Дипломная (вкр): Монтаж буровых установок, строительство скважин (бурение), ремонт скважин и транспортное обеспечение

.        Малые габариты и вес. Габаритные размеры выключателя и вес меньше тех же параметров аналогичных выключателей других производителей. Это имеет преимущество при производстве монтажа. При габаритах 474 х 540 х 265 мм (высота, ширина и глубина аппарата с межполюсным расстоянием 200 мм) и массе 35 кг выключатель ВВ/TEL существенно облегчает операции по его обслуживанию и монтажу.

.        Все вакуумные выключатели серии ВВ/TEL полностью испытаны на соответствие требованиям российских стандартов и имеют сертификаты соответствия системы ГОСТ Р.

Учитывая найденное значение ударного тока короткого замыкания, максимальный ток рабочего режима (значения приведены в таблице 2), номинальное напряжение системы электроснабжения, выбираем для установки в ячейки КРУ вакуумные выключатели типа BB/TEL-10-20/1000 У2, с номинальным током отключения 20 кА. Условие динамической стойкости Iн > Iу выполняется.

11. Выбор устройств релейной защиты и определение уставок

.1 Выбор типа устройств релейной защиты

В данном дипломном проекте предлагаю использовать УРЗА Sepam 1000+. Преимущества, которыми обладает Sepam 1000+, по сравнению с другими микропроцессорными защитами:

·   относительно невысока стоимость по сравнению даже с отечественными УРЗА, например БМРЗ и Сириус;

·        простота исполнения защиты (на большинстве защищаемых объектов нет надобности в сложных УРЗА с направленными защитами);

·        программируемая логика;

Дополнительно предусматривается использование следующих возможностей Sepam 1000+. Это логическая селективность, ТИ, ТУ, ТС.

11.2 Защита кабельной линии

ПУЭ [4] предусматривают на одиночных линиях с односторонним питанием от многофазных замыканий устанавливать, как правило, двухступенчатую или трёхступенчатую токовую защиту, первая (и вторая, в случае трёхступенчатой защиты) ступень которой выполнена в виде токовой отсечки, а последняя - в виде максимальной токовой защиты с независимой или зависимой характеристикой выдержки времени. Для линий в сетях 3-10 кВ с изолированной нейтралью (в том числе и с нейтралью, заземленной через дугогасительный реактор) должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий и от однофазных замыканий на землю.

.2.2 Защиту от многофазных замыканий следует предусматривать в двухфазном исполнении и включать в одни и те же фазы по всей сети данного напряжения для обеспечения отключения в большинстве случаев двойных замыканий на землю только одного места повреждения.

Защита должна быть выполнена одно-, двух- или трехрелейной в зависимости от требований чувствительности и надежности.

Для защиты кабельной линии отходящей от ГРП выбираем серию Sepam 1000+ типа S20. На ней можно реализовать следующие защиты:

·   2-х (4-х) ступенчатая токовая защита в фазах (50/51);

·        2-х (4-х) ступенчатая защита от замыканий на землю (50N/51N);

·        Ток обратной последовательности/небаланс (46).

Рассмотрим расчёт уставок защит кабельных линий на примере линии Л-1 (ГРП - Привод ротора).

Определим параметры токовой отсечки без выдержки времени (50/51). Параметры элементов схемы замещения определены в разделах 8 и 9 настоящего проекта. Ток срабатывания первой ступени токовой защиты отстраивается от максимального 3-х фазного тока короткого замыкания на конце кабельной линии:

,              (11.1)

где kотс - коэффициент отстройки, для токовой отсечки kотс=1,3;

IK3Cmax - максимальный ток трёхфазного короткого замыкания в конце линии, кА.

Определим ток трёхфазного КЗ на выводах частотного преобразователя привода М-1 в максимальном режиме:

.

Ток срабатывания защиты:

.

Время срабатывания токовой отсечки определяется собственным временем срабатывания и временем срабатывания промежуточных реле. Ток двухфазного короткого замыкания в минимальном режиме на 20% длины линии с учётом (23):

,

Следовательно, токовая отсечка не обеспечивает защиту необходимого участка линии. Таким образом на кабельной линии будет отсутствовать быстродействующая токовая защита. Этот недостаток можно устранить с помощью логической селективности Sepam 1000+.

Токовая отсечка с выдержкой времени (50/51). Ток срабатывания второй ступени токовой защиты отстраивается от максимального тока срабатывания 1 ступени смежной защиты (токовой отсечки двигателя М-1), обеспечивая тем самым дальнее резервирование:

,

где  - ток срабатывания смежной защиты, .

.

Время срабатывания отстраивается от времени срабатывания смежной ступени защиты:

Выполним проверку чувствительности защиты. Ток двухфазного короткого замыкания в конце линии:

Согласно ПУЭ, чувствительность достаточна.

Максимальная токовая защита (50/51). Ток срабатывания максимальной токовой защиты отстраивается от номинального тока, протекающего по линии:

,

где Котс - коэффициент отстройки, для SEPAM 1000+ Котс=1,1;

Кв - коэффициент возврата, для SEPAM 1000+ Кв=0,935;

Время срабатывания защиты отстраивается от времени срабатывания смежной защиты (максимальной токовой защиты двигателя М-1):

Выполним проверку чувствительности:

Согласно ПУЭ, чувствительность достаточна.

Защита от замыканий на землю (50N/51N). В связи с повышенной опасностью однофазного замыкания на землю в системе электроснабжения буровой установки выполним защиту от замыкания на землю с действием на отключение без выдержки времени. Ток срабатывания защиты от замыканий на землю отстраивается от суммарного ёмкостного тока, протекающего по линии:

,

где  - суммарная длина кабельных линий, км;

 - удельный ёмкостной ток КЛ, А/км;

.

,

где Котс = 1,3 - коэффициент отстройки;

Кбр = 5 - коэффициент, учитывающий возрастание емкостного тока при дуговых перемежающихся ОЗЗ.

Защита от небаланса (46). Согласно ПУЭ, эта защита не является обязательной, но в связи с тем что нагрузка на линии Л-1 - двигатель, для которого небаланс вреден из-за того что он снижает срок службы, её можно ввести в действие для резервирования защиты от небаланса двигателя, с действием на отключение. Принимаем Iсз = 20%.

Расчёты защит остальных кабельных линий, отходящих от ГРП, выполняются аналогично. Результаты приведены в таблице 3.

Таблица 3 Защита кабельных линий.

11.3 Защита трансформатора

По ПУЭ для трансформаторов должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:

·        многофазных замыканий в обмотках и на выводах;

·        однофазных замыканий на землю в обмотке и на выводах, присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью;

·        витковых замыканий в обмотках;

·        токов в обмотках, обусловленных внешними КЗ;

·        токов в обмотках, обусловленных перегрузкой;

·        однофазных замыканий на землю в сетях 3-10 кВ с изолированной нейтралью, если трансформатор питает сеть, в которой отключение однофазных замыканий на землю необходимо по требованиям безопасности.

Для защита трансформатора выбираем серию Sepam 1000+ типа Т20. На нём можно реализовать следующие защиты:

·        2-х (4-х) ступенчатая токовая защита в фазах (50/51);

·        2-х (4-х) ступенчатая защита от замыканий на землю (50N/51N);

·        Ток обратной последовательности/небаланс (46);

·        1-2-х ступенчатая защита от тепловой перегрузки (49RMS)

Расчёт уставок защит будем производить на примере трансформатора Т-1.

Токовая отсечка без выдержки времени (50/51). Ток срабатывания первой ступени токовой защиты отстраивается от максимального тока короткого замыкания за трансформатором (26):

,

Время срабатывания защиты tсз = 0,04 с - определяется собственным временем срабатывания защиты и промежуточных реле. Ток двухфазного короткого замыкания в минимальном режиме системы на выводах трансформатора:

.

Согласно ПУЭ, чувствительность защиты недостаточна. Токовая отсечка будет отсутствовать.

Максимально-токовая защита от сверхтоков (50/51). Ток срабатывания максимальной токовой защиты от сверхтоков отстраивается от тока срабатывания смежной максимальной токовой защиты, обеспечивая тем самым ближнее и дальнее резервирование:

.

примем, что номинальный ток, протекающий по линии равен номинальному току, протекающего через трансформатор.

Время срабатывания отстраивается от времени срабатывания смежной защиты кабельной линии на 0,4 кВ:

Проверка чувствительности (ближнее и дальнее резервирование). Ток двухфазного короткого замыкания в минимальном режиме системы за трансформатором по отношению к току срабатывания (ближнее резервирование):

Согласно ПУЭ, чувствительность достаточна. Проверка по току короткого замыкания в минимальном режиме системы на конце КЛ за трансформатором (дальнее резервирование):

.

Согласно ПУЭ, чувствительность достаточна.

Максимальная токовая защита от перегрузки (50/51). Ток срабатывания максимальной токовой защиты от перегрузки отстраивается от номинального тока, протекающего через трансформатор.

;

Защита действует на сигнал без выдержки времени.

Защита от тепловой перегрузки (49RMS). Постоянные времени нагрева и охлаждения трансформатора Т-1, марки ТСЗ-400, согласно справочнику, можно принять:

Тнагр = 120 мин

Тохл ≈ Тнагр = 120 мин

Уставка тепловой защиты на сигнал: принимаем 85%

Уставка тепловой защиты на отключение: принимаем 120%

Поскольку трансформаторы Т-2 и Т-1 одного типа и находятся в одинаковых условиях, принимаем уставки защит для трансформатора Т-2 равными уставкам для Т-1.

11.4 Защита двигателя

Согласно ПУЭ, на двигателях должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от:

) многофазных замыканий в обмотках и на выводах;

) однофазных замыканий на землю в обмотке и на выводах;

) витковых замыканий в обмотках;

) токов в обмотках, обусловленных внешними КЗ;

) токов в обмотках, обусловленных перегрузкой;

Во второй половине прошлого века сложилась концепция, по которой старались делать защиты как можно более дешёвыми ввиду того что сами двигатели были недорогими. Но, в настоящее время, в связи с подорожанием цветных металлов, стоимость двигателей резко возросла, и установка только простейших защит для защиты двигателя - экономически не оправданно. Поэтому, кроме токовой отсечки и максимальной токовой защиты, на двигателя в настоящее время устанавливаются такие защиты как защита от небаланса, от тепловой перегрузки, от минимального тока, ограничение количества пусков, защиты от затянутого пуска и блокировки ротора.

Более половины (до 60%) повреждений двигателей, возникает в изоляции из-за неблагоприятных условий работы. Сверхтоки технологической перегрузки и при обрыве фазы могут привести к недопустимым нагревам обмоток двигателя и к преждевременному износу изоляции, поэтому защита от тепловой перегрузки реализованная с помощью термодатчиков (на Sepam возможно подключение до 8 датчиков), установленных на разных частях электродвигателя, или с помощью математической модели теплового процесса, может продлить срок службы двигателя.

-        2-х (4-х) ступенчатая токовая защита в фазах (50/51);

-        2-х (4-х) ступенчатая защита от замыканий на землю (50N/51N);

         Ток обратной последовательности/небаланс (46);

         1-2-х ступенчатая защита от тепловой перегрузки (49RMS)

         Минимальный ток (37)

         Затянутый пуск и блокировка ротора (48-51LR)

         Число запусков в час (66)

Проведём расчёт уставок на примере двигателя М-1 (привод ротора).