Размещено на http://www.allbest.ru/

Задание

Задание 1:

Разработать защиту от всех видов повреждения для трансформаторов Т1 иТ2 и защиту линий W1 и W2. 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.

Задание 2:

Разработать РЗ двигателей, данные которого приведены в табл. 5 и 6.

1. Определить 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 схему.

Задание 3:

Разработать автоматическое включение резерва (АВР) секционных выключателей.

Составить принципиальную схему АВР.

Таблица 1

Параметры линий

Обозначение на схеме	Uн, кВ	Длинна линий, км
W1,W2	35	50
W3,W4	10	12

Таблица 2

Параметры системы

Обозначение на схеме	Uн., кВ	Мощность, МВА	Сопротивление системы (о. е)
С	35	700	0,44

Таблица 3

Параметры трансформаторов

Обозначение на схеме	Номинальное напряжение, кВ	Номинальная мощность, МВА	Напряжение КЗ, %
Т1, Т2	35/10	10	7,5
Т3, Т4	10/0,4	1,6	5,5

Таблица 4

Данные асинхронных двигателей

Номинальное напряжение, кВ	Мощность, кВт	cos?	?	Условия пуска
	М1	М2	М3	М4	М5
0,4	24	10	5,1	4,7	8,7	0,8	0,86	легкие

Таблица 5

Данные высоковольтного двигателя

Тип двигателя	Мощность, кВт	cos?	?, %	Uном, кВ	n, об/мин	Кратность пускового тока	Мощность КЗ, МВА.
Асинхронный	500	0,88	95	10	590	4	70



Рис. 1 Принципиальная схема системы электроснабжения



Введение

При работе энергетической системы электроснабжения возникают различные ненормальные режимы ее работы, к ним относятся режимы коротких замыканий, перегрузки, снижение напряжения, падение частоты и другие.

В целях сохранности оборудования и обеспечения потребителей бесперебойным электроснабжением, повреждения и ненормальные режимы работы энергосистемы должны оперативно ликвидироваться и локализироваться, что обеспечивается автоматическими устройствами релейной защиты.

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



1. Расчёт токов короткого замыкания

Рис. 1.1. Расчётная электрическая схема.

Определяем параметры элементов расчетной сети по участкам схемы (рис. 2).

Определение параметров линии W1, W2.

,

где номинальная мощность трансформатора,

,

Сечение линии выбираем по экономической плотности тока для алюминиевых проводов при [5].



По [1.Табл. П1, П4] выбираем провод АС-150 с удельным активным сопротивлением , реактивным сопротивлением .

Определяем параметры линии W3, W4.

На линии W3 подключаем трансформатор мощностью 1600 кВА напряжением 10 кВ и один двигатель мощностью 500 кВт.

Ток в линии W3 будет определяться по формуле:

Сечение кабеля выбираем по экономической плотности тока для кабеля с алюминиевыми жилами при ч. [2].

По табл. 2.8 [2] выбираем кабель марки ААБ2лШпУ-10 (3?120) с .

Удельное активное сопротивление линии равно . Удельное реактивное сопротивление .

Расчет токов короткого замыкания будем производить в относительных единицах. Принимаем базисную мощность .

Рассчитываем сопротивления схемы замещения. ЭДС системы ; ЭДС генераторов ; ЭДС двигателей

Рассчитываем сопротивления системы:

Реактивное сопротивление:

,

где - относительное сопротивление системы;

- номинальная мощность системы.

,

Активное сопротивление системы принимаем r1=0.

Сопротивления линий W1, W2:

Реактивное сопротивление:

,

где - реактивное сопротивление линии, - длина линии,

Активное сопротивление линий:

,

где - активное сопротивление линии

Сопротивление линий W3, W4:

Реактивное сопротивление:

,

где - реактивное сопротивление линии; - длина линии

Активное сопротивление линий:

,

где - активное сопротивление линии

Сопротивления двигателя:

Реактивное сопротивление:

,

где - номинальная мощность двигателя, МВА:

- относительное переходное сопротивление двигателя

Активное сопротивление двигателя:

Сопротивления трансформаторов Т1, Т2:

Реактивное сопротивление:

;

Активное сопротивление:

,

Сопротивления трансформаторов Т3, Т4:

Реактивное сопротивление:



Активное сопротивление:

;

Рис. 1.2

1.1 Расчет короткого замыкания в точке К1

Xk1.1=X6=334 Ом, rk1.1 = r6=19,67 Ом

Соединяем последовательно Xк1.1.(rк1.1.) и линию W3:



ЭДС двигателя:

Соединим последовательно Xк1.2.(rк1.2.) и трансформатор Т1:

Соединим последовательно Х1 и r1

Эквивалентное сопротивление в точке К1 равно:

Эквивалентное ЭДС в точке К1 равно:

Базисный ток в точке К1:



Трехфазный ток короткого замыкания:

Ударный ток:

,

где ,

;

,

Двухфазный ток короткого замыкания:



1.2 Расчет короткого замыкания в точке К2

Для расчета короткого замыкания в точке К2 соединим последовательно Х1, Х2, Х8; r1, r2, r8:

;

Соединим последовательно ХК2.2. (rК2.2.) и линию W3:

Эквивалентное сопротивление в точке К2:

Эквивалентное значение ЭДС в точке К2 равно:



Базисный ток:

,

Трехфазный ток короткого замыкания:

,

Ударный ток в точке К2 равен:

;

;

,

,

Двухфазный ток короткого замыкания:



1.3 Расчет короткого замыкания в точке К3

xK3.1=x6=334; rK3.1=r6=19,67

Соединим последовательно Х1, Х2, Х4, Х8; r1, r2, r4, r8:

Эквивалентное сопротивление в точке К3 равно:

Эквивалентное значение ЭДС равно:

Базисный ток в точке К3 равен:

Трехфазный ток короткого замыкания:

,

Ударный ток:

;

;

,

Двухфазный ток короткого замыкания:

1.4 Расчет короткого замыкания в точке К4

Расчет будем производить в именованных единицах, учитывая не только сопротивления всех элементов схемы замещения, но и сопротивления контактов. При коротком замыкании на стороне НН трансформатора активное переходное сопротивление контактов .

Сопротивления в именованных единицах определяются по формуле:

,

где - сопротивление в относительных единицах;

- коэффициент трансформации

Ток трехфазного короткого замыкания:

Ударный ток:



;

,

Двухфазный ток короткого замыкания:

1.5 Расчет короткого замыкания в точке К5

Определение параметров линии W3, W4:

Сечение линии выбираем по экономической плотности тока



По [2.табл. 2.1] между точками 5-6, 8-9, 12-13 выбираем шины ШРА-4 25?3 с допустимым током , удельным активным сопротивлением:

Активное сопротивление между точками:

5-6:

8-9:

12-13:

На участке 11-12 выбираем кабель АВВГ (4?35) с

при прокладке в земле и Iдоп.= 99А при прокладке в воздухе:

11-12:

Ток трехфазного короткого замыкания:



Ударный ток:

;

;

,

Двухфазный ток короткого замыкания:



1.6 Расчет короткого замыкания в точке К6

Для двигателей М1 и М2 принимаем провод марки АПВ (4х6), , .

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

Для прямой последовательности:

Для нулевой последовательности:

;

;

;

;

В именованных единицах:

Ток трехфазного короткого замыкания:

;

Ударный ток:

;



;

,

Однофазный ток:



2. Выбор тока плавкой вставки предохранителей для защиты асинхронного электродвигателя

Ток плавкой вставки предохранителя для лёгких условий пуска определяем по формуле (9).

,

где 2,5 - коэффициент для лёгких условий пуска;

- пусковой ток двигателя равный ;

- номинальный ток двигателя.

ток замыкание предохранитель релейный

,

где = 5 кВт - номинальная мощность двигателя;

= 0,38 кВ - номинальное напряжение;

- коэффициент мощности;

- коэффициент полезного действия.

,

Выбираем предохранитель ПН-2 с током плавкой вставки 125 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	0,38	53,631	268,156	107,263	125	ПН-2	0,04
М2	10	0,38	22,346	111,73	44,692	50	ПН-2	0,005
М3	5,1	0,38	11,397	56,985	22,794	25	ПН-2	0,003
М4	4,7	0,38	10,5	52,5	21	25	ПН-2	0,003
М5	8,7	0,38	19,441	97,205	38,882	40	ПН-2	0,004

Выбор тока плавкой вставки предохранителя, питающего группу электродвигателей при лёгких условиях пуска определяется по формуле:

где = 0,85-0,9 - коэффициент спроса;

- пусковой ток наиболее мощного электродвигателя;

Выбираем предохранитель ПН-2 с плавкой вставкой на 200 А. Время перегорания плавкой вставки 0,08 с.



3. Выбор уставок автоматов

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

Для двигателя М1 с =53,631 А ток уставки максимального расцепителя автомата равен:

Выбираем автомат АЕ2050 с номинальным током расцепления 80А с уставкой на 480А.

Для остальных электродвигателей расчёт уставок максимальных расцепителей аналогичен, а данные расчётов сводятся в табл. 2.2.

Таблица 2.2.

Обозначение на схеме	Pн, кВт	Iн, А	Iп, А	Iуст. расц. А	Iуст. станд. А	Iн.расц., А	Тип автомата
М1	24	0,38	53,631	67,039	80	6	АЕ2050
М2	10	0,38	22,346	58,865	63	6	АЕ2040М
М3	5,1	0,38	11,397	26,493	31,5	6	АЕ2030ММ
М4	4,7	0,38	10,5	26,25	31,5	6	АЕ2030ММ
М5	8,7	0,38	19,441	48,063	50	6	АЕ2040М

Выбор уставки мгновенного расцепления автомата, питающего группу электродвигателей:

,



где пусковой ток наиболее мощного двигателя.

0,85?0,9 - коэффициент спроса.

Выбираем автомат АЕ2066 на 200А с номинальным током расцепителя 200А и уставкой 1200А.

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

,

где номинальный ток трансформатора мощностью 1600 кВА.

Выбираем автомат АВМ-20Н с током на 2500А с уставкой на 4000А.



4. Проверка чувствительности предохранителя

Чувствительность предохранителя проверяем по условию:

где ток однофазного замыкания на землю, (см. К6 (точка 16))

Для двигателя М1 ;

для двигателя М2 ;

для двигателя М3 ;

для двигателя М4 ;

для двигателя М5 .

Для предохранителя FU3

Следовательно, видим, что выбранные предохранители обладает достаточной чувствительностью.



5. Проверка чувствительности автоматов

Чувствительность автоматов проверяем по условию [9]:

- для автоматов с до 100А.

Для двигателя М1 ;

для двигателя М2 ;

для двигателя М3 ;

для двигателя М4 ;

для двигателя М5 .

Следовательно, выбранные автоматы обладают достаточной чувствительностью.

Чувствительность вводного автомата проверяется по условию:

,

где ток двухфазного КЗ на стороне НН трансформатора.

Из расчетов делаем вывод, вводной автомат обладает достаточной чувствительностью.



6. Время срабатывания предохранителя и автомата

Время срабатывания плавкой вставки предохранителя определяем по кривым [3] 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 Iпл=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 0,003с - время перегорания плавкой вставки предохранителя FU4 двигателя М4.

Селективность по типу между последовательно установленными предохранителями соблюдается так: , а , т.е. 25-40-50-125 соблюдается условие через четыре интервала.

Автоматы, защищающие двигатели М1-М5 мгновенного действия, т.е. tQF4=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:

Выбираем минимальное стандартное время 0,16с.

Время срабатывания МТЗ на выключателе Q11 определяется по времени срабатывания выключателя QF1 (см. рис. 1) при ступени селективности 0,7с, т.е. tМТЗ.Q11=tQF1+0,7=0,16+0,7=0,86 c.

Время срабатывания МТЗ при Q8 равно tМТЗQ8=tМТЗQ11+0,7=0,86+0,7=1,56 с.

Время срабатывания МТЗ при Q6 равно tМТЗQ6=tМТЗQ8+0,7=1,56+0,7=2,26 c.

Время срабатывания МТЗ при Q3 равно tМТЗQ3=tМТЗQ6+0,7=2,26+0,7=2,96 c

Время срабатывания МТЗ при Q1 равно tМТЗQ1=tМТЗQ3+0,7=2,96+0,7=3,66 с



8. Защита высоковольтного двигателя напряжением 6 кВ

Асинхронные электродвигатели защищают от следующих повреждений и ненормальных режимов работы:

- от междуфазных КЗ в обмотке статора и на её выводах;

- от замыканий на землю обмотки статора;

- от перегрузки;

- от понижения или превышения напряжения.

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 формуле:

,

где Рн = 500 кВт - номинальная мощность;

Uн =10 кВ, номинальное напряжение;

соs = 0,88 - коэффициент мощности;

= 0,95 - коэффициент полезного действия.

,

,

.

Ток срабатывания реле равен:

,

где - коэффициент схемы для схемы соединения реле и трансформатора по схеме полной звезды;

коэффициент трансформации трансформатора тока типа:

ТОЛ-10-I-2-0,5/10Р-300/5 15ВА

Выбираем реле РТ- 40/10 [7] пределы уставки 2,5-10 А, ток срабатывания защиты - 2,5-5 А при последовательном соединении катушек.

Чувствительность защиты проверяем по коэффициенту чувствительности:

,

гдеток двухфазного короткого замыкания

,

где ток трёхфазного короткого замыкания, который определяется по формуле:



,

где МВА - мощность КЗ на шинах двигателя

Согласно расчетам видно, что защита обладает достаточной чувствительностью.

8.2 Защита от замыкания на землю обмотки статора

Для решения вопроса о применении защиты от замыкания на землю определим ток срабатывания защиты по формуле:

,

Где

- коэффициент надёжности;

коэффициент, учитывающий бросок емкостного тока при внешних КЗ на землю.

Принимаем для защиты с временем действия 1?2 с.

Ток замыкания на землю определим по формуле:



где =314 - угловая частота;

емкость двигателя, которая определяется по формуле (9):

,

где коэффициент, учитывающий класс изоляции (класс Б) при ;

- номинальное напряжение;

n=590 об/мин - скорость вращения двигателя;

полная мощность двигателя, определяется по формуле:

,

,

Защиту от замыкания на землю не устанавливаем, т.к. ток замыкания на землю составляет менее 10А при мощности 500 кВт [6].

8.3 Защита двигателя от перегрузки

Для защиты, применяем токовое реле, включённое в одну из фаз. Ток срабатывания защиты от перегрузки определяем по формуле:



,

где коэффициент надёжности при защите с действием на отключение;

коэффициент возврата.

Ток срабатывания реле определяется по формуле:

,

.

Выбираем реле типа РТ-40/2с током срабатывания 2А при последовательном соединении катушек реле. Выдержку времени защиты от перегрузки принимаем 10с, [9].

8.4 Защита двигателя от понижения напряжения

Напряжение срабатывания реле принимаем по формуле:

,

где - коэффициент возврата;

коэффициент надёжности;

коэффициент трансформации трансформатора напряжения типа НАМИТ-10-2УХЛ2.

.

Выбираем реле РН- 54/160 с напряжением срабатывания 47 В. Выдержка времени защиты составляет 10с.

Схема защиты асинхронного двигателя приведена в приложении.

8.5 Проверка трансформаторов тока на 10% погрешность

Для этого, согласно схеме защиты по [3], выбираем формулу для расчета вторичной нагрузки трансформатора тока. Для нашего случая при схеме соединения трансформаторов тока в неполную звезду находим:

где Rпр - сопротивление соединительных проводов, Ом;

Zрф - сопротивление реле, включенных в фазу, Ом;

Zр.обр - сопротивление реле, включенных в обратный провод, Ом;

Rпер = 0,1 Ом - сопротивление переходных контактов.

По [3] определяем

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

S - сечение провода (жилы кабеля), мм²;

- удельная проводимость провода (жилы кабеля), ;

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

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

Для РТ-40 принимаем Sр=0,8 ВА, Sр.обр=0,5ВА, Iср=5,453А, Iср.обр=1,46 А. Тогда

;

;

;

Кратность расчетного первичного тока к I1н трансформатора тока по [4]

,

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 рис.1-12 [4] находим Zн.доп=0,62Ом, что больше расчетного 0,12Ом.

Трансформаторы тока будут работать в заданном классе точности.



9. Расчёт защиты цехового трансформатора

Цеховой трансформатор защищают от следующих повреждений и ненормальных режимов:

- при междуфазных КЗ в обмотках трансформатора и на их выводах;

- при перегрузке;

- при понижении уровня масла в баке трансформатора типа ТМ или при повышении или понижении давления в заполнении бака трансформатора типа ТМ.

- от витковых замыканий в одной фазе.

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

Для защиты трансформатора мощностью до 2500 кВA [9] принимают предохранители с током плавкой вставки:

,

где номинальный ток трансформатора.

,

где номинальная мощность трансформатора Т3.

,

.

По [7] выбираем предохранитель типа ПП-630 с током плавкой вставки на 250 А.

,

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

.

По кривым [11] для и находим время перегорания предохранителя FU1 равное .

Селективность действия предохранителя с автоматом на стороне 0,4кВ проверяем по условию [1]

Для защиты трансформатора от междуфазных КЗ в обмотках и на их выводах принимаем токовую отсечку без выдержки времени с использованием реле типа РТ-40 [1].Схема соединений трансформатора тока и обмоток реле - неполная звезда.

Ток срабатывания защиты (отсечки) определяем по формуле [1]

,

где =1,4 - коэффициент надежности;

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

Ток срабатывания реле определяем по формуле [1]



,

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

= 300/5 - коэффициент трансформации трансформатора тока типа ТВЛМ 6-У3-0,5/10Р

Выбираем реле типа РТ - 40/20 с током срабатывания 20А при параллельном соединении катушек реле по [1] .

9.2 Защита при внешних КЗ

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

Ток срабатывания МТЗ определяем по формуле [1]

,

где =1,2 - коэффициент надежности;

= 3 ? 3,5 - коэффициент самозапуска;

= 0,8 - коэффициент возврата;

.

Ток срабатывания реле определяем по [1]:



,

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

=300/5 - коэффициент трансформации трансформатора тока;

=

Выбираем реле типа РТ- 40/20 с током срабатывания 12 А, соединение катушек параллельное [1].

Выдержка времени МТЗ определяем по формуле с учетом селективности [1]:

,

где =0,25 с - выдержка вводного автомата;

= 0,5с - ступень селективности [1];

=0,5+0,25=0,75.

Чувствительность защиты проверяем по коэффициенту чувствительности:

где

- ток двухфазного КЗ в конце линии , питающей силовой трансформатор

=692,82А - ток срабатывания защиты;

=

Защита обладает достаточной чувствительностью.

9.3 Защита трансформатора от перегрузки

Для защиты от перегрузки устанавливаем одно токовое реле в одну из фаз, так как перегрузка - режим симметричный, ток срабатывания защиты от перегрузки принимаем по формуле [1]:

,

где =1,05 - коэффициент надежности;

=0,8 - коэффициент возврата;

- номинальный ток трансформатора;

Ток срабатывания реле определяем по формуле [1]

Выбираем реле типа РТ-40/10 с током срабатывания 4А при параллельном соединении катушек реле по [1].

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



,

где =0,75 - выдержка МТЗ;

=0,5с - ступень селективности [1]

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

Эта защита выполняется с использованием реле типа РГЧЗ-66/71. Схема защиты приведена в приложении.



10. Расчет релейной защиты кабельных линий 6кВ

Для защиты линии 6 кВ устанавливаем токовую отсечку, максимальную токовую защиту (МТЗ) с выдержкой времени и защиту от замыкания на землю.

10.1 Расчёт токовой отсечки

Ток срабатывания токовой отсечки определяется по формуле [9]:

где - коэффициент отсечки;

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

,

где - ток трехфазного КЗ на шинах 0,4 кВ трансформатора Т3, (см. точка.5);

- напряжение на шинах НН трансформатора Т3;

- напряжение на шинах ВН трансформатора Т3;

Ток срабатывания реле определяем по формуле [9]:



,

где - коэффициент схемы для схемы соединения обмоток трансформаторов тока и реле по схеме неполной звезды [9];

коэффициент трансформации трансформаторов тока типа

ТВЛМ6-У3-400/5-0,5/10Р (см. раздел 1)

.

Выбираем реле РТ-40/10 с током срабатывания 10 А при параллельном соединении катушек реле [10].

Чувствительность защиты определяем по коэффициенту чувствительности:

где ток двухфазного КЗ в месте установки защиты, (см. точка 3)

Защита обладает достаточной чувствительностью.

10.2 Расчёт МТЗ линии 6 кВ

Ток срабатывания МТЗ определяем по формуле [9]:



где коэффициент надёжности;

коэффициент самозапуска;

- коэффициент возврата

-максимальный рабочий ток, (см. раздел 1)

Ток срабатывания реле определяем по формуле [9]:

,

где - коэффициент схемы для схемы соединения обмоток трансформаторов тока и реле по схеме неполной звезды [9];

коэффициент трансформации трансформаторов тока

Выбираем реле РТ-40/50 с током срабатывания 30А при последовательном соединении катушек реле [10].

Чувствительность защиты определяем по коэффициенту чувствительности:

,

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

,

Защита обладает достаточной чувствительностью.

Время срабатывания защиты определяем по условию [9]:

,

где - время срабатывания плавкой вставки предохранителя, защищающего трансформатор Т3;

ступень селективности.

.

10.3 Защита от замыкания на землю линии 6 кВ

Для защиты от замыкания на землю линии 10 кВ принимаем защиту нулевой последовательности.

Ток срабатывания защиты нулевой последовательности определяем по формуле [9]:

где для защиты, работающей с выдержкой времени [9];

коэффициент, учитывающий бросок емкостного тока;

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

,

где U = 6 кВ - напряжение сети;

L = 1,5км - длина линии W3.

Ток срабатывания защиты равен:

Выбираем реле типа РТ-40/10 с током срабатывания 6А при параллельном соединении катушек реле [10].

Чувствительность защиты определяем по коэффициенту чувствительности для кабельных линий [9]:

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

,

Защита обладает достаточной чувствительностью.



11. Расчет релейной защиты воздушных линий 35 кВ

Линия 35 кВ защищается от следующих повреждений и ненормальных режимов:

- от многофазных КЗ в линии;

- от однофазных замыканий на землю.

В качестве защиты от многофазных КЗ принимаем токовую отсечку и МТЗ.

11.1 Расчёт первой ступени МТЗ - токовой отсечки

Ток срабатывания токовой отсечки определяем по формуле [9]:

где - коэффициент отсечки;

- ток трёхфазного КЗ, протекающий через трансформаторы тока при КЗ

на шинах НН трансформатора:

,

где - ток трехфазного КЗ на шинах 6 кВ трансформатора Т1, (см. точка.2);

- напряжение на шинах НН трансформатора Т1;

- напряжение на шинах ВН трансформатора Т1;

Ток срабатывания реле определяем по формуле [9]:

,

где - коэффициент схемы для схемы соединения обмоток трансформаторов тока и реле по схеме полной звезды [9];

коэффициент трансформации трансформаторов тока типа

ТВЛМ6-У3-400/5-0,5/10Р (см. раздел 1)

.

Выбираем реле РТ-40/50 с током срабатывания 23 А при параллельном соединении катушек реле [10].

Чувствительность защиты определяем по коэффициенту чувствительности:

где ток двухфазного КЗ в месте установки защиты, (см. точка 2)

Защита обладает достаточной чувствительностью.



11.2 Расчёт третей ступени МТЗ - МТЗ с выдержкой времени

Ток срабатывания МТЗ определяем по формуле [9]:

где коэффициент надёжности;

коэффициент самозапуска;

- коэффициент возврата

-максимальный рабочий ток, (см. раздел 1)

Ток срабатывания реле определяем по формуле [9]:

,

где - коэффициент схемы для схемы соединения обмоток трансформаторов тока и реле по схеме неполной звезды [9];

коэффициент трансформации трансформаторов тока

Выбираем реле РТ-40/10 с током срабатывания 10А при последовательном соединении катушек реле [10].

Чувствительность защиты определяем по коэффициенту чувствительности:



,

где ток двухфазного КЗ в конце линии, (см. точка 1)

Защита обладает достаточной чувствительностью.

Время срабатывания защиты определяем по условию [9]:

,

где - выдержка времени МТЗ линии 10 кВ

ступень селективности.

11.3 Защита от замыкания на землю линии 35 кВ

В качестве защиты от замыкания на землю линии 110 кВ принимаем токовую защиту нулевой последовательности при соединении трансформаторов тока в фильтр тока нулевой последовательности.

Ток срабатывания защиты выбираем по формуле [9]

где для защиты, работающей с выдержкой времени [9];

- коэффициент самозапуска;

- коэффициент возврата.

Ток срабатывания реле определяем по формуле [9]:

,

где - коэффициент схемы для схемы соединения трансформаторов тока и реле по схеме фильтра нулевой последовательности [9];

коэффициент трансформации трансформаторов тока

Выбираем реле РТ-40/10 с током срабатывания 5А при параллельном соединении катушек реле.

Выдержку времени принимаем 0,6с.



12. Расчёт защиты трансформаторов ГПП

Трансформатор Т1 защищают при следующих повреждениях и ненормальных режимов:

- при междуфазных КЗ в обмотках трансформатора и на их выводах;

- при внешних КЗ;

- при перегрузке;

- при понижении уровня масла в баке трансформатора;

- при витковых замыканиях обмотки одной фазы.

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

Для защиты трансформатора при междуфазных КЗ в обмотках и на их выводах используют дифференциальную защиту на дифференциальном реле типа РНТ - 565.

Расчёт параметров защиты начинается 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;

,

,

.

Принимается большее из двух значений .

Расчётным по чувствительности является двухфазное К.З. на стороне НН трансформатора.

Чувствительность определяется по коэффициенту чувствительности:

,



где

.

Так как условие обеспечивается, то далее расчёт защиты приводим в табличной форме табл. 12.1.

Таблица 12.1

№	Наименование величины	Расчётные выражения для сторон
		ВН	НН
1	Первичный ток защиты трансформатора, А	Выбираем для Uн=35 кВ трансформатор тока типа ТФЗМ 35-600/5- У1-0,5/10Р/10Р	Выбираем для Uн=10 кВ трансформатор тока типа ТВЛМ 6-400/5-У3-0,5/10Р
2	Схема соединения обмоток трансформатора
3	Схема соединения трансформаторов тока
4	Коэффициент схемы
5	Коэффициент трансформации трансформатора тока
6	Вторичный ток в плечах защиты, соответствующий номинальной мощности трансформатора, А
7	Ток срабатывания реле
8	Расчётное число витков обмотки НТТ реле для основной стороны трансформатора. За основную сторону принимаем сторону с большим током срабатывания	, где
9	Предварительно принятое число витков для основной стороны
10	Расчётное число витков НТТ реле для неосновной стороны
11	Предварительно принятое число витков обмотки НТТ реле для неосновной стороны
12	Составляющая первичного тока небаланса обусловленная округлением расчётного числа витков неосновной стороны, А
13	Первичный расчётный ток небаланса с учётом составляющей
14	Уточнённое значение тока срабатывания реле на основной стороне, А
15	Уточнённое значение тока срабатывания защиты на основной стороне, А
16	Действительное значение коэффициента отстройки.

Защита обладает достаточной чувствительностью.

12.2 Защита от внешних коротких замыканий

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

Ток срабатывания защиты определяем по формуле [9]:

где кн=1,2 - коэффициент надежности;

ксзп=1 - коэффициент самозапуска;

кв=0,8 - коэффициент возврата

Iраб. мах - максимальный рабочий ток,

Ток срабатывания реле равен, [9]:

,

где ксх =1,73 - коэффициент схемы для схемы соединения трансформаторов и реле по схеме треугольника [9].

ктт=150/5 - коэффициент трансформации трансформатора тока

Выбираем реле РТ-40/20 с током срабатывания 12 А при параллельном соединении катушек реле [10] .

Выдержка времени:

,

где , (см. расчет МТЗ линии 10 кВ);

t=0,5 с - ступень селективности

Чувствительность защиты проверяем по коэффициенту чувствительности.

где А - ток трехфазного КЗ на шинах НН тр-ра, (см. табл.1-2.точка 3)

Защита обладает достаточной чувствительностью

12.3 Защита от перегрузки

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

Ток срабатывания защиты определяем по формуле [9]:

,

где кн=1,05 - коэффициент надежности;

кв=0,8 - коэффициент возврата;

Iнт=103,923 номинальный ток трансформатора

Ток срабатывания реле равен [9]:

,

Выбираем реле РТ-40/10 с током срабатывания 10 А при параллельном соединении катушек реле [10].

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

Защита от замыканий между витками одной фазы и от понижения уровня масла выполняется с помощью газового реле РГ43-66.



13. Расчет АВР секционного выключателя

Расчет ведем по двум условиям:

а) Выдержка времени АВР должна быть больше времени действия МТЗ отходящих линий, [5]

,

где =0,5?0,7 - ступень селективности;

- выдержка времени МТЗ выключателя Q5

б) Выдержка времени АВР по [5]:

где - выдержка времени АПВ;

=1с - время готовности привода;

= 0,1 - время отключения выключателя;

=0,3?0,5

=1+0,1+0,5=1,6 с

=1,6+0,5=2,1 с

Принимаем =2,5 с

Схема устройства АВР на секционном выключателе СШ ГПП напряжением 6кВ приведена в приложении.



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 35 кВ (Л1 и Л2), кабельных линий 6кВ (Л3 и Л4), высоковольтного синхронного двигателя 6кВ( М6-М11), низковольтных асинхронных двигателей 0,4кВ (М1-М5), АВР секционного выключателя Q5.

Работа выполнена в следующем объеме:

- рассчитаны токи КЗ в объеме, необходимом для выбора уставок и проверки чувствительности;

- выбраны места установки и типы релейной защиты, типы трансформаторов тока и трансформаторов напряжения и коэффициент трансформации;

- рассчитаны уставки защит, выбраны типы реле и проверена чувствительность защит;

- выбраны плавкие вставки предохранителей и уставки автоматов для защиты двигателей 0,4кВ;

- пределены выдержки времени и селективность защит от двигателя до шин ГПП;

- выбраны уставки устройства АВР;

-составлены принципиальные трёхлинейные схемы защит трансформаторов ТП на постоянном оперативном токе, воздушных линий , АВР секционного выключателя Q5 на переменном оперативном токе.

Синхронные электродвигатели защищаю при следующих повреждениях и ненормальных режимах работы:

- при междуфазных КЗ в обмотке статора и на её выводах;

- при замыканий на землю обмотки статора;

- при перегрузки;

- при понижения или превышения напряжения;

- при асинхронном режиме работы.

Для защиты двигателя при междуфазных КЗ в обмотке статора и на её выводах; применяю токовую отсечка.

Чувствительность защиты проверяю по коэффициенту чувствительности:

,

Для решения вопроса о применении защиты при замыкания на землю определяю ток срабатывания защиты, который определяется током замыкания на землю

Ток срабатывания защиты равен 0,1А следовательно защиту при замыкания на землю не устанавливаю, т.к. ток замыкания на землю менее 5А при мощности 630 кВт.

Для защиты двигателя при перегрузке, применяю токовое реле, включённое в одну из фаз. Ток срабатывания защиты при перегрузке определяю по номинальному току двигателя.

,

Защиту двигателя при понижения напряжения выполнил с помощью реле напряжения КY1 подключенного к трансформатору напряжения ЗНОЛ.09-6000/100

Напряжение срабатывания реле определяю по формуле

При асинхронном режиме работы защита должна действовать не только на отключение выключателя, но и на АГП.

Цеховой трансформатор защищают при следующих повреждениях и ненормальных режимах:

- при междуфазных КЗ в обмотках трансформатора и на их выводах;

- при внешних КЗ;

- при замыканиях на землю

- при перегрузке;

- при понижении уровня масла в баке трансформатора типа ТМ

- при замыканиях между витками одной фазы.

Для защиты трансформатора Т4 мощностью до 1000 кВA применяю предохранители типа ПКТ101-6-100 с током плавкой вставки на 60 А.

Для защиты трансформатора Т3 при междуфазных КЗ в обмотках и на их выводах применяю токовую отсечку без выдержки времени, которая действует на отключение выключателя Q10. Схема соединений трансформатора тока и обмоток реле - неполная звезда.

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

Для защиты трансформатора при перегрузке устанавливаю одно токовое реле в одну из фаз, так как перегрузка - режим симметричный.

Любые (даже незначительные) повреждения, а также повышенные нагрева 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.

Газовая защита является универсальной и наиболее чувствительной защитой трансформаторов от внутренних повреждений (реагирует на все виды повреждений, включая витковые замыкания).

Газовая защита выполняется с использованием реле типа РЗТ-80.

Кабельные линии промышленных предприятий защищают при следующих повреждениях и ненормальных режимах:

- при междуфазных КЗ;

- при замыканиях на землю;

- при разрывах фазы;

- при перегрузке;

Для защиты линии 6 кВ при многофазных замыканий устанавливаю двухступенчатую защиту: первая ступень токовая отсечка, вторая - максимальная токовая защита (МТЗ) с выдержкой времени, а также для защиты при замыкании на землю - трансформатор тока нулевой последовательности.

Линия 35кВ защищается при следующих повреждений и ненормальных режимов:

- при многофазных КЗ;

- при замыканий на землю.

- при разрывах фазы;

- при перегрузке;

В качестве защиты при многофазных КЗ применяю двухступенчатую защиту; первая ступень МТЗ - токовая отсечка; вторая ступень МТЗ - МТЗ с выдержкой времени.

В качестве защиты при замыкания на землю линии 35 кВ применяю токовую защиту нулевой последовательности при соединении трансформаторов тока в фильтр тока нулевой последовательности.

Трансформатор ГПП Т1 защищаю при следующих повреждениях и ненормальных режимов:

- при междуфазных КЗ в обмотках трансформатора и на их выводах;

- при внешних КЗ;

- при перегрузке;

- при понижении уровня масла в баке трансформатора;

- при витковых замыканиях обмотки одной фазы.

Для защиты трансформатора при междуфазных КЗ в обмотках и на их выводах использую дифференциальную защиту на дифференциальном реле типа РНТ - 565.

Принцип работы дифференциальной защиты основан на сравнении токов по величине и по фазе со стороны высокой и низкой напряжения трансформатора. Дифференциальная защита, действует без выдержки времени и обеспечивает отключение только поврежденного трансформатора.

При неодинаковых схемах соединения обмоток трансформатора звезда-треугольник токи оказываются сдвинутыми по фазе друг относительно друга на некоторый угол. Угловой сдвиг создаёт большие токи небаланса в реле дифференциальной защиты. Для компенсации углового сдвига вторичные обмотки ТА1, установленные со стороны обмотки ВН трансформатора, соединенной в схему звезды, соединяются в треугольник, как и обмотка НН трансформатора, а вторичные обмотки трансформаторов тока ТА2, установленные со стороны НН трансформатора, соединяются в такую же звезду, как и обмотки ВН трансформатора.

Расчёт параметров этой защиты проводил по двум условиям определения тока срабатывания:

1) по условию защиты от бросков тока намагничивания:

2) по условию отстройки от максимального первичного тока небаланса:

Токи небаланса в схеме дифференциальной защиты возникают из-за погрешности и не однотипности ТТ, из-за изменения коэффициента трансформации при регулировании напряжения, из-за неточного выравнивания вторичных токов в плечах защиты.

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

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

Защита при замыкании между витками одной фазы и при понижения уровня масла выполняется с помощью газового реле РЗТ-80.

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.



Литература

1. В.И. Идельчик "Электрические сети и системы". Москва. Энергоиздат. 1989 г.

2. "Справочник по проектированию электрических сетей и электрооборудования" под редакцией Барыбина Ю.Г., Федорова Л.Е., Зименкова М.Г., Смирнова А.Г. - Москва: Энергоатомиздат, 1991 г.

3. Методические указания и задание к курсовому проекту студентам очной и заочной форм обучения специальности. Тирасполь, ИТИ, кафедра "Электроэнергетики и электротехники", 2013.

4. http://www.websor.ru/aktivnje_i_induktivnje_soprotivleniya.html

5. http://www.emna.ru/katalog/nva/avt_AE_obschiy.htm

6. "Правила устройства электроустановок "- Гоструднадзор ПМР, 2010 г.

7. Жданов Л.С., Овчинников. "Электромагнитные реле тока и напряжения РТ и РН." Библиотека электромонтера. Энергоиздат. 1981 г.

8. http://www.et-energy.ru/content/view/880/884/

9. Журнал "Новости электротехники" №6 2006 г.

10. Рожкова Л.Д., Козулин В.С.-" Электрооборудование станций и подстанций". - Энергооатомиздат, 1989 г.

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

12. Андреев В.А. "Релейная защита и автоматика систем электроснабжения" - М.: Высшая школа, 1991 г.

13. Блок В.М. "Пособие к курсовому и дипломному проектированию" - М.: Высшая школа, 1990 г.

Размещено на Allbest.ru