Размещено на http://www.allbest.ru/

Приднестровский государственный университет

им. Т.Г. Шевченко

Инженерно-технический институт

направление 13.03.02 - «Электроэнергетика и электротехника»

кафедра «Электроэнергетики и электротехники»

дисциплина «Релейная защита и автоматика»

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

к курсовому проекту

«Релейная защита и автоматика систем электроснабжения»

Разработал

студент группы

ИТ17ВР62ЭС

А.С. Чарыков

Проверил

Профессор, д.т.н.,

М.В.Киорсак

Тирасполь 2021



ОГЛАВЛЕНИЕ

Введение

1 Расчёт токов короткого замыкания

1.1 Расчет тока короткого замыкания К1

1.2 Расчет тока короткого замыкания К2

1.3 Расчет тока короткого замыкания К3

1.4 Расчет тока короткого замыкания К4

1.5 Расчет тока короткого замыкания К5

1.6 Расчет тока короткого замыкания К6

2 Выбор плавких вставки предохранителей для защиты электродвигателей

2.1 Расчет тока плавкой вставки предохранителя электродвигателя 1

2.2 Расчет тока плавкой вставки предохранителя, питающей группу электроприемников (FU2)

2.3 Расчет тока плавкой вставки предохранителя для Т4 на стороне ВН

3 Выбор уставок автоматов

3.1 Расчет тока уставки для защиты электродвигателя 1

3.2 Расчет тока уставки для защиты группы электроприемников

3.3 Расчет тока уставки для защиты трансформатора на стороне 0,4 кВ

4 Проверка чувствительности предохранителя

5 Проверка чувствительности автоматов

6 Время срабатывания предохранителя и автомата

7 Проверка селективности между элементами релейной защиты

8 Защита высоковольтного двигателя напряжением 35 кВ

8.1 Защита двигателя при междуфазных КЗ в обмотке статора и на её выводах

8.2 Защита при замыкании на землю обмотки статора

8.3 Защита двигателя при перегрузке

8.4 Защита двигателя при понижения напряжения

8.5 Проверка трансформаторов тока на 10% погрешность

9 Расчёт защиты цехового трансформатора

9.1 Защита трансформатора при междуфазных КЗ в обмотках и на их выводах

9.2 Защита при внешних КЗ

9.3 Защита трансформатора от перегрузки

9.4 Защита от витковых замыканий в обмотках и от понижения уровня масла в баке

10 Расчет релейной защиты кабельных линий 35 кВ

10.1 Расчёт токовой отсечки

10.2 Расчёт МТЗ линии 35 кВ

10.3 Защита от замыкания на землю линии 35 кВ

11 Расчет релейной защиты воздушных линий 110 кВ

11.1 Расчёт токовой отсечки

11.2 Расчёт МТЗ

11.3 Защита от замыкания на землю линии 110 кВ

12 Расчёт защиты трансформаторов ГПП

12.1 Защита при междуфазных КЗ в обмотках трансформатора и на их выводах

12.2 Защита от внешних коротких замыканий

12.3 Защита от перегрузки, понижении уровня масла в баке и внутреннем повреждении

13 Расчет АВР секционного выключателя

14 Электрические принципиальные схемы

Заключение

Список литературы



ЗАДАНИЕ

Задание 1:

Разработать защиту от всех видов повреждения для трансформаторов Т1 и Т2 и защиту линий Л1 и Л2. Работу выполнить в следующем объеме:

1. Рассчитать токи КЗ в объеме, необходимом для выбора уставок и проверки чувствительности.

2. Выбрать места установки и типы релейной защиты.

3. Выбрать типы трансформаторов тока и трансформаторов напряжения и коэффициент трансформации.

4. Определить уставки защит, выбрать типы реле и проверить чувствительность защит.

5. Выбрать плавкие вставки предохранителей и уставки автоматов.

6. Определить выдержки времени защит от двигателя до шин ГПП.

7. Составить принципиальные схемы выбранных защит.

8. Определить селективность действия защит.

9. Защиту линий и трансформаторов выполнить на переменном оперативном токе.

Работу выполнить в следующем объёме:

1. Рассчитать токи КЗ.

2. Выбрать типы трансформаторов тока и их коэффициенты трансформации.

3. Выбрать тип защиты, тип реле и определить уставки и чувствительность защиты.

4. Составить и вычертить принципиальную трёхлинейную схему защиты.

Задание 2:

Разработать автоматическое включение резерва (АВР) секционного выключателя Q10 на переменном оперативном токе.

1. Составить принципиальную схему АВР.

2. Выбрать уставки устройства АВР.

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ ЗАДАНИЯ

Вариант 10

Таблица 1

Параметры линий

Обозначение на схеме	Uн, кВ	Длина линий, км	Сопротивление прямой, обратной послед-ти Ом/км
Л1,Л2	110	70	0,4
Л3,Л4	35	6	0,08

Таблица 2

Параметры системы

Обозначение на схеме	Uн., кВ	Мощность, МВА	Сопротивление системы
С	110	2400	0,4

Таблица 3

Параметры трансформаторов

Обозначение на схеме	Номинальное напряжение, кВ	Номинальная мощность, МВА	Напряжение КЗ, %
Т1, Т2	110/ 35	40	10,5
Т3,Т4	35/ 0,4	1,6	6,5

Таблица 4

Данные асинхронных двигателей

Номинальное напряжение, кВ	Мощность, кВт	cosц	з	Условия пуска
	М1	М2	М3	М4	М5
0,4	24	10	5,1	4,7	8,7	0,8	0,86	тяжелый



Таблица 5

Данные высоковольтного двигателя

Тип двигателя	Мощность, кВт	cosц	з,	Uном, кВ	n, об/мин	Кратность пускового тока	Мощность КЗ, МВА
синхронный	1600	0,88	0,95	35	1500	5	70



Введение

Системы электроснабжения являются сложными производственными объектами, все элементы которых учувствуют в едином производственном процессе. Особенностями являются быстротечность явлений и неизбежность повреждений. Поэтому надежная экономичная эксплуатация СЭС возможна только при автоматическом управлении ими. Для этой цели используют комплект автоматических устройств, среди которых первостепенное значение имеют устройства релейной защиты и автоматики Рост потребления электроэнергии и усложнение систем электроснабжения требуют постоянного совершенствования устройств управления и контроля. Широко применяются устройства зашиты и автоматики, такие как: плавкие предохранители, автоматические выключатели, магнитные мускатели, реле прямого действия, устройства постоянного и переменного тока.

При работе электроснабжения возникают ненормальные режимы ее работы, к ним относятся режимы коротких замыканий, перегрузки, понижения напряжения, номинальной частоты и др.

Повреждения и ненормальные режимы должны быстро ликвидироваться и это выполняется автоматическими устройствами РЗиА.

К устройствам релейной защиты предъявляются следующие требования: селективность, быстродействие, чувствительность и надежность, которые будут рассматриваться в курсовой работе.

В данной курсовой работе производится расчет токов короткого замыкания в различных точках сети электроснабжения для выбора уставок релейной защиты и проверки чувствительности: на стороне высокого напряжения трансформаторов Т1 И Т2 ГПП (к1); на шинах низкого напряжения трансформаторов Т1 и Т2 ГПП (к2); на шинах высокого напряжения цеховых трансформаторов Т3 и Т4(к3); на шинах низкого напряжения цеховых трансформаторов Т3 и Т4 ГПП(к4); на шинах ШР, питающих двигатели напряжением 0,4 кВ (к5); на двигателе 0,4 кВ (к6).

Далее выбираются трансформаторы тока и напряжения, определяются уставки защит, типы реле и происходит проверка чувствительности защит. Следующим шагом происходит выбор плавких вставок предохранителей и уставок автоматов, защищающих группу двигателей 0,4 кВ.

Затем определяются выдержки времени защит от двигателей до шин ГПП, составляются принципиальные схемы выбранных защит и определяется селективность действия этих защит.

электроснабжение релейная защита трансформатор двигатель



1 Расчёт токов короткого замыкания

Рисунок 1.1. Схема замещения электрической сети

Рисунок 1.2. Схема замещения.

Расчет параметров элементов расчетной сети по участкам схемы (рисунок 1.1).

Выполнен расчет параметров линии Л1, Л2.

,

где

номинальная мощность трансформатора,

,

Сечение провода линии выбран по экономической плотности тока для алюминиевых проводов при [4].

Выбран провод 2 х АС-240/32 с удельным активным сопротивлением реактивным сопротивлением .

Расчет параметров линий Л3, Л4

К линии Л3 подключен трансформатор мощностью 1600 кВА напряжением 35 кВ и три двигателя мощностью 1600 кВт напряжением 35 кВ.

Ток в линии Л3 определяется по формуле:

Сечение кабеля выбрано по экономической плотности тока для кабеля с алюминиевыми жилами при ч. [4].

Выбран кабель ААБУ-10 (3Ч120).

Удельное активное сопротивление линии равно . Удельное реактивное сопротивление .

Рассчитываются токи короткого замыкания в относительных единицах.

Принимается базисная мощность .

Рассчитывается сопротивления схемы замещения. ЭДС системы; ЭДС двигателей

Сопротивления системы:

Реактивное сопротивление: ,

- номинальная мощность системы

Сопротивления линий Л₁, Л₂:

Реактивное сопротивление: ,

где

- реактивное сопротивление линии;

- длина линии

Сопротивление линий Л₃, Л₄:

Реактивное сопротивление: ,

где

- реактивное сопротивление линии;

- длина линии

Сопротивления двигателей:

Реактивное сопротивление: ,

где

- номинальная мощность двигателя, МВА:

- относительное переходное сопротивление двигателя

Сопротивления трансформаторов Т1, Т2:

Реактивное сопротивление:

Сопротивления трансформаторов Т3, Т4:

Реактивное сопротивление:

Активное сопротивление:

1.1 Расчет тока короткого замыкания К1

Соединяем параллельно двигатели М6, М7, М8.

Соединяем последовательно и линию Л3.

Соединяем последовательно и трансформатор Т1.

Соединяем последовательно ,

Эквивалентное сопротивление в точке К1:

Эквивалентное ЭДС в точке К1:

Базисный ток в точке К1:

Трехфазный ток короткого замыкания

Ударный ток короткого замыкания:

где

кА

Двухфазный ток короткого замыкания

1.2 Расчет тока короткого замыкания К2

Соединяем последовательно x сети, Л1, Т1.

Соединяем параллельно двигатели М6, М7, М8.

Соединяем последовательно и линию Л3.

Эквивалентное сопротивление в точке К2:

Эквивалентное ЭДС в точке К2:

Базисный ток в точке К2:

Трехфазный ток короткого замыкания

Ударный ток короткого замыкания:

где

кА

Двухфазный ток короткого замыкания

1.3 Расчет тока короткого замыкания К3

Соединяем параллельно двигатели М6, М7, М8.

Соединим последовательно сопротивления сети Л1, Т1, Л3.

Эквивалентное сопротивление в точке К3:

Эквивалентное ЭДС в точке К3:

Трехфазный ток короткого замыкания

Ударный ток короткого замыкания:

где

кА

Двухфазный ток короткого замыкания

1.4 Расчет тока короткого замыкания К4

Сопротивление в именованных единицах

Трехфазный ток короткого замыкания

кА

Двухфазный ток короткого замыкания

1.5 Расчет тока короткого замыкания К5

Определение параметров линии Л5:

Сечение выбираю по экономической плотности тока .

Между точками 5-6, 8-9, 12-13 выбраны алюминиевые шины прямоугольного сечения 15х3 мм c I_доп=165 А, удельное активное сопротивление r_уд=0,009 Ом/м. Тип шин ШРА-4 15х3/45 мм².

Активное сопротивление между точками:

5-6:

8-9:

12-13:

На участке 11-12 выбран кабель ААШВ (3х25+1х16) с I_доп =70 А, r_уд=0,549 мОм/м.

11-12:

кА

Двухфазный ток короткого замыкания

1.6 Расчет тока короткого замыкания К6

Для двигателя М1 принимаем провод марки АПВ (4х10).

I_доп=71 А, r_уд=0,27 мОм/м

Для двигателей М1, М3, М4, М5, принимаем провод марки АПВ (4х4).

I_доп=31 А, r_уд=7,81 мОм/м

Для прямой последовательности:

Для нулевой последовательности:



2 Выбор плавких вставки предохранителей для защиты электродвигателей

2.1 Расчет тока плавкой вставки предохранителя электродвигателя М1

Ток плавкой вставки предохранителя для тяжелых условий пуска определяется по формуле:

где

- коэффициент для тяжелых условий пуска;

- пусковой ток двигателя равный

- номинальный ток двигателя.

где

= 24 кВт - номинальная мощность двигателя;

= 0,4 кВ - номинальное напряжение;

0,8 - коэффициент мощности;

0,86- коэффициент полезного действия.

Выбран предохранитель ПН2-250 с током плавкой вставки 200 А.

Для остальных двигателей расчёт тока плавкой вставки ведётся аналогично, а данные расчёта сводятся в табл. 2.1

Таблица 2.1

Данные расчёта тока плавких вставок предохранителей.

Обознач. на схеме	Pн, кВт	Uн, кВ	Iн, А	Iп, А	Iп.в, (расч.) А	Iп.в, (станд.) А	Тип предохранителя	Время перегорания плавкой вставки
М1	24	0,4	50,35	251,75	157,34	200	ПН2-250	0,0015
М2	10	0,4	20,98	104,90	65,56	80	ПН2-100	0,0015
М3	5,1	0,4	10,70	53,50	33,44	40	ПН2-100	0,0015
М4	4,7	0,4	9,86	49,30	30,81	40	ПН2-100	0,0015
М5	8,7	0,4	18,25	91,26	57,04	60	ПН2-100	0,0015

2.2 Расчет тока плавкой вставки предохранителя, питающей группу электроприемников (FU2)

где

= 0,85 - коэффициент спроса; - пусковой ток наиболее мощного электродвигателя;

Выбираю предохранитель ПН2-250 с плавкой вставкой на 200 А. Время перегорания плавкой вставки 0,03с.

2.3 Расчет тока плавкой вставки предохранителя для Т4 на стороне ВН

Ток плавской вставки для предохранителя со стороны ВН трансформатора определяется по формуле:

где

номинальный ток трансформатора



3 Выбор уставок автоматов

3.1 Расчет тока уставки для защиты электродвигателя М1

Для защиты асинхронного электродвигателя ток уставки автомата с максимальным расцепителем определяется по формуле:

Для двигателя М₁ с ток уставки максимального расцепителя автомата равен: А

Выбран автомат ВА88-40 с номинальным током расцепителя 400А, с уставкой максимального расцепителя на 400А.

Для остальных электродвигателей расчёт уставок максимальных расцепителей аналогичен, а данные расчётов сводятся в табл.3.1

Таблица 3.1.

Данные расчёта уставок автоматов.

Обознач. на схеме	Pн, кВт	Iн, А	Iп, А	Iуст.расц. А	Iн.расц., А	Тип автомата
М1	24	50,35	251,75	314,69	400	ВА88-32
М2	10	20,98	104,90	131,12	160	ВА88-33
М3	5,1	10,70	53,50	66,87	100	ВА88-32
М4	4,7	9,86	49,30	61,63	63	ВА88-32
М5	8,7	18,25	91,26	114,07	160	ВА88-33

3.2 Расчет тока уставки для защиты группы электроприемников

Выбор уставки мгновенного расцепления автомата, питающего группу электродвигателей:

где

Выбран автомат ВА88-43 с номинальным током расцепителя 630 А с уставкой 630 А.

3.3 Расчет тока уставки для защиты трансформатора на стороне 0,4 кВ

Ток уставки автомата для защиты трансформатора от КЗ на стороне 0,4 кВ определяется по формуле :

где

номинальный ток трансформатора мощностью 1600 кВА.

Выбран автомат ВА07-440 с номинальным током расцепителя 4000А с уставкой на 4000А.



4. Проверка чувствительности предохранителя

Чувствительность предохранителя проверяю по условию:

где

ток однофазного замыкания на землю

Для двигателя М₁:

;

для двигателя М₂:

;

для двигателя М₃:

;

для двигателя М₄:

;

для двигателя М₅

.

Для предохранителя FU₃ :

Следовательно, предохранитель обладает достаточной чувствительностью.



5 Проверка чувствительности автоматов

Чувствительность автоматов проверено по условию:

Для двигателя М₁:

;

для двигателя М₂:

;

для двигателя М₃:

;

для двигателя М₄:

;

для двигателя М₅:

;

Автоматы обладают достаточной чувствительностью.

Чувствительность вводного автомата проверяю по условию:

где

27531 А - ток двухфазного КЗ на стороне НН трансформатора.

Следовательно, вводной автомат обладает достаточной чувствительностью.

6. Время срабатывания предохранителя и автомата

Время срабатывания плавкой вставки предохранителя определяется по кривым по зависимости тока плавкой вставки предохранителя от трёхфазного тока КЗ на зажимах двигателя.

Для двигателя М₁ с при

Для остальных двигателей ток перегорания плавкой вставки определяем аналогично, а данные расчётов приведены в табл. 2.1.

Время перегорания предохранителя FU₃ c I_пл=200А равно .

Время срабатывания автомата с мгновенным расцепителем равно нулю т.е. автомат срабатывает мгновенно, т.е.

.



7. Проверка селективности между элементами релейной защиты

Селективность по времени между последовательно установленными предохранителями устанавливается при условии:

,

где

время перегорания плавкой вставки большего предохранителя,

время перегорания плавкой вставки меньшего предохранителя.

,

где 0,10,5 с - время перегорания плавкой вставки предохранителя FU₄ двигателя М₄.

Автоматы, защищающие двигатели М₁-М₅ мгновенного действия, т.е. t_QF4=0с. Ступень селективности примем равной 0,15с, тогда время срабатывания автомата, защищающего группу двигателей, будет равно 0,15с, а время срабатывания автомата, защищающего трансформатор, будет равно:

с

Выбрано минимальное стандартное время 0,16с.

Время срабатывания МТЗ на выключателе Q₁₁ определяется по времени срабатывания выключателя QF₁ при ступени селективности 0,7с, т.е.

t_МТЗ.Q11=t_QF1+0,7=0,16+0,7=0,86 c.

Время срабатывания МТЗ при Q8 равно

t_МТЗQ8=t_МТЗQ11+0,7=0,86+0,7=1,56 с.

Время срабатывания МТЗ при Q6 равно

t_МТЗQ6=t_МТЗQ8+0,7=1,56+0,7=2,26 c.

Время срабатывания МТЗ при Q3 равно

t_МТЗQ3=t_МТЗQ6+0,7=2,26+0,7=2,96 c

Время срабатывания МТЗ при Q1 равно

t_МТЗQ1=t_МТЗQ3+0,7=2,96+0,7=3,66 с



8. Защита высоковольтного двигателя напряжением 35 кВ

Согласно ПУЭ-7 п.5.3.43-5.3.54 для синхронные электродвигатели выше 1кВ предусматривается защита от

-междуфазных КЗ в обмотке статора и на её выводах;

-замыкания на землю обмотки статора;

-перегрузок;

-понижения или превышения напряжения.

-от асинхронного режима работы

8.1 Защита двигателя от междуфазных КЗ в обмотке статора и на её выводах

Для защиты применяется токовая отсечка. Ток срабатывания защиты определяется по формуле:

где

- коэффициент надёжности,

пусковой ток двигателя, который равен 5•,

номинальный ток двигателя рассчитанный по:

где

Р_н = 1600 кВт - номинальная мощность;

U_н =35 кВ, номинальное напряжение;

соs = 0,88 - коэффициент мощности;

= 0,95- коэффициент полезного действия.

,

.

Ток срабатывания реле равен:

где

- коэффициент для схемы соединения реле и трансформатора по схеме неполной звезды,

коэффициент трансформации трансформатора тока типа ТЛМ 35-1-50/5-10Р

Выбрано реле РТ- 40/50 с током срабатывания 22,1 А при последовательном соединении.

Чувствительность защиты проверяется по коэффициенту чувствительности:

где

ток двухфазного короткого замыкания

,

где

ток трёхфазного короткого замыкания, который определяется по формуле:

где

- мощность КЗ на шинах двигателя

Защита обладает достаточной чувствительностью.

8.2 Защита от замыканий на землю обмотки статора

Для решения вопроса о применении защиты при замыкании на землю определяется ток срабатывания защиты по формуле:

где

- коэффициент надёжности;

коэффициент, учитывающий бросок емкостного тока при внешних КЗ на землю. Принимаю для защиты со временем действия 1ч2с.

Ток замыкания на землю определяется по формуле:

где

- угловая частота;

емкость двигателя, который определяется по формуле:

где

коэффициент, учитывающий класс изоляции (класс Б) при ;

- номинальное напряжение;

n = 1500 об/мин - скорость вращения двигателя;

полная мощность двигателя, определяется по формуле:

Защиту от замыкания на землю не устанавливаю, т.к. ток замыкания на землю менее 10А при мощности менее 2000 кВт.

8.3 Защита двигателя от перегрузки

Для защиты, применяется токовое реле, включённое в фазу А. Ток срабатывания защиты при перегрузке определяю по формуле:

где

коэффициент надёжности при защите с действием на отключение;

коэффициент возврата.

Ток срабатывания реле определяю по формуле:

Выбрано реле типа РТ-40/20 с током срабатывания 10,3 А при параллельном соединении катушек реле. Выдержка времени защиты от перегрузки 10с.

8.4 Защита двигателя от понижения напряжения

Напряжение срабатывания реле определяется по формуле:

где

- коэффициент возврата;

коэффициент надёжности;

- коэффициент трансформации трансформатора напряжения типа НТМИ-35 или ЗНОЛ-35 000/100.

Выбрано реле РН- 54/48 с напряжением срабатывания 47 В. Выдержка времени защиты составляет 10с.



8.5 Проверка трансформаторов тока ТА1 и ТА2 двигателя 35кВ на 10% погрешность

Формулу для расчета вторичной нагрузки трансформатора тока при схеме соединения трансформаторов тока на разность токов двух фаз по:

где

R_пр - сопротивление соединительных проводов, Ом;

Z_рф - сопротивление реле, включенных в фазу, Ом;

R_пер = 0,1 Ом - сопротивление переходных контактов.

,

,

,

где

l - длина провода (кабеля) от трансформатора тока до реле, м;

S - сечение провода (жилы кабеля), мм²;

- удельная проводимость провода (жилы кабеля), ;

S_р, S_р.обр - потребляемая мощность реле, ВА;

I_ср, I_ср.обр - ток срабатывания соответственно реле в фазе и реле в обратном проводе, А.

Для реле РТ-40 принято S_р=0,8 ВА, S_р.обр = 0,5 ВА, I_ср=5,453 А, I_ср.обр=1,46 А. Тогда

;

;

Кратность расчетного первичного тока к I_1н трансформатора тока по

где

К₂ = 1,2 - коэффициент, учитывающий неточность расчетов и влияние апериодической составляющей тока К.З на работу трансформаторов;

К₁ = 0,8 - коэффициент, учитывающий возможное ухудшение характеристик намагничивания трансформаторов тока.

По кривой 10% погрешности трансформатора тока найдено Z_н.доп=5,4 Ом, что больше расчетного 1,95 Ом.

Трансформаторы тока будут работать в заданном классе точности.



9 Расчёт защиты цехового трансформатора Т3,Т4

Согласно ПУЭ п.3.2.51 Цеховые трансформаторы защищаю от следующих повреждений и ненормальных режимов:

-междуфазных КЗ в обмотках трансформатора и на их выводах;

-перегрузок;

-понижения уровня масла в баке трансформатора типа ТМ, при повышении или понижении давления в баке трансформатора типа ТМ.

-замыканий между витками одной фазы.

9.1 Защита трансформатора от междуфазных КЗ в обмотках и на их выводах

Для защиты трансформатора мощностью до 2500 кВA принимаются предохранители с током плавкой вставки:

где

номинальный ток трансформатора.

где

- номинальная мощность трансформатора.

.

Выбран предохранитель типа ПКТ104-35У3 с током плавкой вставки на 40 А.

где

- ток трёхфазного КЗ на шинах НН трансформатора, приведённый к стороне ВН:

По кривым для и находим время перегорания предохранителя FU1 равное .

Селективность действия предохранителя с автоматом на стороне 0,4кВ проверяется по условию:

Для защиты трансформатора от междуфазных КЗ в обмотках и на их выводах применяется токовая отсечка без выдержки времени с использованием реле типа РТ-40. Схема соединений трансформатора тока и обмоток реле - неполная звезда.

Ток срабатывания защиты (отсечки) определяется по формуле:

где

=1,4 - коэффициент надежности;

- коэффициент возврата;

- ток трехфазного КЗ, протекающий через трансформаторы тока, установленные на стороне НН трансформатора

Ток срабатывания защиты, приведенный к стороне ВН:

Номинальный ток трансформатора:

Принимаем трансформатор тока типа ТЛМ-35-100/5

Выбираю реле типа РТ - 40/50 с током срабатывания 32 А при параллельном соединении катушек реле.

9.2 Защита от внешних КЗ

Для защиты от внешних КЗ и резервирования токовой отсечки и газовой защиты применено МТЗ с выдержкой времени. Схема соединения трансформаторов тока и обмоток реле неполная звезда.

Ток срабатывания МТЗ определяется по формуле:

где

=1,2 - коэффициент надежности;

= 3 ч 3,5 - коэффициент самозапуска;

= 0,8 - коэффициент возврата;

Ток срабатывания реле определяем по формуле:

где

=1 - коэффициент схемы для схемы соединения трансформаторов и обмоток реле по схеме неполной звезды;

=100/5 - коэффициент трансформации трансформатора тока;

Выбрано реле типа РТ- 40/6 с током срабатывания 6 А, соединение катушек параллельное.

Выдержка времени МТЗ определяем по формуле с учетом селективности:

,

где

=0,2 с - выдержка вводного автомата;

= 0,5с - ступень селективности;

=0,5+0,2=0,7 с.

Чувствительность защиты проверяю по коэффициенту чувствительности:

где

- ток двухфазного КЗ в конце линии, питающей силовой трансформатор;

= 118,77 А - ток срабатывания защиты;

Защита обладает достаточной чувствительностью.

9.3 Защита трансформатора от перегрузки

Для защиты от перегрузки установлено одно токовое реле в фазу А, так как перегрузка - режим симметричный, ток срабатывания защиты от перегрузки рассчитывается по формуле:

где

=1,05 - коэффициент надежности;

=0,8 - коэффициент возврата;

- номинальный ток трансформатора;

Ток срабатывания реле определяется по формуле:

Выбрано реле типа РТ-40/2 с током срабатывания 1,75 А при параллельном соединении катушек реле.

Выдержка времени защиты от перегрузки выбирается на ступень селективности больше выдержки времени МТЗ.

,

где

=0,7 - выдержка МТЗ;

=0,5с - ступень селективности [1]

9.4 Защита от витковых замыканий в обмотках и от понижения уровня масла в баке

Согласно ПУЭ п.3.2.51-52-53 Любые повреждения, а также повышенный нагрев внутри бака трансформатора вызывают разложение масла и изоляции, что сопровождается выделением газа. Интенсивность газообразования и химический состав газа зависят от характера и размеров повреждения. Защита выполняется так, чтобы при медленном газообразовании подавался сигнал, а при бурном газообразовании, что присутствует при коротких замыканиях, происходило отключение поврежденного трансформатора. Кроме того, защита реагирует на опасные понижения уровня масла в баке трансформатора.

Эта защита выполняется с использованием реле типа РГ-43-66/71.



10 Расчет релейной защиты кабельных линий 35 кВ

Кабельные линии промышленных предприятий защищаются от следующих повреждениях и ненормальных режимах:

-междуфазных КЗ;

-замыканий на землю;

-разрывов фаз;

-перегрузок;

Для защиты от междуфазных КЗ линии 35 кВ устанавливается токовая отсечка, максимальную токовую защиту (МТЗ) с выдержкой времени, а для защиты от замыканий на землю устанавливается трансформатор тока нулевой последовательности.

10.1 Расчёт токовой отсечки

Ток срабатывания токовой отсечки определяю по формуле:

где

- коэффициент надежности;

- ток трёхфазного КЗ, протекающий через трансформаторы тока при КЗ на шинах НН трансформатора:

где

- ток трехфазного КЗ на шинах 0,4 кВ трансформатора Т3;

- напряжение на шинах НН трансформатора Т3;

- напряжение на шинах ВН трансформатора Т3;

где

- коэффициент схемы для схемы соединения обмоток трансформаторов тока и реле по схеме неполной звезды;

Принят трансформатор тока типа ТЛМ-35-1-У3-300/5-0,5/10Р.

Выбрано реле РТ-40/10 с током срабатывания 7,3 А при параллельном соединении катушек реле.

Чувствительность защиты определяется по коэффициенту чувствительности:

где

- ток двухфазного КЗ в месте установки защиты

Защита обладает достаточной чувствительностью.

10.2 Расчёт МТЗ линии 35 кВ

Ток срабатывания МТЗ определяется по формуле:

где

коэффициент надёжности;

- коэффициент самозапуска;

- коэффициент возврата

- максимальный рабочий ток (для Л3)

Ток срабатывания реле определяем по формуле:

где

- коэффициент схемы для схемы соединения обмоток трансформаторов тока и реле по схеме неполной звезды;

коэффициент трансформации трансформаторов тока

Выбрано реле РТ-40/20 с током срабатывания 15,1 А при параллельном соединении катушек реле.

Чувствительность защиты определяется по коэффициенту чувствительности:

где

- ток двухфазного КЗ в конце линии, (см. точка 4)

Защита обладает достаточной чувствительностью.

Время срабатывания защиты определяется по условию:

,

где

- время срабатывания плавкой вставки предохранителя, защищающего трансформатор Т4;

ступень селективности.

.

10.3 Защита от замыкания на землю линии 35 кВ

Для защиты от замыканий на землю линии 35 кВ принимается защита нулевой последовательности.

Ток срабатывания защиты нулевой последовательности определяется по формуле:

где

для защиты, работающей с выдержкой времени;

коэффициент, учитывающий бросок емкостного тока;

ток однофазного замыкания на землю, который определяется для кабельных линий по формуле:

где

U = 35 кВ - напряжение сети;

L = 6 км - длина линии W3.

Ток срабатывания защиты равен:

Ток срабатывания реле:

Выбрано реле типа РТ-40/6 с током срабатывания 2,35 А при последовательном соединении катушек реле.

Чувствительность защиты определяется по коэффициенту чувствительности для кабельных линий:

где

- ток однофазного замыкания на землю при минимальном числе кабельных линий.

Защита обладает достаточной чувствительностью.



11 Расчет релейной защиты воздушных линий по высокой стороне тр-ров Т1,Т2 110 кВ

Согласно ПУЭ7 п3.2.106-107 Линия 110 кВ защищается от следующих повреждений и ненормальных режимов:

· многофазных КЗ в линии;

· однофазных замыканиях на землю;

· разрывах фаз;

· перегрузках;

В качестве защиты при многофазных КЗ применяется:

· основная защита - токовая отсечка;

· дополнительная защита - МТЗ с выдержкой времени;

· защита от замыкания на землю.

11.1 Расчёт токовой отсечки

Ток срабатывания токовой отсечки определяется по формуле:

где

- коэффициент отсечки;

- ток трёхфазного КЗ, протекающий в конце защищаемой линии.

.

Ток срабатывания реле определяется по формуле:

где

- коэффициент схемы для схемы соединения обмоток трансформаторов тока и реле по схеме полной звезды;

коэффициент трансформации трансформаторов тока типа ТФРМ-110/100/5

Выбрано реле РТ-40/200 с током срабатывания 133 А при параллельном соединении катушек реле.

Чувствительность защиты определяется по коэффициенту чувствительности:

где

ток двухфазного КЗ в месте установки защиты

Защита не обладает достаточной чувствительностью. Поэтому включаем в зону действия ТО и трансформатор Т.1-2.

- ток трехфазного КЗ, протекающий за трансформатором, приведенный к стороне НН.

- коэффициент отсечки;

- коэффициент схемы для схемы соединения обмоток трансформаторов тока и реле по схеме полной звезды;

коэффициент трансформации трансформаторов тока типа ТФЗМ-110Б-1-У3. , .

Выбрано реле РТ-40/100 с током срабатывания 63,5 А при параллельном соединении катушек реле.

Защита обладает достаточной чувствительностью.

11.2 Расчёт МТЗ

Ток срабатывания МТЗ определяется по формуле:

где

коэффициент надёжности;

- коэффициент самозапуска;

- коэффициент возврата

- максимальный рабочий ток, (см. раздел 1)

где

- коэффициент схемы для схемы соединения обмоток трансформаторов тока и реле по схеме неполной звезды;

коэффициент трансформации трансформаторов тока

Выбрано реле РТ-40/100 с током срабатывания 79 А при параллельном соединении катушек реле.

Чувствительность защиты определяется по коэффициенту чувствительности:

где

- ток двухфазного КЗ в конце линии.

Защита обладает достаточной чувствительностью.

Время срабатывания защиты определяю по условию:

,

где

- выдержка времени МТЗ линии 35 кВ

ступень селективности.

11.3 Защита от замыкания на землю линии 110 кВ по высокой стороне Т1.Т2

В качестве защиты от замыкания на землю линии 110 кВ взята токовая защита нулевой последовательности при соединении трансформаторов тока в фильтр тока нулевой последовательности.

Ток срабатывания защиты выбирается по формуле:

где

для защиты, работающей с выдержкой времени;

коэффициент самозапуска;

- коэффициент возврата.

где

- коэффициент схемы для схемы соединения трансформаторов тока и реле по схеме фильтра нулевой последовательности;

коэффициент трансформации трансформаторов тока

Выбираю реле РТ-40/40 с током срабатывания 39,5 А при параллельном соединении катушек реле.

Выдержка времени принята 0,6 с.



12 Расчёт защиты трансформаторов ГПП

Согласно ПУЭ7 п3.2.106-107 Трансформатор Т1.Т2 защищается от следующих повреждениях и ненормальных режимах:

-междуфазных КЗ в обмотках трансформатора и на их выводах;

-внешних КЗ;

-перегрузок;

-понижения уровня масла в баке трансформатора;

-от витковых замыканиях обмотки одной фазы.

12.1 Защита от междуфазных КЗ в обмотках трансформатора и на их выводах

Для защиты трансформатора от междуфазных КЗ в обмотках и на их выводах используется дифференциальная защита на дифференциальном реле типа РНТ - 565.

Расчёт параметров защиты начат с предварительного определения тока срабатывания:

1) по условию защиты от бросков тока намагничивания:

где

- номинальная мощность трансформатора;

- номинальное напряжение трансформатора.

2) по условию отстройки от максимального первичного тока небаланса:

где

погрешность трансформаторов тока;

половина суммарного диапазона регулирования напряжения на трансформаторе.

где

- ток трёхфазного КЗ на стороне НН трансформатора;

Принято из двух значений большее

Чувствительность определяется по коэффициенту чувствительности:

где

, .

Так как условие обеспечивается, то далее расчёт защиты приведены в табличную форму табл. 12.1.

Защита обладает достаточной чувствительностью.

12.2 Защита от внешних коротких замыканий

Для защиты от внешних коротких замыканий принимается МТЗ в трехфазном исполнении. Схема соединения трансформаторов тока и реле - треугольник.

Ток срабатывания защиты определяем по формуле:

где

к_н=1,2 - коэффициент надежности;

к_сзп=1 - коэффициент самозапуска;

к_в=0,8 - коэффициент возврата;

I_{раб. мах} - максимальный рабочий ток.

Ток срабатывания реле равен:

где

- коэффициент схемы для схемы соединения трансформаторов и реле по схеме треугольника;

к_тт=100/5 - коэффициент трансформации трансформатора тока.

Выбрано реле РТ-40/20 с током срабатывания 13 А при параллельном соединении катушек реле.

Выдержка времени с учетом селективности:

,

где

;

t=0,5 с - ступень селективности

Чувствительность защиты проверяется по коэффициенту чувствительности.

где

- ток трехфазного КЗ на шинах НН трансформатора

Защита обладает достаточной чувствительностью

12.3 Защита от перегрузки, понижении уровня масла в баке и внутреннем повреждении

Для защиты при перегрузки принимаю МТЗ с одним токовым реле включенным в одну из фаз, и реле времени.

Ток срабатывания защиты определяю по формуле:

где

- коэффициент надежности;

коэффициент возврата;

- номинальный ток трансформатора.

Ток срабатывания реле равен:

Выбрано реле РТ-40/20 с током срабатывания 11 А при параллельном соединении катушек реле.

Выдержку времени защиты от перегрузки принимаем по условию селективности со временем действия защиты от внешних КЗ.

,

где

- время защиты от внешних КЗ;

t=0,5 с - ступень селективности

Для создания выдержки времени применяю реле времени ЭВ-124.

Газовая защита является универсальной и наиболее чувствительной защитой трансформаторов от внутренних повреждений (реагирует на все виды повреждений, включая витковые замыкания) и контролирует уровень масла в баке трансформатора.

Газовая защита выполнена с использованием реле типа РГ-43-66.



13 Расчет АВР секционного выключателясборных шин 10кВ (Q10)

Рассчитывается по двум условиям:

а) Выдержка времени АВР должна быть больше времени действия МТЗ отходящих линий.

,

где

=0,5ч0,7 - ступень селективности;

- выдержка времени МТЗ выключателя Q10

б) Выдержка времени АВР:

где

- выдержка времени АПВ;

=1 с - время готовности привода;

= 0,1 с - время отключения выключателя;

=0,3 ч 0,5 с - отстройка по времени.

=1 + 0,1 + 0,5=1,6 с

=1,6 + 0,5=2,1 с

Принять =2,2 с.



14 Электрические принципиальные схемы

Рисунок 2. Схема защиты ВЛ 110 кВ.

Рисунок 3. Схема защиты цехового трансформатора.

Рисунок 4. Схема защиты высоковольтного двигателя 35 кВ.

Рисунок 5. Схема защиты трансформатора ГПП.

Рисунок 6. Схема АВР секционного выключателя.

Рисунок 7. Схема защиты кабельной линии 35 кВ.

Рисунок 8. Схема КЗ.



Заключение

Курсовая работа выполнена согласно заданиям с использованием справочной и технической литературы, с соблюдением стандартов и правил устройства электроустановок.

В курсовой работе разработаны защиты от всех видов повреждений и ненормальных режимов работы: трансформаторов ГПП (Т1 иТ2), трансформаторов ТП (Т3 и Т4), воздушных линий 110 кВ (Л1 и Л2), кабельных линий 35 кВ (Л3 и Л4), высоковольтного синхронного двигателя 35 кВ (М6-М11), низковольтных асинхронных двигателей 0,4кВ (М1-М5), АВР секционного выключателя Q10.

При проектировании и изучении релейной защиты и автоматики применяются принципиальные разнесенные схемы. В разнесенных схемах отдельно изображаются цепи переменного тока, содержащие вторичные обмотки трансформаторов тока и обмотки реле тока; цепи переменного напряжения от трансформаторов напряжения с обмотками реле напряжения; оперативные цепи, содержащие контакты измерительных и пусковых реле, обмотки и контакты логических и исполнительных органов защиты, электромагнитов привода выключателя. В ряде случаев используются поясняющие рисунки, содержащие элементы, как первичной схемы, так и релейной



Список литературы

1. Киселев Ю.Я., Красножов Л.С., «Методические указания к использованию ЭВМ в курсовых и дипломных проектах» - Кишинев: КПИ им. С.Лазо,1986 г.

2. «Методические указания к курсовой работе по дисциплине «Релейная защита, автоматика и телемеханика» - Тирасполь, 2013.

3. Федоров А.А., Старкова Л.Е. «Учебное пособие для курсового и дипломного проектирования» - М: Энергоатомиздат,1987 г.

4. «Правила устройства электроустановок»- М.: Энергоатомиздат,1986 г.

5. Рожкова Л.Д., Козулин В.С.-«Электрооборудование станций и подстанций». -Энергооатомиздат,1989 г.

6. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. «Электрическая часть электростанций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования». -М.: Энергоатомиздат,1989 г.

7. «Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования » . Под редакцией Круповина Е.И., Барыбина Ю.Г., Самовера М.Л.-М.: Энергоатомиздат, 1981 г.

8. Андреев В.А. «Релейная защита и автоматика систем электроснабжения» - М.: Высшая школа, 1991 г.

9. Блок В.М. «Пособие к курсовому и дипломному проектированию» - М.: Высшая школа, 1990 г.

Размещено на Allbest.ru