Розрахунок уставок для цифрових пристроїв релейного захисту
Параметри спрацювання будь-якого пристрою релейного захисту повинні відповідати вимогам, викладеним ПУЕ [1] (див. Глави 3.2, 5.3).
Для правильного вибору уставок спрацьовування в керівництві з експлуатації цифрових пристроїв релейного захисту, що випускаються НТЦ «Механотроніка», традиційно наводилися методики їх розрахунку тільки для найбільш складних алгоритмів захисту.
У зв'язку зі значним збільшенням кількості випущених цифрових пристроїв і висуненням нових вимог організаціями, які проводять атестацію цифрових пристроїв для застосування їх на об'єктах ВАТ «ФСК ЄЕС», в експлуатаційну документацію були введені методики розрахунку уставок для всіх алгоритмів захисту, передбачених в цифрових пристроях виробництва НТЦ « механотроніка ».
Для цього підприємство розробило методичні вказівки за розрахунками уставок, які повністю враховують:
- вимоги і рекомендації, викладені в ПУЕ;
- особливості алгоритмів захисту, що використовуються в цифрових блоках серій БМРЗ і БМРЗ-100.
Розробка методичних вказівок була виконана фахівцями НТЦ «Механотроніка» за участю к.т.н. Соловйова А.Л. завідувача кафедрою релейного захисту та автоматики електричних станцій, мереж і систем Петербурзького Енергетичного інституту підвищення кваліфікації.
Ця публікація відкриває серію статей в яких наведені методики розрахунку уставок, ілюстровані практичними прикладами.
Уставки струмового відсічення для електродвигунів.
Згідно ПУЕ [1] однорелейная струмовий відсічення [1]. захищає від багатофазних замикань, в обов'язковому порядку повинна бути передбачена для електродвигунів потужністю менше 2 МВт.
У тих випадках, коли однорелейная струмовий відсічення не задовольняє вимогам чутливості, то для захисту електродвигунів потужністю менше 2 МВт можна використовувати дворелейним струмовий відсічення.
Відразу необхідно зазначити, що однорелейная струмове відсічення, в якій використаний сигнал, одержуваний як різниця струмів двох фаз, і меет в раз гіршу чутливість, ніж дворелейним схема з двома трансформаторами струму [2].
ПУЕ рекомендує застосовувати дворелейним струмовий відсічення для захисту електродвигунів потужністю 2 МВт і більше, мають
захист від однофазних замикань на землю, що діє на відключення.
Якщо ж захист від однофазних замикань на землю відсутній, то для електродвигунів потужністю 2 МВт і більше слід застосовувати
трирелейним струмовий відсічення з трьома трансформаторами струму.
ПУЕ допускає застосовувати дворелейним струмовий відсічення для захисту електродвигунів потужністю 2 МВт і більше, які не мають захисту від однофазних замикань на землю. Однак в цьому випадку необхідно додатково передбачити захист від подвійних замикань на землю.
Найбільш просто і повно всі вимоги, викладені в ПУЕ, реалізуються при використанні серійно випускаються пристроїв БМРЗ і БМРЗ-100 призначених для захисту синхронних і асинхронних електродвигунів. У ряді виняткових випадків для цих же цілей можливо застосувати пристрої БМРЗ і БМРЗ-100 для захисту кабельних і повітряних ліній.
Для захисту асинхронних і синхронних електродвигунів використовується перший ступінь алгоритму максимального струмового захисту МТЗ з нульовою витримкою часу.
Спрощена функціональна схема цього алгоритму наведена на рис. 1.
Мал. 1 Схема алгоритму максимального струмового захисту
(ТО - перша сходинка МТЗ) по [4]
При перевищенні будь-яким з фазних струмів IA, IB, IC уставки відповідного компаратора 1-3 виникає сигнал «ПускI>» [2] і при відсутності блокуючих сигналів починає відлік часу елемент витримки времені5.
При використанні першого ступеня МТЗ як струмового відсічення ТО витримка часу встановлюється рівною нулю. Тому сигнал «Откл.I>» на виході алгоритму з'являється після сигналу «ПускI>» без тимчасової затримки.
Блокування спрацьовування будь-якого ступеня МТЗ виконується елементом 4 як зовнішнім сигналом, так і в циклі АПВ. Сигнал блокування надходить на елемент 13.
У зв'язку з тим, що в даному алгоритмі встановлюється нульове значення витримки часу, то необхідність прискорення спрацьовування алгоритму (при ручному включенні вимикача або в циклі АПВ) відсутній
У пристроях серій БМРЗ і БМРЗ-100 передбачено необхідну кількість цифрових реле максимального струму для кожної фази, тому застосування передбаченої в ПУЕ відсічення у вигляді однорелейной схеми на наш погляд так само недоцільно.
Розгляд методики розрахунку уставок для ТО супроводжується практичними прикладами, в яких використовується асинхронний двошвидкісний двигун АДО-1600 / 1000-10 / 12 з прямим пуском на 1-й швидкості.
Вихідні дані для розрахунку.
Потужність на валу двигуна для 1-ої швидкості:
Потужність на валу двигуна для 2-ий швидкості:
Коефіцієнт потужності для 1-ої швидкості:
Коефіцієнт потужності для 2-ий швидкості:
ККД для 1-ої швидкості:
ККД для 2-ий швидкості:
Кратність пускового струму для 1-ої швидкості:
Кратність пускового струму для 2-ий швидкості:
Значення струму трифазного КЗ на вводах живлення електродвигуна:
Двигун бере участь в процесі самозапуску, який може здійснюватися як на 1-ій, так і на 2-ий швидкості.
Максимальний опір струмових ланцюгів з боку харчування електродвигуна (проектне значення) - не більше 0,5 Ом.
Для розрахунку уставок струмового відсічення необхідно знати номінальний струм електродвигуна. Якщо значення цієї характеристики не наведено в документації двигуна, визначити його можна за формулою (1):
За номінального струму електродвигуна необхідно вибрати трансформатори струму (сигнал з їх вторинних обмоток надходить на струмові входи IA, IB, IC цифрового пристрою, показані на рис. 1)
1.3 Для знайденого по співвідношенню (1.1) значення струму (197, 3 А) попередньо вибираємо трансформатори струму ТЛМ10-5-82 з сердечником типу Р і коефіцієнтом трансформації k тр = 200/5.
При кратності струму до 17 і максимальному опорі струмових ланцюгів не більше 0,5 Ом трансформатори струму цього типу мають похибка не більше 10% [3]. Зазначена кратність струму відповідає току в первинній обмотці 3400 А (17х200 А).
Для оцінки придатності вибраного трансформатора струму по похибки, що відповідає граничної кратності струму необхідно
визначити максимальні кидки пускового струму електродвигуна