Ток срабатывания защиты определяется по выражению

Для индивидуальных выключателей электродвигателей

 

, (3.3)

 

где – номинальный ток двигателя.

Номинальный ток выключателя I_н.в. и расцепителя I_н.расц. могут отличаться, так как выключатель могут быть выстроены расцепители с меньшим номинальным током, т.е.

Проверку на электродинамическую и термическую устойчивость (стойкость при КЗ) при выполнении настоящей курсовой работы (контрольных работ) допускается не делать.

 

 

3.2. Расчет уставок автоматических выключателей электродвигателей

 

3.2.1. Токовая отсечка

 

, (3.4)

 

где k_н – коэффициент надежности (табл.3.1); I_{пуск.дв} – пусковой ток двигателя.

 

Таблица 3.1

 

Значения К_н для расчета I_со

 

Автоматический выключатель	Расцепитель	Кн
А 3700; А 3790	Полупроводниковый	РП	1,5
ВА	БПР	1,5
«Электрон»	РмТ МТЗ–1	1,6 2,2
АВМ	Электромагнитный	1,8
А 3110; АП-50; ВА А 3700;	2,1
А 3120; А 3130, А 3140	1,9

 

Коэффициент чувствительности отсечки определяется по выражениям

 

, (3.5)

 

, (3.6)

 

где и – соответственно минимальный ток двухфазного и однофазного КЗ на выводах двигателя с учетом переходного сопротивления R_n, которое вводится в схему замещения. Активное сопротивление R_n=15 мОм [4], оно учитывает совокупно все переходные сопротивления (рубильников, болтовых соединений и др.) и сопротивление дуги. При недостаточной чувствительности необходимо принять меры к ее повышению вплоть до применения выносной релейной защиты, аналогичной защите двигателя выше 1000 В [2].

Повысить чувствительность защиты можно также путем точного расчета I_{пуск.дв} с учетом влияния внешней сети по выражению:

 

, (3.7)

 

где I_{пуск.кат.} – каталогичное значение пускового тока; Z_дв. – полное сопротивление двигателя,

 

, ,

 

х_вн и R_вн – соответственно индуктивное и активное сопротивления внешней сети (система, понижающие трансформаторы, кабели). При необходимости выполнения выносной защиты от однофазных КЗ ее ток срабатывания определяют по выражению

 

, (3.8)

 

где I_н.дв – номинальный ток двигателя.

 

 

3.2.2. Защита от перегрузки

 

Ток срабатывания защиты определяется по выражению

 

, (3.9)

 

где k_н ³ 1,2 – коэффициент надежности; k_воз – коэффициент возврата защиты.

Защита от перегрузки считается эффективной, если I_сп = (1,2... 1,4) × I_н.дв.

Однако зависимые расцепители автоматических выключателей АВМ «Электрон», А3134 и А3144 не могут эффективно защищать двигатель от перегрузки (первые два – из-за низкого k_воз). Поэтому их используют как резервную защиту. Защита от перегрузки при этом осуществляется либо с помощью теплых реле (при наличии магнитных пускателей), либо с помощью выносной релейной защиты.

Время срабатывания защиты от перегрузки определяется по выражению.

 

t_сп ³ (1,5... 2,0) × t_пуск, (3.10)

 

где t_пуск – длительность пуска; при легких условиях пуска t_пуск = (0,5... 2) с, при тяжелых – t_пуск = (5... 10) с.

 

 

3.3. Расчет уставок автоматических выключателей

вводов 0,4 кВ трансформаторов

 

3.3.1. Токовая отсечка

 

Ток срабатывания выбирается по приводным ниже условиям, из которых принимается наибольшее из рассчитанных значений:

 

I_со ³ k_н × k_сзn × I_раб..max, (3.11)

 

где k_н – коэффициент надежности, принимаемый по табл.3.1;

k_сзn × I_раб..max – ток самозапуска, определяется из расчета самозапуска.

Для питающего трансформатора I_раб..max = I_н.т. – номинальный ток трансформатора.

При отсутствии самозапуска электродвигателей или нагрузки без пусковых токов I_со ³ k¢_н × I_раб..max, где k_н зависит от типа выключателя:

K¢_н = 1,5 (АЗ700, ВА, А3110, АП50, АЕ20);

K¢_н = 1,6 («Электрон»); K_н=1,35 (АЗ120, АЗ130, АЗ140, АВМ).

 

, (3.13)

 

где K_н – то же, что и в (3.11); I_сзn2 – максимальный ток самозапуска секции, потерявшей питание и включающейся от АВР (например, секции 2); I_раб.max.1 – максимальный рабочий ток не терявшей питание секции (например, секции 1); K_н – коэффициент, учитывающий увеличение тока двигателей не терявшей питание секции; K¢_н = 1,5 – при большой доле двигательной нагрузки; K²_н =1,0 – при небольшой доле двигательной нагрузки.

 

I_co ³ K_н × I_сол (3.14)

 

где K_н = 1,3... 1,5; I_сол – наибольший из токов отсечек выключателей отходящих линий.

Для селективных выключателей с трехступенчатой защитной характеристикой учитывается дополнительное условие

 

, (3.15)

 

где I_с.мгн – ток мгновенного срабатывания третьей ступени защиты выключателя; – максимальный ток металлического КЗ за выключателем отходящей от сборки (шита) линии.

Чувствительность отсечек при КЗ проверяют по выражениям (3.5) и (3.6). Время срабатывания отсечки в общем случае определяется по выражению

 

, (3.16)

 

где – выдержка времени срабатывания отсечки выключателя отходящей от сборки линии; – ступень селективности.

 

3.3.2.Защита от перегрузки

 

Уставки и чувствительность защиты от перегрузки рассчитываются так же, как для двигателей, но вместо I_н.дв берется I_раб.max. Для защиты вводов трансформаторов принимают I_раб.max. с учетом допустимой перегрузки трансформаторов.

 

4. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ПОНИЖАЮЩИХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

6(10)... 0,4 кВ

 

4.1. Защита трансформатора от междуфазных КЗ

 

Для защиты трансформатора (6(10)... 0.4 кВ от КЗ при наличии выключателя на стороне высшего напряжения устанавливают на этой стороне двухступенчатую токовую защиту в виде токовой отсечки мгновенного действия и максимальной токовой защиты (МТЗ). Расчет тока срабатывания защиты подробно изложен в работе [2]. Селективность действия МТЗ трансформатора следует обеспечивать с вводным или хотя бы секционным автоматическим выключателем КТП-0,4 кВ по выражениям

 

, (4.1)

 

, (4.2)

 

где I_co и t_co – соответственно ток срабатывания и время срабатывания отсечки автоматического выключателя, с защитой которого производится согласование; – 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 I с при всех возможных величинах токов КЗ; K_н – коэффициент надежности, принимается по табл.4.1.

 

Таблица 4.1

 

Рекомендуемые значения К_н

 

Тип автоматического выключателя	Реле защиты трансформатора
Рт-40	РТ-80	РТВ
АВМ	1,2	1,25	1,35
А3100	1,25	1,3	1,4
А3700, ВА	1,4	1,5	1,55
«Электрон»	1,45	1,5	1,6

 

Чувствительность МТЗ трансформатора проверяется как при двухфазном КЗ за трансформатором, так и однофазном КЗ по выражению

 

, (4.3)

 

ток в реле при расчетном (m) виде КЗ; I_ср – ток срабатывания реле.

Ток однофазного КЗ за трансформатором со схемой соединения обмоток можно приближенно (без учета сопротивления питающей сети) определить по выражению

 

, (4.4)

 

где U_ф – фазное напряжение; –полное сопротивление трансформатора при однофазном КЗ. Значения сопротивлений 1/3 , отнесенных к напряжению 0,4 кВ, можно найти, например, в приложении [3].

Для трансформаторов со схемой соединения обмоток сопротивление прямой последовательности и нулевой последовательности примерно равны. Поэтому

 

(4.5)

 

При защите трансформатора высоковольтными предохранителями номинальный ток плавкой вставки обычно выбирают из условия

 

, (4.6)

 

где – номинальный ток трансформатора.

Селективность действия проверяют, сопоставляя защитные характеристики предохранителя (с учетом возможного 20% разброса тока срабатывания) и автоматического выключателя 0,4 кВ [2].

 

4.2. Специальная защита нулевой последовательности

на стороне 0,4 кВ

 

ПУЭ [1] допускают не согласовывать эту защиту с защитами элементов, отходящих от сборки на стороне низшего напряжения, т.е. допускают неселективное отключение трансформатора при однофазном КЗ через переходное сопротивление на каком-либо из элементов 0,4 кВ.

С учетом последнего ток срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от наибольшего допустимого тока небаланса в нулевом проводе трансформатора в нормальном режиме. Согласно ГОСТ 11677-75 для трансформаторов

 

, (4.7)

для трансформаторов

 

(4.8)