Защита отходящих от ТП1 линий 0,38 кВ
К основным аппаратам защиты от междуфазных и однофазных КЗ на линиях 0,38 кВ относят предохранители и автоматические выключатели. Для линий с однофазной нагрузкой целесообразно применять предохранители, а для линий со смешанной и производственной нагрузкой – автоматические выключатели, так как при этом исключаются неполнофазные режимы.
В курсовом проекте необходимо рассчитать и выбрать электрические параметры:
1)максимальной токовой защиты (МТЗ) с выдержкой времени и токовой отсечки (ТО) от междуфазных КЗ, выполненных на основе автоматических выключателей серий АЕ2000 и А3700;
2)защиты от однофазных КЗ на основе токовых реле РЭ-571Т, включаемых в нулевой провод каждой отходящей от ТП линии 0,38 кВ.
Защита от междуфазных КЗ выполняется в трехфазном исполнении, т.е. с установкой расцепителей автоматических выключателей во всех фазах. При этом тепловой (полупроводниковый) расцепитель выполняет функции МТЗ с выдержкой времени, а электромагнитный (полупроводниковый) – ТО. Для защиты от однофазных КЗ используется независимый расцепитель выключателя, на катушку которого подается сетевое напряжение через замыкающий контакт токового реле, включенного в нулевой провод линии. Основные характеристики автоматических выключателей, применяемых для защиты отходящих линий 0,38 кВ, представлены в таблицах К1-К4 приложения К.
В учебных целях на ТП1 предлагается выбрать разнотипные автоматические выключатели.
Выполним, например, защиту линии W1 на токоограничивающих автоматических выключателях с полупроводниковыми и электромагнитными расцепителями (А3714Б, А3724Б, А3794Б). Выключатели характеризуются: номинальными напряжением (Uном) и током (Iном), номинальным током (Iн.р) полупроводникового расцепителя, предельно допустимым отключаемым током КЗ (Iмакс.откл).
Зависимая часть времятоковой защитной характеристики полупроводникового расцепителя регулируется изменением уставок по току и времени срабатывания в зоне перегрузки (Iс.п.р, tс.п.р). Независимая часть защитной характеристики полупроводникового расцепителя регулируется изменением уставки по току срабатывания в зоне токов КЗ (Iс.о.п.р). Электромагнитный расцепитель имеет фиксированную уставку по току срабатывания (Iс.э.р), причем Iс.о.п.р £ Iс.э.р.
Расчет выполняется следующим образом:
9.2.1 Выбираем корпус выключателя по его номинальному напряжению (Uном), номинальному току (Iном) и предельно допустимому отключаемому току КЗ (Iмакс.откл):
, (9.8)
, (9.9)
, (9.10)
где Uном.уст – номинальное напряжение линии W1, В;
Iраб.макс – расчетный ток нагрузки линии W1, А;
Iк5(3) – ток трехфазного КЗ на шинах 0,4 кВ ТП1, кА.
9.2.2 Выбираем номинальный ток полупроводникового расцепителя:
, (9.11)
, (9.12)
где Iн.р.потр – номинальный ток расцепителя выключателя, защищающего потребитель, А; «Iн.р» берется на одну-две ступени больше, чем «Iн.р.потр»; в курсовом проекте защиту потребителя можно не учитывать.
9.2.3 Определяем ток срабатывания МТЗ (в зоне токов перегрузки) полупроводникового расцепителя выключателя:
, (9.13)
9.2.4 Проверяем чувствительность МТЗ:
, (9.14)
где Кч – коэффициент чувствительности;
Iк6(1) – ток однофазного КЗ в конце линии W1 (минимальный ток КЗ), А;(точка К6 на рисунке 7.1).
Если условие (9.14) не выполняется, то защита линии W1 от однофазных КЗ в конце линии будет определяться только настройкой токового реле, включаемого в нулевой провод линии.
9.2.5 Определяем ток срабатывания ТО (Iс.о) по условиям:
1)отстройки от тока трехфазного КЗ в конце линии W1
; (9.15)
2)отстройки от пускового тока наибольшего по мощности электродвигателя одного из потребителей в линии W1
, (9.16)
где Кн – коэффициент надежности; равен 1,5 для полупроводникового расцепителя и 1,25 для электромагнитного расцепителя;
Iпуск = 7∙Iном.дв – определяется для потребителя по таблице Е1 приложения Е; при отсутствии данных о наличии электродвигателя расчет по (9.16) не производится.
9.2.6 По наибольшему значению «Iс.о» определяем уставку тока срабатывания ТО полупроводникового расцепителя выбранного типа выключателя из таблицы К4 приложения К:
. (9.17)
Если условие (9.17) не может быть выполнено для полупроводникового расцепителя, то выбираем по таблице К4 приложения К уставку тока срабатывания электромагнитного расцепителя:
. (9.18)
9.2.7 Проверяем чувствительность ТО:
или 
(9.19)
где Iк5(3) – ток трехфазного КЗ в месте установки выключателя (на шинах 0,4 кВ ТП1), кА. Рекомендуемое значение коэффициента чувствительности для ТО должно быть не менее 1,2 [1,2]. При КЧ<1,2 линия W1 будет защищаться от междуфазных КЗ одной МТЗ.
9.2.8 Определяем ток срабатывания реле РЭ-571Т (уставки 20, 40, 60, 80, 100, 120, 140, 160, 180, 200 А), включенного в нулевой провод линии W1 [5]:
. (9.20)
9.2.9 Проверяем чувствительность защиты от токов однофазного КЗ
. (9.21)
Защита отходящей линии W2. Выбираем автоматические выключатели токоограничивающие с тепловыми и электромагнитными расцепителями (А3716Б, А3726Б), основные характеристики которых приведены в таблице К3 приложения К.
Порядок расчета во многом аналогичен предыдущему:
9.2.1 Выбираем корпус выключателя по его номинальному напряжению (Uном), номинальному току (Iном) и предельно допустимому отключаемому току КЗ (Iмакс.откл) в соответствии с условиями (9.8), (9.9) и (9.10).
9.2.2 Выбираем номинальный ток теплового расцепителя автоматического выключателя по условию (9.11).
9.2.3 Определяем ток срабатывания теплового расцепителя выключателя, соответствующий его номинальному току, по таблице К3 приложения К.
9.2.4 Проверяем чувствительность МТЗ по формуле, аналогичной (9.14):
, (9.22)
где Iс.т.р – ток срабатывания теплового расцепителя, (п.9.2.3), А;
Iк7(1) – ток однофазного КЗ в конце линии W2, А; (соответствует точке К7 на рисунке 7.1).
Если условие (9.22) не выполняется, то защита линии W2 от однофазных КЗ в конце линии будет определяться только настройкой токового реле, включаемого в нулевой провод линии.
9.2.5 Определяем ток срабатывания ТО (Iс.о) по условиям (9.15) и (9.16) применительно к линии W2.
9.2.6 Сравниваем наибольшее значение «Iс.о» и уставку тока срабатывания электромагнитного расцепителя (Iс.э.р) выключателя из таблицы К3 приложения К. При правильном выборе должно соблюдаться соотношение (9.18).
9.2.7 Проверяем чувствительность ТО:
. (9.23)
9.2.8 Определяем ток срабатывания реле РЭ-571Т, включенного в нулевой провод линии W2, и проверяем чувствительность защиты от токов однофазного КЗ по формулам, аналогичным (9.20) и (9.21).
Защита линии W3. Выбираем выключатели нетокоограничивающие с тепловыми и электромагнитными расцепителями (АЕ2056М, АЕ2066), параметры которых приведены в таблицах К1, К2 приложения К.
Порядок расчета:
9.2.1 Выбираем корпус выключателя по его номинальному напряжению (Uном), номинальному току (Iном) и предельно допустимому отключаемому току КЗ (Iмакс.откл) в соответствии с условиями (9.8), (9.9) и (9.10).
9.2.2 Выбираем номинальный ток теплового расцепителя по (9.11).
9.2.3 Определяем ток срабатывания теплового расцепителя выключателя, соответствующий его номинальному току, по таблицам К1, К2 приложения К.
9.2.4 Проверяем чувствительность МТЗ по формуле, аналогичной (9.14) и (9.22).
9.2.5 Определяем ток срабатывания ТО (Iс.о) по условиям (9.15) и (9.16) применительно к линии W3.
9.2.6 Сравниваем наибольшее значение «Iс.о» и уставку тока срабатывания электромагнитного расцепителя (Iс.э.р) выключателя из таблиц К1, К2 приложения К. При правильном выборе должно соблюдаться соотношение (9.18).
9.2.7 Проверяем чувствительность ТО по формуле, аналогичной (9.23).
9.2.8 Определяем ток срабатывания реле, включенного в нулевой провод линии W3, и проверяем чувствительность защиты от токов однофазного КЗ по формулам (9.20) и (9.21).