Релейная защита и автоматика СЭС

Размещено на http://www.allbest.ru/

Министерство образования и науки Республики Казахстан

Инновационный Евразийский Университет

Департамент «Энергетики, металлургии и информационных

технологий»

Курсовая работа

По дисциплине: «Релейная защита и автоматика СЭС»

Выполнил: студент гр. ЗЭЭ-202 Нуралин А.К.

Проверил: доц. Иванов М.Н.

г. Павлодар 2017г.



Введение

Исходные данные

1. Расчет токов короткого замыкания

2. Расчет защиты питающей линии электропередач

3. Расчет защит трансформаторов

4. Расчет защиты электродвигателей

5. Расчет самозапуска электродвигателей

Литература



Введение

Для предотвращения развития аварий и уменьшения размеров повреждения при коротком замыкании необходимо быстро выявить и отключить поврежденный элемент системы электроснабжения. В ряде случаев повреждение должно быть ликвидировано в течение долей секунды. Очевидно, что человек не в состоянии справиться с такой задачей. Определение поврежденного элемента и воздействие на отключение соответствующих выключателей производят устройства релейной защиты с действием на отключение. Основным элементом релейной защиты является специальный аппарат - реле. В некоторых случаях выключатель и защита совмещаются в одном устройстве защиты и коммутации, например в виде плавкого предохранителя.

Релейная защита - это вид автоматики, нашедший применение в системах электроснабжения раньше других автоматических устройств. Одной релейной защиты недостаточно для обеспечения надежности и бесперебойности электроснабжения, в чем можно убедиться на примере рассмотренных схем электроснабжения. Шины распределительного пункта РП обычно выполняются в виде двух секций. При повреждении одной из питающих линий РП и отключении ее релейной защитой электроснабжение потребителей соответствующей секции прекращается. Электроснабжение можно восстановить включением секционного выключателя устройством автоматического включения резерва (АВР).

В системах электроснабжения применяются различные устройства автоматики энергосистем, например автоматические устройства синхронизации генераторов, синхронных компенсаторов и электродвигателей, автоматические регуляторы частоту вращения и активной мощности синхронных генераторов.



Исходные данные.

UВН	UНН	Pдв	Тип тр-ра	UКmin	UКmax
220кВ	10,5кВ	700 кВт	ТДН-40000/220	11,5	12,3

Предпоследняя цифра зачетки
SКЗmax, МВ•А	5200
SКЗmin, МВ•А	4600
Длина питающей линии, км	60
Кратность пускового тока эл. двиг.	5
Количество эл. двиг. на секции, n	2
Уставка по времени защит. присоединений на шинах п/стtСЗ.прис, с	1,4
Время перерыва питания tп.п, с	6,0
Коэффициент самозапуска Ксз	3,0
Длина кабельной линии Lкаб, км	2,0

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рисунок 1.1 - Принципиальная схема электроснабжения

1. Расчет токов короткого замыкания

Схема замещения прямой последовательности.

Сопротивление системы в максимальном режиме:

В минимальном режиме:

Сопротивление линии W1(W2):

минимальное сопротивление трансформатора T1(T2):

где ДU - половина полного диапазона регулирования напряжения на стороне ВН трансформатора в (%). В работе принимать U=16% для трансформаторов с UВН=220кВ максимальное сопротивление трансформатора T1(T2):

Чувствительность токовой защиты трансформатора как резервной проверяется при КЗ в конце линий, присоединенных к шинам низшего напряжения. Для этого необходимо произвести расчет тока КЗ в минимальном режиме с учетом сопротивления кабельной линии, токи короткого замыкания сопротивление кабельной линии от шин подстанции Б до двигателей:

индуктивное сопротивление кабеля:

активное сопротивление кабеля:

Пусковой ток двигателя равен IП = 91,6 А для алюминиевого кабеля принимаем Худ= 0,087 Ом/км, rуд=0,89 Ом/км ;

Токи короткого замыкания максимального режима:

Токи короткого замыкания минимального режима:

Ток короткого замыкания на выводах равен:

2. Расчет защиты питающей линии электропередачи

ПУЭ [1] предусматривают на одиночных линиях с односторонним питанием от многофазных замыканий установку ступенчатых токовых защит. В этом задании достаточно предусмотреть установку двухступенчатой токовой защиты. Первая ступень - токовая отсечка мгновенного действия, а вторая -- максимальная токовая защита МТЗ, согласованная по селективности с МТЗ трансформатора (Т1 для линии W1).

Рекомендуется для максимального и минимального режимов работы системы произвести расчет токов КЗ для трех точек на линии (в начале, середине и конце), за трансформатором, и по результатам расчета построить график изменения тока в зависимости от длины защищаемого участка.

Токовая отсечка не защищает всю длину линии и не может использоваться как основная защита. Однако, в частном случае, когда защищаемая линия питает тупиковую подстанцию, отсечка может выполняться чувствительной при КЗ в любой точке линии. Для этого ток срабатывания отсечки отстраивается от тока КЗ за трансформатором Т1 приемной подстанции.

Ток срабатывания токовой отсечки выбирается по следующему условию:

где KOTC=1,2 - 1,3;

IKMAX=IK4MAX - максимальное значение тока КЗ за трансформатором, и проверяет по условию отстройки от броска намагничивающего тока силового трансформатора Т1.

Номинальный ток трансформатора Т1:

Ток срабатывания токовой отсечки должен быть проверен по условию:

чувствительность отсечки:



Время срабатывания отсечки tOTC=0,1 с. Ток срабатывания МТЗ рассчитывается по выражению:

где КОТС=1,1-1,2

КВОЗ=0,85

КСЗП=2,2

чувствительность МТЗ на основном участке:

на резервном участке:

Необходимая по ПУЭ чувствительность обеспечивается. Время срабатывания МТЗ рассчитывается после выбора времени tMT3 срабатывания МТЗ трансформатора по выражению:

где tMT3 - время срабатывания МТЗ трансформатора (получается из расчета защит трансформатора)

Дt = 0,3 - 0,6с -ступень селективности.

Для предотвращения ложного срабатывания защиты при КЗ за трансформатором применяется запрет (блокировка) с помощью минимальных реле напряжения. Напряжения срабатывания защиты отстраивает от остаточного напряжения в месте установки при КЗ за трансформатором при прохождении по линии тока, равного ток срабатывания отсечки.

Размещено на http://www.allbest.ru/

Рис. 2.1 - Схема питающей линии (а); график изменения тока (б); карта селективности (в)



3. Расчет защит трансформаторов

Расчет токов КЗ для выбора параметров срабатывания и проверки чувствительности защит должен производиться с учетом изменения сопротивления питающей системы (для максимального и минимального режимов работы системы) и сопротивлений трансформаторов при регулировании напряжения под нагрузкой.

Производим выбор установок дифференциальной защиты трансформатора на реле ДЗТ-11.

Значение максимального тока КЗ необходимо для расчета уставок дифференциальных защит, а значение минимального тока КЗ - для вычисления коэффициента чувствительности защит. Номинальные токи трансформатора со сторон высокого и низкого напряжения:

Схема соединения трансформаторов тока со стороны ВН - треугольник, со стороны НН - звезда. Коэффициент трансформации ТТ со стороны BH - KТ=215/5; со стороны НН - KТ=4000/5.

Вторичные токи в плечах защиты:

За основную принимаем сторону НН как сторону с большим током.

Ток срабатывания защиты равен:

где КОТС - коэффициент отстройки защиты от бросков тока намагничивания:

КОТС=1,2-1,5 для защиты с реле ДЗТ-11,

IНОМТР - номинальный ток трансформатора. Вторичный ток срабатывания защиты на основной стороне:

Расчетное число витков на основной стороне:

принимаем WOCH=W1УР=27

Расчетное число витков на неосновной стороне:

принимаем WНЕОCH=W2УР=23

Тогда составляющая тока небаланса:

а суммарный ток небаланса равен:



где IКНАС - периодическая составляющая при расчетном внешнем трехфазном металлическом коротком замыкании.

Е - относительное значение полной погрешности трансформаторов тока, принимается равным 0,1.

КОДН - коэффициент однотипности трансформаторов тока принимается равным 1,0.

Ка - коэффициент учитывающий переходный режим для ДЗТ, может быть принят равным 1.

Выбираем место установки тормозной обмотки стороны НН, тогда число витков тормозной обмотки будет равно:

где tgб=0,75-0,8

Принимаем WT=11.

Определяем коэффициент чувствительности защиты при КЗ за трансформатором в зоне действия защиты, когда торможение отсутствует, ток КЗ проходит через трансформаторы стороны 220 кВ. для схемы соединения обмоток трансформатора тока в треугольник расчетный ток в реле находится:

Ток срабатывания неосновной стороны равен:

Время срабатывания дифференциальной защиты tдзт = 0,1с. Далее производим расчет МТЗ трансформатора, ток срабатывания МТЗ равен:

где КОТС = 1,1 - 1,2 - коэффициент отстройки;

КВОЗ = 0,84; КСЗП - коэффициент самозапуска. Коэффициент чувствительности на основном участке:

удовлетворяет ПУЭ.

Для обеспечения селективности время действия защиты необходимо согласовывать с временем защиты секционного выключателя (Q3). Время действия защиты секционного выключателя должно быть согласовано с временем действия защит отходящих присоединений (tC3(Q3)ПРИС + Дt). Таким образом, у МТЗ трансформатора время действия защиты должно выбираться по следующему условию:

где Дt = 0,3-0,5 - ступень селективности для токовой защиты.

Тогда время срабатывания МТЗ питающей линии равно:



4. Расчет защиты электродвигателей

Для защиты электродвигателей мощностью менее 2МВт от многофазных замыканий должна предусматривается токовая одно релейная отсечка без выдержки времени, отстроенная от пусковых токов, с реле прямого или косвенного действия, включенным на разность токов двух фаз.

Наличие перегрузки электродвигателей по технологическим причинам обязывает предусмотреть защиту от перегрузки. Использование реле типа РТ-80 позволит на индукционной части выполнить защиту от перегрузки, а на электромагнитной - токовую отсечку.

Номинальный ток срабатывания равен:

Пусковой ток находится:

Установка индукционной части реле защиты от перегрузки:

КOTC=1,2; КВОЗ=0,84; IСЗ - первичный ток срабатывания защиты. Ток срабатывания реле с учетом схемы соединения ТТ:

где КCX= для схемы соединения на разность токов в нормальном режиме и при трехфазном КЗ (КСХ = 1 при двухфазном КЗ: А-В и В-С - обратите внимание и учтите при оценке чувствительности защиты).

По полученной величине тока срабатывания реле выбирается исполнение реле и вставка тока срабатывания (Iуст).

Ток срабатывания защиты от многофазных замыканий:

Вторичный ток срабатывания отсечки:

Установка отсечки для реле РТ-80 определяется как кратность тока срабатывания отсечки к току установки:



Чувствительность отсечки определяют при КЗ на выводах электродвигателя. Ток КЗ следует рассчитывать для минимального режима работы сети с учетом сопротивления кабельной линии, к которой подключен электродвигатель. По требованию Кч = 4.

Коэффициент чувствительности отсечки:

ток замыкание электродвигатель кабель

Удовлетворяет требованиям ПУЭ.

Для защиты от многофазных КЗ электродвигателей мощностью до 5000 кВт обычно используется максимальная токовая отсечка. Наиболее полную токовую отсечку можно выполнить с реле прямого действия, встроенными в привод выключателями. С реле косвенного действия применяется одна из схем соединения трансформаторов тока и реле. Использование токовых реле с зависимой характеристикой позволяет обеспечить с помощью одних и тех же реле защиту от КЗ и перегрузки.

5. Расчет самозапуска электродвигателей

Для времени перерыва питания tПП = 6,0 с кратность пускового тока

пусковое сопротивление 10,5 кВ Хп:

где Uном.дв и Iном.дв - номинальное напряжение и номинальный ток двигателей.

Rп - кратность пускового тока (по заданию).

n - количество эл. двигателей.

Ток самозапуска:

Остаточное напряжение при самозапуске:

Uмин = 28007,3/10500 = 26%

Полученное в расчете значение Uмин позволяет оценить возможность успешного самозапуска, поскольку допустимые значения Uмин находятся в пределах от 20 до 30 % в зависимости от характера нагрузки, самозапуск эл. дв. успешный.



Список литературы

Правила устройства электроустановок/Минэнерго СССР. 6-е изд., перераб. и доп.-М.: Энергоатомиздат, 1986. - 648 с.

Андреев В.А. Релейная защита, автоматика и телемеханика в системах электроснабжения: Учебник для студентов вузов спец. "Электроснабжение промышленных предприятий городов и сельского хозяйства".-2-е изд., перераб. и доп.-М.: Высш. шк., 1985. - 391 с.

Кривенков В.В., Новелла В.Н. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учебн. пособие для вузов.-М.: Энергоиздат. 1981.-328 с.

Шабад М.А. Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей. -3-е изд., перераб. и доп. -Л.: Энергоиздат Ленинград.отд-ние, 1985. - 296 с.

Руководящие указания по релейной защите. Вып.13Б. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110-500 кВ: Расчеты.- М.: Энергоатомиздат, 1985. - 96 с.

Шабад М.А. Защита трансформаторов распределительных сетей. Л.: Энергоиздат Ленинград.отд-ние, 1981.-136с.

Реле защиты / Алексеев В.С. и др. - М.: Энергия, 1976.-464 с.

Размещено на Allbest.ru