Online Electric

1. Паспортные данные электродвигателя

Марка электродвигателя: СДН–15–76–643.

Номинальная мощность P_НОМ=2500 кВт.

Номинальное напряжение U_НОМ==10 кВ.

Номинальный коэффициент мощности =0,95 .

Номинальный коэффициент полезного действия =0,91 .

Кратность пускового тока К_П=7.

Номинальный ток I_НОМ электродвигателя рассчитывается по формуле:

;                                       (1)

I_НОМ=А.

Пусковой ток  электродвигателя рассчитывается по формуле:

;                                       (2)

I_ПУСК=7·167=1169 А.

2. Расчет токовой отсечки

Первичный ток срабатывания токовой отсечки выбираем по условию отстройки от пускового тока электродвигателя по формуле:

,                                                 (3)

где  - коэффициент надежности, учитывающий ошибку реле и наличие апериодической составляющей в электродвигателя, для реле РТ-40 применяется 1, 4; для РТ-80 – 1,8.

Поскольку в качестве защитного органа используется реле типа РТ-40, то коэффициент надежности принимаем К_Н=1,4.

Тогда по формуле (3) первичный ток срабатывания отсечки I_СЗ составит:

I_СЗ=1,4·1169=1636,6 А.

Ток срабатывания реле отсечки определяется по формуле:

,                                            (4)

I_СР – ток срабатывания реле, А; K_CX – коэффициент, учитывающий схему соединения трансформаторов тока (ТТ) защиты: К_СХ=1, при включении реле на фазные токи (рис. 1); К_СХ=, при включении реле на фазные токи (рис. 2); n_Т – коэффициент трансформации трансформаторов тока.

Поскольку в нашем случае используется схема соединения рис.1, то коэффициент схемы К_СХ=1.

Коэффициент трансформации трансформаторов тока n_Т=40.

Подставляя известные данные в формулу (4), получаем:

I_СР= А.

Принимаем I_СР=41 А, тогда уточненное значение тока срабатывания защиты составит:

I_СЗ= А.

Чувствительность токовой отсечки проверяется при двухфазном коротком замыкании на выводах электродвигателя в минимальном режиме питающей сети и оценивается коэффициентом чувствительности К_Ч:

,                                            (5)

 – минимальное значение тока двухфазного короткого замыкания на выводах электродвигателя, А.

Подставляя рассчитанные выше данные в формулу (5), получим:

К_Ч=.

Значение коэффициента чувствительности в соответствии с ПУЭ должно быть не менее 2. Однако для обеспечения чувствительности токовой отсечки при внутренних КЗ в витках обмотки статора, удаленных от выводов, желательно, чтобы коэффициент чувствительности был не менее 3. В нашем случае чувствительность токовой отсечки обеспечена.

3. Расчет дифференциальной токовой защиты

Для электродвигателей мощностью до 5000 кВт диффиренциальная защита не устанавливается. В нашем случае мощность электродвигателя составляет P_НОМ=2500 кВт.

Ток срабатывания защиты определяется исходя из отстройки от тока небаланса, возникающего при пуске электродвигателя и в начальный момент времени КЗ в питающей сети.

Расчетный ток небаланса I_{НБ.РАСЧ} определяется по формуле:

I_{НБ.РАСЧ}=K_АПЕР· K_ОДН·f_ТТ· I_ПУСК,                       (6)

где К_АПЕР – коэффициент, учитывающий увеличение пускового тока из-за наличия в нем апериодической составляющей; для реле типа РНТ-565 К_АПЕР=1; К_ОДН – коэффициент однотипности ТТ защиты, принимаемый равным 0,5 при однотипных ТТ с одинаковым коэффициентом трансформации и 1 при разнотипных ТТ; f_ТТ – допустимая полная погрешность ТТ, принимаемая для современных трансформаторов равной 0,1.

I_{НБ.РАСЧ}=1·0,5·0,1·1169=58,45 А.

Ток срабатывания защиты определяется по формуле:

I_СЗ=K_Н· I_{НБ.РАСЧ},                                      (7)

где К_Н – коэффициент надежности, принимаемый равным 1,3.

I_СЗ=1,3·58,45=75,98 А.

Для защиты с реле типа РНТ-565 рекомендуется ток срабатывания защиты определять по формуле:

I_СЗ=2·I_НОМ.                                           (8)

I_СЗ=2·167=334,00 А.

К дальнейшему расчету принимаем I_СЗ=334,00 А.

По первичному току срабатывания определяется ток срабатывания реле:

                                                        (9)

I_СР= А.

Расчетное число витков обмоток реле при полученном значении I_СР определяется по выражению

,                                                   (10)

где  – минимальная магнитодвижущая сила реле, равная 100 А, для реле типа РНТ-565.

==12,0 витков.

Принимаем =12 шт.

Уточненное значение тока срабатывания реле

I_СР= А.

Уточненное значение тока срабатывания защиты

I_СЗ==8,33·40=333,20  А.

Подставляя рассчитанные выше данные в формулу (5), получим коэффициент чувствительности:

К_Ч=.

Значение коэффициента чувствительности в соответствии с ПУЭ должно быть не менее 2. В нашем случае чувствительность дифференциальной токовой защиты обеспечена.

4. Расчет токовой защиты электродвигателя от перегрузки

Ток срабатывания защиты выбирается по условию отстройки от номинального тока электродвигателя:

,                                                       (11)

где К_{Н -} коэффициент надежности; К_{В -} коэффициент возврата реле.

Для реле типа РТ-80: К_Н=1,2; К_В=0,8, тогда

I_СЗ= А.

Поскольку в нашем случае используется схема соединения рис.1, то коэффициент схемы К_СХ=1.

Коэффициент трансформации трансформаторов тока n_Т=40.

Подставляя известные данные в формулу (4), получаем:

I_СР= А.

Принимаем I_СР=7 А, тогда уточненное значение тока срабатывания защиты составит:

I_СЗ=А.

Время выбирается с учетом пуска и самозапуска электродвигателя (для реле РТ-80 выдержка времени в независимой части характеристики принимается 15-16с).

Окончательно время срабатывания реле принимаем равным 16 с.

Расчет чувствительности токовой защиты от перегрузки не производится.

5. Расчет токовой защиты нулевой последовательности

В соответствиис п.5.3.48 ПУЭ ток срабатывания защиты должен быть не более 10 А при мощности двигателя до 2000 кВт и не более 5 А для электродвигателей мощностью 2000 кВт и более. Сучетом мощности рассматриваемого электродвигателя ток срабатывания защиты нулевой последовательности не должен превышать 5 А.

Минимальный ток срабатывания защиты при используемом типе реле и способе соединения трансформаторов тока составляет 2,5 А.

Расчет производим при использовании данных об удельных собственных емкостных токах при замыкании на землю I_З=3,25 А.

Коэффициент чувствительности защиты определяется по формуле

                                                                 (12)

и должен быть не менее 1,25.

Окончательно принимаем ток срабатывания защиты I_СЗ=2,6 А, тогда коэффициент чувствительности составит

К_Ч=>1,25.

Чувствительность защиты обеспечивается.

6. Выбор тока срабатывания защиты от двойных замыканий на землю

Первичный ток срабатывания защиты должен быть достаточным для отключения двойных замыканий на землю, если одно из мест замыканий находится в обмотке статора. В связи с использованием для данной защиты ТТ  нулевой последовательности, первичный ток срабатывания защиты составляет 100-200 А. Окончательно принимаем I_СЗ=200 А.

7. Выбор уставок защиты минимального напряжения

Напряжение срабатывания первой ступени защиты выбирается по условию обеспечения самозапуска ответственных электродвигателей и возврата реле при восстановлении напряжения после отключения КЗ и принимается

=70 В.

Выдержка времени действия первой ступени отстраивается от времени действия токовых отсечек электродвигателей и принимается

=0,5 с.

Напряжение срабатывания второй ступени защиты отстраивается от снижения напряжения, вызванного самозапуском, и принимается равной

=50 В.

Выдержка времени действия второй ступени принимается

=9 с.

Напряжение срабатывания фильтра-реле обратной последовательности должно быть отстроено от напряжения небаланса при нормальных режимах и при отклонении частоты и принимается

=11 В.