Загрузка...Релейная защита промышленного предприятия
Задание на курсовую
работу
Схема распределительной
сети электрической энергии промышленного предприятия и виды его нагрузки
представлена на рисунке 1.
необходимо выбрать типы
защит всех элементов приведенной схемы в соответствии с ПУЭ. Выбранные защиты в
условном изображении нанести на схему. Произвести расчет величин токов
короткого замыкания. Произвести расчет защит следующих объектов: силового
трансформатора Т1 (выключатель Q16), воздушных
линий Л1 и Л2 (выключатели Q1 и Q5), кабельной линии Л5 (выключатель Q21), сборных шин (секционный
выключатель Q27), трансформатора Т5 (выключатель Q34), двигателя Д (выключатель Q29).
Также необходимо
изобразить схему релейной защиты трансформатора Т1 и двигателя Д; выбрать тип
трансформатора тока 29 и определить сечение провода в его вторичных цепях (медный
кабель длиной 10 м).
исходные данные приведены
в таблицах 1– 6.
Таблица 1 – Система и
сеть А-Б-В
Мощность КЗ
систем,
МВА
,
кВ
Длина,
км
Переда-
ваемая
мощ-
ность,
МВА
Мощ-
ность,
забира-
емая
ГПП,
МВА
Кол-во
отходя-
щих
тран-
зитных
линий
Мощ-
ность
Т1, Т2,
МВА
Кол-во
и мощ-
ность
Т3,
МВА
Система 1
Система 2
режимы
режимы
макс
мин
макс
мин
Л1,2
Л3,4
А-В
Б-В
1500
1200
1900
1600
220
70
85
95
85
34
4
2×25
6×1,6
Таблица 2 –
характеристики трансформаторов
Т1, Т2
Т3
Тип
Мощность
S, МВА
, %
Пределы
регули-
рования, %
Тип
Мощность
S, МВА
, %
ТРДН-25000/220
25
12
12
ТМ-1600/10
1,6
5,5
Таблица 3 – Выдержки
времени защит отходящих линий от шин подстанции Г, их параметры
Выдержки
времени защит на Q, с
Л5
Л6
9
10
11
12
13
14
22
24
Длина, км
Кол-во КЛ
Материал
Сечение, мм2
Длина, км
Кол-во КЛ
Материал
Сечение, мм2
2,5
2,0
1,5
2,2
1,2
1,3
1,0
0,9
2,5
2
А
185
3,7
1,3
2
М
240
1,6
Таблица 4 – нагрузки на
шинах РП1 и РП2
Двигатели 10
кВ (асинхронные типа АТД)
БК
ДСП
Кол-во
Мощность Рном,
кВт
Коэффициент пуска
kп
Q, квар
Кол-во
Sном, МВА
3
1250
5,2
3500
1
25,0
Таблица 5 –
Электродвигатель с номинальным напряжением Uн = 380 В
Тип
, кВт
h, %
Длина
кабеля
Л7, м
4 А112 МА 8У3
2,2
0,71
76,5
5
10
Таблица 6 – параметры
преобразовательного агрегата
Тип
Назначение
Выпр. напр.
, В
Выпр. ток
, А
Напряжение
питания, кВ
Схема
выпрямления
ТВД
Питание электролиза получения
водорода
200
1250
10
Трехфазная
мостовая
Защиты выполняются на постоянном
оперативном токе.
Рисунок
1 – Схема распределительной сети
На
рисунке обозначено:
ПГТВ
– защита от перегруза токами высших гармоник; АР – защита от асинхронного
режима; – температурные указатели, указатели
циркуляции масла и воды в системе охлаждения с действием на сигнал.
1 Расчет токов короткого замыкания
Величина токов короткого
замыкания для ряда защит (дифференциальных, токовых отсечек и т.д.) влияет на
необходимы для вычисления
коэффициентов чувствительности выбранных защит.
значения токов короткого
замыкания определяются в разных точках сети (А, Б, В, Г, Д, Е) в максимальном и
минимальном режимах работы системы. Для максимального режима достаточно иметь
токи трехфазного короткого замыкания, для минимального — токи двухфазного
короткого замыкания.
Расчет проводим в
относительных единицах. базисная мощность МВА.
Принимаем среднее значение напряжения сети: кВ и кВ.
1.1 Расчет сопротивлений элементов схемы
Удельное реактивное
сопротивление воздушных линий Л1, Л2, Л3 и Л4 принимаем средне-типовым Ом/км, активным сопротивлением пренебрегаем.
Сопротивление воздушных
линий Л1 и Л2 определим по формуле (1.1):
,
(1.1)
здесь – длина линии Л1, км.
.
Сопротивление воздушных
линий Л3 и Л4 определим по формуле (1.2):
,
(1.2)
здесь – длина линии Л3, км.
.
Кабели марки А-185 и М-240
имеют следующие удельные параметры: удельное индуктивное сопротивление Ом/км; Ом/км,
удельное активное сопротивление Ом/км; Ом/км.
Индуктивное сопротивление
кабельной линии Л5:
,
(1.3)
здесь – длина линии Л5, км;
.
Активное сопротивление
кабельной линии Л5:
, (1.4)
.
Индуктивное сопротивление
кабельной линии Л6:
,
(1.5)
здесь – длина линии Л6, км;
.
Активное сопротивление
кабельной линии Л6:
,
(1.6)
.
Сопротивления
трансформаторов Т1 и Т2:
,
(1.7)
здесь – номинальная мощность трансформатора Т1, ВА.
.
Сопротивление
трансформатора Т3:
,
(1.8)
здесь – номинальная мощность трансформатора Т3, ВА.
.
1.2 Расчет величин токов КЗ
Расчёт токов короткого
замыкания приведён в таблицах 7 – 9.
Таблица 7 – максимальный
режим, секционный выключатель Q15 включен,
Q20 и Q27 отключены
Точка КЗ
на шинах
п/ст
искомые
величины
Питание со стороны
Система G1
Система G2
А
, о.е.
, МВА
1500
, кА
Б
, о.е.
, МВА
1900
, кА
В
Ic,
IIс
, о.е.
, МВА
, кА
Питание одновременно от систем G1 и G2
В
Ic,
IIс
, МВА
, о.е.
, кА
Г
Ic,
IIс
, о.е.
, МВА
, кА
Д
Ic
, о.е.
, МВА
, кА
Д
IIc
, о.е.
, МВА
, кА
Е
, о.е.
, МВА
, кА
Таблица 8 – минимальный
режим, секционные выключатели Q15, Q20 и Q27 отключены, линии Л2 и Л4 отключены
Точка КЗ
на шинах
п/ст
искомые
величины
Питание со стороны
Система G1
Система G2
А
, о.е.
—
, МВА
1200
, кА
Б
, о.е.
—
, МВА
1600
, кА
В
, о.е.
IIс
Iс
, МВА
, кА
Г
, о.е.
IIс
Iс
, МВА
, кА
Д
, о.е.
IIс
Iс
, МВА
, кА
Е
, о.е.
—
, МВА
, кА
Таблица 9 – минимальный
режим, секционный выключатель Q15
включен, линия Л4 отключена
Точка КЗ
на шинах
п/ст
искомые
величины
Питание со
стороны
Система G1
Система G2
А
, о.е.
, МВА
1200
, кА
В
, о.е.
, МВА
, кА
2 Расчёт защиты
высоковольтного двигателя Д
Для защиты асинхронных
электродвигателей напряжением выше 1000 В предусматриваются следующие защиты:
1) токовая отсечка;
2) защита от однофазных
замыканий на землю (ОЗЗ);
3) защита от перегруза —
МТЗ с выдержкой времени;
4) защита минимального
напряжения.
2.1 Токовая отсечка
1) защита выполняется с
помощью токового реле РСТ 13.
2) Для выбора
трансформатора тока определим номинальный ток двигателя:
,
(2.1)
где – номинальная мощность двигателя, Вт (см.
таблицу 4);
–
номинальное напряжение двигателя, В (см. таблицу 4);
–
номинальный коэффициент мощности двигателя.
А.
К установке принимаем
трансформатор тока ТЛК10-100-0,5/10Р: А, А. Коэффициент трансформации трансформатора
тока:
.
Схема включения
трансформаторов тока и реле — неполная звезда, коэффициент схемы .
3) Определим ток
срабатывания защиты, который отстраивается от пускового тока двигателя:
,
(2.2)
где — коэффициент отстройки.
Найдем пусковой ток по
следующему выражению:
,
(2.3)
где – коэффициент пуска двигателя.
А.
Тогда по выражению (2.2)
ток срабатывания защиты
А.
4) Коэффициент
чувствительности определяется при двухфазном коротком замыкании в минимальном
режиме на шинах, к которым подключен двигатель:
.
(2.4)
Так как коэффициент 5) ток срабатывания реле: А. Принимаем к установке Определим сумму уставок: . Принимаем сумму уставок . Найдем ток уставки реле: А. 2.2 Защита от однофазных Защита электродвигателей 1) Найдем емкость фазы , здесь – номинальная мощность двигателя, МВт; – Ф. Тогда емкостный ток , здесь Гц – частота сети; – А. 2) Определим ёмкостный Емкостный ток кабельной , где А/км – удельный емкостный ток выбранного А. 3) Суммарный ток А следовательно, защита от 2.3 Защита от 1) Защита выполняется с 2) Перегруз является 3) ток срабатывания , где – коэффициент отстройки. А. 4) Коэффициент чувствительности 5) ток срабатывания реле: А. Принимаем к установке Определим сумму уставок: . Принимаем уставку . Найдем ток уставки реле: А. 6) Выдержка времени 2.4 Защита Защита выполняется 1) Для выполнения защиты 2) выбираем трансформатор Коэффициент трансформации . 3) Напряжение В, здесь – коэффициент отстройки. 4) Коэффициент чувствительности 5) Напряжение В. Принимаем к установке Определим сумму уставок: . Принимаем уставку . Найдем напряжение уставки В. 6) Выдержка времени вторая ступень защиты 1) Вторую ступень защиты 2) Реле включается во 3) Напряжение В, здесь – коэффициент отстройки. 4) Коэффициент 5) Напряжение В. Принимаем к установке Определим сумму уставок: . Принимаем уставку . Найдем напряжение уставки В. 6) время срабатывания 3 Расчет защиты трансформатора Т5 Полупроводниковый основными защитами 1) МТЗ без выдержки 2) газовая защита от 3) токовая защита от Определим номинальную кВА, где – выпрямленное напряжение, В; – – Поскольку номинальная 3.1 МТЗ без выдержки 1) 2) А. выбираем трансформатор 3) А, где – коэффициент отстройки от бросков тока 4) . Определим ток двухфазного . Тогда эквивалентное о.е. Зная эквивалентное МВА. Ток двухфазного короткого А. Определим коэффициент . Так как коэффициент 5) ток срабатывания реле: А. Принимаем к установке Определим сумму уставок: . Принимаем сумму уставок . Найдем ток уставки реле: А. 3.2 Максимальная токовая защита с 1) защита выполняется с 2) Принимаем к установке 3) Определим ток , где – коэффициент отстройки; – – А. 4) Коэффициент 5) ток срабатывания реле: А. Принимаем к установке Определим сумму уставок: . Принимаем сумму уставок . Найдем ток уставки реле: А. 6) Время срабатывания 3.3 защита Дополнительно к защите 1) Для защиты от пробоя 2) Устройства, основанные 3) Защита от внутренних и 4 Защита сборных шин Для защиты сборных шин 10 1) токовая отсечка; 2) максимальная токовая 4.1 Токовая отсечка 1) защита выполняется с 2) Токи, протекающие Определим ток, А, Определим ток, А. В качестве максимального Принимаем к установке Коэффициент трансформации . Схема включения 3) ток срабатывания А. 4) Коэффициент чувствительности 5) ток срабатывания реле: А. Принимаем к установке Определим сумму уставок: . Принимаем сумму уставок: . Найдем ток уставки реле: А. 4.2 Максимальная токовая 1) Защита выполняется с 2) Реле включаются во 3) ток срабатывания А. 4) Коэффициент 5) ток срабатывания реле: А. Принимаем к установке Определим сумму уставок: . Принимаем сумму уставок: . Найдем ток уставки реле: А. 6) Выдержка времени 5 Расчёт защиты На кабельной линии 1) токовая отсечка без 2) максимальная токовая 3) защита от однофазных 5.1 Токовая отсечка 1) Защита выполняется с 2) Допустимый ток кабеля 3) максимальный рабочий , где – число кабельных линий Л5. А. Принимаем к установке . Схема соединения 4) ток срабатывания , здесь – коэффициент отстройки. А. 5) Коэффициент 6) Ток срабатывания реле: А. Принимаем к установке Определим сумму уставок: . Принимаем сумму уставок . Найдем ток уставки реле: А. 5.2 Максимальная 1) Защита выполняется с 2) Для выполнения защиты 3) Ток срабатывания , здесь – коэффициент отстройки для статического – А. 4) Коэффициент . Коэффициент . Поскольку защита не 5) Загрубляем защиту, то А. 6) Ток срабатывания реле: А. Принимаем к установке Определим сумму уставок: . Принимаем сумму уставок . Найдем ток уставки реле: А. 7) Выдержка времени 8) Вводим защиту 9) Измерительным органом В, . 10) Напряжение , где – минимальное напряжение на шинах, которое В. 11) Найдем минимальное Полное удельное Ом/км, где – удельное активное сопротивление кабельной – – минимальное остаточное , где – количество кабельных линий Л5. В. Коэффициент . 12) Напряжение В. Принимаем к установке Определим сумму уставок: . Принимаем уставку . Найдем напряжение уставки В. 5.3 защита от защита выполняется с 1) Выбираем реле РТЗ-51, 2) Измерительным органом 3) Для кабеля марки А-185 ток нулевой А. ток срабатывания защиты: , здесь – коэффициент отстройки для защиты без А. 4) 6 Расчёт защиты На силовом трансформаторе 1) дифференциальная 3) защита от перегруза; 4) газовая защита. 6.1 Дифференциальная 1) Защита выполняется с 2) Номинальные токи высшего напряжения А; низшего напряжения А; В формулах (6.1) и (6.2): – – – 3) Для выбора на стороне ВН А; на стороне НН А. На стороне ВН принимаем к Коэффициент трансформации . На стороне НН принимаем к Коэффициент трансформации . Силовой трансформатор Т1 Вторичные токи А; А. За основную сторону 4) Определяем токи Определим ток небаланса : , где – коэффициент однотипности трансформаторов – – – А. Определим ток небаланса : , где — пределы регулирования напряжения на — А. Предварительное
, где – коэффициент отстройки. А. ток срабатывания защиты , где – коэффициент отстройки. А. Из двух токов 5) Предварительное . 6) Ток срабатывания реле А. Ток срабатывания реле на А, где – коэффициент трансформации силового 7) Примем число витков Расчетная МДС основной А·витков. Принимаем ближайшее Расчетное число витков . Принимаем . Составляющая тока А. 8) Ток срабатывания А, здесь – коэффициент отстройки. 9) Коэффициент . Так как коэффициент 10) ток срабатывания реле А. ток срабатывания реле на А. 6.2 МТЗ с выдержкой 1) Защита выполняется с 2) Реле включаются во 3) Ток срабатывания , здесь – коэффициент отстройки; – А. 4) Коэффициент . В зоне резервирования . Защита удовлетворяет 5) Определим ток А. Принимаем к установке Определим сумму уставок: . Принимаем сумму уставок . Найдем ток уставки реле: А. 6) Время срабатывания 6.3 Защита от 1) Защита выполняется с 2) защита выполняется с 3) Ток срабатывания , здесь – коэффициент отстройки. 4) Коэффициент 5) ток срабатывания реле: А. Принимаем к установке Определим сумму уставок: . Принимаем сумму уставок . Найдем ток уставки реле: А. 6) Выдержка времени 6.4 Газовая защита Газовая защита является 7 Расчёт защиты В связи с тем, что сеть 1) основная от всех видов 2) дополнительная к 3) резервная от 4) защита от однофазных 7.1 Поперечная 1) Защита выполняется с 2) максимальный рабочий , где – передаваемая мощность по линиям Л1 и Л2, – А. Принимаем к установке трансформатор . В каждой цепи линии устанавливаются Примем к установке трансформатор В, В. Коэффициент . 3) ток срабатывания а) отстройкой от тока , где – коэффициент апериодической составляющей – – А. Ток срабатывания защиты , здесь – коэффициент отстройки. А. б) отстройкой от Ток срабатывания защиты: , где – коэффициент отстройки; – А. Принимаем к выполнению 4) Чувствительность а) при повреждении в Рисунок 2 А А Ток в неповрежденной цепи А. Токи в поврежденной цепи: от шин А к точке от шин В к точке Коэффициент чувствительности . б) при повреждении в рисунок 3 Питание от системы G2 не учитываем, тогда коэффициент . Коэффициент 5) Ток срабатывания реле: А. Принимаем к установке Определим сумму уставок: . Принимаем сумму уставок . Найдем ток уставки реле: А. 6) Длина зоны каскадного , здесь – длина линий Л1 и Л2, км. Длина зоны каскадного Длина мертвой зоны по , здесь – коэффициент трансформации трансформатора Ом/км . Длина мертвой зоны также 7.2 Токовая отсечка Ненаправленная токовая 1) Защита выполняется с 2) Реле включаются во 3) ток срабатывания , здесь – коэффициент отстройки. А. 4) Коэффициент При коротком замыкании на А. Тогда коэффициент . защита проходит по 5) Ток срабатывания реле: А. Принимаем к установке Определим сумму уставок: . Принимаем уставку . Найдем ток уставки реле: А. 7.3 Суммарная 1) Защита выполняется с 2) Измерительными 3) ток срабатывания А. 4) Коэффициент . Защита удовлетворяет 5) Ток срабатывания реле: А. Принимаем к установке Определим сумму уставок: . Принимаем сумму уставок . Найдем ток уставки реле: А. 5) Выдержку времени МТЗ определим для Рисунок 4 – Выдержки Ступень селективности для Выдержка времени для Выдержки времени для с; с. Выдержки времени для с; с. Для обеспечения выдержки 7.4 Защита от При 8 Проверка Необходимо определить Расчетная кратность тока , где – ток при внешнем к.з. в максимальном – . По кривым для данного типа трансформатора тока находим Расчетное сопротивление , где – сопротивление проводов, Ом; Ом Ом Найдем при условии : Ом. Вторичные цепи выполнены медным , где – удельное сопротивление меди. мм2. Принимаем стандартное Литература 1 Релейная защита в системах электроснабжения: Методические 2 Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. электрическая часть 3 Чернобровов Н.В. Релейная защита. Учебное пособие для 4 Беркович М.А., Молчанов В.В., Семенов В.А. основы техники
чувствительности превышает нормируемое
(2.5)
реле РСТ 13-29, у которого ток срабатывания находится в пределах .
(2.6)
замыканий на землю
мощностью менее 2 МВт от однофазных замыканий на землю должна предусматриваться
при токах замыкания на землю 5 А и более. Ток замыкания на землю складывается
из емкостного тока двигателя и емкостного тока кабельной линии.
электродвигателя:
(2.7)
номинальное линейное напряжение, кВ.
двигателя:
(2.8)
номинальное фазное напряжение двигателя, В.
ток кабельной линии. Номинальный ток двигателя А. Исходя
из этого выбираем кабель марки М-25 с допустимым током 120 А. Длину кабельной
линии примем м.
линии:
(2.9)
кабеля.
замыкания на землю
< 5 А,
однофазных замыканий на землю не устанавливается.
перегруза — МТЗ с выдержкой времени
помощью токового реле РСТ 13 с коэффициентом возврата .
симметричным режимом, поэтому защита выполняется одним реле, включенным в одну
из фаз. Используем те же трансформаторы тока, что и для токовой защиты
(коэффициент трансформации , коэффициент схемы ).
защиты определяется из условия отстройки от номинального тока двигателя:
(2.10)
не определяется.
(2.11)
реле РСТ 13-19, у которого ток срабатывания находится в пределах .
(2.12)
защиты отстраивается от времени пуска электродвигателя и равна с. Используем реле времени РВ-01.
минимального напряжения
двухступенчатой. Первая ступень отключает неответственную нагрузку.
будем использовать реле типа РСН 16, которое имеет коэффициент возврата .
напряжения типа ЗНОЛ.06-10: В, В.
трансформатора напряжения:
срабатывания первой ступени отстраивается от минимального рабочего напряжения,
которое составляет 70 % от номинального: :
(2.13)
не рассчитывается, так как неизвестно минимальное остаточное напряжение на
шинах при металлическом коротком замыкании в конце зоны защищаемого объекта.
срабатывания реле первой ступени
реле РСН 16-28, у которого напряжение срабатывания находится в пределах .
(2.14)
реле I ступени:
принимается на ступень селективности больше времени действия быстродействующей
защиты от многофазных коротких замыканий. Примем с. Реле
времени РВ-01.
отключает сам двигатель.
также выполним на реле РСН 16, коэффициент возврата .
вторичные цепи того же трансформатора напряжения, что и реле первой ступени.
срабатывания второй ступени:
(2.15)
чувствительности не определяем.
срабатывания реле первой ступени
реле РСН 16-23, у которого напряжение срабатывания находится в пределах .
(2.16)
реле I ступени:
второй ступени защиты принимаем с, так как по технологии
недопустим самозапуск двигателя от напряжения . Используем
реле времени РВ-01.
преобразователь подключается к питающей сети переменного тока через
трансформатор Т5, образуя преобразовательный агрегат. Повреждения и
ненормальные режимы возможны как в трансформаторе, так и в полупроводниковом
преобразователе, поэтому необходима установка защит как со стороны питания, так
и в цепи нагрузки преобразователя.
трансформатора преобразовательного агрегата являются:
времени от многофазных коротких замыканий в обмотках и на выводах
трансформатора;
внутренних повреждений и понижения уровня масла;
перегруза.
мощность трансформатора:
(3.1)
выпрямленный ток, А;
КПД питающего трансформатора.
мощность трансформатора меньше 400 кВА, то газовая защита не устанавливается.
времени
Защита
выполняется с помощью токового реле РСТ 13.
максимальный
рабочий ток трансформатора, равный номинальному току:
(3.2)
тока ТПЛК-10-30-0,5/10Р: А, А. Коэффициент трансформации трансформатора
тока: . Трансформаторы тока и реле включены по
схеме неполной звезды с реле в нулевом проводе: .
ток срабатывания
защиты отстраивается от максимального рабочего тока:
(3.3)
намагничивания при включении ненагруженного трансформатора и от возможных
толчков тока нагрузки.
Коэффициент
чувствительности определяется при двухфазном коротком замыкании в минимальном
режиме на выводах высокого и низкого напряжений:
(3.4)
короткого замыкания на выводах низкого напряжения, приняв напряжение короткого
замыкания трансформатора %:
(3.5)
сопротивление:
сопротивление, можно определить мощность короткого замыкания:
замыкания на выводах низкого напряжения, приведенный к высокому напряжению
трансформатора:
(3.6)
чувствительности на выводах низкого напряжения:
(3.7)
чувствительности в обоих случаях превышает нормируемое значение, то защита
удовлетворяет требованию чувствительности.
(3.8)
реле РСТ 13-24, у которого ток срабатывания находится в пределах .
(3.9)
выдержкой времени – защита от перегруза
помощью токового реле РСТ 13 с коэффициентом возврата .
уже выбранный в п.3.1 трансформатор тока ТПЛК-10-30-0,5/10Р. Трансформаторы
тока включены по схеме неполной звезды, реле устанавливается в одну фазу (так
как перегруз является симметричным режимом): .
Коэффициент трансформации .
срабатывания защиты, который отстраивается от максимального рабочего тока на ВН
трансформатора:
(3.10)
кратность тока перегрузки по отношению к максимальному рабочему;
максимальный рабочий ток трансформатора.
(3.11)
чувствительности не определяется.
(3.12)
реле РСТ 13-24, у которого ток срабатывания находится в пределах .
(3.13)
защиты определяется технологическим процессом и принимается с. Используем реле времени РВ-01.
полупроводникового преобразователя
трансформатора на полупроводниковом преобразователе также предусматриваются
устройства защиты.
вентильных преобразователей используют быстродействующие плавкие предохранители,
устанавливаемые последовательно с вентилями в каждую параллельную ветвь.
Селективное действие предохранителей обеспечивается тем, что при повреждении
одного из вентилей весь ток короткого замыкания проходит только через
предохранитель этого вентиля, а в двух других фазах ток к.з. распределяется по
всем параллельно включенным предохранителям. Для защиты могут использоваться
предохранители типа ПП57, имеющие высокое быстродействие порядка 0,003 с при
отношении тока аварийного режима к номинальному току плавкой вставки .
на снятия импульсов управления с силовых тиристоров преобразователя (защита по
управляющему электроду) для предотвращения сверхтоков. При возникновении
короткого замыкания сигналом с датчика тока блокируется подача отпирающих
импульсов на силовые тиристоры. Выключение тиристора, проводившего ток,
осуществляется в момент естественного снижения тока до тока удержания
тиристора.
внешних перенапряжений. Для защиты от внешних перенапряжений (из сети и цепи
нагрузки) применяют RC-цепочки и
нелинейные полупроводниковые ограничители, включаемые к выводам вентильной
обмотки трансформатора. Для защиты от внутренних перенапряжений, обусловленных
эффектом накопления в вентилях неосновных носителей, также применяются RC-цепи, включаемые параллельно
вентилям. Такая цепь одновременно уменьшает и скорость изменения напряжения.
(секционный выключатель Q27)
кВ используется двухступенчатая токовая защита:
защита с выдержкой времени.
помощью токового реле РСТ 13.
через секционный выключатель Q27,
определяются токами кабельных линий. Определим эти токи.
протекающий по кабельной линии Л5:
(4.1)
протекающий по кабельной линии Л6:
(4.2)
рабочего тока будем рассматривать наибольший из этих токов, т.е. А.
трансформатор тока типа ТШЛ10-2000-0,5/10Р: А, А.
трансформатора тока:
трансформаторов тока и реле – неполная звезда, коэффициент схемы .
защиты отстраивается от максимального из токов срабатывания токовых отсечек
отходящих присоединений. В данном случае это будет ток срабатывания отсечки
двигателя Д (см. выражение (2.2)):
(4.3)
не определяется.
(4.4)
реле РСТ 13-19, у которого ток срабатывания находится в пределах .
(4.5)
защита с выдержкой времени
помощью токового реле РСТ 13 с коэффициентом возврата .
вторичные цепи выбранного в п.4.1 трансформатора тока. Коэффициент
трансформации трансформатора тока: . Коэффициент схемы .
защиты отстраивается от максимального рабочего тока:
(4.6)
чувствительности не рассчитывается.
(4.7)
реле РСТ 13-24, у которого ток срабатывания находится в пределах .
(4.8)
защиты принимается на ступень селективности больше выдержки времени МТЗ
трансформатора Т3. Примем с. Тогда с. Используем реле времени РВ-01.
кабельной линии Л5
устанавливаются следующие виды защит:
выдержки времени;
защита с выдержкой времени;
замыканий на землю.
без выдержки времени
помощью токового реле РСТ 13.
А-185 (трехжильный алюминиевый кабель, прокладываемый в земле, на 10 кВ): А.
ток линии примем равным длительно допустимому току кабеля.
(5.1)
трансформатор тока типа ТПОЛ-10-800-0,5/10Р: А, А. Коэффициент трансформации трансформатора
тока:
трансформаторов тока и реле – неполная звезда, коэффициент схемы .
защиты:
(5.2)
чувствительности в данном случае не определяем. Считаем, что основной защитой
является максимальная токовая защита.
(5.3)
реле РСТ 13-29, у которого ток срабатывания находится в пределах .
(5.4)
токовая защита с выдержкой времени
помощью токового реле РСТ 13 с коэффициентом возврата .
применяются те же трансформаторы тока, что и для токовой отсечки. Коэффициент
трансформации трансформаторов тока , коэффициент схемы .
защиты определяется из условия отстройки от максимального рабочего тока линии:
(5.5)
реле;
коэффициент самозапуска двигателей для линии Л5.
чувствительности в основной зоне проверяем по току двухфазного короткого
замыкания в конце кабельной линии Л5 (на шинах ДIc):
(5.6)
чувствительности в резервной зоне определяем по току двухфазного короткого
замыкания за трансформатором Т3 (на шинах Е), приведенным на высокую сторону:
(5.7)
удовлетворяет требованиям чувствительности, устанавливаем МТЗ с пуском по
напряжению.
есть, принимаем . Тогда ток срабатывания защиты
(5.8)
(5.9)
реле РСТ 13-24, у которого ток срабатывания находится в пределах .
(5.10)
защиты принимается на ступень селективности больше выдержки времени на
секционном выключателе Q27: с, то с.
минимального напряжения на реле напряжения минимального действия РСН 16 с
коэффициентом возврата .
защиты является трансформатор напряжения типа ЗНОЛ.06-10, который
устанавливается на секцию шин ГIс.
Для выбранного трансформатора напряжения
В. Коэффициент трансформации
срабатывания защиты:
(5.11)
не вредит технологическому процессу.
остаточное напряжение на шинах ГIс
при металлическом коротком замыкании на шинах ДIс для проверки чувствительности защиты.
сопротивление кабельной линии Л5:
(5.12)
линии Л5, Ом/км;
удельное индуктивное сопротивление кабельной линии Л5, Ом/км;
длина кабельной линии Л5, км.
напряжение:
(5.13)
чувствительности:
(5.14)
срабатывания реле:
(5.15)
реле РСН 16-28, у которого напряжение срабатывания находится в пределах В.
(5.16)
реле:
однофазных замыканий на землю
действием на сигнал.
ток срабатывания которого находится в пределах А.
является трансформатор тока нулевой последовательности типа ТЗРЛ.
удельный емкостный ток однофазного замыкания на землю А/км.
последовательности линии, обусловленный током утечки,
(5.17)
(5.18)
выдержки времени.
Проверку чувствительности защиты не производим, так как неизвестен ток утечки
для всей сети предприятия, определяемый экспериментально.
силового трансформатора Т1
устанавливаются следующие виды защит:
защита от различных видов короткого замыкания;
защита
помощью дифференциального реле РСТ 15.
обмоток трансформатора:
(6.1)
(6.2)
номинальная мощность трансформатора Т1, ВА;
напряжение высокой стороны трансформатора, В;
напряжение низкой стороны трансформатора, В.
трансформаторов тока найдем максимальные рабочие токи:
(6.3)
(6.4)
установке трансформатор тока типа ТФЗМ-220Б-I-200-0,5/10Р/10Р/10Р: А, А.
трансформатора тока
(6.5)
установке трансформатор тока типа и ТШЛ-10-3000-0,5/10Р: А, А.
трансформатора тока
(6.6)
имеет схему соединения обмоток Ун/Д/Д, следовательно, для
компенсации сдвига фаз трансформаторы тока на высокой стороне включаются по
схеме полного треугольника (), а трансформаторы тока
на низкой стороне — по схеме неполной звезды ().
трансформаторов тока в номинальном режиме работы:
(6.7)
(6.8)
принимаем сторону НН, так как .
небаланса, вызванные погрешностями трансформаторов тока и
регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) . При этом
все токи приводим к ступени напряжения основной стороны.
(6.9)
тока;
коэффициент апериодической составляющей для дифференциального реле;
допустимая погрешность трансформаторов тока;
максимальный сквозной ток, приведенный на высокую сторону, А.
(6.10)
стороне ВН;
пределы регулирования напряжения на стороне СН.
(6.11)
по условию отстройки от броска тока намагничивания
(6.12)
срабатывания выбираем наибольший, то есть А.
короткого замыкания на секции ГIс,
приведенному на сторону ВН.
(6.13)
на основной стороне
(6.14)
неосновной стороне
(6.15)
трансформатора.
основной обмотки .
обмотки
(6.16)
стандартное значение МДС .
неосновной обмотки находится из условия
(6.17)
небаланса из-за неравенства расчетного и
действительного числа витков
(6.18)
защиты с учетом всех составляющих тока небаланса
(6.19)
чувствительности определяем по току двухфазного короткого замыкания на секции ГIс, приведенному на сторону ВН:
чувствительности превышает требуемое нормированное значение, то защита
удовлетворяет требованиям чувствительности.
на основной стороне
неосновной стороне
времени
помощью токового реле РСТ 13 с коэффициентом возврата .
вторичные обмотки уже выбранных трансформаторов тока со стороны питания, то
есть схема включения трансформаторов тока и реле – полный треугольник
(коэффициент схемы ), коэффициент трансформации
трансформаторов тока .
защиты:
(6.20)
максимальный рабочий ток на стороне ВН трансформатора при перегрузке, А.
чувствительности в основной зоне определяется по току двухфазного короткого
замыкания за трансформатором, приведенным на первичную сторону:
(6.21)
коэффициент чувствительности определяется по току двухфазного короткого
замыкания в конце кабельной линии Л5, приведенным на первичную сторону:
(6.22)
требованиям чувствительности.
срабатывания реле:
(6.23)
реле РСТ 13-24, у которого ток срабатывания находится в пределах .
(6.24)
защиты принимается по условию отстройки от времени срабатывания МТЗ на
секционном выключателе Q20.
поскольку это время равно с, то с, где с –
ступень селективности для статического реле. Используем реле времени РВ-01.
перегруза
помощью токового реле РСТ 13 с коэффициентом возврата .
помощью одного реле, включенного во вторичную обмотку того же трансформатора
тока, что и реле максимальной токовой защиты, на ток фазы А, с действием на
сигнал. Коэффициент трансформации трансформатора тока ,
коэффициент схемы .
защиты определяется из условия отстройки от номинального тока трансформатора на
стороне ВН:
(6.25)
чувствительности не рассчитывается.
(6.26)
реле РСТ 13-19, у которого ток срабатывания находится в пределах .
(6.24)
защиты отстраивается от кратковременных перегрузок. Примем с. Устанавливаем реле времени РВ-01.
основной защитой трансформаторов от витковых замыканий и других внутренних
повреждений, сопровождаемых разложением масла и выделением газа. В качестве
реагирующего органа выбираем реле типа РГТ-80. Верхняя пара контактов действует
на сигнал при слабом газовыделении и понижении уровня масла, нижняя пара
контактов действует на отключение при бурном газообразовании и дальнейшем
понижении уровня масла. Уставка скоростного элемента (нижнего) выбирается в
зависимости от мощности и системы охлаждения силового трансформатора. Так как
трансформатор имеет мощность 25 МВ·А и систему охлаждения Д, то принимаем
уставку 1 м/с.
воздушных линий Л1, Л2
образована параллельными линиями и имеет двухстороннее питание, то примем к
установке следующие защиты:
коротких замыканий – поперечная дифференциальная направленная защита;
основной от междуфазных коротких замыканий – токовая отсечка без выдержки
времени, отдельная для каждой параллельной цепи;
междуфазных коротких замыканий – суммарная максимальная токовая защита
параллельных цепей;
коротких замыканий на землю.
дифференциальная направленная защита
помощью токовых реле РСТ 13, которые включаются на разность токов параллельных
цепей. Для определения поврежденной цепи последовательно с обмоткой токового
реле РСТ 13 включается обмотка тока реле направления мощности РМ 11, а обмотка
напряжения этого реле включается во вторичную обмотку трансформатора напряжения,
установленного на шинах А.
ток линии при повреждении на другой линии:
(7.1)
ВА;
напряжение линий Л1 и Л2, В.
тока ТФЗМ-220Б-I-300-0,5/10Р/10Р/10Р:
А; А.
Коэффициент трансформации трансформатора тока
три трансформатора тока, включенные по схеме неполной звезды, коэффициент схемы
.
напряжения типа НКФ-220-58У1:
трансформации трансформатора напряжения:
защиты определяется двумя условиями:
небаланса
(7.2)
для токового реле;
коэффициент однотипности для идентичных трансформаторов тока;
класс точности трансформаторов тока.
(7.3)
максимального рабочего тока при отключении одной из параллельных линий с
противоположного конца.
(7.4)
максимальный рабочий ток, который был определен по выражению (7.1).
большее из двух значений, то есть А.
защиты определяется по минимальному току двухфазного короткого замыкания в двух
случаях:
середине одной из параллельных цепей (рисунок 2)
– ток при точке двухфазного короткого замыкания на шинах В при питании от
системы G1;
— ток при точке двухфазного короткого замыкания на шинах А при питании от
системы G2.
находится как четверть разницы этих токов:
(7.5)
короткого замыкания А;
короткого замыкания А.
защит с обоих концов одинаковый:
(7.6)
конце одной из линий, когда она отключена с одной стороны каскадным действием
защиты (рисунок 3).
чувствительности
(7.7)
чувствительности больше нормированного в обоих случаях.
(7.8)
реле РСТ 13-19, у которого ток срабатывания находится в пределах .
(7.9)
действия (вблизи шин В):
(7.10)
действия лежит в допустимых пределах.
органу направления мощности РМ 11 (вблизи шин А) может быть найдена из
упрощенного выражения (3.11) (без учета активного сопротивления линии и без
учета подпитки с противоположной стороны), исходя из минимального напряжения
срабатывания реле РМ 11 В.
(7.11)
напряжения;
– удельное индуктивное сопротивление линии;
лежит в допустимых пределах.
без выдержки времени
отсечка без выдержки времени предназначена для отключения трехфазных коротких
замыканий в пределах мертвой зоны дифференциальной защиты.
помощью токового реле РСТ 13.
вторичные обмотки выбранных в п.7.1 трансформаторов тока с коэффициентом
трансформации , включенными по схеме неполной
звезды (коэффициент схемы ).
защиты отстраивается от тока трехфазного короткого замыкания на шинах В при
питании от системы G2 :
(7.12)
чувствительности определяется только при трехфазных коротких замыканиях, так
как основное назначение защиты — резервировать отказ поперечной
дифференциальной направленной защиты при трехфазных коротких замыканиях в
мертвой зоне.
одной цепи А-В вблизи шин А расчетный ток защиты найдем как сумму токов,
посылаемых системой 1, и половины тока со стороны системы 2:
(7.13)
чувствительности
(7.14)
коэффициенту чувствительности.
(7.15)
реле РСТ 13-29, у которого ток срабатывания находится в пределах .
(7.16)
максимальная токовая направленная защита
помощью токового реле РСТ 13 с коэффициентом возврата и
реле направления мощности РМ 11.
органами являются выбранные в п.7.1 трансформаторы тока, включенные по схеме неполной
звезды (, ), а также трансформатор
напряжения.
защиты отстраивается от максимального рабочего тока линии:
(7.17)
чувствительности в основной зоне действия:
(7.18)
требованиям чувствительности.
(7.19)
реле РСТ 13-19, у которого ток срабатывания находится в пределах .
(7.20)
всей сети А-Б-В путем разделения схемы на две части, в каждой из которых будет
по одному источнику, и произведем независимое определение времени срабатывания
МТЗ (см. рисунок 4).
времени МТЗ сети А-Б-В
статического реле с.
выключателей Q16 и Q18 была выбрана в п.6.2.
выключателей Q1, Q5, Q3 и Q7 определяются при питании со стороны
системы G1:
выключателей Q2, Q6, Q4 и Q8 определяются при питании со стороны
системы G2:
времени выбираем реле времени РВ-01.
однофазных коротких замыканий на землю
однофазных коротких замыканиях на землю (ОКЗЗ) увеличиваются токи нулевой
последовательности, поэтому для определения данного вида повреждений
устанавливаются фильтры нулевой последовательности (трансформаторы тока
включаются по схеме полной звезды, а реле устанавливаются в нулевой провод).
Защита от ОКЗЗ выполняется, как правило, трёхступенчатой: 1-ая ступень —
направленная отсечка мгновенного действия нулевой последовательности, но в
отличие от токовой отсечки отстройка производится только от тока нулевой
последовательности, направленного от шин подстанции. ток срабатывания
мгновенных отсечек на параллельных линиях необходимо выбирать с учетом наличия
значительной взаимоиндукции от параллельной цепи, оказывающей существенное
влияние на сопротивление нулевой последовательности; 2-ая ступень — токовая
отсечка нулевой последовательности с выдержкой времени; 3-я ступень — МТЗ
нулевой последовательности.
трансформатора тока и выбор контрольного кабеля
сечение контрольного кабеля во вторичных цепях трансформатора тока,
установленного около выключателя Q29. При
расчете двигателя был выбран тип трансформатора тока: ТЛК10-100-0,5/10Р.
Номинальный первичный ток А, вторичный А. Коэффициент трансформации трансформатора
тока: .
(8.2)
режиме;
номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока, А.
Ом.
нагрузки определяется выражением
(8.3)
– сопротивление реле;
– сопротивление контактов.
кабелем длиной м. Сечение кабеля можно определить
по формуле:
(8.4)
сечение 2,5 мм2, которое удовлетворяет требованиям механической
прочности для соединительных проводов токовых цепей. Кабель контрольный типа
КРВГ.
указания к изучению курса и выполнению контрольного задания / Г. А. Комиссаров,
Х. К. Харасов. – Челябинск: ЧГТУ, 1996. – 56 с.
электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного
проектирования: Учеб. пособие для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. — М.:
Энергоатомиздат, 1989.
техникумов. Изд. 5-е, перераб. и доп. – М.: Энергия, 1974 – 680 с. с ил.
релейной защиты. 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 376
с., ил.
Учебная работа. Релейная защита промышленного предприятия