Главная
Коллекция "Otherreferats"
Физика и энергетика
Разработка защит элементов системы тягового электроснабжения
Разработка защит элементов системы тягового электроснабжения
Выбор уставок устройств релейной защиты понижающего трансформатора отпаечной подстанции переменного тока и защит фидеров двухпутного участка тяговой сети постоянного тока. Расчет релейной защиты элементов (объектов) системы тягового электроснабжения.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 04.04.2013 |
| Размер файла | 332,9 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
МИНИСТЕРСТВО ТРАНСПОРТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНОГО ТРАНСПОРТА
ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧЕРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
САМАРСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ПУТЕЙ СООБЩЕНИЯ
Кафедра электроснабжения железнодорожного транспорта
Курсовая работа
по дисциплине: «Релейная защита»
на тему: «Разработка защит элементов системы тягового электроснабжения»
Выполнил студент гр.
Мелещенко Д.В.
Проверил
Скрипицын Г.К.
САМАРА 2011г.
Введение
Все электроустановки оборудуются устройствами релейной защиты, предназначенными для отключения защищаемого участка в цепи или элемента в случае его повреждения, если это повреждение влечет за собой выход из строя элемента или электроустановки в целом. Релейная защита срабатывает и тогда, когда возникают условия, угрожающие нарушением нормального режима работы электроустановки.
В релейной защите электроустановок защитные функции возложены на реле, которые служат для подачи импульса на автоматическое отключение элементов электроустановки или сигнала о нарушении нормального режима работы оборудования, участка электроустановки, линии и т. д.
Реле представляет собой аппарат, реагирующий на изменение какой-либо физической величины, например тока, напряжения, давления, температуры. Когда отклонение этой величины оказывается выше допустимого, реле срабатывает и его контакты, замыкаясь или размыкаясь, производят необходимые переключения с помощью подали или отключения напряжения в цепях управления электроустановкой.
К релейной защите предъявляют следующие требования:
селективность (избирательность) -- отключение только той минимальной части или элемента установки, которая вызвала нарушение режима;
чувствительность -- быстрая реакция на определенные, заранее заданные отклонения от нормальных режимов, иногда самые незначительные;
надежность -- безотказная работа в случае отклонения от нормального режима; надежность защиты обеспечивается как правильным выбором схемы и аппаратов, так и правильной эксплуатацией, предусматривающей периодические профилактические проверки и испытания.
Необходимая скорость срабатывания реле определяется проектом в зависимости от характера технологического процесса. Иногда для сведения до минимума ущерба от возникших повреждений релейная защита должна обеспечивать полное отключение в течение сотых долей секунды.
По своему назначению реле разделяют на реле управления и реле защиты.
Реле управления обычно включают непосредственно в электрические цепи и срабатывают они при отклонениях от технологического процесса или изменениях в работе механизмов. Реле защиты включают в электрические цепи через измерительные трансформаторы и только иногда непосредственно. Они срабатывают при неформальных или аварийных режимах работы установки. Реле характеризуется следующими показателями:
уставка -- сила тока, напряжение или время, на которые отрегулировано данное реле для его срабатывания;
напряжение (или ток) срабатывания -- наименьшее или наибольшее значение, при котором реле полностью срабатывает;
напряжение (или ток) отпускания -- наибольшее значение, при котором реле отключается (возвращается в исходное положение); коэффициент возврата -- отношение напряжения (или тока) отпускания к напряжению (или току) срабатывания.
По времени срабатывания различают реле мгновенного действия и с выдержкой времени.
релейный трансформатор тяговый подстанция
1. Задание
Целью курсового проекта является приобретение студентами практических навыков по расчету релейной защиты элементов (объектов) системы тягового электроснабжения.
Выполнение курсового проекта заключается в выборе уставок устройств релейной защиты понижающего трансформатора отпаечной тяговой подстанции переменного тока и защит фидеров двухпутного участка тяговой сети постоянного тока (рис.1.1) в зависимости от варианта исходных данных.
Вариант исходных данных определяется по таблицам 1 и 2 методических указаний на основании последней и предпоследней цифр номера зачетной книжки студента.
Рисунок 1 - Схема питания расчетного участка тяговой сети постоянного тока
2. Исходные данные
Исходные данные для расчета понижающего трансформатора:
Тип, мощность и напряжение обмоток трансформатора - ТДТНЖ 25000/110/115/38,5/27,5. Мощность К.З. на шинах 110 кВ подстанции, кВА (в числителе - в режиме максимума энергосистемы, в знаменателе в - режиме минимума) - .
Выдержка времени фидеров, питающихся от шин 27,5 кВ, с - 0,6
Выдержка времени фидеров, питающихся от шин районной обмотки трансформатора, с - 0,8
Ступень выдержки времени, с - 0,4
Исходные данные для расчета защит фидеров тяговой сети:
Расстояние между подстанциями - 24 км
Фидера подстанции и поста секционирования, защита которых подлежит расчету - В1, В3, В5, В7.
Тип контактной подвески (в числителе нечетный путь, в знаменателе - четный) -
Максимальный ток нагрузки фидера подстанции (числитель - для ТП А, знаменатель - для ТП В), А
Тип рельсов - Р65
Считать что пост секционирования находится посередине между подстанциями А и Б, и на подстанциях и на посту секционирования установлены быстродействующие выключатели типов соответственно ВАБ - 43 и АБ - 2/4. Источник оперативного тока на тяговой подстанции - постоянный 110 В.
3. Расчет защит трехобмоточного трансформатора
3.1 Расчет дифференциальной защиты трансформатора
Для дифзащиты трансформаторов отечественной промышленностью выпускаются специальные реле типа РНТ и ДЗТ. Для защиты с регулированием напряжения под нагрузкой, которые устанавливаются на ТП переменного тока, применяются в основном реле типа ДЗТ с быстронасыщающимся трансформатором (БНТ) и магнитным торможением.
Задачей расчета дифзащиты трансформатора является определение числа витков различных обмоток дифференциальных реле защиты.
Расчет дифзащиты производится с учетом исходных данных, руководствуясь следующей последовательностью:
Выполняются расчеты по определению максимальных Iмахкз минимальных Iminкз токов при трехфазных к.з. на стороне тяговой и районной обмоток. Эти значения токов к.з. необходимы для отстройки защиты от максимальных токов небаланса Iмахнб при внешних к.з. и определение коэффициента чувствительности защиты.
Для определения внешних токов к.з. необходимо составить схему замещения, включающую сопротивление системы Xs и обмоток понижающего трансформатора Xt.
Сопротивление обмоток трехобмоточного трансформатора определяются приближенно при известной номинальной мощности трансформатора по формуле:
где Uн - номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора;
Uк% - напряжение к.з. (в%) отдельных обмоток трансформатора.
Определяется соотношением:
где Uкв-с ,Uкв-н ,Uкс-н - напряжение между обмотками.
Uкв=0,5(10,5+17-6)=10,76%
Uкс=0,5(17+6-10,6)=6,25%
Uкн=0,5(10,5+6-17)=-0,26%
Сопротивления системы определяются для двух режимов ее работы - максимальном Iмахs и минимальном Imins по формуле:
где - Uср - среднее значение питающего напряжения системы.
Принимается Uср=115 кВ;
Sкmax(min) - мощность к.з. на шинах 110 кВ тяговой подстанции в режимах максимума или минимума энергосистемы.
Токи к.з. протекающие через защищаемый трансформатор при к.з. на стороне среднего и низкого напряжения, в максимальном и минимальном режимах работы системы определяются по выражению:
где Uн - номинальное напряжение обмотки среднего или низшего напряжения.
Хрез max(min) - результирующее сопротивление системы и обмоток трансформатора соответственно в максимальном и минимальном режимах работы системы.
Полученные при расчете значения Iкзmax и Iкзmin следует привести его к высокой стороне, используя отношения соответствующих напряжений.
На средней стороне:
На низкой стороне:
Для дальнейших расчетов выбирается наибольшее из двух максимальных токов к.з. и наименьшее из двух минимальных токов к.з.
Принимаем:
Определим первичные токи для всех сторон защищаемого трансформатора; выберем номинальные коэффициенты трансформации трансформаторов тока (Т.Т.), вычислим токи в плечах защиты:
Результаты расчетов сведем в таблицу 1.
Таблица 1 - Расчет токов в плечах защиты
|
Наименование величины |
Числовые значения |
|||
|
ВН |
СН |
НН |
||
|
Первичные номинальные токи, А |
131,21 |
375,35 |
525,486 |
|
|
Коэффициент трансформации, |
||||
|
Коэффициент схемы |
1 |
1 |
||
|
Вторичные номинальные токи, А |
5,683 |
3,13 |
1,75 |
3.2 Расчет для выбора типа реле дифзащиты
Сначала определяется возможность применения реле типа РНТ. Для этого выбирается первичный ток срабатывания защиты , приведенный к стороне высшего напряжения трансформатора
Первым условием выбора является отстройка от броска тока намагничивания:
А)
где - номинальный ток со стороны ВН трансформатора;
- коэффициент отстройки защиты от бросков тока намагничивания.
Для реле типа РНТ (для, ДЗТ = 1,5).
Вторым условием выбора является отстройка от тока небаланса при внешних К.З.
Б)
где - коэффициент запаса. Для реле типа РНТ =1 (для ДЗТ = 1,5);
- ток небаланса. Определяется по выражению:
Где - коэффициент, учитывающий переходный режим токов К.З. Для реле с БНТ ;
- коэффициент однотипности Т.Т. При одном выключателе на всех сторонах трансформатора ;
- допускаемая относительная погрешность Т.Т.();
- относительная погрешность, обусловленная регулированием напряжения. Для трансформатора ТДНЭ ;
- относительная погрешность от неточного выравнивания токов плеч защиты вследствие невозможности точной установки на реле расчетного числа витков. Так как число витков пока еще неизвестно, то принимается ;
- максимальное значение тока К.З. (на стороне ВН трансформатора) при К.З. на стороне СН или НН.
Наибольшее из двух найденных значений принимается за ток срабатывания.
Iнб = (10,1+0,16)835,59=227,253 А
А) Iсз КотсIн(вн)
Iсз = 1,3131,21=170,57 А
Б) Iсз КзIнб
Iсз 1,3*227,253 =282,43 А
Принимаем Iсз=282,43 А.
По выбранному току срабатывания определяется коэффициент чувствительности дифзащиты с реле типа РНТ:
Где - значение минимального тока двухфазного К.З., приведенного к стороне ВН трансформатора.
Определяется по выражению:
;
При Кч 2 дифзащиту с реле типм РНТ, т.е. без торможения, выполнить нельзя. В этом случае следует применить реле типа ДЗТ, например, ДЗТ - 2 с одной тормозной обмоткой.
3.4 Определение числа витков обмоток реле ДЗТ
Производится выбор уставок реле типа ДЗТ (уставки реле типа РНТ аналогично, только без расчета тормозной обмотки).
В трех обмоточных трансформаторах лучшим вариантом является включение тормозной обмотки на сумму токов плеч защиты питаемых сторон. При таком включении тормозной обмотки ток срабатывания защиты минимальный и выбирается только по условию (1.5) при Котс=1,5. Кроме того, в этой схеме исключается влияние тормозной обмотки реле при к.з. в зоне действия защиты.
Iсз1,5131,21=198,815 А
По найденному Iсз находится вторичный ток срабатывания реле Iср:
Определяется число витков обмоток реле ДЗТ - 2:
а) число витков дифференциальной (рабочей) обмотки Wg определяется по выражению:
где Fср - магнитодвижущая (намагничивающая) сила, необходимая для срабатывания реле. Для ДЗТ - 2 Fср = 100 АВит
Исходя из расчетного значения Wg, принимается ближайшее целое число витков дифференциальной обмотки (рис.1). Принимаем Wg=12 витков.
б) Расчетное число витков уравнительных обмоток определяется из условия равновесия намагничивающих сил в реле, создаваемых номинальными токами в дифференциальной и уравнительных обмотках.
где - вторичные токи в плечах защиты
Принимаем 22 витка.
Принимаем 39 витков.
в) число витков тормозной обмотки WТ выбирается с учетом схемы ее включения, исходя из условий надежного несрабатывания защиты при внешних к.з. на стороне СН или НН трансформатора, по формуле:
где Кз - коэффициент запаса, Кз=1,5;
Wg - расчетное число дифференциальной обмотки;
Iнбmax - максимальный ток небаланса при трехфазном к.з. на одной из сторон (СН или НН) трансформатора. Определяется из выражения (1.7) с учетом fвыр. Погрешность fвыр определяется для сторон СН или НН трансформатора по выражению:
где Wуррасч , Wуруст - расчетное и принятое к установке на реле число витков уравнительных обмоток.
В формулу (1.13) подставляется наибольшее из двух полученных значений Iнбmax.
Iкзmax - максимальное значение внешнего тока к.з. на одной из сторон СН или НН трансформатора. В формулу (1.13) подставляется значение, соответствующее к.з. на той стороне трансформатора, для которой берется.
tg=0,8 - для реле ДЗТ - 2 (соответствует минимальному торможению по заводской характеристике ).
Iнб=(110,1+0,16+0,01)*835,59=225,61 А
Графическое представление защит трансформатора
В соответствии с перечнем защит трансформатора, необходимо составить полную схему защит трансформатора в трехфазном начертании. Для этого на силовой схеме трансформатора показываются вторичные цепи (токовые и оперативные), включая выходные цепи защит трансформатора.
Рисунок 2 - схема включения тормозной обмотки на сумму токов плеч СН и НН трансформатора
3.5 Расчет максимальной токовой защиты трансформатора
Определяется коэффициент чувствительности защиты при к.з. за трансформатором в зоне действия защиты
где Iкзmin(2) - значение минимального тока двухфазного к.з. Найденного в выражении (1.9);
Кт , Ксх - коэффициенты трансформации и схемы соединения Т.Т. со стороны ВН трансформатора;
Wg - принятое к установке на реле число витков дифференциальной обмотки ;
Fср - магнитодвижущая сила для реле ДЗТ - 2.
Значение Кч должно быть больше или равно 2.
3.6 Расчет максимальной токовой защиты трансформатора во внешних коротких замыканиях
Ток срабатывания МТЗ в общем случае определяется по выражению:
где Кз - коэффициент запаса;
Ксзп - коэффициент, учитывающий режим самозапуска двигателей.
Принимается:
Ксзп=1 - для МТЗ со стороны ВН и тяговой обмотки трансформатора;
Ксзп=1,6 - для МТЗ со стороны районной обмотки трансформатора;
Кв - коэффициент запаса реле. Для реле типа РТ-40 Кв=0,85;
Iнmах - максимальный ток нагрузки. Принимается с учетом допустимой перегрузки соответствующей обмотки трансформатора:
Iнmах =1,5Iн(ВН) - для стороны ВН трансформатора;
Iнmах = 2 Iн(СН, НН) - для стороны тяговой и районной обмотки трансформатора.
А
А
А
Выдержка времени МТЗ вводов тяговой и районной обмоток трансформатора выбирается из условия селективности по отношению к защитам фидеров, питающихся от соответствующих шин. Выдержка времени защит фидеров соответствующих потребителей, а так же ступень селективности t берется из исходных данных.
Выдержка времени МТЗ со стороны ВН трансформатора должна удовлетворять условиям:
где tмтз(сн), tмтз(нн) - выдержка времени МТЗ вводов среднего и низкого напряжения, вычисленные ранее;
t - ступень выдержки времени.
Из найденных значений принимается наибольшее. Принимаем 1,6 с.
Максимальная токовая направленная защита.
Первичный ток срабатывания пусковых реле выбирается по выражению:
Iсз =0,3Iн(вн)
где Iн(вн) - номинальный ток трансформатора на стороне ВН.
Iсз1=0,3131,25=39,375 А
Iсз2==0,984 А
Максимальные токовые защиты от ненормальных режимов.
Первичный ток срабатывания защиты от перегрузки на стороне ВН трансформатора определяется по выражению:
где Кз=1,05, Кв=0,85.
Ig==4,053 А
Первичный ток срабатывания автоматики обдува трансформатора определяется из условия:
Iсз =0,7Iн(вн)
Iсз =0,7131,25=91,875 А
Iсз==2,297 А
Список использованных источников
1. Требования ЕСКД к текстовым документам. Положение об издании учебно - методической литературы в институте. Куйб. полиграф. объединения.
2. Справочник по электроснабжению железных лорог. Т.2/Под ред К.Г. Марквардта. М.: Транспорт, 1981, 392с.
3. Давыдова И.К., Попов Б.И., Эрлих В.М. Справочник по эксплуатации тяговых подстанций и постов секционирования. М.: Транспорт, 1978. 416с
4. Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. Л.: Энергоатомиздат, 1985. 296с.
5. Фигурнов Е.П. Релейная защита устройств электроснабжения железных дорог: Учебник для вузов ж.д. транспорта. М.:транспорт, 1981. 216с.
6. Марквардт К.Г. Электроснабжение электрифицированных железных дорог: Учебник для вузов ж.д. транспорта. М.: Транспорт, 1982. 528с.
7. Векслер М.И. Защита тяговой сети постоянного тока от токов короткого замыкания. М.: Транспорт, 1976. 120с.
8. Программа по расчету минимальных токов к.з. и выбору уставок защиты фидеров 3,3 кВ (библиотека расчетных программ для персональных компъютеров. Каф. ЭСЖТ).
9. Инструкция по техническому обслуживанию оборудования тяговых подстанций и постов секционирования электрифицированных железных дорог. М.: Транспорт, 1976. 64с.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Расчет уставок защит на тяговой подстанции для понижающего трансформатора и фидеров тяговой нагрузки. Определение уставок защит постов секционирования (ПС) и пунктов параллельного соединения (ППС) для одной межподстанционной зоны, подбор оборудования.
курсовая работа [59,8 K], добавлен 30.11.2009Расчет тока КЗ во всех точках защищаемой сети. Выбор основных видов защит на линиях и на трансформаторах. Определение уставок срабатывания защит и реле. Выбор микроэлектронных реле. Расчет РЗ электродвигателей и релейной защиты силовых трансформаторов.
курсовая работа [182,1 K], добавлен 10.01.2011Комплект защиты фидера тяговой подстанции, функциональная схема, расчет установок электронных защит фидера тяговой подстанции. Ненаправленная дистанционная защита ДС1, ускоренная токовая отсечка. Расчет уставок защит фидера поста секционирования.
курсовая работа [525,6 K], добавлен 05.10.2009Определение мощности районных потребителей отпаечной тяговой подстанции; выбор понижающего трансформатора. Разработка схемы замещения и расчет тока короткого замыкания. Подбор и проверка основного оборудования ТП переменного тока промышленной частоты.
курсовая работа [610,2 K], добавлен 14.05.2013Выбор оборудования подстанции, числа и мощности трансформаторов собственных нужд и источников оперативного тока. Сравнение релейных защит с использованием электромеханических и микропроцессорных устройств релейной защиты. Расчет токов короткого замыкания.
дипломная работа [4,0 M], добавлен 01.10.2013Техническая характеристика принципиальной схемы системы тягового электроснабжения переменного тока 2х25 кВ: принцип устройства, векторная диаграмма, преимущества и недостатки. Питание потребителей электричества от тяговой подстанции железной дороги.
контрольная работа [30,8 K], добавлен 13.10.2010Выбор уставок срабатывания цифровой защиты фидеров контактной сети постоянного тока для действующего участка железной дороги. Программное обеспечение, подготовка данных для тяговых и электрических расчетов, технико-экономическое обоснование проекта.
дипломная работа [1,3 M], добавлен 05.09.2010Выбор видов и места установки релейных защит для элементов схемы, расчёт параметров защиты линий при коротких замыканиях, защит трансформатора, параметров дифференциальной защиты при перегрузках (продольной и с торможением). Газовая защита и её схема.
курсовая работа [365,1 K], добавлен 21.08.2012Расчет токов короткого замыкания и релейной защиты для рассматриваемого фрагмента электрической сети. Организация и выбор оборудования для выполнения релейной защиты. Расчет релейной защиты объекта СЭС. Выбор трансформатора тока и расчет его нагрузки.
курсовая работа [911,3 K], добавлен 29.10.2010Выбор релейных защит для всех элементов транзитной подстанции и составление графика селективности. Расчет уставок, разработка принципиальной и функциональной схем защиты фидера контактной сети, разработка методик их наладки. Проверка трансформаторов тока.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 23.11.2012
