Расчёт уставок релейной защиты синхронных двигателей М1 и М2 марки СТД – 800 – 23УХЛ4.
Защита от междуфазных повреждений.
В качестве основной защиты от междуфазных КЗ предусматриваем токовую отсечку с использованием реле РТ-80. Составляющая сверхпереходного тока от электродвигателя, протекающая через трансформатор тока при внешнем КЗ равна:
А.
Периодический пусковой ток ЭД
А,
Из двух условий выбираем наиболее тяжелый случай и определяем ток срабатывания реле отсечки:
,
где 
– коэффициент отстройки;
–коэффициент трансформации трансформатора тока.
Определяем чувствительность защиты:
.
Защита от перегрузки и асинхронного хода.
Ток срабатывания реле МТЗ электродвигателя рассчитывается по выражению:
А,
где: 
– коэффициент отстройки при действии МТЗ на отключение;
–коэффициент возврата индукционной части реле серии РТ-80.
Принимаем уставку по току 
А, тогда кратность отсечки составит
, что выполнимо для этих реле.
Выдержка времени МТЗ от перегрузки выбирается из условия надёжного несрабатывания защиты при пуске электродвигателя:
с,
где: 
с – время пуска для электродвигателя.
Принимается уставка по врмени 12 с, на реле типа РТ – 80.
Рассчитывается фактическое сопротивление нагрузки на ТТ при двухфазном КЗ на выводах электродвигателя между фазами АВ и ВС:
Ом,
где: 
Ом – сопротивление реле РТ-80 при уставке реле 5 А, где S=10 ВА потребляемая мощность реле серии РТ-80; 0,8-поправочный коэффициент.
Ом – сопротивление дешунтируемого ЭО(примерно 2 Ом по данным завода изготовителя).
Допустимое значение предельной кратности 
при определённом значении расчетного сопротивления нагрузки 2,52 Ом. Максимальная кратность тока:
А,
.
Коэффициент
.
Чувствительность обеспечивается при реальной погрешности.
Защита от замыкания на землю обмотки статора.
Необходимо определить уставки токовой защиты от замыкания на корпус обмотки статора синхронного электродвигателя, подключенного к сети с изолированной нейтралью, суммарный емкостной ток которой 
А. Электродвигатель связан с ГПП линией сечением 120 мм2 длиной 250 м. Реле защиты подключено к ТТНП типа ТЗЛ.
Емкость фазы статора двигателя определяется по выражению:
Ф.
Собственный емкостной ток электродвигателя, приведенный к напряжению 35кВ, вычисляется по формуле:
А.
Емкостной ток линии, входящей в зону защиты, определяется по выражению:
А,
где 
- емкостной ток 1,0 км кабеля ААШв 3х120(табл. 2.245)[7].
Установившееся значение собственного емкостного тока защищаемого присоединения определяется как сумма емкостных токов электродвигателя и линии:
А.
Первичный ток срабатывания защиты определяем по выражению:
А,
где: К0=1,3 – коэффициент отстройки, принимаемый равным 1,21,3;
КБ.Р=2,5 – коэффициент, учитывающий бросок собственного емкостного тока в момент зажигания дуги.
При этом условие 
выполняется:
Защита от понижения напряжения.
Защита минимального напряжения СД, облегчающая условия восстановления напряжения после отключения КЗ и обеспечивающая самозапуск электродвигателей ответственных механизмов, имеет выдержку времени 0,5..1,5 с.
Для защиты от понижения напряжения применяют реле напряжения типа РН-54.
Напряжение срабатывания защиты:
кВ,
В,
где 
принимается равным 1,1, а 
Напряжение срабатывания реле (коэффициент трансформации ТН составляет 6000/100=60):
В.
Расчёт уставок релейной защиты асинхронных двигателей М3 и М4 марки 2А3М1 – 400/6000УХЛ4.
Защита от междуфазных повреждений.
В качестве основной защиты от междуфазных КЗ предусматриваем токовую отсечку с использованием реле РТ-40. Составляющая сверхпереходного тока от электродвигателя, протекающая через трансформатор тока при внешнем КЗ равна:
А.
Периодический пусковой ток ЭД
А,
Из двух условий выбираем наиболее тяжелый случай и определяем ток срабатывания реле отсечки:
,
,
где 
– коэффициент отстройки;
–коэффициент трансформации трансформатора тока.
Определяем чувствительность защиты:
.
Защита от перегрузки.
Ток срабатывания реле МТЗ электродвигателя рассчитывается по выражению:
А,
где: 
– коэффициент отстройки при действии МТЗ на отключение;
–коэффициент возврата индукционной части реле серии РТ-80.
Принимаем уставку по току 
А, тогда кратность отсечки составит 
, что выполнимо для этих реле.
Выдержка времени МТЗ от перегрузки выбирается из условия надёжного несрабатывания защиты при пуске электродвигателя:
с,
где: 
с – время пуска для электродвигателя.
Принимается уставка по врмени 12 с, на реле типа РТ – 40.
Рассчитывается фактическое сопротивление нагрузки на ТТ при двухфазном КЗ на выводах электродвигателя между фазами АВ и ВС:
Ом,
где: 
Ом – сопротивление реле РТ-40 при уставке реле 10 А, где S=10 ВА потребляемая мощность реле серии РТ-40; 0,8-поправочный коэффициент.
Ом – сопротивление дешунтируемого ЭО(примерно 2 Ом по данным завода изготовителя).
Допустимое значение предельной кратности 
при определённом значении расчетного сопротивления нагрузки 2,28 Ом. Максимальная кратность тока:
А,
.
Коэффициент
.
Чувствительность обеспечивается при реальной погрешности.
Защита от замыкания на землю обмотки статора.
Необходимо определить уставки токовой защиты от замыкания на корпус обмотки статора асинхронного электродвигателя, подключенного к сети с изолированной нейтралью. Электродвигатель связан с РП линией сечением 35 мм2 длиной 350 м. Реле защиты подключено к ТТНП типа ТЗЛ.
Емкость фазы статора двигателя определяется по выражению:
Ф.
Собственный емкостной ток электродвигателя вычисляется по формуле:
А.
Емкостной ток линии, входящей в зону защиты, определяется по выражению:
А,
где 
- емкостной ток 1,0 км кабеля ААГ 3х35(табл. 2.245)[7].
Установившееся значение собственного емкостного тока защищаемого присоединения определяется как сумма емкостных токов электродвигателя и линии:
А.
Первичный ток срабатывания защиты определяем по выражению:
А,
где: К0=1,3 – коэффициент отстройки, принимаемый равным 1,21,3;
КБ.Р=2,5 – коэффициент, учитывающий бросок собственного емкостного тока в момент зажигания дуги.
Так как полученное значение 
А оказывается меньше 
А, для ТТНП типа ТЗЛ, то ток срабатывания защиты принимается равным 
А.
При этом условие 
выполняется:
Защита от понижения напряжения.
Защита минимального напряжения АД, облегчающая условия восстановления напряжения после отключения КЗ и обеспечивающая самозапуск электродвигателей ответственных механизмов, имеет выдержку времени 0,5..1,5 с.
Для защиты от понижения напряжения применяют реле напряжения типа РН-54.
Напряжение срабатывания защиты:
кВ,
В,
где 
принимается равным 1,1, а 
- 1,25 для реле РН – 54.
Напряжение срабатывания реле (коэффициент трансформации ТН составляет 6000/100=60):
В.
studfiles.net
Аппараты защиты предназначены для защиты силовых цепей, цепей управления и сигнализации от недопустимых режимов работы – длительных перегрузок и токов короткого замыкания.
Коммутационные аппараты предназначены для включения и отключения электрических цепей, для соединения различных элементов электрических цепей.
Номинальный ток электродвигателя (ток нагрузки) Iном, А определяется по формуле
Iном = Pном/√3∙Uном∙cosα∙
(2.3.1)
где Р - номинальная мощность двигателя ,кВт по таблице 2.2.4 ПЗ;
U - номинальное напряжение, В;
η – КПД при номинальной нагрузке по таблице 2.2.4 ПЗ;
cosφ – номинальный коэффициент мощности по таблице 2.2.4 ПЗ.
Номинальный ток Iном, А для главного двигателя рассчитываем
Iном = 12/√3∙0,38∙0,9∙0,88 = 23,07
Номинальный ток Iном,А для двигателя ускоренного перемещения суппорта рассчитываем
Iном = 0,75/√3∙0,38∙0,83∙0,785 = 1,74
Номинальный ток Iном, А для насоса охлаждения рассчитываем
Iном = 0,12/√3∙0,38∙0,7∙0,63 = 0,41
Выбор теплового реле осуществляется по условию
Iтер≥Iном (2.3.2)
Для двигателя главного движения Iтер≥23,07 А
Для двигателя перемещения суппорта Iтер≥1,74 А
Для двигателя насоса охлаждения Iтер≥0,41 А
Выбираем магнитные пускатели по условию
Iном пускателя≥ Iном (2.3.3)
Согласно [5] выбираем магнитные пускатели и тепловые реле для двигателей, данные по выбору сводим в таблицу 2.3.1
Таблица 2.3.1 - Выбор магнитных пускателей и тепловых реле
| Мощность двигателя, кВт | Тип магнитного пускателя | Iном, А | Тип реле | Диапазон регулирования I,А |
| 5,5 | ПМЛ 221002 | 25 | ТРН-25 | 0,75….1,3 |
| 0,75 | ПМЛ 121002 | 10 | ТРН-10 | 0,75….1,3 |
| 0,25 | ПМЛ 121002 | 10 | ТРН-10 | 0,75….1,3 |
Сечения жил проводов и кабелей напряжением до 1 кВ по нагреву определяются по [6] допустимых токов Iдоп ,А составленным для нормальных условий прокладки, в зависимости от расчётных значений длительно допустимых токовых нагрузок из соотношения
Iдд ≥ Iном / Кп , (2.4.1)
где Iр – расчётный ток проводника;
Кп – поправочный коэффициент на условия прокладки проводов и кабелей (при нормальных условиях прокладки Кп = 1) по[5].
Для цеховых электрических сетей, как правило, должны применяться провода и кабели с алюминиевыми жилами. При определении количества проводов, прокладываемых в одной трубе (или жил многожильного проводника), нулевой рабочий проводник, а также заземляющие и нулевые защитные проводники в расчёт не принимаются.
Произведем пример выбора сечения жил проводов
Расчет ведем для двигателя главного движения АИР132М2
Выбор осуществляем по условию (2.4.1)
25
23,07
Выбираем провод АПВ – 0,38 – 3 ( 1 
2) сIдд = 18 А
Произведем проверку провода на соответствие аппарату защиты
Iдд 
Iз· Кз / Кn (2.4.2)
где Кз - коэффициент защиты, для автоматических выключателей
принимаем Кз= 1 ;
Iз- ток срабатывания защитного аппарата , А ;
Кn- поправочный коэффициент , принимаем Кn = 1.
Iдд
23,07∙1/1 = 23,07
Проводник выбран верно. Данные о выборе остальных проводов заносим в таблицу 2.4.1
Таблица 2.4.1- Выбор сечения проводников
| Тип двигателя | Мощность двигателя, кВт | Сечение и марка провода | Номинальный ток, А | Iдд, А |
| АИР100L2 | 12 | АПВ 4(1×2,25) | 23,07 | 25 |
| АИР71А2 | 0,75 | АПВ 3(1×2) | 1,74 | 18 |
| АИР56В2 | 0,12 | АПВ 3(1×2) | 0,41 | 18 |
studfiles.net
Расчёт уставок релейной защиты синхронных двигателей М1 и М2 марки СТД – 800 – 23УХЛ4.
Защита от междуфазных повреждений.
В качестве основной защиты от междуфазных КЗ предусматриваем токовую отсечку с использованием реле РТ-80. Составляющая сверхпереходного тока от электродвигателя, протекающая через трансформатор тока при внешнем КЗ равна:
А.
Периодический пусковой ток ЭД
А,
Из двух условий выбираем наиболее тяжелый случай и определяем ток срабатывания реле отсечки:
,
,
где 
– коэффициент отстройки;
–коэффициент трансформации трансформатора тока.
Определяем чувствительность защиты:
.
Защита от перегрузки и асинхронного хода.
Ток срабатывания реле МТЗ электродвигателя рассчитывается по выражению:
А,
где: 
– коэффициент отстройки при действии МТЗ на отключение;
–коэффициент возврата индукционной части реле серии РТ-80.
Принимаем уставку по току 
А, тогда кратность отсечки составит
, что выполнимо для этих реле.
Выдержка времени МТЗ от перегрузки выбирается из условия надёжного несрабатывания защиты при пуске электродвигателя:
с,
где: 
с – время пуска для электродвигателя.
Принимается уставка по врмени 12 с, на реле типа РТ – 80.
Рассчитывается фактическое сопротивление нагрузки на ТТ при двухфазном КЗ на выводах электродвигателя между фазами АВ и ВС:
Ом,
где: 
Ом – сопротивление реле РТ-80 при уставке реле 5 А, где S=10 ВА потребляемая мощность реле серии РТ-80; 0,8-поправочный коэффициент.
Ом – сопротивление дешунтируемого ЭО(примерно 2 Ом по данным завода изготовителя).
Допустимое значение предельной кратности 
при определённом значении расчетного сопротивления нагрузки 2,52 Ом. Максимальная кратность тока:
А,
.
Коэффициент
, отсюда погрешностьf=28% ([2] рис.П6.2). Коэффициент чувствительности отсечки после дешунтирования ЭО:
.
Чувствительность обеспечивается при реальной погрешности.
Защита от замыкания на землю обмотки статора.
Необходимо определить уставки токовой защиты от замыкания на корпус обмотки статора синхронного электродвигателя, подключенного к сети с изолированной нейтралью, суммарный емкостной ток которой 
А. Электродвигатель связан с ГПП линией сечением 120 мм2 длиной 250 м. Реле защиты подключено к ТТНП типа ТЗЛ.
Емкость фазы статора двигателя определяется по выражению:
Ф.
Собственный емкостной ток электродвигателя, приведенный к напряжению 35кВ, вычисляется по формуле:
А.
Емкостной ток линии, входящей в зону защиты, определяется по выражению:
А,
где 
- емкостной ток 1,0 км кабеля ААШв 3х120(табл. 2.245)[7].
Установившееся значение собственного емкостного тока защищаемого присоединения определяется как сумма емкостных токов электродвигателя и линии:
А.
Первичный ток срабатывания защиты определяем по выражению:
А,
где: К0=1,3 – коэффициент отстройки, принимаемый равным 1,21,3;
КБ.Р=2,5 – коэффициент, учитывающий бросок собственного емкостного тока в момент зажигания дуги.
При этом условие 
выполняется:
Защита от понижения напряжения.
Защита минимального напряжения СД, облегчающая условия восстановления напряжения после отключения КЗ и обеспечивающая самозапуск электродвигателей ответственных механизмов, имеет выдержку времени 0,5..1,5 с.
Для защиты от понижения напряжения применяют реле напряжения типа РН-54.
Напряжение срабатывания защиты:
кВ,
В,
где 
принимается равным 1,1, а 
- 1,25 для реле РН – 54.
Напряжение срабатывания реле (коэффициент трансформации ТН составляет 6000/100=60):
В.
Расчёт уставок релейной защиты асинхронных двигателей М3 и М4 марки 2А3М1 – 400/6000УХЛ4.
Защита от междуфазных повреждений.
В качестве основной защиты от междуфазных КЗ предусматриваем токовую отсечку с использованием реле РТ-40. Составляющая сверхпереходного тока от электродвигателя, протекающая через трансформатор тока при внешнем КЗ равна:
А.
Периодический пусковой ток ЭД
А,
Из двух условий выбираем наиболее тяжелый случай и определяем ток срабатывания реле отсечки:
,
,
где 
– коэффициент отстройки;
–коэффициент трансформации трансформатора тока.
Определяем чувствительность защиты:
.
Защита от перегрузки.
Ток срабатывания реле МТЗ электродвигателя рассчитывается по выражению:
А,
где: 
– коэффициент отстройки при действии МТЗ на отключение;
–коэффициент возврата индукционной части реле серии РТ-80.
Принимаем уставку по току 
А, тогда кратность отсечки составит 
, что выполнимо для этих реле.
Выдержка времени МТЗ от перегрузки выбирается из условия надёжного несрабатывания защиты при пуске электродвигателя:
с,
где: 
с – время пуска для электродвигателя.
Принимается уставка по врмени 12 с, на реле типа РТ – 40.
Рассчитывается фактическое сопротивление нагрузки на ТТ при двухфазном КЗ на выводах электродвигателя между фазами АВ и ВС:
Ом,
где: 
Ом – сопротивление реле РТ-40 при уставке реле 10 А, где S=10 ВА потребляемая мощность реле серии РТ-40; 0,8-поправочный коэффициент.
Ом – сопротивление дешунтируемого ЭО(примерно 2 Ом по данным завода изготовителя).
Допустимое значение предельной кратности 
при определённом значении расчетного сопротивления нагрузки 2,28 Ом. Максимальная кратность тока:
А,
.
Коэффициент
, отсюда погрешностьf=65% ([2] рис.П6.2). Коэффициент чувствительности отсечки после дешунтирования ЭО:
.
Чувствительность обеспечивается при реальной погрешности.
Защита от замыкания на землю обмотки статора.
Необходимо определить уставки токовой защиты от замыкания на корпус обмотки статора асинхронного электродвигателя, подключенного к сети с изолированной нейтралью. Электродвигатель связан с РП линией сечением 35 мм2 длиной 350 м. Реле защиты подключено к ТТНП типа ТЗЛ.
Емкость фазы статора двигателя определяется по выражению:
Ф.
Собственный емкостной ток электродвигателя вычисляется по формуле:
А.
Емкостной ток линии, входящей в зону защиты, определяется по выражению:
А,
где 
- емкостной ток 1,0 км кабеля ААГ 3х35(табл. 2.245)[7].
Установившееся значение собственного емкостного тока защищаемого присоединения определяется как сумма емкостных токов электродвигателя и линии:
А.
Первичный ток срабатывания защиты определяем по выражению:
А,
где: К0=1,3 – коэффициент отстройки, принимаемый равным 1,21,3;
КБ.Р=2,5 – коэффициент, учитывающий бросок собственного емкостного тока в момент зажигания дуги.
Так как полученное значение 
А оказывается меньше 
А, для ТТНП типа ТЗЛ, то ток срабатывания защиты принимается равным 
А.
При этом условие 
выполняется:
Защита от понижения напряжения.
Защита минимального напряжения АД, облегчающая условия восстановления напряжения после отключения КЗ и обеспечивающая самозапуск электродвигателей ответственных механизмов, имеет выдержку времени 0,5..1,5 с.
Для защиты от понижения напряжения применяют реле напряжения типа РН-54.
Напряжение срабатывания защиты:
кВ,
В,
где 
принимается равным 1,1, а 
- 1,25 для реле РН – 54.
Напряжение срабатывания реле (коэффициент трансформации ТН составляет 6000/100=60):
В.
studfiles.net
Ознакомиться с методом выбора пускозащитных электрических аппаратов для заданных условий эксплуатации
Для прямого пуска короткозамкнутого асинхронного электродвигателя серии 4А мощностью $P$, питающегося от сети с номинальным напряжением $U_{ном}=380$ В, используется магнитный пускатель, схема включения которого представлена на рис. 1. В состав пускателя входят контактор КМ и тепловые реле КК1 и КК2. Данные для расчета приведены в табл. 1. Технические данные некоторых типов пускателей и тепловых реле приведены в табл. 3 и 4.
| Вар. | $P$, кВт | $\cos φ_{дв}$ | $η$ | Вар. | $P$, кВт | $\cos φ_{дв}$ | $η$ | |
| 1 | 11,0 | 0,86 | 0,875 | 11 | 11,0 | 0,75 | 0,870 | |
| 2 | 15,0 | 0,91 | 0,880 | 12 | 15,0 | 0,88 | 0,885 | |
| 3 | 18,5 | 0,92 | 0,885 | 13 | 18,5 | 0,88 | 0,895 | |
| 4 | 22,0 | 0,91 | 0,885 | 14 | 22,0 | 0,90 | 0,900 | |
| 5 | 11,0 | 0,82 | 0,865 | 15 | 11,0 | 0,80 | 0,800 | |
| 6 | 15,0 | 0,87 | 0,875 | 16 | 15,0 | 0,82 | 0,870 | |
| 7 | 18,5 | 0,90 | 0,850 | 17 | 18,5 | 0,86 | 0,860 | |
| 8 | 22,0 | 0,92 | 0,890 | 18 | 22,0 | 0,88 | 0,880 | |
| 9 | 11,0 | 0,84 | 0,850 | 19 | 15,0 | 0,85 | 0,865 | |
| 10 | 18,5 | 0,82 | 0,850 | 20 | 22,0 | 0,86 | 0,870 |
Рисунок 1. Схема нереверсивного пускателя АД
| Категории применения контакторов в соответствии с ГОСТ 11206-77 (МЭК 947-4) | ||
| Род тока | Категория применения | Область применения |
| Переменный AC alternating current |
AC-1 | Электропечи сопротивления, неиндуктивная или слабоиндуктивная нагрузка |
| AC-2 | Пуск и отключение электродвигателей с фазовым ротором, торможение противотоком | |
| AC-3 | Прямой пуск электродвигателей с короткозамкнутым ротором, отключение вращающихся электродвигателей | |
| AC-4 | Пуск электродвигателей с короткозамкнутым ротором, отключение неподвижных или медленно вращающихся электродвигателей, торможение противотоком | |
| Постоянный DC direct current |
DC-1 | Электропечи сопротивления, неиндуктивная или слабоиндуктивная нагрузка |
| DC-2 | Пуск электродвигателей постоянного тока с параллельным возбуждением и отключение вращающихся электродвигателей постоянного тока с параллельным возбуждением | |
| DC-3 | Пуск электродвигателей постоянного тока с параллельным возбуждением, отключение неподвижных или медленно вращающихся электродвигателей, торможение противотоком | |
| DC-4 | Пуск электродвигателей постоянного тока с последовательным возбуждением и отключение вращающихся электродвигателей посто-янного тока с последовательным возбуждением | |
| DC-5 | Пуск электродвигателей постоянного тока с последовательным возбуждением, отключение неподвижных или медленно вращающихся двигателей, торможение противотоком | |
1. Определение номинального тока двигателя:
где $\cos φ_{дв}$ – коэффициент мощности двигателя; $η$ – его КПД (см. табл. 1). По величине этого тока из табл. 3 производится выбор пускателя таким образом, чтобы максимальный рабочий ток пускателя в категории применения AC-3 (см. табл. 2) был не менее номинального тока двигателя и максимально близким к нему.
2. Определение номинального тока уставки теплового реле. Для лучшего согласования перегрузочной способности двигателя и защитной (время-токовой) характеристики реле номинальный ток уставки выбирается на 15÷20 % выше номинального тока двигателя, т.е.
$I_{уст.ном}=(1,15÷1,20)I_{ном.дв.}$,
Так как в тепловое реле выбранного выше пускателя могут быть установлены тепловые элементы с различными номинальными токами, то необходимо выбрать тепловой элемент с номинальным током, ближайшим к рассчитанному значению $I_{уст.ном}$ и проверить, попадает ли величина $I_{уст.ном}$ в пределы регулирования уставки реле.
| Тип пускателя | Номинальный ток, А | Максимальный рабочий ток при категории применения AC-3, А | Тип встроенного теплового реле |
| ПМЕ-122 | 10 | 7,5 | ТРН-8 |
| ПМЕ-222 | 23 | 18 | ТРН-25 |
| ПА-322 | 40 | 30 | ТРН-32 |
| ПА-422 | 56 | 50 | ТРП-60 |
| ПА-522 | 115 | 100 | ТРП-150 |
| ПА-622 | 140 | 135 | ТРП-150 |
| Тип теплового реле | Номинальный ток, А | Номинальные токи тепловых элементов реле, А | Пределы регулирования тока уставки |
| ТРН-8 | 10 | 2; 2,5; 3,2; 4; 5; 6,8; 8;10 | от $0,75I_{ном}$ до $1,25I_{ном}$ |
| ТРН-25 | 25 | 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25 | |
| ТРН-32 | 40 | 16; 20; 25; 32; 40 | |
| ТРП-60 | 60 | 25; 30; 40; 50; 60 | |
| ТРП-150 | 150 | 50; 60; 80; 100; 120; 150 |
Выбранные таким образом параметры реле обеспечивают отключение двигателя, например, при токе перегрузки $1,3I_{ном.дв.}$ – за время не более 10÷20 мин., а при перегрузке током $10I_{ном.дв.}$ – за время не более 2÷5 с.
15.07.2013
model.exponenta.ru
Гондуров С.А., Михалев С.В., Пирогов М.Г., Захаров О.Г. НТЦ «Механотроника», С-Петербург
В первой части данной работы [1] были рассмотрены примеры расчета уставок токовой отсечки, а во второй [2] — пример расчета уставок дифференциальных защит с применением дифференциальной токовой отсечки, уставки по току срабатывания которых меньше номинального тока электродвигателя.
Продолжим рассмотрение методик расчета уставок для цифровых устройств релейной защиты.
На рис. 3 в предыдущей части была приведена обобщенная структурная схема алгоритма торможения [3].
В блоках серий БМРЗ и БМРЗ-100, используемых для защиты электрических машин и трансформаторов, применяется алгоритм торможения, характеристика которого имеет два участка (рис. 7)
На рис. 7 приняты такие обозначения для уставок, задаваемых пользователем
Для получения тормозной характеристики, подобной показанной ранее на рис. 4 (без изменения угла наклона в точке
), необходимо уставку 
задать равной 
.
Расчет значений всех токов производят по алгоритму, показанному на рис. 8, где начальные значения переменных обозначены как 
Остальные обозначения следующие:
- действующее значение дифференциального тока фазы А;
- действующее значение тока торможения фазы А;
– признак срабатывания реле по дифференциальному току фазы А.
Методика расчета сопровождается практическими примерами, в которых используется асинхронный электродвигатель АО-3150-6000.
Исходные данные для расчета:
Значение тока трехфазного КЗ на вводах питания электродвигателя и на вводах устройства плавного пуска (УПП): 
Пуск двигателя плавный, в соответствии с настройками УПП, максимальная кратность пускового тока: 
Двигатель участвует в самозапуске (в том числе и при переключении ячеек питания).
Максимальное сопротивление токовых цепей со стороны питания электродвигателя (по проекту) – не более 0,5 Ом.
Максимальное сопротивление токовых цепей со стороны нейтрали электродвигателя (по проекту) – не более 1 Ом.
Схема с УПП асинхронного электродвигателя АО-3150-6000 и цифровыми блоками релейной защиты БМРЗ приведена на рис. 9.
Для расчета уставок защиты необходимо знать номинальный ток электродвигателя. Если значение этой характеристики не приведено в документации электродвигателя, то для еѐ определения используем формулу (1), приведенную в [1].
Пример 3:
3.12Номинальный ток электродвигателя АО-3150-6000 согласно формуле (1) равен:
По расчетному значению номинального тока выбирает трансформаторы тока типа ТЛМ10-5-82 с сердечником типа Р и коэффициентом трансформации 
.
Для трансформатора тока этого типа погрешность не превышает 10 % при кратности тока до 22 (400 х 22 = 8800 А).
При этом максимальное сопротивление токовых цепей не должно превышать 0,5 Ом [3].
Определим максимальный бросок пускового тока (см. рис. 2 в [1]), учитывая что данный электродвигатель участвует в процессе самозапуска, в том числе и при переключении ячеек питания. В этом случае значение 
, полученное по формуле (2), нужно увеличить в 1,4 раза
Пример 3:
3.2 Максимальный бросок пускового тока при самозапуске составит:
Ток срабатывания токовой отсечки выбираем равным или большим полученного расчетного значения броска пускового тока, т.е. 
Выбранные нами трансформаторы тока по соотношению проверяем по соотношению (6) [1]:
Пример 3:
3.3 Вычисляем
Из соотношения (6-4) видно, что для выбранных трансформаторов тока соотношение (6) выполняется, так погрешность трансформаторов тока не будет превышать 10%. Поэтому можно продолжать расчет.
В связи с тем, что в [2] возможность использования дифференциальной токовой защиты связана с коэффициентом чувствительности ТО, необходимо определить значение тока двухфазного КЗ на вводах питания электродвигателя по формуле (7) [1]:
Пример 3:
3.4 Расчетный ток двухфазного КЗ на вводах питания электродвигателя:
Коэффициент чувствительности, представляет собой отношение расчетного значения фазного тока при металлическом КЗ в пределах защищаемой зоны к фазному току, соответствующему срабатыванию защиты.
Значение коэффициента чувствительности kч вычисляем по формуле (8) [1]:
Пример 3:
3.5 Коэффициент чувствительности:
В связи с тем, что значение коэффициента чувствительности равно 1,32 (т.е. меньше 2), необходимо применять дифференциальную токовую защиту.
Расчетное значение максимального тока небаланса 
, соответствующее максимальному броску пускового тока электродвигателя Iбр.пуск находим по формуле (9), приведенной в [2].
Для вычисления по этой формуле необходимо знать полную относительную погрешности трансформатора тока 
- при токе, соответствующем максимальному броску апериодической составляющей пускового тока электродвигателя (для ТТ, установленных со стороны нейтрали электродвигателя).
Для определения этой погрешности можно воспользоваться типовой кривой намагничивания [5] (см. также рис. 5 в [2]). Однако для повышения точности расчета необходимо использовать кривую намагничивания для того типа трансформатора тока, который использован в системе защиты.
Для дальнейшего расчета по кривой, приведенной на рис. 5, принимаем значения 
.
Значения остальных величин, входящих в формулу (9) приведены в [2], что позволяет найти искомое значение:
Пример 3:
3.5 Расчетное значение расчетное значение максимального тока небаланса , соответствующее максимальному значению броска пускового тока электродвигателя с учѐтом апериодической составляющей :
Основная относительная погрешность измерения дифференциального тока цифровым устройством 
и складывается из погрешностей измерения двух токовых каналов, погрешность каждого - 2,5%;
Технологический запас, обусловленный наличием дополнительной погрешности измерения устройством, в данном расчете принимаетсяb равным половине основной погрешности измерения дифференциального тока ( 
).
Максимальный ток небаланса в цепях дифференциальной защиты находим по формуле (10) [2] в которой учтено значение коэффициента отстройки 
:
Пример 3:
3.6 Используя полученное в формуле (9-2) значение, находим:
Коэффициент торможения дифференциальной находим по формуле (11) [2], а результат округляем в большую сторону (до сотых долей):
3.7 Вычисляем
Следующий этап расчета – определение уставки срабатывания дифференциальной токовой отсечки ДТО по формуле (12) [2]:
Пример 3:
3.8 Подставив полученные ранее значения коэффициента торможения и максимального броска пускового тока в формулу (12), получим значение уставки IДТО:
Расчет уставки 
начнем с определения максимального тока небаланса при номинальном токе электродвигателя по формуле (13) [2]:
Пример 3:
3.9 Подставив полученные ранее значения в формулу (13) получим:
Значения 
и 
соответствуют использованным в формуле (9-2), а значение полной относительной погрешности ТТ установленных со стороны нейтрали электродвигателя при номинальном токе электродвигателя 
.
В связи с тем, что по заданию ток срабатывания ДЗТ 
должен превышать номинальный ток двигателя, то в формулу для определения уставки (14) [2] подставляем значения номинального тока электродвигателя и коэффициента отстройки 
:
Пример 3:
3.10 Учитывая сказанное, значение уставки Iдзт равно:
Для построения характеристики ДЗТ определим значения тока торможения 
, при котором происходит излом характеристики дифференциальной защиты по формуле (16) [2]:
Пример 3:
3.11 Учитывая сказанное, значение тока торможения Iторм1 равно:
Получив значение тока торможения, проверяем трансформаторы, установленные в нейтрали электродвигателя. Такая проверка необходима потому, что сопротивление токовых цепей со стороны нейтрали (по проекту – 1 Ом) выше, чем сопротивление токовых цепей со стороны питания [по проекту 0, 5 Ом, см. формулу (6-4)].
Увеличение сопротивления токовых цепей приводит к уменьшению кратности тока, при которой погрешность трансформатора тока данного типа не превышает 10%, до 15 [3].
Проверяем выполнения соотношения (6) [1] для расчетного значения тока торможения 
:
Пример 3:
3.12 Подставив значения в соотношение (6), получим:
Выполнение соотношения (6-5) позволяет использовать выбранные трансформаторы тока в данной схеме защиты. Характеристика дифференциальной токовой защиты, построенная по результатам расчета приведена на рис. 10.
Проверяем чувствительность ДЗТ и ДТО, для чего находим значения коэффициентов чувствительности защиты при двухфазном КЗ на вводах питания электродвигателя по формуле (17) [2]:
Пример 3:
3.13 Подставив значения в формулу (17) получим:
Поскольку коэффициенты чувствительности для значений и 
больше 2, то защита удовлетворяет требованиям ПУЭ [2].
Выдержка времени для ДТО и ДЗТ устанавливается нулевой.
Для исключения ложного срабатывания дифференциальных защит вводим их блокирование при снижении максимального из трѐх фазных токов со стороны питания электродвигателя ниже 75% тока холостого хода.
Таким образом, в ячейке питания двигателя при непосредственном пуске в блоке БМРЗ предусмотрено три защиты – ТО, ДТО и ДЗТ.
Продолжим расчет уставок для блока БМРЗ, установленного в ячейке, обеспечивающей питание устройства плавного пуска УПП электродвигателя.
В связи с тем, что условия прямого пуска для данной ячейки те же самые, значение максимального броска пускового тока при участии в самозапуске будет таким же, как найденное ранее по формуле (2-4), т.е. 
.
Ток срабатывания ТО выбираем таким же, как ранее, т.е. . В ранее выполненных расчетах было показано, что условие (6) выполняется [см. (6-4)], поэтому для этой части схемы защиты можно использовать трансформаторы тока ТЛМ10-5-82 с сердечником типа Р и коэффициентом трансформации 400/5 при сопротивлении токовых цепей не превышающем 1 Ом.
Значение тока двухфазного КЗ на вводах питания УПП при одинаковых исходных данным буде равно ранее вычисленному по формуле (7-3) значению, т.е. 
.
Коэффициент чувствительности для выбранного тока срабатывания ТО и рассчитанного значения двухфазного тока КЗ будет аналогичен найденному ранее по формуле (8-3), т.е. 1,32. В связи с тем, что коэффициент чувствительности меньше 2, то в блоке БМРЗ, установленном в этой ячейке, помимо токовой отсечки ТО необходимо применить дифференциальную токовую отсечку ДТО (см. рис. 9)
Продолжим расчет и определим максимальный бросок пускового тока при плавном пуске с помощью устройства УПП по формуле (18):
где 
- предельная кратность пускового тока, задаваемая при настройке устройства плавного пуска (УПП).
Значение kУПП выбирают из диапазона 3 ÷ 4 или ориентируются на указания, приведенные в документации на УПП.
Пример 3:
3.14 Подставив значения в формулу (18) получим:
Уставку срабатывания ДТО находят по формуле (19):
Пример 3:
3.15 Подставив значения в формулу (19) получим:
Проверим выполнение соотношения (6) и убедимся, что трансформаторы тока обеспечивают погрешность не более 10% для данного значения уставки срабатывания и сопротивления токовых цепей.
Для проверки чувствительности ДТО найдем коэффициент чувствительности защиты при двухфазном КЗ на вводах питания электродвигателя по формуле (17):
Пример 3:
3.16 Подставив значения в формулу (17) получим:
Поскольку значение коэффициента чувствительности больше 2, данная защита удовлетворяет требованиям ПУЭ.
По полученным при расчете данным строим характеристику защиты (рис. 11).
Для данной защиты принимаем выдержку времени равной нулю.
Применять дифференциальную токовую защиту с торможением в ячейке с УПП нецелесообразно.
Автор: Гондуров С.А., Михалев С.В., Пирогов М.Г., Захаров О.Г.
12 июля 2011 в 08:56 4800
14 ноября 2012 в 10:00 3903
27 февраля 2013 в 10:00 2269
21 июля 2011 в 10:00 2191
29 февраля 2012 в 10:00 1858
24 мая 2017 в 10:00 1634
16 августа 2012 в 16:00 1603
28 ноября 2011 в 10:00 1361
31 января 2012 в 10:00 1303
20 июля 2012 в 10:00 1110
energoboard.ru
Защита блока генератор–трансформатор, работающего на сборные шины 110 кВ
Предназначена для ликвидации асинхронного режима генератора, характеризующегося большими колебаниями активной и реактивной мощности, что может привести к развитию аварии...
Комплекс томатного сока
Разъединитель - это коммутационный аппарат, предназначенный для коммутации цепи без тока...
Проектирование электрического двигателя для вентилятора
Механической характеристикой двигателя называется зависимость частоты вращения ротора от момента на валу n = f (M2). Так как при нагрузке момент холостого хода мал, то M2 ? M и механическая характеристика представляется зависимостью n = f (M)...
Разработка трансформаторной подстанции
Для расчета номинального тока берем расчетную мощность из таблицы 2.1. Согласно задания на дипломное проектирование ; . (2.11) По данному расчетному току выбираем кабель типа АВВГ (4Ч4,0 мм2), алюминиевый с . Этот же кабель ставим в сеть резерва...
Расчет асинхронного двигателя с короткозамкнутым ротором
...
Расчет электродвигателя с короткозамкнутым ротором
...
Расчет электропривода навозоуборочного транспортера
При эксплуатации электродвигателей в помещениях, где могут иметь место химически активные пары или газы, возможно оседание на обмотках пыли и других веществ, нарушающих естественное охлаждение, а также в сырых помещениях...
Расчет электроснабжения термического цеха
Расчетный ток кабеля 6 кВ в нормальном режиме Кабель с бумажной изоляцией марки ААБ (алюминиевые жилы, бумажная изоляция, алюминиевая оболочка, бронированный), проложен в земле...
Релейная защита и автоматизация подстанции
Расчёт защиты выполняется для синхронного двигателя СТД-630-2УХЛ4 мощностью 735 кВА...
Релейная защита и расчет токов короткого замыкания
Для защиты асинхронных электродвигателей напряжением выше 1000 В предусматриваются следующие...
Электрооборудование вентилятора
Максимально-токовая защита где - ток срабатывания реле, А -коэффициент надёжности, равный 1,2, - кратность пускового тока, - номинальный ток двигателя, А, - коэффициент схемы, - коэффициент возврата, равный 0,85...
Электрооборудование предприятия "Апатит"
Определяю коэффициент чувствительности пускателей электроприёмников: Для ВДПУ: Kч= Дальнейшие расчёты провожу аналогично и свожу в таблицу. Таблица 21 - Коэффициент чувствительности пускателей Приёмник Пускатель Iпуск, А Iрп, А Ik2...
Электроснабжение и энергообеспечение комплекса томатного сока
Разъединитель -- это коммутационный аппарат, предназначенный для коммутации цепи без тока ГОСТ Р 50345-99 Аппаратура малогабаритная электрическая. Автоматические выключатели для защиты от сверхтоков бытового и аналогичного назначения, раздел 3.1.1....
Электроснабжение комплекса томатного сока
Разъединитель -- это коммутационный аппарат, предназначенный для коммутации цепи без тока...
Электроснабжение корпуса промышленного предприятия содержащего компрессоры и сварочные выпрямители
...
fis.bobrodobro.ru
