РЗА систем электроснабжения

0

Кафедра электроснабжения промышленных предприятий

 

 

КУРСОВАЯ РАБОТА

 

по курсу «Релейная защита и автоматика»

РЗА систем электроснабжения

 

 

Содержание

 

         1 Расчет токовой ступенчатой защиты ВЛ……..............................................4

     1.1Защита от КЗ линии W2……………….......................................................4

     1.2Защита от КЗ линии W1…………...............................................................6

         2 Выбор автоматов и расчет их защитных характеристик.............................9

     2.1Выбор автомата QF3…………………………………………………….…9

     2.3Выбор автомата QF2....................................................................................10

     2.4Выбор автомата QF1……………………………........................................11

  • Выбор плавкой вставки предохранителей F …...............................12
  • Расчет защиты от КЗ кабельной линии W6………………………….….13
  • Расчет защиты кабельной линии W6 от ЗНЗ………………………….15

6   Расчет дифференциальной защиты шин РУ-1……………………….....16

         7   Расчет АПВ для ВЛ W1……………………………………………...……17

  • Расчет дифференциальной защиты трансформатора Т1…………….….18

8.1Определение тока срабатывания защиты………………………….…….18

8.2Определение числа витков обмоток с учётом тока небаланса……….20

           9 Газовая защита ……………………………………………………………22

         10 Расчет АВР на секционном выключателе Q8……………….…………22

           Список использованных источников........................................................24

 

 

 

                                                  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Изм.

Лист

№докум.

Подп.

Дата

Разраб.

 

 

 

РЗА систем электроснабжения

Лит

Лист

Листов

Пров.

.

 

 

К

2

24

 

 

 

 

 

Н. Контр.

 

 

 

Утв.

 

 

 

                                                      

 

  • Расчет токовой ступенчатой защиты ВЛ

 

  • Защита от КЗ линии W2

 

Первая ступень – токовая отсечка.

 

Ток срабатывания защиты:

                                                                                                                       (1.1.1)

 

По условию отстройки от броска тока намагничивания трансформатора Т1

присоединенного к линии:

 

                                                                                                                  (1.1.2)

Принимается

Устанавливается трансформатор тока типа ТФМ – 35-II-У1 с коэффициентом трансформации nт=300/5, схема соединения неполная звезда с kсх=1, допустимая кратность перегрузки при КЗ k10=20 и S=30 МВА./10 /

Ток срабатывания реле:

                                                                                       (1.1.3)

Выбирается реле РСТ 11 – 32./12 / Выставляется ток уставки   Iу= 71 А.

Уточняем ток срабатывания защиты:

                                                                                           (1.1.4)

Оценка чувствительности:

                                                         (1.1.5)

- оценивается по графику

 

                                                                 (1.1.6)

 

Вторая ступень – максимальная токовая защита.

 

Ток срабатывания защиты:                  

                                               (1.1.7)

        

Ток срабатывания реле:

Выбирается реле РСТ 11 – 24./ 12/ Выставляется ток уставки   Iу= 17 А.

Уточняется ток срабатывания защиты:

                                                        

Время срабатывания защиты:

                                                   (1.1.8)

                                              

Оценка чувствительности:

Проверка выбранного трансформатора тока.

 

  • При проверке по допустимой перегрузке при КЗ должно выполняться условие:

                                           (1.1.9)

                                                                                        (1.1.10)  

      

 

  • При проверке по допустимой вторичной нагрузке должно выполняться условие:

                                                                              (1.1.11)

S=30 ВА

По ПУЭ /6/ минимальное сечение алюминиевого провода принимается 4 мм.

- условие выполняется

 

 

  • Защита от КЗ линии W1

 

Первая ступень – токовая отсечка.

 

Ток срабатывания защиты:

 

 

Устанавливается трансформатор тока типа ТОЛ – 35-II-УХЛ1 с коэффициентом трансформации nт=800/5, схема соединения неполная звезда с kсх=1, допустимая кратность перегрузки при КЗ k10=20 и S=30 МВА. /10/

Ток срабатывания реле:

                                                                                      

Выбирается реле РСТ 11 – 32 /12/. Выставляется ток уставки   Iу= 70 А.

Уточняется ток срабатывания защиты:

 

                                                        

 

Оценка чувствительности:

- оценивается по графику

 

Вторая ступень – токовая отсечка с выдержкой времени.

 

Ток срабатывания защиты:

                                                    

 

    

Ток срабатывания реле:

                                                     

Выбирается реле РСТ 11 – 29./12/ Выставляется ток уставки   Iу= 30 А.

Утоняется ток срабатывания защиты:

 

                                                        

Время срабатывания защиты:

                                                                             

                                                                                   

    

 

Оценка чувствительности:

 

Третья ступень – максимальная токовая защита.

 

Ток срабатывания защиты:

                                                                             

                                                                          

        

Ток срабатывания реле:

                                                                                                                 

 

 

Выбирается реле РСТ 11 – 24./12/ Выставляется ток уставки   Iу= 10 А.

Уточняется ток срабатывания защиты:

 

                                                        

 

Время срабатывания защиты:

                                                                                                            

                                              

 

Оценка чувствительности:

                

 

Дальнее резервирование:

                                                                                                                

Защита способна осуществить резервирование.

                

 

Проверка выбранного трансформатора тока.

 

  • При проверке по допустимой перегрузке при КЗ должно выполняться условие:

                                                                      

      

 

  • При проверке по допустимой вторичной нагрузке должно выполняться условие:

                                                                                       

 

S=30 ВА

- условие выполняется

 

 

  • Выбор автоматов и расчет их защитных характеристик

 

Исходя из определения номинального тока расцепителя, необходимо выполнить следующее условие:

 

                                                                                   (2.1)

 

где - максимальный рабочий ток защищаемого элемента в длительном режиме.

 

                                                                                             (2.2)

где - номинальная мощность силового трансформатора Т2,кВА;

       - коэффициент загрузки трансформатора.

 

  • Выбор автомата QF3

 

Для полупроводниковых расцепителей выключателей серии ВА:

 

                                         (2.1.1)

                                    

Выбирается выключатель серии ВА 88 – 35 по /11/ с .

 

Вторая ступень – максимальная токовая защита.

Ток срабатывания второй ступени защиты:

                   (2.1.2)

 

 

Время срабатывания второй ступени защиты:

 

Первая ступень – токовая отсечка без выдержки времени.

Ток срабатывания первой ступени защиты:

Номинальный ток теплового расцепителя: 100 А

Кратность: 10

  

  • Выбор автомата QF2

 

Для полупроводниковых расцепителей выключателей серии ВА:

 

                                                                                     

                                        

Выбирается выключатель серии ВА 52 – 39 по /11/ с .

Регулировка

Третья ступень защиты – максимальная токовая защита.

Ток срабатывания третьей ступени защиты:

Время срабатывания третьей ступени защиты:

 

Вторая ступень защиты – токовая отсечка с выдержкой времени.

Ток срабатывания второй ступени защиты:

                                           (2.1.3)

Выставляется ток срабатывания второй ступени:

, где k= 2, 3, 5, 7,

Время срабатывания второй ступени защиты:

 

Первая ступень – токовая отсечка без выдержки времени.

 

  • Выбор автомата QF1

 

Для полупроводниковых расцепителей выключателей серии ВА:

 

                                                                                               

                                        

Выбирается выключатель серии ВА 55 – 41 по /11/ с .

Регулировка

 

Третья ступень защиты – максимальная токовая защита.

Ток срабатывания третьей ступени защиты:

Время срабатывания третьей ступени защиты:

 

Вторая ступень защиты – токовая отсечка с выдержкой времени.

Ток срабатывания второй ступени защиты:

 

 

Выставляется ток срабатывания второй ступени:

, где k= 2,3,4, 5

Время срабатывания второй ступени защиты:

 

Первая ступень – токовая отсечка без выдержки времени.

 

  • Выбор плавкой вставки предохранителей F

 

Для предотвращения срабатывания предохранителей в нормальном режиме и при бросках тока трансформатора, а так же и в аварийном режиме работы одного из трансформаторов плавкую вставку предохранителей для двухтрансформаторных подстанций выбирают по условию:

 

                                                                                                (3.1)

 

где - номинальный ток трансформатора, А.

 

                                                                                  (3.2)

          

 

Выбирается предохранитель серии ПКТ – 10 с - для обеспечения селективности. /4/

 

 

 

 

 

 

 

  • Расчет защиты от КЗ кабельной линии W6

 

Расчет двухступенчатой защиты от КЗ на реле с зависимой характеристикой срабатывания.

 

Определяется максимальный рабочий ток линии

 

                                                        

                      

 

Исходя из полученного значения выбираеся трансформатор тока типа ТЛК – 10 с коэффициентом трансформации nт=200/5, схема соединения неполная звезда с kсх=1, допустимая кратность перегрузки при КЗ k10=9.5. /10/

 

Отстраивается защита от конца всей линии, т.е. от точки короткого замыкания К6.

Первая ступень защиты – токовая отсечка

Ток срабатывания защиты:

 

                                                                                                                       

где - коэффициент надежности.

      

 

Ток срабатывания реле:

                                                                                                                    

Выбирается реле РС 80 М2-16. /13 /

Выставляется ток уставки Iу= 100 А.

Уставка кратности тока отсечки: 16.75

 

Утоняется ток срабатывания защиты:

 

                                                                                       

Оценка чувствительности:

                                                                                      

 

 

Защита обладает достаточной чувствительностью.

 

Вторая ступень – максимальная токовая защита

Ток срабатывания защиты:

 

                                                                              

где - коэффициент отстройки;

       - коэффициент самозапуска;

       - коэффициент возврата.

 

 

Ток срабатывания реле:

                                                                                                       

 

Выставляется ток уставки Iу= 6 А.

Утоняется ток срабатывания защиты:

 

                                                        

Оценка чувствительности:

 

 

Проверка выбранного трансформатора тока по допустимой кратности перегрузки при КЗ:

где

     - номинальный ток трансформатора тока в первичной обмотке.

 

Условие проверки:

                                                                                                                           

 

                                                

 

  • Расчет защиты кабельной линии W6 от ЗНЗ

 

Выбирается по таблице 7.29 /9/ кабель марки ААБВ – 10,для S=120 мм2 Iсо=1.1 А/км.

Ток нулевой последовательности линии:

 

                                                                                                              (5.1)

 

 

Ток замыкания на землю:

                                                                                                                     (5.2)

 

Следовательно, согласно ПУЭ защита от однофазных замыканий на землю необходима. Защита действует на отключение и выполняется с выдержкой времени и с учетом этого коэффициент отстройки принимается .

Принимается к установке реле РТЗ-51, у которого ток срабатывания находится в пределах Iср.р=(0.02-0.12) А.

 

Выбирается трансформатор тока нулевой последовательности типа   ТЗЛМ-У3 – 200 с коэффициентом трансформации .

 

Ток срабатывания защиты:

                                                (5.3)

 

Оценка чувствительности:

                                                  (5.4)

где - ток трансформатора нулевой последовательности;

Определение тока трансформатора нулевой последовательности:

 

                                        (5.5)

                      

 

 

                                       .

Защита обладает достаточной чувствительностью.

Выдержка времени Δt=0.3 c.

Выбирается по /12/ реле времени РВ-120МР: пределы выдержек времени 0,1-1,0 с.

 

 

 

  • Расчет дифференциальной защиты шин РУ-1

 

Производится отстройка защиты от рабочего тока линии:

                                                     (6.1)

Производится отстройка защиты от тока небаланса:

                                                 (6.1)

 

 

Принимается

Устанавливается трансформатор тока типа ТОЛ – 35-II-УХЛ1 с коэффициентом трансформации nт=800/5. /10/

Ток срабатывания реле:                                                                                                                  

Выбирается реле РСТ 11 – 24. Выставляется ток уставки   Iу= 9 А.

Утоняется ток срабатывания защиты:

 

                                                        

Оценка чувствительности:

 

 

  • Расчет АПВ для ВЛ W1

 

Условие:

 

                                 ,                                                 (7.1)

где - время готовности привода выключателя,

       - время запаса.

 

Выбирается выключатель ВВ TEL – 35-12.5/630 выключатель ваккумный производство Таврила Электрик на U=35 кВ. /11/

Iном=630 А; Iном откл=12.5 кА; привод электромагнитный; tгп = 0.08 с.

 

 

 

 

  • Расчет дифференциальной защиты трансформатора Т1

 

  • Определение тока срабатывания защиты

 

Составляющая тока небаланса, обусловленная разнотипностью трансформаторов тока, установленных со стороны высшего и низших напряжений:

                   (8.1.1)

 

где ε – относительное значение полной погрешности трансформаторов тока, %;

       - коэффициент однотипности трансформатора тока. =1, т.к. ТТ не однотипные \1\;

       -коэффициент, учитывающий переходный режим (наличие апериодической составляющей тока). =1 согласно \1\;

       -­ периодическая составляющая тока (при t­=0), проходящего через защищаемую зону при расчетном внешнем (как правило, трехфазном) металлическом К3 на стороне, где рассматривается повреждение, А.

 

 

Составляющая тока небаланса, обусловленная автоматическим регулированием коэффициента трансформации:

 

                                  (8.1.2)

 

где - пределы регулирования напряжения трансформатора

                                                          

Ток небаланса дифференциальной защиты трансформатора:

 

                                           (8.1.3)

 

 

Ток броска намагничивания:

                        (8.1.4)

Производится отстройка защиты от тока небаланса, так как ток небаланса больше броска тока намагничивания.

Ток срабатывания защиты:

                                                        (8.1.5)

Для высокой стороны выбирается ТВТ-35-I-600/5, /9/                        

Для нижней стороны выбирается ТОЛ-10-I-2000/5, /9/                      

  

 

Наименование

Формула

Расчет

ВН

НН

Первичный номинальный ток на сторонах защищаемого трансформатора, соответствующий номинальной мощности трансформатора, А.

     

Схема соединения обмоток защищаемого трансформатора

-

Y

Схема соединения трансформаторов тока

-

Y

Коэффициент схемы

   

1

Коэффициент трансформации

кТ

600/5

2000/5

Вторичный ток в плечах защиты, соответствующий номинальной мощности трансформатора, А

     

 

Предварительная проверка чувствительности защиты.

 

  • Определение числа витков обмоток с учётом тока небаланса

 

Для основной стороны:

Предварительно принимается уставка k=2.0 и Iср*=1.8.

            Ток срабатывания реле, соответствующий Iср*=1.8 равен:

 

                                                                             

 

МДС срабатывания реле на этой уставке будет равна:

 

Расчетный вторичный ток срабатывания реле для основной стороны.

 

                                                          

 

Число витков основной стороны, соответствующее выбранному току срабатывания:

 

 

Принимается Wосн=15 – из стандартного ряда.

 

Для неосновной стороны:

 

                                                                     

Принимается Wнеосн1=16 – из стандартного ряда.

 

                           

Третья составляющая тока небаланса, обусловленная округлением числа витков:

 

                                                                  

 

 

Изменившееся значение тока небаланса:

 

       

 

По выбранному числу витков основной стороны определяется уставка Iср*:

 

                                                                      

 

                                  

 

Принимается Iср*=1.0

 

Уточняется первичный ток срабатывания защиты:

 

                                                       

 

Оценка чувствительности защиты при двухфазном КЗ в т. K4 в минимальном режиме работы системы и коэффициент запаса:

                      

Значение коэффициента запаса находится в допустимых пределах.

 

Дифференциальная защита отвечает требованиям чувствительности.

  • Газовая защита

 

Газовая защита выполняется на трансформаторах мощностью 1000 кВА и выше и на трансформаторах, отдельно установленных в помещениях мощностью 630 кВА. Данная зашита реагирует на внутренние повреждения трансформатора, связанные с интенсивным газообразованием в его баке. Газовое реле может работать как струйное реле при скорости потока из бака в расширитель 1- 1.5 м/с. Защита выполняется на газовом реле BF 80/10, реле Бухгольца. Реле устанавливается в соединительную трубу между между баком трансформатора и расширителем. В ходе нормальной работы оно полностью заполнено изоляционной жидкостью. Поплавки в результате вытеснения находятся в их наивысшей позиции. Верхний поплавок реле действует на сигнал, а нижний – на отключение трансформатора без выдержки времени на все выключатели.

 

 

  • Расчет АВР на секционном выключателе Q8

 

Определение напряжения срабатывания пускового органа (мини­маль­ное реле напряжения), реагирующего на снижение напряжения на рабочем источнике, например, понижение или исчезновение напряжения на одной из секций при отключении трансформатора, питающего эту секцию.

.

Принимается

                                     ,                                             (9.1)

где – номинальное напряжение на шинах, = 6300 В;

- коэффициент трансформации трансформатора напряжения, =6300/100=63.

           Определение напряжения пускового органа (максимального реле напряжения) на резервном источнике , определяемое из условия отстройки от минимального рабочего напряжения .

                            ,                                       (9.2)

           где – коэффициент надежности, принимаемый в пределах (1,1-1,2);

             - коэффициент возврата реле, который для реле серии РН-50 равен        1,2-1,25.

         Таким образом

= 53 В.

 

Расчет выдержки времени срабатывания АВР.

         Определяется время (уставка) срабатывания  по выражению:

                           ,                                           (9.3)

               где – наибольшее время срабатывания защит присоединений, принимается время срабатывания МТЗ трансформатора - = 0,48 с;

                     - ступень селективности, принимается = 0,5 с.

 

       Время срабатывания АВР:

= 0,48 + 0,5 = 0,98 с.

         Для установки на шинах РУ-3 выбирается трансформатор напряжения

   НОЛ-СЭЩ 10, с U1ном=10 кВ, U2ном=100 В. /11/

 

 

 

Список использованных источников

 

  1. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учебник для вузов/В.А. Андреев. – 6-е изд., стер. – М.: Высш. Шк., 2008. – 639с.:ил.
  2. Упит А.Р., Банкин С.А. Релейная защита и автоматика в системах ЭПП: Методические указания для студентов специальности «Электроснабжение»: Алт. гос. тех. у-нт. им. И. И. Ползунова.- Барнаул: Изд-во АлтГТУ, 2004. – 51 с.
  3. Шабад М.А. Расчет релейной защиты и автоматики распределительных сетей: Монография М.А. Шабад – СПб.: НЭИПК, 2003 4-е изд. перераб. и доп. – 350 стр.
  4. Кабышев А.В., Обухов С.Г. Расчет и проектирование систем электроснабжения: справочные материалы по электрооборудованию: Учебное пособие/ Том.политехн.ун-т. – Томск, 2005.-168 с.
  5. Правила устройства электроустановок – изд.7-е.- М.: Энергоатомиздат, 2003. – 646с.
  6. Шабад М.А. Защита трансформаторов 10 кВ. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 144с.
  7. Релейная защита систем электроснабжения: Методические указания к выполнению курсового проекта. – Вологда, ВоГТУ, 2005. – 40с.
  8. НеклепаевБ.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. Пособие для вузов – 4=е изд. Перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608с.
  9. cztt.ru – Свердловский завод трансформаторов тока.
  10. www.aenergetika.ru– Компания Альфа-Энергетика.
  11. elaparat.ru – Электроаппарат Реле защиты и автоматики, контакторы, блоки и комплектные устройства.
  12. a-t-c.ru – ОАО «А.Т.К.» входит в число крупнейших заводов электротехнической промышленности России. Высококачественная продукция завода используется на всех ведущих предприятиях энергоёмких отраслей России, а также стран ближнего и дальнего зарубежья.
  13. transenergy.ru– Реле максимального тока, техническое описание:01489517.003 ТО

 ЧЕРТЕЖ

РЗА систем электроснабжения

 Скачать: У вас нет доступа к скачиванию файлов с нашего сервера. КАК ТУТ СКАЧИВАТЬ

Категория: Курсовые / Электроэнергетика курсовые

Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.