Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

Введение

1. Исходные данные

2. Выбор видов и места установки релейных защит для элементов сети, указанных в задании

3. Выбор типов трансформаторов тока и их коэффициентов трансформации

4. Расчёт токов короткого замыкания

5. Расчёт параметров защит линии Л4. Выбор типов реле

6. Расчёт параметров защит трансформатора Т3. Выбор типов реле

Список использованных источников

Приложения

Введение

Темой курсовой работы является разработка релейной защиты участка сети заданной схемы. Главная задача проектируемых устройств защиты - обеспечение надёжности электроснабжения потребителей. Для обеспечения этого, они должны удовлетворять следующим основным требованиям: быстродействию, селективности, чувствительности и надежности.

Быстродействующей считается защита, обеспечивающая подачу командного импульса на отключение со временем порядка 0,1 секунды, с момента возникновения повреждения. Для линий 35 кВ и выше применение быстродействующего отключения считается обязательным на участках, повреждение которых вызывает снижение напряжения до 60-65% на шинах подстанций, через которые осуществляется транзит мощности параллельно работающих станций системы. Быстродействующими защитами являются: первые ступени токовых защит (токовые отсечки), первые ступени дистанционных защит, продольные и поперечные дифференциальные защиты.

1. Исходные данные

Схема сети № 2. Вариант исходных данных № 27. Разработать релейную защиту линии Л4 и трансформатора Т2.

Рисунок 1.1 - Схема участка сети №27

Наибольшее время срабатывания МТЗ присоединений подключённых к шинам: П7--0,6 с.; П6--1,1 с.; П4,П5--1,6 с.

Таблица 1 - Исходные данные № 22

G1(МВА)	1700	UH2 (кВ)	35
X*G1мин	0,41	UH3 (кВ)	6,3
X*G1макс	0,38	Т1,Т2	ТДТН-16000
G2(МВА)	1500	Н1=Н2 (МВА)	2,85
X*G2мин	0,31	Н3=Н4 (МВА)	6,65
X*G2макс	0,28	Л4 (АС мм2)	50
Л1,Л2,Л3 (АС мм2)	150	Л4 (км)	56
Л1 (км)	67	Н5 (МВА)	6,65
Л2 (км)	95	Л5 (АС мм2)	50
Л3 (км)	84	Л5 (км)	30
UH1 (кВ)	110	Н6 (МВА)	3,99

2. Выбор видов и места установки релейных защит для элементов сети, указанных в задании

Для защиты линии Л4 выбираем трёхступенчатую токовую защиту, которая устанавливается со стороны питания. Первая ступень -- токовая отсечка без выдержки времени, вторая ступень -- максимальная токовая защита (МТЗ), третья ступень -- токовая отсечка с выдержкой времени , которая отстраивается от ТО без ВВ Л5. Для защиты линий от замыканий на землю устанавливаем селективную сигнализацию, которая будет установлена также на шинах со стороны питания.

Для защиты трансформатора Т2 выбираем продольную дифференциальную защиту, защиту от сверхтоков внешних междуфазных КЗ и защиту от перегрузки, последние две защиты устанавливаются со стороны питания. Также устанавливаем газовую защиту, выполненную с помощью специальных газовых реле.

релейный защита сеть трансформатор

3. Выбор типов трансформаторов тока и их коэффициентов трансформации

Выбор типов трансформаторов тока (ТТ) и их коэффициентов трансформации для защиты трансформатора Т2 производим следующим образом:

ТТ для продольной дифференциальной защиты устанавливаются со стороны высокого, среднего и низкого напряжения и выбираются по номинальным токам силового трансформатора, отнесённым к напряжению той стороны, где установлены ТТ. Для трансформатора ТДТН-16000:



Коэффициенты трансформации определяем в зависимости от схем соединения ТТ. В нашем случае ТТ на высшей и средней стороне соединены в треугольник, а на низшей стороне в звезду. Так как вторичный номинальный ток ТТ равен 5А, то получили:

По полученным данным выбираем ТТ для высшей стороны: ТФЗМ 110Б-VIУ1 с коэффициентом трансформации 150/5, для средней ТФЗМ 35Б-IIУ1 с коэффициентом трансформации 500/5, для низшей стороны ТОЛ-10-М-2 с коэффициентом трансформации 1500/5.

Для защиты трансформаторов от сверхтоков внешних междуфазных КЗ и перегрузки:

где, Smax - максимальная мощность, протекающая через трансформатор Т2, кВА.

Учитывая, что для защиты от сверхтоков внешних междуфазных КЗ и перегрузок ТТ соединяются в звезду рассчитаем коэффициент трансформации и выберем тип ТТ для высокой стороны ТН.

Выбираем ТВТ 110Б-IУ1 -200/5.

Для защиты трансформаторов на средней стороне (Smaxср=23940) от сверхтоков внешних междуфазных КЗ ном перегрузки выбираем ТВТ 35Б-IУ1 с номинальным коэффициентом трансформации 400/5.

Для защиты трансформаторов на низкой стороне (Smaxср=5700) от сверхтоков внешних междуфазных КЗ ном перегрузки выбираем ТОЛ-10 с номинальным коэффициентом трансформации 600/5.

Выбор ТТ для защиты линии Л4 производим по рабочему току, который рассчитывается по формуле:

где, Smax -- максимальная мощность протекающая по линии Л4, кВА.

Учитывая, что для защиты линии Л4 ТТ соединяются в звезду рассчитаем коэффициент трансформации и выберем тип ТТ.

Выбираем ТТ типа ТФЗМ 35Б-IУ1 с коэффициентом трансформации 50/5.

4. Расчёт токов короткого замыкания

Для расчёта токов коротких замыканий составим схему замещения:

Рисунок 4.1 - Схема замещения нагрузок

Рассчитаем значения сопротивлений элементов схемы в относительных единицах, приведённых к базисным условиям: Sб = 5100 МВА. ЭДС систем равны 1.

Приведём схему к следующему виду.

Рисунок 4.2. Схема замещения для режима минимальных нагрузок

Х13=((Х1-3+Х6)·(Х2-3+Х7)/(Х1-3+Х6+Х2-3+Х7)+Х1-2+Х5)//Х7+Х6=((3,13+1,23)·(4,95+1,05)/(3,13+1,23+4,95+1,05)+3,93+34,26)//21,51+7,97=22,04

Рассчитаем токи КЗ для точек К1 - К7:

Рассчитаем уровни токов КЗ для режима максимальных нагрузок.

Для данного режима пересчитываются сопротивления генераторов Х6 и Х7

Х13=((Х1-3+Х6)·(Х2-3+Х7)/(Х1-3+Х6+Х2-3+Х7)+Х1-2+Х5)//Х7+Х6=((3,13+0,33)·(4,95+0,27)//(3,13+0,33+4,95+0,27)+3,93+34,26)//21,51+7,97=21,99

Рассчитаем токи КЗ для точек К1 - К7:

Ток короткого замыкания на низшем и среднем напряжениях приведем для удобства к высшей стороне:

Iкзнн=30,43*6,9/115=1,825

Iкзсн=3,47*38,5/115=1,161

5. Расчёт параметров защит линии Л4. Выбор типов реле

Рассчитаем параметры защит, установленных на линии Л4. На этой линии установлена двухступенчатая токовая защита.

Так срабатывания первой ступени (токовая отсечка без выдержки времени) отстраивается от максимального значения тока трёхфазного КЗ в конце линии:

tсз = 0 сек.

Зона, защищённая отсечкой определяется по кривым спадания токов КЗ Iк(3) = f(l) в максимальном и минимальном режимах. Отсечка считается эффективной, если она защищает не менее 18 - 20% длины линии.

Из рисунка видно, что отсечка защищает минимум 70 % длины линии.

Ток срабатывания второй ступени (МТЗ) выбирается по условию отстройки от максимального тока нагрузки присоединения Iраб. макс.

где Кз - коэффициент самозапуска двигателей нагрузки, примем равным 1,2;

Кв - коэффициент возврата, равный 0,85;

КотсII=1,2 - коэффициент отстройки, для реле косвенного действия.

Рабочий максимальный ток:

Ток срабатывания защиты и ток срабатывания реле:

Проверяем чувствительность МТЗ в конце линии Л4:

Для основной зоны Кч 1,5 .

Время срабатывания защиты:

tсз = tсз П6 + ?t = 0,6 + 0,5 = 1,1 сек.

Ток срабатывания третей ступени (токовая отсечка c выдержкой времени) выбирается по условию отстройки от токовой отсечки без выдержки времени Л5.

tсз = 0,5 сек.

где Кз - коэффициент самозапуска двигателей нагрузки, примем равным 1,3;

Кв - коэффициент возврата, равный 0,8;

Котс3 - коэффициент отстройки, для реле косвенного действия равный 1,2.

Защита от замыканий на землю:

Ток срабатывания защиты:

Iсз = Котс Ч Кб Ч Iс,

где Iс - собственный ёмкостный ток линии, А.

Iс = 3Uф Ч b0 Ч L4,

где Uф - фазное напряжение, В;

b0 - ёмкостная проводимость ЛЭП, См/км;

L - длина линии, км.

Iс = 3 Ч 35000/1,73 Ч 2,79 Ч 10-6 Ч 56 = 9,482 А.

Iсз = 1,3 Ч 1,5 Ч 9,482 = 18,49 А.

Время срабатывания защиты (т. к. коэффициент броска ёмкостного тока принят равным 1,5): tсз = 0,5 сек.

Таким образом, для защиты МТЗ линии Л4 выбираем реле тока РТ-40/20, РТ-40/50, РТ-40/2 промежуточное реле РП-23, реле выдержки времени ЭВ-122, указательное реле РУ-21/0,05.

Схема защит представлена в приложении 1.

6. Расчёт параметров защит трансформатора Т3. Выбор типов реле

Электромеханическая база. В качестве измерительного органа продольной дифференциальной токовой защиты примем реле РНТ-565 и произведём расчёт этого реле.

Определим токи в плечах защиты, которая соответствует номинальной мощности Т2:

За основную сторону примем сторону НН трансформатора, так как ток в плече I2вн < I2нн.

Первичный ток срабатывания защиты выбирается по двум условиям:

По условию отстройки от максимального тока небаланса при внешних КЗ:

Iсз = 1,3Iнб макс = 1,3(+U)Iкз макс,

где =0,1 -- максимальная погрешность ТТ;

U -- половина регулировочного диапазона изменения напряжения при регулировании коэффициента трансформации в относительных единицах. Для ТДН-16000 предел регулирования равен 12%.

По условию отстройки от бросков тока намагничивания:

Iсз = 1,3Iн,

где Iн -- ток соответствующий номинальной мощности трансформатора.

С учётом РПН Iн рассчитывается по формуле:

Первичный ток срабатывания примем больший из рассчитанных по условиям 1 и 2.

Iсз1 = 1,3(0,1+0,12)3477 = 994,2 А,

Iн = 16000 / v310,5(1 - 0,12) = 999,7 А,

Iсз2 = 1,3999,7= 1299,6А.

Выбираем Iсз = 1299,6 А.

Определяем вторичный ток срабатывания, отнесённый к основной стороне

Число витков реле РНТ для основной стороны рассчитываем по формуле

где Fcр - намагничивающая сила срабатывания реле, равная 100 ампервиткам.

Выбираем Wосн. = 23 вит.

Определяем фактическое значение Iср, соответствующее выбранному числу витков Wосн

Расчетное число витков с неосновной стороны(СН) рассчитаем по формуле:

Принимаем W2 = 42 вит.

Расчетное число витков с неосновной стороны(ВН) рассчитаем по формуле:

Принимаем W3 = 23 вит.

Вычислим третью составляющую тока небаланса Iнбlll, которая обусловлена неравенством расчётного и выбранного числа витков. Расчет ведем по формуле:

Определим суммарный ток небаланса и рассчитаем значения Iсз и Iср.

Iнб = Iнб макс+ Iнбlll = (0,1+0,12)3477+40,9 = 805,8 А.

Iсз = 1,3 Iнб = 1,3805,8 = 1047,5 А.

Iср = IсзКсх/nтт1 = 1047,5 1 / 300 = 3,49 А.

Т.к. 3,49 ? 4,34 то рассчитанные параметры реле РНТ соответствуют несрабатыванию реле при максимальном токе небаланса.

Определим коэффициент чувствительности при двухфазном КЗ на стороне низшего напряжения по формуле:

где Iр.мин. -- минимальный ток в реле.

Время срабатывания защиты: tсз = 0 сек.

Рассчитаем параметры защиты от сверхтоков внешних междуфазных КЗ. В качестве такой защиты примем МТЗ. Расчет ведем по формулам:

где Iнагр. макс. -- максимальный ток нагрузки, рассчитывается по формуле:

Время срабатывания защиты:

tсз = max{tсз П5, tсз П4,} + ?t = 1,1 + 0,5 = 1,6 сек.

Проверяем чувствительность МТЗ при КЗ за трансформатором:



Для основной зоны Кч 1,5 .

Рассчитаем параметры защиты от перегрузок:

Время срабатывания защиты: tсз = 4-7 сек.

Газовая защита трансформатора. Электрическая дуга возникающая при повреждении внутри трансформатора разлагает масло и изоляционные материалы, что приводит к образованию летучих газов. Будучи легче масла, газы поднимаются в расширитель, который является самой высокой частью трансформатора и имеет сообщение с атмосферой. При интенсивном газообразовании, имеющем место при значительных повреждениях, бурно расширяющиеся газы создают сильное давление, под влиянием которого масло в кожухе трансформатора приходит в движение, перемещаясь в сторону расширителя.

Конструкции газовых реле имеют три разновидности, различающиеся принципом исполнения реагирующих элементов в виде поплавка, затем появились, у которых реагирующим элементом служит лопасть, в последнее время применяются реле с реагирующим элементом, имеющим вид чашечки.

Принцип действия реле: Кожух реле находится ниже уровня масла в расширителе, поэтому он всегда заполнен маслом. Поплавки, стремясь всплыть, занимают самое верхнее положение, возможное по условиям их крепления на оси. При этом положении поплавков контакты реле разомкнуты. При образовании газа он поднимется к расширителю трансформатора. Проходя через реле, пузырьки газа заполняют верхнюю часть его кожуха, вытесняя оттуда масло. По мере понижения уровня масла верхний контакт опускается и через некоторое время, зависящее от интенсивности газообразования, поплавок достигает такого положения, при котором его контакт замыкается.

В нашем случае применим газовое реле типа РГТ-80.



Микропроцессорная база. В качестве защиты трансформатора используем терминал дифференциальной защиты МР801.

Рассчитаем только дифференциальную защиту трансформатора. Расчёт остальных защит аналогичен.

Рассчитаем первичный ток на высшей и низшей сторонах защищаемого трансформатора:

Рассчитаем коэффициенты кратности:

Рассчитаем уставку IД> ступени дифференциальной защиты с торможением:

Вторая точка перегиба:

Наклон первого наклонного участка:

Принимаем

Первая точка перегиба:

Наклон второго наклонного участка:



Принимаем

Блокировка по . Перекрестная блокировка «Введена».

Блокировка по . Перекрестная блокировка «Введена».

Если дифференциальный ток защиты превышает уставку токовой отсечки , устройство срабатывает без учета торможения и блокировок по второй и пятой гармоникам.

Отстройка от броска тока намагничивания:

Отстройка от токов небаланса при внешнем КЗ:

Принимаем

Схема защит представлена в приложении 2.

Список использованных источников

Федосеев А. И. Релейная защита электрических систем.-И.:энергия,1976.

Правила устройства электроустановок ПУЭ-76, разд. Ш. -М.: Энергоиздат, 1981.

Методические указания по курсовому проектированию по курсу “Релейная защита и автоматизация энергосистем” для студентов специальности 0301, 0302, 0303 Глинский Е. В., Романюк Ф. А., Тишечкин А. А. - Минск; БПИ, 1986.

Приложение 1

Схема защиты линии Л4

Приложение 2

Принципиальная схема исполнения защит трансформатора Т2.

Приложение 2 (продолжение)

Развернутая схема защит трансформатора Т2

Размещено на Allbest.ru

...