Электрический привод мостовых кранов

АННОТАЦИЯ

В данной курсовой работе произведен выбор  схемы РЗ для линий 6-10 кВ, расчёт тока срабатывания защиты по стороне 6 кВ, выбор трансформатора тока, расчёт тока срабатывания реле и тока отсечки, выбор схемы РЗ для линий 110 кВ, расчёт тока срабатывания защиты по стороне 110 кВ, выбор трансформатора тока, расчёт тока срабатывания реле и тока отсечки, дифференциальная защита, газовая защита.

ВВЕДЕНИЕ

 Токовые защиты реагируют на ток в защищаемой линии и приходят в действие, когда этот ток превышает заранее установленную величину. Резкое увеличение тока (появление сверхтока) является одним из наиболее характерных и четких признаков возникновения коротких замыканий (КЗ), а также других нарушений нормального режима (например Выбор выключателей произведен в курсовой по электропитающим системам и электрическим сетям., перегрузок).

 Для выявления возникновения КЗ или другого нарушения нормального режима служит измерительный или пусковой орган, который производит пуск защиты. В токовых защитах в качестве измерительного органа используется реле увеличения тока (максимальные токовые реле). Пусковой орган токовой защиты - токовое реле - подключается к вторичной обмотке трансформатора тока, и ток в пусковом органе пропорционален току защищаемой линии. Пусковой орган срабатывает, когда ток через него превысит заранее установленную величину - ток срабатывания реле - или когда ток в защищаемой линии превысит заранее установленную величину, называемую током срабатывания защиты. Правильное выявление возникновения аварии достигается установкой строго определенной величины тока срабатывания.

Однако  появление сверхтока  в линии не всегда является признаком  повреждения именно данной линии. В радиальной сети, состоящей из последовательно  соединенных участков линий, при повреждении  наиболее удаленной  от источника питания  линии ток КЗ проходит и по неповрежденным линиям.

Если  величина тока короткого  замыкания превысит токи срабатывания защит  АК1-АК3, то срабатывает  пусковой орган защит как поврежденной линии, так и неповрежденных линий. Для правильной ликвидации аварии - отключения только поврежденной линии - необходимо, чтобы защиты были селективными.

По способу  обеспечения селективности  токовые защиты подразделяются на максимальные токовые  защиты и токовые  отсечки.

Селективность максимальных токовых  защит (МТЗ) обеспечивается различными временами  срабатывания. Временем срабатывания защиты называется выдержка времени от момента  возникновения сверхтока  до момента воздействия  на выключатель.

В радиальной сети с односторонним  питанием времена  срабатывания защит  должны возрастать в  направлении к  источнику питания .При такой настройке выдержек времени в случае возникновения КЗ на наиболее удаленной линии могут запуститься все защиты, но первой сработает защита АКЗ. После этого прохождение тока КЗ прекратится и защиты АК2 и АК1 должны вернуться в исходное положение до того, как истечет установленная на них выдержка времени.

Свойство  селективности максимальной токовой защиты не исключает возможность  срабатывания защиты АК2 (как резервной) в случае отказа защиты АКЗ поврежденной линии. Такие защиты, которые могут использоваться для выполнения функций дальнего резервирования, называются защитами с относительной селективностью.

Селективность токовой отсечки  в отличие от максимальной токовой защиты достигается  не выдержкой времени, а ограничением зоны ее действия. Для  этого ток срабатывания отсечки отстраивается  от тока КЗ при коротком замыкании в конце защищаемой линии (на шинах противоположной подстанции) Токовая отсечка принципиально не может срабатывать при КЗ на смежной линии и относится к защитам с абсолютной селективностью. Зона действия отсечки определяется графически.

Величина  тока КЗ уменьшается по мере удаления точки КЗ от источника питания (увеличивается сопротивление до места КЗ). Кривая изменения тока КЗ в зависимости от удаленности места КЗ от источника питания может быть построена на основе вычисления величины тока КЗ при коротком замыкании в начале и в конце линии.

Поскольку отсечка не обеспечивает защиту всей длины  линии, то она может  использоваться только в качестве дополнительной защиты, вводимой для  ускорения отключения КЗ на головном участке радиальной сети, где токи КЗ имеют наибольшее значение.

Ток срабатывания максимальной токовой  защиты отстраивается  от максимального  тока нагрузки. Максимальный ток нагрузки имеет  место при восстановлении напряжения на защищаемой линии после отключения внешнего КЗ, когда происходит самозапуск электродвигателей. Пусковые органы токовой защиты линии, сработавшие в момент возникновения внешнего КЗ, после отключения этого КЗ защитой поврежденного элемента должны вернуться в исходное положение.

Коэффициент чувствительности токовой  отсечки определяется, как отношение  тока КЗ в месте установки защиты ( в начале линии) к току срабатывания защиты.

При этом ток определяется в наиболее благоприятном  по условию чувствительности режиме.

Коэффициент чувствительности максимальной токовой защиты при  её использовании  в качестве основной должен быть не менее 1,5; а при использовании  в качестве резервной - не менее 1,2. Для токовых  отсечек без выдержки, выполняющих на линии  функции дополнительной защиты, коэффициент чувствительности должен быть не менее 1,2.

Ток срабатывания пускового органа защиты - уставка токового реле - определяется по току срабатывания защиты с учётом схемы включения токовых реле.

Применяются различные схемы  включения пусковых органов максимальной токовой защиты:

- трехфазная  схема (схема полной  звезды);

- двухфазная  схема соединения  трансформаторов  тока в неполную  звезду (двухрелейная и трехрелейная);

- двухфазная  однорелейная схема с включением токового реле на разность токов двух фаз.

Для защиты линий распределительных  сетей напряжением 6-10 кВ используется, как правило, двухфазная двухрелейная схема с соединением трансформаторов тока в неполную звезду и включением реле на фазные токи. Обеспечение селективности максимальных токовых защит достигается за счёт согласования выдержек времени защит смежных участков. Способ создания выдержек в схемах МТЗ зависит от особенностей используемых измерительных органов защит.

Если  в качестве пусковых органов токовой  защиты используют токовые  реле мгновенного  действия (например, реле типа РТ-40) выдержка времени максимальной токовой защиты создаётся с помощью дополнительного органа выдержки времени - реле времени. В этом случае выдержка времени не зависит от величины тока КЗ, поэтому защита такого типа называется максимальной токовой защитой с независимой характеристикой времени срабатывания.

Токовая отсечка в большинстве  случаев должна работать как защита мгновенного  действия и выполняется  на токовых реле мгновенного  действия РТ-40 или  электромагнитных элементах  реле РТ-80.

 

трансформатор реле ток

 

1. Выбор схемы  РЗ для линий  6 -- 10 кВ

Для выполнения расчетов используем следующие данные:

Таблица 1 - Паспортные данные трансформатора 6 кВ

Тип трансформатора	Ном. мощность, кВА	Сочетание напряжений, кВ	Напр. КЗ, %
		ВН	НН
ТМГ-1000 /6	1000	6	0,4	5,5

Исходные  данные из курсовой работы «Электропитающие системы и электрические сети»:

Iраб.мах = 128,3 А

Iкз2 = 8,416 кА

Для воздушных  и кабельных линий 6 - 10кВ предусматриваются  устройства релейной защиты, действующие  при многофазных  замыканиях в линии  и по возможности осуществляющие резервное действие при КЗ.

Для защиты заданного участка  линии от многофазных  замыканий была выбрана  схема максимально  токовой защиты в  двухрелейном исполнении

1.1 Расчет тока срабатывания защиты по стороне 6кВ

Ток срабатывания защиты рассчитывается по формуле,

где kотс = 1,2 - коэффициент отстройки;

kв = 0,85 - коэффициент возврата (для РТ-80);

k`з = 1.

1.2 Выбор  трансформатора тока

С учетом тока нагрузки защищаемого  элемента, его рабочего напряжения и вида РЗ выбирают тип ТТ и его номинальный коэффициент трансформации, после чего проводят проверку на термическую и динамическую стойкость. Выбранные таким образом ТТ проверяют на точность и надежность работы питающейся от них РЗ, исходя из следующих требований ПУЭ:

1). обеспечения  точности работы  измерительных органов  РЗ при КЗ в расчетных точках электрической сети, выбираемых в зависимости от типа РЗ, при этом полная погрешность ТТ не должна превышать 10%;

2). предотвращения  отказа срабатывания  РЗ при наибольших  значениях тока  КЗ в начале участка, защищаемого РЗ, вследствие чрезмерного увеличения погрешности ТТ и искажения формы кривой вторичного тока, могущей вызвать вибрацию контактов у электромеханических реле, снижение чувствительности и быстродействия у полупроводниковых реле под влиянием высших гармоник;

3). ограничения  напряжения во  вторичных цепях  ТТ и РЗ до допустимых значений при 1К max.

Исходя, из сказанного выше был выбран трансформатор  ТПЛ - 10-М с коэффициентом  трансформации 200/5.

1.3 Расчет тока срабатывания реле и тока отсечки

Ток срабатывания реле рассчитывается по формуле:

Т.к. не существует реле типа РТ-81/2 с уставкой 4,53 А, выбираем уставку 4,5 А.

Рассчитаем  Iсз, исходя из Iср = 4,5А:

Iсз = 4,5 ? 40 = 180А

Время срабатывания защиты:

t = t + 0,5 = 0,5 + 0,5 = 1 сек,

где t - время  срабатывания реле;

0,5 - время  прохождения сигнала.

Iотс = kотс ? Iкз = 1,3 ? 6,57 = 8,541 кА

Кратность отсечки реле

Т.к. отсечки 47,45 у реле РТ-81/2 не бывает, принимаем отсечку 12.

Iотс = 180 ? 12 = 2160 А

Выбираем  реле типа РТ-81/2 с  уставкой 4,5 А, ток уставки 180 А, ток отсечки 2160 А, время срабатывания реле 1 секунда.

В результате данные релейной защиты по линии 6 кВ следующие:

Iуст=180А; t=1с; Iотс =2160А

 

2. Выбор  схемы РЗ для  линий 110 кВ

Для выполнения расчетов используем следующие данные:

Таблица 2 - Паспортные данные трансформатора 110 кВ

Тип трансформатора	Ном. мощность, МВА	Сочетание напряжений	Напр. КЗ, %
		ВН	НН
ТДН-10000/110	10	115	6,3	10,5

2.1 Расчёт тока срабатывания защиты по стороне 110 кВ

Ток срабатывания защиты рассчитывается по формуле,

где kотс = 1,2 - коэффициент отстройки;

kв = 0,85 - коэффициент возврата (для РТ-80);

kз = 1.

2.2 Выбор трансформатора тока

С учетом тока нагрузки защищаемого  элемента, его рабочего напряжения вида РЗ выбирают тип ТТ и его номинальный коэффициент трансформации, после чего проводят проверку на термическую и динамическую стойкость. Выбранные таким образом ТТ проверяют на точность и надежность работы питающейся от них РЗ, исходя из следующих требований ПУЭ:

1). обеспечения  точности работы  измерительных органов  РЗ при КЗ в расчетных точках электрической сети, выбираемых в зависимости от типа РЗ, при этом полная погрешность ТТ не должна превышать 10%;

2). предотвращения  отказа срабатывания  РЗ при наибольших  значениях тока  КЗ в начале участка, защищаемого РЗ, вследствие чрезмерного увеличения погрешности ТТ и искажения формы кривой вторичного тока, могущей вызвать вибрацию контактов у электромеханических реле, снижение чувствительности и быстродействия у полупроводниковых реле под влиянием высших гармоник;

3). ограничения  напряжения во  вторичных цепях  ТТ и РЗ до допустимых значений при Iк мах.

Исходя, из сказанного выше выбираем трансформатор  ТФЗМ 110 Б-IV У1 с коэффициентом трансформации 200/5.

 

2.3 Расчет  тока срабатывания  реле и тока  отсечки

Ток срабатывания реле рассчитывается по формуле

Так как  реле с током срабатывания 3,54 А отсутствует, выбираем ток срабатывания реле 3,5 А.

Рассчитаем  Iсз, исходя из Iср = 3,5 А:

Iсз = 3,5 ? 40 = 140А

Время срабатывания защиты:

t = t + 0,5 = 0,5 + 0,5 = 1 сек,

где t - время  срабатывания реле;

0,5 - время  прохождения сигнала.

Iотс = kотс? Iкз = 1,2 ? 9,483 = 11,379 кА

Кратность отсечки реле:

Т.к. отсечки 81,28 у реле РТ-81/2 не бывает, принимаем отсечку 12.

Iотс = 180 ? 12 = 2160 А

Выбираем  реле типа РТ-81/2 с  уставкой 3,5 А, ток уставки 140 А, ток отсечки 2160 А, время срабатывания реле 1 секунда. В результате данные релейной защиты по линии 110 кВ следующие: Iуст=140А; t=1с; Iотс =2160А.

3. Дифференциальная  защита

Дифференциальная  защита, выполненная  на принципе сравнения  токов на входе и выходах, применяется в качестве основной быстродействующей защиты трансформаторов и автотрансформаторов. Защита абсолютно селективно реагирует на повреждения в обмотках, на выводах и в соединениях с выключателями, и действует на отключение трансформатора со всех сторон без выдержки времени. Зона действия дифференциальной защиты трансформатора (ДЗТ) ограничивается местом установки трансформаторов тока, и включает в себя ошиновку СН, НН и присоединение ТСН, включенного на шинный мост НН. Ввиду ее сравнительной сложности, дифференциальная защита устанавливается в следующих случаях (Л1):