Выбор уставок защит аварийных генераторов напряжением 0,4 кВ
⇐ ПредыдущаяСтр 12 из 12 Релейная защита аварийных генераторов 0,4 кВ. Схема защиты генератора, предназначенного для аварийного электроснабжения особо ответственных электроприемников, приведена на рис.8.2.а. В качестве источника оперативного тока используют аккумуляторную батарею, установленную для питания автоматики дизеля. Состав защиты: -максимальная токовая защита (реле КА1, КА3), -защита от однофазных КЗ (КА4), -защита от перегрузки (КА3), Все токовые реле типа РТ-40, РСТ. Для отключения повреждений внутри генератора трансформаторы тока защиты включают со стороны нулевых выводов, если это возможно. Если эго невозможно, то защиту от однофазных КЗ включают на отдельный трансформатор тока, установленный в нулевом проводе генератора. Ток срабатывания максимальной токовой защиты генератора выбирают по следующим условиям: 1. Несрабатывание при максимальном рабочем токе (принимается равным номинальному току генератора Iнг) с учетом его увеличения при самозапуске электродвигателей: (8.7) где Кн и Кв – коэффициенты надежности и возврата, для реле РТ-40 принимаются соответственно 1,2 и 0,8; для микропроцессорных реле – соответственно – 1,1 и 0,95-0,96. 2. Несрабатывание при максимальном рабочем токе с учетом пуска наиболее мощного двигателя , (8.8) где Iн.дв и Iпуск.дв – соответственно номинальный и пусковой ток наиболее мощного электродвигателя. 3. Согласование с защитами (токовыми отсечками) отходящих от генераторных шин линий по условию (8.5) , (8.9) где Кнс – коэффициент надежности согласования, который выбирается принимается равным для автоматических выключателей серии ВА и реле защиты генератора с реле РТ- 40 1,4, с реле РТ-80 1,5, с цифровыми реле – 1,2;
Iс.о – ток срабатывания отсечки автоматического выключателя, с защитой которого производится согласование. Пример расчета №8.1. Определить предельные значения тока срабатывания защиты отходящих линий селективных с защитой аварийного генератора 0,4 кВ, параметры которого следующие: Рн.г=630 кВт; Sн.г=787кВА; Uн.г=0,4 кВ; Iн.г=1138 А; Х˝d=0,16 ОЕ; Кс=0,63; Iв.пред =10. Генератор имеет максимальную токовую защиту с независимой характеристикой, выполненную с помощью вторичных реле типа РТ-40. Решение. 1. Определяем установившийся ток трехфазного КЗ на зажимах генератора. КЗ на зажимах соответствует режиму предельного возбуждения. 2.Определим значения ЭДС и сопротивление генератора: Ег = 400 В,
3.Установившийся ток трехфазного КЗ по формуле I(3)к1 = 400/(√3 322,7) =7,16 кА. Его можно определить также по выражению: I (3)к1 =Kс Iв.пред Iн.г = 0,63 10 1,138 = 7,16 кА. 4.Ток срабатывания максимальной токовой защиты генератора не может превышать значения Iс.з ≤ 7,16/1,5=4,77 кА. Следовательно, для защиты отходящих линий можно применить выключатели, ток срабатывания отсечки которых не превышает Iс.о ≤4,77/1,4 = 3,4 кА. Влияние переходных сопротивлений на значение тока КЗ здесь не учтено, поскольку оно в данном случае несущественно. 5. Обеспечение необходимой чувствительности зашиты в установившемся режиме трехфазного КЗ за выключателем генератора: , (8.10) и с учетом переходных сопротивлений: , (8.11) 6.Значение тока на зажимах генератора в соответствии с ГОСТ 14965-80 должно составлять не менее 3Iнг. Поэтому необходимая чувствительность защиты гарантируется, если ее ток срабатывания не превышает значения. , (8.12) 7.Выдержку времени срабатывания максимальной токовой защиты генератора принимают по условию (8.13) где tс.о – время срабатывания отсечки автоматического выключателя, с защитой которого производится согласование; Δt - ступень селективности, для защиты с независимой характеристикой принимается 0,4…0,5 с, для защиты с зависимой от тока характеристикой принимается в независимой части характеристики 0,5.0,6 с, в зависимой – не менее 1с.
Поскольку генератор является последним источником электроснабжения и его излишние отключения крайне нежелательны, ступень селективности защиты обычно повышают до 1 с. Ток срабатывания защиты от однофазных КЗ выбирают по условиям отстройки от номинального тока генератора Iс.з ≥1,4 Iн.г, а также согласования с защитами отходящих линий, время срабатывания на ступень 0,4…0,5 с больше времени срабатывания защит от однофазных КЗ отходящих линий. Чувствительность проверяют по условию (8.14) где I(1)кR – ток однофазного КЗ через переходное сопротивление на шинах щита 0,4 кВ КТП. Выбранный по условию отстройки от самозапуска электродвигателей по выражению (8.8) ток срабатывания максимальной токовой защиты может быть таким значительным, что чувствительность зашиты по условиям (8.10 или 8.11) оказывается недостаточной. В этих случаях осуществляют поочередный самозапуск электродвигателей. В цепь управления пускателем (контактором) каждого двигателя включают замыкающие с выдержкой времени контакты реле времени, катушка которого включается на линейнoe напряжение первичной сети. Выдержку времени на срабатывание реле принимают на всех электродвигателях разной, поэтому после восстановления напряжения они включаются поочередно. В этом случае в выражении (8.8) можно принять Ксзп=1. Поочередный самозапуск предпочтителен также с точки зрения предотвращения больших набросов нагрузки на дизель-генератор (дизель может остановиться). Если чувствительность защиты не обеспечивается из-за условия (8.9), то дополнительно к поочередному самозапуску применяют пуск (блокировку) защиты по напряжению. Тогда при выборе тока срабатывания защиты можно не учитывать режимы пуска и самозапуска электродвигателей, т. е. учитывать только условие (8.7), в котором принимают Ксзп=1, и условие (8.9). Это позволяет уменьшить ток срабатывания защиты и обеспечить ее чувствительность. Пуск защиты по напряжению осуществляется специальным пусковым органом напряжения. Схема комбинированного пускового органа напряжения, состоящего из фильтра-реле напряжения обратной последовательности KVZ типа РНФ-1М и реле минимального напряжения KV типа РН-50, приведена на рис. 8.3 а) Поскольку реле РНФ-1М выпускают только на напряжение 100 В, то оба реле подключают ко вторичным цепям трансформаторов напряжения 380/100 В, соединенных по схеме открытого треугольника. В нормальном режиме якорь реле KVZ отпущен, его контакт в цепи обмотки реле KV замкнут, якорь реле KV подтянут, а контакт KV в цепи пуска максимальной токовой защиты разомкнут. При появлении несимметрии фаз (двухфазное или однофазное КЗ) срабатывает реле КVZ, размыкая обмотку KV, которое разрешает пуск защиты. При симметричном снижении напряжения вследствие трехфазного КЗ реле KVZ не работает, но срабатывает реле KV, разрешая пуск защиты.
Рис. 8.3. Пусковые органы напряжения максимальной токовой защиты: комбинированный (а) и трехрелейный (б)
Напряжение срабатывания реле KVZ выбирается из условия отстройки от напряжения небаланса фильтра в нормальном режиме и в первичных величинах составляет U2с.з= (0,06…0,12)Uн, где U2с.з и Uн - линейные напряжения. Напряжение срабатывания реле по шкале регулируется в пределах 6…12 В, обычно принимается U2с.р= 6 В. Напряжение срабатывания защиты (отпадания якоря реле минимального напряжения KV) выбирается исходя из условия возврата реле при самозапуске электродвигателей (после отключения внешнего КЗ), когда напряжение в месте установки реле снижается до Uмин: , (8.15) где Кн – коэффициент надежности, принимается 1,1…- 1,2; Кв – коэффициент возврата, для реле минимального напряжения принимается 1,15 …1,2. Напряжение срабатывания реле Uс.р=Uс.з/Кu, где Кu – коэффициент трансформации трансформатора напряжения. Обычно Uс.з = (0,5…0,7)Uн. Ниже 0,5 Uн уставку выбирать не следует, так как защита может отказать при КЗ через переходное сопротивление. Коэффициент чувствительности реле KVZ может нe определяться, так как он обычно получается достаточно высоким. Коэффициент чувствительности реле KV определяется при КЗ в зоне резервирования и должен быть не менее 1,2. Для схемы комбинированного пуска он определяется по выражению
(8.16) где Uк(3) – междуфазное напряжение в месте установки реле при трехфазном металлическом КЗ в конце зоны резервирования (при питании от генераторов – для момента времени, соответствующего времени действия защиты). Из условия (8.16) видно, что Кч автоматически повышается в Кв раз, так как в момент возникновения трехфазного КЗ из-за кратковременного появления напряжения обратной последовательности срабатывает реле KVZ, и тогда реле KV работает «на возврате». Пусковой орган, состоящий из трех реле минимального напряжения типа РН-50, показан на рис. 8.3,б. В нормальном режиме якорь реле подтянут, а контакты разомкнуты. При снижении напряжения вследствие КЗ любых двух или всех трех фаз ниже уставки реле якорь реле отпадает, реле срабатывает, замыкает контакты и разрешает пуск максимальной токовой защиты генератора. Напряжение срабатывания (отпадания якоря) реле выбирается по выражению (8.16). Чувствительность защиты по напряжению проверяется по выражению: , (8.17) где все обозначения такие же, как в условии (8.16). Преимущество пускового органа, состоящего из трех реле напряжения, заключается в возможности подключения этих реле непосредственно на напряжение 380 В, недостаток – в меньшей чувствительности по сравнению с комбинированным пусковым органом. Недостаток комбинированного пускового органа заключается в необходимости установки специальных трансформаторов напряжения 380/100 В. При проверке чувствительности пусковых органов напряжения необходимо учитывать влияние переходных сопротивлений в месте КЗ. Обычно влияние переходных сопротивлений на работу пусковых органов максимальных токовых защит маломощных аварийных генераторов 0,4 кВ значительно меньше, чем на работу защит трансформаторов с низшим напряжением 0,4 кВ. Поэтому применение пуска по напряжению защит генераторов не вызывает особых сложностей в обеспечении чувствительности защиты. Защита автоматическими выключателями. Для зашиты генераторов наиболее подходящими являются автоматические выключатели, имеющие элек-тромагнитные расцепители защиты от перегрузки с зависимой характеристикой и небольшим временем срабатывания (2-4 с на независимой части характеристики). Их используют в качестве максимальной токовой защиты генератора от внешних КЗ. Расчет уставки тока срабатывания выполняют по приведенным выше выражениям. Время срабатывания принимают по условию селективности с защитами отходящих линий 0,4 кВ, а также по условию отстройки от длительности пуска электродвигателей, если надежно отстроиться по току от пусковых режимов не удается. Для наладки время срабатывания задают при токе КЗ на зажимах генератора, равном I(3)к∞. Обычно принимают минимальную уставку по шкале времени, соответствующую 2 с на независимой части характеристики (при токе более 3 I с.з), в этом случае при токе I с.з выключатель отключится не менее чем за 7 с. Меньшую уставку по шкале времени принимать не рекомендуется, так как выдержка времени становится неустойчивой, что может приводить к неселективным отключениям.
Отсечку выключателя используют для защиты генератора от внутренних КЗ при его параллельной работе с другими источниками. Ток срабатывания отсечки выбирают, исходя из отстройки от максимального тока КЗ I(3)к0, посылаемого генератором в сеть в начальный момент КЗ на генераторных шинах , (8.18) где Кн – коэффициент надежности, принимается равным для автоматических выключателей серии ВА 1,4. При этом Ic.о проверяется на отстройку от тока качаний, если предусматривается параллельная работа генepaтopa с другими источниками. Поскольку отсечка нe работает при внешних КЗ, то для защиты генератора можно применять как селективный, так и неселективный выключатель. Селективный предпочтителен ввиду надежности несрабатывания отсечки при внешних КЗ. Чувствительность отсечки проверяется при КЗ внутри генератора, когда отсечка срабатывает из-за тока, притекающего к месту КЗ от параллельно работающих с ним генераторов. Защитные характеристики автоматических выключателей других типов мало подходят для защиты генераторов, поскольку их защита от перегрузки ввиду большого времени действия не может быть использована в качестве максимальной токовой защиты. Для этой цели приходится использовать селективную токовую oтсечку, однако обеспечить при этом надежную отстройку от режимов пуска и самозапуска электродвигателя обычно не удается. Поэтому применение автоматических выключателей возможно лишь в частных случаях для генераторов мощностью не более 100-200 кВт, если в схеме электроснабжения отсутствуют двигатели, пуск которых может вызвать срабатывание защиты генератора. Пример расчета №8.2. Выбрать автоматический выключатель и уставки защит для генератора, параметры и значения токов КЗ, которого приведены в примерах 8.1. Рн.г=630 кВт; Sн.г=787кВ·А; Uн.г=0,4 кВ; Iн.г=1138 А; Х˝d=0.16 ОЕ; Кс=0,63; Iв.пред = 10. Решение. 1.Принимаем по условию Iном.расц ≥ Iраб.макс автоматический выключатель ВА-53 с номинальным током расцепителя 1200 А, у которого ток срабатывания защиты от перегрузки регулируется в пределах 1500…2400 А, ток срабатывания отсечки 8…10 кА. 2.Выбираем ток срабатывания максимальной токовой защиты по условию (8.8). Ввиду отсутствия конкретных нагрузок принимаем, что от режимов пуска и самозапуска можно отстроиться по времени, соответственно Ксзп=1. Коэффициент возврата расцепителя зависит от времени от начала срабатывания, в конце хода якоря он составляет 0,5…0,6, в середине – около 0,7. Принимаем Кв=0,6. 3.Определяем Ic.з = 1,4 1138/0,6=2280 А. Для надежной отстройки пусковых режимов и согласования с защитами отходящих линий принимаем максимальную по шкале уставку Ic.з = 2400 А. 4.Чувствительность защиты при установившемся токе трехфазного КЗ Кч.∞ = 7160/2400 = 2,98 > 1,5. 5.Чувствительность при однофазных КЗ Кч.R = 7400/2400 = 3,08 > 1,5. 6.Время срабатывания защиты принимаем 2 с на независимой части характеристики (при токе более 3 Iс.з). При кратности тока 7160/2400=2,98 время срабатывания по характеристикам выключателей ВА составляет около 2,3 с при токе срабатывания - не менее 7 с. 7.Максимальный ток КЗ от генератора_при t=0 без учета переходных сопротивлений I(3)к0 = 1,05 400/ √3 32,5) =7500 А. 8.Ток срабатывания отсечки по условию (8.19) I с.о = 1,4 7500= 10500 А. Принимаем наибольшую уставку по шкале 10 кА. Для обеспечения несрабатывания отсечки при внешнем КЗ принимаем селективный выключатель, время срабатывания отсечки принимаем tс.о=0,4 с. Домашнее задание №8. Выбрать автоматические выключатели отходящей линии и генератора серии ВА при напряжении сети 0,4 кВ, cosφген= 0,8. Номер задания соответствует последнему номеру зачетной книжки.
Приложение Токи КЗ трансформаторов 6/0.4 кВ при КЗ на стороне 0.4 кВ Таблица П.1.1
Токи КЗ трансформаторов 10/04 кВ при КЗ на стороне 0.4 кВ Таблица П.1.2
Токи КЗ трансформаторов 35/0.4 при КЗ на стороне 0.4 кВ Таблица П.1.3
Таблица П.1.4
Воспользуйтесь поиском по сайту: ©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...
|