Релейная защита промышленного предприятия

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Задание на курсовую работу

Исходные данные для расчетов приведены в таблицах 1-6

1. Расчет токов короткого замыкания

2. Расчет величин токов КЗ

3. Расчет защиты трансформатора Т3

3.1 Защита от многофазных коротких замыканий - МТЗ без выдержки времени

3.2 Защита от перегруза - МТЗ с выдержкой времени

4. Расчет защиты двигателя М

4.1 Защита от многофазных КЗ

4.2 Защита от замыканий на землю

4.3 Защита от перегруза - МТЗ с выдержкой времени

4.4 Защита минимального напряжения

5. Расчет защиты установленной на секционном выключатели Q15

5.1 МТЗ с выдержкой времени

5.2 Токовая отсечка

6. Расчет защиты кабельной линии Л6

6.1 МТЗ с независимой выдержкой времени

6.2 Защита от однофазных замыканий на землю

7. Расчет защиты силового трансформатора Т2

7.1 Дифференциальная защита

7.2 МТЗ с выдержкой времени

7.3 Защита от перегруза

7.4 Газовая защита

8. Расчет защиты воздушных линий Л3, Л4

8.1 Поперечная дифференциальная направленная защита

8.2 Токовая отсечка без выдержки времени

8.3 Суммарная максимальная токовая направленная защита

8.4 Защита от однофазного замыкания на землю

9. Проверка трансформатора тока и выбор контрольного кабеля

Литература

Задание на курсовую работу

На рисунке 1 представлена схема распределительной сети электрической энергии промышленного предприятия и виды его нагрузки. С шин системных подстанций А и Б электрическая энергия по линиям высокого напряжения (Л1…Л4) поступает на секционированные шины. В главной понизительной подстанции предприятия (ГПП), с них часть электрической энергии подается через выключатели Q13 и Q14 другим потребителям. Далее трансформируемая энергия на напряжении 10 кВ подается через кабельные линии (Л5, Л6) на распределительные (цеховые) пункты (РП1, РП2), с которых осуществляется питание конкретных потребителей:

- конденсаторных батарей - БСК

- высоковольтных двигателей - Д

- низковольтных двигателей - М

- дуговых сталеплавильных печей - ДСП - через их трансформаторы Т4

- преобразовательных полупроводниковых агрегатов ППА необходимо выбрать типы защит всех приведенных элементов схемы в соответствии с ПУЭ /1/ и в условном изображении нанести их на схему; произвести полный расчет защит следующих объектов (см. рис 1):

- силового трансформатора Т2 (выключатель Q18)

- воздушных линий Л3 и Л4 (выключатели Q3 и Q7)

- кабельной линии Л6 (выключатель Q23)

- сборных шин (секционный выключатель Q15)

- трансформатора Т3 (выключатель Q30)

- двигателя М (выключатель Q32).

Изобразить полную схему защиты трансформатора Т2 и кабельной линии Л6; выбрать тип трансформатора тока Т1 и определить сечения контрольного кабеля в его вторичных цепях (кабель алюминиевый длинной 60 м).

Исходные данные для расчетов приведены в таблицах 1 - 6.

Таблица 1 - Система и сеть А-Б-В

Мощность КЗ систем МВА

Uл кВ

Дина км

Переда-ваемая мощность МВА

Мощ-ность заби-реемая ГПП МВА

Кол-во тоходящих тран-зитных линий

Мощность Т1 Т2 МВА

Кол-во и мощ-ность Т3 МВА

Система1

Система2

режимы

режимы

макс

мин

макс

мин

Л1,2

Л3,4

А-В

Б-В

1400

1200

1000

900

35

27

22

11

18

14

3

2х10

5х2,5

Таблица 2 - Характеристики трансформаторов

Т1, Т2	Т3
Тип	Мощность S, МВА	Uк, %	Пределы регулирования ?U, %	Тип	Мощность S, МВА	Uк, %
ТД-16000/35	16	10	5	ТМ-1000/10	1	7,5

Таблица 3 - Выдержки времени защит и параметры отходящих линий от шин подстанции Г

Выдержки времени защит Q, с	Л5	Л6
9	10	11	12	13	14	22	24	Длина км	К-во КЛ	Материал	Сечение мм2	КСЗ	Длина, км	К-во КЛ	Материал	Сечение мм2	КСЗ
2,5	1,5	2	2,5	1,5	1,5	2	1,6	1,5	2	А	95	3,55	2,3	2	А	240	2

Таблица 4 - нагрузка на шинах РП1 и РП2

Двигатели 10 кВ	БСК	ДСП
тип	количество	Мощность РНОМ кВт	Кооффициент пуска КП	Q, квар	количество	Sном МВА
СТД	3	1600	6,3	3000	2	5,0

Таблица 5 - Электродвигатель с номинальным напряжениемUН=380 В

Тип	РНОМ кВт	Cosцном	з, %	Кпуск	Длина кабеля Л6, м
4 А132 S4У3	7,5	0,86	87,5	7,5	20

Таблица 6 - Параметры преобразовательного агрегата

тип	назначение	Выпр. Напр UdНОМ, В	Выпр. Ток IdНОМ, A	Напряжение питания, кВ	Схема выпрямления
АТ	Питание якорных цепей электродвигателей постоянног тока	460	600	10	Трехфазная мостовая

1. Расчет токов короткого замыкания

Величина токов короткого замыкания влияет значение тока срабатывания ярда защит, кроме того, они необходимы для вычисления коэффициентов чувствительности выбранных защит.

Необходимо определить значение токов КЗ на шинах А, Б, В, Г, РП, Е в максимальном и минимальном режимах сети. Для максимального режима достаточно иметь токи трехфазного КЗ, для минимального - токи двухфазного КЗ.

При расчете токов КЗ мощности КЗ систем 1 и 2 считаем бесконечными, т. е. не учитываем изменение тока КЗ во времени. При расчетах принимаем среднее значение напряжения сети: Uср1 = 37 кВ и Uср2 = 10,5 кВ.

Для определения величин токов КЗ следует сначала определить сопротивление элементов схемы. Расчет будем производить в относительных единицах при SБ = 1000 МВА

Расчет сопротивлений элементов схемы

Удельное индуктивное сопротивление воздушных линий Л1, Л2, Л3 и Л4 принимаем хол1 = хол2 = хол3 = хол4 = 0,4 Ом/км, активным сопротивлением пренебрегаем.

Сопротивлении воздушных линий Л1 и Л2:

Размещено на http://www.allbest.ru/

о.е.,

здесь L1 - длина линии Л1, км

SБ - базисная мощность, ВА

UСР1 - среднее напряжение линий Л1 и Л2, В

Сопротивлении воздушных линий Л3 и Л4:

Размещено на http://www.allbest.ru/

о.е.

Согласно /2/ для кабеля марки А - 95 удельное индуктивное сопротивление хол5 = 0,083Ом/км, удельное активное сопротивление rол5 = 0,326Ом/км, кабеля марки А - 240 удельное индуктивное сопротивление хол6 = 0,075Ом/км, удельное активное сопротивление rол6 = 0,129Ом/км.

Индуктивное сопротивление кабельной линии Л5:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Активное сопротивление кабельной линии Л5:

Размещено на http://www.allbest.ru/

Индуктивное сопротивление кабельной линии Л6:

о.е.

Активное сопротивление кабельной линии Л6:

о.е.

Сопротивление трансформаторов Т1 и Т2:

Размещено на http://www.allbest.ru/

о.е.

здесь UК% - напряжение КЗ трансформаторов Т1 и Т2, %

SТ - номинальная мощность трансформатора Т1, ВА.

Сопротивление трансформатора Т3:

о.е.

2. Расчет величин токов КЗ

Величину токов КЗ определяем для следующих режимов:

- в максимальном режиме все линии и трансформаторы включены на параллельную работу, секционные выключатели отключены;

- в минимальном режиме отключены линии Л2 и Л4, секционные выключатели отключены;

- в минимальном режиме отключена линия Л4, секционный выключатель Q15 включен.

Все расчеты сведем в таблицы 7 - 9.

Таблица 7 - максимальный режим, секционные выключатели отключены

Точка КЗ на шинах подстанции	Искомые величины	Питание со стороны
		Система G1	Система G2
А	ХЭКВ о.е.
	SКЗ, МВА	1400
	IКЗ, кА
Б	ХЭКВ о.е.
	SКЗ, МВА		1000
	IКЗ, кА
В1с В2с	ХЭКВ о.е.
	SКЗ, МВА
	IКЗ, кА

Питание одновременно от систем G1 иG2

В1с В2с	ХЭКВ о.е
	SКЗ, МВА
	IКЗ, кА
Г1с Г2с	ХЭКВ о.е
	SКЗ, МВА
	IКЗ, кА
РП1	ХЭКВ о.е
	SКЗ, МВА
	IКЗ, кА
РП2	ХЭКВ о.е
	SКЗ, МВА
	IКЗ, кА

Таблица 8 - Минимальный режим, секционные выключатели отключены, линии Л2 и Л4 отключены

Точка КЗ на шинах подстанции	Искомые величины	Питание со стороны
		Система G1	Система G2
А	ХЭКВ о.е
	SКЗ, МВА	1200
	IКЗ, кА
Б	ХЭКВ о.е
	SКЗ, МВА		900
	IКЗ, кА
В1с В2с	ХЭКВ о.е	В2с	В1с
	SКЗ, МВА
	IКЗ, кА
Г1с Г2с	ХЭКВ о.е	Г2с	Г1с
	SКЗ, МВА
	IКЗ, кА
РП1 РП2	ХЭКВ о.е	ПР2	ПР1
	SКЗ, МВА
	IКЗ, кА

Таблица 9 - Минимальный режим, секционный выключатель Q15 включен, линия Л4 отключена

Точка КЗ на шинах подстанции	Искомые величины	Питание со стороны
		Система G1	Система G2
А	ХЭКВ о.е
	SКЗ, МВА	1200
	IКЗ, кА
Б	ХЭКВ о.е
	SКЗ, МВА
	IКЗ, кА

3. Расчет защиты трансформатора Т3

Трансформаторы оснащаются релейной защитой от внешних и внутренних КЗ.

3.1 Защита от многофазных коротких замыканий - МТЗ без выдержки времени

1) Защиту выполним с помощью статического реле РСТ 13, так как оперативный ток постоянный.

2) Найдем максимальный рабочий ток в точке установки защиты, равный номинальному току трансформатора:

А,

здесь UВН = 10 кВ - первичное напряжение трансформатора Т3.

К установке принимаем трансформатор тока ТПЛ-10-75-У3-0,5/10Р согласно /2/: I1Н = 75 А, I2Н = 5 А. Коэффициент трансформации трансформатора тока:

.

Схема включения трансформаторов тока и реле - неполная звезда с реле в нулевом проводе, коэффициент схемы кСХ = 1.

3) Ток срабатывания защиты определяется из условия отстройки от максимального рабочего тока в точке установки защиты:

А

здесь кОТС = 1,2 - коэффициент отстройки;

кВ = 0,9 - коэффициент возврата;

кЗ = 1,2

4) ток срабатывания реле:

А

Принимаем к установке реле РСТ 13/24, у которого ток срабатывания находится в пределах IСР.Р = (5-20) А.

5) Определить сумму уставок:

здесь IMIN = 5 А - минимальный ток срабатывания выбранного реле. Принимаем уставки 0,2, следовательно ?и = 0,2.

Найдем ток уставки реле:

А

Коэффициент чувствительности при I2КЗMIN на выводах высокого напряжения:

.

3.2 Защита от перегруза - МТЗ с выдержкой времени

1) Защиту выполним на реле РСТ 13. Так как защита с выдержкой времени, то необходимо знать коэффициент возврата реле. Для статического реле коэффициент возврата кВ = 0,9.

2) Для выполнения защиты используем те же трансформаторы тока, что и для защиты от коротких замыканий (коэффициент трансформации кI = 15), но поскольку перегруз является симметричным режимом, то реле устанавливаем в одну фазу. Коэффициент схемы кСХ = 1.

3) Ток срабатывания защиты определяется из условия отстройки от максимального рабочего тока в точке установки защиты:

А,

здесь кОТС = 1,1 - коэффициент отстройки;

кВ - коэффициент возврата;

кП = 2,5 - кратность тока перегрузки по отношению к IМАХРАБ.

4) При расчете защиты от перегруза коэффициент чувствительности не определяется.

5) Ток срабатывания реле:

А.

Принимаем к установке реле РСТ 13/24, у которого ток срабатывания находится в пределах IСР.Р. = (5-20) А.

6) Определим сумму уставок:

,

здесь IMIN = 5 А - минимальный ток срабатывания выбранного реле.

Принимаем уставки 1,4, следовательно

.

Найдем ток уставки реле:

А.

7) Выдержка времени защиты определяется технологией, примем время срабатывания защиты tСЗ = 10 с. Выбираем реле времени РВ 01, пределы регулировки времени которого от 0,1 до 50 с.

4. Расчет защиты двигателя М

Согласно ПУЭ /1/ для синхронных электродвигателей напряжением ниже 1000 В предусматриваются следующие защиты:

- токовая отсечка без выдержки времени от многофазных КЗ на выводах и обмотки статора.

- защита от однофазных замыканий на землю (ОЗЗ)

- защита от токов перегрузки, вызванными технологическими причинами и затянувшимся пуском или самозапуском;

- защита минимального напряжения;

4.1 Защита от многофазных КЗ

В соответствии с требованиями ПУЭ /1/ для электродвигателей мощностью более 2 МВт в качестве защиты от многофазных замыканий применяется продольная дифференциальная защита без выдержки времени с использованием полупроводникового дифференциального реле РСТ - 15. Защиту выполняем по двухфазной двухрелейной схеме.

А

здесь РНОМ.ДВ = 7,5 кВА - номинальная мощность двигателя 4 А132 S 4У3;

UНОМ - номинальное напряжение двигателя, В.

Ток срабатывания защиты отстраивается от пускового тока:

А

где КП - коэффициент пуска двигателя.

Поперечная относительная сверхпереходная ЭДС двигателя:

В

Наибольшее действующее значение периодической составляющей тока в режиме трехфазного КЗ:

А,

Отстраиваем защиту от тока небаланса, учитывающего ток , так как он имеет значение больше пускового.

Тогда ток срабатывания защиты

А,

здесь кОТС = 1,25 - коэффициент отстройки для статического реле

е - полная погрешность трансформатора тока (0,1)

Выбираем трансформатор тока ТЛ - 10 с коэффициентом трансформации:

Ток срабатывания реле:

А

Коэффициент чувствительности определяется при двух фазном КЗ в мини-мальном режиме на шинах, к которым подключен двигатель.

,

значит, защита удовлетворяет требованию чувствительности.

Количество витков первичной обмотки TAV в связи с равенством токов срабатывания реле на основной и не основной сторонах, принимаем щосн = щнеосн = 8, тогда МДС срабатывания равна:

А

Ближайшая уставка по МДС Fср = 35 А

4.2 Защита от замыканий на землю

Согласно ПУЭ /1/ защита электродвигателей от однофазных замыканий на землю должна предусматриваться при токах замыкания на землю. Ток замыкания на землю складывается из емкостного тока двигателя и емкостного тока кабельной линии. Устанавливаем токовую защиту нулевой последовательности с реле типа РТЗ - 51.

Найдем емкостной ток двигателя:

А

здесь f = 50 Гц - частота сети;

UНОМ.Ф - номинальное фазное напряжение двигателя, В.

Необходимо также найти емкостной ток кабельной линии, соединяющий двигатель с шинами. Исходя из условия, чтобы номинальный ток двигателя IНОМ.ДВ не превышал допустимый длительный ток кабеля, выбираем кабель марки М - 120. Длину кабельной линии примем LКЛ = 50 м

Емкостной ток кабельной линии:

А

где IC0КЛ = 1,1 А/км - удельный емкостной ток выбранного кабеля

Суммарный ток замыкания на землю

А

Установка защиты выбирается по условиям отстройки от емкостного тока присоединения при замыкании на землю на других присоединениях:

А

где Кз - коэффициент запаса = 1,2

Кб - коэффициент, учитывающий бросок емкостного тока

Рекомендуется обеспечить условие:

4.3 Защита от перегруза - МТЗ с выдержкой времени

Защита от перегруза - частный случай МТЗ с выдержкой времени.

Защиту выполним на реле РСТ 13 с коэффициентом возврата кВ = 0,9.

Перегруз является симметричным режимом, поэтому защита от него выполняется одним реле, включенным в одну из фаз. При этом мы используем те же трансформаторы тока, что и для токовой отсечки (коэффициент трансформации к1 = 8, коэффициент схемы кСХ = 1)

Ток срабатывания защиты определяется из условия отстройки от номинального тока двигателя:

А

здесь кОТС = 1,1 - коэффициент отстройки

При расчете защиты от перегруза коэффициент чувствительности не определяется

Ток срабатывания реле:

А

Принимаем к уставке реле РСТ 13/19, у которого ток срабатывания находится в пределах IСР.р = (1,5-6) А

6) Определим сумму уставок:

здесь IMIN = 5 А - минимальный ток срабатывания выбранного реле

Принимаем уставку 0,4 следовательно ?и = 0,4.

Найдем ток уставки реле:

А

Выдержка времени защиты превышает на 20-30% время пуска и равняется 12 с. Выбираем реле времени РВ 0,1, пределы регулировки времени которого от 0,1 до 50 С.

4.4 Защита минимального напряжения

Защита минимального напряжения устанавливается одна на секцию сборных шин, в качестве измерительного органа имеет трансформатор напряжения.

1) для выполнения защиты будем использовать реле РСН 16, которое имеет коэффициент возврата кВ = 1,1.

2) Выбираем трансформатор напряжения типа ЗНОЛ.06-10УЗ согласно /2/

В, В.

Коэффициент трансформации трансформатора напряжения

3) Напряжение срабатывания:

В

здесь UMINРАБ = 0,7UНОМ - номинальное напряжение на шинах, которое не вредит технологическому процессу;

4) Для определения коэффициента чувствительности необходимо знать минимальное остаточное напряжение на шинах при металлическом КЗ в конце зоны защищаемого объекта. Поскольку мы не можем найти значение этого напряжения, то коэффициент чувствительности не рассчитывается.

5) Напряжение срабатывания реле:

В

Принимаем к уставке реле РН 51/1,4, у которого напряжение срабатывания находится в пределах UСР.Р = 1,4 В

6) Выдержка времени принимается на ступень селективности больше времени действия быстродействующей защиты от много фазных КЗ. Примем tСЗ = 0,5 с, реле времени РВ 01, пределы регулировки времени которого от0,1 до 50 с.

5. Расчет защиты установленной на секционном выключатели Q15

Согласно ПУЭ /1/ на секционном выключателе 35 кВ должна бать предусмотрена двухступенчатая токовая защита от многофазных КЗ. Первая ступень - токовая отсечка, вторая ступень - МТЗ с выдержкой времени.

5.1 МТЗ с выдержкой времени

1) Выполнена на реле РСТ 13:

А

Принимаем к установке трансформатор тока ТФЗМ-35-500-УЗ-0,5/10Р согласно /2/: I1Н = 500 А, I2Н = 5 А Коэффициент трансформации трансформатора тока:

Схема включения трансформатора тока и реле - неполная звезда, коэффициент схемы кСХ = 1

Ток срабатывания защиты

А

здесь кОТС = 1,2 - коэффициент отстройки;

кВ = 0,9 - коэффициент возврата;

кЗ = 1,2

Ток срабатывания реле:

А

Принимаем к установке реле РСТ 13/24, у которого ток срабатывания находится в пределах IСР.Р = (5-20) А.

Определить сумму уставок:

здесь IMIN = 5 А - минимальный ток срабатывания выбранного реле. Принимаем уставки 0,6, следовательно, ?и = 0,6

Найдем ток уставки реле:

А

Коэффициент чувствительности при I2КЗMIN на выводах высокого напряжения:

Следовательно, защита удовлетворяет требованию чувствительности.

Выдержка времени защиты принимается на ступень селективности больше максимальной выдержки времени защит отходящих присоединений, то есть выдержки времени МТЗ трансформатора Т1:

с

где ?t = 0,4 с - ступень селективности статического реле.

Для обеспечения рассчитанного времени срабатывания защиты выбираем реле времени РВ 01, пределы регулирования времени которого от 0,1 до 50 с.

5.2 Токовая отсечка

1) Защиту выполним с помощью реле РСТ 13, с коэффициентом возврата кВ = 0,9

2) Реле включаются во вторичные цепи того же трансформатора тока, что и реле токовой отсечки.

Ток срабатывания защиты:

релейная защита трансформатор ток замыкание

А

здесь кОТС = 1,2 - коэффициент отстройки;

ток срабатывания реле:

А

Принимаем к установке реле РСТ 13/19, у которого ток срабатывания находится в пределах IСР.Р = (1,5-6) А.

Определить сумму уставок:



здесь IMIN = 1,5 А - минимальный ток срабатывания выбранного реле. Принимаем уставки 1,6; 0,8; 0,4, следовательно, ?и = 1,6+0,8+0,4=2,8

Найдем ток уставки реле:

А

Коэффициент чувствительности определяется по току

6. Расчет защиты кабельной линии Л6

Согласно ПУЭ /1/ на линиях 10 кВ должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий и от однофазных замыканий на землю.

6.1 МТЗ с независимой выдержкой времени

1) Для выполнения защиты примем статистического реле РСТ 13. Защита одно релейная с реле подключенным к трансформаторам тока на фазах А и С, соединенными в неполный треугольник (коэффициент схемы ). Защита отстраивается от максимального рабочего тока, протекающего по линии при отключенной Л5 и включенном секционном выключателем Q27. Коэффициент запуска при пуске двигателей равен КПУСК = 5,6

2) Максимальный рабочий ток линии, необходимый для выбора трансформаторов тока, примем равным длительно допустимому току кабеля.

где nЛ6 - число кабельных линий Л6

IДОПЛ6 = 460 А - допустимый длительный ток кабеля А-240 согласно/2/. К установке принимаем трансформатор тока ТЛ-10-1000-УЗ-0,5/10Р согласно /2/: I1Н = 1000 А, I2Н = 5 А. Коэффициент трансформации трансформатора тока:

Ток срабатывания защиты

А

здесь кОТС = 1,2 - коэффициент отстройки; кВ = 0,9 - коэффициент возврата; кЗ = 1,76

Ток срабатывания реле:

А

Принимаем к установке реле РСТ 13/29, у которого ток срабатывания находится в пределах IСР.Р = (15-60) А.

Определить сумму уставок:

Принимаем уставки 1,6, следовательно, ?и = 1,6

Найдем ток уставки реле:

А

6) Коэффициент чувствительности в основной зоне проверяем по току двух фазного КЗ в конце кабельной линии Л6 (на шинах РП2)

6.2 Защита от однофазных замыканий на землю

Так как сеть 10 кВ - сеть с малыми токами замыкания на землю, то защита выполняется с действием на сигнал. Принимаем к установке реле РТЗ 51, у которого ток срабатывания находится в пределах IСР.Р = (0,02-0,12) А.

Измерительным органом является трансформатор тока нулевой последовательности типа ТЗРЛУЗ. Для кабеля марки А-240 удельный емкостной ток однофазного замыкания на землю согласно /2/ IС0 = 1,8 А/км.

Ток срабатывания защиты выбирается из условия несрабатывания, защиты от броска собственного емкостного тока линии при внешних КЗ. Тогда ток нулевой последовательности линии:

А

Ток срабатывания защиты:

А

кОТС = 2- коэффициент отстройки для защиты без выдержки времени

Проверку чувствительности не производим, так как неизвестен ток отсечки для всей сети предприятия, определяемый экспериментально.

Ток срабатывания реле нет необходимости определять, так как коэффициент трансформации трансформатора тока нулевой последовательности можно сделать таким, чтобы ток срабатывания реле находился в диапазоне срабатывания реле РВ 01

с

7. Расчет защиты силового трансформатора Т2

Согласно ПУЭ /1/ для трансформаторов общего назначения должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:

- многофазных замыканий в обмотках и на выводах;

- витковых замыканий на землю;

- токов в обмотках, обусловленных внешними КЗ;

- токов в обмотках, обусловленных перегрузкой;

- понижение уровня масла.

Соответственно устанавливаются следующие виды защит:

- дифференциальная защита от различных видов КЗ;

- максимальная токовая защита как резервная от внешних многофазных КЗ;

- защита от перегруза;

- газовая защита.

7.1 Дифференциальная защита

Согласно ПУЭ /1/ на двухтрансформаторных подстанциях при мощности трансформатора 4 МВА и более устанавливается дифференциальная защита без выдержки времени.

Защита выполняется с помощью дифференциального реле РСТ 15.

Номинальные токи обмоток трансформатора высшего напряжения:

А

Номинальные токи обмоток трансформатора низшего напряжения (так как обмотка на низшем напряжении расщеплена, значит ток будет в 2 раза меньше)

А

где SТ1 = 16 МВА - номинальная мощность трансформатора Т2

Для трансформаторов тока найдем максимальные рабочие токи:

На стороне ВН:

А

На стороне НН:

А

На стороне ВН принимаем к установке согласно /2/ трансформатор тока типа ТФЗМ-35Б-400-У1-0,5/10Р согласно /2/: I1Н = 400 А, I2Н = 5 А Коэффициент трансформации трансформатора тока:

На стороне НН принимаем к установке согласно /2/ трансформатор тока типа ТПЛK-10-800-УЗ-0,5/10Р согласно /2/: I1Н = 800 А, I2Н = 5 А Коэффициент трансформации трансформатора тока:

Для компенсации сдвига фаз трансформаторы тока на высокой стороне включаются по схеме полного треугольника

,

а на трансформаторе тока на низкой стороне - по схеме звезды

.

Вторичные токи трансформаторов тока при номинальной мощности силового трансформатора:

На ВН: А

На НН: А

За основную сторону принимаем ВН, так как

Определяем токи небаланса, вызванные погрешностью трансформаторов тока и регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) . При этом все токи приводим к ступени напряжения основной стороны.

А

кОДН = 1 - коэффициент однотипности трансформаторов тока

кА = 1 - коэффициент апериодической составляющей для дифференциального реле

е = 0,1 - допустимая погрешность трансформатора тока

- максимальный сквозной ток, приведенный на высокую сторону

А

где

- пределы регулирования напряжения на стороне ВН;

- пределы регулирования напряжения на стороне НН (у нас трансформатор двухобмоточный).

Предварительное значение тока срабатывания защиты по условию отстройки токов небаланса:

кОТС = 1,2 - коэффициент отстройки

Ток срабатывания защиты по условию отстройки от броска тока намагничивания

А

где кОТС = 1,2 - коэффициент отстройки для реле РСТ 15.

Из двух токов срабатывания выбираем наибольший, то есть

Предварительное значение коэффициента чувствительности защиты определяем по току двух фазного КЗ на секции Г2с, приведенному на сторону ВН

Ток срабатывания реле на основной стороне

А

Ток срабатывания реле на не основной стороне

где

- коэффициент трансформации

Примем число витков основной обмотки щОСН = 12

Расчетная МДС основной обмотки:

где

Принимаем ближайшее действительное значение МДС F = 110 витков.

Расчетное число витков не основной обмотки находится из условия:



Принимаем щНЕОСН.ПР = 16

Составляющая тока небаланса из-за неравенства расчетного и действительного числа витков

А

Ток срабатывания защиты с учетом всех составляющих токов небаланса

А

Коэффициент чувствительности определяем по току двухфазного КЗ на секции Г2с, приведенному на сторону ВН.

,

значит защита удовлетворяет требованиям чувствительности

Ток срабатывания реле на основной стороне

А

Ток срабатывания реле на не основной стороне

А

7.2 МТЗ с выдержкой времени

Максимальная токовая защита выполняется в качестве резервной защиты от междуфазных КЗ на реле РСТ 13 с коэффициентом возврата кВ = 0,9.

Реле включается в систему по схеме неполной звезды.

Ток срабатывания защиты по условию отстройки от рабочего тока при возможной перегрузке трансформатора:

А

- максимальный рабочий ток на стороне ВН трансформатора при перегрузке, А

Коэффициент чувствительности в основной зоне определяется по току двухфазного КЗ за трансформатором, приведенным на первичную сторону

В зоне резервирования коэффициент чувствительности определяется по току двух фазного КЗ в конце кабельной линии Л6 приведенным на первичную сторону:

Защита удовлетворяет требованиям чувствительности

Ток срабатывания реле

Принимаем к установке реле РСТ 13/24, у которого ток срабатывания находится в пределах IСР.Р = (5-20) А.

Определить сумму уставок:

Принимаем уставки 0,6; следовательно, ?и = 0,6.

Найдем ток уставки реле:

А

Время срабатывания защиты принимается по условию отстройки по времени срабатывания МТЗ на секционном выключателе Q20, которое, в свою очередь, отстраивается от наибольшей из выдержек времени выключателей Q21:

с

где ?t = 0,4 - ступень селективности для статического реле.

Выбираем реле времени РВ 01, пределы регулирования времени которого от 0,1 до 50 с.

7.3 Защита от перегруза

Выбираем реле РСТ 13.

Защита выполняется с помощью одного реле, включенного во вторичную обмотку того же трансформатора тока, что и реле максимальной токовой защиты, с действием на сигнал.

Ток срабатывания защиты определяется из условия отстройки от номинального тока трансформатора на стороне ВН.

А

4) При расчете защиты от перегруза коэффициент чувствительности не определяется.

5) Ток срабатывания реле:

Принимаем к установке реле РСТ 13/24, у которого ток срабатывания находится в пределах IСР.Р = (5-20) А.

Определить сумму уставок:

Принимаем уставки 0,2, следовательно, ?и = 0,2.

Найдем ток уставки реле:

А

7) Выдержка времени защиты отстраивается от кратковременных перегрузок. Примем tСЗ = 9 с. Выдержку времени обеспечивает реле времени РВ 01, пределы регулирования времени которого от 0,1 од 50 с.

7.4 Газовая защита

Газовая защита является основной защитой трансформаторов от витковых замыканий и других внутренних повреждений, сопровождаемых разложением масла и выделением газа. В качестве реагирующего органа выбираем реле типа BF - 80/Q.

8. Расчет защиты воздушных линий Л3, Л4

Согласно ПУЭ /1/ на параллельных воздушных линиях с двухсторонним питанием напряжения 35 кВ предусматриваются следующие защиты:

- основная от междуфазных КЗ - поперечная дифференциальная направленная защита;

- дополнительная к основной от междуфазных КЗ - токовая отсечка без выдержки времени, отдельная для каждой параллельной цепи;

- резервная от междуфазных КЗ - суммарная максимальная токовая защита параллельных цепей.

- защита от однофазных замыканий на землю.

8.1 Поперечная дифференциальная направленная защита

1) Защита выполнена на двух статических реле типа РСТ 13, включенных на разность токов параллельных цепей. Для определения поврежденной цепи последовательно с обмоткой токового реле РСТ13 включается обмотка тока реле направления мощности РМ-11, а обмотка напряжения этого реле включается во вторичную обмотку трансформатора напряжения, установленного на секции В1с.

2) Для выбора трансформатора тока найдем максимальный рабочий ток линии при повреждении на другой линии.

А

где SБ-В - передаваемая мощность по линиям Л3, Л4 ВА

UЛ - напряжение линий Л3, Л4 В

Принимаем к установке трансформатор тока ТФЗМ35Б-I-300-УЗ-0,5/10Р согласно /2/: I1Н = 300 А, I2Н = 5 А Коэффициент трансформации трансформатора тока:

Для каждой цепи линии предусматривается три трансформатора тока, включенные по схеме полной звезды, коэффициент схемы к СХ = 1.

Выбираем трансформатор напряжения типа ЗНОМ-35-60У1:

В, В.

Коэффициент трансформации трансформатора напряжения

.

3) Ток срабатывания защиты определяется двумя условиями:

а) отстройкой от тока небаланса

А

где КА=2- коэффициент апериодической составляющей для токового реле;

КОДН=0,5 - коэффициент однотипности для идентичных трансформаторов тока;

- класс точности трансформатора

Ток срабатывания защиты

 А

где КОТС=1,25 - коэффициент отстройки.

б) отстройка от максимального рабочего тока при отключении одной из линий:

А

где КВ=0,9 - коэффициент возврата для реле РСТ 13.

Принимаем к выполнению большее из двух значений, то есть ICЗ= А.

4) Чувствительность защиты определяется по минимальному току двухфазного короткого замыкания в двух случаях:

а) при повреждении в середине одной из параллельных цепей (см. рисунок)

Размещено на http://www.allbest.ru/

1550 А - ток при точке двухфазного КЗ на шинах В при питании от системы 1 ;

2830 А - ток при точке двухфазного КЗ на шинах Б при питании от систем 1 .

Ток в неповрежденной цепи находится как четверть разницы этих токов:

А

Токи в поврежденной цепи:

От шин В к точке КЗ А

От шин Б к точки КЗ А

Коэффициент чувствительности с обоих концов одинаковый:

.

б) при повреждении в конце одной из линий, когда она отключена с одной стороны каскадным действием защиты

Размещено на http://www.allbest.ru/

При этом питание от системы 2 не учитываем, тогда коэффициент чувствительности

.

Поскольку в обоих случаях защита удовлетворяет требованиям чувствительности, то ее можно использовать в качестве МТЗ при отключении одной из параллельных линий, что мы и сделали, приняв ток срабатывания защиты, отстроенным от максимального рабочего тока линии.

5) Ток срабатывания реле:

А.

Принимаем к установке реле РСТ 13/24, у которого ток срабатывания находится в пределах IСР.Р=(5-20)А.

6) Определим сумму уставок:

.

Принимаем уставки 0,4, следовательно

.

Найдем ток уставки реле:

А

7) Длину зоны каскадного действия (вблизи шин Б) найдем по выражению:



здесь L34- длина линий Л3 и Л4 в км.

Длина зоны каскадного действия лежит в допустимых приделах.

Длина мертвой зоны по органу направления мощности РМ-11 (вблизи шин В) может быть найдена из упрощенного выражения (без учета активного сопротивления линии и без учета подпитки с противоположной стороны), исходя из минимального напряжения срабатывания реле РМ-11 UСР.MIN=0,25 В.

здесь КU- коэффициент трансформации трансформатора напряжения;

А;

худ=0,4 Ом/км - удельное индуктивное сопротивление линии.

Длина мертвой зоны также лежит в допустимых приделах.

8.2 Токовая отсечка без выдержки времени

Ненаправленная токовая отсечка без выдержки времени предназначена для отключения трехфазных КЗ в пределах мертвой зоны дифференциальной защиты.

1) Выполняется на реле РСТ 13.

2) Реле включается во вторичные обмотки ранее выбранных трансформаторов тока с коэффициентом трансформации к1=60, включенными по схеме звезды (коэффициент схемы ксх=1).

3) Ток срабатывания защиты отстраивается от тока трехфазного КЗ на шинах Б при питании от системы 1 :

А,

здесь КОТС=1,15 - коэффициент отстройки.

4) Коэффициент чувствительности определим только при трехфазном КЗ, так как основное назначение защиты - резервировать отказ поперечной дифференциальной направленной защиты при трехфазных КЗ в мертвой зоне.

При КЗ на одной цепи Б-В вблизи шин В расчетный ток найдем как сумму токов, посылаемых системой 1, и половины тока со стороны системы 2:

А;

.

Защита проходит по коэффициенту чувствительности, так как она должна ликвидировать повреждения лишь в небольшой зоне вблизи шин В.

5) Ток срабатывания реле:

А.

Выбираем реле РСТ 13/29, у которого ток срабатывания находится в пределах ICP.P=(15-60)A.

6) Определим сумму уставок:

.

Принимаем уставки 1,6; 0,8; 0,2, следовательно

.

Найдем ток уставки реле:

А

8.3 Суммарная максимальная токовая направленная защита

1) Защиту выполним на реле РСТ 13 и реле направления мощности РМ-11.

2) Измерительными органами являются выбранные ранее трансформаторы тока, включенные по схеме полной звезды (КСХ=1, КI=60), и трансформатор напряжения.

3) Ток срабатывания защиты отстраивается от максимального рабочего тока линии:

А

здесь КОТС=1,2 - коэффициент отстройки;

КВ= 0,9 - коэффициент возврата для реле РТС 13.

4) Коэффициент чувствительности в основной зоне определяется по току А:

.

Защита удовлетворяет требованиям чувствительности.

5) Ток срабатывания реле:

А.

Принимаем к установке реле РСТ 13/24, у которого ток срабатывания находится в пределах ICР.Р=(5-20) А.

6) Определим сумму уставок:

.

Принимаем уставки 0,6, следовательно

.

Найдем ток уставки реле:

А

7) Выдержку времени МТЗ определим для всей сети А-В-Б путем разделения схемы на две части, в каждой из которых будет по одному источнику, и произведем независимое определение времени срабатывания МТЗ (см. рисунок).

Размещено на http://www.allbest.ru/

Ступень селективности для статического реле t=0,4 с.

Для обеспечения выдержки времени выбираем реле времени РВ 01, пределы регулирования времени которого от 0,1 до 50с.

8.4 Защита от однофазного замыкания на землю

Используем токовую защиту нулевой последовательности на РСТ -13. Защита выполняется трехступенчатой. Измерительными органами защиты являются реле тока, подключенные к фильтру тока нулевой последовательности.

Первая ступень защиты - токовая отсечка последовательности без выдержки времени. Ее ток срабатывания выбирается из условий отстройки от максимального значения периодической составляющей утроенного начального тока нулевой последовательности, проходящего в месте установки защиты при К(1)и К(2) .

Вторая ступень защиты - токовая отсечка нулевой последовательности с выдержкой времени. При выборе и надо отстраиваться от первой ступени защиты нулевой последовательности трансформатора Т2.

Третья ступень защиты - МТЗ нулевой последовательности. В нормальном режиме и при многофазных повреждениях в реле проходит ток небаланса, поэтому ток срабатывания реле выбираем без учета рабочих токов по условию . Защита на всех ступенях выполняется направленной с реле РМ - 11. Данная защита не имеет мертвой зоны.

9. Проверка трансформатора тока и выбор контрольного кабеля

Необходимо выбрать контрольный кабель во вторичных цепях трансформатора тока, установленного около выключателя Q19. При расчете Т2 был выбран тип этого трансформатора тока: ТПЛK-10-800-УЗ-0,5/10Р. Номинальный первичный ток I1Н=800А, вторичный I2Н=5А. Коэффициент трансформации трансформатора тока:

.

Во вторичные цепи трансформатора тока включаются реле токовой отсечки и МТЗ, и в данном случае ток, на который рассчитывается защита, принимается равным

А.

Расчетная кратность тока

.

По кривым (из справочника) для данного трансформатора тока находим ZДОП=0,9 Ом.

Расчетное сопротивление нагрузки в схеме неполной звезды с двумя реле определяется выражением

,

где rПР - сопротивление проводов, Ом;

zр= 0,2 Ом - сопротивление реле;

rКОНТ =0,05 Ом - сопротивление контактов.

Найдем rПР при условии zРАСЧ=zДОП:

Ом.

Нам известно, что вторичные цепи выполнены алюминиевым кабелем длиной L=60м, тогда сечение кабеля:

мм2,

где

- удельное сопротивление алюминия.

Принимаем стандартное сечение 5 мм2, кабель контрольный КРВГ.

Литература

1. Правила устройства электроустановок (ПУЭ). М.: Энергоатомиздат, 1986

2. Справочник по проектированию электроснабжения / под. ред. Барыбина Ю.Г.- М.: Энергоатомиздат, 1990.

3. Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения.- М.:ВШ,2006.

4. Комиссаров Г.А., Харасов Х.К. Релейная защита в системах электроснабжения.- Челябинск: ЧГТУ, 1996.

5. Стандарт предприятия СТП ЧГТУ 04-96. Челябинск: ЧГТУ,1996.

Размещено на Allbest.ru