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 S2н=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)
S2н=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 S2н=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:
S2н=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
- 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.
- 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.
- 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.
- 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.
- Правила устройства электроустановок – изд.7-е.- М.: Энергоатомиздат, 2003. – 646с.
- Шабад М.А. Защита трансформаторов 10 кВ. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 144с.
- Релейная защита систем электроснабжения: Методические указания к выполнению курсового проекта. – Вологда, ВоГТУ, 2005. – 40с.
- 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.
- cztt.ru – Свердловский завод трансформаторов тока.
- www.aenergetika.ru– Компания Альфа-Энергетика.
- elaparat.ru – Электроаппарат Реле защиты и автоматики, контакторы, блоки и комплектные устройства.
- 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.
- transenergy.ru– Реле максимального тока, техническое описание:01489517.003 ТО
ЧЕРТЕЖ
Скачать: