Учебная работа. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения

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

Релейная защита и автоматика систем электроснабжения

Министерство образования и науки республики Казахстан

инновационный евразийский университет

Кафедра Электроэнергетики

Курсовой проект

Релейная защита и автоматика систем электроснабжения

Выполнил

Соколов А.А.

Павлодар 2012г.

Содержание

Задание

Введение

. Расчет токов короткого замыкания

. Расчет защиты питающей линии электропередач

3. Расчет защит трансформаторов

. Расчет защиты электродвигателей

5. Расчет самозапуска электродвигателей

Литература

Задание

Талица №1

последняя ЦифраUвн,кВUнн,кВPдв,кВтТип трансформатораUк.мин.,%Uк.макс.,%16,6160ТДН — 10000/1108,7012,36

Предпослед. цифраSкз.мах. МВSкз.мин МВДлина питающей линии, кмКратность пускового тока Эл. Двигателя, КnКоличество эл. двигателей на секции, nУстака по времени защит. Присоед. на шинах п/ст., t cз. прис. ,сВремя перерыв.питания tn.n. CКоэф. самозап. Ксэп,Длина кабельной линии Lкаб,КМ845004100905,231,24,52,70,8

Введение

РЗ применяется для предотвращения развития аварий и уменьшения размеров повреждения при коротком замыкании необходимо быстро выявить отключить поврежденный элемент системы электроснабжения.

В некоторых случаях 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 отключение

основным элементом релейной защиты является специальный аппарат — реле. В некоторых случаях выключатель и защита совмещаются 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 РИ обычно выполняются в виде двух секций. При повреждении одной из питающих линий РП. 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, такие как автоматические устройства синхронизации генераторов, синхронных компенсаторов и электродвигателей, автоматические регуляторы частоту вращения и активной мощности синхронных генераторов.

рисунок.1

1. Расчет токов короткого замыкания

Схема замещения прямой последовательности.

Сопротивление системы в максимальном режиме:

В минимальном режиме:

Сопротивление линии ():

=Ом

Минимальное сопротивление трансформатора Т1 (Т2):

=

где — половина полного диапазона регулирования напряжения на стороне ВН трансформатора в (%). В работе принимать =16% для трансформаторов Uсн=115 кВ

максимальное сопротивление трансформатора Т1 (Т2):

=

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 до двигателей: Индуктивное сопротивление кабеля:

Активное сопротивление кабеля:

Пусковой ток двигателя равен I, = 257 А для алюминиевого кабеля принимаем

0,087 Ом/км,89 Ом/км;

=

Токи короткого замыкания максимального режима:

22922,06 A.

435,03 А

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 выполнятся 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:

435,03= 522,03А

Iк, макс =Iк4,макс — максимальное значение тока КЗ за трансформатором, и проверяет по условию отстройки от броска намагничивающего тока силового трансформатора Т1.

Ток срабатывания токовой отсечки должен быть проверен по условию:

чувствительность отсечки:

время срабатывания отсечки toтс=0, 1 с.

Ток срабатывания МТЗ рассчитывается по выражению:

чувствительность МТЗ на основном участке:

на резервном участке:

Необходимая по ПУЭ чувствительность обеспечивается. время срабатывания МТЗ рассчитывается после выбора времени tмтз. срабатывания МТЗ трансформатора по выражению:

где tмтз. — время срабатывания МТЗ трансформатора (получается из расчета защит трансформатора)

= 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.

рисунок 2. Схема питающей линии (а), график изменения тока (б) и карта селективности (в)

3. Расчет защит трансформаторов

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

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

высокого и низкого напряжения:

Схема соединения трансформаторов тока со стороны ВН — треугольник, со стороны НН- звезда. Коэффициент трансформации ТТ со стороны ВН — KIвн=100/5: со стороны НН — KIнн=1000/5. Вторичные токи в плечах защиты:

За основную принимаем сторону НН как сторону с большим током. ток срабатывания защиты равен:

где , — коэффициент отстройки защиты от бросков тока намагничивания, = 1,2 -1,5 для защиты с реле ДЗТ-11, , — номинальный ток трансформатора. Вторичный ток срабатывания защиты на основной стороне:

Расчетное число витков на основной стороне:

принимаем

Расчетное число витков на неосновной стороне:

электроснабжение электродвигатель ток трансформатор

принимаем

Тогда составляющая первичный ток небаланса:

а суммарный ток небаланса равен:

где — периодическая составляющая при расчетном внешнем трехфазном металлическом коротком замыкании.

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

— коэффициент однотипности трансформаторов тока принимается равным 1,0.

— коэффициент учитывающий переходный режим для ДЗТ, может быть принят равным 1,0.

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

Где tg=0,75-0,8;

принимаем 7.

Определяем коэффициент чувствительности защиты при коротком замыкании за трансформатором в зоне действия защиты, когда торможение отсутствует, ток короткого замыкания проходит через трансформаторы стороны 115 кВ. для схемы соединения обмоток трансформатора тока в треугольник расчетный ток в реле находится:

ток срабатывания неосновной стороны равен:

делаем проверку:

или

Коэффициент чувствительности равен:

Время срабатывания дифференциальной защиты = 0,1с.

далее производим расчет МТЗ трансформатора, ток срабатывания МТЗ равен:

Где = 1,1 — 1,2- коэффициент отстройки;

0,85; — коэффициент самозапуска.

Коэффициент чувствительности на основном участке Кч > 1,5:

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 (). таким образом, у МТЗ трансформатора время действия защиты должно выбираться последующему условию:

где 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 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:

где = 1,2; = 0,85.

— первичный ток срабатывания защиты.

Ток срабатывания реле с учетом схемы соединения ТТ:

где — для схемы соединения на разность токов в нормальном режиме и при трехфазном КЗ ( = 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 уставка тока срабатывания ().

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 [1] =2.

Коэффициент чувствительности отсечки:

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.

Рис. 4. защита электродвигателя от коротких замыканий и перегрузок

5. Расчет самозапуска электродвигателей

Для времени перерыва питания = 4,5 с кратность пускового тока находится из зависимости и равна 0,82 от значения для заторможения двигателей то есть:

тогда из [5] пусковая мощность в относительных в единицах при =6,6 кВ и =10000 кВА равна:

начальное напряжение при самозапуске:

,2 В > 3780 В самозапуск успешный.

Хвн — суммарное сопротивление цепи питания (система, трансформатор, линия).

список литературы

1. Правила устройства электроустановок Г Минэнерго СССР. 6-е изд., перераб. и доп.-М.: Энергоатом издат, 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: Учеби. пособие для вузов.-М.: Энергоиздат. 198 1.-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.IЗБ. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110-500 кВ:

Расчеты.- М.: Энергоатомиздат, 1985. — 96 с.

. Реле защиты / Алексеев В.С. и др. — М.: Энергия, 1 976.-464 с.

. Сыромяткинов И.А. Режимы работы асинхронных и синхронных двигателей! Под ред. Л.Г. Мамиконянца. — 4-е изд., перераб.и доп.-М.:

Энергоатомиздат, 1984. — 240 с.

Учебная работа. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения