Расчет уставок для ячейки питающей УПП

В данном примере рассмотрим расчет уставок защит для ячейки 6 кВ питающей реакторное устройство плавного пуска (УПП) типа SYN-START-06-385-032A2-IP20 компании «РУСЭЛТ», который управляет асинхронным электродвигателем типа АДО-3150-6000. Расчет уставок для ячейки 6 кВ питающей электродвигатель от сети (напрямую) в данной статье не рассматривается.

Структурная схема релейной защиты электродвигателя с терминалами защиты серии БМРЗ представлена на рис.1.

Для данной схемы следует применять следующие защиты, согласно [Л1,с.13]:

1. Для ячейки питания УПП:

• токовая отсечка (ТО) (ПУЭ раздел 5.3.46 пункт 2);
• дифференциальная токовая отсечка (ДТО) (применяется если недостаточно чувствительности токовой отсечки, согласно ПУЭ п.5.3.46 пункт 3);
• Защита от ОЗЗ в данном примере не рассматривается, методика расчета представлена в статье: «Расчет тока однофазного замыкания на землю в сети с изолированной нейтралью»;
• Применение ДЗТ считается – нецелесообразно [Л1, с.15].

2. Для ячейки питания двигателя от сети:

• токовая отсечка (ПУЭ раздел 5.3.46 пункт 2);
• дифференциальная токовая отсечка (применяется если недостаточно чувствительности токовой отсечки, согласно ПУЭ п.5.3.46 пункт 3);
• дифференциально-фазная защита с торможением (ДЗТ) (ПУЭ раздел 5.3.46 пункт 3);
• защита от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) (ПУЭ раздел 5.3.48);
• защита от перегрузки (ЗП) (ПУЭ раздел 5.3.49);
• защита минимального напряжения (ЗМН) (ПУЭ раздел 5.3.53);

Перечень защит предусмотренных в устройстве плавного пуска типа SYN-START, перечислены ниже.

Исходные данные:

• Мощность на валу двигателя: Pном.дв. = 3150 кВт;
• Коэффициент мощности: cosϕ = 0,83;
• КПД: ƞ = 0,968;
• Напряжение: Uном.дв. = 6 кВ;
• Кратность пускового тока: kпуск = 5,5;
• Двигатель не участвует в самозапуске.
• Ток трехфазного кз на вводах питания электродвигателя и на вводах УПП: Iк.з. = 5кА;
• Пуск двигателя плавный, в соответствии с техническими характеристиками на УПП типа SYN-START, максимальная кратность пускового тока в данном расчете принята: kупп = 3,5.Как правило, это значение выбирается в пределах от 3 до 4 в соответствии с рекомендациями изготовителя УПП.

Расчет

1. Определяем номинальный ток электродвигателя:

2. Токовую отсечку следует отстраивать от максимально возможного тока при пуске (самозапуске) двигателя, согласно ПУЭ 7-изд. п.5.3.46 или при подпитке внешнего КЗ [Л1, с.9]. Принцип расчета токовой отсечки такой же как и для ячейки питающей от сети [Л1, с.28].

2.1 Определяем максимальный ток двигателя при пуске по выражению 2 [Л1, с.28].

2.2 Определяем первичный ток срабатывания токовой отсечки по выражению 12 [Л1, с.9]:

2.3. Определяем коэффициент чувствительности при двухфазном КЗ на выводах питания УПП по выражению 14 [Л1, с.9]:

2.4. Исходя из расчета, коэффициент чувствительности меньше 2 (ПУЭ 7-издание п.3.2.21 пункт 8), поэтому в качестве основной защиты двигателя от междуфазных замыканий следует применить дополнительно дифференциальную защиту.

2.5. Токовая отсечка будет выступать в роли резервной защиты. Согласно ПУЭ 7-издание п.3.2.26 для данной токовой отсечки kч ≥ 1,2. В данном примере условие выполняется kч ≥ 1,2.

2.6. Выдержка времени принимается равной tс.з. = 0 сек.

3.1 Определяем ток срабатывания дифференциальной токовой отсечки (ДТО) по выражению 19 [Л1, с.14]:

где: k_УПП – предельная кратность пускового тока, задаваемая при настройке УПП (как правило принимается от 3 до 4).

3.2. Определяем коэффициент чувствительности при двухфазном КЗ на вводах питания двигателя по выражению 18 [Л1, с.13]:

Как мы видим защита удовлетворяет требованиям ПУЭ 7-изд. п.3.2.21 пункт 5.

3.3 Выдержка времени принимается равной tс.з. = 0 сек.

Литература:

1. СТО ДИВГ-046-2017 Методические указания. Расчет уставок. Терминалы релейной защиты синхронных и асинхронных электродвигателей 6 — 10 кВ.