Типы релейных защит от междуфазных коротких замыканий
Расчет сопротивления трансформатора подстанции и кольцевой распределительной сети. Двухцепная линия с двусторонним питанием. Выдержки времени 3 ступеней. Выбор трансформаторов и расчёт уставок реле. Проверка по току точной работы, устройства автоматики.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 12.08.2014 |
| Размер файла | 323,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Содержание
1. Задание
1.1 Исходные данные
1.2 Дополнительные исходные данные
2. Расчет параметров схемы замещения
2.1 Расчет сопротивлений линий прямой последовательности
2.2 Расчет сопротивлений систем 1 и 2 прямой последовательности
2.3 Расчет сопротивлений автотрансформаторов АТ1, АТ2
2.4 Расчет сопротивления трансформатора подстанции D
2.5 Расчет сопротивления трансформатора подстанции C
2.6 Расчет сопротивления трансформатора подстанции T5
2.7 Расчет сопротивления трансформаторов Т6, Т7
2.8 Расчет сопротивления блоков КЭС
3. Выбор типов защит
4. Расчет кольцевой распределительной сети
4.1 Комплекты 4, 6 (направленная токовая отсечка)
4.2 Комплект 8 (дистанционная защита)
4.3 Комплект 3 (дистанционная защита)
4.4 Комплект 7 (дистанционная защита)
4.5 Комплект 5 (дистанционная защита)
4.6 Комплект 9 (Направленная токовая)
5. Расчет двухцепной линии с двусторонним питанием
5.1 Комплект 1 (1') (дистанционная защита)
5.2 Комплект 2 (2') (дистанционная защита)
6. Расчёт выдержек времени 3 ступеней
6.1 Выдержка времени защиты 6
6.2 Выдержка времени защиты 8
6.3 Выдержка времени защиты 3
6.4 Выдержка времени защиты 4
6.5 Выдержка времени защиты 7
6.6 Выдержка времени защиты 5
6.7 Выдержка времени защиты 1(1`)
6.8 Выдержка времени защиты 2(2`)
7. Выбор трансформаторов тока
7.1 Выбор ТТ в кольцевой части схемы (Л3, Л4, Л5)
7.2 Выбор ТТ для параллельных линий Л1
7.3 Выбор ТТ для линии Л9
8. Расчёт уставок реле
8.1 Комплект защит 1
8.2 Комплект защит 2
8.3 Комплект защит 3
8.4 Комплект защит 5
8.5 Комплект защит 7
8.6 Комплект защит 8
8.7 Комплект защит 9
9. Проверка по току точной работы
9.1 Защита 2
10. Расчёт остаточного напряжения на шинах А и B
10.1 Расчёт остаточного напряжения на шинах А
10.2 Расчёт остаточного напряжения на шинах В
11. Выбор устройств автоматики
11.1 АПВ линии с двухсторонним питанием
11.2 АПВ линий, входящих в кольцо
12. Проектирование реле сопротивления
12.1 Определение выражений для E1 и Е2
12.2 Расчет параметров принципиальной схемы
Выводы
Список использованных источников
1. Задание
Для заданной схемы участка сети 110кВ необходимо выбрать типы релейных защит от междуфазных коротких замыканий и рассчитать их.
1.1 Исходные данные
Таблица 1 - исходные данные
|
Длина линий |
Система С1 |
Система С2 |
|||||||||||
L1 |
L3 |
L4 |
L4 |
L5 |
L9 |
L7 |
SAT1ном |
X1Max/Min |
X0Max/Min |
SAT2ном |
X1Max/Min |
X0Max/Min |
|
|
км |
км |
км |
км |
км |
км |
км |
МВА |
Ом |
Ом |
МВА |
Ом |
Ом |
|
|
65 |
40 |
14 |
22 |
50 |
48 |
15 |
2 200 |
4 /5 |
3 / 3.6 |
2 125 |
12 / 13 |
11 / 12 |
|
Трансформаторные подстанции |
||||||
|
D |
C |
T5 |
||||
|
Sном |
Kс.зап. |
Sном |
Kс.зап. |
Sном |
Kс.зап. |
|
|
МВТ |
о.е. |
МВА |
о.е. |
МВА |
о.е. |
|
|
10 |
2.2 |
16 |
2.0 |
6.3 |
2.2 |
|
АТ1 |
АТ2 |
|||||
|
80 / 0.38 |
190 / 0.1 |
2.0 / 1.4 |
50 / 0.27 |
150 / 0.06 |
2.2 / 1.2 |
|
Л 6 (I. II) |
Л 8 (I. II) |
|||||||
|
9.8 / 1.0 |
19 / 0.55 |
100 / 0.13 |
2.1 / 1.3 |
9.8 / 1.0 |
22 / 0.6 |
100 / 0.11 |
2.1 / 1.3 |
1.2 Дополнительные исходные данные
В этой работе в качестве дополнительных используются следующие данные:
- все линии электропередач распределительной сети оборудованы маломасляными выключателями с трехфазным приводом;
- со сборных шин 110 кВ подстанций А, В и С питаются ответственные потребители с преобладанием высоковольтных двигателей, потеря устойчивости которых недопустима. Эти сборные шины оборудованы дифференциальными защитами;
- автотрансформаторы имеют двухступенчатые резервные защиты - дистанционную и нулевой последовательности;
- среднее номинальное напряжение сети 115 кВ;
- сопротивления цепей двухцепных линий одинаковы;
- коэффициенты трансформации автотрансформаторов равны 230/121, регулированием коэффициентов трансформации последних с целью сокращения объема расчетов в курсовом проекте пренебрегаем;
- двухцепные линии могут длительно работать в одноцепном режиме;
- ступень селективности по времени принимается ?t = 0,4 с;
- уставки времени II ступеней, примыкающих к защищаемой сети линий и I ступеней автотрансформаторов принимается 0,4 с;
- вторичный номинальный ток трансформаторов тока принимается равным 5 А;
- сопротивление прямой и нулевой последовательностей систем приведены к сторонам 220 кВ автотрансформаторов;
- в качестве дистанционной защиты используются комплекты ШДЭ-2802;
- длительное отключение источников питания подстанций А или В не допускается;
- на шинах 220 кВ подстанции А и В имеются ВЛ ЛЭП (на схеме не показаны);
- трансформаторы и автотрансформаторы подстанций А, В и С на сторонах низшего напряжения работают раздельно;
- сопротивления источников подстанций А и В являются эквивалентными, т.е. учитывают сопротивления обходных связей;
- автотрансформаторы снабжены двухступенчатыми резервными дистанционными направленными защитами на сторонах высшего и среднего напряжения, каждая из которых направлена в сторону сети своего напряжения;
Рисунок 1 - Схема электрической сети
2. Расчет параметров схемы замещения
2.1 Расчет сопротивлений линий прямой последовательности
, ,
, .
2.2 Расчет сопротивлений систем 1 и 2 прямой последовательности
,
,
,
.
2.3 Расчет сопротивлений автотрансформаторов АТ1, АТ2
Автотрансформатор АТДЦТН-200000/220/110.
Таблица 2 - параметры автотрансформатора АТ1 [5]
|
Sном |
Uном ВН |
Uном СН |
Uном НН |
Uk ВН-СН |
Uk ВН-НН |
Uk СН-НН |
|
|
МВА |
кВ |
кВ |
кВ |
% |
% |
% |
|
|
200 |
230 |
121 |
38.5 |
11 |
32 |
20 |
,
,
.
,
,
.
Автотрансформатор АТДЦТН-125000/220/110.
Таблица 3 - параметры автотрансформатора АТ2 [5]
|
Sном |
Uном ВН |
Uном СН |
Uном НН |
Uk ВН-СН |
Uk ВН-НН |
Uk СН-НН |
|
|
МВА |
кВ |
кВ |
кВ |
% |
% |
% |
|
|
125 |
230 |
121 |
38.5 |
11 |
45 |
28 |
,
,
.
,
,
.
2.4 Расчет сопротивления трансформатора подстанции D
Трансформатор ТДН-10000/110.
Таблица 4 - параметры трансформатора подстанции В [5]
|
Sном |
Uном ВН |
Uном НН |
Uk |
|
|
МВА |
кВ |
кВ |
% |
|
|
10 |
115 |
11 |
10.5 |
.
2.5 Расчет сопротивления трансформатора подстанции C
Трансформатор ТДН-16000/110.
Таблица 5 - параметры трансформатора подстанции C [5]
|
Sном |
Uном ВН |
Uном СН |
Uном НН |
Uk ВН-СН |
Uk ВН-НН |
Uk СН-НН |
|
|
МВА |
кВ |
кВ |
кВ |
% |
% |
% |
|
|
16 |
115 |
38,5 |
11 |
10,5 |
17,5 |
6,5 |
,
,
.
,
,
.
2.6 Расчет сопротивления трансформатора подстанции T5
Трансформатор ТДН-6300/110.
Таблица 6 - параметры трансформатора подстанции Т5 [5]
|
Sном |
Uном ВН |
Uном НН |
Uk |
|
|
МВА |
кВ |
кВ |
% |
|
|
6,3 |
115 |
11 |
10.5 |
.
2.7 Расчет сопротивления трансформаторов Т6, Т7
Трансформатор ТДН-6300/110.
Таблица 7 - параметры трансформатора подстанции Т6,Т7 [5]
|
Sном |
Uном ВН |
Uном НН |
Uk |
|
|
МВА |
кВ |
кВ |
% |
|
|
6,3 |
115 |
11 |
10.5 |
.
2.8 Расчет сопротивления блоков КЭС
Генератор типа ТВФ-63-2У
Таблица 8 - параметры генератора блока КЭС [5]
|
Sном (МВA) |
Uном ВН (кВ) |
X"d, (о.е.) |
cos(ц) |
N |
|
|
78,75 |
10,5 |
0,153 |
0,8 |
3 |
Трансформатор блока типа ТД-80000/220
Таблица 9 - параметры трансформаторов блока КЭС [5]
|
Sном (МВA) |
Uном ВН (кВ) |
Uном НН (кВ) |
Uк (%) |
|
|
80 |
242 |
10,5 |
11 |
Сопротивление генератора блока КЭС приведенное к напряжению 110 кВ:
Сопротивление трансформатора блока приведенное к напряжению 110 кВ:
Сопротивление всех блоков КЭС:
Сопротивления системы 2 в максимальном и минимальном режиме включает в себя сопротивление блоков КЭС.
Сопротивление системы 2 без учёта блоков КЭС:
В максимальном режиме:
В минимальном режиме:
3. Выбор типов защит
Выбор типов защит выполняется в предварительном порядке, так как при последующих расчётах может возникнуть необходимость усложнения этой защиты (например, по условиям чувствительности и быстродействия).
По ПУЭ 3.2.111, на линиях, входящих в кольцевую сеть с одной точкой питания, от многофазных замыканий должна быть применена дистанционная защита (преимущественно трёхступенчатая), используемая в качестве основной (для линий 110кВ). Это относится к комплектам защит 3, 5, 8, 7. Так же защиты 3, 7 должна быть согласованы с защитой 12 линии 8, а защита 6 с 8 и 5 с 4. На линии 8 применена дистанционная защита.
ПУЭ 3.2.112: «В качестве основной защиты от многофазных замыканий на приёмном конце головных участков кольцевой сети с одной точкой питания рекомендуется применять одноступенчатую токовую направленную защиту» (комплекты 4 и 6). Что позволяет осуществить достаточно быстрое и селективное отключение повреждений в кольцевой сети (необходимо каскадное отключение).
ПУЭ 3.2.113. «На параллельных линиях, имеющих питание с двух и более сторон, могут быть использованы те же защиты, что и на соответствующих одиночных линиях» Таким образом, комплекты 1 и 2 (1` и 2`) - трёхступенчатая дистанционная защита.
4. Расчет кольцевой распределительной сети
Расчёт уставок начинаем с наиболее удалённых от источников питания участков сети. Таким образом, расчёт начинается с линий Л3, Л4 и Л5, которые образуют кольцо. Представим верхнюю часть общей схемы в виде ветви с эквивалентными сопротивлением и ЭДС. Для этого найдём максимальное и минимальное значения эквивалентного сопротивление . Максимальное сопротивление достигается, если отключены одна из цепей двухцепной линии Л1, по одному АТ на подстанциях А и Б, и системы имеют максимальное сопротивление (режим минимума мощности системы).
Эквивалентное максимальное сопротивление систем относительно подстанции B (минимальный режим эквивалентной системы):
Эквивалентное минимальное сопротивление систем относительно подстанции Б (максимальный режим эквивалентной системы - все автотрансформаторы введены в работу, Л1 двухцепная):
4.1 Комплекты 4, 6 (направленная токовая отсечка)
Пусть кольцо разомкнуто выключателем линии Л3. Тогда линии Л5, Л3 и Л4 образуют линию с односторонним питанием, защищаемую комплектами 4, 7 и 5. Аналогично для защиты 8: предположим, что кольцевая часть схемы была разомкнута выключателем линии 7 со стороны шин подстанции D (комплект 7). Тогда схему можно представить как линию с односторонним питанием, защищаемую комплектами 3 и 8. Для расчета уставки определим ток двухфазного КЗ в минимальном режиме.
1)Расчётный режим: система 1- мин, 1-АТ1, 1-Л1; система 2- мин, 1-АТ2, КЗ конце линий Л3 и Л5 при отключенных соответственно 3 и 5 выключателях:
2)Расчётный режим для защиты 4: система 1- мин, 1-АТ1, 1-Л1; система 2- мин, 1-АТ2, КЗ конце зоны действия защиты 3, кольцо замкнуто:
3)Расчётный режим для защиты 6: система 1- мин, 1-АТ1, 1-Л1; система 2- мин, 1-АТ2, КЗ конце зоны действия защиты 5, кольцо замкнуто:
Ток срабатывания, определенный по требуемой чувствительности:
4.2 Комплект 8 (дистанционная защита)
I ступень
1) .
2)
Берём условие 1 за расчётное.
II ступень
1. Отстройка от направленной токовой отсечки смежной линии 5 (защита 6).
=
2. Отстройка от короткого замыкания за трансформатором подстанции D (кольцо разомкнуто).
.
3. Отстройка от короткого замыкания за трансформатором подстанции T5(кольцо разомкнуто).
Выберем наименьшее .
Проверка по чувствительности:
- соответствует требованиям чувствительности.
III ступень
III ступень выбираем по условию необходимой чувствительности.
1)Расчётный режим: Кольцо замкнуто. КЗ на низкой стороне трансформатора Т5.
Расчётное сопротивление:
2)Расчётный режим: Кольцо замкнуто. КЗ на низкой стороне п/с D.
Расчётное сопротивление:
3)Расчётный режим: Кольцо разомкнуто. КЗ в конце линии Л5:
Сопротивление срабатывания:
4.3 Комплект 3 (дистанционная защита)
I ступень
.
II ступень
Расчётный режим: Кольцо разомкнуто по Л2 (подпитка отсутствует).
1.Отстройка от 1 ступени защиты 8 (Линия 4)
2. Отстройка от 1 ступени защиты 12 (Линия 8):
.
3.Отстройка от КЗ за трансформатором подстанции C при включенном секционном выключателе на стороне 35 кВ:
.
Сопротивление срабатывания выбираем меньшее: .
Проверка по чувствительности:
- соответствует требованиям чувствительности.
III ступень
III ступень выбираем по условию необходимой чувствительности.
1)Расчётный режим: Кольцо замкнуто. КЗ на низкой стороне трансформатора Т5.
Расчётное сопротивление:
2)Расчётный режим: Кольцо замкнуто. КЗ на низкой стороне трансформатора подстанции С.
Расчётное сопротивление:
3)Расчётный режим: Кольцо замкнуто. КЗ в конце смежной линии Л4:
Сопротивление срабатывания:
4.4 Комплект 7 (дистанционная защита)
I ступень
1)
2)
II ступень
Расчётный режим: Кольцо разомкнуто по Л6 (подпитка отсутствует)
1) Отстройка от направленной токовой отсечки смежной линии 3 (защита 4).
=
2) Отстройка от КЗ в конце первой ступени линии Л8 (защита 12):
.
3) Отстройка от КЗ за трансформатором подстанции С при включенном секционном выключателе на стороне 35 кВ:
.
Сопротивление срабатывания выбираем меньшее: .
Проверка по чувствительности:
- соответствует требованиям чувствительности.
III ступень
III ступень выбираем по условию необходимой чувствительности.
1)Расчётный режим: Кольцо замкнуто, КЗ на низкой стороне трансформатора Т5.
Расчётное сопротивление:
2)Расчётный режим: Кольцо замкнуто. КЗ на низкой стороне п/с С.
Расчётное сопротивление:
3)Расчётный режим: Кольцо замкнуто. КЗ в конце смежной линии Л3.
Сопротивление срабатывания:
4.5 Комплект 5 (дистанционная защита)
I ступень
.
II ступень
Расчётный режим: Кольцо разомкнуто по Л3 (подпитка отсутствует).
Смежные элементы - трансформатор подстанции D и линия Л4. Сопротивление Л4 значительно меньше сопротивления трансформатора, значит, определяющим условием выбора будет отстройка от сопротивления срабатывания защиты линии Л4 - комплекта 7:
.
- соответствует требованиям чувствительности.
III ступень
III ступень выбираем по условию необходимой чувствительности.
Так как сопротивление смежной линии Л4 значительно меньше сопротивлений трансформатора Т5 и подстанции С, то условие отстройки от КЗ в конце линии Л4 не будет определяющим условием для выбора
Расчётный режим: Кольцо замкнуто, КЗ на низкой стороне трансформатора Т5.
Расчётное сопротивление:
Расчётный режим: Кольцо замкнуто. КЗ на низкой стороне п/с С.
Расчётное сопротивление:
Сопротивление срабатывания:
4.6 Комплект 9 (Направленная токовая)
I ступень: МТО
Расчётный режим: система 1- мин, 1-АТ1, 1-Л1; система 2- мин, 1-АТ2, КЗ за трансформатором Т6.
.
Ток срабатывания, определенный по требуемой чувствительности:
.
II ступень: МТЗ
МТЗ отстраиваем от максимального рабочего тока,
Кв=0.9, Котс=1.2, Кс.з=2.2.
Проверка чувствительности:
Выдержка времени МТЗ:
5. Расчет двухцепной линии с двусторонним питанием
Комплекты 1 (1') и 2 (2') защищают двухцепную линию Л1. Очевидно, уставки комплекта 1 равны уставкам комплекта 1', так как параметры цепей Л1 одинаковы. Соответственно, комплекты 2 и 2' также одинаковы.
5.1 Комплект 1 (1') (дистанционная защита)
I ступень
.
II ступень
1.Отстройка от КЗ на линии Л3:
Расчётный режим: система 1- мах, 2-АТ1, 1-Л1; система 2- мин, 1-АТ2.
.
2.Отстройка от КЗ за автотрансформатором АТ2:
.
Проверка чувствительность второй ступени защиты 1:
Сопротивление срабатывания выбираем меньшее: .
- не отвечает требованиям чувствительности.
Для повышения коэффициента чувствительности будем отстраивать от первой ступени защиты второго автотрансформатора.
Расчётный режим: система 1- мах, 2-АТ1, 1-Л1; система 2- мин, 2-АТ2
3. Отстройка II ступень защиты 1 от II ступени защиты 3
Расчётный режим: система 1- мах, 2-АТ1, 1-Л1; система 2- мин, 1-АТ2.
.
3. Отстройка II ступень защиты 1 от II ступени защиты 2 (Каскадный режим)
Расчётный режим: система 1- мах, 2-АТ1, 1-Л1; система 2- мин, 1-АТ2.
.
Выбираем
Проверка чувствительности:
- отвечает требованиям чувствительности.
Выдержку времени для II ступени принимаем: .
III ступень
III ступень выбираем по условию необходимой чувствительности. Так как сопротивление смежных линий Л3 и Л5 меньше сопротивления стороны НН автотрансформатора АТ2, то условие отстройки от КЗ в конце этих линий не учитываем.
Расчётный режим:: система 2- мах, 1-АТ1, 1-Л1; система 1- мин, 2-АТ2 КЗ на низкой стороне АТ2:
Расчётное сопротивление:
Сопротивление срабатывания:
5.2 Комплект 2 (2') (дистанционная защита)
I ступень
.
II ступень
Вторую ступень защиты 2 необходимо отстроить от I ступеней смежной линии Л6, от защиты 9(МТО) а также от КЗ на высоком напряжении автотрансформатора АТ1.
1.Отстройка от первой ступени линии Л6:
Расчётный режим: система 1- мин, 1-АТ1, 1-Л1; система 2- мах, 2-АТ2
.
.
2. Отстройка от направленной токовой отсечки защиты 9:
=
.
3. Отстройка от КЗ за автотрансформатором АТ1:
.
4. Согласование с I ступенью защиты 1:
Проверка чувствительность второй ступени защиты 2:
Сопротивление срабатывания выбираем меньшее: .
- не отвечает требованиям чувствительности.
5. Согласуем вторую ступень защиты 2 с первой ступенью защиты автотрансформатора АТ2:
Расчётный режим: система 1- мин, 2-АТ1, 1-Л1; система 2- мах, 2-АТ2
. .
.
5. Согласуем вторую ступень защиты 2 со второй ступенью защиты автотрансформатора 1:
Проверка чувствительности:
- соответствует требованиям чувствительности.
.
III ступень
III ступень выбираем по условию необходимой чувствительности.
Расчётный режим:: система 1- мах, 2-АТ1, 1-Л1; система 2- мин, 1-АТ2, КЗ в конце линии Л9
Расчётное сопротивление:
Сопротивление срабатывания:
6. Расчёт выдержек времени 3 ступеней
6.1 Выдержка времени защиты 6
6.2 Выдержка времени защиты 8
Берём
6.3 Выдержка времени защиты 3
Берём
6.4 Выдержка времени защиты 4
6.5 Выдержка времени защиты 7
Берём
6.6 Выдержка времени защиты 5
Берём
6.7 Выдержка времени защиты 1(1`)
Берём
6.8 Выдержка времени защиты 2(2`)
Берём
7. Выбор трансформаторов тока
7.1 Выбор ТТ в кольцевой части схемы (Л3, Л4, Л5)
Трансформаторы выбираем по максимальному рабочему току.
Ток линий Л5 и Л3 равны, и определяются при отключенных соответственно Л3 и Л5:
Выбираю трансформатор тока: ТФЗМ110Б-I.
Номинальный ток первичной обмотки: 200 А
Номинальный ток вторичной обмотки: 5 А.
Максимальный рабочий ток по линии Л4`:
Выбираю трансформатор тока: ТФЗМ110Б-I.
Номинальный ток первичной обмотки: 200 А.
Номинальный ток вторичной обмотки: 5 А.
Максимальный рабочий ток по линии Л4``:
Выбираю трансформатор тока: ТФЗМ110Б-I.
Номинальный ток первичной обмотки: 200 А.
Номинальный ток вторичной обмотки: 5 А.
7.2 Выбор ТТ для параллельных линий Л1
Максимальный рабочий ток по линии 1 при перетоке из системы 1 в систему 2:
Максимальный рабочий ток по линии 1 при перетоке из системы 2 в систему 1: трансформатор реле двухцепный
Выбираю трансформатор тока: ТФЗМ110Б-I.
Номинальный ток первичной обмотки: 300 А
Номинальный ток вторичной обмотки: 5 А.
7.3 Выбор ТТ для линии Л9
Выбираю трансформатор тока: ТФЗМ110Б-I.
Номинальный ток первичной обмотки: 50 А
Номинальный ток вторичной обмотки: 5 А.
8. Расчёт уставок реле
8.1 Комплект защит 1
I ступень:
II ступень:
III ступень:
8.2 Комплект защит 2
I ступень:
II ступень:
III ступень:
8.3 Комплект защит 3
I ступень:
II ступень:
III ступень:
8.4 Комплект защит 5
I ступень:
II ступень:
III ступень:
8.5 Комплект защит 7
I ступень:
II ступень:
III ступень:
8.6 Комплект защит 8
I ступень:
II ступень:
III ступень:
8.7 Комплект защит 9
I ступень:
II ступень:
9. Проверка по току точной работы
Для проверки чувствительности по току точной необходимо рассчитать минимальный ток трехфазного короткого замыкания в конце зоны действия II и III ступеней защит линий, и определить коэффициент чувствительности, который должен быть: для I, II ступеней - не меньше 1,3, для III ступени - не менее 1,1.
9.1 Защита 2
Проверка II ступени защиты 2
Расчётный режим: система 1- мах, 2-АТ1, 2-Л1; система 2- мин, 1-АТ2, КЗ на шинах А.
- отвечает требованиям чувствительности.
Проверка III ступени защиты 2
Расчётный режим:: система 1- мах, 1-АТ1, 2-Л1; система 2- мин, 1-АТ2, КЗ на низкой стороне АТ1.
- отвечает требованиям чувствительности.
10. Расчёт остаточного напряжения на шинах А и B
Величина остаточного напряжения позволяет оценить необходимость отключения КЗ без выдержки времени.
Остаточное напряжение:
10.1 Расчёт остаточного напряжения на шинах А
1)Расчётный режим: система 1- мин, 1-АТ1, КЗ в конце зоны действия первой ступени защиты 1:
2)Расчётный режим: система 1- мин, 1-АТ1, КЗ в конце зоны действия первой ступени защиты 13(линия 6):
10.2 Расчёт остаточного напряжения на шинах В
1)Расчётный режим: система 1- мин, 1-АТ1, 1-Л1,1-АТ1,система 2-мин, КЗ в конце зоны действия первой ступени защиты 1:
2)Расчётный режим: система 1- мин, 1-АТ1, 1-Л1,1-АТ1,система 2-мин, КЗ в конце зоны действия первой ступени защиты 5:
3)Расчётный режим: система 1- мин, 1-АТ1, 1-Л1,1-АТ1,система 2-мин, КЗ в конце зоны действия первой ступени защиты 3:
11. Выбор устройств автоматики
Большинство КЗ на воздушных линиях могут быть ликвидированы путём выключения и последующего включения линии. Применение автоматического повторного включения (АПВ) позволяет выполнить эту операцию автоматически, что существенно повышает надёжность распределительной сети и даёт возможность применять быстродействующую неселективную защиту линий. В рассматриваемой сети необходима установка двух типов устройств АПВ:
На линии с двухсторонним питанием (Л1) рассматривается возможность установки простейшего устройства автоматики - несинхронного АПВ (НАПВ). Необходима проверка допустимости максимального уравнительного тока в этом режиме.
В линиях кольца, как было отмечено выше, необходимо применить поочерёдное АПВ. Выбираются времена срабатывания устройств АПВ, а также время вывода и ввода в работу неселективной защиты Л2 и Л6.
11.1 АПВ линии с двухсторонним питанием
КЗ на линии с двухсторонним питанием (Л1), работающей в одноцепном режиме, приведёт к отключению этой линии. Во время бестоковой паузы вектора ЭДС систем С1 и С2 сдвинутся относительно друг друга, и при включении Л1 по электрической сети потечёт уравнительный ток, обусловленный разностью ЭДС двух систем. Рассмотрим применение на Л1 НАПВ.
Несинхронное АПВ является наиболее простым устройством, допускающим включение частей энергосистемы без ограничения по углу включения, в том числе и при углах 120-130 градусов, когда синхронные машины испытывают максимальные динамические воздействия. Возможность такого включения обосновывается на определении допустимого тока включения с углом 180 градусов. На основании теоретических и экспериментальных исследований предложена следующая норма, определяющая допустимость НАПВ (для турбогенераторов с непосредственным охлаждением обмоток):
.
Здесь -- максимальный ток (периодическая составляющая) несинхронного включения с углом 180 градусов, определённый по выражению:
где -- эквивалентное сопротивление между ЭДС и напряжением энергосистемы, в котором сопротивления генераторов учтены сверхпереходным значением. Остальные элементы замещаются своими реактивными сопротивлениями. Для выполнения этих расчётов в исходной схеме система С1 представляется в виде блочной электростанции. Количество и мощность блоков, а также мощность трансформатора блока приведены в таблице дополнительных исходных данных:
Таблица 10 - Дополнительные исходные данные
|
Величина |
Мощность блочного трансформатора, МВА |
Генераторы |
Число блоков |
|||
|
, МВт |
, МВА |
, о.е. |
||||
|
Численное значение |
80 |
63 |
78.75 |
0.153 |
3 |
Рисунок 2 - Исходная схема системы С2
Рассчитаем параметры С2. Турбогенератор мощностью 63МВт ТВФ-63-2У3. Трансформатор блока, ТД-80000/220(242/10.5, ) Сопротивления генератора и трансформатора блока, приведённые к стороне 110кВ:
Сопротивление одного блока генератор - трансформатор, приведённое к стороне 110кВ:
Эквивалентное сопротивление блоков в максимальном (3 блоков) и минимальном (2 блока) режимах (приведено к стороне 110кВ):
Сопротивление системы С`2, соединённой с шинами электростанции вычисляется по известным сопротивлениям С2 в минимальном и максимальном режимах и эквивалентному сопротивлению блоков (для стороны 110кВ):
Расчётный режим 1. Необходимо рассчитать максимальный уравнительный ток. Тогда С1 и С2 - в максимальном режиме, работают все автотрансформаторы. Расчётная схема для вычисления тока приведена на рис 5:
Рисунок 3 - Схема замещения
Для упрощения расчётов принимаем . Тогда максимальный ток несинхронного режима:
Этот ток в системе С1 разветвляется по эквивалентному сопротивлению блока и сопротивлению C`1 в соотношении, обратно пропорциональном соответствующим Х. По правилу рычага:
Этот ток приведён к стороне 110кВ и обусловлен тремя блоками. Тогда ток через один генератор получаем умножением на соответствующие коэффициенты трансформации (242/10.5 - ТБ, 121/230 - АТ) и делением на число блоков:
Ток в рассмотренном режиме меньше номинального тока генератора, следовательно, режим допустим.
Расчётный режим 2: При отключении одного блока (С2 в режиме минимума) суммарный ток несинхронного включения уменьшится, но ток, приходящийся на один генератор, может увеличиться. По аналогии с предыдущим режимом, найдём этот ток:
Этот режим также допустим, так как уравнительный ток в генераторе значительно меньше номинального.
Даже в максимальном режиме токи несинхронного включения не вызывают недопустимых токов в генераторах станции. Таким образом, применение НАПВ на Л1 допустимо.
Выберем выдержку времени АПВ. Для этого необходимо знать типы выключателей, установленных на подстанциях на стороне 110кВ. Для упрощения расчётов предполагаем, что все выключатели 110кВ подстанций А, Б, В и Г одинаковы. Максимальный рабочий ток через выключатель, обусловленный перетоками мощности из С1 в С2 а так же нагрузкой п/с D, C и трансформатора Т6:
Максимальный рабочий ток по линии 1 при перетоке из системы 1 в систему 2:
Максимальный рабочий ток по линии 1 при перетоке из системы 2 в систему 1:
Для распределительных сетей наиболее целесообразным типом выключателя является маломасляный выключатель ВМТ. Для оценочных расчётов принимаем выключатель ВМТ110Б-25/1000. Его параметры, в соответствии с [3], табл. 5,2, стр. 242, 250:
время отключения
время включения
минимальная бестоковая пауза при АПВ (время готовности привода)
Минимальная выдержка времени любого АПВ определяется по двум условиям:
1) Выдержка времени АПВ должна быть больше времени готовности привода:
Здесь -- время запаса, учитывающее разброс времени готовности привода, и погрешность реле времени; принято среднее значение в рекомендованном промежутке 0,3...0,5 с.
2) Выдержка времени должна быть больше времени деионизации:
где -- наименьшая выдержка времени релейной защиты, времени отключения и включения выключателя на том конце линии, на котором выбирается выдержка времени АПВ;
-- выдержка времени второй ступени защиты и время отключения выключателя на противоположном конце линии соответственно;
-- время деионизации среды, зависящее от рабочего напряжения, значения и длительности тока КЗ, метеорологических условий (ориентировочно для линий 110кВ можно принять равным 0.17с)
Принимая для упрощения (КЗ в зоне действия I ступени защиты 1 и в зоне действия II ступени защиты 2) исходное выражение можно упростить:
где для двухцепной линии Л1 принято (из расчётов защит); для обоих концов линии значение , полученное по этому выражению будет одинаковым
Принимаем наибольшее из полученных значений:
Время автоматического возврата схемы АПВ в исходное положение выбирается из условия обеспечения однократности действия:
где -- максимальная выдержка времени резервных защит линии Л1.
Время возврата схемы в исходное положение в устройстве РПВ-58 и в комплексном устройстве РПВ-01 определяется временем заряда конденсатора, которое составляет 20...25с, что с запасом удовлетворяет этому условию.
Для уменьшения возмущений в энергосистеме АПВ на линиях с двухсторонним питанием выполняют однократным. С этой же целью рекомендуется дополнять простую схему АПВ на одном из концов линии устройством контроля наличия напряжения на линии. Благодаря этому включение линии на устойчивое КЗ возможно только один раз -- со стороны, где не установлено такое устройство. Условие (1), (2) для конца линии, где установлено устройство контроля наличия напряжения, примут вид:
При этом на конце линии, с которого производится её опробование, устанавливается АПВ с контролем отсутствия напряжения. Для этого в цепи пуска устройств АПВ вводятся контакты соответствующих реле напряжения, уставки которых выбирают по следующим условиям:
для минимального реле напряжения, контролирующего отсутствие напряжения на линии
для максимального реле напряжения, контролирующего наличие напряжения на линии:
Для выравнивания количества отключений КЗ выключателями при неуспешно АПВ устройства контроля предусматривают на обоих концах линии, меняя очерёдность их подключения.
11.2 АПВ линий, входящих в кольцо
При расчёте комплектов защит 3 и 5 выяснилось, что их быстродействие недостаточно для отключения КЗ, способных нарушить устойчивость ответственных нагрузок подстанций D и C. Для Л3 можно предусмотреть ВЧ блокировку, так как оба конца этой линии защищены дистанционными защитами. Но Л2 и Л6 защищены ДЗ лишь с одной стороны, и применение этого способа ускорения действия защиты невозможно.
Эта проблема может быть решена путём комбинированного использования устройств АПВ и релейной защиты. Такое сочетание устройств АПВ и защиты называют ускорением действия защиты.
Ускорение защиты обусловлено действием II ступени защит 3 и 5 без выдержки времени. При любом КЗ на линиях Л3 и Л5 эти защиты сработают мгновенно и отключат повреждение, что обеспечит сохранение требуемого уровня напряжения на шинах подстанции B. Но при КЗ на смежном участке в зоне действия II ступени произойдёт неселективное отключение ЛЭП Л3 или Л5, и линии, на которой произошло КЗ (например, Л4). Тогда, для реализации принципа поочерёдного АПВ, линии головного участка кольцевой сети (Л3 и Л5) должны включаться раньше линии 4. Таким образом, времена срабатывания устройств АПВ последовательно нарастают по мере удаления от источника питания на :
Время должно с запасом превышать выдержку времени проскальзывающего контакта (), выводящего из действия неселективную защиту на головном участке:
,
где -- время запаса, принимаемое равным 0.5с.
Таким образом, в момент времени неселективная защита выводится из работы, и к моменту включения очередной ЛЭП (Л4) защита головного участка сети будет действовать только селективно.
Выдержка времени определяется временем опробования предыдущей линии:
,
где -- время включения и отключения выключателя головного участка, -- время запаса (0.2с)
Выдержка времени конечного контакта, вновь вводящего в действие неселективную защиту:
,
где -- время включения и отключения выключателя последующего участка, -- время запаса (0.8с)
Время АПВ на головных линиях кольца будет минимальным. Оно определяется по тем выражениям, которые были использованы выше:
по условию превышения времени готовности привода:
по условию превышения времени деионизации. По выражению (2), с учетом того, что время срабатывания защиты на любом конце линии равно нулю (действует ускорение защиты):
Определяющим является первое условие. Тогда (для комплектов 3, 4, 5, 6)
Время вывода из действия неселективной отсечки:
Выдержка времени между двумя АПВ:
Выдержка времени конечного контакта:
Время АПВ линии Л3 (комплекты 5 и 6):
Это же время АПВ можно установить и для тупиковой линии Л8, отходящей от шин подстанции C.
При выбранных уставках реле времени после отключения двух линий кольца произойдёт поочерёдное АПВ, после которого неповреждённые линии будут снова введены в работу, а линии с установившимся КЗ будут отключены.
12. Проектирование реле сопротивления
Реле сопротивления предназначено для использования в качестве основного элемента дистанционной защиты - в качестве дистанционного органа (измерительного), определяющего удаленность КЗ от места установки защиты.
Реле сопротивления непосредственно или косвенно реагирует на полное, активное или реактивное сопротивление линии (Z,R,X). Сопротивление фазы линии от места установки реле до места КЗ пропорционально длине этого участка, т.е.
Zучастка линии =ZудLлинии
Таким образом, поведение реле,реагирующих на сопротивление линии, зависит от удаленности места повреждения Lучастка линии.
В зависимости от вида сопротивления, на которое реагирует дистанционный орган (Z,R,X), дистанционные защиты подразделяются на защиты полного, активного, реактивного сопротивлений.
Так как мы в качестве дистанционной защиты используем комплекты ШДЭ-2802, то характеристика I ступени реле сопротивления (РС) проходит через начало координат. Характеристика I ступени охватывает только часть защищаемой линии, т.е. 0.87Zл.
В данной работе требуется рассчитать орган реле сопротивления для первой ступени защиты №2, основанный на операционных усилителях, который реагирует на две электрические величине, и осуществляет их сравнение в схеме «сравнивает по фазе». Для него цм.ч. должен регулироваться от 40 до 800 и сопротивление уставки должно регулироваться от 0,5 до 4 Ом.
Рисунок 4 - Характеристика срабатывания
12.1 Определение выражений для E1 и Е2
Для нахождения коэффициентов К1, К2, К3, К4 надо задаться точками a и b, которые для схемы сравнения по фазе должны лежать на границе зоны срабатывания. Для упрощения расчетов точку а принимаем в начале координат, отсюда следует К4 = 0. Примем также К1 =К1,
Найдём координаты точки b
Определяем значение угла в, исходя из условия, что зона действия находится внутри окружности:
а т. к. =90 то
Окончательные уравнения
Так как все коэффициенты найдены, можно записать уравнения для E1 и E2:
12.2 Расчет параметров принципиальной схемы
1.2.1 Трансформатор напряжения
Примем коэффициент трансформации трансформатора напряжения равным для того, чтобы выходное напряжение не превышало 10В по условию работы схемы. Тогда коэффициент.
Напряжение на входе В.
Напряжение на выходе В.
Трансформатор тока, делитель напряжения и преобразователь ток - напряжение
Пусть первичный ток ТТ равен 5 А, коэффициент трансформации равен 300/5=60. Рассчитаем максимальный ток КЗ протекающий через выключатель 2, при КЗ в начале линии Л1:
Тогда вторичный ток, с учетом сверхтоков переходного процесса:
А.
Рассчитаем сопротивление R1:
. Из ряда Е24 принимаем R1=8 Ом
Определение параметров для инвертора DA1
Примем R2 =100 кОм, R3max =100 тогда для обеспечения регулировки
,
Размещено на http://www.allbest.ru/
Размещено на http://www.allbest.ru/
Усиление в 4 раза обеспечим при суммировании. Для этого примем сопротивление R7=22 кОм, тогда R8=88 кОм.
Фазовращатель
Его назначение - выдавать выходное напряжение, сдвинутое относительно входного по фазе на определённый угол. В нашем случае необходимо, чтобы эти два напряжения были равны по модулю и были сдвинуты относительно друг друга на угол м.ч..Запишем выражение, характеризующее работу фазовращателя.
Выразим отсюда произведение R5*С1:
Arctg(w
Пусть С1=0.1 мкФ, тогда
R5=11.8845.477 кОм.
R4 и R6 принимаем равными по 10кОм, в таком случае, если
В, то В.
Схема сравнения
Примем сопротивления R12=R13=2.2 МОм, R14=R15=5,1 кОм, R16=R17=0.1 МОм. С3=0.1 мкФ , Т=10 мкс, тогда R18=100 кОм, R19=1000 кОм. Наличие в схеме триггера Шмитта обеспечивает надёжное удержание органа в сработанном состоянии при колебаниях входного сигнала интегратора.
В.
В.
Сопротивление R21 принимаю равным 100 кОм, тогда R22 будет равно 45 кОм.
Выводы
В ходе работы был произведён выбор и расчёт релейной защиты и автоматики участка распределительной сети. Правильный выбор уставок устройств релейной защиты позволяет обнаружить и отключить любое междуфазное КЗ в пределах защищаемой сети. Выбранные устройства РЗ предназначены для защиты от междуфазных КЗ, поэтому для надёжной защиты сети от однофазных и двухфазных замыканий на землю требуется установка дополнительных устройств (ТЗНП).
Выбранные устройства АПВ позволяют эксплуатировать воздушные линии с большой эффективностью, так как за время бестоковой паузы большинство КЗ самоликвидируются. Кроме того, использование АПВ позволило повысить быстродействие защит линий Л3 и Л5.
Для линии Л1, которая является линией связи между двумя электрическими системами, была обоснована возможность использования простейшего устройства автоматики - НАПВ. Применение простого устройства автоматики повышает надёжность данной линии.
Для защиты 2 линии 1 была разработана схема дистанционного органа с использованием схемы сравнения по фазе. Для этого были спроектированы структурная и принципиальная схемы проектируемого реле и рассчитаны все сопротивления и емкости.
Список использованных источников
1. Правила устройств электроустановок / Минэнерго СССР.-6-е изд. Перераб. и доп.-М.:Энергоатомиздат, 1985.-640 с.
2. Руководящие указания по релейной защите. Выпуск 13Б. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110-500 кВ: Расчеты. М.: Энероатомиздат, 1985. 96 с.: ил.
3. Руководящие указания по релейной защите. Выпуск 13А. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110-500 кВ: Схемы. М.: Энероатомиздат, 1985. 102 с.: ил.
4. Багинский Л.В., Щеглов А.И. Методические указания «Релейная защита распределительных сетей», Новосибирск 1996 г.
5. Электрическая часть электрических станций и подстанций (cправочные материалы для курсового и дипломного проектирования)/Под ред. Б.Н. Неклепаева.-М.:Энергия,1989.-608 с.
6. Федосеев А.М. Релейная защита электроэнергетических систем.- М.: Энергоатомиздат, 1984.-527 с.
7. Чернобродов Н.В. Релейная защита .- М.: Энергия, 1971.-624 с.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Расчет параметров схемы замещения, сопротивлений линий прямой последовательности, сопротивлений автотрансформаторов. Расчет двухцепной линии с двусторонним питанием, кольцевой распределительной сети. Выбор трансформаторов тока. Расчёт уставок реле.
курсовая работа [835,2 K], добавлен 22.07.2014Выбор защит, установленных на воздушных линиях. Расчет направленной поперечной дифференциальной и дистанционной защит. Проверка по остаточному напряжению. Подбор генераторов и трансформаторов. Определение параметров измерительной схемы реле сопротивления.
курсовая работа [4,4 M], добавлен 14.12.2012Расчет параметров срабатывания дистанционных защит от коротких замыканий. Составление схемы замещения. Расчет уставок токовых отсечек. Выбор трансформаторов тока и проверка чувствительности защит. Проверка остаточного напряжения на шинах подстанций.
курсовая работа [3,4 M], добавлен 04.05.2015Проект токовых защит от междуфазных коротких замыканий линий с односторонним питанием. Общая характеристика участка защищаемой сети; расчет максимальных рабочих токов; дифференциальных токовых защит. Назначение и расчет понижающих трансформаторов.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 18.12.2012Понятие и основные функции дистанционной защиты. Расчет дистанционной защиты со ступенчатой характеристикой сопротивления срабатывания реле. Определение защиты от внешних коротких замыканий и от перегрузки трансформатора, междуфазных коротких замыканий.
контрольная работа [550,7 K], добавлен 27.02.2013Выбор мощности трансформатора. Расчет сечения проводников линий электропередачи. Проверка оборудования на действия токов коротких замыканий. Проверка условия срабатывания защиты от однофазных токов коротких замыканий в электрической сети до 1000 В.
курсовая работа [734,3 K], добавлен 08.06.2015Расчет комплекса релейных защит расчетного ответвления. Устройства автоматического управления схемой электроснабжения: описание и согласование схем. Расчёт токов срабатывания реле (вторичная цепь), чувствительности защит и выбор элементной базы.
курсовая работа [727,8 K], добавлен 23.08.2012Выбор видов и места установки релейных защит для элементов схемы, типы трансформаторов токов и коэффициенты их трансформации. Расчет токов короткого замыкания и параметров выбранных защит. Выбор типов реле. Максимальная мощность, протекающая по линии.
контрольная работа [128,7 K], добавлен 01.04.2012Выбор и расчет устройства релейной защиты и автоматики. Расчёт токов короткого замыкания. Типы защит, схема защиты кабельной линии от замыканий. Защита силовых трансформаторов. Расчетная проверка трансформаторов тока. Оперативный ток в цепях автоматики.
курсовая работа [1,3 M], добавлен 08.01.2012Выбор релейных защит для всех элементов транзитной подстанции и составление графика селективности. Расчет уставок, разработка принципиальной и функциональной схем защиты фидера контактной сети, разработка методик их наладки. Проверка трансформаторов тока.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 23.11.2012Расчет тока КЗ во всех точках защищаемой сети. Выбор основных видов защит на линиях и на трансформаторах. Определение уставок срабатывания защит и реле. Выбор микроэлектронных реле. Расчет РЗ электродвигателей и релейной защиты силовых трансформаторов.
курсовая работа [182,1 K], добавлен 10.01.2011Работы, проводимые с помощью устройств УПЗ-1 и УПЗ-2. Проверка защит по переменному напряжению до 10 А. Измерение временных параметров реле (простых защит). Испытания электромагнитных реле переменного тока и напряжения. Конструкция индукционного реле.
дипломная работа [4,1 M], добавлен 25.05.2014Выбор уставок по времени срабатывания токовых защит. Расчет токов короткого замыкания с учетом возможности регулирования напряжения силовых трансформаторов. Расчетная проверка трансформаторов тока на 10%-ю погрешность по кривым предельной кратности.
курсовая работа [884,8 K], добавлен 25.02.2014Изучение сущности и особенностей релейной защиты. Классификация реле и конструкция вторичных реле. Особенности токовой защиты, применяемой для защиты от междуфазных коротких замыканий и от однофазных замыканий на землю. Проверка, ремонт и наладка реле.
курсовая работа [2,6 M], добавлен 05.11.2010Характеристика проектируемой подстанции и ее нагрузок. Выбор трансформаторов, расчет токов короткого замыкания. Выбор типов релейных защит, электрической автоматики, аппаратов и токоведущих частей. Меры по технике безопасности и противопожарной технике.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 24.10.2012Выбор вида защиты и автоматики для систем электроснабжения, тока срабатывания защиты и срабатывания реле. Расчёт коэффициента чувствительности выбранных защит в основной и резервируемой зоне. Проверка трансформаторов тока для проектируемых защит.
курсовая работа [317,0 K], добавлен 22.03.2014Характеристика нагрузки понизительной подстанции. Выбор силовых и измерительных трансформаторов, типов релейных защит и автоматики, оборудования и токоведущих частей. Расчет токов короткого замыкания. Меры по технике безопасности и защите от пожаров.
курсовая работа [2,3 M], добавлен 20.09.2012Выбор видов и места установки релейных защит для элементов схемы, расчёт параметров защиты линий при коротких замыканиях, защит трансформатора, параметров дифференциальной защиты при перегрузках (продольной и с торможением). Газовая защита и её схема.
курсовая работа [365,1 K], добавлен 21.08.2012Анализ особенностей энергосистемы. Требования ПУЭ к выполнению основных и резервных защит. Измерение, регистрация, сигнализация блоками Micom. Выбор устройств автоматики, устанавливаемых на одиночной линии электропередач. Расчет параметров срабатывания.
курсовая работа [481,8 K], добавлен 24.04.2014Создание выдержки времени при передаче электрических сигналов в системах автоматики и телемеханики с помощью реле времени. Подача сигнала на сцепление двигателя с редуктором. Особенности реле времени постоянного тока и с электромагнитным замедлением.
практическая работа [78,0 K], добавлен 12.01.2010
