2. Выбор тока плавкой вставки предохранителей для защиты асинхронного электродвигателя
При выборе предохранителей для защиты асинхронных двигателей руководствуемся рекомендациями, изложенными в [4, стр.98-стр.116].
Условия выбора предохранителя:
(2.2)
где - номинальный ток плавкой вставки, А; - номинальный ток двигателя, А; - коэффициент, учитывающий условия пуска двигателя; = 1,6 ÷ 2,0 при тяжелом пуске; = 2,5 при легком пуске; - пусковой ток двигателя, А.
(2.3)
(2.4)
где - кратность пускового двигателя ( 5÷7 ); - номинальные величины мощности, напряжения, коэффициента мощности и КПД двигателя.
Для двигателя М1:
А
Принимаем к установке предохранитель типа: НПН2; = 63 А; = 25 А; [2, стр.371].
Для остальных двигателей расчеты аналогичны. Результаты расчетов приведены в табл. 2.1.
Таблица 2.1 Результаты выбора предохранителей
Двигатель
кВт
, А
Предохранитель
Тип
М1
5
10,27
51,35
20,54
НПН2
63
25
М2
60
123,27
616,35
246,54
ПН2
250
М3
7,5
15,41
77,05
30,82
32
М4
5,5
11,3
56,5
22,6
М5
4
8,22
41,1
16,44
20
М6
15
154,1
61,64
Предохранитель FU3, от которого запитана группа электродвигателей, выбирается согласно следующих условий:
, (2.5)
, (2.6)
где и -пусковой и номинальный ток максимального по мощности двигателя, питающегося от выбираемого предохранителя, А; - коэффициент спроса для этого двигателя (так как не дано иное, принимаем =1); - расчетный ток двигателей, питающихся от выбираемого предохранителя, А.
(2.7)
А .
Принимаем к установке предохранитель типа ПН2; = 400 А; = 355 А; [2, стр.371].
Для обеспечения селективности действия защиты для предохранителя FU2 принимаем плавкую вставку с номинальным током: = 630 А.
Предохранитель типа: ПН2; = 630 А; = 630 А; [2, стр.371].
3. Выбор установок автоматов
При выборе автоматов для защиты асинхронных двигателей руководствуемся рекомендациями, изложенными в [4, стр.98-стр.116].
Условия выбора:
(3.1)
(3.2)
где - номинальный ток уставки теплового расцепителя автомата, А;
- номинальный ток уставки электромагнитного расцепителя автомата, А;
Автомат для двигателя М1:
Выбираем автомат типа АЕ 2023М, =12,5 А, = 87,5 А, без выдержки времени (t = 0 с.).
Для остальных двигателей выбор производится аналогично. Результаты приведены в таблице 3.1.
Таблица 3.1 Результаты выбора автоматического выключателей
,А
64,19
АЕ 2023
12,5
87,5
770,44
АЕ 2063 М
160
800
96,31
16
112
70,63
51,38
10
70
192,63
АЕ 2043 М
31,5
220,5
Выбор автомата QF3.
Автомат, от которого запитана группа двигателей выбирается по следующим условиям:
(3.3)
(3.4)
где - возможный кратковременный ток через автомат, А.
(3.5)
Принимаем автомат типа АВМ-4Н, = 200 А, = 1000 А [2 стр.371].
Принимаем такой же автомат и для QF2. Автоматы типа АВМ – 4Н имеют регулируемую (0-10 с ) выдержку времени, что позволяет получить требуемую ступень селективности.
Выбор автомата QF1.
Ток уставки автомата определяем из условия:
(3.6)
где - номинальный ток трансформатора Т9.
Принимаем автомат серии Э «Электрон» типа ЭО40С, = 6300 А [2 стр.379].
4. Проверка чувствительности предохранителя
Чувствительность предохранителя обеспечивается, если выполняется условие:
(4.1)
где = 44680 А – ток однофазного замыкания на землю (табл. 1.1).
Для двигателя М1: А;
Для двигателя М2: А;
Для двигателя М3: А;
Для двигателя М4: А;
Для двигателя М5: А;
Для двигателя М6: А;
Предохранитель FU3: А;
Предохранитель FU2: А.
Рассчитанная величина тока КЗ значительно превышает полученные величины, следовательно предохранители обладают достаточной чувствительностью.
5. Проверка чувствительности автоматов
Чувствительность автоматов обеспечивается, если выполняется условие:
(5.1)
Автомат QF3 (QF2): А.
Автоматы обладают достаточной чувствительностью.
Чувствительность вводного автомата проверяем по условию:
(5.2)
где =35420 А – ток фазного КЗ на стороне НН трансформатора (табл. 1.1);
Вводной автомат обладает достаточной чувствительностью.
6. Время срабатывания предохранителя и автомата
Время срабатывания плавкой вставки предохранителя определяем по типовым характеристикам зависимости времени сгорания плавкой вставки предохранителя от величины тока, протекающего по предохранителю [8, стр.384].
При токе КЗ =40900 А время сгорания плавкой вставки предохранителя составит:
Для двигателя М1: с;
Для двигателя М2: с;
Для двигателя М3: с;
Для двигателя М4: с;
Для двигателя М5: с;
Для двигателя М6: с;
Предохранитель FU3: с;
Предохранитель FU2: с.
Время срабатывания автомата с мгновенным расцепителем равно нулю, т.е. автоматы, защищающие двигатели, срабатывают мгновенно.
Время срабатывания автомата QF3, защищающего группу двигателей, принимаем на ступень селективности больше, чем у автоматов двигателей.
(6.1)
- ступень селективности, принимаем равной 0,2 с.
с
7. Проверка селективности между элементами релейной защиты
Селективность между последовательно установленными предохранителями соблюдается, если выполняется условие [8,стр.384]:
(7.1)
где - время сгорания плавкой вставки предохранителя, расположенного ближе к источнику питания; - время сгорания плавкой вставки предохранителя, расположенного ближе к нагрузке; коэффициент 1,7-3 учитывает конструктивные особенности плавких вставок.
Наибольшее время сгорания имеет предохранитель, защищающий двигатель М2
с.
с,
чем меньше времени, определенного для FU3 по типовым характеристикам: с.
чем меньше времени, определенного для предохранителя FU2 по типовым характеристикам: с.
Селективность действия автоматических выключателей обусловлена выдержками времени рассчитанными в Пункте 6.
8. Расчет защиты двигателей напряжением 6 кВ
Синхронные электродвигатели защищают от следующих повреждений и ненормальных режимов работы:
- от междуфазных КЗ обмотки статора;
- от замыканий на землю обмотки статора;
- от перегрузки;
- от понижения напряжения.
Защита от междуфазных КЗ в обмотке статора
Для защиты двигателя от междуфазных КЗ в обмотке статора применяем токовую отсечку с использованием токовых реле типа РТ-40. Схема соединения трансформаторов тока неполная звезда. Ток срабатывания отсечки отстраивается от пускового тока двигателя, согласно [6,стр.379]:
(8.1)
где - коэффициент надежности, =1,4 для реле серии РТ-40.
Номинальный ток двигателя:
(8.2)
где - параметры синхронного двигателя (табл. 1)
Пусковой ток двигателя:
Ток срабатывания реле согласно [6,стр.379]:
(8.3)
где - коэффициент схемы, = 1 для схемы соединения трансформаторов тока неполная звезда; - коэффициент трансформации трансформаторов тока.
Принимаем трансформатор тока типа ТВЛМ6-УЗ; =150 А, = 5 А [2,стр.294].
Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/50 с током срабатывания =32 А, соединение катушек параллельное, указательное реле РУ-21/0,05 и промежуточное реле РП-23, =220 В.
Коэффициент чувствительности защиты согласно [6,стр.379]:
(8.4)
где =2250 А – ток двухфазного КЗ в сети 6 кВ (табл. 1.1).
что удовлетворяет условию проверки.
Защита от замыканий на землю обмотки статора
Защита от замыканий на землю выполняется на токовом реле, подключаемом к трансформатору тока нулевой последовательности с подмагничиванием. Ток срабатывания защиты согласно [7,стр.401]:
(8.5)
где = 1,25 – коэффициент надежности; - коэффициент, учитывающий бросок собственного емкостного тока двигателя при внешних перемежающихся замыканиях на землю (для защиты без выдержки времени принимают =3,5 );
- собственный ток замыкания на землю.
(8.6)
где =314 - угловая частота; - номинальное напряжение двигателя, кВ;
- емкость двигателя, мкФ/фазу:
(8.7)
где k – коэффициент, учитывающий класс изоляции (k=40 для класса изоляции В);
S – номинальная мощность двигателя, кВА; - скорость вращения ротора двигателя (данные на двигатель в табл. 1).
Номинальная мощность двигателя:
кВА;
мкФ/фазу
Так как ток срабатывания защиты не превышает 10 А (для двигателей до 2000 кВт), защиту от замыканий на землю не устанавливаем.
Защита от перегрузок
Для защиты двигателей от перегрузки используем однорелейную токовую защиту. Ток срабатывания защиты согласно [7,стр.379]:
(8.8)
где =1,2; - коэффициент возврата (для реле РТ-40: =0,8);
Ток срабатывания реле:
Для выполнения защиты выбираем токовое реле РТ-40/10 с током срабатывания = 5,75 А. Соединение катушек параллельное. Для создания выдержки времени применяем реле времени ЭВ-143 с временем срабатывания 15 с.
Защита от понижения напряжения
Напряжение срабатывания защиты согласно [7,стр.394]:
(8.9)
кВ
Напряжение срабатывания реле:
(8.10)
где =1,25; =1,2 для реле минимального напряжения РН-54;
- коэффициент трансформации трансформатора напряжения.
Принимаем трансформатор напряжения НТМИ-6-66: =6 кВ, =100 В, [1,стр.634].
В
Для выполнения защиты применяем реле напряжения РН-54/160 с =47 В (первый диапазон). Для создания требуемой выдержки времени применяем реле времени ЭВ-123. Время срабатывания защиты принимаем 1 с, считая защищаемый двигатель неответственным.
Проверка трансформаторов тока на 10% погрешность
При проверке руководствуемся рекомендациями, изложенными [8,стр.330].
Определим сопротивление нагрузки на трансформатора тока.
(8.11)
где - сопротивление соединительных проводов, Ом; - сопротивление обмоток реле, включенных в фазный провод, Ом; - сопротивление обмоток реле, включенных в нулевой провод, Ом; =0,1 Ом – переходное сопротивление контактов.
Сопротивление проводов:
(8.12)
где - удельное сопротивление материала провода (=0,0283 , для алюминия); - расчетная длина соединительных проводов от трансформатора тока до реле (=5 м); - сечение провода ( =4 мм).Сопротивление реле:
(8.13)
где - потребляемая мощность реле, ( для РТ-40/50: =0,8 ВА; для РТ-40/10: =0,5 ВА); - ток срабатывания реле, А.
Ом
Кратность расчетного тока срабатывания к номинальному току трансформатора тока составит:
(8.14)
где =1,2 – коэффициент, учитывающий наличие апериодической составляющей тока КЗ; =0,8 – коэффициент. учитывающий возможное ухудшение характеристик намагничивания трансформаторов тока.
По кривой 10% погрешности трансформатора тока, с учетом кратности первичного тока срабатывания, определяем Ом, что больше расчетного 0,1764 Ом [6,стр.340].
Трансформаторы тока будут работать в заданном классе точности.
Схема защиты приведена в приложении.
9. Расчет защиты цехового трансформатора
Защита предусматривается от следующих повреждений и ненормальных режимов:
- от междуфазных КЗ в обмотках трансформатора и на их выводах;
- от витковых замыканий;
- защита от внешних КЗ;
- перегрузки;
- снижение уровня масла в баке трансформатора.
Защита трансформатора от междуфазных КЗ
Для защиты трансформатора от междуфазных КЗ применяем токовую отсечку без выдержки времени. Схема соединений трансформатора тока и обмоток реле неполная звезда.
Ток срабатывания защиты отстраивается от тока трехфазного КЗ за трансформатором, согласно [7,стр.297]:
(9.1)
=1,4 – коэффициент надежности; =40900 А – ток трехфазного КЗ за трансформатором (табл. 1.1).
Ток срабатывания защиты, приведенный к стороне ВН:
А,
где - коэффициент трансформации трансформатора Т9 (Т10).
Номинальный ток трансформатора:
Принимаем трансформатор тока типа ТФЗМ35А-У3; =50 А, =5 А [2,стр.302]. Ток срабатывания реле:
Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-4040/100 с током срабатывания =65,4 А, соединение катушек параллельное, указательное реле РУ-21/0,5 и промежуточное реле РП-23, =220 В.
Коэффициент чувствительности защиты согласно [7,стр.297]:
(9.2)
где =1520 А – ток двухфазного КЗ на стороне ВН трансформатора (табл. 1.1).
;
Защита от внешних КЗ
Для защиты от внешних КЗ и резервирования действия основных защит (токовой отсечки и газовой защиты) устанавливается МТЗ с выдержкой времени.
Ток срабатывания МТЗ отстраивается от номинального тока трансформатора с учетом самозапуска двигателей, согласно [6,стр.296]:
(9.3)
где =1,2 и =0,8 – коэффициенты надежности и возврата реле РТ-40;
Страницы: 1, 2, 3
