Разработка релейной защиты участка сети

Размещено на http://www.allbest.ru/

Курсовая работа

по дисциплине "Релейная защита"

Тема: "Разработка релейной защиты участка сети"

Выполнил студент

группы 10606112

Кулявец Д.А.

Руководитель: Ф.А. Романюк



Введение

Исходные данные к курсовой работе, это схема энергосистемы, имеющая разветвлённую сеть 110/10,5 кВ, два источника питания, нагрузка.

Основная задача курсовой работы изучить и освоить принцип выбора параметров различных элементов энергосети, а также различных защит применяемых в зависимости от параметров того или иного электрооборудования, режима сети в котором работает это электрооборудование. В ходе работы необходимо выбрать защиты всех элементов схемы и рассчитать параметры двух заданных элементов Л4 и Т1.

При расчете параметров в учебных целях допускается вычисление приближенных значений токов короткого замыкания (КЗ). Точность, а, следовательно, и принимаемые допущения зависят от назначения расчетов

Целью данной курсовой работы является разработка релейной защиты участка сети заданной схемы. Защита должна обладать следующими свойствами: селективностью, устойчивостью и надежностью функционирования. Главная задача проектируемых устройств защиты - обеспечение надежности электроснабжения потребителей.



1. Выбор видов и места установки релейных защит для элементов сети, указанных в задании

Исходные данные к работе: схема сети №1 представлена на рисунке 1.1; вариант исходных данных №14 представлен в таблице 1.1. Необходимо разработать релейную защиту для трансформатора Т2 и линии Л4.

Рисунок 1.1 - Схема заданной сети №1

Таблица 1.1 - Исходные данные

G1(МВА)	1700	UH1 (кВ)	110
X*G1мин	0,43	UH2 (кВ)	10,5
X*G1макс	0,4	Т1,Т2	ТМН-63000
G2(МВА)	800	Н1=Н2 (МВА)	39,06
X*G2мин	0,33	Л4	(АС мм2)	95
X*G2макс	0,3	Л4	(км)	10
Л1,Л2, Л3 (АС мм2)	120	Н3 (МВА)	5,65
Л1 (км)	77	Л5	(АС мм2)	70
Л2 (км)	81	Л5	(км)	9,0
Л3 (км)	-	Н4 (МВА)	3,95

Величины нагрузок приняты 50 % от заданных в варианте исходных данных №1.

МТЗ max П6 = 0.6 с.;

МТЗ max П5 = 1.1 с.;

МТЗ max П4 = 1.6 с.

Для каждого участка сети выберем защиту и место установки соответствующей защиты [1], выбранные защиты представлены в таблице 1.2.

Таблица 1.2 - Выбор защит для элементов сети

Элемент сети	Защита
Линий 110 кВ
	Защита от многофазных КЗ	Защита от однофазных КЗ
Л1	Дистанционная трёхступенчатая защита, устанавливается с двух сторон	Токовая направленная защита нулевой последовательности, устанавливается с двух сторон
Л2	Дистанционная трёхступенчатая защита, устанавливается с двух сторон	Токовая направленная защита нулевой последовательности, устанавливается с двух сторон
Линии 10,5 кВ
	Зашита от многофазных КЗ	Защита от замыканий на землю
Л4	МТЗ в сочетании с ТО без выдержки времени, место установки в начале линии	Общая неселективная сигнализация нулевой последовательности, устанавливается в начале линии
Л5	МТЗ в сочетании с ТО без выдержки времени, место установки в начале линии	Общая неселективная сигнализация нулевой последовательности, устанавливается в начале линии
Трансформаторы
	Защита от многофазных КЗ	Защита от внешних КЗ и перегрузок	Защита от витковых замыканий, от повреждения магнитопровода трансформатора
Т1	Продольная дифференциальная токовая защита без выдержки времени	МТЗ, устанавливается со стороны источника питания	Газовая защита
Т2	Продольная дифференциальная токовая защита без выдержки времени	МТЗ, устанавливается со стороны источника питания	Газовая защита



2. Выбор трансформаторов тока и их коэффициентов трансформации

Для определения расчётного коэффициента трансформации определим первичный максимальный рабочий ток нагрузки.

Для защиты линии Л4:

.

Расчётный коэффициент трансформации;

.

Пользуясь справочником, по номинальному напряжению линии и расчетному коэффициенту трансформации выбираем стандартный трансформатор тока с тем же или ближайшим большим коэффициентом трансформации [2]. Для линии Л4 принимает трансформатор тока ТЛМ-10-У3 300/5.

Для защиты трансформатора Т2:

Для защиты от сверх токов внешних КЗ и перегрузок (МТЗ с комбинированным пуском напряжения или без него):

;

.

Принимаю трансформатор ТЛМ-10-У3 300/5.

Для дифференциальной защиты трансформатора Т2:

Рассчитываю первичные номинальные токи силового трансформатора на стороне высшего напряжения:

;

.

Для стороны высшего напряжения принимаю трансформатор тока ТФЗМ-110Б-1 350/5.

Рассчитываю первичные номинальные токи силового трансформатора на стороне низшего напряжения:

;

.

Для стороны низшего напряжения принимаю трансформатор тока ТПШЛ-10-У3 4000/5.



3. Расчёт токов КЗ необходимых для выбора уставок и проверки чувствительности защит

Принимаю базисные условия:

; ; .

Рассчитываем сопротивления элементов схемы замещения:

Определим максимальные значения токов коротких замыканий (именованные единицы). Для этого рассчитаем максимальный режим, в котором генераторы обладают минимальным сопротивлением, а расчетным видом короткого замыкания является трехфазное КЗ.

Рисунок 3.1 - Схема замещения для расчётов токов КЗ

Определим минимальные значения токов коротких замыканий (именованные единицы). Для этого рассчитаем минимальный режим, в котором генераторы обладают максимальным сопротивлением, а расчетным видом короткого замыкания является трехфазное КЗ.



Рассчитываем токи КЗ для защищаемой линии Л4 в зависимости от длины самой линии в точках К2-К6.

Максимальный режим:

Токи трёхфазного КЗ:

Минимальный режим:

Токи трёхфазного КЗ:

Далее вычисляем токи двухфазных коротких замыканий. Они находятся как токи трехфазных КЗ, умноженные на коэффициент .

Результаты расчётов для различных режимов работы сводим в таблицы (рисунок 3.2 и рисунок 3.3).

Рисунок 3.2 - Токи КЗ в максимальном и минимальном режимах

Рисунок 3.3 - Распределение токов КЗ по длине линии Л4



4. Расчёт параметров защит. Выбор типов реле

4.1 Расчёт параметров защиты линии Л4

От многофазных замыканий на землю применим МТЗ в сочетании с ТО без выдержки времени в двухфазном, двух релейном исполнении, от однофазных замыканий - общую неселективную сигнализацию нулевой последовательности с действием на сигнал.

Произведём расчёт параметров срабатывания ТЗ.

Ток срабатывания ТО без выдержки времени:

Так как в первую ступень ТЗ не вводится выдержка времени, то время срабатывания ТО будет определяться временем отключения выключателя.

Зона, защищаемая отсечкой, определяется по кривым спадания токов КЗ в максимальном и минимальном режимах для защищаемой линии. Для построения плавной кривой изменения тока КЗ вдоль линии нужно иметь токи КЗ на расстоянии 0; 0,25;0,5; 0,75; 1 длины линии. Отсечка считается эффективной, если она защищает не менее 20% длины линии.

Рисунок 4.1 - Характеристики спадания токов КЗ на линии Л4



Как видно из рисунка ТО без выдержки времени эффективна, так как защищает более 20 % линии Л4.

Рассчитываем коэффициент чувствительности при трёхфазном КЗ для первой ступени:

Рассчитываем коэффициент чувствительности при двухфазном КЗ для первой ступени:

Ток срабатывания измерительного органа (ИО) будет равен:

Для первой ступени ТЗ выбираем ИО - РТ 40/10.

Рассчитываем параметры срабатывания МТЗ.

Ток срабатывания третьей ступени (МТЗ) на линии Л4 выбирается по условию:

,

где - коэффициент самозапуска двигателей нагрузки;

- коэффициент возврата, равный 0,8 для реле РТ-40;

- коэффициент отстройки, он равен 1,2 для реле косвенного действия.

Коэффициент самозапуска двигателей нагрузки:

Найдем рабочий максимальный ток:

Сопротивление обобщенной нагрузки в именованных единицах:

где - сопротивление обобщенной нагрузки в относительных единицах, принимаем равным 0.35.

Находим суммарное сопротивление:

Ток самозапуска двигателей нагрузки, а также коэффициент самозапуска:



Ток срабатывания защиты:

Коэффициент чувствительности:

Чувствительность защиты достаточна.

Определим ток срабатывания измерительного органа МТЗ:

Время срабатывания МТЗ:

Для третьей ступени выбираем ИО РТ 40/20 и орган ВВ ЭФ122. Выбираем исполнительные органы реле промежуточные РП-23 и указательное реле РУ-21/220.

Для защиты от однофазных замыканий на землю используется токовая защита реагирующая на значения токов нулевой последовательности. Токовое реле подключается к трансформатору нулевой последовательности и действует на сигнал без ВВ.



4.2 Расчёт параметров защит трансформатора Т2

4.2.1 Расчёт дифференциальной защиты с РНТ

Производим расчёт токовой дифференциальной защиты трансформатора. Определяем вторичные токи в плечах исходя из выбранных трансформаторов тока.

Сторона с большим вторичным током называется основной.

Первичный ток срабатывания защиты выбирается по 2 условиям:

1. По условию отстройки от максимального тока небаланса при внешних КЗ.

2. По условию отстройки от бросков тока намагничивания.

С учётом РПН рассчитывается по формуле:

Выбирается максимальный из 2 токов, т.е.

Ток срабатывания реле:



Для реле серии РНТ ампервитков, где _ намагничивающая сила срабатывания реле. Исходя из этого, число витков рабочей обмотки:

принимаем витков;

принимаем витков.

Вычислим дополнительный ток небаланса , который обусловлен неравенством расчётного и выбранного числа витков:

Определим суммарный ток небаланса и значение :



Так как , то делаем вывод, что число обмоток витков выбрано правильно.

Определим ток в реле при двухфазном КЗ на стороне низшего напряжения:

Определим коэффициент чувствительности:

Чувствительность защиты на базе РНТ достаточна.

4.2.2 Расчёт защиты с ДЗТ

Расчёт защиты с ДЗТ производится в учебных целях.

Тормозная обмотка подключается со стороны низшего напряжения силового трансформатора.



принимаем витков;

принимаем витков;

Определим суммарный ток небаланса и значение :

принимаем 6 витков;

4.2.3 Расчёт защиты от сверхтоков внешних КЗ

Предусмотрим МТЗ в двухфазном двухрелейном исполнении на стороне высшего напряжения.

Определим максимальный рабочий ток, ток срабатывания защиты и ток срабатывания реле:

Коэффициент чувствительности МТЗ на стороне низшего напряжения:

4.2.4 Защита от перегрузки

4.2.5 Газовая защита

Газовая защита предназначена для защиты силовых трансформаторов с масляным заполнением, снабженных расширителями, от всех видов внутренних повреждений, сопровождающихся выделением газа, ускоренным перетеканием масла из бака в расширитель, а также от утечки масла из бака трансформатора.

Измерительным органом газовой защиты является газовое реле. Газовое реле представляет собой металлический сосуд с двумя поплавками (элементами), который врезается в наклонный трубопровод, связывающий бак трансформатора с расширителем.

При нормальной работе трансформатора газовое реле заполнено трансформаторным маслом, поплавки находятся в поднятом положении и связанные с ними электрические контакты - разомкнуты. При незначительном повреждении в трансформаторе (например, витковое замыкание) под воздействием местного нагрева из масла выделяются газы, которые поднимаются вверх, к крышке бака, а затем скапливаются в верхней части газового реле, вытесняя из него масло. При этом верхний из двух поплавков (элементов) опускается вместе с уровнем масла, что вызывает замыкание его контакта, действующего на предупредительный сигнал.

При серьезном повреждении внутри трансформатора происходит бурное газообразование, и под воздействием выделившихся газов масло быстро вытесняется из бака в расширитель. Поток масла проходит через газовое реле и заставляет сработать нижний поплавок (элемент), который дает команду на отключение поврежденного трансформатора. Этот элемент срабатывает также и в том случае, если в баке трансформатора сильно понизился уровень масла (например, при повреждении бака и утечке масла).

Газовая защита является очень чувствительной и весьма часто позволяет обнаружить повреждение в трансформаторе в самой начальной стадии. При серьезных повреждениях трансформатора газовая защита действует достаточно быстро: 0,1 - 0,2 с (при скорости потока масла не менее чем на 25% выше уставки).

Благодаря этим достоинствам газовая защита обязательно устанавливается на всех трансформаторах мощностью 6,3 МВА и более. Допускается установка газовой защиты и на трансформаторах от 1 до 4 МВА. На трансформаторах с РПН дополнительно предусматривается отдельная газовая защита устройства РПН.

релейный энергетический электрический трансформатор



Список использованных источников

1. Правила устройства электроустановок. Раздел 3. - 6-е изд., переаб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1985.

2. Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. Электрическая часть станций и подстанций. Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования. - М.: Энергоатомиздат, 1989.

3. Чернобровов Н. В., Семенов В. А. Релейная защита энергетических систем. - М: Энергоатомиздат, 1998.

4. Методические указания к курсовому проектированию по дисциплине "Релейная защита" для студентов специальности 1-53 01 04 "Автоматизация и управление энергетическими процессами". Романюк Ф. А., Тишечкин А. А., Бобко Н. Н., Глинский Е. В. И др. - Мн:БНТУ, 2007.

5. Шабад М. А. Расчёты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. _ Л.: Энергоатомиздат, 1985.

6. Федосеев А. И. Релейная защита электрических систем. - И.: энергия, 1976.

Размещено на Allbest.ru