхпереходное индуктивное сопротивление генератора, о. е. (по паспортным или экспериментальным данным);

(16)

— ЭДС генератора, о.е. ( U *0 , I *0 и φ — напряжение, ток и угол сдвига между ними при предшествующем режиме работы генератора).

Если в режиме, предшествующем КЗ, ток и напряжение генератора были равны номинальным значениям, а φ=37° (со s φ=0,8; sin φ=0,6), то ЭДС определяется по выражению

(17)

Для приближенных расчетов можно использовать средние значения для отечественных генераторов [16]. Например, для турбогенераторов =1,08; =0,125. Следовательно, приближенное значение тока трехфазного К3 по выражению (15) будет

Ток срабатывания отсечки на реле типа РТ-40 по выражению (14):

По условию несрабатывания при нарушениях параллельной работы генератора ток срабатывания отсечки выбирается по выражению

где — ток качаний, определяемый расчетом [18]; коэффициент надежности отстройки, принимаемый в пределах 1,2—1,3.

Чувствительность отсечки определяется по начальному значению тока ( t =0) при двухфазном металлическом КЗ на выводах защищаемого генератора (точка К2 на рис. 38) в режиме его параллельной работы с другими генераторами и с энергосистемой или только с другими генераторами, если электростанция работает изолированно. При определении минимального значения тока двухфазного КЗ сопротивление энергосистемы должно соответствовать так называемому минимальному режиму, когда включено минимально возможное число пи тающих источников: генераторов, линий и трансформаторов. При этом энергосистема входит в расчет наибольшим из возможных значений сопротивления. Также минимальным принимается в расчете и значение суммарной мощности КЗ от параллельно работающих генераторов, что соответствует наибольшему из возможных значений эквивалентного сопротивления генераторов (кроме того генератора, у которого проверяется чувствительность отсечки).

Коэффициент чувствительности определяется по выражениям (2) или (9) при условии, что погрешность трансформаторов тока не превышает 10%. Значение коэффициента чувствительности должно быть примерно 2. Такое требование невозможно выполнить на изолированно работающей электростанции, например, с тремя одинаковыми генераторами, так как один из них, например № 1, может находиться в ремонте, а ток КЗ от генератора № 2 (рис. 38), очевидно, не обеспечит срабатывание токовой отсечки поврежденного генератора № 3, ток срабатывания которой выбран по условиям (14)—(17).

При недостаточной чувствительности токовой отсечки вместо нее устанавливают продольную дифференциальную токовую защиту, если генератор имеет шесть выводов [18]. При отсутствии у генераторов выводов фаз со стороны нейтрали Правила разрешают использовать токовую отсечку, при ее достаточной чувствительности, и для генераторов мощностью более 1 МВт [1].

Максимальная токовая защита на генераторах.

Максимальная токовая защита устанавливается на генераторах в основном в качестве защиты от внешних КЗ. Измерительные реле тока присоединяются к трансформаторам тока, установленным на вы водах генератора со стороны нейтрали (рис. 39). В этих случаях максимальная токовая защита резервирует основную — продольную дифференциальную защиту при многофазных КЗ в обмотке статора. А на генераторах мощностью до 1 МВт, на которых невозможно выполнить достаточно чувствительную токовую отсечку (см. выше), максимальная токовая защита является основной защитой и от КЗ в обмотке статора, и от внешних КЗ. На генераторах мощностью до 1 МВт, не имеющих вводов со стороны нейтрали, работающих параллельно с другими генерирующими источниками, допускается присоединение измерительных реле тока максимальной токовой защиты к трансформаторам тока, установленным со стороны выводов трансформатора, обращенных к сборным шинам (аналогично рис. 38). Схема защиты выполняется двух- или трехрелейной, в зависимости от необходимости резервирования КЗ за трансформаторами со схемами соединения обмоток звезда — треугольник-11 (трансформаторы связи электростанции с энергосистемой) и треугольник — звезда-11 (трансформаторы собственных нужд 6/0,4 кВ). Как показано в § 2, трехрелейная схема обладает в 2 раза большей чувствительностью, чем двухрелейная, при двухфазных КЗ за трансформаторами с такими обмотками. Типы реле выбираются в зависимости от рода оперативного тока (§ 2 или 3).

Читайте также:  Почему часто стала биться током

Рис. 39. Схемы цепей переменного (а) и постоянного тока (б) максимальной токовой защиты генератора мощностью до 1 МВт и направления ее действия на отключение выключателей и автомата гашения поля генератора (АГП)

ТСН трансформатор собственных нужд; Т — токовая отсечка; ТВ — максимальная токовая защита

Ток срабатывания I с.з максимальной токовой защиты генератора выбирается по условию несрабатывания при номинальной нагрузке с необходимым запасом и по согласованию чувствительности с защитами отходящих линий, т.е. по выражениям (7) и (8). При этом по выражению (7) рассчитывается ток срабатывания максимальной токовой защиты, не имеющей пускового органа напряжения, а такая защита применяется только на генераторах мощностью до 1 МВт. Для более мощных генераторов (от 1 до 30 МВт) максимальная токовая защита выполняется с комбинированным пусковым органом напряжения [1, 3, 18]. Ток срабатывания защиты выбирается по выражению (7), но без учета коэффициента самозапуска, и принимается в пределах 1,3—1,5 номинального тока в зависимости от типа реле (реле типа РТВ для защиты генераторов такой мощности не применяется).

Чувствительность максимальной токовой защиты (по току) определяется при трехфазном КЗ на выводах одиночно работающего генератора в установившемся режиме, который наступает через несколько секунд после возникновения КЗ. Установившийся режим наступает примерно через 3—5 с для относительно крупных генераторов и через 0,5—1,5 с для генераторов мощностью до 1,5 МВт, т.е. через время, соизмеримое с временем срабатывания максимальной токовой защиты генератора. Коэффициент чувствительности определяется по выражению

где — установившееся значение тока генератора при трехфазном КЗ на его выводах [16, 18].

На генераторах мощностью более 30 МВт максимальная токовая защита осуществляет функции защиты только от внешних трехфазных КЗ и выполняется одним реле тока, включенным на ток любой из фаз, и одним минимальным реле напряжения, включенным на междуфазное напряжение. Ток срабатывания максимального реле тока должен быть около 1,3—1,5 номинального, а напряжение срабатывания минимального реле напряжения — примерно 0,5—0,6 номинального. Для защиты генераторов этой мощности от токов, обусловленных внешними несимметричными КЗ, а также от перегрузки током обратной последовательности предусматривают токовую защиту обратной последовательности [1].

Время срабатывания максимальной токовой защиты генераторов выбирается из условий селективности по выражению (10) или путем согласования времятоковых характеристик защиты генератора с обратнозависимыми времятоковыми характеристиками защит отходящих линий генераторного напряжения. При этом генератор всегда является последним последующим элементом электрической сети и время срабатывания его максимальной токовой защиты всегда выше, чем на других (предыдущих) элементах.

Максимальная токовая защита генераторов, как правило, выполняется с двумя выдержками времени: с меньшей t 1 — на отключение соответствующих секционных и шиносоединительных выключателей (В1 и В2 на рис. 39), и с большей t 2 — на отключение выключателя генератора и гашение магнитного поля (В3 и АГП). Таким образом, при внешних КЗ на элементах энергосистемы или на соседней секции шин генератор может выделиться на изолированную работу вместе с нагрузкой своей секции шин, в том числе с нагрузкой собственных нужд (с.н.), обеспечивающей нормальную работу оборудования электростанции. При КЗ на своей секции шин генераторного напряжения или при КЗ на отходящих от нее элементах с отказом собственной защиты или выключателя происходит отключение генератора с гашением его магнитного поля [1, 3, 18].

Токовая отсечка на асинхронных электродвигателях напряжением выше 1 кВ.

Токовая отсечка без выдержки времени применяется в целях за щиты от междуфазных К3 в обмотке и на выводах, обращенных к шинам, электродвигателей мощностью до 5 МВт [1]. Для электродвигателей мощностью до 2 МВт допускается однорелейное исполнение отсечки (рис. 10 и 40, а), а при ее недостаточной чувствительности — двухрелейное (рис. 40, 6). При недостаточной чувствительности двухрелейной отсечки должна устанавливаться дифференциальная защита [1, 19].

Ток срабатывания токовой отсечки электродвигателя выбирается таким, чтобы отсечка:

не срабатывала при пуске электродвигателя, несмотря на то, что пусковой ток может в 5—8 раз превосходить номинальный ток электродвигателя;

не срабатывала при внешних КЗ, когда ток от электродвигателя в начальный момент достигает также (5—8) -кратного значения;

срабатывала при двухфазном КЗ на выводах защищаемого электродвигателя с коэффициентом чувствительности около 2 (точка К1 на рис. 40, а).

Для обеспечения несрабатывания отсечки асинхронного электродвигателя в режимах пуска и внешних КЗ ее ток срабатывания выбирается по выражениям:

где — коэффициент пуска, представляющий собой отношение установившегося значения пускового тока к номинальному току электродвигателя ; — коэффициент надежности, учитывающий влияние апериодической составляющей пускового тока и параметры реле, используемых для выполнения токовой отсечки. Средние значения или приводятся в каталожных данных асинхронных электродвигателей. Однако для выбора тока срабатывания отсечки по выражениям (20) или (20а) рекомендуется использовать экспериментально определенные значения этих величин.

Рис. 40. Схемы цепей переменного тока токовых отсечек электродвигателей мощностью до 2 МВт (а) и от 2 до 5 МВт (б); М — электродвигатели

Значения коэффициентов надежности в выражениях (20) и (20а) выбираются в зависимости от типов реле тока и выходных реле схемы отсечки, от степени их отстройки от влияния апериодической составляющей пускового тока. Например, при использовании мгновенных реле тока прямого действия типа РТМ, имеющих собственное время срабатывания около 20 мс и срабатывающих в начальный момент пуска электродвигателя, значение коэффициента надежности принимается около 2—2,5. Примерно такое значение ≈ 2 принимается при использовании реле типа РТ-80, поскольку электромагнитный элемент этого реле (отсечка) характеризуется очень низким коэффициентом воз врата. Отметим, что эти реле могут ложно срабатывать от ударных вибраций при включении выключателей в комплектной ячейке КРУ, КРУН и т. п.

При выполнении отсечки с реле тока РТ-40 и промежуточными реле без замедления (РП-23 или РП-16) принимается ≈ 1,5—1,6.

Коэффициент чувствительности токовой отсечки определяется при двухфазном КЗ на выводах электродвигателя, обращенных к шинам (точка К1 на рис. 40, а), по выражениям:

для схемы рис. 40, а: (21)

для схемы рис. 40, 6: (22)

где — ток при двухфазном КЗ на выводах электродвигателя в минимальном режиме работы питающей энергосистемы (когда ее сопротивление имеет наибольшее значение)

Значение коэффициента чувствительности должно быть около 2 [1].

Источник