Расчет и выбор релейных защит

Для предотвращения развития аварий коротких замыканий и уменьшения вероятности перерыва в электроснабжении потребителей применяется совокупность устройств называемых релейной зашитой, которые обеспечивают быстрое автоматическое отключение поврежденного элемента электроустановки путем воздействия на отключающее устройство выключателя, где находится поврежденный элемент.

К релейной защите в соответствии с её назначением предъявляют следующие основные требования избирательность, необходимое быстродействие, чувствительность, надежность, резервирование. Релейная защита должна быть, по возможности недорогой и безопасной в обслуживании.

Для защиты силового трансформатора применяем следующие типы защит:

• а) газовая защита, обладает высокой чувствительностью, и применяют ее для защиты трансформаторов от внутренних повреждений;
• б) дифференциальная защита, применяется для защиты обмоток трансформаторов от коротких замыканий между фазами и на землю. Эта защита также защищает и вводы, и ошиновку в пределах токовых трансформаторов. Дифференциальная защита изображена на рисунке;
• в) защита от перегрева, препятствует перегреву обмоток, т. е. защищает от сверхдопустимой температуры и действует на автоматику включения обдува;
• г) максимальная токовая защита трансформатора с выдержкой времени, применяется для защиты от внешних и внутренних коротких замыканий и защищает первичную и вторичную обмотки. Максимальная токовая защита с выдержкой времени действует при повреждениях на шинах собственных нужд и в трансформаторе, изображаем ее на рисунке;
• д) защита от перегрузки, применяется для защиты обмоток трансформатора. Эта защита подает сигнал при превышении нагрузки сверх номинальной мощности.

Для защиты трансформатора собственных нужд применяются следующие типы защит:

• а) токовая отсечка без выдержки времени, является основной защитой от коротких замыканий обмоток трансформатора и на его выводах;
• б) защита от перегруза, представлена в однофазном однолинейном исполнении с выдержкой времени и с действием на сигнал.

Для защиты отходящих фидеров применяется токовая отсечка, эту защиту называют максимальной токовой защитой линии с ограниченной зоной действия. Она предназначена для быстрого отключения коротких замыканий, изображаем ее на рисунке Выбор аппаратуры для защиты от перенапряжений Для защиты оборудования подстанции от коммутационных перенапряжений устанавливаем ограничители перенапряжений.

Для ОРУ 110 кВ, выбираем ОПН — П1−110УХЛ1, для защиты от прямых ударов молнии на подстанции устанавливаем молниеотводы.

Для ОРУ 10 кВ, выбираем ОПН — П1−10УХЛ1.

Для ОРУ 3,3 кВ, выбираем ОПН — П1−3УХЛ1.

Выбор аккумуляторной батареи и подзарядного устройства Выбираем батареи исходя из аварийного режима работы электроустановки при полном отключении от питающей системы. В таком случае к нагрузке батареи рабочего режима работы электроустановки, которую называют постоянной нагрузкой батареи, автоматически подключается нагрузка аварийного режима аварийное освещение, устройства телемеханики и связи, которые при нормальном режиме работы, электроустановки питаются от собственных нужд переменного тока.

Аккумуляторная батарея должна обеспечивать работу наиболее мощного привода выключателя подстанции после получасового разряда её током постоянной и аварийной нагрузки при отключении ЗПУ, а так же работу аварийного освещения и устройств телемеханики и связи после двухчасового разряда батареи. Для выбора аккумуляторной батареи подстанции с первичным напряжением 110 кВ, нагрузки рабочего и аварийного режимов сводим в таблицу 1.16.

Таблица 1.16 Нагрузки рабочего и аварийного режимов аккумуляторной батареи.

Выбираем аккумуляторную батарею типа СК по длительному и кратковременному режиму работы, ток длительного заряда в аварийном режиме определяем по формуле.

где — ток постоянной нагрузки, подключенный к аккумуляторной батареи до возникновения аварийного режима в электроустановке;

Iав ток аварийной нагрузки.

Подставив числовые значения в формулу (1.49), получаем.

Ток кратковременного разряда в аварийном режиме определяем по формуле.

где ток, потребляемый наиболее мощным приводом при включении одного выключателя.

Подставив числовые значения в формулу (1.50), получаем.

Расчетную емкость батареи определяем по формуле.

где длительность разряда при аварии, принимаем два часа.

Подставив числовые значения в формулу (1.51), получаем.

Номер батареи определяем с учетом емкости, по формуле.

где 1,1 коэффициент, учитывающий уменьшение емкости батареи после нескольких лет эксплуатации;

Q_ск6 емкость единичного аккумулятора при длительности разряда аварии, для СК — 6, составляет 2 часа, емкость единого аккумулятора 22 А.

Подставив числовые значения в формулу (1.52), получаем.

Номер батареи по току кратковременного разряда определяем по формуле.

где 46 — кратковременно допустимый разрядный ток аккумулятора СК 1 не вызывающий его разрушения.

Подставив числовые значения в формулу (1.53), получаем.

Полное число аккумуляторов в батареи определяем по формуле.

где U_шв напряжение на шинах включения равное 258 В при первичном напряжении подстанции 110 кВ;

U_пз напряжение аккумуляторного элемента при подзарядке равное 2,15 В;

полное число аккумуляторов в батареи.

Подставив числовые значения в формулу (1.54), получаем.

Число аккумуляторных элементов, нормально питающих шины управления и защиты определяем по формуле.

где U_ш напряжение на шинах управления и защиты, равное 232 В.

Подставив числовые значения в формулу (1.55), получаем.

Окончательно выбираем аккумуляторную батарею типа СК-6.

Выбор зарядно подзарядного агрегата Выбор зарядно подзарядного агрегата (ЗПУ) выполняем по напряжению, току и мощности ЗПУ, которые определяем исходя из первого (формировочного) заряда батареи. Расчетную мощность ЗПУ определяем по формуле.

где I_зар зарядный ток для батареи СК — 6 равен 21 А;

U_зар зарядное напряжение.

Зарядное напряжение определяем по формуле.

Подставив числовые значения в формулу (1.57), получаем.

Подставив числовые значения в формулу (1.56), получаем.

Зарядно — подзарядное устройство выбираем по условию.

Окончательно выбираем ЗПУ типа ВАЗП — 380/260−40/80, так как оно проходит условие (1.58).