Выбор и расчет релейной защиты
Релейной защитой называется комплекс специальных устройств,
обеспечивающих автоматическое отключение поврежденной части электрической сети или установки. Если повреждение не представляет для установки непосредственной опасности, то релейная защита должна обеспечивать сигнализацию о неисправности.
Релейная защита должна обеспечивать быстроту и избирательность действия, надежность работы и чувствительность. Кроме того, стоимость релейной защиты должна быть по возможности небольшой.
Силовые трансформаторы должны иметь защиту от однофазных замыканий на землю, максимально – токовую защиту с выдержкой времени и газовую защиту (при мощности цеховой подстанции более 400 кВ·А).
Для выбора реле максимально – токовой защиты определяем ток срабатывания реле по формуле:
Iср.р.(мтз) = 
,
где: kнад – коэффициент надежности, kнад = 1,1…1,25, принимаем kнад= 1,1;
kсз – коэффициент самозапуска, kсз = 2…3 при наличии
электродвигателя в линии, kсз = 1при его отсутствии;
kсх – коэффициент схемы, определяемый схемой соединения
трансформаторов тока, kсх = 1 для схемы неполной звезды;
kв – коэффициент возврата, kв = 0,8...0,85, принимаем: kв = 0,8
kтт – коэффициент трансформации трансформаторов тока,
kтт = 
= 60
Iр мах = Iн =54 А
Iср.р.(мтз). = 
· 54 = 1,24 А
По [6. c. 83,84] выбираем токовое реле типа РТ – 40/2 с пределами срабатывания 1…2 А (при параллельном соединении катушек.
Устанавливаем Iср = 1,25 А
Проверяем чувствительность защиты по формуле:
Кч (мтз) = 
где: Iк min - наименьший (2 фазный ток) к.з.
Iк min = Iк(2)= 0,87 Iк(3) = 0,87· 2280 = 1984 А
Кч (мтз) = 
= 26,5
Условие надежности выполняется, т.к. Кч (мтз) ≥ 1,5
Конструктивное выполнение понизительной подстанции.
Проектируемая подстанция выполняется встроенной с установкой
трансформаторов в закрытом помещении.
Подстанция состоит из трех основных узлов:
- распределительное устройство высшего напряжения РУ ВН,
- трансформатор,
- распределительное устройство низшего напряжения РУ НН.
2.9.1 Распределительное устройство высшего напряжения
Распределительное устройство состоит из 6 шкафов КРУ
типа КМ – 1. Шкафы КМ – 1 предназначены для приема и распределения электроэнергии трехфазного переменного тока 50 Гц при номинальных напряжениях 6 и 10 кВ.
Они выпускаются с одинарной системой сборных шин. В качестве коммутационного аппарата в проекте выбран маломасляный выключатель типа ВК – 10.
В шкафах КМ – 1 выключатель и другие аппараты (трансформаторы напряжения, например) размещены на выдвижной тележке, техническая характеристика для исполнения У и категории 3 приведена в [11, табл. 41.4], целевое назначение шкафов – общепромышленное.
Данные в табл. 41.4 соответствуют шкафам с исполнением У и категорий размещения 3. В этом случае при эксплуатации КРУ допускается следующий диапазон температуры окружающей среды: от -5 до 40°С без установки подогревателей в релейном шкафу; от -25 до 40°С при установке последних. Окружающая среда должна быть невзрывоопасной, не содержащей токопроводящую пыль, агрессивные газы и пары.
С конструктивных позиций ячейка состоит из 3 – х блоков: корпуса шкафа, выдвижного элемента и релейного шкафа.
Корпус шкафа – жесткий каркас, обшитый металлическими листами и разделенный перегородками на ряд отсеков: сборных шин, линейный, выдвижного элемента. Такая конструкция при возникновении, в каком – либо отсеке электрической дуги обеспечивает ее локализацию. Отсек сборных шин расположен в верхней части шкафа, линейный отсек – в нижней.
Сборные шины крепятся в соответствующем отсеке на изоляторах. От сборных шин выведены отпайки к неподвижным контактам главной цепи. В линейном отсеке располагаются линейные шины или кабельные присоединения, ТТ, заземляющий разъединитель. В отсеке выдвижного элемента предусматриваются направляющие, рельсы и фиксатор, обеспечивающий требуемое положение выдвижного элемента при его перемещении и в статическом состоянии, шина заземления, конечные выключатели для выполнения различных блокировок, канал для прокладки контрольных кабелей и проводов. При выкатывании из отсека выдвижного элемента проемы к неподвижным контактам главной цепи автоматически закрываются изоляционными шторками. Тем самым исключается возможность непроизвольного прикосновения персонала к токоведущим частям, находящимся под напряжением. В верхней части отсека выдвижного элемента имеется поворотная крышка с жалюзи или зазором (разгрузочный клапан) для выхода нагретого воздуха в продолжительном режиме и сбрасывания избыточного давления при дуговом перекрытии в отсеке.
Роль шинных и линейных разъединителей в КРУ выполняют разъемные контакты втычного типа. Их неподвижная часть находится в корпусе шкафа, подвижная – на выдвижном элементе. Выдвижной элемент состоит из тележки, на которой размещена соответствующая аппаратура – выключатель со встроенным приводом, трансформатор напряжения или тока, разъединитель, разрядник или ограничитель перенапряжения и т.д.
Разъемные контакты расположены на выдвижном элементе в его верхней и нижней частях или только в одной из них. В отсеке он может занимать помимо рабочего еще и контрольное положение, когда главные цепи разомкнуты, а вторичные замкнуты (для опробования цепей управления, измерения и сигнализации). Вкатывание выдвижного элемента в отсек до контрольного положения осуществляется вручную, а от контрольного до рабочего – с помощью рычага (механизма доводки).
Для обеспечения безопасной эксплуатации шкафы КРУ оснащаются блокировками. Они не допускают перемещений выдвижного элемента при включенном выключателе, включения выключателя в промежуточном (между рабочим и контрольным) положении, коммутации разъединителями при включенном выключателе и т.д.
Релейный шкаф имеет дверь, на которой расположены измерительные приборы, указательные реле, сигнальные лампы, ключи и кнопки управления. Реле защит устанавливаются на поворотной панели внутри релейного шкафа. На его внутренних стенках имеются зажимы вторичных цепей.
Шкафы КМ - 1 имеют фасадные двери.
Ячейки КРУ по виду электрической схемы главных цепей подразделяются на шкафы с выключателями, разъемными контактными соединениями, трансформаторами напряжения, предохранителями и т.д. В последнее время наметилась тенденция к постепенному вытеснению разрядников нелинейными ограничителями перенапряжения, независимо от типа используемого выключателя.
2.9.2 Силовой трансформатора типа ТМ – 400/ 6 установлен в отдельном помещении и на фасадной части здания имеются ворота для замены трансформатора.
2.9.3 Распределительное устройство низшего напряжения установлено в помещении трансформатора и состоит из типовых панелей типа ЩО – 70. В помещении РУ напряжением 0,4 кВ размещены также силовые косинусные конденсаторы типа УК2 – 0,4 – 37,5У3.