Проектирование системы электроснабжения для жилого массива

Наиболее простым и дешёвым видом релейной защиты кабельных и воздушных линий с односторонним питанием от всех видов коротких замыканий и перегрузок являются максимальные токовые защиты. Принцип действия такой защиты основан на том, что при возникновении к. з. или перегрузки ток на защищаемом участке линии становится больше тока, имевшегося при нормальном режиме. Под действием увеличенного тока защита срабатывает и отключает повреждённый участок [ 5 ].

В данной работе защита линий 10 кВ будет реализованна токовой отсечкой без выдержки времени и МТЗ.

Двухступенчатая токовая защита выполняется с помощью электромагнитных реле тока РТ-40.

МТЗ содержит два органа: пусковой и выдержки времени, а токовая отсечка имеет только пусковой орган. Функции пускового органа выполняет реле тока, которое входит в измерительную часть схемы. Оно реагирует на повреждения или нарушения нормального режима работы и вводит в действие другие органы защиты. В качестве органа выдержки времени используется отдельное реле времени. В схемах токовых защит имеются еще вспомогательные реле, например, промежуточное и указательное. Вместе с реле времени они образуют логическую часть схемы. Промежуточное реле облегчает работу контактов основных органов защиты, и вводя некоторое замедление, предотвращает действие токовой отсечки при работе трубчатых разрядников. Указательное реле позволяет контролировать срабатывание защиты.

МТЗ с независимой выдержкой времени, выполняется по схеме неполной звезды на постоянном оперативном токе. Для выполнения защиты использованы два трансформатора тока (ТТ), установленные в фазах А и С за выключателем. Исходя из требований техники безопастности, вторичные обмотки трансформаторов тока заземляются.

Схема релейной защиты

При возникновении повреждения срабатывают пусковые органы защиты реле 1Т и 2Т. При этом их контакты замыкают цепь обмотки реле времени В, приводя его в действие. По истечении установленной выдержки времени, реле времени В замыкает контакт в цепи обмотки промежуточного реле П, которое срабатывая, отключает выключатель. При этом указательное реле У фиксирует действие защиты на отключение.

Токовая отсечка работает почти также, отличие заключается в том, что у неё нет выдержки времени, а значит отсутствует реле времени.

Селективное действие токовой отсечки достигается тем, что её ток срабатывания принимается большим максимального тока короткого замыкания, проходящего через защиту при повреждении вне защищаемого элемента.

3.3 ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

Для правильного действия релейной защиты требуется точная работа трансформаторов тока при протекании в защищаемой цепи токов перегрузки и токов короткого замыкания, которые во много раз могут превышать их номинальные первичные токи.

Трансформаторы тока предназначены:

1.                 В установках напряжением до 1000 В снизить измеряемый ток до значения, допускающего подключение последовательных катушек измерительных приборов или аппаратов защиты (реле);

2.                 В установках напряжением более 1000 В отделить цепи высокого напряжения от цепей измерительной и защитной аппаратуры, обеспечивая безопастность их обслуживания, и выполнять те же функции, что и в установках до 1000 В.

Трансформаторы тока имеют класс точности 0,2; 0,5; 1; 3; 10, что соответствует значениям токовых погрешностей, выраженным в процентах. Класс точности трансформаторов тока должен быть: для счётчиков 0,5; для щитовых измерительных приборов и реле – 1 и 3.

Учитывая необходимость подключения трансформаторов тока для питания измерительных приборов и реле с различными классами точности, высоковольтные трансформаторы тока выполняют с двумя вторичными обмотками. Например, 0,5/Р – для счётчиков и реле; 0,5/Д – для счётчиков и реле дифференциальной защиты с различными номинальными нагрузками [ 12 ].

Выбираем рансформаторы тока в РП.

Условие выбора трансформаторов тока

Iном. тт. ≥ Iраб. max.

Iраб. max.1. = 136,6 А

Iраб. max.2. = 76,6 А

Выбираем трансформатор тока типа ТПМ – 30 150/5 и ТПМ – 30 100/5 (таб.2-79 стр.182 [4])

Коэффициент трансформации ТТ Кт.1. = 30.; Кт.2. = 20.

3.3.1 ВЫБОР МТЗ

Расчитываем ток срабатывания защиты

          Кзап. * Кс.з.

Ic.з. =                          *Iраб.max.                                                             (3.1.)

               Кв

Где: Iраб.max. – ток кольца в нормальном режиме работы;

Кзап. – коэффициент запаса, учитывает погрешность реле, неточности расчета и принимается = 1,1 – 1,2;

Кс.з. – коэффициент самозапуска, в городских электросетях принимается = 1;

Кв. – коэффициент возврата токового реле, равный = 0,8 – 0,85.

           1,1 * 1

Ic.з.1. =                         * 136,6 = 187 А

             0,8

             1,1 * 1

Ic.з.2. =                       * 76,6 = 105 А

                0,8

Расчитываем ток срабатывания реле

                       Iс.з.

 Iср.р. =                                                                                                        (3.2.)

                    Кт. * Ксх.

Где: Кт. – коэффициент трансформации трансформатора тока

Ксх. – коэффициент схемы, зависит от способов соединения трансформаторов тока и имеет значение = 1, при соединении в полную и неполную звезду;

                187

Iср.р.1. =                      = 6,24 А

                  30 * 1

              105

Iср.р.1. =                         = 5,25 А

                20 * 1

Выбранная защита должна быть проверена по чувствительности:

Кч. =Iк.min. / Iс.з.                                                                           (3.3.)

Где: Ik.min. – минимальный ток КЗ в конце защищаемого участка.

Чувствительность защиты считается достаточной, если при КЗ в конце защищаемого участка Кч. ≥ 1,5.

Кч.1. = 5600 / 187 = 30 > 1,5,  следовательно защита чувствительна

Кч.2. = 4800 / 105 = 45,7 > 1,5,  следовательно защита чувствительна

Время срабатывания МТЗ выбирается равным 0,5 с.

3.3.2 ВЫБОР ТОКОВОЙ ОТСЕЧКИ

Ток срабатывания токовой отсечки выбирают по формуле:

Iс.о. = Котс. * Iк.з.                                                                                   (3.4.)

Где: Котс. – коэффициент отстройки принимается равным 1,1

Iс.о. = 1,1 * 6 = 6,6 кА

3.4 ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРОВ

Защита силовых трансформаторов, в том числе понижающих трнсформаторов распределительных сетей должны выполняться по „ Правилам устройства электроустановок” и директивным материалам. В распределительных сетях устройства релейной защиты трансформаторов выполняются, как правило, на переменном оперативном токе. Широко применяются для защиты трансформаторов распределительных сетей, особенно 3 – 10 кВ, плавкие предохранители.[ 14 ].

Резервной защитой трансформатора является максимальная токовая защита, установленная на РП.

Произведем расчет плавких вставок по формуле:

Iном.п.в. ≥ Iрасч.п.в.                                                                                  (3.5.)

Iрасч.п.в. = Кз. *Iр.max.                                                                             (3.6.)

где: Кз. – коэффициент запаса равный 1,2

Для FU 1.1.

Iрасч.п.в. = 1,2 * 12 = 14,4

Выбираем номинальный ток плавкой вставки (табл.2-74 стр.178 [4]).

Iном.п.в. = 20 А

Аналогочным образом выбираем ток плавкой вставки для остальных предохранителей. Результаты заносим в таблицу (3.1.).

Таблица 3.1.

Выбор плавких вставок

3.5 ЗАЩИТА СЕТЕЙ 0,38 кВ

Защита сетей 0,38 кВ от подстанций до ВРУ выполнена на автоматических воздушных выключателях типа ВА с комбинированными расцепителями.

Автоматические выключатели выпускаются в одно-, двух- и трёхполюсном исполнении постоянного и переменного тока. Ихснабжают специальными устройствами токовой релейной защиты, которые в зависимости от типа выключателя выполняют в виде токовой отсечки, максимальной токовой защиты с зависимой и независимой выдержкой времени или в виде двухступенчатой и трёхступенчатой токовой защиты. Для этого используют электромагнитные, тепловые и полупроводниковые реле. Устройства защиты автоматических выключателей называют расцепителями.

Для выполнения защитных функций автоматы снабжаются либо только теплвыми или электромагнитными расцепителями, либо комбинированными (тепловые и электромагнитные). Тепловые осуществляют защиту от токов перегрузки, а электромагнитные – от токов короткого замыкания.

Сети от ВРУ до этажных щитков защищаются предохранителями установленными в распределительном шкафу ВРУ. От квартирных щитков до квартир защита строится на однофазных автоматических выключателях.

3.6 АВТОМАТИЧЕСКОЕ ВКЛЮЧЕНИЕ РЕЗЕРВА

3.6.1 ТРЕБОВАНИЯ К УСТРОЙСТВАМ АВР И РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ

В системах электроснабжения при наличии двух (и более) источников питания часто целесообразно работать по разомкнутой схеме. При этом все источники включены, но не связаны между собой, каждый из них обеспечивает питание выделенных потребителей. Такой режим работы сети объясняется необходимостью уменьшить ток КЗ, упростить релейную защиту, создать необходимый режим по напряжению, уменьшить потери электроэнергии и т.д. Однако при этом надежность электроснабжения в разомкнутых сетях оказывается более низкой, чем в замкнутых, так как отключение единственного источника приводит к прекращению питания всех его потребителей. Электроснабжение потребителей, потерявших питание, можно восстановить автоматическим поключением к другому источнику питания с помощью устройства автоматического включения резервного источника питания (У АВР) На РП применяются местные АВР.

Местным АВР называют устройство, все элементы которого установлены на одном РП и действие которого не выходят за пределы этого РП. Характерной особенностью построения схемы местного АВР является подача команды на включение выключателя резервного источника питания только с помощью специальных вспомогательных контактов (блок-контактов)выключателя рабочего питания, которые замыкаются при его отключении.

Схемы и уставки местных АВР должны отвечать следующим основным требованиям:

1. Схема АВР должна приходить в действие при исчезновении напряжения на шинах подстанции по любой из двух причин

1.1. при аварийном, ошибочном или самопроизвольном отключении выключателя рабочего питания, находящегося на данной подстанции; в этом случае немедленно должен автоматически включиться резервный источник питания; продолжительность перерыва питания в этих случаях определяется в основном собственным временем включения резервного выключателя, которое составляет 0,4 - 0,8 с.

1.2. при исчезновении напряжения на шинах или на линии, откуда питается рабочий источник; для выполнения этого требования в схеме АВР должен предусматриваться специальный пусковой орган, состоящий из реле, реагирующих на снижение напряжения рабочего источника питания, и реле, контролирующего наличие напряжения на резервном источнике питания.

Контроль наличия напряжения на резервном источнике особо важен для подстанций, у которых могут одновременно отключаться оба источника питания. В таких случаях пусковые органы АВР будут ждать появления напряжения на одном из источников питания без ограничения времени.

Напряжение срабатывания (замыкания) размыкающих контактов реле, реагирующих на снижение напряжения (минимальных реле), следовало бы выбирать таким образом, чтобы пусковой орган срабатывал только при полном исчезновении напряжения. Однако по условиям термической стойкости стандартных реле их напряжение срабатывания не должно быть ниже 15 В. Поэтому рекомендуется принимать напряжение срабатывания минимальных реле напряжения:

Uср.р = (0,25-0,4) * Uном.                                                                    (3.7.)

Uср.р. = 0,3 * Uном. = 0,3 * 10 = 3 кВ

Напряжение срабатывания максимального реле напряжения, контролирующего наличие напряжения на резервном источнике питания, определяются из условия отстройки минимального рабочего напряжения:

Uср.р = (0,6-0,65) * Uном.                                                          (3.8.)

Uср.р. = 0,6 * Uном. = 0,6 * 10 = 6 кВ

Пуск схемы местного АВР при снижении напряжения на шинах ниже принятого по формуле (3.7.) должен производиться с выдержкой времени для предотвращения излишних действий АВР при к.з. в питающей сети или на отходящих элементах, а также для создания, при необходимости, определенной последовательности действий устройств противоаварийной автоматики в рвссматриваемом узле. Время срабатывания реле времени пускового органа напряжения местного АВР (tс.з.АВР.) должно выбираться по следующему условию:

По условиям отстройки по времени срабатывания тех защит, в зоне действия которых к.з. могут вызвать снижение напряжения ниже принятого по формуле (3.7.):

tс.з.АВР ≥ tс.з.ma. + ∆t                                                                             (3.9.)

tс.з.АВР ≥ 0,8 + 0,5 = 1,3 с

Действие АВР должно быть однократным. В схеме АВР на постоянном оперативном токе однократность обеспечивется применением промежуточного реле однократости включения, имеющего небольшое замедление на возврат после снятия напряжения с его катушки.

4. ОХРАНА ТРУДА

4.1 НАЗНАЧЕНИЕ, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ, ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЗАНУЛЕНИЯ

В сетях до 1000 В с заземленной нейтралью правилами предусмотрено выполнять не заземление, а зануление.

Зануление – преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки, могущих оказаться под напряжением, с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока в трехфазных сетях, с глухозаземленным выводом обмотки источника тока в однофазных сетях и с глухозаземленной средней точкой обмотки источника энергии в сетях постоянного тока.

Проводник, обеспечивающий указанные соединения зануляемых частей с глухозаземленными; нейтральной точкой, выводом и средней точкой обмоток источников тока, называется нулевым защитным проводником.

Назначение зануления – устранение опастности поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и другим металлическим нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением относительно земли вследствие замыкания на корпус и по другим причинам.

Принцип действия зануления – превращение замыкания на корпус в однофазное короткоу замыкание (т.е. замыкание между фазным и нулевым защитным проводником) с целью вызватьбольшой ток, способный обеспечить срабатывание защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную электроустановку от питающей сети. Такойзащитой являются: плавкие предохранители или автоматы максимального тока, устанавливаемые для защиты от токов короткого замыкания; магнитные пускатели со встроенной тепловой защитой; контакторы в сочетании с тепловым реле, осуществляющие защиту от перегрузки; автоматы с комбинированными расцепителями, осуществляющие защиту одновременно от токов короткого замыкания и от перегрузки.

Таким образом зануление осуществляет два защитных действия – быстрое автоматическое отключение поврежденной электроустановки от питающей сети и снижение напряжения зануленных металлических нетоковедущих частей, оказавшихся под напряжением, относительно земли.

Область применения – трехфазные четырехпроводные сети до 1000 В с глухозаземленной нейтралью, в том числе разделением PEN проводника на вводном зажиме ВРУ, наиболее распространенных сетей напряжением 380/220 В, а также сети 220/127 В и 660/380 В.Зануление применяется и в трехпроводных сетях постоянного тока с глухозаземленной среднеы точкой источника энергии, а также в однофазных двухпроводных сетях переменного тока с глухозаземленным выводом обмотки источника тока.

4.2 ТИПЫ СЕТЕЙ

В соответствии с международной классификацией существуют пять видов трехфазных сетей переменного тока: IT, TT, TN-C, TN-S, TN-C-S. В обозначениях типов систем заземления буквы имют следующий смысл:

Первая буква в обозначении типа системы зануления устанавливает характер зануления источника питания:

T – одна точка токоведущих частей источника питания имеет непосредственное присоединение к земле;

I – все токоведущие части источника питания изолированны от земли или одна точка токоведущих частей имеет присоединение к земле через сопротивление.

Вторая буква определяет характер зануления открытых проводящих частей электроустановки здания:

T – открытые проводящие части имеют непосредственное присоединение к земле, независимо от характера связи источника питания с землей;

N – открытые проводящие части имеют непосредственное соединение с заземленной точкой источника питания.

Последующие (за N) буквы, если таковые имеются, определяют особенности устройства нулевого защитного и нулевого рабочего проводников:

C – функции нулевого защитного (PE) и нулевого рабочего (N) проводников обеспечиваются одним общим проводником (PEN);

S – функции нулевого защитного (PE) и нулевого рабочего (N) проводников обеспечиваются разными проводниками.

При типе системы заземления IT токоведущая часть источника питания не имеет непосредственной связи с землей или заземляется через сопротивление.Открытые части электроустановки здания заземлены.

а) IT – нейтраль сети изолирована (ISOLE), корпусы электрооборудования соединены с заземляющимконтуром (TERRE) (рис 4.1.)

Рис 4.1. Трехпроводная сеть с изолированной нейтралью:

PE – защитный проводник (PROTECTION ELECTRIC).

При типе системы зануления TT источник питания имеет одну точку, непосредственно связанную с землей. Открытые проводящие части электроустановки здания соединены с заземлителем, который должен быть электрически независимым от заземлителя источника питания.

б) TT – нейтраль сети и корпусы электрооборудования соединены с заземляющим контуром (рис 4.2.)

Рис 4. Сеть TT.

В системах TN источник питания имеет непосредственно присоединенную к земле точку. Открытые проводящие части электроустановки здания присоединяются к этой точке посредством защитных проводников. В зависимости от особенностей устройства нулевого защитного и нулевого рабчего проводников различают три типа системы TN.

в) TN-C – нейтраль сети заземлена, корпусы электрооборудования заземлены через нейтральный проводник N, совмещены (COMBINE) рабочий и защитный нейтральные проводники (рис 4.3.)

Рис 4.3. Четырехпроводная сеть с глухозаземленной нейтралью и использованием нейтрального проводника N для зануления корпусов электрооборудования.

г) TN-S – нейтраль сети заземлена, отдельно (SEPARETE) существуют рабочий N, и защитный PE проводники (рис 4.4.)

Рис 4.4. Пятипроводная сеть с глухозаземленной нейтралью и раздельно существующими рабочим и защитным нейтральными проводниками.

д) TN-C-S – нейтраль сети заземлена, совместно существуют рабочий изащитный нейтральные проводники (рис 4.5.)

Рис 4.5. Четырех-пятипроводная сеть c глухозаземленной нейтралью и защитными проводниками.

Электрические сети типа IT и TT применяют в тех случаях, когда отсутствуют однофазные электроприемники. Сети типа ТТ более эффективны чем IT по условиям обеспечения защиты (защитное заземление и защитное отключение по току утечки). Сети TN-C имеют ограниченное применение в связи с их малой надежностью обеспечения защитных мероприятий. Наиболее широко применяются сети типа TN-S и TN-C-S.

Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12