Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Чувашский государственный университет имени И.Н.Ульянова
Кафедра ТОЭ
Курсовая работа по дисциплине
“Релейная защита”
«Релейная защита и автоматизация
систем электроснабжения»
Вариант 2
Рисунок 2
Выполнил: студент группы
ЭЭ-22-03 Леонтьев О.А.
Проверил: Ефимов Е.Б.
Чебоксары, 2007
Содержание
1. Введение 3
1.1 Задание на курсовую работу 3
1.2 Исходные данные для расчёта 3
2. Выбор аппаратов и элементов схемы электроснабжения 5
2.1 Выбор трансформаторов ГПП 5
2.2 Выбор трансформаторов ТП 5
2.3 Выбор электродвигателей 5
2.4 Выбор сечения кабельных линий 6
3. Расчёт токов короткого замыкания 7
3.1 Расчёт параметров схемы замещения электрической сети 7
3.2 Расчёт токов короткого замыкания 10
4. Выбор трансформаторов тока 11
4.1 Выбор ТТ на высшей стороне трансформатора ТП 11
4.2 Выбор ТТ на высшей стороне трансформатора ГПП 11
4.3 Выбор ТТ на низшей стороне трансформатора ГПП 12
4.4 Выбор ТТ в цепи синхронного двигателя (М1) 12
5. Выбор устройств релейной защиты 12
5.1 Защита линии 12
5.2 Защита понижающего трансформатора ГПП 14
5.3 Защита синхронного электродвигателя напряжением выше 1 кВ 17
1.Введение
1.1 Задание на курсовую работу
выбор оборудования схемы электроснабжения;
расчёт токов коротких замыканий;
выбор и обоснование мест установки и типов устройств релейной защиты и автоматики;
выбор трансформаторов тока и трансформаторов напряжения;
краткое описание принципов функционирования и схем выбранных типов устройств релейной защиты и автоматики;
расчёт параметров срабатывания реле и устройств релейной защиты;
расчёт сечений соединительных проводов между трансформаторами тока и устройствами релейной защиты;
обоснование селективности защит двух смежных элементов защищаемой сети.
1.2 Исходные данные для расчёта
|
Мощность Т1,Т2. МВА |
Длина линий, км |
Мощность нагрузки, МВА; МВт |
Тип и мощность двигателей, кВт |
||||||||
|
40 |
Л1, Л2 |
Л3, Л4 |
Л5, Л6 |
SН1 |
SН2 |
SН3 |
SН4 |
M1 |
M2 |
||
|
1,5 |
1,8 |
0,6 |
15 |
15 |
2 |
0,9 |
0,6 0,65 |
0,7 0,7 |
синх 800 |
асинх 1000 |
Рис. Схема системы электроснабжения
2. Выбор аппаратов и элементов схемы электроснабжения
Выбор аппаратов и элементов схемы производится по расчётным данным без проверки на динамическую и термическую стойкость.
2.1 Выбор трансформаторов ГПП
По заданной мощности из табл. 3.5 [1] выбираем трансформаторы
|
№ |
Тип |
Sном , МВА |
Uном , кВ |
Рх , кВт |
Рк , кВт |
Uк ,% |
Iх ,% |
|
|
ВН |
НН |
|||||||
|
Т1,Т2 |
ТДН-40000/110 |
40 |
115 |
11 |
34 |
170 |
10,5 |
0,55 |
2.2 Выбор трансформаторов ТП
.
С учётом аварийной перегрузки определяем расчётную мощность трансформаторов:
где kав = 1,4 – коэффициент перегрузки трансформатора.
Ближайшая большая стандартная мощность трансформатора по табл. 3.5 [1] Sт = 1,6 МВ∙А.
Проверим, подходит ли данный трансформатор по коэффициенту загрузки:
- подходит.
|
№ |
Тип |
Sном , МВА |
Uном , кВ |
Рх , кВт |
Рк , кВт |
Uк ,% |
Iх ,% |
|
|
ВН |
НН |
|||||||
|
Т3,Т4 |
ТМ-1600/10 |
1,6 |
10 |
0,4 |
3,3 |
16,5 |
5,5 |
1,3 |
2.3 Выбор электродвигателей
По табл. 4.27 [1] выбираем синхронные электродвигатели:
|
№ |
Тип |
Рном , кВт |
Uном , кВ |
cosφном |
Iп/Iном |
η, % |
|
|
М1 |
синх. |
СДН14-49-6У3 |
800 |
10 |
0,9 |
7,5 |
94 |
|
М2 |
асинх. |
AЗ13-59-4У4 |
1000 |
6 |
0,9 |
6,2 |
94,5 |
Так как выбранный асинхронный двигатель (М2) рассчитан на Uном = 6 кВ, то нужен дополнительный понижающий трансформатор 10/6 кВ.
По табл. 3.5 [1] к М2 выбираем трансформатор Т5
|
№ |
Тип |
Sном , МВА |
Uном , кВ |
Рх , кВт |
Рк , кВт |
Uк ,% |
Iх ,% |
|
|
ВН |
НН |
|||||||
|
Т6 |
ТМ-1600/10 |
1,6 |
10 |
6,3 |
3,3 |
16,5 |
5,5 |
1,3 |
2.4 Выбор сечения кабельных линий
Л1, Л2:
По таблице 7.10 [1] выбираем кабель сечением и длительно допустимым током .
Определяем необходимое количество кабелей:
;
Итак, берём пять трёхжильных кабелей с параметрами (табл. 7.28 [1]):
;
.
Л3, Л4:
;
По таблице 7.10 [1] выбираем трёхжильный кабель сечением и с длительно допустимым током . Его параметры (из табл. 7.28 [1]):
;
.
Л5, Л6:
По таблице 7.10 [1] выбираем трёхжильный кабель сечением и с длительно допустимым током . Определяем необходимое количество кабелей:
;
Итак, берём три трёхжильных кабелей с параметрами (табл. 7.28 [1]):
;
.
3. Расчёт токов короткого замыкания
Рис. Схема замещения рассматриваемого участка сети
3.1 Расчёт параметров схемы замещения электрической сети
При расчётах можно приближённо полагать, что энергосистема имеет бесконечную мощность, а сопротивление линий между энергосистемой и подстанцией .
Для расчёта сопротивлений элементов сети зададимся базисными условиями:
;
;
;
;
;
;
;
.
Определим параметры схемы замещения, приведённые к базисным условиям в относительных единицах.
Т1(Т2):
;
Т3(Т4):
;
;
Т5:
;
;
Сопротивление ВЛ:
Л1(Л2):
;
;
Л3(Л4):
;
;
Л5(Л6):
;
;
Параметры нагрузки.
Обобщённая нагрузка вводится в схему замещения средними параметрами:
;
.
Н1:
;
;
Н2:
;
;
Н3:
;
;
Н4:
;
Параметры электродвигателей.
; ; ; ;
М1:
;
;
М2:
;
.
3.2 Расчёт токов короткого замыкания
1. Расчёт эквивалентных ЭДС и сопротивлений
Двигатель М1 – Нагрузка Н3:
Система-Нагрузка Н1:
Двигатель М1 – Нагрузка Н3 -Нагрузка Н1:
Система - Двигатель М1 – Нагрузка Н3 -Нагрузка Н1:
Расчёт тока КЗ в точке К1:
.
Расчёт тока КЗ в точке К2:
.
Расчёт тока КЗ в точке К3:
Расчёт тока КЗ в точке К4:
;
Расчёт тока КЗ в точке К5:
Расчёт тока КЗ в точке К6:
Расчёт тока КЗ в точке К7:
Расчёт тока КЗ в точке К8:
4. Выбор трансформаторов тока
4.1 Выбор ТТ на высшей стороне трансформатора ТП
Из таблицы 5.9 [1] выбираем трансформатор тока для релейной защиты типа ТПЛ-10 (класс точности 10Р) с параметрами:
Uном = 10 кВ; I1ном = 150 А; I2ном = 5 А; К10 = 13; .
Погрешность ТТ, предназначенного для подключения токовых цепей РЗ в установившемся режиме, должна быть не более 10%.
Проверка выбранного ТТ:
;
- подходит.
4.2 Выбор ТТ на высшей стороне трансформатора ГПП
;
Выбираем ТТ встроенный в силовой трансформатор типа ТВТ110-I-300/5 [1, табл.5.11] с параметрами:
Uном = 110 кВ; I1ном = 300 А; I2ном = 5 А; К10 = 20; .
Проверка выбранного ТТ:
;
- подходит.
4.3 Выбор ТТ на низшей стороне трансформатора ГПП
;
Из таблицы 5.9 [1] выбираем трансформатор тока для релейной защиты типа ТЛ10-II (класс точности 10Р) с параметрами:
Uном = 10 кВ; I1ном = 3000 А; I2ном = 5 А; К10 = 15; .
Проверка выбранного ТТ:
;
- подходит.
4.4 Выбор ТТ в цепи синхронного двигателя (М1)
;
Пусковой ток двигателя равен:
.
Из таблицы 5.9 [1] выбираем трансформатор тока для релейной защиты типа ТПЛ-10 (класс точности 10Р) с параметрами:
Uном = 10 кВ; I1ном = 75 А; I2ном = 5 А; К10 = 13; .
Проверка выбранного ТТ:
;
- подходит.
5. Выбор устройств релейной защиты
5.1 Защита линии
На одиночных линиях с односторонним питанием защита от многофазных замыканий должна выполняться, как правило, в виде двухступенчатой токовой защиты, первая ступень которой – отсечка, вторая – максимальная токовая защита с зависимой или независимой выдержкой времени.
Ток срабатывания реле отсечки:
,
где kотс = 1,1 - 1,2 – коэффициент отстройки, зависящий от типа применяемого реле тока;
- коэффициент схемы, - максимальный ток КЗ в начале защищаемой зоны защиты смежного участка.
Для схем токовых отсечек, применяемых на линиях в сетях с изолированной нейтралью, рекомендуется использовать схему соединения ТТ и реле «неполная звезда», когда ;
- максимальный ток КЗ в начале защищаемой зоны защиты смежного участка сети;
;
Коэффициент чувствительности ТО проверяется по двухфазному КЗ в точке К4:
;
.
Максимальная токовая защита должна иметь kч ≥ 1,5 при КЗ в конце защищаемой зоны и kч ≥ 1,2 при КЗ в конце смежного участка.
В схемах использования АВР при расчёте тока срабатывания реле максимальной токовой защиты необходимо иметь в виду, что после действия АВР и включения секционного выключателя по оставшемуся в работе первому питающему элементу будет протекать свой рабочий ток и ток самозапуска нагрузки отключившегося второго элемента. При этом ток срабатывания МТЗ первого питающего элемента можно определить из выражения:
,
где - максимальные рабочие токи первого и второго питающих элементов до срабатывания АВР
;
;
= 2,5…3 – коэффициент самозапуска нагрузки, подключённой секционным выключателем;
= 0,85 - коэффициент возврата реле;
= 1,5…2 – коэффициент увеличения тока своей нагрузки первого питающего элемента за счёт снижения напряжения после включения секционного выключателя.
.
Ток срабатывания реле:
.
Проверка чувствительности максимальной токовой защиты должна производиться при однофазных КЗ на землю и двухфазных КЗ со стороны НН.
Коэффициент чувствительности МТЗ проверяется по двухфазному КЗ в точке К4:
;
Защита от однофазных замыканий на землю должна быть выполнена в виде селективной защиты (устанавливающей повреждённое направление), действующей на сигнал (или на отключение, когда это необходимо по технике безопасности).
,
где kотс ≈ 2…2,5 при работе с выдержкой времени несколько секунд; kотс ≈ 3…5 при работе без выдержки времени;
l – длина линии, км;
- удельный собственный ёмкостной ток защищаемой линии, А/км.
При определении собственных токов либо токов на повреждённой линии необходимо учитывать также ёмкостные токи обмоток трансформаторов, высоковольтных электродвигателей ит.п. При отсутствии конкретных данных их влияние можно приближённо учесть увеличением расчётных токов примерно на 20%.
Ток замыкания на землю в месте установки ТТНП поврежденного присоединения определяется для некомпенсированной сети как:
A
;
5.2 Защита понижающего трансформатора ГПП
Для максимальных токовых защит понижающих трансформаторов ГПП может применяться пуск по напряжению с целью снижения тока срабатывания и повышения чувствительности. В качестве типового пускового органа применяются фильтр-реле напряжения обратной последовательности и реле минимального напряжения, подключаемые к трансформатору напряжения со стороны НН силового трансформатора.
Расчёт максимальной токовой защиты
Первичный ток срабатывания защиты определяется по условию отстройки от номинального тока трансформатора на стороне, где установлена рассматриваемая защита
, где
kотс = 1,2 – коэффициент отстройки, учитывающий ошибку реле и необходимый запас;
kВ = 0,85 – коэффициент возврата реле;
;
;
Вторичный ток срабатывания реле определяется:
;
Напряжение срабатывания блокирующего органа, включенное на междуфазное напряжение определяется
1) по условиям возврата реле после отключения внешнего КЗ
, где
kВ = 1,2 - коэффициент возврата для реле минимального напряжения;
Umin - минимальное междуфазное напряжение после отключения внешнего КЗ
;
;
2) по условиям отстройки от токов самозапуска двигательной нагрузки при восстановлении напряжения
, где
- минимальное междуфазное напряжение в условиях самозапуска при восстановлении напряжения
;
.
Из двух полученных значений напряжения выбираем наименьшее:
Напряжение срабатывания блокирующего органа, включенное на напряжение обратной последовательности
Чувствительность защиты для токового органа проверяется при КЗ на шинах НН трансформатора в минимальном режиме (при двухфазном КЗ в конце зоны резервирования):
;
Расчёт дифференциальной защиты трансформатора (ДЗТ-11)
При соединении обмоток по схеме Y/∆ ток в плече ВН равен
;
в плече НН:
;
В качестве основной берём сторону ВН трансформатора, имеющую больший вторичный номинальный ток.
Далее выбирается ток срабатывания защиты.
;
Ток срабатывания реле для основной стороны:
.
Расчётное число витков рабочей обмотки:
,
где - МДС срабатывания реле, равная 100 А.
Берём .
Расчётное число витков для неосновной стороны – НН:
;
.
Определяют число витков тормозной обмотки, для чего предварительно необходимо найти значение расчётного тока небаланса с учётом составляющей , обусловленной округлением расчётного числа витков неосновной стороны:
,где - коэффициент, учитывающий различие в погрешности трансформаторов тока, образующих дифференциальную схему; kпер = 1 – коэффициент, учитывающий переходной режим; - относительное значение полной погрешности ТТ в режиме КЗ
Число витков тормозной обмотки:
.
Коэффициент чувствительности:
.
Газовая защита трансформатора
Газовая защита устанавливается на трансформаторах, автотрансформаторах и реакторах с масляным охлаждением, имеющих расширители.
Применение газовой защиты является обязательным на трансформаторах мощностью 63000 кВА и более, а также на трансформаторах мощностью 1000-4000 кВА, не имеющих дифференциальной защиты или отсечки и если максимальная токовая защита имеет выдержку времени 1 с и более.
Действие газовой защиты основано на том, что всякие, даже незначительные, повреждения, а также повышенные нагревы внутри бака трансформатора вызывают разложение масла и органической изоляции, что сопровождается выделением газа. Защита выполняется так, чтобы пре медленном газообразовании подавался предупредительный сигнал, а при бурном газообразовании, что имеет место при КЗ, происходило отключение поврежденного трансформатора.
5.3 Защита синхронного электродвигателя напряжением выше 1 кВ.
Для защит электродвигателей от многофазных замыканий рекомендуется использовать токовую отсечку в однорелейном исполнении для электродвигателей мощностью менее 2 МВт и двухрелейном исполнении – для электродвигателей мощностью более 2 МВт.
Ток срабатывания реле отсечки:
,
где kотс = 1,8 при использовании реле РТ-40;
.
Проверим, обеспечивает ли токовая отсечка необходимую чувствительность:
;
- обеспечивает.
Ток срабатывания реле защиты от перегрузки:
,
где kотс = 1,1…1,2;
.
Время срабатывания выбирается на 20…30% больше времени пуска двигателя.
Защиту от замыканий на землю АД мощностью до 5000 кВт в сетях с малыми токами замыкания на землю рекомендуется выполнять с применением реле РТЗ-51.
Ток срабатывания ненаправленной токовой защиты, выполненной с использованием реле типа РТЗ-51, подключенного к кабельным ТТНП без подмагничивания, рассчитывается из условия несрабатывания защиты при внешнем однофазном замыкании на землю по выражению:
,
где - установившееся значение собственного ёмкостного тока защищаемого присоединения; - коэффициент отстройки; - коэффициент, учитывающий бровок собственного ёмкостного тока в момент зажигания дуги.
Значение определяется как сумма ёмкостных токов СД () и линии () от места установки ТТНП до линейных выводов СД:
.
Собственный ёмкостной ток ЭД вычисляется по формуле:
;
Для АД с короткозамкнутым ротором:
.
Пусть электродвигатель связан с КРУ одним трёхжильным кабелем сечением 16 мм2 и длиной 20 м тогда ёмкостной ток линии:
.
Тогда
.
.
Для ТТНП типа ТЗЛМ из таблицы 6.2 [2] .
Т.к.полученное значение оказывается меньше , то защиту приходится загрубить, приняв
Список использованной литературы: