Электроснабжение и технический учет электроэнергии цеха ЦГФУ ООО «Тобольск-Нефтехим»

 

3.4. Выбор измерительных трансформаторов.

 

Измерительные трансформаторы предназначены  для уменьшения первичных токов  и напряжений до значений удобных  для подключения 

устройств релейной защиты и измерительных  приборов. Они подразделяются на трансформаторы тока и напряжения. На ЦРП-2 к трансформаторам тока подключаются приборы, приведенные в табл. 3.8.

 

Таблица 3.8

Наименование прибора	Тип прибора	Количество	Мощность в фазе, В×А
			А	В	С
Счетчик активной/ реактивной энергии	СЭТ-4ТМ	1	0,2	–	0,2
Амперметр	Э-377	1	_	0,1	_
Комбинированное реле тока	SPAJ-140	1	1	_	1
Итого:			1,2	0,1	1,2

  

 

 Трансформаторы тока выбирают  по напряжению, току и роду  установки, а проверяют по термической  и электродинамической стойкости и по допустимой нагрузке вторичной цепи для данного класса точности (класс точности трансформатора тока, предназначенного для подключения счетчиков должен быть не менее 0,5). Учитывать сопротивление проводов нет необходимости, так как приборы установлены в одном шкафу с трансформаторами тока и минимальное сечение проводов обусловлено только механической прочностью. По условиям механической прочности, сечение проводов с алюминиевыми жилами должно быть не менее 4 мм². Выбор ТТ представлен в табл.3.9.

 

Таблица 3.9

Выбор трансформаторов тока

Отходящая линия	Тип ТТ	Расчетные параметры	Каталожные данные	Условия выбора
ТП-1	ТПЛК-10	Uн=10 кВ	Uуст=10 кВ	Uн і³ Uуст
		Iраб=145 А	Iн= 200А	Iн > Iраб.ут
		iу=43,6 кА	iдин=74,5 кА	iдин > iу
		Вк=57,3 кА2Ч×с	Iт2tт=596 кА2Ч×с	Iт2tт > Вк
		Rпр=0,2 Ом	Rдоп=0,4 Ом	Rдоп>>Rпр
ТП-2	ТПЛК-10	Uн=10 кВ	Uуст=10 кВ	Uн і³ Uуст
		Iраб=145 А	Iн= 200А	Iн > Iраб.ут
		iу=43,6 кА	iдин=74,5 кА	iдин > iу
		Вк=57,3 кА2Ч×с	Iт2tт=596 кА2Ч×с	Iт2tт > Вк
		Rпр=0,2 Ом	Rдоп=0,4 Ом	Rдоп>>Rпр
ТП-3	ТПЛК-10	Uн=10 кВ	Uуст=10 кВ	Uн і³ Uуст
		Iраб=92 А	Iн= 200 А	Iн > Iраб.ут
		iу=43,6 кА	iдин=74,5 кА	iдин > iу
		Вк=57,3 кА2Ч×с	Iт2tт=596 кА2Ч×с	Iт2tт > Вк
		Rпр=0,2 Ом	Rдоп=0,4 Ом	Rдоп>>Rпр

 

 

     Трансформаторы напряжения  устанавливаются на шинах ЦРП-2  и предназначены для подключения  измерительных приборов, указанных  в табл3.10.

 

Таблица 3.10

Наименование прибора	Тип прибора	Количество	Мощность,ВА	S, В×А
Вольтметр	Э377	1	1	1
Счетчик активной/ реактивной энергии	СЭТ-4ТМ	22	4	88
Реле напряжения	РН-54	3	1	3
Итого:				92

 

 

Трансформатор напряжения выбирается по номинальному напряжению и проверяется  по нагрузке вторичных цепей. Выбор  ТН представлен в табл. 3.11.

 

Таблица 3.11

Выбор трансформаторов напряжения.

Место установки	Тип ТН	Расчетные параметры	Каталожные данные	Условия выбора
Шины ЦРП-2	НТМИ-	Uн=10 кВ	Uуст=10 кВ	Uн і³ Uуст
	10-66У3	Sпр=92 В··А	Sдоп=120 В··А	Sдопі³ Sпр

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА.

 

4.1. Общие требования к устройствам  РЗиА.

 

В процессе работы СЭС могут возникнуть повреждения отдельных её элементов и ненормальные режимы.

Повреждения в электроустановках  чаще всего связаны с нарушением изоляции, обрывом цепей или возникновением коротких замыканий. При этом прекращается питание потребителей, расположенных за местом повреждения. Кроме того, протекание токов короткого замыкания приводит к повышенному нагреву токоведущих частей и аппаратов, снижению напряжения у удалённых потребителей и может явиться причиной нарушения устойчивой работы системы электроснабжения.

Для уменьшения размеров повреждений  и предотвращения развития аварий устанавливают  релейную защиту, которая представляет собой совокупность устройств, обеспечивающих отключение поврежденной части сети или электроустановки.

К устройствам релейной защиты предъявляют следующие требования: высокая надежность, селективность, быстродействие, высокая чувствительность, простота, наличие сигнализации о повреждениях.

В данном разделе будет рассмотрен вопрос релейной защиты и автоматики электрооборудования цеха ЦГФУ. А именно будут рассмотрены защита отходящих линий ЦРП-2.

 

4.2. Выбор источников оперативного  тока.

 

Все цепи релейной защиты выполнены  на постоянном оперативном токе 220 В. Блоки питания постоянным оперативным  током (БПНС) в нормальном режиме работают параллельно на общие шинки управления (ШУ). На секциях КРУ эти шинки разделены по секциям и могут объединяться рубильником в шкафу секционного разъединителя. Блоки УКП питания соленоидов включения работают также параллельно.

Шинки напряжения 100 В получают питание от трансформаторов напряжения. Трансформаторы напряжения первой и второй секций шин работают раздельно и шинки 100 В не объединяются. Цепи напряжения используются для питания цепей учета, контроля напряжения на секции в схемах АВР, в цепях защит. В схемах устройства передачи управляющего импульса, цепи напряжения подведены к устройствам УК-1 контроля целостности жил кабеля. На УК-1 напряжение подведено от ТН-1 и ТН-2. При исчезновении напряжения на одном из ТН УК-1 получает питание от второго ТН.

Шинки сигнализации ШС получают питание  от двух блоков БПН, работающих в нормальном режиме параллельно на общие шинки. На секциях КРУ шинки ШС разделены  по секциям и могут объединяться рубильником в шкафу секционного  разъединителя. Для контроля изоляции шинок постоянного и переменного тока предусмотрены стационарные приборы.

 

4.3. Защита отходящих линий ЦРП-2.

4.3.1. Выбор типов релейных защит.

 

Для выбора типа защит отходящих  линий ЦРП-2 определим характеристики повреждений, воспользовавшись «Правилами устройства электроустановок» (ПУЭ) и технологическими требованиями производства предъявляемых к электроустановкам.

В соответствии ПУЭ с  все силовые  трансформаторы должны иметь защиту от повреждений и ненормальных режимов. Для выбора видов защиты и расчета их характеристик срабатывания необходимо знать тип и параметры защищаемого трансформатора.

К повреждениям трансформаторов относят  многофазные и однофазные КЗ в  обмотках и на выводах. Ненормальные режимы обусловлены в основном внешними КЗ и перегрузками, что приводит к нагреву изоляции, и ее последующему повреждению. К ненормальным режимам относят снижение напряжения при КЗ и понижение уровня масла.

  Для трансформаторов  должны  быть предусмотрены устройства  релейной защиты от следующих  видов повреждений и ненормальных режимов работы:

• многофазных замыканий в обмотках и на выводах;
• однофазных замыканий на землю в обмотке и на выводах, присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью;
• витковых замыканий в обмотках;
• токов в обмотках, обусловленных внешними КЗ;
• токов в обмотках, обусловленных перегрузкой;
• понижение уровня масла;
• однофазных замыканий на землю в сетях 3 – 10 кВ с изолированной нейтралью, если трансформатор питает сеть, в которой отключение однофазных замыканий на землю необходимо по требованиям безопасности.

Определим необходимые защиты  для устанавливаемых  трансформаторов  мощностью 1,6 и 2,5 МВ·А.

 Согласно ПУЭ необходимо  применить следующие типы защит:

Газовую защиту от повреждений внутри кожуха, сопровождающиеся выделением газа, и от понижения уровня масла. Так как трансформаторы относится к внутрицеховым понижающим трансформаторам, не имеющим выключателей со стороны высшего напряжения допускается выполнение газовой защиты с действием отключающего элемента только на сигнал.

Для защиты от повреждений на выводах, а также от внутренних повреждений должны быть предусмотрены:

- дифференциальная защита, если  токовая отсечка (ТО) не удовлетворяет  требованиям чувствительности, а  максимальная токовая защита (МТЗ)  имеет выдержку времени более  0,5 с;

- токовая отсечка  без выдержки времени, устанавливаемая со стороны питания и охватывающая часть обмотки трансформатора, если не предусматривается дифференциальная защита.

В случаях присоединения трансформаторов (кроме внутрицеховых) к линиям без  выключателей для отключения повреждений в трансформаторе должна быть предусмотрена передача отключающего сигнала на выключатель линии.

Повреждения на выводах высшего  напряжения трансформаторов допускается  ликвидировать защитой линий.

На трансформаторах мощностью 1 МВ·А и более в качестве защиты от токов в обмотках, обусловленных внешними многофазными КЗ, должны быть предусмотрена следующая защита с действием на отключение:

- на понижающих трансформаторах  – МТЗ с комбинированным пуском  напряжения или без него;

- на мощных понижающих трансформаторах при наличии двухстороннего питания можно применять токовую защиту обратной последовательности от не симметричных КЗ и МТЗ с минимальным пуском напряжения от симметричных КЗ.

На понижающих трансформаторах  и блоках трансформатор – магистраль с высшим напряжением до 35 кВ и соединением низшего напряжения в звезду с заземленной  нейтралью следует предусматривать защиту от однофазных замыканий на землю в сети низшего напряжения, осуществляемую применением автоматических выключателей или предохранителей на выводах низшего напряжения.

Защита от однофазных замыканий  на землю в сетях 3 – 10 кВ с изолированной  нейтралью выполняется,  как правило, с использованием трансформаторов  тока нулевой последовательности. Защита в первую очередь должна реагировать на установившиеся замыкания на землю; допускается также применение устройств, регистрирующих кратковременные замыкания, без обеспечения повторности действия.

Защита от однофазных замыканий  на землю должна быть выполнена в  виде селективной защиты (устанавливающей поврежденное присоединение), действующей на сигнал, или на отключение.

 Трансформатор преобразовательного  агрегата в зависимости от  типовой мощности и первичного  напряжения должен быть оборудован  МТЗ мгновенного действия от  многофазных замыканий в обмотках и на выводах трансформатора и, если это возможно, от КЗ в преобразователе, действующей на отключение.  

 

На трансформаторных подстанциях  ЦГФУ установим трехступенчатую  защиту.                              

1-ая ступень: токовая отсечка. Токовая отсечка защищает кабельную линию и часть первичную обмотку трансформатора ТП.

2-ая ступень: максимальная токовая  защита. МТЗ защищает трансформатор  от сквозных ТКЗ и секции  шин ТП. Она является резервной  защитой по отношению к защите, установленной на самой ТП (автоматические выключатели).

3-ая ступень: защита от перегрузки (действует на сигнал).

 

4.3.2. Расчет уставок токовых отсечек.

 

Ток срабатывания отсечки выбирается по двум условиям:

• отстройки от сквозных токов КЗ в точке КЗ за трансформатором от источника питания:

 

                                               I_со = К_н I_{к max}                                                                              (4.1)

        - отстройки  от бросков токов намагничивания  при включении трансформатора:

,                                       (4.2)   

где К_н – коэффициент надежности, К_н = 1,4…1,5;

  – максимальное значение трехфазного ТКЗ за трансформатором (сквозного) от источника питания, т.е. вне зоны действия ТО, приведенного к стороне высшего напряжения, где установлена отсечка;

I_ном – номинальный ток трансформатора.

 

Определим ток отстройки ТО на ТП-1(ТП-2).

 

I_со = 1,4*2,15 = 3 кА

 

I_{со тн} = 4*0,145 = 0,580 кА

 

За расчетный ток принимаем  ТКЗ за трансформатором как больший по абсолютной величине по отношению к току намагничивания трансформатора.

I_со = 3000 А

 

Ток срабатывания реле определим по формуле: