Релейная защита и автоматика понизительной подстанции завода станкостроения

Размещено на http://www.allbest.ru//

Размещено на http://www.allbest.ru//

Министерство образования и науки Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

“Магнитогорский государственный

технический университет им. Г. И. Носова”

Институт энергетики и автоматизированных систем

Кафедра ЭПП

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине «Релейная защита и автоматика»

на тему: «Релейная защита и автоматика понизительной подстанции завода станкостроения»

Исполнитель

студент ЭСБ-11 Турлина К.А.

Руководитель:

доцент кафедры ЭПП, к.т.н. Патшин Н.Т.

Магнитогорск, 2015

Введение

Релейная защита осуществляет важные и ответственные задачи в развитии энергетики, повышении надёжности энергосистем.

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

В современных энергосистемах значение релейной защиты особенно возрастает в связи с бурным ростом мощности энергосистем, объединением их в единые электрически связанные системы в пределах нескольких областей, всей страны, и даже нескольких государств.

Рост нагрузок, увеличение протяженности линий электропередачи, ужесточение требований к устойчивости энергосистемы осложняют условия работы релейной защиты и повышают требования к её быстродействию, чувствительности и надёжности. В связи с этим идёт непрерывный процесс развития и совершенствования техники релейной защиты, направленной на создание все более совершенных защит, отвечающих требованиям современной энергетики.

В связи с ростом токов короткого замыкания, вызванным увеличением генераторной мощности энергосистем, актуальное значение приобретают вопросы точности трансформации первичных токов, питающих измерительные органы релейной защиты. Для решения этой проблемы ведутся исследования поведения трансформаторов тока, изучаются возможности повышения их точности, разрабатываются пригодные для практики методы расчёта погрешностей трансформаторов тока, ищутся новые более точные способы трансформации первичных токов.

Релейная защита должна соответствовать следующим требованиям :

Селективность или избирательность - это способность защиты отключить только поврежденный элемент сети. Нарушение селективности может привести к углублению аварии.

Чувствительность. Защита должна быть достаточно чувствительной к повреждению в конце защищаемой зоны в минимальном режиме работы системы при замыкании через дугу.

Быстродействие. Определяется опасностью развала энергосистемы. Защиты, время срабатывания которых не превышает 0,10,2 с, считаются быстродействующими.

Резервирование защиты. Помимо основной защиты каждый элемент должен иметь и резервную защиту.

Надежность. Обеспечивается правильным проектированием, правильным выбором устройств и проводов. Необходимо систематически проводить проверку.

Задание на проектирование

В качестве исходных данных для курсовой работы используются результаты курсового проекта по курсу «Электрические станции и подстанции».

1. Для основного оборудования подстанции выбрать объём и вид устройств релейной защиты и автоматики (РЗ и А) и разместить их на схеме в соответствии с рекомендациями ПУЭ.

2. Разработать принципиальные схемы и выполнить расчёт параметров РЗ и А для следующего оборудования:

Силового трансформатора: ТДН-10000/110;

Секционного выключателя ЗРУ 6 кВ;

Отходящей кабельной линии 6 кВ длиной 1400 м;

Трансформатора собственных нужд 250 кВА;

Электродвигателя, подключённого кабельной линией протяжённостью 300 м;

Разработанные схемы РЗ и А должны соответствовать ПУЭ и схеме подстанции. Схемы сопровождаются спецификацией основных электрических аппаратов.

3. Измерительные трансформаторы тока, выбранные в курсовом проекте дополнительно проверяются по 10% погрешности.

4. Вид оперативного тока определён в курсовом проекте по курсу «Электрические станции и подстанции».

5. Расчёт токов короткого замыкания выполняется с использованием результирующего сопротивления системы, определённого в максимальном и минимальном режимах работы системы с учётом наличия РПН. Расчет токов короткого замыкания выполняется в именованных единицах.

1. Выбор необходимого объема релейной защиты и автоматики

Объём защит и автоматики на всех присоединениях проектируемой подстанции предусматривается согласно ПУЭ и соответствующим «Руководящим инструкциям».

Представим выбранный объем защит в таблицах.

Таблица 1.1-Защита для силового трансформатора ТДН-10000/110

Наименование повреждения	Наименование РЗ и А	Пункт ПУЭ	Условные обозначения
Повреждения внутри кожуха	Газовая защита	3.2.53	ГЗТ
Повреждения на вводах и внутренние повреждения	Дифференциальная защита Токовая отсечка	3.2.54	ДЗТ
Защита от токов внешнего многофазного КЗ	Максимальная токовая зашита	3.2.60	МТЗ
Защита от перегрузки	Максимальная токовая защита, действующая на сигнал	3.2.69	МТЗ
Обесточивание электроустановок потребителей	Автоматическое повторное включение	3.3.25	АПВ
Большие отклонения активной и реактивной мощности в часы больших и малых нагрузок сети	Автоматическое регулирование напряжения трансформатора	3.3.61	АРНТ

Таблица 1.2-Защита для трансформаторов собственных нужд ТСЗ-250

Наименование повреждения	Наименование РЗ и А	Пункт ПУЭ	Условные обозначения
Повреждения на вводах и внутренние повреждения	Токовая отсечка	3.2.54	ТО
Защита от токов внешнего многофазного КЗ	Максимальная токовая зашита	3.2.60	МТЗ

Таблица 1.3-Защита отходящей кабельной линии

Наименование повреждения	Наименование РЗ и А	Пункт ПУЭ	Условные обозначения
Многофазные замыкания	Максимальная токовая зашита	3.2.93	МТЗ
	отсечка	3.2.93	ТО
Однофазные замыкания	Максимальная токовая зашита нулевой последовательности	3.2.97	МТЗ0
По требованию селективности для быстродействия	Дифференциальная продольная	3.2.94	ДЗЛ
Для быстрого восстановления питания потребителей	Автоматическое повторное включение	3.3.2	АПВ

Таблица 1.4-Защита секционного выключателя

Наименование повреждения	Наименование РЗ и А	Пункт ПУЭ	Условные обозначения
Многофазные замыкания	Максимальная токовая зашита	3.2.124	МТЗ

Таблица 1.5- Защита синхронного двигателя СДН14-41-8У3

Наименование повреждения	Наименование РЗ и А	Пункт ПУЭ	Условные обозначения
Защита от токов многофазного КЗ	Токовая отсечка	5.3.46	ТО
Защита от однофазных замыканий на землю	Максимальная токовая зашита нулевой последовательности	5.3.48	МТЗ0
Защита от перегрузки	Максимальная токовая зашита	5.3.49	МТЗ
Защита от асинхронного режима	Максимальная токовая зашита	5.3.50	МТЗ
Защита от минимального напряжения	Реле минимального напряжения	5.3.53	Umin

Поз.обозначение	Название	Наименование
Q1-Q20	Выключатель	ВГТ-110
QS1-QS77	Разъединитель	РПД-110У1
ТА1-ТА20	Трансформатор тока	ТРГ-110
TV1-TV6	Трансформатор напряжения	ЗНГ-110У1
Т1-Т2	Силовой трансформатор	ТДН-10000/110
М1-М4	Синхронный двигатель	СДН14-41-8У3
FU1-FU2	Предохранитель	ПКН 001-10 У3
ТА41-ТА43	Трансформатор тока шинный	ТШЛК-10
Q21-Q40	Выключатель	ВВМ-СЭЩ-З-10
Q41-Q43	Выключатель	ВВУ-СЭЩ-П-10
ТА21-ТА40	Трансформатор тока опорный	ТОЛ-СЭЩ-10
ТAN1-TAN18	Трансформатор тока нулевой последовательности	ТЗЛК-СЭЩ-0,66
TV7-TV8	Трансформатор напряжения	ЗНОЛ-10 У3
Т3-Т4	Трансформатор собственных нужд	ТМ-250

2. Расчет токов короткого замыкания

2.1. Расчет параметров схемы замещения

понизительный подстанция ток автоматика

Расчетные схемы для расчёта токов короткого замыкания для двухтрансформаторной подстанции с раздельной работой на стороне низкого напряжения приведены на рисунке 2.

Рисунок 2.1 - Схема замещения силового трансформатора

Минимальный и максимальный режимы были заданы руководителем проекта. Для этих режимов в курсовом проекте «Электрические станции и подстанции» были подсчитаны и .

- результирующее сопротивление до точки К1 в максимальном режиме, о.е.

- результирующее сопротивление до точки К1 в минимальном режиме, о.е.

Расчёт токов КЗ производится в именованных единицах.

 Ом;(2.1)

Ом.(2.2)

Из курсового проекта ”Электрические станции и подстанции” МВА

Ом;

Ом.

Рассчитаем сопротивление трансформатора ТДН-10000/110 по нижеследующим формулам:

Ом;(2.3)

Ом,

где - напряжение КЗ, %.

- среднее напряжение системы [2, таб.5.1];

- номинальная мощность трансформатора, МВА.

Ом;

Ом.

2.2 Расчёт токов КЗ в точке К1

Ток КЗ в максимальном режиме определяется при номинальных напряжениях сети .

кА;(2.11)

кА;

кА;(2.12)

Так как значение выражения =133,4 кВ больше максимального напряжения =126 кВ в дальнейших расчётах будем заменять значение выражения на значение .

, кА

2.3 Расчёт токов КЗ в точке К2

Токи КЗ в максимальном и минимальном режиме, приведённые к стороне ВН рассчитываются по формулам:

кА;(2.13)

кА;

кА;(2.14)

кА.

Токи КЗ в максимальном и минимальном режиме, приведённые к стороне НН рассчитываются по формулам:

кА;(2.15)

кА;

кА;(2.16)

кА.

Результирующие сопротивления системы шин НН подстанции:

Ом;(2.17)

Ом;

Ом;(2.18)

Ом;

2.4 Расчёт токов КЗ в точке К3

В курсовом проекте «Электрические станции и подстанции» была выбрана отходящая линия с кабелем ПвВнг(А)-LS- 3х(185/25), l=1,4км, Х0=0,103 Ом/км.

Сопротивление кабельной линии:

, Ом,(2.19)

где l - длина кабеля, км;

Х0 - индуктивное сопротивление 1 км кабеля;

n - число параллельно включённых кабелей.

Ом.

КЗ в максимальном и минимальном режиме работы:

;(2.20)

кА;

кА;(2.21)

кА.

2.5 Расчёт токов КЗ в точке К4

Выбрали трансформатор собственных нужд типа ТМ-250/10, Uк=5,5%.

Сопротивление собственных нужд, приведённое к стороне ВН подстанции:

Ом;(2.22)

Ом.

Токи КЗ в максимальном и минимальном режиме, приведённые к стороне ВН подстанции рассчитываются по формулам:

кА;(2.23)

кА;

кА;(2.24)

кА.

Токи КЗ в максимальном и минимальном режиме, приведённые к стороне НН рассчитываются по формулам (13), (14)

кА;

кА.

2.6 Расчёт токов КЗ в точке К5

Синхронные двигатели типа СДН14-41-8У3, Sном=700 кВА, Uном=6кВ, Еd*=1.1, .

кВ;(2.25)

Ом;(2.26)

;(2.27)

кА;

3. Расчет защиты силового трансформатора

Рисунок3.1 Расчетная схема трансформатора.

Выполним расчёт уставок защит для трансформатора ТДН- 10000/110, Y-Д-11-11.

В результате расчёта токов КЗ были получены следующие значения токов:

кА

кА

кА

кА

кА

кА

3.1 Расчёт максимальной токовой защиты на стороне ВН

Номинальный ток трансформатора на стороне ВН для среднего положения РПН:

;(3.1)

кА.

Сопротивление обобщённой нагрузки определяется по нижеследующей формуле:

Ом.(3.2)

Приближенный расчёт коэффициента самозапуска производится при учёте промышленной нагрузки сопротивлением обобщённой нагрузки .

Ом.

Ток самозапуска определяется:

кА;(3.3)

кА.

Коэффициент самозапуска определяется по формуле:

;(3.4)

Для двухтрансформаторной подстанции, при раздельной работе трансформаторов на стороне низкого напряжения и АВР на секционном выключателе, максимальный нагрузочный ток определяется по формуле:

кА;(3.5)

кА.

Ток срабатывания защиты:

кА,(3.6)

где - коэффициент надёжности ;

- коэффициент возврата, ;

А.

Ток срабатывания реле защиты:

А.(3.7)

nтт - коэффициент трансформации трансформаторов тока.

А.

Принимаем реле РТ-40/20 с уставкой 14 А.

Минимальный ток двухфазного КЗ для схемы треугольник определяется по формуле[2, таб.7.1]:

;(3.8)

А.

Чувствительность МТЗ оценивается коэффициентом чувствительности, который определяется:

;(3.9)

<1,5.

Защита является не достаточно чувствительной, принимаем МТЗ с блокировкой по напряжению:

Определим ток срабатывания защиты:

, кА(3.10)

где - ток нагрузки длительно нормального режима (=1,4?);

, кА

, А

Принимаем реле РТ-40/10 с уставкой 5 А.

>1,5

Уставка реле РН-54/160 по напряжению:

, В(3.11)

где - минимальное рабочее напряжение, В;

kн=1,2; kв=1,15.

, В

3.2 Выбор выдержки времени МТЗ трансформатора

Принимаем:

Выдержку времени на отходящих линиях НН с.

МТЗ на секционном выключателе вводится только на момент включения при работе АВР и не имеет выдержки времени.

Тогда:

с.(3.12)

3.3 Расчёт токовой отсечки

Отсечка устанавливается на стороне ВН.

Ток срабатывания отсечки

, (3.13)

где kн=1.3-1.4 для реле типа РТ-40;

Ток срабатывания реле при включении трансформаторов тока в треугольник по (3.7):

Выбираем реле тока типа РТ-40/100 с уставкой 35 А.

Минимальный ток в реле при двухфазном к.з. в точке К1:

(3.14)

Коэффициент чувствительности отсечки

Отсечка обладает достаточной чувствительностью к току к.з. на выводах ВН.

3.4 Расчёт дифференциальной защиты

Вторичные токи в плечах дифференциальной защиты приведены в таблице 3.1.

Таблица 3.1-Расчет вторичных токов

Наименование величины	Численные значения для стороны
	110 кВ	6 кВ
Первичный номинальный ток трансформатора, А	50
Коэффициенты трансформации трансформаторов тока	200/5	2000/5
Схемы соединения обмоток трансформатора	Y	Д
Схемы соединения трансформаторов тока	Д	Y
Вторичный ток в плечах дифференциальной защиты, А

Расчет дифференциальной токовой отсечки

Выбор тока срабатывания дифференциальной токовой отсечки по условию отстройки от тока намагничивания силового трансформатора:

; (3.15)

По условию отстройки от тока небаланса:

, (3.16)

где Uрег - диапазон регулирования РПН в одну сторону, %;

kа =1,8-2;

kодн = 1;

= 10 %.

Определяющим является первое условие.

Ток срабатывания реле защиты

По табл. 7.1 [3] определяем ток в реле при двухфазном КЗ в минимальном режиме:

Чувствительность отсечки

Дифференциальная токовая отсечка обладает недостаточной чувствительностью.

Расчёт дифференциальной защиты с реле типа РНТ

Ток срабатывания защиты отстраивается от максимального расчетного тока небаланса.

Первичный ток небаланса без учёта составляющей, обусловленной погрешностью выравнивания, определяется по формуле:

, А (3.20)

где ka=1,kодн=1, е=10.

, А

Предварительное значение тока срабатывания выбирается большим из двух условий:

- по условию отстройки от тока небаланса:

, (3.21)

где kн - коэффициент надёжности, учитывающий ошибку реле и необходимый запас, принимаем равным 1,3.

- по условию отстройки от броска тока намагничивания:

, (3.22)

где kн - коэффициент отстройки защиты от бросков тока намагничивания, принимаем равным 1,3.

1.,

, А

2. ,

, А

Определяющим является первое условие.

Предварительная проверка чувствительности защиты для двухфазного КЗ.

, А

Ток срабатывания реле защиты:

, А

Коэффициент чувствительности:

>2

Определяем число витков уравнительных обмоток реле РНТ по табл. 3.3.

Таблица 3.3 - Определение числа витков

№ п/п	Обозначение величины и расчётного выражения	Численное значение
1		А
2		вит.
3	(ближайшее меньшее число)	11 вит.
4
5
6
7		вит.
8	(ближайшее целое число)	10вит.
9		А
10	с учётом	А
11	с учётом	1,3*170,2=221,26>206,85
Расчет повторяется для нового значения Iс.з неос
12		А
13		вит.
14	(ближайшее меньшее число)	10 вит.
15
16
17
18		вит.
19	(ближайшее целое число)	9 вит.
20		А
21	с учётом	8А
22	с учётом	1,3*175,66=228,3<231,21
23	Окончательно принятые числа витков: Wосн= Wур1(сторона НН) Wнеосн= Wур2(сторона ВН)	9 вит. 10 вит.

Чувствительность дифференциальной защиты трансформатора с реле типа РНТ на стороне ВН

<2

Дифференциальная защита с реле типа РНТ-565 обладает недостаточной чувствительностью. Следует рассмотреть дифференциальную защиту с реле типа ДЗТ.

Расчёт дифференциальной защиты трансформатора с реле типа ДЗТ.

Тормозная обмотка реле ДЗТ при одностороннем питании включается со стороны НН. Ток срабатывания защиты выбирается только по условию отстройки от бросков тока намагничивания. Определяется значение коэффициента надёжности kн:

при Uк =10,5% сопротивление

(3.23)

227,27 Ом (3.24)

При хрез max К1= 5,83 Ом получим:

Ом(3.25)

(3.26)

Отсюда:

(3.27)

Тогда

А

Определяем число витков уравнительных обмоток реле ДЗТ по табл. 3.4.

Таблица 3.4 - Определение числа витков

№ п/п	Обозначение величины и расчётного выражения	Численное значение
1		А
2		вит.
3	(ближайшее меньшее число)	34 вит.
4
5		вит.
6	(ближайшее целое число)	31 вит.
7		А
8	с учётом	159,1+8,75=167,85 А
9	Окончательно принятые числа витков: Wосн= Wур1(сторона НН) Wнеосн= Wур2(сторона ВН)	31 вит. 34 вит.
10	Проверка	31·2,27?34·2,1 70,37?71,4

Определим число витков тормозной обмотки реле ДЗТ-11:

вит.

где Iнб - первичный ток небаланса, А;

Wp - расчётное число витков рабочей обмотки реле на стороне, где включена тормозная обмотка, НН.

kн =1,5 - коэффициент надёжности;

tgб - 0.75-0.8 для реле типа ДЗТ-11.

Принимаем ближайшее большее число витков тормозной обмотки (Wт=1,3,5,7,9,11,13,18,24).

Wт=9 вит.

Чувствительность защиты:

А.

А(3.28)

Защита удовлетворяет требованиям чувствительности.

3.5 Газовая защита трансформатора

Применяется для защиты трансформатора от внутренних повреждений, связанных с выделением газа и понижение уровня масла в трансформаторе. Газовое реле типа BF-80/Q устанавливается в трубопроводе между баком трансформатора и расширителем.

При повреждениях в контакторе устройства РПН самих контактов, пружин механизма или изоляции происходит бурное разложение масла, и струя масла вместе с газами по трубопроводу направляется в расширитель. Такие повреждения требуют отключения трансформатора.

В отсеке РПН устанавливается специальное струйное реле типа URF-25/10.

3.6 Защита от перегрузки

Устанавливается на всех трансформаторах, имеющих релейную защиту, если по режиму возможны длительные, опасные перегрузки. Применяется однофазная однорелейная токовая защита, отстраивается от номинального тока трансформатора.

На ВН:

А;(3.17)

А;

А;

Принимаем реле типа РТ-40/6 с уставкой 3 А.

Защита действуют на сигнал

Таким образом, на понижающем трансформаторе ГПП устанавливаются следующие виды защиты:

1) Максимальная токовая защита на стороне ВН;

2) Дифференциальная защита с реле типа ДЗТ;

3) Защита от перегрузки с реле РТ-40;

4) Газовая защита

5) Токовая отсечка

3.7 Проверка трансформатора тока по условиям 10% погрешности

На стороне 110 кВ принимаются трансформаторы тока ТРГ-110/200 У1. Определяется кратность первичного тока по нижеследующим формулам:

- для МТЗ

А;

А,(3.18)

где б =0,8 - коэффициент, учитывающий возможность отклонения кривых предельной кратности тока от действительных допустимых на 20%.

I 1ттном - первичный номинальный ток трансформатора тока.

не нормирована.

- для дифференциальной защиты и отсечки:

А,(3.19)

ka - коэффициент апериодической составляющей тока КЗ.

А;

не нормирована.

На стороне низкого напряжения устанавливаются трансформаторы типа ТЛШК-10 с коэффициентом трансформации 2000/5.

По кривым предельной кратности:

k10расч=7,34; Z2Ндоп=3,5 Ом.

Для схемы неполная звезда:

Ом.(3.20)

Сопротивление провода:

Ом.

Для дифференциальной защиты:

Ом

Переходное сопротивление контактов реле =0,1 Ом.

Ом.

< Z2Ндоп=3,5 Ом, значит, трансформатор проходит по условию 10% погрешности.

3.8 Схемы защиты трансформатора

Рисунок 3.2-Защита силового трансформатора на постоянном оперативном токе. Поясняющая схема

Рисунок 3.3-Защита силового трансформатора на постоянном оперативном токе. Токовые цепи и цепи напряжения



Рисунок 3.4 - Защита силового трансформатора на постоянном оперативном токе.

Оперативные цепи. Сторона ВН .Цепи завода пружин выключателя ВГТ.

Рисунок 3.6 - Защита силового трансформатора на постоянном оперативном токе. Оперативные цепи. Сторона НН. Выключатель Q2

Рисунок 3.7 - Цепи завода пружин выключателя ВВУ-СЭЩ-П-10

Рисунок 3.8 - Защита силового трансформатора на постоянном оперативном токе. Цепи сигнализации. Начало

Рисунок 3.9 - Защита силового трансформатора на постоянном оперативном токе. Цепи сигнализации. Окончание

Таблица 3.5 - Спецификация основного оборудования

Обозначение на схеме	Количество	Наименование	Тип
КА1, КА2	2	Реле тока	РТ-40/10
КА3,КА4,КА5	3	Реле тока	РТ-40/20
КА6	1	Реле тока	РТ-40/100
КА7, КА8, КА10, КА11	4	Реле тока	РТ-40/2
КА9, КА12	2	Реле тока	РТ-40/6
КАW1, КAW2	2	Реле с быстронасыщающимся трансформатором тока	ДЗТ-11
КV1, КV2	2	Реле напряжения	РН-54/160
SA		Переключатель малогабаритный	Типа ПМОВ
KL3…KL6, KL8, KL10	6	Промежуточное реле	РП-23
KL7	1	Промежуточное реле с выдержкой времени на отключение	РП-252
КТ2	1	Реле времени	ЭВ-124
KQQ1... KQQ3	3	Реле фиксации команды включения	РП8
KQC1… KQC3	3	Реле положения выключателя «включено»	РП-23
KQT1… KQT3	3	Реле положения выключателя «отключено»	РП-23
КВS	1	Блокировка от многократных включений	РП-232
КН1… КН14	14	Указательное реле	РУ-21
KVZ1, KVZ2	2	Реле напряжения обратной последовательности	РНФ 1М
КМ1	1	Контактор
КSG1	1	Газовое реле	BF-80/Q
КSG2	1	Газовое реле	URF-25/10
YAT1, YAT2	2	Электромагнит отключения
SF1… SF2	2	Выключатель автоматический	АП-50
ТА1	3	Трансформатор тока	ТРГ-110
ТА2, ТА3	4	Трансформатор тока	ТШЛК-10
TV1	1	Трансформатор напряжения	ЗНГ-110
TV2, TV3	6	Трансформатор напряжения	ЗНОЛ-10
PIK1, PIK2	2	Счетчик активной и реактивной электроэнергии	M 230 ART
Q1	1	Выключатель	ВГТ-110-40/3150У1
Q2	1	Выключатель	ВВУ-СЭЩ-П-10-20/1600 У3

4.Защита трансформатора собственных нужд

Выполним расчет уставок защит трансформатора типа ТМ - 250/10, Uк=4,5%.

кА

кА

4.1 Расчёт максимальной токовой защиты

Номинальный ток трансформатора на стороне 6 кВ,

кА.

Сопротивление обобщённой нагрузки, приведённое к НН

Ом.

Ток самозапуска определяется, по формуле (3.3):

А.

Коэффициент самозапуска определяется по формуле:

Максимальный нагрузочный ток определяется по формуле (3.5):

А.

Ток срабатывания защиты:

А.

Ток срабатывания реле защиты:

А.

Принимаем реле РТ-40/20 с уставкой 6А.

Минимальный ток двухфазного КЗ для схемы неполная звезда определяется по формуле[1, таб.7.1]:

А.

Коэффициент чувствительности:

>1,5.

Защита имеет достаточную чувствительность при двухфазном КЗ.

При однофазном КЗ за трансформатором со схемой Д/Y.

кА,(4.1)

где Uф - фазное напряжение на стороне НН, В;

- сопротивление нулевой последовательности, приводится в справочных данных, для трансформатора ТМ-250 с соединением Д/Y0: Ом.

А.

Ток однофазного КЗ, приведённый к стороне ВН:

кА;(4.2)

А.

Ток в реле.

А;(4.3)

А.

Коэффициент чувствительности на стороне 10 кВ:

>1,5

Для трёхрелейной схемы:

>1,5

Защита удовлетворяет требованиям чувствительности.

4.2 Расчёт токовой отсечки

Ток срабатывания отсечки:

А;(4.5)

А.

Ток срабатывания реле:

А.

Принимаем реле РТ-40/100 с уставкой 29 А.

А.

Коэффициент чувствительности:

>2.

Отсечка имеет достаточную чувствительность.

Схемы защиты трансформатора собственных нужд представлены на рис. 4.1- 4.3

Рисунок 4.1-Схема защиты трансформатора собственных нужд ТМ-250.

Поясняющая схема

Рисунок 4.2-Схема защиты трансформатора собственных нужд ТМ-250.

Оперативные цепи

Рисунок 4.3-Схема защиты трансформатора собственных нужд ТМ-250.

Цепи сигнализации

Таблица 4.1-Спецификация

Буквенное обоозначение	Количество	Наименование	Тип	Примечание
КА1, КА2	2	Реле тока	РТ-40/100	Iуст=29А
КА3- КА5,	3	Реле тока	РТ-40/20	Iуст=6 А
SA	1	Ключ вторичных цепей	МКВ
KL	1	Промежуточное реле	РП-23
КТ	1	Реле времени	ЭВ-124	tуст=0,5 c
KQQ	1	Реле фиксации команды включения	РП8
KQC1	1	Реле положения выключателя «включено»	РП-23
КН1… КН4	4	Указательное реле	РУ-21
КМ	1	Контактор
SF1	1	Выключатель автоматический	АП-50
ТА1-1, ТА1-2	2	Трансформатор тока	ТОЛ-СЭЩ-10
Q1	1	Выключатель	ВВМ-СЭЩ-З-10-20/1000 У1

5. Защита кабельных линий напряжением 10 кВ

Выполним расчет уставок защит кабельной линии ПвВнг(А)-LS - 3(1х185/25), длиной 1400м, напряжением 6 кВ. Максимальная нагрузка в утяжеленном режиме 1,208 МВА.

На отходящих кабельных линиях применим современную микропроцессорную защиту SEPAM 1000+ серии S20.

5.1 Расчет максимальной токовой защиты

Максимальный нагрузочный ток:

кА.

Сопротивление обобщённой нагрузки:

Ом.

Ток самозапуска двигателей:

кА.

Коэффициент самозапуска:

.

Ток срабатывания защиты отстраивается от максимального тока нагрузки в утяжелённом режиме:

(5.1)

Где kн=1,1, Kв=0,935для реле SEPAM S20.

кА.

Ток срабатывания реле:

А.

На микропроцессорном реле выбираем уставку 7 А.

Чувствительность защиты.

Минимальный ток в реле при двухфазном КЗ за кабелем

А.

Коэффициент чувствительности

>1,5.

Защита обладает достаточной чувствительностью.

5.2 Расчет токовой отсечки

Ток срабатывания отсечки:

, (5.2)

где kн=1,1 для Sepam S20

А.

Ток срабатывания реле:

А.

Уставка срабатывания SEPAM 1000+ серии S20 167 А.

Минимальный ток в реле:

(А).

Коэффициент чувствительности токовой отсечки:

т.е. защита имеет недостаточную чувствительность к токам короткого замыкания.

5.3 Расчёт максимальной токовой защиты нулевой последовательности

Емкостный ток замыкания на землю кабельной линии:

, (5.3)

А.

Емкостный ток замыкания на землю секций шин

А.

Ток срабатывания защиты:

А. (5.4)

где =1,5 - коэффициент броска.

Ток срабатывания реле SEPAM с уставкой 2 А.

Коэффициент чувствительности

, (5.5)

.

> 1,25 - защита обладает достаточной чувствительностью.

5.4 Схемы защит кабельной линии

Рис. 5.1. Защита кабельной линии 6 кВ на постоянном токе.

Поясняющая схема. Токовые цепи.

Рис. 5.2. Защита кабельной линии 6 кВ на постоянном токе.

Оперативные цепи.

Рис. 5.3. Защита кабельной линии на постоянном токе.

Цепи сигнализации.

Таблица 5.1-Спецификация для схем защиты отходящей кабельной линии.

Позиционное обозначение по схеме	Наименование	Тип	Кол-во	Примечание
SA1	Переключатель	ПК16-12A2001 УЗ	1
SAC1	Переключатель Коммутационный	ПЕ011, исп.1	1
HLW1	Лампа полупроводниковая коммутаторная	СКЛ-11-Ж-4-220	1	Белая
HLR	Лампа полупроводниковая коммутаторная	СКЛ-11-К-4-220	1	Красная
HLG	Лампа полупроводниковая коммутаторная	СКЛ-11-Л-4-220	1	Зеленая
A1	Микропроцессорное устройство SEPAM 1000+	SEPAM S20 усоверш.
	Модуль входов/выходов	MES 114F
KL1	Реле промежуточное	CA3-KN40MD		110 В постоянного тока
SF1	Выключатель автоматический	С32H-DC 2P
CSH 1, 2	Тор нулевой последовательности	CSH 120
R3, R4	Резистор постоянный проволочный	С5-35В-25		3900 Ом
VD1-VD4	Диод выпрямительный	KD-205 A	4	500 В; 0,5 А
Q1	Выключатель вакуумный	ВВМ-СЭЩ-З-10-20/1000 У3
TA1, TA1	Трансформатор тока	ТОЛ-СЭЩ-10-250	2

6. Защита секционного выключателя

6.1 Расчёт максимальной токовой защиты

Применяется максимальная токовая защита с ускорением после АВР.

Ток срабатывания защиты отстраивается от максимального тока одной секции с учётом самозапуска электродвигателей после работы АВР.

Номинальный ток обмотки трансформатора на стороне НН:

кА. (6.1)

Сопротивление обобщённой нагрузки секции шин НН:

Ом.

Ток самозапуска двигателей одной секции:

кА.

Коэффициент самозапуска:

(6.2)

Максимальный нагрузочный ток:

кА.

Ток срабатывания защиты

кА.

Ток срабатывания реле

А.

Принимаем реле РТ-40/6 с уставкой 5 А.

Минимальный ток двухфазного КЗ:

А.(6.3)

Коэффициент чувствительности:

Защита обладает достаточной чувствительностью.

6.2 Схемы защиты секционного выключателя

Рисунок 6.1-Релейная защита и автоматика секционного выключателя. Поясняющая схема. Токовые цепи. Цепи напряжения. Пусковые органы АВР

Рисунок 6.2-Релейная защита и автоматика секционного выключателя. Оперативные цепи. Цепи сигнализации

Таблица 6.1 - Спецификация

Буквенное обозначение	Коли-чество	Наименование	Тип	Примечание
КА1, КА2	2	Реле тока	РТ-40/6	Iуст= 5 А
SA	1	Ключ вторичных цепей	МКВ
KV1… KV4	4	Реле напряжения	РН-54
KL1… KL3	3	Промежуточное реле	РП-23
КТ	1	Реле времени	ЭВ-122	tуст=2,05 с
KQC	1	Реле положения выключателя «включено»	РП-23
КН1… КН3	3	Указательное реле	РУ-21
КМS	1	Контактор
SF1, SF2	2	Выключатель автоматический	АП-50
KQQ	1	Реле фиксации команды включения	РП8
YATS	1	Электромагнит отключения
KB	1	Реле блокировки	РП-251
ТА1	2	Трансформатор тока	ТШЛК-10/2000
TV1,TV2	6	Трансформатор напряжения	ЗНОЛ-10 У3
Q1	1	Выключатель	ВВУ-СЭЩ-П-10-20/1600 У3

7. Защита синхронного двигателя

Рассчитаем защиту для синхронного двигателя СДН14-41-8У3 мощностью 630 кВт, Uном=6 кВ, Sном=700 кВА, Iп/Iном=7. Двигатель связан с КРУ линией, состоящей из одного кабеля ПвВнг(А)-Н-3х150мм2 длиной 300 м. Реле РТЗ-51 подключено к одному ТТНП типа ТЗЗ-2.

Номинальный ток двигателя:

А.

7.1 Защита двигателя от многофазных замыканий в обмотке статора

Для двигателей до 5000 кВт основной защитой от КЗ в обмотке статора является токовая отсечка.

1.Ток срабатывания отсечки отстраивается от пускового тока:

А.(7.1)

А.

2. Ток срабатывания отстраивается от тока А.

А.

Ток срабатывания реле защиты:

А.

Принимаем реле РТ-40/100 с уставкой 35 А.

Минимальный ток двухфазного КЗ:

А.

Коэффициент чувствительности:

>2.

Отсечка имеет достаточную чувствительность.

7.2 Защита двигателя от замыканий на землю в обмотке статора

Ёмкость фазы статора электродвигателя:

; (7.2)

Ф.

Ёмкостный ток двигателя:

А; (7.3)

А;

Собственный ёмкостной ток линии:

 А , (7.4)

где Iс0 - собственный ёмкостной ток единицы длины линии Iс0=0,78, А/км [1, таб. П4];

l - длина линии, км;

m - число кабелей в фазе;

А.

Суммарный ёмкостной ток данного присоединения:

А (7.5)

А.

Первичный ток срабатывания защиты:

А, (7.6)

где;

- коэффициент, учитывающий бросок собственного ёмкостного тока в момент зажигания дуги для реле РТЗ-51

А.

Полученное значение меньше [2, таб. П6] , поэтому в дальнейшем используем .

Выбираем реле РТЗ-51 с уставкой 2 А.

Коэффициент чувствительности:

- суммарный емкостной ток:

А;

Защита обладает достаточной чувствительностью.

7.3 Защита двигателя от перегрузки

Ток срабатывания защиты:

А , (7.4)

где .- коэффициент надёжности отстройки, учитывающий ошибки реле и необходимый запас, принимается равным 1,1-1,2 при действии на отключение.

- коэффициент возврата реле, принимается равным 0,85 для реле РТ-40.

А.

Ток срабатывания реле защиты:

А.

Принимаем реле РТ-40/10 с уставкой 5 А.

Время срабатывания защиты:

с.

7.4 Защита от минимального напряжения

Чтобы оценить необходимость подключения двигателя к защите минимального напряжения следует оценить возможность его самозапуска.

Пусковое сопротивление двигателя:

Ом; (7.5)

Ом.

Мощность обобщённой нагрузки секции:

МВА, (7.6)

где Sнагрсек - суммарная нагрузка секции шин, к которой подключен двигатель.

МВА.

Сопротивление обобщённой нагрузки:

Ом; (7.7)

Ом;

Эквивалентное пусковое сопротивление:

Ом; (7.8)

Ом.

Ток самозапуска:

А; (7.9)

кА.

Коэффициент самозапуска:

; (7.10)

Остаточное напряжение на зажимах двигателя:

В; (7.11)

В;

%.

Самозапуск синхронного двигателя обеспечивается, если не ниже 55-70 % от .

Защита от минимального напряжения не требуется.

7.5 Защита от асинхронного режима

На данном двигателе защита от асинхронного режима совмещена с защитой от перегрузки.

Время возврата промежуточного реле, обеспечивающего устойчивое действие защиты при колебаниях тока статора в асинхронном режиме, принимается наибольшим, возможным для данного типа реле (РП-252).

с.

7.6 Схемы защиты синхронного двигателя

Рисунок 7.1-Защита синхронного двигателя 6 кВ мощностью 630 кВт.

Токовые цепи. Цепи учета. Цепи напряжения.

Рисунок 7.2-Защита синхронного двигателя 6 кВ мощностью 630 кВт.

Оперативные цепи

Рисунок 7.3-Защита синхронного двигателя 6 кВ мощностью 630кВт. Цепи сигнализации

Таблица 7.1-Спецификация

Буквенное обозначение	Количество	Наименование	Тип	Примечание
КА1, КА2,	2	Реле тока	РТ-40/100	Iуст=35 А
КА3	1	Реле тока	РТ-40/10	Iуст=5 А
KА4	1	Реле тока	РТЗ-51	Iуст=2 А
SA	1	Ключ вторичных цепей	МКВ
KL1, KL2	2	Промежуточное реле	РП-23
KL3	1	Промежуточное реле с замедлением при отпускании	РП-252
КТ	1	Реле времени	ЭВ-134	tуст=9 с
KQQ	1	Реле фиксации команды включения	РП8
KQC	1	Реле положения выключателя «включено»	РП-23
KQТ	1	Реле положения выключателя «отключено»	РП-23
КН1… КН5	5	Указательное реле	РУ-21
КМ	1	Контактор
SF1, SF2	2	Выключатель автоматический	АП-50
Q	1	Выключатель	ВВМ-СЭЩ-З-10-20/1000 У1
ТА1	2	Трансформатор тока	ТОЛ-10
ТА3	1	Трансформатор тока нулевой последовательности	ТЗЛК-СЭЩ-0,66
М	1	Синхронный двигатель	СДН14-41-8У3

8. Защита конденсаторных установок

На подстанции установлено 2 конденсаторной установки серии УКРЛ(П) - 56 - 6,3-900 номинальной мощностью 900 квар.

Номинальный ток конденсаторной установки:

А.

8.1 Максимальная токовая защита от междуфазных КЗ без выдержки времени

Ток срабатывания защиты:

А.

Ток срабатывания реле

А.

Принимаем реле РТ-40/20 с уставкой 11 А.

Минимальный ток двухфазного КЗ:

А.

Коэффициент чувствительности:

>2.

Защита имеет достаточную чувствительность.

8.2 Защита от перегрузок токами высших гармоник

Ток срабатывания защиты:

А.

Время срабатывания защиты:

с.

Ток срабатывания реле:

А.

Выбираем реле РТ-40/20 с уставкой 6 А.

8.3 Защита от повышения напряжения

Напряжение срабатывания защиты

кВ.

Напряжение срабатывания реле

В.

Выбираем реле РН-53/200 с уставкой срабатывания 116 В; мин.

8.4 Схемы защиты конденсаторной установки

Рисунок 7.1 - Схема управления защиты и автоматики конденсаторной установки. Поясняющая схема



Рисунок 7.2 - Схема управления защиты и автоматики конденсаторной установки. Оперативные цепи

Рисунок 7.3 - Схема управления защиты и автоматики конденсаторной установки. Цепи сигнализации

Таблица 7.1 - Спецификация

Буквенное обозначение	Количество	Наименование	Тип
КА4, КА5	2	Реле тока	РТ-40/20
КА1… КА3	3	Реле тока	РТ-40/20
KV1-КV3	3	Реле напряжения	РН-53/116
SA	1	Ключ вторичных цепей	МКВ
KL1… KL3	3	Промежуточное реле	РП-23
КТ1, КТ2, КТ4	4	Реле времени	ВС-10-34
КТ3		Реле времени	ЭВ-114
KQQ	1	Реле фиксации команды включения	РП8
KQC	1	Реле положения выключателя «включено»	РП-23
КН1… КН6	4	Указательное реле	РУ-21
КМ	1	Контактор
YAT	1	Электромагнит отключения
SF1	1	Выключатель автоматический	АП-50
Q1	1	Выключатель	ВВМ-СЭЩ-З-10-20/1000 У1
ТА1	2	Трансформатор тока	ТОЛ-СЭЩ-10
ТV1	3	Трансформатор напряжения	ЗНОЛ-10
СВ	1	Конденсаторная установка	УКРЛ-56-6,3-900
ТА3	1	...

Подобные документы

• Релейная защита и автоматика главной понизительной подстанции завода транспортного машиностроения

  Выбор необходимого объёма релейной защиты и автоматики. Расчет токов короткого замыкания. Расчет параметров схемы замещения сети. Проверка трансформатора тока. Газовая защита трансформатора. Расчет релейной защиты трансформатора собственных нужд.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 13.02.2014
  

• Релейная защита и автоматизация подстанции

  Проект релейной защиты и автоматики однолинейной понизительной подстанции в режиме диалога. Расчёт токов короткого замыкания, защиты двигателя, кабельных линий, секционного выключателя, конденсаторной установки; регулирование напряжения трансформатора.
  
  курсовая работа [1,2 M], добавлен 12.11.2011
  

• Модернизация устройств релейной защиты и автоматики (РЗА) электрической подстанции 110/35/10 кВ

  Модернизация релейной защиты подстанции 110/35/10 кВ "Буда-Кошелёво". Совершенствование противоаварийной автоматики на подстанции, электромагнитной совместимости электрооборудования. Охрана труда и безопасность при эксплуатации устройств релейной защиты.
  
  дипломная работа [576,1 K], добавлен 15.09.2011
  

• Релейная защита

  Расчёт коротких замыканий. Сопротивление кабельной линии. Отстройка от минимального рабочего напряжения линии. Выбор трансформатора тока. Проверка токовой отсечки по чувствительности. Расчет дифференциальной защиты трансформатора. Защита электродвигателя.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 15.03.2014
  

• Релейная защита и автоматизация систем электроснабжения

  Выбор релейной защиты и автоматики для линий 6кВ и 110кв. Газовая защита трансформатора. Расчёт тока срабатывания защиты по стороне 6 кВ. Выбор трансформатора тока. Расчёт тока срабатывания реле и тока отсечки. Параметры коммутационной аппаратуры.
  
  курсовая работа [634,8 K], добавлен 20.12.2012
  

• Понизительная подстанция

  Тип подстанции и ее нагрузка. Разработка понизительной подстанции. Выбор силовых трансформаторов, расчёт токов короткого замыкания. Составление схем замещения. Выбор электрической схемы распределительного устройства подстанции. Типы релейной защиты.
  
  курсовая работа [3,9 M], добавлен 27.08.2012
  

• Проектирование релейной защиты и автоматики элементов системы электроснабжения

  Расчет релейной защиты заданных объектов, используя реле указанной серии в соответствии с расчетной схемой электроснабжения. Расчета токовой защиты и токовой отсечки асинхронного двигателя. Расчеты кабельной линии от однофазных замыканий на землю.
  
  курсовая работа [178,6 K], добавлен 16.09.2010
  

• Токовая защита трансформатора

  Расчет токов короткого замыкания в намеченных точках схемы. Расчет продольной дифференциальной токовой защиты трансформатора. Расчет максимальной токовой защиты трансформатора. Расчет мгновенной и комбинированной токовой отсечки питающей линии.
  
  контрольная работа [793,5 K], добавлен 19.03.2012
  

• Особенности проектирования двухтрансформаторной главной понизительной подстанции

  Проектирование двухтрансформаторной главной понизительной подстанции, выбор оборудования на стороне высшего и низшего напряжения. Подбор типа кабеля, питающего высоковольтный двигатель. Расчет мощности потребителя подстанции, выбор источников тока.
  
  курсовая работа [1,1 M], добавлен 25.03.2012
  

• Токовая защита линий электропередач

  Общие сведения о токовой защите в сетях 6-10 кВ. Требования, предъявляемые к релейной защите, основные органы токовых защит. Расчет уставки релейной защиты и проверка пригодности трансформаторов тока. Расчет токовой отсечки, максимальная токовая защита.
  
  курсовая работа [2,8 M], добавлен 20.03.2013
  

• Понизительная подстанция

  Характеристика понизительной подстанции и ее нагрузок. Расчет короткого замыкания. Схема соединения подстанции. Выбор силовых трансформаторов, типов релейной защиты, автоматики, оборудования и токоведущих частей. Расчёт технико-экономических показателей.
  
  курсовая работа [3,7 M], добавлен 30.05.2014
  

• Релейная защита линии Л7 со стороны п/ст "Ж"

  Выбор и обоснование устанавливаемых релейных защит линии электроснабжения. Планирование и расчет типичных аварийных режимов. Уставки защит и оценка их чувствительности. Расчет дистанционной защиты, токовой отсечки, защиты нулевой последовательности.
  
  курсовая работа [486,3 K], добавлен 18.01.2015
  

• Выбор главных схем электрических соединений и основного оборудования районной понизительной проходной подстанции

  Анализ графиков нагрузок. Выбор мощности трансформаторов, схем распределительных устройств высшего и низшего напряжения, релейной защиты и автоматики, оперативного тока, трансформатора собственных нужд. Расчет заземления подстанции и молниеотводов.
  
  курсовая работа [1,6 M], добавлен 24.11.2014
  

• Районная понизительная подстанция 110/35/10 кВ

  Разработка схемы электрических соединений районной понизительной подстанции; графики нагрузок. Выбор числа и мощности силовых трансформаторов. Расчёт токов короткого замыкания. Выбор электрооборудования и токоведущих частей, релейная защита и автоматика.
  
  курсовая работа [1,8 M], добавлен 15.02.2016
  

• Разработка полных принципиальных схем релейной защиты ЛЭП 110 кВ и понизительного трансформатора 110 кВ

  Расчёт токов короткого замыкания в объеме, необходимом для выбора защит. Выбор коэффициентов трансформации трансформаторов тока и напряжения, необходимых для выполнения релейной защиты и автоматики. Разработка полных принципиальных схем релейной защиты.
  
  курсовая работа [1,4 M], добавлен 14.12.2017
  

• Понизительная подстанция 220/6 кВ

  Анализ проектируемой сетевой подстанции для электроснабжения небольших районов. Схема электрической системы, расчёт токов короткого замыкания. Выбор типов релейной защиты, автоматики, измерений, выключателей, разъединителей, ошиновки цепи трансформатора.
  
  курсовая работа [829,5 K], добавлен 11.07.2012
  

• Проект районной понизительной подстанции 110/10 кВ

  Технико-экономический расчет числа и мощности силовых трансформаторов. Выбор электрических соединений подстанций. Расчет токов короткого замыкания. Выбор оборудования и токоведущих частей. Релейная защита и автоматика. Заземление и освещение подстанции.
  
  дипломная работа [2,7 M], добавлен 24.06.2012
  

• Релейная защита и автоматизация управления системами электроснабжения

  Проектирование релейной защиты и автоматики энергосистем. Расчёт токов короткого замыкания. Максимальная токовая защита и токовая отсечка. Дифференциальная токовая защита без торможения. Расчёт трансформаторов тока, определение их полной погрешности.
  
  курсовая работа [254,5 K], добавлен 30.06.2015
  

• Релейная защита и автоматика питающей подстанции 35/10 кВ

  Выбор, рассчет и согласование между собой защиты вводов, межсекционных выключателей и отходящих линий питающей трансформаторной подстанции напряжением 35 кВ. Схема автоматики на подстанции и согласование её работы с режимом работы электроустановок.
  
  курсовая работа [387,3 K], добавлен 23.08.2012
  

• Проектирование ПС напряжением 35/10 кВ и электрической сети 10 кВ

  Расчет нагрузок подстанции, выбор главной схемы, оборудования, устройств релейной защиты и автоматики. Системы оперативного тока, их внутренняя структура и принципы формирования, взаимосвязь действующих элементов. Сетевой график строительства подстанции.
  
  дипломная работа [2,4 M], добавлен 10.05.2014
  

• главная
• рубрики
• по алфавиту
• вернуться в начало страницы
• вернуться к началу текста
• вернуться к подобным работам