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
Филиал федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Национальный исследовательский университет «МЭИ»
в г. Смоленске
Кафедра электроэнергетических систем
Курсовая работа
по курсу:
«Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения»
на тему:
«Релейная защита трансформаторов и тупиковой линии 110 кВ».
Преподаватель: Ковженкин В.С.
Группа: ЭС-11
Вариант №154311
Студент: Луферов В.С.
Смоленск, 2013
2. Исходные данные.
Мощность трансформатора: Sтр=6,3 МВА;
Мощность системы: Sc=500 МВА;
Сопротивление прямой последовательности системы: x(1)c=0,8 о.е.
Напряжение низкой стороны подстанции: Uнн.пс=6 кВ;
Тип реле дифференциальной защиты: РНТ-565;
Протяженность линии 110 кВ: lw=15 км.
рис. 1. Схема сети
110 кВ
Для защиты трансформатора 6,3 МВА применяют следующие виды защит:
- дифференциальная защита на реле РНТ-565;
- МТЗ от внешних КЗ;
- защиту от перегрузки;
- газовую защиту.
Для защиты питающей линии 110 кВ применяют следующие виды защит:
- двухступенчатая токовая защита от междуфазных КЗ (ТО и МТЗ);
- одноступенчатая дистанционная защита от междуфазных КЗ;
- двухступенчатую токовую защиту нулевой последовательности.
Защита линии выполняется на типовой панели ЭПЗ-1644.
4. Расчет токов короткого замыкания.
4.1. Выбор базисных величин
По [1] выбираю трансформатор типа ТМН-6300/110 со следующими характеристиками:
Номинальная мощность: Sном.тр=6,3 МВА;
Пределы регулирования: ΔU%=±9×1,78%
Номинальное напряжение: Uвн.ном=115 кВ
Uнн.ном=11 кВ;
Напряжение короткого замыкания: Uк=10,5 %;
Сопротивления обмоток трансформатора: Rтр=14,7 Ом
Xтр=220,4 Ом.
Выбираю базисную мощность: Sб=Sс=500 МВА;
Выбираю базисные напряжения: Uб1=115 кВ
Uб2=11 кВ;
Базисные токи:
Базисные сопротивления:
- прямая последовательность:
о.е.,
о.е.,
о.е.
- обратная последовательность: сопротивления обратной последовательности всех элементов равны сопротивлениям прямой последовательности этих же элементов;
- нулевая последовательность:
о.е.
о.е.
4.2. Расчет токов трехфазных КЗ
- расчет токов трехфазных коротких замыканий в точках К-1 и К-2
- точка К-1
-нормальный режим
рис. 2. Схема замещения сети для расчета тока короткого замыкания в точке К-1
- режим, когда перемычка включена, работает одна линия на два трансформатора.
В этом режиме токи КЗ будут равны токам КЗ в нормальном режиме.
- точка К-2
- нормальный режим
EC=1
xc.б
хw.б
рис.4. Схема замещения сети для расчета тока трехфазного КЗ в точке К-2 при нормальном режиме работы этой сети.
- режим, когда перемычка включена, работает одна линия на два трансформатора.
В этом режиме токи КЗ будут равны токам КЗ в нормальном режиме.
4.3. Расчет токов однофазных КЗ.
- нормальный режим
- одофазное КЗ в точке К-2
Ес
хс.б
хw.б
х(2)С
x(2)W
x(0)C
x(0)W
x(0)W
x(0)T
x(0)T
U(0)K
(a)
(б)
(в)
рис. 6. Схемы замещения прямой (а), обратной (б) и нулевой (в) последовательностей для расчета токов однофазного КЗ в точке К-2 при нормальном режиме работы сети.
- однофазное КЗ в точке К-3
Ес
хс.б
х(2)С
x(0)C
x(0)W
x(0)W
x(0)T
x(0)T
U(0)K
(a)
(б)
(в)
рис. 7. Схемы замещения прямой (а), обратной (б) и нулевой (в) последовательностей для расчета токов однофазного КЗ в точке К-3 при нормальном режиме работы сети.
о.е.
- режим, когда перемычка включена, работает одна линия и два трансформатора
- однофазное КЗ в точке К-2
Ес
хс.б
хw.б
х(2)С
x(2)W
x(0)C
x(0)W
x(0)T
x(0)T
U(0)K
(a)
(б)
(в)
рис. 8. Схемы замещения прямой (а), обратной (б) и нулевой (в) последовательностей для расчета токов однофазного КЗ в точке К-2 при работе одной линии на два трансформатора.
- однофазное КЗ в точке К-3
о.е.
Ес
хс.б
х(2)С
x(0)C
x(0)W
x(0)T
x(0)T
U(0)K
(a)
(б)
(в)
рис. 9. Схемы замещения прямой (а), обратной (б) и нулевой (в) последовательностей для расчета токов однофазного КЗ в точке К-3 при работе одной линии на два трансформатора
Результаты расчета токов трехфазных КЗ . Табл. 1.
|
Режим |
Элемент |
К-1 |
К-2 |
|||
|
о.е. |
кА |
о.е. |
кА |
|||
|
ВН |
НН |
ВН |
||||
|
Нормальный режим или режим “одна линия, два трансформатора” |
Линия |
0,11 |
0,28 |
2,9 |
0,97 |
2,4 |
|
Трансформатор |
Результаты расчета токов однофазных КЗ. Табл. 2.
|
Режим |
Элемент |
К-2 |
К-3 |
||||
|
о.е. |
кА |
о.е. |
кА |
||||
|
ВН |
НН |
ВН |
НН |
||||
|
Нормальный режим |
3I(0) |
1,02 |
2,96 |
--- |
1,5 |
4,35 |
--- |
|
IW |
0,98 |
2,84 |
--- |
0,026 |
0,075 |
--- |
|
|
IT |
0,04 |
0,116 |
1,06 |
0,026 |
0,075 |
0,68 |
|
|
Режим “одна линия, два трансформатора” |
3I(0) |
1,06 |
3,1 |
--- |
1,35 |
4 |
--- |
|
IW |
1,027 |
3 |
--- |
0,062 |
0,18 |
--- |
|
|
IT |
0,033 |
0,1 |
0,87 |
0,032 |
0,1 |
0,87 |
5.Расчет защит трансформатора
5.1. Расчет дифференциальной защиты на реле РНТ-565
2) Определяем коэффициенты трансформации ТА1 и ТА2:
Выбираем стандартные значения коэффициентов трансформации:
3) Определяем вторичные токи в плечах защиты:
4) Определим первичный ток небаланса по двум составляющим:
5) Определяем ток срабатывания защиты:
6) Определяем ток срабатывания реле:
7) Определим число витков уравнительных обмоток:
а) со стороны ВН:
Принимаем ωУР1 =9 витков.
б) со стороны НН:
Принимаем ωУР2=12 витков.
8) Уточняем ток срабатывания реле:
8)
9) Уточним ток срабатывания защиты:
10) Уточним ток срабатывания реле:
11) Определим число витков уравнительных обмоток:
Принимаем 9 витков.
12) Уточняем ток срабатывания
13) Ток срабатывания защиты
14)
Принимаем 8 витков.
15)
16) Уточняем ток срабатывания защиты:
102 А > 99,6 А, повторяем расчет.
17) Найдем ток срабатывания реле:
18) Уточним число витков уравнительных обмоток:
выбираем 8 витков
Уточним ток срабатывания реле
берем
19)
20) Уточняем ток срабатывания защиты:
99,84 А < 108,25 А, расчет окончен
22) Проверим равенство намагничивающих сил:
21)
защита проходит по чувствительности.
5.2. Максимальная токовая защита от междуфазных КЗ.
Необходимо устанавливать два комплекта МТЗ: по одному на каждый из выводов трансформатора.
- расчет уставок реле для комплектов на низкой стороне
А
А
- проверка чувствительности
защита проходит по чувствительности.
- уставка по времени срабатывания
tмтз.тр.нн=tотх.прис+Δt=1,5+0,5=2,0 сек
- расчет уставок реле для комплекта на высокой стороне
Согласуем ток срабатывания защиты с током срабатывания защиты комплекта на низкой стороне
5.3. Максимальная токовая защита от перегрузок.
Защита от перегрузок действует на сигнал. Так как нагрузка обычно симметрична, то достаточно установить пусковой орган только в одну фазу. Эту защиту устанавливаем на те же ТА, что и другие защиты. Устанавливается на низкой стороне.
А
А
Эта защита по чувствительности не проверяется.
Уставка по времени
tмтз.от перегрузок=tмтз.тр.вн+Δt=2,5+0,5=3,0 сек
5.4. Газовая защита
На трансформатор данной мощности по требованиям ПУЭ устанавливают газовую защиту. Эта защита работает на неэлектрическом принципе и в качестве пускового органа используется “чашечное” реле типа РГЧЗ.
6. Расчет защит питающей линии 110 кВ
6.1.1. Расчет первой ступени токовой защиты линий от междуфазных КЗ - токовая отсечка.
- отстройка от излишнего срабатывания при КЗ на низкой стороне трансформатора
А
- отстройка от излишнего срабатывания при бросках тока намагничивания
А
Последнее определяющее условие можно исключить, организовав выдержку времени t=(0,15÷0,2) с.
IСР.З. = 507 А
Выберем трансформаторы тока:
Выбираю стандартный kТА3 = 75/5 = 15.
А
Проверка чувствительности
Защита проходит по чувствительности.
ТО является основной защитой, МТЗ – резервной
6.1.2. Расчет второй ступени токовой защиты линий от междуфазных КЗ – максимальной токовой защиты.
А
А
Уставка по времени: tмтз.линии=tмтз.тр.вн+Δt=2,5+0,5=3,0 сек
Проверка чувствительности:
Защита проходит как основная, проходит как резервная.
6.2. Расчет одноступенчатой дистанционной защиты от междуфазных КЗ
Дистанционная защита является резервной защитой к защитам линии и трансформатора.
- определим наименьшее сопротивление нагрузки
кОм
- сопротивление срабатывания защиты
кОм
-уставка по времени: tдист=tмтз.тр.вн.+Δt=2,5+0,5=3,0 сек
- проверка чувствительности
, где
Ом;
Ом
Защита проходит по чувствительности.
6.3. Расчет токовой отсечки нулевой последовательности
6.3.1. Расчет первой ступени токовой отсечки нулевой последовательности
Определяем ток срабатывания защиты по необходимому коэффициенту чувствительности.
А
Отстраиваемся от бросков тока намагничивания:
Чтобы исключить из рассматриваемого случая это условие достаточно установить небольшую выдержку времени на действие этой защиты. Тогда определяющим станет первое условие, а его по чувствительности не проверяем.
6.3.2. Расчет второй ступени токовой отсечки нулевой последовательности.
-ток срабатывания защиты
- время срабатывания
tтонп2=tтонп1+Δt=0,15+0,5=0,65 сек
- коэффициент чувствительности
- проверка поведения защиты при КЗ за спиной комплекта
А > А
Из этого следует необходимость установки органа направления мощности.
Схема защиты трансформатора:
а)
KAW1, KAW2 – продольная дифференциальная защита.
KA6, КА7 – МТЗ на НН2
КА5 – защита от перегрузки на НН1
КА8 – защита от перегрузки на НН2
КА9 – контроль тока в цепях отключения отделителя
YAC – электромагнит включения QN
YAT – электромагнит отключения Q
Краткое описание работы схемы:
- при срабатывании диф. защ. контакты KAW1 и KAW2 замыкаются, срабатывает KL1 и подает сигнал на отключение Q2 и Q3. Затем включается QN и в бестоковую паузу паузу отключается QR. Действие фиксирует КН1
- при срабатывании МТЗ трансформатора на ВН, замыкаются контакты КА1 и КА2 и далее замыкаются контакты КТ1 с выдержкой времени и идет сигнал на отключение Q2 и Q3 и включение QN. Действие фиксирует КН2.
- при срабатывании МТЗ трансформатора на НН1 (НН2), замыкаются контакты КА3 и КА4(КА6 и КА7) и далее с выдержкой времени и идет сигнал на отключение Q2 и Q3 и включение QN.
- при перегрузке замыкаются контакты КА5, КА8 и подает сигнал.
- при срабатывании газового реле нижний контакт KSG2 действует на промежуточное реле KL4, которое действует на включение QN. При включении QN перебрасываются его вспомогательные контакты, срабатывает реле KQC4 и отключает Q2, Q3. Действие фиксирует КН7.
Схема защиты тупиковой линии
Краткое описание работы схемы:
- при срабатывании ТО замыкаются контакты КА1 и КА2, реле времени с выдержкой времени замыкает свои контакты КТ1, подавая сигнал на отключение Q1. действие фиксирует КН1
- при срабатывании МТЗ, замык. КА3, КА4 и с выдержкой времени КТ3 подает сигнал на откл.
- при срабатывании дистанционной защиты, реле KZ2, KZ2, KZ3 замык. И с выдержкой времени подает сигнал на KL2, которое замык. цепь откл. Q1.
- при действии направленной токовой защиты НП срабатывают KW и КА6 и с выдержкой времени КТ5 подает сигнал на отключение Q1.