Главная > Курсовая


Курсовая работа по дисциплине

”Релейная защита и автоматика систем электроснабжения”

вариант 18

Содержание

1. Введение……………………………………………………………………….3

2.Задание на курсовую работу.................................…………………………....4

3. Расчет токов короткого замыкания.....................................………………....6

3.1. Расчет параметров схемы замещения системы электроснабжения.. 6

3.2. Расчет токов короткого замыкания в точке К1………………………8

3.3. Расчет токов короткого замыкания в точке К2………………………8

3.4. Расчет токов короткого замыкания в точке К3………………………8

3.5. Расчет токов короткого замыкания в точке К4………………………9

3.6. Расчет токов двухфазного короткого замыкания…………………..10

4. Защита кабельных линий от ГПП к РП…………………………………….10

4.1. Расчет максимальной токовой защиты…………………………….11

4.2.Токовая отсечка без выдержки времени…………………………..12

5. Защита конденсаторных установок.....................………………..................13

6. Релейная защита понижающих трансформаторов.........………………......14

7. Расчетная проверка трансформаторов тока для РЗ………………………..16

8. Список литературы…………………………………………………………..25

1 ВВЕДЕНИЕ

Релейная защита осуществляет автоматическую ликвидацию поврежде­ний и ненормальных режимов в электрической части энергосистем и является важнейшей автоматикой, обеспечивающей их надёжную и устойчивую работу.

Расчёт релейной защиты (РЗ) заключается в выборе рабочих параметров срабатывания (уставок) как отдельных реле, так и комплексных устройств РЗ при соблюдении требований селективности, чувствительности.

Устройства РЗ должны обеспечивать минимально-возможное время от­ключения короткого замыкания (КЗ) в целях сохранения бесперебойной работы неповреждённой части системы и ограничения степени повреждения элемента системы.

Цель курсового проектирования - научиться производить расчёты уст­ройств релейной защиты и автоматики, выбор уставок защиты заданных присое­динений: линий электропередач, двигателей, понижающих трансформаторов.

2. ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ

Исходными данными для проектирования являются:

1) электрическая схема первичных соединений системы электроснабжения с указанием типов и мощностей электрооборудования, длин линий электропередач, номинальных напряжений и мощностей нагрузок (рис.1.1);

2) здание на курсовую работу по дисциплине «Релейная защита и автоматика элементов систем электроснабжения».

Рис. 1 Схема первичных соединений системы электроснабжения

Задание

на курсовую работу по дисциплине «Релейная защита и автоматика элементов систем электроснабжения»

Студент Хмель В.Н. группа Э-841 вариант 18

система

напряжение

мощность короткого замыкания Sк

длина питающей ЛЭП ВЛ1 (ВЛ2)

35 кВ

900 МВА

7 км

главная понизительная подстанция (ГПП)

напряжение

тип и мощность трансформатора

нагрузка кабельной линии КЛ1 (КЛ2), Ркл1 max= Pкл2 max,

tg

длина кабельной линии КЛ1 (КЛ2)

суммарная длина кабельных линий

10 кВ

ТМН-4000 кВА

Ркл1 max= 1,7 МВт

tg=0,2

1,2 км

16 км

распределительный пункт (РП)

тип и мощность электроустановки (отв. неотв)

длина КЛ от электроустановки до РП

тип привода выключателя

максимальное время срабатывания защиты на РП

КУ-400 квар

140 м

пружинный

0,9 с

Преподаватель ________________ Г.П. Лю

3 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Расчёт токов короткого замыкания необходим для выбора принципов и основных параметров защиты.

Для расчётов параметров срабатывания защит должны быть рассчитаны максимальные токи КЗ, а для оценки чувствительности - минимальные,

Схема замещения системы электроснабжения представлена на рис.2

Сопротивление системы:

Сопротивление воздушной линии электропередачи:

Сопротивление трансформатора с РПН, отнесенное к регулируемой стороне высокого напряжения:

Сопротивление кабельных линий КЛ1 и КЛ2

Сопротивления кабелей выбираем исходя из экономической плотности тока.

Максимальная полная мощность кабельной линии

Экономическое сечение КЛ1 и КЛ2

Согласно табл. 7.28 /7/ выбираем ближайшее большее сечение

Sст=85 мм2:

Сопротивление кабельной линии

Сопротивление кабельной линии от РП до электроустановки:

для конденсаторной установки

Номинальный ток конденсаторной установки

Экономическое сечение

Стандартное сечение, согласно табл. 7.28 /7/ qст =25 мм2:

Сопротивление кабельной линии

    1. Расчет токов короткого замыкания в точке К1

Находим максимально возможный ток короткого замыкания:

3.3. Расчет токов короткого замыкания в точке К2

Находим максимально возможный ток короткого замыкания

Приведение к нерегулируемой стороне низкого напряжения осуществляется по минимальному коэффициенту трансформации:

Минимально возможный ток короткого замыкания

3.4. Расчет токов короткого замыкания в точке К3

Эквивалентные сопротивления до точки К3

Максимально возможный ток короткого замыкания в точке К3:

Приводим к низкой стороне

Минимально возможный ток короткого замыкания в точке К3

3.5. Расчет токов короткого замыкания в точке К4

Аналогично как для точки К3 рассчитаем сопротивления:

Сопротивления кабельной линии

Эквивалентные сопротивления до точки К4

Максимально возможный ток короткого замыкания в точке К4:

Приводим к низкой стороне

Минимально возможный ток короткого замыкания в точке К4:

Результаты расчетов токов короткого замыкания сведены в таблицу:

Таблица 3.1. – Токи трехфазного короткого замыкания

Точка к.з.

К1

К2

К3

К4

Значение тока

IВН

IНН

IВН

IНН

IВН

IНН

IВН

IНН

max

4,85

0,82

2,79

0,798

2,68

0,787

2,648

min

4,85

0,508

2,05

0,49

1,976

0,49

1,976

3.6. Расчет токов двухфазного короткого замыкания

Ток двухфазного короткого замыкания рассчитывается согласно выражению:

Результаты расчетов токов двухфазных коротких замыканий сведены в таблицу.

Таблица 3.2 - Токи двухфазных коротких замыканий в точках

Точка к.з.

К1

К2

К3

К4

Значение тока

IВН

IНН

IВН

IНН

IВН

IНН

IВН

IНН

max

4,219

0,713

2,427

0,694

2,332

0,756

2,304

min

4,219

0,442

1,783

0,426

1,719

0,426

1,719

4 Защита кабельной линии от ГПП к РП

Для линий 6-10 кВ с изолированной нейтралью должны быть предусмот­рены устройства релейной защиты от многофазных КЗ и замыканий на землю.

Защиту от многофазных КЗ следует предусматривать в двухфазном ис­полнении и включать в одни и те же фазы по всей сети данного напряжения для обеспечения отключения с большей вероятностью только одного места повреждения при двойных замыканиях на землю и исключения несрабатывания защи­ты при двойных замыканиях в фазах, где не установлены трансформаторы тока.

На одиночных линиях с односторонним питанием от многофазных КЗ должна устанавливаться, как правило, двухступенчатая токовая защита, первая ступень которой выполнена в виде токовой отсечки (ТО), а вторая - в виде мак­симальной токовой защиты (МТЗ).

Защита от однофазных замыканий на землю должна быть выполнена в виде:

– селективной (устанавливающей повреждённое направление), действующей на сигнал;

  • селективной, действующей на отключение, когда это необходимо по требованиям безопасности.

    1. Расчет максимальной токовой защиты

Максимальный рабочий ток в КЛ1 и КЛ2

Ток срабатывания максимальной токовой защиты (МТЗ) в общем виде:

где - коэффициент отстройки, самозапуска, и возврата реле соответственно.

Для защит линий, имеющих выключатели с пружинным приводом, максимальную токовую защиту и токовую отсечку выполняют на встроенных в привод выключателя реле прямого действия типа РТВ, имеющего ограниченно зависимую характеристику выдержки времени, и реле типа РТМ мгновенного действия. В исходных данных привод выключателя является пружинным, поэтому

Коэффициент самозапуска для линий, питающих промышленную нагрузку можно определить:

где - ток, трехфазного короткого замыкания в точке К3, к которой подключена нагрузка.

При раздельной работе двух линий с устройством автоматического ввода резерва (АВР) на секционном выключателе и действии АВР после отключения одной из них бездействие МТЗ оставшейся в работе линии будет обеспечено выбором тока срабатывания защиты:

где - коэффициент, учитывающий увеличение тока по кабельной линии КЛ1 из-за понижения напряжения при подключении к ней затормозившихся двигателей.

Время срабатывания МТЗ выбирается из условий селективности защиты и термической стойкости защищаемого элемента. Время срабатывания последующей защиты (расположенной ближе к источнику питания)

где - время срабатывания предыдущей защиты (взято согласно заданию);

- ступень селективности.

Принимаем двухфазную двухрелейную схему защиты.

Ток срабатывания реле

где - коэффициент трансформации трансформатора тока.

Трансформатор тока выбираем по удвоенному рабочему току линии

Коэффициент чувствительности защиты:

где - ток двухфазного короткого замыкания в конце защищаемого участка сети в минимальном режиме.

    1. Токовая отсечка без выдержки времени

Ток срабатывания токовой отсечки выбираем по условию отстройки от максимального тока трехфазного короткого замыкания в конце линии:

где - взято из табл. 4.1. /1/.

При выполнении МТЗ на реле типа РТВ отсечка выполняется с помощью реле РТМ.

Коэффициент чувствительности защиты для двухрелейной схемы:

где - ток трехфазного короткого замыкания в месте установки отсечки.

В данном случае использование токовой отсечки нецелесообразно.

5 ЗАЩИТА КОНДЕНСАТОРНЫХ УСТАНОВОК

Основной вид повреждений конденсаторных установок - пробой конденсаторов - приводит к двухфазному короткому замыканию. В условиях эксплуатации возможны также ненормальные режимы, связанные с перегрузкой конденсаторов высшими гармониками тока и повышением напряжения. От повреждений и ненормальных режимов конденсаторных установок предусматривается защита, действующая при многофазных КЗ, перегрузках и повышении напряжения.

5.1 Защита от многофазных коротких замыканий.

Защита предусматривается для всей конденсаторной установки в целом. В сетях напряжением выше 1000 В она выполняется предохранителями или двухфазной токовой отсечкой.

Номинальный ток плавкой вставки предохранителя и ток срабатывания защиты рассчитывается

где - коэффициент отстройки, принимаем 2.

- номинальный ток конденсаторной установки.

Принимаем двухфазную двухрелейную схему защиты.

Ток срабатывания реле

где - коэффициент трансформации трансформатора тока.

Трансформатор тока выбираем по номинальному току конденсаторной установки .

Чувствительность защиты

5.2 Защита от перегрузки

Данная защита предусматривается в тех случаях, когда возможна перегрузка конденсаторов высшими гармониками тока из-за непосредственной близости мощных выпрямительных установок. Защита выполняется общей для всей конденсаторной установки и действует на ее отключение с выдержкой времени порядка .Ток срабатывания защиты определяется

    1. Защита от повышения напряжения

Защита устанавливается, если при повышении напряжения к единичному конденсатору может быть длительно приложено напряжение более 1,1 Uном. Защита выполняется одним максимальным реле напряжения и реле времени

Напряжение срабатывания определяется условием:

Выдержка времени принимается равной Предусматривается АПВ конденсаторной установки после восстановления первоначального уровня напряжения, но не ранее, чем через 5 минут после ее отключения.

6 Релейная защита понижающих трансформаторов

На трансформаторах должны быть предусмотрены следующие защиты:

  1. Защита от многофазных коротких замыканий в обмотках и на выводах;

  2. Защита от однофазных коротких замыканий в обмотке и на выводах, присоединенных к сети с глухозаземленной нейтралью;

  3. Защита от витковых замыканий в обмотках;

  4. Защита от токов в обмотках, обусловленных внешними короткими замыканиями;

  5. Защита от токов в обмотках обусловленных перегрузкой;

  6. Защита от понижений уровня масла;

  7. Защита от замыканий на землю в сетях 6-10 кВ с изолированной нейтралью, если трансформатор питает сеть, в которой отключение однофазных замыканий на землю необходимо по требованиям безопасности.

    1. Защита от многофазных коротких замыканий в обмотках и на выводах

Для защиты от повреждений в обмотках и на выводах предусматривается токовая отсечка без выдержки времени, т.к. мощность трансформатора менее 6,3 МВА.

Защита устанавливается на стороне питания, если не предусматривается дифференциальная защита. Ток срабатывания защиты:

где - для реле РТ-40,

- максимальное значение тока трехфазного короткого замыкания за трансформатором, приведенное к стороне высокого напряжения, где установлена токовая отсечка.

КI = 200/5 =320 - коэффициент трансформации трансформатора тока.

Ток срабатывания реле:

6.2 Защита от токов, обусловленных внешними короткими замыканиями

На трансформаторах мощностью 1 МВА и более в качестве защиты от токов, обусловленных внешними короткими замыканиями, должна быть предусмотрена максимальная токовая защита или МТЗ с пуском по напряжению.

Максимальная токовая защита

Ток срабатывания защиты:

где - значение максимального рабочего тока в месте установки защиты;

- коэффициент, учитывающий увеличение тока в условиях самозапуска электродвигателей;

Кв = 0,85 – коэффициент возврата для реле РТ – 40.

Ток срабатывания реле:

Коэффициент чувствительности для МТЗ должен быть не менее 1,5 при коротком замыкании в основной зоне и не менее 1,2 в зоне резервирования.

Коэффициент чувствительности:

6.3 Защита от токов в обмотках, обусловленных перегрузкой

Ток срабатывания защиты от перегрузки:

6.4 Газовая защита

Газовая защита предназначена для защиты силовых трансформаторов с масляным заполнением, снабженными расширителями, от всех видов внутренних повреждений (витковые замыкания, понижение уровня масла, междуфазное короткое замыкание внутри трансформатора).

При незначительном газообразовании газовая защита действует на предупредительный сигнал. При бурном газообразовании или при сильном снижении уровня масла, газовая защита дает команду на отключение трансформатора.

К установке принимаем реле РГ 43-66.

7 Расчетная проверка трансформаторов тока

для релейной защиты

Трансформаторы тока предназначены для питания токовых устройств релейной защиты и должны удовлетворять следующим требованиям:

  1. полная погрешность трансформаторов тока не должна превышать 10%.

  2. токовая погрешность в целях предотвращения отказов защиты при КЗ в начале защищаемой зоны не должна превышать:

а) по условиям повышенной вибрации контактов реле направления мощности или реле тока – значений, допустимых для выбранного типа реле;

б) по условиям предельно допустимой для реле направления мощности и направленных реле сопротивлений угловой погрешности – 50%.

  1. напряжение на выводах вторичной обмотки трансформаторов тока при КЗ в защищаемой зоне не должно превышать значения, допустимого для устройства РЗ и А.

    1. Расчетная проверка на 10% полную погрешность

Для проверки выберем трансформатор тока, питающий схему релейной защиты силового понижающего трансформатора на стороне высшего напряжения:

ТВД-35 МКП I1ном =200А, I2ном = 5А.

Проверку производим по кривым предельной кратности.

Предельную кратность определяем по формуле:

где I1ном = 200А – первичный номинальный ток трансформатора тока;

I1расчпервичный расчетный ток, при котором должна обеспечиваться работа трансформаторов тока с погрешностью не более 10%,

Для токовых защит с независимой характеристикой, в том числе для токовых отсечек (реле РТ – 40)

I1расч = 1,1* IС.З. = 1,1*1148 = 1262,8,2 А

Допустимая нагрузка на трансформатор тока определяется по кривой кратностей трансформатора тока согласно /6/ для К10=6,314, соответствующей типу трансформатора тока и коэффициенту трансформации.

Определяем фактическое расчетное значение сопротивления нагрузки трансформатора тока, которое зависит от сопротивления реле, контактов и соединительных проводов

где rПР - сопротивление соединительных проводов;

rК - сопротивление контактов, rК = 0,05 Ом, т.к. подключено три реле;

ZР - сопротивление реле.

Определим сопротивление соединительных проводов:

где l - длина провода от трансформатора до реле, 70 м;

=0,0175 Ом*мм2/м - удельное сопротивление медных проводов;

S - сечение жилы провода, мм2, S = 4.

Определим сопротивления обмоток реле: РТ 40/100, РТ 40/20 и РТ 40/6

где Sпот – мощность, потребляемая реле, соответственно для реле равна 1,8, 0,5 и 0,5 ВА.

I2ном=5А - номинальный вторичный ток трансформатора тока.

Расчетная нагрузка на трансформатор тока:

Сравниваем расчетную нагрузку с допустимой: условие выполняется, значит, трансформатор тока удовлетворяет условиям 10%-ной погрешности.

    1. Расчетная проверка надежного замыкания контактов электромеханических реле

Значение допустимой токовой погрешности fДОП,при котором обеспечивается надежное замыкание контактов, зависит от типа защиты и реле. Для максимальной токовой отсечки на реле РТ – 40

fДОП,= 50%.

Максимальное значение токовой погрешности fMAX, определяется при максимальном значении тока при КЗ в месте установки защиты IК1 max.

Рассчитывается максимальная кратность для принятого трансформатора тока с первичным током I1ном:

Определяем коэффициент А:

где К10доп – предельная кратность, соответствующая значению фактической расчетной нагрузки , определяется по кривой предельных кратностей, К10доп =13.

По кривой А = (f) определяем fMAX, = 35%, т.е. условие fMAX,< fДОП выполняется.

    1. Предотвращение опасных перенапряжений во вторичных цепях трансформатора тока

Амплитудное значение напряжения на выводах вторичной обмотки трансформатора тока:

где = 1000 В.

80,25 < 1414,21,

т.е. третье требование к трансформаторам тока выполняется.



Скачать документ

Похожие документы:

  1. Курсовая работа по дисциплине (3)

    Курсовая
    Курсоваяработаподисциплине: Истории Древнего мира Тема: ... силы солнца. В данной курсовойработе будут рассматриваться основные особенности реформы ... Решение поставленных задач определило структуру курсовойработы. Последняя состоит из введения, ...
  2. Курсовая работа по дисциплине “Экономика организации” Вариант № 1 Исходные данные

    Курсовая
    ... Суперфиниширование дорожки качения 2 282000 8 3 1,152 Курсоваяработаподисциплине “Экономика организации” Вариант № 5 Таблица 1 ... дорожки качения 2 293750 9 3 1,194 Курсоваяработаподисциплине “Экономика организации” Вариант № 8 Таблица 1 ...
  3. Курсовая работа по дисциплине “Экономика организации” Вариант № 1 Исходные данные

    Курсовая
    ... дорожки качения 1 293750 12 3 1,577 Курсоваяработаподисциплине “Экономика организации” Вариант № 1 Таблица 1 Исходные ... дорожки качения 2 305500 14 3 1,442 Курсоваяработаподисциплине “Экономика организации” Вариант № 2 Таблица 1 Исходные ...
  4. Курсовая работа по дисциплине «бурение и разработка нефтяных и газовых месторождений » примерная тематика курсовых работ по дисциплине «бурение и разработка нефтяных и газовых месторождений»

    Курсовая
    Курсоваяработаподисциплине «БУРЕНИЕ И РАЗРАБОТКА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ» Примерная тематика курсовыхработподисциплине «Бурение и разработка ... студента со спецификой выполнения курсовыхработпо данной дисциплине, рас- сматривает ...
  5. Курсовая работа по дисциплине «бурение и разработка нефтяных и газовых месторождений » примерная тематика курсовых работ по дисциплине «бурение и разработка нефтяных и газовых месторождений»

    Курсовая
    Курсоваяработаподисциплине «БУРЕНИЕ И РАЗРАБОТКА НЕФТЯНЫХ И ГАЗОВЫХ МЕСТОРОЖДЕНИЙ» Примерная тематика курсовыхработподисциплине «Бурение и разработка ... студента со спецификой выполнения курсовыхработпо данной дисциплине, рас- сматривает ...

Другие похожие документы..