Размещено на http://www.allbest.ru/

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

БРАТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ

(ГОУ ВПО «БрГУ»)

Кафедра систем электроснабжения

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Релейная защита и автоматика электрических систем»

на тему: «Разработка релейной защиты для электрической системы 6 кВ»

Выполнил:

студент группы ЭП-01-1

Юхно А.М.

Проверил:

Профессор кафедры СЭС

Попик В.А.

Братск-2011

Содержание

Введение

1. Задание

2. Расчёт рабочих токов

3. Расчёт токов короткого замыкания

4. Выбор принципов и расчёт установок релейной защиты

5. Выбор устройств АПВ и АВР

6. Схемы измерительных и оперативных целей РЗ трансформаторов

7. Расчёт сметной стоимости аппаратуры комплексов РЗ

Заключение

Список используемой литературы

Введение

Электрические системы являются сложными производственными объектами, все элементы которых участвуют в едином производственном процессе, основными специфическими особенностями которого являются быстротечность явлений и неизбежность повреждений аварийного характера. Повреждения и ненормальные режимы работы могут приводить к возникновению в системе аварий, под которыми понимаются вынужденные нарушения нормальной работы всей системы или ее части, сопровождающиеся определенным недоотпуском энергии потребителям, недопустимым ухудшением ее качества или разрушением основного оборудования.

Первопричины возникновения аварий бывают весьма разнообразными, но в большинстве своем являются результатом своевременно не обнаруженных и не устраненных дефектов оборудования, неудовлетворительных проектирования, монтажа и эксплуатации. По условиям обеспечения бесперебойной работы неповрежденной части системы время отключения к. з. должно быть по возможности малым, часто составляя десятые, а иногда и сотые доли секунды. Необходимо также иметь в виду, что к. з. в любом месте системы ввиду взаимосвязанности всех ее элементов в той или иной мере немедленно отражаются на работе значительной ее части.

Поэтому надежное и экономичное функционирование электрической системы возможно только при ее автоматическом управлении. Для этой цели используется комплекс автоматических устройств, среди которых первостепенное значение имеют устройства релейной защиты и автоматики.

Основным назначением релейной защиты является автоматическое отключение поврежденного элемента (как правило, при коротком замыкании) и от остальной части системы при помощи выключателей. Важность этого вида автоматики определяется тем, что без нее вообще невозможна бесперебойная работа электроэнергетических установок.

Дополнительным, вторым назначением релейной защиты является то, что она должна реагировать на опасные ненормальные режимы работы элементов. В зависимости от их вида и условий эксплуатации установки (например, наличия или отсутствия дежурного персонала) защита действует на сигнал или отключение тех элементов, оставлять которые в работе нежелательно, так как это может привести к возникновению повреждения или аварии. Релейную защиту, которая должна реагировать на ненормальные режимы работы, часто целесообразно выполнять не быстродействующей, как защиту от к. з., а с определенной выдержкой времени.

Из изложенного следует, что под устройством релейной защиты в общем случае следует понимать реле и совокупность реле и вспомогательных элементов, которые должны в случаях повреждений или опасных ненормальных условий работы элемента системы отключать его воздействием на выключатели или действовать на сигнал.

Бесперебойная работа электроэнергетических систем обеспечивается также применением ряда других автоматических устройств: автоматического повторного включения - АПВ, автоматического ввода резерва - АВР и др.

В данном курсовом проекте необходимо разработать релейную защиту для заданной электрической системы, а также для специального объекта произвести полный выбор элементов релейной защиты, т.е. трансформаторов тока, релейного оборудования и построить полные схемы (измерительные и оперативные) устройств защиты и автоматики, составить сметно-финансовый расчет стоимости релейного оборудования комплекса защиты этого объекта.

реле защита сеть трансформатор

1. Задание

1.Для заданной сети 6 кВ с изолированной нейтралью произвести выбор принципов и расчет релейной защиты и АПВ для каждого участков:

а) линия ТЭЦ-ГРП1

б) линия ГРП1-ГРП2

в) цеховой трансформатор

г) асинхронные двигатели 1 и 2 0,4/0,69 кВ

д) трансформатор электродуговой печи

2.Для этих элементов системы электроснабжения необходимо выбрать и начертить полные принципиальные схемы защит, произвести расчёт установок токовых, дифференциальных реле, чувствительности защит, выдержки времени максимальных токовых защит (МТЗ)

3.Вычертить одну из применяемых схем автоматики (АВР,АПВ,РПН,АРВ,АРКОН), выбрать установки их срабатывания и кратко объяснить их назначение и принцип работы.

Схема электроснабжения завода, рис 3

Мощность КЗ в точке К1, МВА 550

Напряжение ТЭЦ, кВ 6,3

Ток (А) и реактивное сопротивление (Ом) реактора РБА-6 (10) кВ 1000-0,22

Кабельные линии ТЭЦ-ГРП1 3ААБ6(10)-(3Ч240) км 4,0

Асинхронные двигатели 0,4 кВ АД1/АД2, кВт 37/90

Кабельная линия ГРП1-ГРП2 2ААБ6 (10) -(3Ч185), км 1,6

Мощность цеховых трансформаторов квА 1000

Напряжение вторичное цеховых п/ст, кВ 0,4

Асинхронные, синхронные двигатели 6 кВ, кВТ 2000

Трансформатор ДСП электродуговой печи, кВА 1250

Конденсаторная батарея ККУ-6 кВА, кВАР 800



Рис. 1. Схема системы

2. Расчёт рабочих токов

Рис. 1.1. Схематическое изображение электрической сети с указанием направления протекания рабочих токов

2.1 Расчет рабочих токов на нагрузках

Ток, проходящий через нагрузку, определяется по следующей формулам:

Для кабелей питающих двигатели

Для кабелей питающих трансформатор ( с учетом ремонтного режима или режима после срабатывания АВР) ,

где Р_н - мощность нагрузки, МВт;

cos - коэффициент мощности нагрузки.

А;

А.

А.

А.

А

А

2.2 Определение параметров схемы замещения сети при 3-х и 2-х фазных КЗ

Расчет ведем в именованных единицах. Примем базисное напряжение Uб=6,3 кV.

Формулы расчета параметров схемы замещения:

а) сопротивление системы

,

где U_б - базисное напряжение, кВ;

S⁽³⁾_кз - мощность 3-х фазного КЗ на шинах питающего напряжения, МВА.

б) реактивное сопротивление линии

где Х_уд - индуктивное сопротивление 1 км линии, Ом/км;

L - длина линии, км.

в) активное сопротивление линии

в) полное сопротивление линии

г) сопротивление трансформатора

,

,где U_к% - напряжение КЗ трансформатора, %;

S_Т - мощность трансформатора, МВА.

Параметры схемы замещения:

Ом

,где А/мм² (для кабелей с бумажной изоляцией и медными жилами при числе часов использования максимума нагрузки ч/год)

Произведем выбор сечения кабеля и его удельного сопротивления:

Ом/км;

(Аналогично находим сечения остальных кабелей ( полученные значения сведем в таблицу 1.1))

Ом;

табл.1.1

линия	,максимально рабочий ток, А	n,количество кабелей		,км	Z, Ом
L1	966,49	3	3Ч240	4	0,453
L2	158,58	3	3Ч240	4	0,453
L3	64,85	2	3Ч185	1,6	0,327
L4	157,75	1	3Ч50	0,4	0,172
L5	218,93	1	3Ч150	0,4	0,172
L6	114,55	1	3Ч95	0,4	1,296
L7	373,16	1	3Ч70	0,4	0,082
L8	221,36	1	3Ч120	0,4	0,096
L9	151,58	1	3Ч95	0,4	0,462
L10	108,24	1	3Ч185	0,4	0,0924

3. Расчёт рабочих токов

3.1 Расчет токов трехфазного короткого замыкания

Ток трехфазного КЗ рассчитывается по следующей формуле:

,

где Х -суммарное сопротивление сложной схемы до точки КЗ.

Рис. 2.1. Схема замещения сети прямой последовательности для расчета двухфазного и трехфазного КЗ

Для точек указанных на схеме замещения получим следующие токи трехфазного КЗ:

Короткое замыкание в точке К1:

кА ;

Короткое замыкание в точке К2:

кА;

Короткое замыкание в точке К3:

кА;

Короткое замыкание в точке К4:

кА;

3.2 Расчет токов двухфазного короткого замыкания

Ток двухфазного КЗ рассчитывается по следующей формуле:

,

где Х - суммарное сопротивление системы до точки КЗ (в данном случае сопротивление обратной последовательности равно сопротивлению прямой Х_1с=Х_2с )..

Короткое замыкание в точке К1:

кА;

Короткое замыкание в точке К2:

кА;

Короткое замыкание в точке К3:

кА

Короткое замыкание в точке К4:

кА;

3.3 Расчет параметров схемы замещения для токов нулевой последовательности

Сопротивление системы, исходя из задания:

Ом.

Ом

3.4 Расчет тока нулевой последовательности при однофазном КЗ

Формула расчета тройного тока нулевой последовательности однофазного КЗ:

,

где Х₁ , Х₂ , Х₀ - суммарные сопротивления прямой, обратной и нулевой последовательностей.

Короткое замыкание в точке К4:

кА

3.5 Расчет тока нулевой последовательности при двухфазном КЗ на землю

Ток двухфазного КЗ на землю рассчитаем по следующей формуле:

кА,

где

Ом

Сведем все результаты расчетов в таблицу 2.1.

Таблица 2.1 Сводная таблица расчетных токов КЗ.

Виды КЗ	Точки коротких замыканий
	К1	К2	К3	К4
, кА	50,52	4,882	3,393	1,118
, кА	43,75	4,228	2,938	0,969
, кА	______	______	______	0,583
, кА	______	______	______	1,033

4. Выбор принципов и расчёт установок релейной защиты

При проектировании релейной защиты принципы ее выполнения определяются в общем случае следующими обстоятельствами:

1) видами повреждений, на которые должна реагировать защита;

2) конфигурацией сети, схемами соединения отдельных элементов и режимом заземления нейтралей;

3) возможностью длительных неполнофазных режимов работы;

4) необходимостью отключения повреждений защитами без выдержки времени;

5) необходимостью резервирования отказов защит и выключателей смежных объектов.

Комплекты защит установленные на каждом элементе (участке линии, трансформаторе), должны надежно защищать этот элемент, а также резервировать отказы защит и выключателей смежных элементов.

4.1 Релейная защита трансформаторов

Основными видами повреждений трансформаторов, которые учитываются при выполнении их релейной защиты, являются многофазные и однофазные короткие замыкания в обмотках и на выводах, а также «пожар» в стали сердечника (вызывается вихревыми токами при нарушении изоляции между пластинами магнитопровода). Однофазные замыкания рассматриваются двух видов - на землю и между витками фазы обмотки (витковые замыкания). Основными ненормальными режимами работы являются внешние КЗ, перегрузки, недопустимое понижение уровня масла и недопустимые повышения напряжения. При возникновении наиболее опасных повреждений (многофазные и витковые КЗ, а также К⁽¹⁾ со стороны сетей с глухозаземленными нейтралями) защиты должны без выдержки времени действовать на отключение выключателей трансформатора.

Для защиты мощных трансформаторов S > 6,3 МВА от КЗ внутри обмоток на их выводах и в соединениях до выключателей применяются продольные дифференциальные токовые защиты. От всех повреждений внутри бака с масляным заполнением и понижения уровня масла широко используется газовая защита - единственная в технике релейной защиты работающая на неэлектрическом принципе. Также для защиты от сверхтоков и перегрузок применяется МТЗ - максимальная токовая защита.

4.2 Релейная защита линий 6-10 кВ

В линий 6-10 кВ с односторонним питанием рекомендуется устанавливать следующие виды защит:

1) Для защиты от междуфазных коротких замыканий двухступенчатую токовую защиту, содержащей токовую отсечку без выдержки времени (ТО) и максимальную токовую защиту (МТЗ).

Токовыми называются защиты с относительной селективностью, реагирующие на ток в защищаемом элементе. Они приходят в действие при превышении током в месте их включения. В общем случае токовые защиты содержат три ступени, являются относительно селективными и могут осуществлять как ближнее так и дальнее резервирование. Быстродействующая первая ступень защиты - токовая отсечка без выдержки времени - имеет только измерительный орган, а вторая и третья ступени - токовая отсечка с выдержкой времени и максимальная токовая защита- содержат два органа: измерительный и выдержки времени.

Селективность токовой защиты достигается тем, что ее ток срабатывания принимается большим максимального тока КЗ, проходящего через защиту при повреждении вне защищаемого элемента. Действие защиты при КЗ на защищаемом участке обеспечивается благодаря тому, что ток КЗ в сети, а следовательно, и в защите увеличивается по мере приближения места КЗ к источнику питания, причем кривые изменения тока КЗ имеют различную крутизну, в зависимости от режима работы системы и вида КЗ.

Селективная токовая отсечка самостоятельно не используется, а применяется только в комплекте с чувствительной резервной защитой. Ее главный недостаток - наличие “мертвой зоны” в конце линии. Защищающая зона тем больше, чем меньше ток срабатывания и чем больше крутизна кривой изменения тока КЗ, которая определяется режимом работы и видом КЗ.

Чувствительность защиты определяется длиной защищаемой зоны L_защ и коэффициентом чувствительности k_Ч. При КЗ у места установки защиты в минимальном режиме k_Ч1,3.

- эта величина должна быть больше для того, чтобы не произошло ложных срабатываний при КЗ на смежном участке.

где К_Н=1,11,3 - коэффициент надежности, обеспечивает надежное несрабатывание защиты при КЗ на смежном участке, вследствие погрешности расчетов, погрешности измерительной цепи защиты и ошибок обслуживающего персонала.

I⁽³⁾_КЗМАХ - ток трехфазного КЗ в конце защищаемого участка.

Если ТО не проходит по чувствительности, то применяют неселективную токовую защиту (НТО).

Неселективная токовая отсечка работает только с согласованием времени срабатывания по АПВ. Недостатком защиты является возможность развития аварий в случае отказа устройств АПВ или выключателя. Неселективная отсечка в сочетании с АПВ используется для снижения мощности короткого замыкания.

Ток срабатывания неселективной токовой отсечки без выдержки времени принимается большим максимального тока трехфазного КЗ на шинах низшего или среднего напряжения подстанции, присоединенных к защищаемому участку и рассчитывается по следующим формулам:

где - ток срабатывания защиты предыдущего участка.

где - максимальный ток трехфазного КЗ на шинах низшего напряжения подстанции.

Для проверки чувствительности выбирается большее из этих двух значений. Если ТО проходит по чувствительности, то совместно с ней в большинстве случаев используют вторую ступень защиты - токовую отсечку с выдержкой времени (ТОВ).

Вторая ступень защиты является относительно-селективной, в ее действие необходимо ввести выдержку времени. Токовая отсечка с выдержкой времени имеет первичный ток срабатывания меньше тока при КЗ в конце защищаемого участка. Это значит, что такая отсечка чувствительна к КЗ в начале следующего участка, который имеет свою мгновенную отсечку. Для того, чтобы КЗ в начале следующего участка отключалось селективно, т.е. своей мгновенной отсечкой, и применяется выдержка времени t в дополнительной защите рассматриваемого участка.

Чувствительность второй ступени проверяется по минимальному току повреждения при металлическом КЗ в конце защищаемой линии. При этом коэффициент чувствительности должен быть К_Ч1,3.

Если в конце защищаемой линии имеется трансформаторная подстанция, необходимо отстроить установку отсечки с выдержкой времени от коротких замыканий за трансформатором, чтобы в случае отказа основной защиты трансформатора действовала его резервная защита, а не отсечка с выдержкой времени на защищаемой линии.

Максимальная токовая защита (МТЗ).

Выдержку времени у максимальной токовой защиты выбирают по ступенчатому принципу: начинают выбор с наиболее удаленного от источника питания элемента и по мере приближения к источнику питания увеличивают ее таким образом, что защита последующего участка имеет выдержку времени на ступень селективности больше, чем максимальная выдержка времени предыдущего участка.

Достоинством защиты является отключение близких повреждений с малой выдержкой времени при обеспечении селективности в случаях КЗ на соседней линии, а также отсутствие отдельных реле времени и удобное согласование с пусковой характеристикой электродвигателя.

Максимальная токовая защита является весьма простой и надежной. Вместе с тем она настолько чувствительна, что способна реагировать на КЗ на соседнем участке, поскольку ее ток срабатывания отстраивается только от максимального рабочего тока, который меньше тока КЗ на соседнем участке.

ТО нулевой последовательности (ТО₀).

Зона действия токовой отсечки охватывает только часть режимов недопустимых для работы линий электропередачи. При однофазных КЗ на землю зона действия становится недопустимо мала, поэтому защита от КЗ на землю должна обладать повышенной чувствительностью к токам нулевой последовательности. Достигается это за счет использования фильтров нулевой последовательности, которые пропускают только токи нулевой последовательности и не пропускают токи 2-х и 3-х фазных КЗ без земли.

Защита обычно выполняется двухступенчатой. Измерительными органами защиты являются реле тока, подключенные к фильтру нулевой последовательности.

Преимущество токовой отсечки нулевой последовательности перед токовой отсечкой, включенной на полные токи фаз заключается в ее большей защитоспособности. Объясняется это тем, что ток нулевой последовательности при перемещении точки КЗ вдоль линии изменяется более резко, чем ток трехфазного КЗ

Максимальная токовая защита нулевой последовательности (МТЗ₀).

Токовая защита нулевой последовательности выполняется более быстродействующей, чем токовая защита с включением реле на полные токи фаз.

В нормальном режиме работы и при многофазных повреждениях в реле проходит только ток небаланса I_НБ, поэтому ток срабатывания реле можно выбирать без учета рабочих токов по условию . Ток небаланса обусловлен не идентичностью характеристик трансформаторов тока.

4.2.1 Защита линии ТЭЦ-ГРП1

4.2.1.1 Расчет ТО для L1

I_сз= к_н^. I_кзmax ,

где: I_сз- ток срабатывания защиты, А;

к_н- коэффициент надежности, к_н= 1,1 ;

I_кзmax- максимальный ток короткого замыкания в конце защищаемого участка,

I_кзmax= 4,882 кА.

I_сз= 1,1^. 4,882 =5,3702 кА.

Коэффициент чувствительности:

к_ч = ,

где: I_кзmin- минимальный ток короткого замыкания в начале защищаемого участка,

I_кзmin=43,75 кА.

к_ч= > 1,3

ТО для L1 проходит по чувствительности.

4.2.1.2 МТЗ для L1

,

где: к_н- коэффициент надежности, к_н=1,2;

к_з- коэффициент самозапуска, к_з= 3;

к_в- коэффициент возврата, к_в= 0,85;

I_рабmaxL4 - максимальный рабочий ток линии L4, I_рабmaxL2= 966,49А.

кА.

а)Коэффициент чувствительности:

к_ч= ,

где: I_кзmin- минимальный ток короткого замыкания в конце защищаемого участка,

I_кзmin=4,228 кА.

к_ч=< 1,5

МТЗ для L1 не проходит по чувствительности.

Ставится МТЗ по min напряжению и к_з- коэффициент самозапуска, к_з= 1;

кА.

к_ч=> 1,5

Выдержка времени МТЗ по min напряжению для на участке L1 ,

где: ступень выдержки времени, с.

с.

б)Коэффициент чувствительности по резервному участку L3:

к_ч= ,

где: I_кзmin- минимальный ток короткого замыкания в конце защищаемого участка,

I_кзmin=3,435 кА.

к_ч=> 1,5 МТЗ по min напряжению для резервного участка L3 проходит по чувствительности.

4.3 Защита линии ГРП1-ГРП2

4.3.1 Расчет ТО для L3

I_сз= к_н^. I_кзmax ,

где: I_сз- ток срабатывания защиты, А;

к_н- коэффициент надежности, к_н= 1,1 ;

I_кзmax- максимальный ток короткого замыкания в конце защищаемого участка,

I_кзmax= 3,967кА.

I_сз= 1,1^. 3,393=3,7323 кА.

Коэффициент чувствительности:

к_ч= ,

где: I_кзmin- минимальный ток короткого замыкания в начале защищаемого участка,

I_кзmin=4,228кА.

к_ч= > 1,3

ТО для L3 проходит по чувствительности.

4.3.2 МТЗ для L3

,

где: к_н- коэффициент надежности, к_н=1,2;

к_з- коэффициент самозапуска, к_з= 3;

к_в- коэффициент возврата, к_в= 0,85;

I_рабmaxL4 - максимальный рабочий ток линии L4, I_рабmaxL3= 67,85А.

кА.

а)Коэффициент чувствительности:

к_ч= ,

где: I_кзmin- минимальный ток короткого замыкания в конце защищаемого участка,

I_кзmin=2,938 кА.

к_ч=> 1,5

МТЗ для L3проходит по чувствительности.

Выдержка времени МТЗ на участке L3 ,

где: ступень выдержки времени, с.

с.

4.4 Защита цехового трансформатора Т1

4.4.1 Расчет ТО для Т1

а) отстраиваем от тока КЗ за трансформатором

I_сз= к_н^. I_кзmax ,

где: I_сз- ток срабатывания защиты, А;

к_н- коэффициент надежности, к_н= 1,3 ;

I_кзmax- максимальный ток короткого замыкания в конце защищаемого участка,

I_кзmax= 0,969 кА.

I_сз= 1,3^. 0,969=1,26 кА.

б) отстраиваем от броска тока намагничивания трансформатора

I_сз =K_нI_Тном

I_сз= 1,5^. 91,63 = 137,45 А.

Выбираем большее значение I_сз=1,26 кА.

4.4.2 Рассчитаем чувствительность защиты

к_ч= ,

где: - ток короткого замыкания на входных зажимах трансформатора в минимальном режиме работы трансформатора.

=7,34 кА.

,где Ом

к_ч=> 1,3 ТО для цехового трансформатора Т1проходит по чувствительности

4.4.3 МТЗ от сверхтоков

а) ,

где:

I_рабmaxТ1 - максимальный рабочий ток обмотки трансформатора Т1, I_рабmaxТ1=91,64А.

к_н- коэффициент надежности , к_н= 1,2 ;

к_з- коэффициент самозапуска , к_з= 2,5 ;

к_в- коэффициент возврата , к_в= 0,85 .

А.

б)

А

А

А

Выбираю большее значение А

Выдержка времени МТЗ с.

Коэффициент чувствительности:

к_ч ,

где: - ток короткого замыкания в минимальном режим за трансформаторм ;

= 0,969 кА.

к_ч=>1,5

МТЗ от сверхтоков для Т1 проходит по чувствительности.

4.4.4.1 МТЗ от перегрузок действующая на сигнал:

,

где: к_н- коэффициент надежности , к_н= 1,05;

к_в- коэффициент возврата , к_в= 0,85 .

А.

с.

Защита от перегрузок на чувствительность не проверяется.

4.4.4.2 Специальная токовая защита от замыкания на землю МТЗ₀ на стороне 0,4 кВ

I_сз= к_н^. I_Тном =1,2^. 91,64=109,97 А ,

Чувствительность защиты к_ч , где - однофазный ток КЗ за трансформатором

к_ч= следовательно защита чувствительна

МТЗ₀- устанавливается на нейтрал трансформатора со стороны 0,4 кВ

с.

4.5. Защита асинхронного двигателя №1

4.5.1 Защита автоматами

а) Корпус автомата должен выбираться на напряжение, соответствующее напряжению сети

В,

Где - номинальное напряжение предохранителя

- напряжение сети

б) предельный ток отключения автоматом (отключающая способность) должен больше максимально возможного тока короткого замыкания:

, где

- предельный ток отключения;

- максимальное значение тока к.з.

Рассчитаем значения токов КЗ на зажимах электродвигателя:

=0,492 кА.

=0,426 кА.

=0,268 кА.

Ом

=3,5^.0,469=1,6415 Ом

=0,436 кА.

Ом

Выбираем максимальное значение кА,

следовательно кА

в) номинальный ток установки автомата выбирается из следующих условий:

1) = 1,56^.385 = 600 А

где =1,5ч1,8 - коэффициент надёжности

- пусковой ток двигателя

А

г) Ток установки теплового расцепителя автомата (магнитного пускателя) отстраивается от номинального тока двигателя

А,

где =1,1ч1,3 - коэффициент надёжности

- номинальный ток двигателя

д) защита автоматом считается чувствительной, если

- ток однофазного КЗ на клеммах электродвигателя

- ток срабатывания защиты

- коэффициент чувствительности

= ,следовательно защита достаточно чувствительна.

4.6 Защита асинхронного двигателя №2

4.6.1 Защита плавкими предохранителями

а) Корпус предохранителя должен выбираться на напряжение, соответствующее напряжению сети

В,

Где - номинальное напряжение предохранителя

- напряжение сети

б) предельный ток отключения предохранителем (отключающая способность) должен больше максимально возможного тока короткого замыкания:

, где

- предельный ток отключения;

- максимальное значение тока к.з.

Рассчитаем значения токов КЗ на зажимах электродвигателя:

=1,39 кА.

=1,2 кА.

=0,759 кА.

Ом

=3,5^.0,166=0,581 Ом

=1,23 кА.

Ом

Выбираем максимальное значение кА,

следовательно кА

в) номинальный ток плавкой вставки выбирается из следующих условий:

1) ,

где =1,1ч1,2 - коэффициент надёжности

- номинальный ток двигателя

=1,1^.165=181,5 А

2) ,

где - пусковой ток двигателя

-коэффициент перегрузки

=1,6ч2 для тяжёлых условий пуска (время пуска более 10 с);

=2,5 для лёгких условий пуска (время пуска менее 10 с).

А

4.7 Защита трансформатора электродуговой печи Т1

Защита устанавливается со стороны питания трансформатора и имеет двухфазное или трёхфазное исполнение.

4.7.1 Расчет ТО для Т1

а) I_сз= к_н^. I_mном ,

где: I_сз- ток срабатывания защиты, А;

к_н- коэффициент надежности, к_н= 3 ;

I_mном- номинальный ток трансформатора

I_сз=3^.91,64=274,92 А

4.7.2 Рассчитаем чувствительность защиты

к_ч= ,

где: - ток короткого замыкания на зажимах вторичной обмотки трансформатора =1,043 кА.

,где Ом

к_ч=> 1,3 ТО для цехового трансформатора Т1проходит по чувствительности

4.7.3 Защита от перегрузки трансформатора

Защита осуществляется реле РТ-40 или РТ-80, которые устанавливают со стороны низкого напряжения, если там есть трансформаторы тока. Если нет - со стороны высокого напряжения, учитывая возможность несимметричной нагрузки по фазам, защиту выполняют трёхфазной, трёхрелейной.

I_сз= к_н^. I_mном ,

к_н- коэффициент надежности, к_н= 1,4ч1,5 ;

I_сз=1,5^.91,64=137,46 А

t_с.з=10 c

4.7.4 Газовая защита от трансформатора

Газовая защита основана на использовании явления газообразования в баке поврежденного трансформатора. Интенсивность газообразования зависит от ха рактера и размеров повреждения. Это дает возможность выпол нить газовую защиту, способную различать степень повреждения, и в зависимости от этого действовать на сигнал или отключение.

Рис.4.1 Газовое реле трансформатора

Основным элементом газовой защиты является газовое реле KSG, устанавливаемое в маслопроводе между баком и расширителем (рис. 4,2, а). Ранее выпускалось поплавковое газовое реле ПГ-22. Более совершенно реле РГЧЗ-66 с чашкообразными элементами 1 и 2 (рис. 4.2, б).

Элементы выполнены в виде плоскодонных алюминиевых чашек, вращающихся вместе с подвижными контактами 4 вокруг осей 3. Эти контакты замыкаются с неподвижными контактами 5 при опускании чашек. В нормальном режиме при наличии масла в кожухе реле чашки удерживаются пружинами 6 в положении, указанном на рисунке. Система отрегулирована так, что масса чашки с маслом является достаточной для преодоления силы пружины при отсутствии масла в кожухе реле. Поэтому понижение уровня масла сопровождается опусканием чашек и замыканием соответствующих контактов. Сначала опускается верхняя чашка и реле действует на сигнал. При интенсивном газообразовании возникает сильный поток масла и газов из бака в расширитель через газовое реле. На пути потока находится лопасть 7, действующая вместе с нижней чашкой на общий контакт. Лопасть поворачивается и замыкает контакт в цепи отключения трансформатора, если скорость движения масла и газов достигает определенного значения, установленного на реле. Предусмотрены три установки срабатывания отключающего элементы по скорости потока масла: 0,6: 0,9; 1,2 м/с. При этом время срабатывания реле составляет t_с.р=0,05...0,5 с. Установка по скорости потока масла определяется мощностью и характером охлаждения трансформатора.

В нашей стране широко используется газовое реле с двумя шарообразными пластмассовыми поплавками типа BF80/Q. Реле имеет некоторые конструктивные особенности. Однако принцип действия его такой же, как и других газовых реле.

Достоинства газовой защиты: высокая чувствительность и реагирование практически на все виды повреждения внутри бака; сравнительно небольшое время срабатывания; простота выполнения, а также способность защищать трансформатор при недопустимом понижении уровня масла по любым причинам. Наряду с этим защита имеет ряд существенных недостатков, основной из которых - нереагирование ее на повреждения, расположенные вне бака, в зоне между трансформатором и выключателями. Защита может подействовать ложно при попадании воздуха в бак транс форматора, что может быть, например, при доливке масла, после ремонта системы охлаждения и др. Возможны также ложные срабатывания защиты на трансформаторах, установленных в районах, подверженных землетрясениям. В таких случаях допускается возможность перевода действия отключающего элемента на сиг нал. В связи с этим газовую защиту нельзя использовать в качестве единственной защиты трансформатора от внутренних повреждений.

Необходимо также отметить, что начальная стадия виткового замыкания может и не сопровождаться появлением дуги и газообразованием. В таком случае газовая защита не действует и витковые замыкания в трансформаторе могут длительно оставаться незамеченными. Можно создать защиту, позволяющую обнаружить витковые замыкания в начальной стадии и при отсутствии газообразования. Одна из таких защит основана на изменении пространственного распределения поля рассеяния обмоток .

3.8 Схема подключенных защит и выдержек времени МТЗ

Рис. 4.2 Схема подключенных защит и выдержек времени МТЗ.

5. Выбор устройств АПВ и АВР

В соответствии с ПУЭ линии электропередач должны оборудоваться устройствами автоматического повторного включения (АПВ).

Требования к устройствам АПВ:

1) Они должны находится в состоянии постоянной готовности к действию и срабатывать при всех случаях аварийного отключения выключателя, кроме случаев отключения выключателя релейной защитой после выключения его дежурным персоналом;

2) Устройства АПВ должны иметь минимально возможное время срабатывания для того, чтобы сократить продолжительность перерыва электроснабжения потребителей;

3) Автоматически с заданной выдержкой времени устройства АПВ должны возвращаться в состояние готовности к новому действию после включения в работу выключателя.

5.1 Расчет параметров АПВ для одиночных линий

Время срабатывания однократного АПВ определяется по следующим условиям:

1) ,

где:

t_Г.П. - время готовности привода, в зависимости от типа привода t_Г.П. = 0,1 - 0,3с ;

t_ЗАП. - время запаса, t_ЗАП. = 0,4 - 0,5с.

с.

2) ,

где:

t_Д. - время деионизации среды в месте к.з., значение которого зависит от метеорологических условий , значения и длительности протекания тока к.з., от рабочего напряжения, для сетей 6 кВ t_Д. = 0,1 с.

с.

При выборе установок АПВ принимаем большее из полученных значений t_1АПВ=0,8с.

Для повышения процента успешных действий АПВ выполняется двукратное АПВ линии.

При выборе выдержки времени t_2АПВ на возврат устройства АПВ в состояние готовности к действию должны выполнятся следующие требования :

устройство не должно производить многократные включения выключателя на неустранившееся короткое замыкание , что обеспечивается при условии , если релейная защита с максимальной выдержкой времени t_сзmax успеет отключить выключатель , включенный на короткое замыкание, раньше, чем устройство АПВ вернется в состояние готовности к новому действию, т.е. должно быть

,

где:

t_зап. - время , принимаемое равным ступени селективности защиты линии;

устройство должно быть готовым к действию не раньше, чем это допускается по условиям работы выключателя после успешного включения его в работу устройством АПВ.

Опыт показывает , что для однократного АПВ оба условия выполняются , если принять t_2АПВ = 15 - 25 с.

5.2 Выбор устройства АПВ

На линиях с односторонним питанием, должно быть предусмотрено устройство АПВ однократного или двукратного действия с пуском от несоответствия положения выключателя и ключа управления. При этом целесообразно предусмотреть цепи ускорения после АПВ ступеней защиты с выдержками времени, а также цепи запрета АПВ.

Произведем установку АПВ на выпрямленном оперативном токе с использованием комплектного реле РПВ-358

5.2.1 Особенности схемы

Данная схема АПВ применяется для линий с масляным выключателем и используется на подстанциях с масляным выключателем и используется на подстанциях с обслуживающим персоналом без телеуправления. Схема, представленная на рисунке , выполнена на базе комплектного устройства РПВ-58, состоящего из реле времени КТ, промежуточного реле KL1 с двумя обмотками - параллельной (u) и последовательной (I), конденсатора С, добавочных сопротивлений R1, R2,R3. Ключ дистанционного управления SA выключателем Q имеет фиксацию (запоминание) последней операции. После операции включения (положение «В1») он остаётся в положении «В2», после операции отключения (положение «О1») ключ остаётся в положении «О2». Тем самым ключ SA выполняет функции запоминающего устройства.

5.2.2 Работа схемы АПВ

При срабатывании релейной защиты создаётся цепь на соленоид отключения выключателя УАТ («+», токовая обмотка реле KBS, контакты Q1.2, катушка УАТ, «-». ) Выключатель Q отключает линию , переключаются его механические блокировки , Q1.1.- замыкается, Q1.2.- размыкается. Создаётся цепь на включение реле KQT («+», R4, катушка KQT, контакты KBS2, контакты Q1.1, катушка КМ, «-»). Благодаря ограничительному сопротивлению R4 срабатывает только реле KQT, замыкая контакты в цепи комплектного устройства РПВ-58. Создаётся «цепь несоответствия» между положением ключа управления SA(B2- «включить») и отключенным состоянием выключателя Q (замкнутые контакты реле положения выключателя «отключён»-КQT). В результате через замкнутые контакты 1-3 ключа SA и замкнутые контакты KQT получает питание реле времени КТ , которое срабатывает, размыкая свои мгновенные контакты, и в цепь добавляется сопротивление R1, ограничивая ток, а значит и нагрев катушки КТ при её длительной работе. Через интервал времени, обычно соответствующий 1,0ч1,5 с (время работы АПВ или время бестоковой паузы), замыкается контакт реле времени КТ, обеспечивая разряд конденсатора С на параллельную катушку промежуточного реле KL1. Ток разрядного импульса вызывает срабатывание реле KL1 путём замыкания его контактов KL1.1, KL1.2.

Через контакты KL1.1 создается цепь повторного включения выключателя Q («+», токовая катушка реле KL1, контакты KL1.1., катушка указательного реле KH, контакты KBS2, контакты Q1.1, катушка электромагнита включения выключателя КМ, «-»), включающего линию. Переключаются блокировки выключателя: Q1.1- размыкается, Q1.2.- замыкается. Теряет питание KQT, размыкая свои контакты в цепи реле времени КТ, которое возвращается в исходное положение.

Если КЗ самоустранилось, то выключатель Q останется во включенном положении, конденсатор снова начнёт заряжаться по цепи, рассмотренной ранее, и через 10ч20 с схема снова будет готова к работе.

5.3 Выбор устройства АВР

5.3.1 Назначение АВР секционного выключателя

Восстановление питания потребителей путем автоматического присоединения резервных источников питания взамен рабочих источников, получивших повреждение, ошибочно отключенных и т.п.

5.3.2 Область применения АВР секционного выключателя

Автоматическое включение резервного трансформатора, линии, секционного выключателя, резервного механизма (насос, компрессор и т.д.).

5.3.3 АВР секционного выключателя

На рис. 4.3 приведена принципиальная схема устройства АВР на секционном выключателе, оборудованном пружинным приводом. Эти схемы находят применение в системах электроснабжения действующих промышленных предприятий.



Рис.5.2 Принципиальная схема устройств АВР на секционном выключателе, оборудованном пружинным приводом

HL - лампа готовности устройства АВР: TV1, TV2 -- трансформаторы напряжения: S2-- контакт замкнут, если пружина заведена.

В исходном положении схемы выключатели Q1 и Q2 включены, (Q2 отключен, ключ управления SА находится в положении АВР; реле минимального напряжения КV1 - КV4 и блокировочное реле КB включены. Пружина S привода выключателя Q2 заведена, конечный выключатель SQ незамкнут.

При исчезновении напряжения на 1-й секции шин реле KV1, KV2 теряют питание, их размыкающие контакты замыкаются и подают питание на реле времени КТ1, которое срабатывает и создает цепь питания промежуточного реле КL1. Реле KL1 срабатывает и, воздействуя на катушку отключения YАТ1 привода выключателя Q1, отключает Q1. Вспомогательный контакт SQ1.3 включает катушку включения YAC2 привода выключателя Q2. Пружина освобождается и включает секционный выключатель Q2. Восстанавливается питание потребителей электроэнергии, присоединенных к 1-й секции шин.

После включения Q2 для подготовки его к новому действию необходимо с помощью двигателя М натянуть пружину. Освободившаяся пружина в конце своего хода замыкает SQ, двигатель М получает питание, натягивает пружину, а SQ размыкается.

Однократность действия устройства АВР обеспечивается с помощью реле КВ. При отключении Q1 или Q3 реле КВ теряет питание, его замыкающий контакт с выдержкой времени на размыкание в цепи YАС2 размыкается и YАС2 теряет питание.

Выдержку времени выбирают такой, чтобы обеспечить только одно включение выключателя Q2.

Аналогично работает данная схема при исчезновении напряжения на 2-й секции шин.

Если действие устройства АВР окажется неуспешным при устойчивом КЗ на 1-й секции шин, то выключатель Q2 отключается под действием своей защиты и эта секция шин выводится в ремонт.

В случае использования электромагнитного привода вместо пружинного, в схему рис. 4.3 следует внести следующие изменения: убрать цепь с двигателем М и конечным выключателем SQ (вторая цепь снизу), а в третьей цепи снизу убрать контакт пружины S.

6. Схемы измерительных и оперативных цепей РЗ трансформаторов

7. Расчёт сметной стоимости аппаратуры комплексов защит

Выбор оборудования РЗ для линии ТЭЦ-ГРП1

Выбираем трансформаторы тока:

ТЛ10-II

Выбираем реле для ТО:

А

Токовые реле типа РТ-40/50- 3 шт.; Стоимость реле составляет 195 руб;

Промежуточные реле типа РП-23- 1 шт.; стоимость реле составляет 120 руб.;

Сигнальные реле РУ-21- 1 шт.; стоимость реле составляет 150 руб

Сто= 855 руб.

Выбираем реле для МТЗ:

А

Токовые реле типа РТ-40/20- 3 шт.; Стоимость реле составляет 195 руб.;

Сигнальные реле РУ-21- 1 шт.; стоимость реле составляет 150 руб.

Реле времени типа ЭВ-112- 1 шт.; стоимость реле составляет 345 руб.

Смтз= 1080 руб.

Комплекс АПВ

РПВ-58 -1 шт.; стоимость реле составляет 985 руб.

Промежуточные реле типа РП-23- 1 шт.; стоимость реле составляет 120 руб.;

Сигнальные реле РУ-21- 1 шт.; стоимость реле составляет 150 руб

Сапв=1255 руб.

Расчет стоимости комплекта

С1= Сто+ Смтз+ Сапв =855+1080+1255=3190 руб

Выбор оборудования РЗ для линии ГРП1-ГРП2

Выбираем трансформаторы тока:

ТВЛМ-6

Выбираем реле для ТО:

А

Токовые реле типа РТ-40/100- 3 шт.; Стоимость реле составляет 195 руб.;

Промежуточные реле типа РП-23- 1 шт.; стоимость реле составляет 120 руб.;

Сигнальные реле РУ-21- 1 шт.; стоимость реле составляет 150 руб.

Сто= 855 руб.

Выбираем реле для МТЗ:

А

Токовые реле типа РТ-40/20- 3шт; Стоимость реле составляет 195 руб.;

Сигнальные реле РУ-21- 1 шт.; стоимость реле составляет 150 руб.

Реле времени типа ЭВ-112- 1 шт.; стоимость реле составляет 345 руб.

Смтз= 1080 руб.

Расчет стоимости комплекта

С2= 855+1080=1935 руб.

Выбор оборудования РЗ для цехового трансформатора

Выбираем трансформаторы тока:

ТВЛМ-6

Выбираем реле для ТО:

А

Токовые реле типа РТ-40/50- 3 шт.; Стоимость реле составляет 195 руб.;

Промежуточные реле типа РП-23- 1 шт.; стоимость реле составляет 120 руб.;

Сигнальные реле РУ-21- 1 шт.; стоимость реле составляет 150 руб.

Сто= 855 руб.

Выбираем реле для МТЗ от сверхтоков:

А

Токовые реле типа РТ-40/10- 3 шт.; Стоимость реле составляет 195 руб.;

Сигнальные реле РУ-21- 1 шт.; стоимость реле составляет 150 руб.

Реле времени типа ЭВ-112- 1 шт.; стоимость реле составляет 345 руб.

Смтз= 1080 руб.

Выбираем реле для МТЗ от перегрузки на сигнал :

 А

Токовые реле типа РТ-40/6- 3 шт.; Стоимость реле составляет 195 руб.;

Сигнальные реле РУ-21- 1 шт.; стоимость реле составляет 150 руб.

Реле времени типа ЭВ-112- 1 шт.; стоимость реле составляет 345 руб.

Смтз= 1080 руб.

Выбираем реле для МТЗ от замыкания на землю:

А

Токовые реле типа РТ-40/6- 1 шт.; Стоимость реле составляет 195 руб;

Сигнальные реле РУ-21- 1 шт.; стоимость реле составляет 150 руб

Реле времени типа ЭВ-112- 1 шт.; стоимость реле составляет 345 руб.

Смтз= 690 руб.

Расчет стоимости комплекта

С3= 855+1080+1080+690=3705 руб.

Выбор оборудования РЗ для трансформатора ДСП

Выбираем трансформаторы тока:

ТВЛМ-6

Выбираем реле для ТО:

А

Токовые реле типа РТ-40/6- 3 шт.; Стоимость реле составляет 195 руб.;

Промежуточные реле типа РП-23- 1 шт.; стоимость реле составляет 120 руб.;

Сигнальные реле РУ-21- 1 шт.; стоимость реле составляет 150 руб

Сто= 855 руб.

Выбираем реле для МТЗ от сверхтоков:

А

Токовые реле типа РТ-40/2- 3 шт.; Стоимость реле составляет 195 руб.;

Сигнальные реле РУ-21- 1 шт.; стоимость реле составляет 150 руб.

Реле времени типа ЭВ-112-1 шт.; стоимость реле составляет 345 руб.

Смтз= 1080 руб.

Расчет стоимости комплекта

С4= 855+1080=1935 руб.

Выбор оборудования РЗ для АД1

Автоматический выключатель ВА 53-37

А

Стоимость С5=950 руб.

Выбор оборудования РЗ для АД2

Предохранитель НПН2-400

А

А

Стоимость С6=350 руб.

Полная стоимость комплексов защит составляет:

Собщ= С1+ С2+ С3+ С4+ С5+ С6 =3190+1935+3705+1935+950+350=12065 руб.

Заключение

При выполнении курсового проекта был произведен расчет токов короткого замыкания, токов срабатывания защит и выбор их типов для линий и трансформаторов.

Для защиты цеховых трансформаторов были спроектированы следующие типы защиты:

1) Токовая отсечка

2) Максимальная токовая защита от сверхтоков;

2) Максимальная токовая защита от перегрузок;

Для защиты трансформатора ДСП:

1) Токовая отсечка;

2) Защита от перегрузки

3) Газовая защита

Для защиты линий L1и L3:

1) Максимальная токовая защита;

2) Токовая отсечка;

Для защиты асинхронных двигателей:

1) АД1 - автоматический выключатель ВА53-37

2) АД1- предохранитель НПН2-400

Для устройств релейной защиты спецобъектов -линии ТЭЦ-ГРП1, ГРП1-ГРП2,АД1,АД2 цехового трансформатора, трансформатора ДСП были разработаны полные схемы защит, токи срабатывания .

Список использованной литературы

1. М.А. Шабад Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей.-3-е изд., перераб. и доп.-Л.; Энергоатомиздат. 1985 Г.

2. Электротехнический справочник /под редакцией П.Г. Грудинского, Г.Н.Петрова и т.д./ Том 2. «Энергия», Москва 1972 г.

3. В.А.Попик, Методические указания. Релейная защита и автоматика электрических систем. Братск 2003 г.

4. Андреев В.А. Релейная защита, автоматика и телемеханика в системах электроснабжения. - М.: Высшая школ, 1985 г. - 390 с.

5. Руководящие указания по релейной защите. Выпуск 13 А. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 100-500 кВ. Схемы. - М.: Энергоатомиздат, 1985 г.

Размещено на Allbest.ru