Электроснабжение и релейная защита нефтеперекачивающей станции

Проверим трансформаторы тока ТПОЛТ-10, устанавливаемые внутри помещения на электродинамическую стойкость при КЗ

;                                     (4.44)

гдеkt – кратность термической устойчивости, приводится в каталогах,          kt = 65;

t – время термической устойчивости, приводится в каталогах, t=1 с;

tпр – приведенное время КЗ, tпр=1,005 с;

I∞ – действующее значение периодической составляющей тока КЗ,

I∞ = 10,51 кА.

.

Проверим трансформаторы тока, устанавливаемые внутри помещения на термическую стойкость при КЗ:

  (4.45)

,

.

Из расчета следует, что выбранные трансформаторы тока ЗРУ удовлетворяют условиям выбора.

4.6. Выбор трансформаторов напряжения

Условие выбора:

Uном ≥ Uном. сети (4.46)

Выберем трансформаторы напряжения типа НАМИ-10-ХЛ2, номинальное напряжение которого 10 кВ и номинальная мощность в третьем классе точности 500 В×А. Предельная мощность 1000 В×А.

4.7. Выбор предохранителей

Плавкими предохранители обеспечивают защиту трансформаторов напряжения. Для их защиты выберем предохранители типа ПКТМ-10, технические данные которого представлены в таблице 4.7.

 Таблица 4.7

Технические характеристики предохранителя ПКТМ-10

4.8. Выбор ограничителей перенапряжения

Ограничители перенапряжений нелинейные с полимерной внешней излоляцией предназначены для защиты от коммутационных и атмосферных перенапряжений изоляции электрооборудования подстанций и сетей переменного тока. Ограничители перенапряжений устанавливаются в сетях переменного тока частотой 50 Гц с изолированной нейтралью и включаются параллельно защищаемому объекту.

Ограничители перенапряжений типа: ОПН-П1-3IIУХЛ1, ОПН-П1-6IIУХЛ1 и ОПН-П1-10IIУХЛ1.

Конструктивно ограничители перенапряжения выполнены в виде блока последовательно соединенных оксидно-цинковых варисторов, заключенного в полимерную покрышку.

Технические данные которого представлены в таблице 4.8.10.

Таблица 4.8.10

Технические данные ОПН

V ВЫБОР И РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ

5.1. Назначение релейной защиты

Лидирующее положение в разработке, производстве и внедрении микро-процесссорных защит в России занимают два предприятия:

ООО «АББ Реле-Чебоксары» и НТЦ "Механотроника"-г.Санкт-Петербург.

Блоки БМРЗ НТЦ «Механотроника» предназначены для выполнения функций релейной защиты, автоматики, управления и сигнализации присоединений от 0,4 до 220 кВ. Эти блоки не уступают многим зарубежным образцам по техническим и эксплуатационным характеристикам, при этом их стоимость значительно ниже.

Блок микропроцессорный релейной защиты БМРЗ-ДА-47
(в дальнейшем - БМРЗ), предназначен для выполнения функций релейной защиты, автоматики, управления, измерения и сигнализации присоединений напряжением 10 кВ.

БМРЗ обеспечивает функции защиты, автоматики и управления синхронных и асинхронных двигателей.

5.2. Функции БМРЗ

Трехступенчатая максимальная токовая защита (МТЗ) от междуфазных замыканий выполнена с контролем двух фазных токов. Первая и вторая ступени имеют независимую время-токовую характеристику. Третья ступень имеет независимую или зависимую характеристику. Выбор типа характеристики третьей ступени МТЗ производится программным ключом S109. БМРЗ обеспечивает возможность работы третьей ступени МТЗ с двумя типами зависимых характеристик - пологой (аналогичной характеристикам реле РТ-80, РТВ-IV) и крутой (аналогичной характеристике реле РТВ‑I). Выбор зависимой характеристики производится программным ключом S111.

Третья ступень МТЗ может быть использована с действием на отключение и сигнализацию или только на сигнализацию. Блокировка действия третьей ступени на отключение производится программным ключом S117.

Любая ступень МТЗ может быть выведена из действия программными ключами S101, S102, S103 для первой, второй и третьей ступени соответственно.

Предусмотрена возможность выполнения направленной второй ступени МТЗ. Условие пуска (направленная или ненаправленная) вводится программным ключом S113.

БМРЗ обеспечивает две программы уставок МТЗ. Переключение программ уставок производится подачей сигнала на дискретный вход “Программа 2”.

БМРЗ обеспечивает автоматический ввод ускорения первой и второй ступеней МТЗ по включению выключателя. Ускорение третьей ступени может быть введено программным ключом S116, при условии работы третьей ступени на отключение. Ускорение вводится на 1с.

Защита от потери питания выполнена по факту снижения частоты, действует на вторую ступень МТЗ и может быть выведена из действия программным ключом S42.

Защита от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ) выполнена с контролем 3U0 и 3I0 и двумя выдержками времени. ОЗЗ может быть использована в следующих конфигурациях:

-     с контролем напряжения нулевой последовательности;

-     с контролем тока нулевой последовательности;

-     комбинированная (с контролем напряжения и тока нулевой последовательности);

-     направленная .

Выбор конфигурации ОЗЗ производится программными ключами S24, S25, S26.

ОЗЗ действует на отключение и сигнализацию или только на сигнализацию (ключ S21).

В БМРЗ установлены два реле сигнализации срабатывания ОЗЗ с замыкающими контактами - “ОЗЗ-1” и “ОЗЗ-2”. Реле “ОЗЗ-1” срабатывает по окончанию отработки выдержки времени, заданной уставкой ТОЗЗ1. Если введено действие ОЗЗ на отключение, то одновременно со срабатыванием реле “ОЗЗ-1” выдается команда на отключение выключателя. Реле “ОЗЗ-2” срабатывает после отработки выдержки времени, заданной уставкой ТОЗЗ2.

БМРЗ обеспечивает две программы уставок ОЗЗ. Переключение программ уставок производится одновременно со сменой программ МТЗ подачей сигнала на дискретный вход “Программа 2”.

Дифференциальная токовая отсечка (ДТО) выполнена с контролем двух токов. По окончанию отработки выдержки времени, заданной уставкой ТДТО выдается команда на отключение выключателя. ДТО может быть выведена из действия программным ключом S100. БМРЗ обеспечивает две программы уставок ДТО. Переключение программ уставок производится одновременно со сменой программ МТЗ подачей сигнала на дискретный вход “Программа 2”.

БМРЗ реализует функции датчика логической защиты шин (ЛЗШД) для структуры ЛЗШ с параллельным включением датчиков (ЛЗШ-Б). Выходной дискретный сигнал “ЛЗШД” выдается замыканием контактов выходного реле при пуске любой ступени МТЗ (при условии работы третьей ступени на отключение). Предусмотрена возможность блокировки действия третьей ступени МТЗ на ЛЗШД (ключ S116).

Защита минимального напряжения (ЗМН) выполнена с контролем двух линейных напряжений и напряжения обратной последовательности. Контроль линейных напряжений может быть блокирован программным ключом S70, контроль напряжения обратной последовательности блокируется ключом S73. ЗМН действует на отключение и на сигнализацию или только на сигнализацию (ключ S71). Предусмотрена блокировка ЗМН при пуске первой и второй ступени МТЗ (ключ S72).

ЗМН срабатывает только при включенном выключателе.

БМРЗ реализует функции дуговой защиты. Выходной дискретный сигнал “Дуговая защита” выдается замыканием контактов выходного реле при пуске МТЗ и подаче на вход дискретного сигнала “Дуговая защита 1” или “Дуговая защита 2”. Дуговая защита действует на отключение и сигнализацию или только на сигнализацию (ключ S411).

5.3. Функции сигнализации

БМРЗ обеспечивает формирование выходных сигналов “Аварийное отключение 1”, “Аварийное отключение 2” и “РПВ”, “Вызов”, “Неисправность БМРЗ/выключателя” и “Отказ БМРЗ”.

Квитирование сигнализации производится нажатием кнопки СБРОС на пульте БМРЗ в режиме управления “Местное” или подачей соответствующей команды по последовательному каналу в режиме управления “Дистанционное”.

При поступлении на вход сигнала “Ав.ШП” включается индикатор “НЕИСПР.” и мигает индикатор “ВНЕШ”на лицевой панели БМРЗ.

При срабатывании выходного реле “ВЫЗОВ” мигает индикатор “ВНЕШ” на лицевой панели БМРЗ.

5.4. Защита асинхронных двигателей ВАОВ-630 L-4У1

 Для защиты двигателей установим блок БМРЗ-ДА-47. Блок микропроцессорный релейной защиты БМРЗ-ДА-47 предназначен для выполнения функций релейной защиты, автоматики, управления, измерения и сигнализации присоединений напряжением 6–35кВ. Данный блок, с дифференциальной токовой отсечкой, применим как для синхронных, так и для асинхронных электродвигателей.

 Основными параметрами схем релейных защит являются ток срабатывания защиты , ток срабатывания реле , коэффициент чувствительности Кч.

5.6. Расчёт защиты двигателя подпорных насосов

5.6.1 Расчёт токовой отсечки для электродвигателя

 Ток срабатывания отсечки  отстраивается от пускового тока  электродвигателя:

 . (5.7.78)

где – коэффициент надежности, ;

 1,8– коэффициент, учитывающий действие апериодической составляющей тока при пуске.

  (5.7.79)

Пусковой ток определится по формуле:

,

где - кратность пускового тока, ;

Ток срабатывания отсечки:

Ток срабатывания реле:

  (5.7.80)

где – коэффициент схемы, для случая соединения обмоток трансформаторов тока по схеме полная и неполная звезда =1;

– коэффициент трансформации трансформаторов тока, =1000/5=200.

Коэффициент чувствительности:

  (5.7.81)

где – ток двухфазного КЗ:

Чувствительность ТО соответствует норме.

5.6.2 Расчёт МТЗ для электродвигателя

Ток срабатывания защиты

  (5.7.82)

где – коэффициент надёжности, для защит действующих на отключение, ;

-коэффициент возврата, для микропроцессорных реле, ;

Ток срабатывания реле:

 ; (5.7.83)

где- – коэффициент схемы, для нашей схемы соединения обмоток трансформаторов тока, =;

– коэффициент трансформации трансформаторов тока, =1000/5=200.

Кратность отсечки, определится по формуле:

  (5.7.84)

5.7. Выбор источников оперативного тока

В качестве источника оперативного тока используем трансформаторы тока и напряжения, т.е. используем источники переменного оперативного тока.

Трансформаторы тока являются надежными источниками питания оперативных цепей для защиты от коротких замыканий и перегрузок. Трансформаторы напряжения нельзя применять для питания оперативных цепей защит от КЗ, т.к. при КЗ напряжение резко снижается, и релейная защита не придет в действие. Трансформаторы напряжения могут применяться при повреждениях и ненормальных режимах, которые не сопровождаются глубоким снижением напряжения в сети (защита от перегрузки, от замыканий на землю, повышения напряжения, понижения частоты и т.д.).

VI ПРОИЗВОДСТВЕННАЯ И ЭКОЛОГИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ

6.1. Введение

Научно-технический прогресс - основа концепции ускорения социально-экономического развития общества. Неизбежным следствием научно-технического прогресса является не только улучшение качества жизни человека, защищенность его от природных факторов, но и редко взрастающие антропогенные нагрузки на объект окружающей среды и в первую очередь, на её наиболее уязвимый компонент биосферы.

Характерным примером отрицательного антропогенного воздействия на природную среду результатов хозяйственной деятельности в нашей стране может быть химическая промышленность. Известно, что сформировавшемуся в последнее время химическому комплексу отводится ведущая роль, при нынешних темпах развития производительных сил и освоение углеродных ресурсов вопросы охраны окружающей среды приобретают особую остроту и социальную значимость. Это обусловлено тем, что производственная деятельность предприятия химической промышленности неизбежно связано с техногенным воздействием на объекты природной среды. В силу специфических особенностей ведения работ химическая отрасль относится к числу отраслей-загрязнителей природной среды.

Причиной создавшегося положения является низких уровень технологичности технологических процессов химии, используемых технических средств и примерных материалов, а также химреагентов.

Отставание в разработке научных и инженерных основ экологически безопасного ведения работ, отвечающих требованиям технологии, является основой причиной создания напряженной экологической обстановки в районах эксплуатации химических элементов.

В данном разделе приведем краткий анализ опасных и вредных факторов на стадии создания, внедрения, испытания, наладки и эксплуатации проектируемого объекта.

При этом выявляем электроопасность, механических поражений, наличие опасных уровней шумов и вибрации.

Особенно уделим внимание состоянию климата (окружающей среде) и условиям оптимального освещения.

Во второй части раздела обратим внимание на условия труда рабочего персонала, рабочее место и безопасность работы установок и аппаратов. Так же разработаем технические и организационные мероприятия по защите от воздействия опасных и вредных факторов, выявленных в первой части раздела.

При разработке мероприятий более детально на инженерном уровне обратим внимание на заземление и освещение КТПН-6/0,4кВ, находящихся на территории цеха .Также выявим возможные причины возникновения пожаров и учтем эффективные меры борьбы с ними. Приведем ряд оборудования для пожаротушения.

В следующей части раздела рассмотрим ряд аспектов по охране окружающей среды, мероприятия по её охране и рациональному пользованию недр.

Уделим внимание мероприятиям, проводимым при чрезвычайных ситуациях.

6.2. Анализ опасных и вредных факторов на химических объектах

Опасным производственным фактором называются такой производственный фактор, воздействия которого на рабочий персонал в определенных условиях приводит к травме или к другому внезапному ухудшению здоровья.

В рассматриваемом литейном цехе имеется ряд опасных факторов:

- Вращающиеся части двигателей

- Возможность поражения электрическим током

- Пожар;

 Вредными производственными факторами являются также такие факторы, воздействия которых на рабочий персонал при определенных условиях ведёт к снижению трудоспособности и заболеваниям.

В литейном цехе имеется ряд вредных для человека факторов:

-                     наличие вращающихся и движущихся машин и механизмов;

-                     конвейерного хозяйства;

-                     негабаритных мест;

-                     использованием грузоподъемных механизмов и кранов;

-                     получением раскаленного конечного продукта;

-                     непрерывностью технологического процесса;

-                     высокой в летнее время и низкой в зимнее температуры на рабочих местах;

-                     наличием открытого огня;

-                     высокой запыленностью и загазованностью;

-                     недостаточное освещение в темное время суток.

6.3. Промышленная безопасность при эксплуатации цеховой комплектной трансформаторной подстанции

Для обеспечения электробезопасности обслуживающего персонала КТПН 10/0,4 кВ должно удовлетворять следующим требованиям:

1. КТПН с установленным в ней оборудованием и аппаратами должна соответствовать действующим требованием согласно ПУЭ.

2. Кабельные каналы закрываются съемными несгораемыми плитами и содержатся в чистоте.

3. Токоведущие части закрываются сплошными ограждениями.

4. Токоведущие части коммутационной аппаратуры должны быть защищены от случайных прикосновений.

5. На дверях вывешиваются предупреждающие плакаты: ,,КТПН 6/0,4 кВ”, ,,Опасно для жизни”, ,,Посторонним вход воспрещен” и т. д.

6. На всех ключах, кнопках и рукоятках управления имеются диспетчерские наименования, указывающие операцию, для которых они предназначены.

7. Осмотр, и чистка КТПН от пыли и загрязнения производится не реже одного раза в три месяца.

8. Основными мерами защиты от поражения электрическим током является: обеспечения недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением; устранение опасности поражения при появлении напряжения на корпусах и других частях электрооборудования, что достигается использованием двойной изоляции, защитным заземлением, занулением, защитным отключением; применение средств индивидуальной защиты – изолирующие штанги, указатели напряжения, измерительные клещи, диэлектрические перчатки, диэлектрические боты, и т.п.

6.4. Расчет защитного заземления

Заземление, устраиваемое с целью обеспечения безопасности, представляет собой преднамеренное соединение с землей металлических частей электрической установки, в нормальных условиях не находящихся под напряжением, при помощи заземляющих проводников и заземлителей.

Назначение защитного заземления заключается в создании между металлическими конструкциями или корпусом защищаемого устройства и землей электрического соединения достаточно малого сопротивления.

В установках 380/220В с заземленной нейтралью трансформаторов применяем систему заземления, при которой заземленные проводники соединяются с заземленной нейтралью. Наличие такого соединения превращает замыкание токоведущих частей на заземленные части установки в короткое замыкание, вследствие чего происходит отключение аварийного участка автоматом или предохранителем ГОСТ 12.1.030-81.

Из всего сказанного выше следует, что целью устройства защитных заземлений является:

а) в установках с изолированной нейтралью – обеспечение безопасной величины тока, протекающего через тело человека пи замыканиях фазы сети на заземленные участки;

б) в установках с заземленной нейтралью – обеспечение возможности автоматического отключения дефектных участков сети при тех же замыканиях.

Согласно ПУЭ 1-7-32 в электроустановках без компенсации емкостных токов сопротивление заземляющего устройства при протекании расчетного тока замыкания на землю в любое время года должно быть при одновременном использовании для электроустановок напряжением до 1000В не более R < 125 / J (Ом), где J – ток замыкания на землю, сопротивление должно быть не более 4 (Ом) ПУЭ 1-7-38.

Для защиты ТП применимо контурное заземление.

Рис.6.8 Контур заземления

Для выравнивания потенциала внутри контура прокладывают горизонтальные полосы. Чтобы уменьшить шаговое напряжение за пределами контура, вдоль проходов в грунт закладывают специальные шины.

Длина кабельных линий со стороны 10кВ: L = 100 м; грунт-суглинок; Руд = 100 Ом/м. Измерения проводились при средней влажности грунта Y2 = 1.5. В качестве вертикальных заземлителей принимаем стальные стержни диаметром 16 мм и длинной 2.5 м. В качестве соединительной полосы стальная шина сечением 40х4 мм.

1.                 Расчетный ток замыкания на землю со стороны 10 кВ (фазный):

 (А)

Сопротивление заземляющего устройства принимаем Rз = 4 Ом.

2.                 Рассчитываем удельное сопротивление грунта:

3.                 Сопротивление естественного заземления: Rе = 6 Ом, это сопротивление оболочки кабеля.

4.                 Сопротивление искусственного заземлителя должно быть:

5.                 Сопротивление одиночного вертикального заземлителя:

6.                 Длина соединительной полосы равна периметру прямоугольника 10 х 5 м, т.е. 30 м.

Вертикальные стержни размещаются через каждые 2,5 м, всего 12 стержней. Сопротивление соединительной полосы:

7.                 С учетом коэффициента использования соединительной полосы:

8.                  

9.                 Требуемое сопротивление растеканию вертикальных стержней:

Страницы: 1, 2, 3, 4