Расчёт защиты от перегрузок

Ток
срабатывания релейной защиты от
перегрузок выбирается из условия
возврата
токового реле при минимальном токе
трансформатора:

Где
k_отс=
1,05.

Выбираем
реле РТ-40/20.

Время
срабатывания защиты от перегрузок
выбирается на ступень больше времени
защиты трансформатора от внешних КЗ:

В
соответствии с ПУЭ на трансформаторах
большой мощности устанавливается
газовая защита. В данном трансформаторе
такая защита необходима.

Обмотки большинства трансформаторов
помещены в бак с маслом, которое выполняет
роль изолятора и охладителя обмоток.
При межвитковых КЗ и других

повреждениях обмотки
трансформатора, масло нагревается и
разлагается, на использовании этого
явления и основана газовая защита.
Выполнена защита на газовом
реле, которое устанавливается в трубе,
соединяющей бак трансформатора с
расширительным баком. Состоит из кожуха
и двух, расположенных внутри него
поплавков с ртутными контактами,
замыкающимися при изменении положения
поплавков. Один
поплавок расположен выше, другой — ниже.

При слабом газообразовании, и (или)
при незначительном снижении уровня

масла
контакты верхнего поплавка замыкаются,
и сигнал проходит в диспетчерское
управление. При бурном газообразовании
и (или) значительном снижении уровня
масла контакты нижнего слоя замыкаются,
и трансформатор автоматически
отключается.

Достоинства:
высокая чувствительность и реагирование
практически на все виды
повреждений внутри бака, сравнительно
небольшое время срабатывания, простота
выполнения, способность защищать
трансформатор при недопустимом снижении
уровня масла по любым причинам.

Недостатки:

— не реагирует на повреждения
вне бака;

—
защита может сработать ложно при
попадании в бак воздуха (при доливке
масла,
после ремонта систем охлаждения и т. д.),
следовательно, газовую защиту нельзя
использовать в качестве единственной
защиты трансформатора от внутренних
повреждений.

7. Расчет
   защиты асинхронного двигателя (М3)
   напряжением 0.4 кВ

Релейная защита электродвигателей, так
же как и защита генераторов и
трансформаторов, должна реагировать
на внутренние повреждения и опасные
ненормальные режимы.

Защита электродвигателей должна
обеспечивать возможность их самозапуска,
т.е. она не должна преждевременно
отключать электродвигатели как при
понижении напряжения, так и при его
восстановлении.

Защита
электродвигателей напряжение 500 В и
ниже осуществляется, исходя из тех же
требований, что и электродвигателей
более высоких напряжений.

Для
этих электродвигателей применяются:
а) мгновенная защита от междуфазных
к.з.; б) защита от перегрузок; в) защита
минимального напряжения.

Однако
часто при небольшой мощности
электродвигателей ниже 1000 В и во многих
случаях малоответственных двигателей
защиты имеют свои особенности, а именно
для них в значительно большей мере
применяется защита предохранителями;
в ряде других случаев допускаются схемы
соединения, при которых отключение к. з.
в одном электродвигателе осуществляется
выключателем, установленным на
ответвлении, питающем несколько
электродвигателей; для защиты минимального
напряжения широкое распространение
имеют магнитные пускатели.

Определяем
длительный ток в линии:

Определяются данные и выбирается
автоматика защиты – тепловое реле
(АЗ-ТР).

Номинальный
ток магнитного пускателя
должен быть не меньше номинального тока
электродвигателя. Этому соответствует
магнитный пускатель ПМ12-125 сВ него встраивают тепловое реле РТЛ.
Необходимо, чтобы ток несрабатывания
релебыл не менее номинального тока
электродвигателя. Этому соответствует
реле РТТ-3, которое позволяет регулировать
токв
пределах 106…143 А.

Определяются
данные и выбирается автоматика
защитытипа
предохранителя с наполнением ПН-2:

Для
легкого пуска

Выбираем
предохранитель ПН – 2 с номинальным
током патрона 250 А и плавкую вставку с

Расчет уставок для цифровых устройств релейной защиты | Публикации

Параметры срабатывания любого устройства релейной защиты должны отвечать требованиям, изложенным ПУЭ [1] (см. главы 3.2, 5.3).

Для правильного выбора уставок срабатывания в руководствах по эксплуатации цифровых устройств релейной защиты, выпускаемых НТЦ «Механотроника», традиционно приводились методики их расчета только для наиболее сложных алгоритмов защиты.

В связи со значительным увеличением количества выпускаемых цифровых устройств и выдвижением новых требований организациями, проводящими аттестацию цифровых устройств для применения их на объектах ОАО «ФСК ЕЭС», в эксплуатационную документацию были введены методики расчета уставок для всех алгоритмов защиты, предусмотренных в цифровых устройствах производства НТЦ «Механотроника».

Для этого предприятие разработало методические указания по расчетам уставок, которые полностью учитывают:

• требования и рекомендации, изложенные в ПУЭ;
• особенности алгоритмов защиты, используемых в цифровых блоках серий БМРЗ и БМРЗ-100.

Разработка методических указаний была выполнена специалистами НТЦ «Механотроника» при участии к. т.н. Соловьёва А.Л., заведующего кафедрой релейной защиты и автоматики электрических станций, сетей и систем Петербургского Энергетического института повышения квалификации.

Настоящая публикация открывает серию статей в которых приведены методики расчета уставок, иллюстрированные практическими примерами.

Расчёт уставок токовой отсечки для электродвигателей

Согласно ПУЭ [1] однорелейная токовая отсечка [1], защищающая от многофазных замыканий, в обязательном порядке должна быть предусмотрена для электродвигателей мощностью менее 2 МВт.

В тех случаях, когда однорелейная токовая отсечка не удовлетворяет требованиям чувствительности, то для защиты электродвигателей мощностью менее 2 МВт можно использовать двухрелейную токовую отсечку.

Сразу необходимо отметить, что однорелейная токовая отсечка, в которой использован сигнал, получаемый как разность токов двух фаз, имеет в раз худшую чувствительность, чем двухрелейная схема с двумя трансформаторами тока [2].

ПУЭ рекомендует применять двухрелейную токовую отсечку для защиты электродвигателей мощностью 2 МВт и более, имеющих защиту от однофазных замыканий на землю, действующую на отключение.

Если же защита от однофазных замыканий на землю отсутствует, то для электродвигателей мощностью 2 МВт и более следует применять трехрелейную токовую отсечку с тремя трансформаторами тока.

ПУЭ допускает применять двухрелейную токовую отсечку для защиты электродвигателей мощностью 2 МВт и более, не имеющих защиты от однофазных замыканий на землю. Однако в этом случае необходимо дополнительно предусмотреть защиту от двойных замыканий на землю.

Наиболее просто и полно все требования, изложенные в ПУЭ, реализуются при использовании серийно выпускаемых устройств БМРЗ и БМРЗ-100 предназначенных для защиты синхронных и асинхронных электродвигателей. В ряде исключительных случаев для этих же целей возможно применить устройства БМРЗ и БМРЗ-100 для защиты кабельных и воздушных линий.

Для защиты асинхронных и синхронных электродвигателей используется первая ступень алгоритма максимальной токовой защиты МТЗ с нулевой выдержкой времени.

Упрощенная функциональная схема этого алгоритма приведена на рис. 1.

Рис. 1 Схема алгоритма максимальной токовой защиты
(ТО — первая ступень МТЗ) по [4]

При превышении любым из фазных токов IA, IB, IC уставки соответствующего компаратора 1-3 возникает сигнал «Пуск I>» [2] и при отсутствии блокирующих сигналов начинает отсчет времени элемент выдержки времени 5.

При использовании первой ступени МТЗ в качестве токовой отсечки ТО выдержка времени устанавливается равной нулю. Поэтому сигнал «Откл. I >» на выходе алгоритма появляется после сигнала «Пуск I>» без временной задержки.

Блокирование срабатывания любой ступени МТЗ выполняется элементом 4 как внешним сигналом, так и в цикле АПВ. Сигнал блокирования поступает на элемент 13.

В связи с тем, что в данном алгоритме устанавливается нулевое значение выдержки времени, то необходимость ускорения срабатывания алгоритма (при ручном включении выключателя или в цикле АПВ) отсутствует

В устройствах серий БМРЗ и БМРЗ-100 предусмотрено необходимое количество цифровых реле максимального тока для каждой фазы, поэтому применение предусмотренной в ПУЭ отсечки в виде однорелейной схемы на наш взгляд так же нецелесообразно.

Рассмотрение методики расчета уставок для ТО сопровождается практическими примерами, в которых используется асинхронный двухскоростной двигатель АДО-1600/1000-10/12 с прямым пуском на 1-й скорости.

Исходные данные для расчета

• Мощность на валу двигателя для 1-ой скорости:
• Мощность на валу двигателя для 2-ой скорости:
• Коэффициент мощности для 1-ой скорости:
• Коэффициент мощности для 2-ой скорости:
• Номинальное напряжение:
• КПД для 1-ой скорости:
• КПД для 2-ой скорости:
• Кратность пускового тока для 1-ой скорости:
• Кратность пускового тока для 2-ой скорости:
• Значение тока трехфазного КЗ на вводах питания электродвигателя:

Двигатель участвует в процессе самозапуска, который может осуществляться как на 1-ой, так и на 2-ой скорости.

Максимальное сопротивление токовых цепей со стороны питания электродвигателя (проектное значение) — не более 0,5 Ом.

Для расчета уставок токовой отсечки необходимо знать номинальный ток электродвигателя. Если значение этой характеристики не приведено в документации двигателя, определить его можно по формуле (1):

А
(1)

где — номинальная мощность электродвигателя, кВт; — номинальное линейное действующее напряжение двигателя, кВ; — номинальный к.п.д. электродвигателя; — номинальный коэффициент мощности электродвигателя.

По номинальному току электродвигателя необходимо выбрать трансформаторы тока (сигнал с их вторичных обмоток поступает на токовые входы IA, IB, IC цифрового устройства, показанные на рис. 1) с таким коэффициентом трансформации, чтобы при номинальном токе электродвигателя вторичный ток не превышал 5 А. Рекомендуемый диапазон изменения вторичного тока от 1 до 4 А.

Для оценки пригодности выбранного трансформатора тока по погрешности, соответствующей предельной кратности тока необходимо определить максимальные броски пускового тока электродвигателя (рис. 2)

Рис. 2 Пример пусковой характеристики электродвигателя

Принято считать, что процесс пуска электродвигателя завершен, когда пусковой ток станет меньше 1,25 I_{ном. дв.}.

Значение максимального пускового тока при прямом пуске электродвигателя с учетом апериодической составляющей находят по формуле (2):

А
(2)

где — коэффициент, учитывающий апериодическую составляющую пускового тока машины, принимается 1,8; — кратность пускового тока машины (как правило, 3 ÷ 8).

Уставку срабатывания ТО I>>> выбирают такой, чтобы выполнялось соотношение (3):

(3)

При расчете уставок для двигателей с реакторным пуском максимальный бросок пускового тока двигателя при реакторном пуске определяют по формуле (4):

А
(4)

где — индуктивное сопротивление сети; — индуктивное сопротивление реактора.

Значение полного пускового сопротивления двигателя, входящее в формулу (4) находят по соотношению (5)

Ом
(5)

Обоснование этой формулы можно найти в работе [5] на стр. 22. Полученное таким образом значение используют в соотношении (3).

Для двигателя, работающего в режиме самозапуска, значение тока полученное по формулам (2) или (4) необходимо увеличить в 1,3 — 1,4 раза, так как в этом режиме напряжение на двигателе может достигать 1,3- 1,4 номинального значения.

Выбранный ранее трансформатор тока (см. п. 1.3 Примера) проверяем на соблюдение требования, установленного в п.п. в п. 3.2.29 ПУЭ [1]

(1,1I>>>) < (к_Т х I _ном)
(6)

• Где к_Т — кратность тока КЗ при допустимой погрешности 10% .
• I _ном — номинальный первичный ток трансформатора тока.

В связи с тем, что погрешность выбранного ранее трансформатора тока с коэффициентом трансформации k_рт = 200/5 превышает 10% при токе двигателя, превышающем уставку срабатывания на 10% (),выбираем трансформаторы тока этого же типа, но с коэффициентом трансформации 300/5.

Проверим выполнения требования (6) для такого трансформатора.

Убедившись в том. что выбранные трансформаторы тока соответствует требованиям, изложенным в ПУЭ, продолжим дальнейшие расчеты.

Значение тока двухфазного КЗ на вводах питания электродвигателя определяем по формуле (7):

А,
(7)

где — значение тока трехфазного КЗ на вводах питания электродвигателя (см. выше исходные данные для расчета).

Коэффициент чувствительности защиты при двухфазном КЗ находим по формуле (8):

(8)

Данный коэффициент чувствительности представляет собой отношение расчетного значения фазного тока при металлическом КЗ в пределах защищаемой зоны к фазному току, соответствующему срабатыванию защиты.

В заключение отметим, что при расчете уставок для синхронного двигателя следует учитывать, что машина запускается в асинхронном режиме, поэтому значение броска пускового тока находят аналогично тому, как это было сделано в приведенных примерах.

Отстройка ТО выполняется от двух параметров:

• броска апериодической составляющей пускового тока;
• тока несинхронного включения двигателя.

Литература

1. Правила устройства электроустановок. М.: Госэнергонадзор России, 1998 год, 608 с.
2. Александров А.М. Выбор уставок срабатывания защит асинхронных электродвигателей напряжением выше 1 кВ. СПб: ПЭИПК, 2010
3. Королев Е.П. , Либерзон Э.М. Расчеты допустимых нагрузок в токовых цепях релейной защиты. — М.:«Энергия», 1980/
4. Шнеерсон Э.М. Цифровая релейная защита. М.: Энергоатомиздат, 2007, 549 с.
5. Корогодский В.И., Кужеков С.Л., Паперно Л.Б. Релейная защита электродвигателей напряжением выше 1 кВ. М.:Энергоатомиздат, 1987

[1] Существует мнение, что этот термин возник потому, что алгоритм токовой отсечки обеспечивает защиту только части объекта, его отсека (см. www.rza001.narod.ru).

[2] По традиции в цифровых устройствах, выпускаемых НТЦ «Механотроника» характеристики первой, второй и третьей ступеней обозначают так: I>>> (первая ступень), I>> (вторая ступень), I> (третья ступень)

Гондуров С.А., Михалев С.В.,
Пирогов М.Г., Захаров О.Г.
НТЦ «Механотроника», С-Петербург

Настройки PSM и TMS Расчет реле: Защита

Пожалуйста, поделитесь и распространите информацию:

PSM и TMS настройки, которые являются Множитель настройки штекера и Настройка множителя времени являются настройками используемого реле указать пределы его срабатывания. Чтобы легко понять эту концепцию, лучше узнать о настройках электромеханических реле. Если мы сначала проясним концепцию этих реле, то понимание настроек числового реле станет легким.

Настройки PSM и TMS:

• Множитель настройки штекера указывает, насколько опасна неисправность и в какое время ее следует устранить. Изменение положения штекера изменяет количество витков катушки звукоснимателя.

• Настройка множителя времени используется для изменения значения срабатывания реле. Если больше, то реле сработает дольше, и наоборот. Изменение положения настройки ТМС изменяет расстояние между контактом вращающегося диска и катушкой.

Давайте посмотрим, как рассчитать эти настройки PSM и TMS реле.

Расчет настроек TMS:

Рабочие характеристики реле

На приведенном выше рисунке показаны временные характеристики реле максимального тока . Используя их, мы можем рассчитать

Фактическое время работы реле = (Время, полученное из графика PSM и времени работы) * TMS

Расчет настроек PSM:

Из приведенного ниже рисунка видно, что , когда положение штекера увеличивается, время в секундах уменьшается.

Пример настройки реле показан на рисунке ниже.

Положение штекера на реле

Положение штекера установлено в 2,5 раза или 250% от номинального тока ТТ.

Это даст значение тока срабатывания.

I (срабатывание) = положение вилки (PSM) * Номинальный ток ТТ

PSM = I (срабатывание)/ I (номинальный ток)

Вилка реле

0066 несколько примеры, чтобы понять, что такое PSM.

Иногда необходимо заменить старые трансформаторы тока на новые для модернизации системы. В этом случае необходимо изменить значение множителя настройки штекера, и нет необходимости изменять TMS.

При замене старого ТТ на новый следует помнить, что ток срабатывания реле не должен изменяться.

Расчет PSM

Метод – 1:

Пример-1:

Старый коэффициент ТТ – 75/1 A, PSM – 0,75

Новый коэффициент трансформации трансформатора тока — 100/5A

Замена старого трансформатора тока на новый
Трансформатор следующий порядок действий.

75 % от 75 А = 75 * 0,75

= 56,25 А

Значит для 100 А–56,25 %

Следовательно, значение New PSM = 0,5625

Пример 2:

Старый ТТ Коэффициент трансформации 75/1 A, PSM – 1,0

Новый коэффициент трансформации трансформатора тока 100/5 A

Для замены старого трансформатора тока на новый
Трансформатор следующий порядок действий.

100 % от 100 А = 75 * 1

= 75 А

Значит для 100 А– 75 %

Следовательно, значение New PSM = 0,75 90 003

Пример 3:

Старый коэффициент ТТ — 600/1 A, PSM – 1,05

Новый коэффициент трансформации трансформатора тока- 800/5A

Замена старого трансформатора тока на новый
Трансформатор следующий порядок действий.

105% от 600А =600 * 1,05

= 630А

630А сколько процентов от 800А

630/800= 0,7875

Значит для 800А — 78,75% PSM Метод – 2:

Однако есть простая формула чтобы узнать значение нового PSM

Здесь New PSM = (старый первичный ток ТТ * старый PSM) / новый первичный ток CT

Используя эту формулу

Для приведенного выше примера 1

PSM = 75 * 0,75/100 = 0,5625

Для приведенного выше примера 2

PSM = 75 * 1/100 = 0,75

Для приведенного выше примера 3

ПСМ = 600 * 1,05/800 = 0,7875

Расчет
тока срабатывания реле:

При замене трансформатора тока на новый наша цель состоит в том, чтобы среагировать на реле в течение того же времени в любом случае для одного и того же значения тока короткого замыкания.

Чемодан-1 для
Старый КТ:

Старый коэффициент ТТ — 600/1 А, PSM — 1,05

Реле
Ток срабатывания (первичный) = Положение вилки (PSM) * Номинальный первичный ток ТТ

Ток срабатывания реле Первичная сторона = 1,05 * 600 = 630A

Вариант 2 для
Новый ТТ:

Новый коэффициент ТТ — 800/5A

Мы рассчитали, что новый PSM =0,7875

Ток срабатывания реле Первичная сторона = 0,7875 * 800 = 630A

9000 2 Отсюда мы можем понять из приведенного выше обсуждения, что даже хотя ТТ заменяется, его ток срабатывания не должен измениться.

Что представляет собой К-фактор защиты двигателя от тепловой перегрузки?

Кашиш Джейн

Кашиш Джейн

Инженер-электрик в L&T-Sargent & Lundy Limited

Опубликовано 24 мая 2020 г.

+ Подписаться

Расчет уставок реле является частью исследования энергосистемы, выполняемого для бесперебойной работы станции. Для защиты оборудования от повреждений необходимо принять несколько функций защиты.

Двигатели часто называют рабочей лошадкой любого промышленного предприятия. Таким образом, необходима надлежащая защита двигателя, чтобы свести к минимуму отказ и предотвратить его повреждение. Для защиты двигателя от неисправности необходимо применить несколько функций защиты.

Защита от тепловой перегрузки является одной из основных защит, необходимых для защиты двигателя. Типичная кривая теплового предела двигателя показана на рис.1. Кривые ускорения на рис. 1 показывают величину тока и соответствующее время, необходимое двигателю для разгона от состояния останова до нормального рабочего состояния.

Рис. 1: Тепловые пределы двигателя и кривые ускорения

При расчете настроек защиты от тепловой перегрузки мы часто сталкиваемся с параметром, т. е. « K — Фактор ». Что на самом деле представляет собой этот K -множитель?

K — Коэффициент коэффициент смещения дисбаланса , который отражает степень экстра нагрев, вызванный составляющей обратной последовательности тока двигателя.

Этот отрицательный фазный ток вызовет дополнительный нагрев ротора. Когда двигатель работает, ротор вращается в направлении тока прямой последовательности с близкой к синхронной скоростью. Ток обратной последовательности, чередование фаз которого противоположно току прямой последовательности и, таким образом, противоположно направлению вращения ротора, создает напряжение ротора, которое создает значительный ток в роторе, имеющий прибл. удвоенная частота по сравнению с частотой сети.

Скин-эффекты в стержнях ротора на этой частоте могут вызвать значительное увеличение нагрева ротора, что не учитывается в обычной тепловой модели. Тепловая модель может быть смещена для отражения дополнительного нагрева, вызванного током обратной последовательности при работающем двигателе. Это смещение осуществляется путем создания эквивалентного тока нагревательного двигателя.

Где,

Ieq      = эквивалентный ток нагрева двигателя                                                                                        

IM       = Ток двигателя

I1        = Составляющая прямой последовательности тока двигателя

I2        = Составляющая обратной последовательности тока двигателя 90 003

K         = коэффициент смещения дисбаланса

 ухудшение характеристик двигателя в зависимости от асимметрия напряжения (рекомендованная NEMA) также должна учитываться при настройке асимметрии Bias K – Коэффициент. Величина снижения номинальных характеристик двигателя для различных значений K , введенный для установки коэффициента смещения из-за асимметрии, показан на рис.