Учебная работа. Разработка обеспечения надёжности электроснабжения

1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд (Пока оценок нет)
Загрузка...

Разработка обеспечения надёжности электроснабжения

ИжГТУ

Кафедра Электротехники

Курсовая работа по АУ и СЭС

Содержание

Задание

. Расчёт электрических нагрузок

. Расчет токов короткого замыкания

.1 Расчет сопротивления линии

.2 Расчет токов короткого замыкания

. Расчет релейной защиты

.1 защита 1 — трансформаторов ТМЗ-630-6 / 0,4 кВ

.2 защита высоковольтных двигателей (СД)

.3 Защита 2 — расчет уставок защит, установленных на АВР

.4 защита 3 — максимальная токовая защита отходящих линии

.5 Дифференциальная защита силового трансформатора 6300-37/6,3

.6 Защита 4 — защита в начале линии 35 кВ

. Построение карты селективности

. Выбор времени срабатывания МТЗ

. Проверка допустимости выбранного времени срабатывания защиты по условию термической стойкости воздушной линии

. Оценка эффективности и надежности срабатывания реле в защитах

. Расчет основных параметров системы автоматики (АПВ, АВР)

Литература

Задание

защита ток реле трансформатор

на курсовую работу по предмету Автоматизация управления системами электроснабжения.

1.выбрать виды защиты и автоматики для систем электроснабжения в соответствие с категорией эл. приемников и обеспечения надежности эл. снабжения, и рассчитать их параметры.

.1Выбрать ток срабатывания защиты.

1.2выбрать ток срабатывания реле.

.3Уточнить выбранные токи по реле защиты в соответствии с проектируемой схемой.

.4Определить коэффициент чувствительности выбранных защит в основной и резервируемой зоне.

.5Выбрать время срабатывания основной и резервной защит, построить карту селективности срабатывания защиты.

.6Произвести расчетную проверку трансформаторов тока для проектируемых защит.

.7Оценить эффективность и надежность срабатывания реле в защитах.

.8Проверить допустимость выбранного времени срабатывания защиты по условию термической стойкости кабельной линии.

.9Произвести расчет напряжений на выводах вторичных обмоток трансформаторов тока в режиме к.з. в начале защищаемого участка.

.10Произвести расчет основных параметров системы автоматики (АПВ, АВР и т.д.)

2.выбрать для данной схемы трансформаторы тока и релейную аппаратуру.

3.выбрать сечение токовых цепей защиты линий исходя из работы трансформатора тока с погрешностью менее чем 10%. Расстояние от трансформаторов тока до панелей защиты выбирать 1-50 метров.

1. Расчёт электрических нагрузок

№Наименование потребителейnРу, кВтcosj/tgjКиРр, кВтQP, кВАрUн, кВI секция1Насосы41600.96/0.290.8512148.80.42Электродвигатели задвижек127.50.87/0.570.195.130,4II секция3Вентиляторы8400.93/0.390.825699.840,44Кран1750.88/0.540,1511.256.070,45Освещение501/-0.8400,46Компрессоры420000.9/-0.480.85680032646итог

Расчет нагрузок произведем при помощи коэффициента максимума.

Расчетные значения Рр и Qр находим по выражениям:

Рр = n · Ру · ки, (кВт)

Qр = Рр · tgj (кВАр)

Находим расчетные нагрузки по секциям:

I секция

Определяем m:

m ;

Определяем число эффективных приемников: т.к. m>3

Из таблицы (л.4, стр.32) находим Км=0.77

Находим расчетную максимальную активую и реактивную мощности:

Pm= (кВт)

Qм = Qр = 153.9 (кВАр)

Sм = (кВА)

Iм = (А)

II секция

Определяем m:

m ;

Определяем число эффективных приемников: nэ = n = 9, т.к. m<3

Из таблицы (л.4, стр.32) находим Км=0.85

Находим расчетную максимальную активую и реактивную мощности:

Pm=.85 (кВт)

Qм = Qр = 105.91 (кВАр)

Sм = .3 (кВА)

Iм = (А)

Находим общую суммарную полную мощность обеих секций c учетом коэффициента разновременности максимума нагрузки:

Выбираем силовой трансформатор:

Sтр= (кВА)

где Кз — коэффициент загрузки трансформатора, Кз=0,7;

n — количество трансформаторов.

Следовательно, выбираем два трансформатора ТМЗ — 630 — 6/0,4 с исходными данными ∆Рхх=1,31 кВт, ∆Ркз= 7,6 кВт, Uкз= 5,5%, Iхх= 1,8%.

таким образом токи секций на стороне U=6кВ будут равны:

Iм1= (А)

Iм2= (А)

I∑ = Iм1 + Iм2 = 41.4 + 43.86 = 85.26(А)

2. Расчет токов короткого замыкания

рис. 1

Схема замещения представлена на рис. 2

Расчет токов КЗ ведем в именованных единицах.

2.1 Расчет сопротивления линии

Определим минимальную и максимальную мощность короткого замыкания по формуле:

S=UсрIкmax==1088,17 кВА кВА

Определим сопротивление системы с учетом Skmax=1088,17кВА, и Skmin=768,12кВА, Uб = Uср = 37 кВ:

(Ом)

Хс2 = (Ом)

Определим активное и индуктивное сопротивление воздушной линии АС-25, U=37 кВ, длиной L=6 км:

Rвл = (Ом)

где -удельная проводимость металла,AI=32

S-сечение провода, мм2

L — длина линии, км;

рис.2

Xвл = х0 · L = 0,4 · 6 = 2,4 (Ом)

где X0 — удельное реактивное сопротивление линии, х0 = 0,4 Ом/км

Определим сопротивление силового трансформатора 6,3 МВА, Uкз = 7,5%:

Хтр1 = (Ом)

Определим сопротивление синхронного двигателя Рн = 2000кВт, Qн = 816 кВАр

Хсд = (Ом),

где X» — сверхпереходное сопротивление СД, X»=0,2 Ом;

Так как у нас к каждой секции 6 кВ присоединены по два СД, то общее сопротивление будет равно:

Х2сд = (Ом)

Сопротивление трансформатора ТМЗ-630-6/0,4 кВ по [л.7, стр. 35] равно:

Rтр2 = 3,1 (мОм)

Хтр2 = 13,6 (мОм)

2.2 Расчет токов короткого замыкания

Расчет токов КЗ производим с учетом подпитки от СД:

Iк = Iс + Iсд (кА)

где

Iс — расчетный ток КЗ от системы;

Iсд — расчетный ток КЗ подпитки СД.

При расчете короткого замыкания , так как расчетная схема содержит несколько уровней напряжения — 0,4; 6,3; 37 кВ, то сопротивления следует приводить на тот уровень напряжения, где находится точка КЗ:

Хвн = Хнн

Сопротивление системы до точки короткого замыкания вычисляется по формуле:

Zс = , Ом

где — суммарное активное сопротивление отрезка линии от системы до точки КЗ, Ом

— суммарное реактивное сопротивление отрезка линии от системы до точки КЗ, Ом

Если < то пренебрегают.

Расчетный ток КЗ подпитки СД находим по выражению:

Iсд (кА)

где

E˝ — сверхпереходная ЭДС.

— суммарное сопротивление СД и отрезка линии от СД до точки КЗ, при необходимости приведенное к соответствующему уровню напряжения.

Все результаты расчетов токов КЗ сведем в таблицу 2.

Рассчитываем ток короткого замыкания для точки К4

Приведем расчетную схему замещения к виду:

Z2 = RΣ2 + јХΣ2 (Ом),

где RΣ2 — суммарное активное сопротивление отрезка линии от системы до точки 1 приведенное к 0,4 кВ;

ХΣ2 — суммарное реактивное сопротивление отрезка линии от системы до точки 1 приведенное к 0,4 кВ;

RΣ2 (мОм)

ХΣ2 (мОм)

Z2 = RΣ + јХΣ = 0,88 + ј2,33 (мОм)

Z1 = RΣ1 + јXΣ1 = 0 + ј4.27 = ј4.27 (мОм)

где RΣ1 — суммарное активное сопротивление отрезка линии от СД до точки 1 приведенное к 0,4 кВ;

ХΣ1 — суммарное реактивное сопротивление отрезка линии от СД до точки 1 приведенное к 0,4 кВ;

ХΣ1 (мОм)

Z3 = Rтр2 + јХтр2 =3,1 + ј13,6 (мОм)

Определим общий ток КЗ учитывая токораспределение от системы и от СД:

Iк =Iс + Iсд (кА)

где Iсд

Zрез1 ; ZΣ = Zэ + Z3 ; Zэ ; С1

=0,21+j0,9

ZΣ = Zэ + Z3 (мОм)

С1

Zрез1

Iсд (кА)

Zрез2 ; ZΣ = Zэ + Z3 ; Zэ ; С2

С2

Zрез2

Iс (кА)

таким образом общий ток КЗ для точки К4 будет равен:

Iк =Iс +Iсд =5,75 + 3,26 = 9,01 (кА)

Наименование расчетных данныхРасчетные данные при коротком замыкании в точке (см. схему замещения)К1К2К3К412345Сопротивление системы, приведенное к точке КЗ, Ом: Хс.мин Хс.мах 1,78 1,25 1,78 1,25 0,052 0,036 0,23 ·10-3 0,16·10-3Сопротивление элементов схемы, приведенных к точке КЗ,Ом:1.78 1.258.6 8.340.93·10-314.87 ·10-3Воздушная линия, Ом: активное индуктивное 7,50 2,40 7,50 2,40 0,22 0,07 0,97·10-3 0,31·10-3Трансформатор 6,3 МВА, Ом16,3016,300,4731,907·10-32 СД, Ом36,0636,061,064,71·10-3Трансформатор 630 кВА, Ом: активное индуктивное 3,1·10-3 13,6·10-3ток подпитки СД, кА1,633,26Ток КЗ от системы, кА: Iмах Iмин 16,184 11,365 2,42 2,35 3,853 3,729 5,75Общее 3. Расчет релейной защиты

3.1 защита 1 — трансформаторов ТМЗ-630-6 / 0,4 кВ

основными видами повреждений в трансформаторах (автотрансформаторах) являются:

·замыкания между фазами в обмотках и на их выводах;

·замыкания в обмотках между витками одной фазы (витковые замыкания);

·замыкания на землю обмоток или их наружных выводов.

В соответствии с этим, согласно ПУЭ, на трансформаторах (≥ 6 кВ) должны предусматриваться устройства релейной защиты , действующие при:

·повреждениях внутри баков маслонаполненных трансформаторов;

·многофазных КЗ в обмотках и на их выводах;

·витковых замыканиях в обмотках трансформаторов;

·внешних КЗ;

·перегрузках (если они возможны);

·понижениях уровня масла в маслонаполненных трансформаторах;

Для трансформаторов малой и средней мощности (сюда относится и наш защищаемый трансформатор) хорошую защиту можно обеспечить применением мгновенной токовой отсечки в сочетании с максимальной защитой и газовой защитой.

Газовая защита является: наиболее чувствительной защитой трансформатора от повреждения его обмоток и особенно при витковых замыканиях, на которые максимальная защита и отсечка не реагируют, защитой от понижения уровня масла в маслонаполненных трансформаторах. На нашем трансформаторе предусматриваем газовое реле чашечного типа РГЧ.

Для защиты от повреждений на выводах, а также от внутренних повреждений предусматриваем токовую отсечку без выдержки времени, устанавливаемую со стороны питания и охватывающую часть обмотки трансформатора.

Произведем расчет токов срабатывания максимальной защиты.

Из расчетов токов КЗ следует: I(3)к мин.6.3 = 5483 (А) и ток КЗ на стороне 0,4 кВ приведенного к напряжению 6 кВ I(3)к 0,4 пр. = 9010·0,4/6,3 = 600,7 (А).

Рассчитаем коэффициент самозапуска нагрузки:

ксзп

где Iсзп — ток самозапуска нагрузки, А

Iр.макс. — максимальный рабочий ток, А, за Iр.макс. с учетом аварийного отключения второго трансформатора принимаем расчетный суммарный ток двух секций 0,4 кВ.

Iр.макс. = 85,26 (А)

Iсзп

где Хэ — эквивалентное сопротивление, Ом,

Хэ = Хс.пр.6,3 + Хвл пр.6,3 + Хтр1 пр.6,3 + Хнагр.

Хнагр. = =14,95

где Х*нагр. = 0,35 (Ом), для общепромышленной нагрузки.

Хэ = 0,052 + 0,07 + 0,473 + 14,95 = 15,54 (Ом)

Iсзп (А)

ксзп

следовательно, ток срабатывания защиты на стороне 6 кВ, выполненной по схеме неполной звезды с двумя реле РТ-95 (I вариант) и по схеме неполной звезды с тремя реле РТ-95 (II вариант), дешунтирующими соответственно два ЭО будет равен:

Iс.з. ≥ (А)

где кн =1,1 — коэффициент надежности срабатывания реле РТ-95;

кв = 0,8 — коэффициент возврата реле РТ-95.

Заметим, что потребители на стороне 0,4 кВ не являются ответственными и поэтому АВР на стороне 0,4 не предусматриваем.

Тогда ток срабатывания реле максимальной защиты для обоих вариантов будет равен:

Iс.р. (А)

где nт =250/5 — коэффициент трансформации трансформатора тока;

ксх = 1 — коэффициент схемы неполной звезды;

Принимаем ток срабатывания реле РТ-95 Iс.р.= 7(А), тогда Iс.з (А)

Проверим чувствительность максимальной защиты трансформатора:

) при двухфазном КЗ за трансформатором соединением обмоток /∆-11 расчетный ток в реле:

Iр (А) (I вариант)

к(2) ч < 1,5 и, следовательно, схема неполной звезды с двумя реле нам не подходит.

Iр (А) (II вариант)

к(2) ч >1,5 окончательно выбираем схему защиты неполная звезда с тремя реле.2) при однофазном КЗ на стороне 0,4 кВ за трансформатором со схемой соединения обмоток /∆-11 ток I(1)к ≈ I(3)к

Iр (А)

к(1) ч »1,5

Целесообразно установить специальную защиту нулевой последовательности на стороне 0,4 кВ. выбираем ток срабатывания на стороне 0,4 кВ по условию отстройки от наибольшего тока небаланса в нулевом проводе трансформатора ∆/ в нормальном режиме (Iс.з. < 1,2·Iн.тр., ГОСТ 11677-75):

Iс.з. = 1,2 · Iн.тр= 1,2 · 85,26 = 1611,41 (А)

Токовую отсечку выполняем на том же реле РТ-95. Тогда ток срабатывания отсечки:

Iс.о. ≥ кн · I(3) к.макс. = 1,6 · 600,7 = 961,12 ≈ 1000 (А)

где кн = 1,6 — коэффициент надежности для реле РТ-95, (л.6 , стр.26);

Но также токовая отсечка предназначена для быстрого отключения всех КЗ, вызывающих опасные для СД снижения напряжения:

Iс.о. £ .

где Uс.мин.= 6000 — междуфазное напряжение питающей системы в минимальном режиме ее работы, В;

zс.мин. — сопротивление системы в минимальном режиме до места установки отсечки, Ом;

кн = 1,1 — коэффициент надежности;

к0 = 1 — коэффициент, учитывающий зависимость остаточного напряжения в месте установки отсечки от удаленности трехфазного КЗ;

zс.мин. (Ом)

Iс.о. £ (А)

Условие выполняется.

I(3)к.макс. — максимальный ток КЗ на стороне 0,4 кВ приведенное к напряжению 6 кВ.

Коэффициент чувствительности в месте установки равен:

к(2) ч

Проведем расчетную проверку трансформаторов тока типа ТЛМ-10 с nт = 250/5, проверку чувствительности реле защиты и ЭО после дешунтирования, проверку допустимости применения реле РТ-95 по максимальному значению тока КЗ.

1) Проверка на 10 % погрешность производится при токе срабатывания отсечки (1000 А):

к10 ,

чему соответствует сопротивление Zн.доп. = 2,5 (Ом) (л.6,стр.287)

В режиме дешунтирования сопротивление

н.расч. = 2 rпр. + zр + rпер.,

где rпр. — сопротивление соединительных проводов (Cu) при длине 15 м и сечении 4 мм2, zр — сопротивление реле РТ-95, rпер. — сопротивление переходное контактов, принимаем равным 0,1 (Ом)

rпр. (Ом) zр = (Ом)

н.расч. = 2 · 0,09 + 0,61 + 0,1 = 0,89 (Ом) < 4,4 (Ом), что соответствует погрешности ε < 10 % до дешунтирования ЭО.

) после дешунтирования ЭО значение Zн.расч. возрастает на ZЭО = (Ом), таким образом Zн.расч. = 0,89 + 2,3 = 3,19 (Ом) и погрешность трансформатора тока в режиме после дешунтирования ЭО превышает 10 %.

Определим действительную токовую погрешность при токе надежного срабатывания токовой отсечки кч·Iс.о.= 3,39·1000 = 3390 (А), чем соответствует кмакс. =

При Zн.расч. = 3,19 (Ом)

А = ,

а f = 64 % (л.6,стр.36). однако с учетом низкого коэффициента возврата электромагнитного реле РТ-85 (0,3-0,4) чувствительность защиты после дешунтирования ЭО не снижается и возврата реле не произойдет:

кч.з. =

) Произведем проверку чувствительности ЭО:

При токе надежного срабатывания ЭО 1,4·5 =7 (А)предельная кратность к10 = 1,4, чему соответствует Zн.доп. = 7 (Ом), т.е. значительно больше чем Zн.расч. =2,69 (Ом). следовательно, ε < 10 % и тем более f < 10 %.

кч ЭО > 1,5,

где Iр.мин. (А);

Iс.ЭО = 5 (А);

ку = 2 — коэффициент, учитывающий уменьшение тока в ЭО по сравнению с током в измерительных трансформаторах реле защиты при двухфазном КЗ за трансформатором, (л.6, стр.137, таб. 2-2).

) Проверяем точность работы реле типа РТ-95 при максимальном токе КЗ (5483 А, точка К3).

По Zн.расч. = 0,89 определяем к10 доп. = 9 %, затем кмакс. =5483/250 = 21,9 и коэффициент А = 21,9/9= 2,44 при котором f = 46 %, что меньше допустимых 50% для реле типа РТ-85.

I2к.макс. (А) < 150 (А) (условие 1-9,л.6)

) Проверяем максимальное значение напряжения на выводах вторичной обмотки трансформатора тока после дешунтирования ЭО:

U2 макс.· 25,44 · 5 · 3,19 = 572,1 (В) < 1400 (В)

таким образом, трансформатор тока типа ТЛМ-10 нам подходит по всем параметрам.

Таблица 1

п/пНаименованиеОбозначение и расчетная формулаВычисленное тока nТ250/53Минимальное значение тока трехфазного КЗ в зоне защитыОсновной, АIк1(3)600,7резервной, АIк2(3)4Сквозной ток КЗ или пусковой ток (для двигателя) при пуске от полного напряжения, АIк(3)5Расчетные коэффициентыСамозапускаКсзп2,7Схемы включения релеКсх1НадежностиКн1,1Возврата релеКв0,86ток срабатывания релеРасчетный, А6,33Принятый, Аiср7Первичный, АIсз=iср´nТ3507чувствительность защитыВ зоне основной защитыКч=0,87 Iк1(3)/ Iсз4,63В зоне резервной защитыКч=0.87 Iк2(3)/ IсзЗа трансформаторомКч=0.5 Iк2(3)/ Iсз8Выбрано токовое релеКоличество и тип-3 РТ-95Пределы уставки тока реле, Аот 4 до109Принятая уставка времени защиты, сt0,510Выбрано реле времениТип и пределы уставки, с-11Расчетные коэффициентыСхема включения релеКсх1НадежностиКн1,612ток срабатывания отсечкиРасчетный, А19,2Принятый, Аiсро20Первичный, АIсзо=iсро´nТ100013Кратность тока срабатывания отсечкиiсро/iср2,8514Чувствительность защиты (отсечки) при I(3) к= 5359 (А)Кч=0,87 Iк1(3)/ Iсзо4,6615Выбрано токовое релеКоличество и тип-3 РТ-95Пределы уставки тока реле, Аот 8 до 80

3.2 Защита высоковольтных двигателей (СД)

Требования к устройствам РЗ и А подстанции, питающих СД (л.9):

·короткие замыкания, вызывающие снижение напряжения на зажимах СД ниже допустимого по условиям сохранения их устойчивой работы должны отключаться без выдержки времени (можно отключать выключатель или гасить магнитное поле);

·МТЗ линий и трансформаторов, через которые питаются СД, при внешних КЗ не должны срабатывать от токов, посылаемых СД при внешних КЗ;

·продольные дифференциальные защиты элементов должны быть отстроены от токов небаланса, вычисленных при максимальных сквозных токах КЗ с учетом подпитки места повреждения СД;

·устройства АВР на линиях, трансформаторах и секционных выключателях при включении которых подается напряжение на СД, потерявшие основное питание, должны выполнятся с контролем и ожиданием снижения напряжения со стороны СД, при этом перед включением выключателя резервного питания должны отключаться АГП или выключатели СД. Это делается для ускорения действия АВР и для предотвращения несинхронного включения СД и обеспечения их успешной ресинхронизации, т.е. втягивания в синхронизм после включения АГП и подачи тока возбуждения в обмотку ротора электродвигателя.

На синхронных электродвигателях устанавливаются следующие виды защит:

от междуфазных повреждений в статоре;

от замыканий на землю (максимальная токовая с нулевой последовательностью);

от перегрузки;

от понижения напряжения;

от асинхронного режима.

Защита от междуфазных повреждений является основной и обязательной защитой любого синхронного электродвигателя. Она выполняется мгновенной в виде токовой отсечки или продольной дифференциальной защиты (для электродвигателей с Р ³ 2 МВт), которая одновременно с выключателем отключает АГП.

Для нашего синхронного двигателя с Pном.дв. = 2000 кВт выберем ток срабатывания отсечки равный:

I с.з.отс. = кн · kп.дв. · I ном.дв. = 1,4 · 6,5 · 192 =1747,2 (А)

где kп.дв. = 6,5 — кратность пуска электродвигателя;

kн = 1,4 — коэффициент надежности для реле типа РТ 40;

Тогда ток срабатывания реле будет равен:

Iс.р. = (А)

сх — коэффициент схемы (в нашем случае реле включается по двухрелейной схеме неполная звезда kсх = 1);

nт = 250/5 — коэффициент трансформации трансформатора тока;

Выбираем защиту по однорелейной схеме с параллельным соединением катушек реле типа РТ-40/50 с током срабатывания равным 40 А (предел уставок 25-50 А).

Проверим коэффициент чувствительности:

кч > 1,5

защита от перегрузок осуществляется при помощи токового реле, включенного в одну фазу. поскольку предусматриваем наличие постоянного дежурного персонала, то защиту выполняем с действием на сигнал с Iс.з. = 1,25Iн = 240 (А) и выдержкой времени, превышающей по возможности время затухания пусковых токов. Отключающий комплекс настраиваем на Iс.з. = 1,75Iн =336 (А).

защита от понижения напряжения является вспомогательной и в нашем случае устанавливается как на электродвигателях ответственных механизмов, произвольный самозапуск которых недопустим по условиям технологии производства или техники безопасности. Для этой защиты применим схему с двумя комплектами реле напряжения, включенными на разные линейные напряжения, и реле времени. Для экономии аппаратуры защиты выполним её в виде групповой защиты. Напряжение срабатывания защиты выберем по условию:

Uс.з. = 0,7Uн = 4200 (В)

с выдержкой времени защиты t = 7 с, чтобы отключение электродвигателей происходило только при длительной посадке напряжения или его исчезновения.

защита от замыканий на землю: ток срабатывания защит электродвигателей от замыканий на землю должен быть не более 10 А (для электродвигателей мощностью до 2 МВт) с действием на отключение без выдержки времени.

Устанавливаем ток срабатывания Iс.р. = 9А

Защита от асинхронного режима работы выполняется реагирующей на колебания тока в статоре или роторе электродвигателя, возникающие в этом режиме. В нашем случае применим простую токовую защиту при помощи зависимого токового реле типа РТ-81, некоторым недостатком которого является небольшая зависимость между током и временем срабатывания и периодом тока качания. Выберем ток срабатывания защиты и реле:

I с.з. = (1,3 ÷ 1,4)I ном.дв. = 1,4 · 192 = 268,8 (А)с.р.

сх — коэффициент схемы (в данном случае реле включается по двухрелейной схеме неполная звезда kсх = 1);

nт = 50 — коэффициент трансформации трансформатора тока;

Выбираем реле РТ-81 с током срабатывания Iср. = 6 (А) и соответственно ток срабатывания защиты равен Iс.з. = 280 (А), выдержку времени защиты выбираем больше времени затухания пусковых токов электродвигателя.

3.3 защита 2 — расчет уставок защит, установленных на АВР

максимальный ток, проходящий через секционный выключатель:

Iр.макс (А)

где Sр — суммарная полная мощность одной из двух секций 6кВ (для расчета выбираем II секцию), кВ·А;

Sр (кВ·А)

Определим ток самозапуска:

Iсзп (А)

где Хэ — эквивалентное сопротивление, Ом,

Хэ = Хс.пр.6,3 + Хвл пр.6,3 + Хтр1 пр.6,3 + Х ∑нагр.

= 0,04 + 0,07 + 0,473 + 1,39 = 1,97 (Ом)

Х ∑нагр. (Ом)

где Iп. — суммарный пусковой ток II секции 6 кВ;

Iп. = кп · Iн. р. + 2 · кп сд · Iн.сд = 2,74 · 43,86 + 2 · 6,5 · 192 = 2616,17 (А)

Коэффициент самозапуска:

ксзп

ток срабатывания селективной максимальной защиты:

Iс.з. ≥ (А)

где кн =1,1 — коэффициент надежности срабатывания реле РСТ-13;

кв = 0,9 — коэффициент возврата реле РСТ-13.

По согласовании чувствительности с защитами на стороне 6 кВ (трансформатора 6/0,4):

с.з. ≥ k н.с. · (I с.з.пред.макс. + ΣI р. ) ;

где k н.с. = 1,3 — коэффициент надежности согласования реле РСТ-13 с РТ-95;с.з.пред.макс. — наибольший ток срабатывания предыдущей защиты, А;

ΣIр.- геометрическая сумма максимальных рабочих токов всех предыдущих элементов, за исключением тех, с защитами которых производится согласование, в нашем случае это будет I 2сд =362,6 — 43,86 = 318,74 (А);

с.з. ≥ 1,3 · (350 + 318,74) = 869,36 (А)

Принимаем ток срабатывания защиты равным Iс.з. = 2261 (А). Тогда ток срабатывания реле:

Iс.р. (А)

где nт = 600/5 — коэффициент трансформации трансформатора тока;

ксх = 1 — коэффициент схемы неполной звезды;

Принимаем ток срабатывания реле РСТ-13-29 Iс.р.= 19 (А), тогда Iс.з (А)

дальнейшие расчеты приведены в таблице 2.

к ч > 1,5

Токовую отсечку выполняем на реле РТМ. Тогда ток срабатывания отсечки:

Iс.о. ≥ кн · I(3) к.макс. = 1,4 · 5483=7676,2 (А)

где кн = 1, 4 — коэффициент надежности для реле РСТ-13,(3) к.макс. — максимальный ток КЗ на стороне 6 кВ.

Находим чувствительность токовой отсечки:

к ч < 1,5

Как видно чувствительность токовой отсечки меньше допустимой величины. И поэтому для создания условия селективности отсечку выполняем с небольшой задержкой времени на ступень селективности больше, чем время срабатывания быстродействующих защит предыдущих элементов, т.е. с tс.о. = 0,4¸0,8 с (л.6, стр.29).

Тогда принимаем Iс.о. = 2500 (А) и к ч > 1,5

следовательно, время срабатывания токовой отсечки защиты 2 будет равно:

tсо. = tсо.пред. + ∆t = 0 +0,3 =0,3 с

Результаты расчета защиты на реле РТМ тоже приведены в таблице 2.

Принимаем время срабатывания МТЗ:

tср = tср.пред. + ∆t = 0,5 +0,5 =1,0 с

где tср.пред. — время срабатывания предыдущей защиты, с;

∆t = 0,5 с — ступень селективности.

Выбор уставки реле напряжения в блоке АВР.

минимальное рабочее напряжение

, где

эквивалентное сопротивление нагрузки,

ток самозапуска.

(В)

Напряжение срабатывания реле

, где

коэффициент трансформации трансформатора напряжения (6000/100),

коэффициент надежности реле РН-54

коэффициент возврата реле РН-54

(В) » 48 (В)

Частота срабатывания частотного пускового органа АВР принимается в пределах 46-48Гц.

Проведем расчетную проверку трансформаторов тока типа ТЛМ-10 с nт= 600/5

1) Проверка на 10 % погрешность производится при токе срабатывания отсечки (2500 А):

к10 ,

чему соответствует сопротивление Zн.доп. = 1,75 (Ом) (л.6,стр.287)

Фактическое сопротивление нагрузки:

где rпр. — сопротивление соединительных проводов (Cu) при длине 7 м и сечении 4 мм2, zртм — сопротивление реле РТМ, zрт — сопротивление реле РСТ-13, rпер. — сопротивление переходное контактов, принимаем равным 0,1 (Ом)

rпр. (Ом) zртм = (Ом)рт= (Ом)н.расч. = 2 · 0,03 + 0,16 + 0,003 + 0,1 = 0,323 (Ом) <2,64 (Ом), что соответствует погрешности ε < 10 % .

2) Проверяем надежность работы контактов токовых реле.

кмакс. =

При Zн.расч. = 0,323 (Ом)

А = ,

По характеристике f=10, но допустимое ) Проверяем максимальное значение напряжения на выводах вторичной обмотки трансформатора тока после дешунтирования ЭО:

U2 макс.· 8,93 · 5 · 0,323 = 20,04 (В) < 1400 (В)

Таблица 2

п/пНаименованиеОбозначение и расчетная формулаВычисленное тока nТ600/53Минимальное значение тока трехфазного КЗ в зоне защитыОсновной, АIк1(3)5359резервной, АIк2(3)4Сквозной ток КЗ или пусковой ток (для двигателя) при пуске от полного напряжения, АIк(3)5Расчетные коэффициентыСамозапускаКсзп5,1Схемы включения релеКсх1НадежностиКн1,1Возврата релеКв0,96ток срабатывания релеРасчетный, А18,84Принятый, Аiср19Первичный, АIсз=iср´nТ22807чувствительность защитыВ зоне основной защитыКч=0,87 Iк1(3)/ Iсз2,03В зоне резервной защитыКч=0.87 Iк2(3)/ IсзЗа трансформаторомКч=0.5 Iк2(3)/ Iсз8Выбрано токовое релеКоличество и тип-2 РСТ-13-29Пределы уставки тока реле, Аот 12,5 до 209Принятая уставка времени защиты, сt1,010Выбрано реле времениТип и пределы уставки, с0,25 — 3,5ЭВ 22511Расчетные коэффициентыСхема включения релеКсх1НадежностиКн1,412ток срабатывания отсечкиРасчетный, АПринятый, Аiсро25Первичный, АIсзо=iсро´nТ250013Кратность тока срабатывания отсечкиiсро/iср1,314Чувствительность защиты (отсечки) при I(3) к= 5359 (А)Кч=0,87 Iк1(3)/ Iсзо1,615Выбрано токовое релеКоличество и тип-2 РТМ-IIПределы уставки тока реле, Аот 23 до 41

.4 Защита 3 — максимальная токовая защита отходящих линии

Выбираем ток срабатывания селективной максимальной защиты с зависимой время-токовой характеристикой с реле РТВ, у которого кн = 1,2, кв = 0,7 :

Iс.з. = (А)

где Iр.мин. = 362,6- расчетный ток нагрузки одной секции

По условию согласования с защитой секционного выключателя:

с.з. ≥ k н.с. · (I с.з.пред.макс. + ΣI р. ) ;

где k н.с. = 1,4 — коэффициент надежности согласования реле РТВ с РСТ-13;с.з.пред.макс. — наибольший ток срабатывания предыдущей защиты, А;

ΣI р.- геометрическая сумма максимальных рабочих токов всех предыдущих элементов, за исключением тех, с защитами которых производится согласование, в нашем случае это будет I р.мин = 362,6 (А);

с.з. ≥ 1,4 · (2280 + 362,6) = 3699,64 (А)

По условию срабатывания АВР:

I с.з. ≥ 1,2. · (кп · I р. + I р.) = 1,2 · (5,1 · 362,6 + 362,6) = 2654,2

Принимаем Iс.з. = 3700 (А) и результаты расчета сводим в таблицу 3.

В случае срабатывания АВР при помощи использования схемных решений принимаем, что защита 3 срабатывает на отключение раньше, чем включится секционный выключатель резервного питания. Для этого применяем делительную защиту ДЗН, выполненной в виде защиты минимального напряжения.

Для создания условия селективности отсечку выполняем с небольшой задержкой времени на ступень селективности больше (л.6, стр.29), чем время срабатывания быстродействующих защит предыдущих элементов, т.е. с tс.о. = 0,3 с.

Тогда принимаем Iс.о. = 3000 (А) и к ч > 1,5

время срабатывания токовой отсечки защиты 3 будет равно:

tсо. = tсо.пред. + ∆t = 0,3+0,3 =0,6 (с)

Все расчеты сводим в таблицу 3.

Проведем расчетную проверку трансформаторов тока типа ТЛМ-10 с nт= 800/5

1) Проверка на 10 % погрешность производится при токе срабатывания отсечки (4320 А):

к10 ,

чему соответствует сопротивление Zн.доп. = 2,8 (Ом) (л.6,стр.287)

Фактическое сопротивление нагрузки в режиме до дешунтирования ЭО при схеме соединения обмоток трансформатора в неполную звезду :

н.расч. = 2 rпр. + zртм + zрт + rпер. ,

где rпр. — сопротивление соединительных проводов (Cu) при длине 7 м и сечении 4 мм2, zртм — сопротивление реле РТМ, zрт — сопротивление реле РТВ, rпер. — сопротивление переходное контактов, принимаем равным 0,1 (Ом)

rпр. (Ом) zртм = (Ом)рт= (Ом)н.расч. = 2 · 0,03 + 0,166 + 0,137 + 0,1 = 0,463 (Ом) < 3,5 (Ом), что соответствует погрешности ε < 10 % .

после дешунтирования ЭО значение Zн.расч. возрастает на ZЭО = (Ом), таким образом Zн.расч. = 0,463 + 2,3 = 2,763 (Ом) и погрешность трансформатора тока в режиме после дешунтирования ЭО не превышает 10 %.

) Проверяем надежность работы контактов токовых реле.

кмакс. =

При Zн.расч. = 0,463 (Ом)

А = ,

По характеристике f=10, но допустимое ) Проверяем максимальное значение напряжения на выводах вторичной обмотки трансформатора тока после дешунтирования ЭО:

U2 макс.· 6,67 · 5 · 2,763 = 130,3 (В) < 1400 (В)

Таблица 3

п/пНаименованиеОбозначение и расчетная формулаВычисленное тока nТ800/53Минимальное значение тока трехфазного КЗ в зоне защитыОсновной, АIк1(3)5359резервной, АIк2(3)4Сквозной ток КЗ или пусковой ток (для двигателя) при пуске от полного напряжения, АIк(3)5Расчетные коэффициентыСамозапускаКсзп5,1Схемы включения релеКсх1НадежностиКн1,2Возврата релеКв0,76ток срабатывания релеРасчетный, А 19,3Принятый, Аiср20Первичный, АIсз=iср´nТ32007чувствительность защитыВ зоне основной защитыКч=0,87 Iк1(3)/ Iсз1,5В зоне резервной защитыКч=0.87 Iк2(3)/ IсзЗа трансформаторомКч=0.5 Iк2(3)/ Iсз8Выбрано токовое релеКоличество и тип-2 РТВ-IIIПределы уставки тока реле, Аот 5 до 359Принятая уставка времени защиты, сt1,510Выбрано реле времениТип и пределы уставки, с11Расчетные коэффициентыСхема включения релеКсх1НадежностиКн1,412ток срабатывания отсечкиРасчетный, А18,7Принятый, Аiсро19Первичный, АIсзо=iсро´nТ304013Кратность тока срабатывания отсечкиiсро/iср0,9514Чувствительность защиты (отсечки) при I(3) к= 5359 (А)Кч=0,87 Iк1(3)/ Iсзо1,5315Выбрано токовое релеКоличество и тип-2 РТМ-IIПределы уставки тока реле, Аот 23 до 41

3.5 Дифференциальная защита силового трансформатора 6300-37/6,3

Для защиты трансформаторов от КЗ между фазами, на землю и от замыканий витков одной фазы широкое распространение получила дифференциальная защита. Она является основной быстродействующей защитой трансформаторов с обмоткой ВН 3 кВ и выше, согласно нормативным документам она должна предусматриваться на трансформаторах мощностью ³ 6,3 МВ·А, на трансформаторах 4 МВ·А при их параллельной работе и на трансформаторах меньшей мощности (но не менее 1 МВ·А), если токовая защита не удовлетворяет требования чувствительности, а МТЗ имеет выдержку времени более 0,5 с.

Рассчитаем дифференциальную защиту на базе реле типа РНТ-565 без торможения силового трансформатора 6300-37/6,3; Uк = 7,5 %.

Определим средние значения первичных и вторичных номинальных токов для всех сторон защищаемого трансформатора:

Iн=Sтр / Uср;

Наименование величиныЧисленное ток трансформатора, А 6300/· 37 = 98,316300/·6,3 = 577,35Коэффициент трансформатора тока150/5600/5Схема соединения трансформатора тока∆Вторичный ток в плечах защиты, А98,31· /(150/5) = 3,27577,35 /(600/5)=4,81

Результаты расчетов токов КЗ:

I(3)к.мин.ВН = 912 (А) I(3)к.макс.ВН = 933 (А)

I(3)к.мин.НН = 5359 (А) I(3)к.макс.НН = 5483 (А)

. Определим первичный ток небаланса:

Iнб=Iнб’+Iнб»+Iнб»’

где Iнб′ — составляющая, обусловленная разностью намагничивающих токов трансформаторов тока в плечах защиты;

Iнб″ — составляющая, обусловленная регулировкой коэффициента трансформации защищаемого трансформатора с РПН (наш трансформатор без РПН);

Iнб″′ — составляющая, обусловленная невозможностью точной установки на коммутаторе реле РНТ и ДЗТ расчетных чисел витков (дробных) уравнительных обмоток.

Iнб’ = kапер · kодн · e · Ik max

где kапер — коэффициент, учитывающий переходной режим, для реле с насыщающимся трансформатором тока будет равным 1;

kодн — коэффициент однотипности, kодн = 1,0;

e — относительное Ik max — максимальный ток КЗ на ВН;

Iнб = 1 · 0,1 · 933= 93,3 (А).

. Определим предварительный ток срабатывания защиты по условию отстройки от тока небаланса:

с.з. ≥ кн · Iнб = 1,3 · 93,3= 121,3 (А)

где кн — коэффициент надежности, учитывающий ошибку реле и необходимый запас, для реле РНТ он равен 1,3;

ток срабатывания защиты по условию отстройки от броска тока намагничивания:

с.з. ≥ кн · Iн.тр = 1,3 · 98,31 = 127,8 (А)

где кн — коэффициент отстройки защиты от бросков тока намагничивания, для реле серии РНТ равен 1,3;

Iн.тр — номинальный ток трансформатора на ВН;

Берем ток срабатывания защиты Iс.з. = 121,3 (А).

.Производим предварительную проверку чувствительности защиты при повреждениях в зоне её действия:

.1. при двухфазном КЗ за трансформатором.

Расчетный ток в реле дифференциальной защиты для схемы треугольника с тремя реле равен:

Iр.мин = 1,5·Iк.мин.ВН/nт = 1,5·912/30 = 45,6 (А)

ток срабатывания реле (предварительный) равен:

Iс.р. = Iс.з. · ксх/nт = 121,3·1,73/30 = 7 (А)

Предварительное

кч = Iр.мин /Iс.р. = 45,6/7 = 6,5 > 2

. Определим число витков обмоток реле РНТ (методика расчета из л.6 стр.198):

№Обозначение величины и расчетное выражениеЧисленное ближайшее меньшее число)14 вит.4Iс.р.неосн. = Fс..р./wнеосн100/14 = 7,14 А5Iс.з.неосн. (сторона ВН)7,14·30/1,73 = 123,8 А6Iс.з.осн. (сторона НН)123,8·37/6,3 = 727,08 А7w осн.расч = w неосн.·I2неосн. /I2осн14 ·3,27/4,81 = 9,51 вит8wосн. (ближайшее целое число)109Iнб»’= (wосн.расч.- wосн.)·Iк.макс.ВН/wосн.расч.(9,51-10)·933/9,51=48,07 А10Iнб с учетом Iнб″′93,3 + 48,07 = 141,3711Iс.з.неосн. с учетом Iнб′″1,3·141,37 = 173,78 >121,3Расчет повторяется для нового значения Iс.р.неосн.12Iс.р.неосн.173,58·1,73/30 = 10 А13wнеосн.расч. = Fс.р./Iс.р.неосн.100/10 = 10 вит.14wнеосн. (ближайшее меньшее число)10 вит.15Iс.р.неосн. = Fс..р/wнеосн.100/10 = 10 A16Iс.з.неосн. (сторона ВН)10·30/1,73 = 173,4 А17Iс.з.осн. (сторона НН)173,4·37/6,3 =1018,38 А18wосн.расч. = wнеосн.·I2неос.·I2осн. 10·3,27/4,81 = 6,8 вит.19wосн (ближайшее целое число)7 вит.20Iнб′″(6,8-7)·933/6,8=27,4 A21Iнб с учетом Iнб″′93,3 + 27,4 = 120,7 А22Iс.з.неосн с учетом Iнб′″1,3·120,7=156,9 < 173,423окончательно принятые числа витков: wосн. = wур.I wнеосн. = wур.II7 вит. 10вит.24Проверка I2осн.· wосн. = I2неосн.· wнеосн..расч. 4,81·7 ≈ 3,27·10

. окончательно коэффициент чувствительности равен:

кч = Iр.мин /Iс.р. = 45,6/10 = 4,56 > 2 что нас вполне удовлетворяет.

. Расчетная проверка трансформаторов тока на стороне 35 кВ типа ТВТ 35-I

.1. на 10 % погрешность.

Находим

к10 = I1расч./I1ном.ТТ

где I1расч. — первичный расчетный ток, для дифференциальных защит принимается равным наибольшему значению тока при внешнем (сквозном) КЗ, А;

I1ном.ТТ — первичный номинальный ток трансформатора тока.

к10 = 933/150 = 6,22

По кривой предельной кратности для ТВТ 35-I при 150/5 находим допустимое Zн = 0,35 (Ом)

Для двух последовательно включенных одинаковых вторичных обмоток трансформаторов тока Zн = 0,7 (Ом)

Фактическая расчетная вторичная нагрузка для принятой схемы:

Zн.расч. = 3 rпр. +3 zр + rпер

где rпр. — сопротивление соединительных проводов, при длине 15 м и сечении 4 мм2 сопротивление медных проводов:

rпр = L/γ·S = 15/ 57·4 = 0,07 (Ом);

zр — полное сопротивление реле, для РНТ-565 равно 0,1 Ом (л.5, стр.200);

rпер — переходное сопротивление контактов, берем ≈ 0,1 Ом;

Zн.расч = 3 · 0,07 + 3 · 0,1 + 0,1 = 0,61 (Ом)

Zн.расч. < Zн

.2.проверка надежной работы контактов

По значению Iк.макс = 933 (А) определяем кмакс.=Iк.макс./I1ном.ТТ = 933/150 = 6,22

Тогда

А = кмакс./к10 =6,22/1,3 = 4,78

По (л.6, стр.36) определим f = 67 %. значения допустимых погрешностей для реле типа РНТ-565 не регламентируются.

.3. проверка по напряжению на выводах вторичной обмотки трансформатора тока:

U2макс = 1,41 · кмакс. · I2ном ·Zн.расч. < 1400 (В)

U2макс. = 1,41 · 6,22 · 5 · 0,61 = 26,75 (В) < 1400 (В)

3.6 защита 4 — защита в начале линии 35 кВ

Принимаем к установке защиту с независимой время — токовой характеристикой на базе реле РСТ-13

Определим ток срабатывания защиты на стороне 35 кВ:

,

где кн = 1,1 — коэффициент надежности ( РСТ-13);

кв = 0,9 — коэффициент возврата ( РСТ-13);

Iр.макс. = Iавар. , (А) — максимальный возможный ток в линии, при срабатывании АВР равен сумме рабочих токов двух секций;

А;

По условию согласования с предыдущими защитами :

I с.з. ≥ k н.с. · (I с.з.пред.макс. + ΣI р. ) ;

где k н.с. = 1,4 — коэффициент надежности согласования реле РСТ-13 с РТВ;с.з.пред.макс. — наибольший ток срабатывания предыдущей защиты, А;

ΣI р.- геометрическая сумма максимальных рабочих токов всех предыдущих элементов, за исключением тех, с защитами которых производится согласование;

I с.з. ≥ 1,4 · 3200· = 762,8 (А)

Принимаем к расчету наибольшее Токовую отсечку выполняем на реле РТМ. Тогда ток срабатывания отсечки на стороне 35 кВ с учетом защиты всей линии:

Iс.о. ≥ кн · I(3) к.мин. = 1,4 · 5359· = 1277,4 (А)

Принимаем к расчету Iс.о. = 1300 (А) и все расчеты сводим в таблицу 4.

Как видно из расчетов защита установленная в начале линии защищает всю линию, и поэтому необходимость установки защиты в конце линии перед силовым трансформатором отпадает.

Принимаем время срабатывания МТЗ tс.з. = 1,2 с.

Проведем расчетную проверку трансформаторов тока типа ТВТ-35-I с nт= 250/5

1) Проверка на 10 % погрешность производится при токе срабатывания отсечки (250 А):

к10 ,

чему соответствует сопротивление Zн.доп. = 7 (Ом) (л.6,стр.288)

Фактическое сопротивление нагрузки:

н.расч. = 2 rпр. + zртм + zрт + rпер. ,

где rпр. — сопротивление соединительных проводов (Cu) при длине 7 м и сечении 4 мм2, zртм — сопротивление реле РТМ, zрт — сопротивление реле РСТ-13-24, rпер. — сопротивление переходное контактов, принимаем равным 0,1 (Ом)

rпр. (Ом) zртм = (Ом)рт= (Ом)

н.расч. = 2 · 0,03 + 0,42 + 0,006 + 0,1 = 0,586 (Ом) < 3,8 (Ом), что соответствует погрешности ε < 10 % .

2) Проверяем надежность работы контактов токовых реле.

кмакс. =

При Zн.расч. = 0,586 (Ом)

А =

По характеристике f=10..

) Проверяем максимальное значение напряжения на выводах вторичной обмотки трансформатора тока после дешунтирования ЭО:

U2 макс.· 3,73 · 5 · 0,586 = 15,46 (В) < 1400 (В)

Таблица 4

п/пНаименованиеОбозначение и расчетная формулаВычисленное тока nТ250/53Минимальное значение тока трехфазного КЗ в зоне защитыОсновной, АIк1(3)11365резервной, АIк2(3)23504Сквозной ток КЗ или пусковой ток (для двигателя) при пуске от полного напряжения, АIк(3)5Расчетные коэффициентыСамозапускаКсзпСхемы включения релеКсх1НадежностиКн1,1Возврата релеКв0,96ток срабатывания релеРасчетный, А15,24Принятый, Аiср16Первичный, АIсз=iср´nТ8007чувствительность защитыВ зоне основной защитыКч=0,87 Iк1(3)/ Iсз12.35В зоне резервной защитыКч=0.87 Iк2(3)/ Iсз13,63За трансформаторомКч=0.5 Iк2(3)/ Iсз2.58Выбрано токовое релеКоличество и тип — 2 РСТ-13-24Пределы уставки тока реле, Аот 5 до 209Принятая уставка времени защиты, сt2,410Выбрано реле времениТип и пределы уставки, с-ЭВ 22511Расчетные коэффициентыСхема включения релеКсх1НадежностиКн1,412ток срабатывания отсечкиРасчетный, А26Принятый, Аiсро26Первичный, АIсзо=iсро´nТ 130013Кратность тока срабатывания отсечкиiсро/iср5014Чувствительность защиты (отсечки) при I(3) к= 11365 (А)Кч=0,87 Iк1(3)/ Iсзо7,615чувствительность защиты (отсечки) при I(3) к= 2350 (А)1,5715Выбрано токовое релеКоличество и тип-2 РТМ-IIПределы уставки тока реле, Аот 5 до 20

4. Построение карты селективности

На карте селективности строятся характеристики всех защит начиная с наименьшего тока срабатывания, приведенные к одному напряжению (в нашем случае к 6 кВ). Они строятся по типовым характеристикам. Расчетные точки построения характеристик сведены в таблицу.

, где к — кратность тока %

) Защита 1: реле РТ-95, nт =250/5, Iс.р. = 7 (А), ксх. =1.

к200300400500600700800tс.з., с0,80,650,620,600,550,520,50Iк, А700105014001750210024502800

) защита 2: реле РСТ-13-29, nт=600/5, Iс.р. = 19 (А), ксх = 1, Iс.з. = 2280 (А), Iс.о. = 2500 (А).

) защита 3: реле РТВ-III, nт = 800/5, Iс.р. = 20 (А), ксх = 1, Iс.о. = 4200

к110120140150160tс.з., с4,53,21,51,251Iк, А35203840448048005120

4) защита 4: реле РСТ-13-24, nт=250/5, Iс.р. = 3 (А), ксх = 1, Iс.з. = 800 (А), Iс.о. = 1300 (А).

5. Выбор времени срабатывания МТЗ

По условию селективности время срабатывания последующей защиты по отношению к предыдущей определяется по формуле:

tс.з.посл. = tс.з.пред. + ∆ t:

t — ступень селективности ( для защит с зависимой характеристикой (РСТ-13) выбирается равным 0,5с);

защита 1: tс.з.1=0,5 с

Защита 2: tс.з.2 = tс.з.1 +∆ t = 0,5+0,5=1,0 с;

Защита 3: tс.з.3 = tс.з.2 + ∆ t = 1,0 + 0,5 = 1,5 с;

защита 4: tс.з.4=2,0 с

6. Проверка допустимости выбранного времени срабатывания защиты по условию термической стойкости воздушной линии

Минимальное сечение ВЛ по условию термической стойкости:

Sмин ,

где B — импульс квадратичного тока;

С — постоянный коэффициент, который зависит от материала проводов, начальной и конечной температуры эксплуатационного режима, СAl = 91;

tотк. = tс.з. + tо.в. — время отключения равное сумме времени срабатывания защиты и отключения выключателя.

tотк. = tс.з. + tо.в = 1,2 + 0,1 = 1,3 (с)

При расчете берется больше значения тока КЗ в конце линии, которое рассчитывают с учетом сопротивления самой ВЛ.

Но ток срабатывания отсечки защиты 4 (Iс.о. = 1300 А) меньше токов КЗ в начале и в конце линии. Следовательно, минимальное сечение ВЛ по условию термической стойкости по токам КЗ линии можно не рассчитывать. Проверим минимальное сечение ВЛ по условию термической стойкости по токам КЗ за трансформатором в случае не срабатывания защиты 3:

Sмин мм2

Как видно предварительно выбранное сечение проводов ВЛ (25 мм2) удовлетворяет условию термической стойкости.

В случае не срабатывания выключателя в начале линии и при согласовании этой защиты с дальнейшей защитой системы придется выбирать сечение линии из условия:

Sмин мм2

7. Оценка эффективности и надежности срабатывания реле в защитах

рассмотрим работу схемы электроснабжения нашего предприятия с учетом оценки эффективности и надежности срабатывания защит. Для удобства анализа все токи приведены к напряжению 6 кВ.

например, при наличии КЗ в точке К4 за автоматом, когда он не срабатывает, с током Iк. = 572,06 (А) срабатывает защита 1 с Iс.з. = 350 (А) через время tс.з. = 0,5 (с). Также эта защита (токовая отсечка, Iс.о. = 1000 А) срабатывает при КЗ на выводах ВН трансформатора с Iк = 5359 (А).

При наличии КЗ на сборных шинах 6 кВ (рассматриваем самый тяжелый случай, когда сработал АВР и на момент КЗ обе секции запитаны от одного трансформатора) подключенной при помощи АВР секции первым срабатывает защита 2 (токовая отсечка, Iс.о. = 2500 А) секционного выключателя через время tс.о. = 0,4 (с), а при его отказе ¾ защита 3 (токовая отсечка, Iс.о. = 3200 А).

При наличии КЗ на линии Л1 ( в конце линии Iк =2350 А, в начале линии Iк = 11365 А) сработает защита 4 (токовая отсечка, Iс.о. = 1300 А), а при не срабатывании предыдущих защит на ток КЗ точки К 3 Iк = 5359 (А) сработает МТЗ защиты 4 (Iс.з. = 350 А) через время tс.з. = 1,2 (с).

Рассмотрим случай КЗ на линии Л 2. Тогда после отключения выключателя в начале линии токовой отсечкой защиты 4 сработает на отключение выключателя защиты 3 делительная защита минимального напряжения ДЗН с целью предотвращения включения АВР на неустранившееся КЗ в линии Л 2, и только после отключения выключателя защиты 3 включится секционный выключатель резервного питания. В целях ускорения действия АВР не ждем успешного срабатывания АПВ питающей (рабочей) линии. В случае самоустранившегося КЗ включение рабочего выключателя защиты 3 линии Л 2 после восстановления напряжения АПВ линии производится с выдержкой времени, равной 15 с для того чтобы убедится в полной исправности рабочего источника. Еще через 4 с отключается секционный выключатель и через 19 с восстанавливается нормальная схема подстанции.

8. Расчет основных параметров системы автоматики (АПВ, АВР)

В соответствии с ПУЭ устройствами автоматического повторного включения (АПВ) должны оборудоваться воздушные и смешанные (кабельно-воздушные) линии, сборные шины, понижающие трансформаторы и др.

время срабатывания однократного АПВ определим по следующим условиям:

t1АПВ ³ tг.п. + tзап = 0,34 + 0,5 = 0,84 (с).,

где tг.п. = 0,34 (с) — время готовности привода;

t зап. = 0,5 (с) — время запаса;

t2АПВ ³ tДЗН + tзап. = 0,7 + 0,5 = 1,3

где tДЗН » 0,7 (с)- максимальное время действия делительной защиты.

Как видно выдержка времени получилась небольшая и для наиболее вероятного самоустранения причин, вызвавших неустойчивое КЗ (падение деревьев, набросы веток и других предметов, приближение к проводам передвижных механизмов), а также для деионизации среды в месте КЗ принимаем время срабатывания однократного АПВ равным 3 (с). ПУЭ допускают увеличение выдержки времени с целью повышения эффективности действия этих устройств.

Литература

1. Барыбин Ю.Г., Федоров Л.Е »Справочник по проектированию электроснабжения», Москва »Энергоатомиздат» 1990г.

. Федосеев А.М. »Релейная защита электрических систем», Москва »Энергия» 1976г.

.Справочник по электроснабжению и электрооборудованию, под общей редакцией Федорова А.А., Москва: Энергоатомиздат 1986.

. Чернобровов Н.В. »Релейная защита», Москва »Энергия» 1967г.

. Шабад М.А. »Расчет релейной защиты и автоматики распределительных сетей», Ленинград »Энергоатомиздат» 1985г.

. Шабад М.А. защита трансформаторов распределительных сетей, Москва »Энергия» 1989г.

. Шабад М.А. максимальная токовая защита, Ленинград »Энергоатомиздат» 1991г

. Шабад М.А. Релейная защита и автоматика на электроподстанциях, питающих синхронные двигатели, Ленинград »Энергоатомиздат» 1984г

п/пНаименованиеОбозначение и расчетная формулаВычисленное тока nТ3Минимальное значение тока трехфазного КЗ в зоне защитыОсновной, АIк1(3)резервной, АIк2(3)4Сквозной ток КЗ или пусковой ток (для двигателя) при пуске от полного напряжения, АIк(3)5Расчетные коэффициентыКратность максимального токаКрСхемы включения релеКсхНадежностиКнВозврата релеКв6Ток срабатывания релеРасчетный, АПринятый, АiсрПервичный, АIсз=iср´nТ7чувствительность защитыВ зоне основной защитыКч=0,87 Iк1(3)/ IсзВ зоне резервной защитыКч=0.87 Iк2(3)/ IсзЗа трансформаторомКч=0.5 Iк2(3)/ Iсз8Выбрано токовое релеКоличество и тип-Пределы уставки тока реле, Аот до9Принятая уставка времени защиты, сt10Выбрано реле времениТип и пределы уставки, с-11Расчетные коэффициентыСхема включения релеКсхНадежностиКн12ток срабатывания отсечкиРасчетный, АПринятый, АiсроПервичный, АIсзо=iсро´nТ13Кратность тока срабатывания отсечкиiсро/iср14Чувствительность защиты (отсечки)Кч=0,87 Iк1(3)/ Iсзо15Выбрано токовое релеКоличество и тип-Пределы уставки тока реле, Аот до

Учебная работа. Разработка обеспечения надёжности электроснабжения