Захист елементів розподільчої мережі

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

ЛУЦЬКИЙ НАЦІОНАЛЬНИЙ ТЕХНІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ЕЛЕКТРОПОСТАЧАННЯ

КУРСОВИЙ ПРОЕКТ

з дисципліни: Релейний захист і автоматика

на тему: Захист елементів розподільчої мережі

Студента Корнійчук Р.І.

Керівник: доцент Гадай А.В.

м. Луцьк - 2019 рік



ЗМІСТ

1. РОЗРАХУНОК СТРУМІВ ПРИ ТРИФАЗНОМУ І ДВОФАЗНОМУ КЗ ДЛЯ ПОЧАТКОВОГО МОМЕНТУ ЧАСУ

1.1 Розрахунок струму КЗ⁽³⁾ в точці К-2

1.2 Розрахунок струму КЗ⁽³⁾ в точці К-3

1.3 Розрахунок струму КЗ⁽³⁾ в точці К-4

1.4 Розрахунок струму замикання на землю

2. РОЗРАХУНОК ЗАХИСТУ ЛІНІЙ 6 В

2.1 Розрахунок струмової відсічки (СВ)

2.2 Розрахунок максимального струмового захису (МСЗ)

2.3 Струм спрацювання реле

2.4 Струм спрацювання реле захисту

3. РОЗРАХУНОК ЗАХИСТУ ТРАНСФОРМАТОРА Т1

3.1 Розрахунок диференційного захисту

3.2 Розрахунок МСЗ

3.3 Розрахунок захисту від перевантаження

4. ПЕРЕВІРКА ТРАНСФОРМАТОРІВ СТРУМУ

4.1 Перевірка трансформаторів струму зі сторони ВН силового трансформатора

4.2 Перевірка трансформаторів струму зі сторони НН силового трансформатора

4.3 Перевірка трансформаторів струму захисту ліній

ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ



1. РОЗРАХУНОК СТРУМІВ ПРИ ТРИФАЗНОМУ І ДВОФАЗНОМУ КЗ ДЛЯ ПОЧАТКОВОГО МОМЕНТУ ЧАСУ

1.1 Визначення максимальних та мінімальних величин струмів КЗ

Визначаємо опір системи в максимальному та мінімальному режимі.

Параметри трансформатора:

Напруга на крайніх положення РПН:

- на крайньому додатньому положені:

тому приймається, що відповідає

, або п'ятому положенню РПН.

- на крайньому від'ємному положенні:

Струм.

- при номінальній напрузі

- на крайньому додатному положені:

- на крайньому від'ємному положені:

Коефіцієнт трансформації трансформатора.

- на крайньому додатньому положенні:



- на крайньому від'ємному положенні:

Максимальний аварійний струм, що проходить через трансформатор при КЗ⁽³⁾ на шинах 11 кВ, приведений до напруги 35 кВ.

Дійсний струм, що проходить через трансформатор:

Струм на стороні НН:

Мінімальний струм аварійний, що проходить через трансформатор при КЗ⁽³⁾ на шинах 11 кВ, приведений до напруги 35 кВ:

Дійсний струм:

Мінімальний струм на стороні 11 кВ:

При визначені мінімального струму, що проходить через трансформатор, можемо припустити, що до моменту КЗ струм навантаження був незначний:

1.2 Розрахунок струму КЗ⁽³⁾ в точці К-3

Опір системи приведений до точки К-2 в максимальному та мінімальному режимах:

Визначаємо опір лінії:



Визначаємо струм короткого замикання в точці К-3:

- в максимальному режимі:

- в мінімальному режимі:

1.3 Розрахунок струму КЗ⁽³⁾ в точці К-4

Визначаємо опір трансформатора:

Визначаємо струм короткого замикання:



1.4 Розрахунок струму замикання на землю

Сумарний ємнісний струм замикання на землю (мінімальний):

Струм навантаження лінії:

Вибираємо кабель АСБ-10-370, для якого питомий ємнісний струм , тоді власний ємнісний струм:



2. РОЗРАХУНОК ЗАХИСТУ ЛІНІЇ 6 (10) кВ

2.1 Розрахунок струмової відсічки (СВ)

Визначаємо струм спрацювання струмової відсічки:

Для магістральних ліній повинна виконуватись умова від лагодження від сумарного кидка намагнічуючих струмів трансформаторів:

де =3…4 при виконанні відсічки без сповільнення.

Приймаємо струм спрацювання захисту, вибираємо найбільше значення І_с.з.:

Коефіцієнт чутливості при КЗ⁽²⁾ в кінці лінії:

Знайдений коефіцієнт чутливості означає, що відсічка чутлива.

2.2 Розрахунок максимального струмового захисту (МСЗ)

Визначаємо робочий максимальний струм КЛ:

Коефіцієнт самозапуску визначається з врахуванням максимального допустимого струму КЛ.

Опір еквівалентного навантаження:

Для живлення трансформаторів вибираємо кабель типу АСБ-10-3Ч70, для якого І_тр.доп.=165 А.

Струм самозапуску двигунів:

Коефіцієнт самозапуску двигунів:

Струм спрацювання вибирається з умови відлагодження від максимального струму навантаження:



Визначаємо чутливість в основній зоні:

Визначаємо чутливість в зоні резервування (при КЗ за трансформатором):

Знайдений коефіцієнт чутливості означає, що захист чутливий.

2.3 Струм спрацювання реле МСЗ

Визначаємо струм спрацювання реле МСЗ:

На шкалі уставок РТ-84/1 вибираємо ближчу більшу уставку

Визначаємо струм спрацювання реле СВ:

де

Регульований гвинт відсічки виставляється в положення:

коротке замикання захист реле

2.4 Визначення часу спрацювання захисту з умови забезпечення селективностіз МСЗ трансформатора. Вибираємо запобіжник номінальним струмом плавкої вставки І_ном.=100 А.

= t _зап + t, (2.15)

де t _зап - час спрацювання запобіжника при струмі

де за характеристикою запобіжника, час спрацювання плавкої вставки становить t=0,01 с; t=0,6 с (для РТ-84)

І, А	800	850	900	1000	1200	1500	2400	3400
1,2І, А	950	1020	1080	1200	1440	1800	2380	4080
t, сек.	5	4	3	2	1	0,7	0,2	0,1

Струм узгодження:

(2.16)

К	110	120	140	170	220	300	400	500
, А	495	540	630	765	990	1350	1800	2250
t, сек.	5	4	3	2	1	0,6	0,6	0,6

Селективність не забезпечується, так як видно на рис. 2.1 «Карта селективності» криві перетинаються, тому збільшуємо струм уставки.

На шкалі уставок РТ-84/1 вибираємо ближчу більшу уставку

Визначаємо струм спрацювання реле СВ:

де

Регульований гвинт відсічки виставляється в положення:

Струм узгодження:

(2.16)

К	110	120	140	170	220	300	400	500
, А	1100	1200	1400	1700	2200	3000	4000	5000
t, сек.	5	4	3	2	1	0,6	0,6	0,6

Селективність забезпечується, так як видно на рис. 2.1 «Карта селективності» криві не перетинаються

Дані для побудови кривих наведені у таблицях: 2.1 «Характеристика реле» та 2.2 « Характеристика запобіжника».

2.5 Захист від замикання на землю

Пристрій сигналізації замикання на землю, призначений для роботи в кабельній мережі 6-10 кВ з компенсованою нейтраллю і встановлюється на головній ділянці лінії.

Уставка пристрою І_уст вибирається за сумарним ємнісним струмом замикання на землю І_с без урахування компенсації його ДГК. Величина уставки (25, 50, 100, 250 А) вказує, якому І_с вона відповідає. Перевірка відлагодження від власного ємнісного струму виконується при 2 К_від 3:



де І_с.з - первинний ємнісний струм спрацювання, визначений з табл.Д-6 для попередньо прийнятої уставки (І_с.з = 0,2 І_уст.); І_с - власний ємнісний струм приєднання, на якому встановлюється УСЗ-2/2.

К_від 2, слід підвищити чутливість пристрою, прийнявши уставку пристрою І_уст = 10 І_с.

Приймаємо

Пристрій УСЗ-2/2 вмикається за схемою рис. 2.14.



3. РОЗРАХУНОК ЗАХИСТУ ТРАНСФОРМАТОРА Т1

3.1 Розрахунок диференційного захисту

Приймаємо дворелейну схему диференційного захисту.

Визначаємо номінальні струми:

Для компенсації струмового зсуву ТС на стороні 35кВ з'єднані трикутником, а на стороні 11 кВ - в неповну зірку, тоді коефіцієнти трансформації ТС:

З метою збільшення надійності захисту для зменшення повних похибок, ТС приймають з дещо завищеним коефіцієнтом трансформації порівняно з розразрахунковим, тим самим зменшують кратність струмів КЗ і одночасно не обмежується можливе допустиме тривале перевантаження силового трансформатора.

ТС не допускають тривале проходження робочих струмів більших, ніж номінальний.

Приймаємо К_і115=1500/5; К_і11=2500/5.

Спочатку перевіряється можливість застосування простішого диференційного захисту без гальмування з реле серії РНТ-560, і якщо її мінімальний коефіцієнт чутливості менше двох, то застосовують диференційний захист з гальмуванням з реле серії ДЗТ.

Первинний струм спрацювання диференційного захисту вибирається з двох умов:

1. З умови відлагодження від кидка струму намагнічування при вмиканні ненавантаженого трансформатора (автотрансформатора АТ) під напругу при крайньому від'ємному положенні пристрою РПН:

,

де - найбільший струм, який відповідає номінальній потужності найпотужнішої обмотки трансформатора (для триобмоткових і з розщепленими обмотками трансформаторів) і типової (розрахункової) потужності АТ; для реле серії РНТ-560 і 1,5-для серії ДЗТ:

2. З умови відлагодження від розрахункового максимального струму небалансу при перехідних режимах зовнішніх к.з. з врахуванням впливу НТС, який є в реле:

де - струм небалансу обумовлений повною похибкою ТС ; - струм небалансу обумовлений похибкою регулювання напруги

; - струм небалансу обумовлений похибкою від неточного вирівнювання МРС в реле .

За даною умовою:

де для РНТ-560; 1,5 для ДЗТ; - коефіцієнт що враховує перехідний режим струмів к.з. (наявність аперіодичної складової струму), при наявності в реле НТС ; - коефіцієнт однотипності ТС, при різних типах ТС ;- допустима відносна повна похибка ТС (відносна величина струму намагнічування в усталеному режимі);

- відносна похибка, обумовлена регулюванням напруги, приймається рівній половині сумарного діапазону регулювання; при цьому вибір кількості витків НТС реле здійснюється за номінальною напругою; - відносна похибка від неточного вирівнювання величин струмів плеч захисту (неточного вирівнювання МРС в реле з НТС внаслідок неможливість точного встановлення на реле розрахункової кількості витків ):

,

де - прийнята (встановлена) замість розрахункової кількості витків.

Спочатку визначають без урахування складової струму небалансу від неточного вирівнювання, і більшу з величин, приймають за розрахункову:

Приймаємо

Визначаємо струм спрацювання реле з живлячої сторони 35 кВ:

Визначаємо вторинні номінальні циркулюючі струми, при цьому враховується, що ТС 35 кВ з'єднанні в трикутник, а ТС 11 кВ - в неповну зірку:



Попередньо перевіримо можливість використання реле РНТ-565 без гальмування. Для цього визначимо струм спрацювання реле, приведений до сторони 35 кВ:

Коефіцієнт чутливості при КЗ⁽²⁾ на стороні 11 кВ:

Мінімальний коефіцієнт чутливості менше двох, то застосовують диференційний захист з гальмуванням з реле серії ДЗТ. Використовуємо формулу 3.5

Визначимо струм спрацювання реле, приведений до сторони 35 кВ:

Розрахункова кількість витків основної сторони

Приймаємо

ТС 35 кВ неосновної сторони ввімкнені до першої вирівнювальної і до робочої обмотки реле.

Загальна кількість витків неосновної сторони визначається з рівності МРС в реле в нормальному режимі навантаження і при зовнішньому к.з.:

тоді

Отримане точне вирівнювання МРС в реле внаслідок можливості встановлення на реле розрахункової кількості витків. У цьому випадку відсутня складова струму небалансу від неточного вирівнювання:

Для забезпечення неспрацювання реле при зовнішніх к.з. на гальмівній обмотці вмикається кількість витків, яка визначається



де - коефіцієнт, що враховує похибку реле і необхідний запас, приймається рівним 1,5 [7]; - первинний струм небалансу; -розрахункова кількість витків робочої обмотки реле на стороні, де ввімкнена гальмівна обмотка; - періодична складова струму (при сек.) при розрахунковому зовнішньому трифазному к.з. на тій стороні трансформатора, де ввімкнена гальмівна обмотка в максимальному режимі роботи системи і з врахуванням впливу РПН трансформатора; - тангенс кута нахилу до осі абсцис дотичної, проведеної з початку координат до характеристики спрацювання реле (гальмівної), яка відповідає мінімальному гальмуванню,для реле ДЗТ-11 .

Таким чином, струм небалансу диференційного захисту трансформатора становить:

витка

Приймаємо:витків

де - кількість витків диференційного реле, через які протікає струм ,

Чутливість не забезпечується, тому замість диференційного захисту потрібно встановити мікропроцесорний термінал.

3.2 Розрахунок МСЗ

МСЗ відлагоджується від сумарного струму навантаження свого трансформатора і струму само запуску навантаження другого більш завантаженого трансформатора.

Опір узагальненого трансформатора при самозапуску віднесений до сторони ВН:

де - опір узагальненого навантаження віднесений до повної номінальної потужності в МВА з врахуванням того, що навантаження однієї секції становить 2,5 МВА.



Струм самозапуску навантаження (найбільший при меншому опорі трансформатора)

Робочий максимальний струм менш завантаженого трансформатора:

Первинний струм спрацювання МСЗ:

де - прийнятий замість рекомендованого 1,2 в наслідок приблизного визначення струму самозапуску.

Коефіцієнт повернення реле не враховується, бо до вмикання секційного вимикача 11 кВ реле не спрацьовують, тобто не замикають свої замикаючі контакти (вимкнення більш навантаженого трансформатора і дія АВР секційного вимикача 11 кВ).

МСЗ відлагоджується від струмів само запуску навантаження при тривалій роботі одного трансформатора з перевантаженням 40% (робота одного трансформатора з 40%-вим перевантаженням в режимі КЗ в мережі 11 кВ з наступним само запуском навантаження). Тобто розглядається само запуск навантаження обох секцій після КЗ в мережі 11 кВ в режимі роботи трансформатора з 40%-вим перевантаженням.

Мінімальний опір узагальненого навантаження при самозапуску:

Струм самозапуску:

Для даного режиму первинний струм спрацювання МСЗ визначається з врахуванням , бо при КЗ в мережі реле можуть спрацювати і замикати свої замикаючі контакти:

Погодження із струмом захисту ліній, що відходять.

Струм спрацювання n-го приєднання, найбільшого з N працюючих паралельно:

Сумарний робочий максимальний струм інших приєднань (N-1):



Приймаємо .

При КЗ⁽²⁾ на стороні трикутника струм в одній фазі на стороні зірки становить. Тому, якщо на стороні зірки ТС і реле з'єднані згідно з двофазною схемою або трифазною трирелейною, то в одному з трьох реле приходитиме струм КЗ⁽³⁾ і коефіцієнт чутливості:

струм спрацювання реле:

Вибираємо реле РТ40/6 витримка часу

3.3 Розрахунок захисту від перевантаження

Первинний струм спрацювання реле перевантаження:

Захист від перевантаження здійснюється одним реле РТ-40 ввімкненим в коло одного з ТС.

Струм спрацювання реле:

Приймаємо реле типу РТ-40/50.

Час спрацювання захисту приймається на ступінь більше попереднього захисту (за ступеневим принципом).

Визначаємо час спрацювання вимикача зі сторони НН:

де, згідно (3.43).



4. ПЕРЕВІРКА ТРАНСФОРМАТОРІВ СТРУМУ

4.1 Перевірка трансформаторів струму зі сторони ВН силового трансформатора

Перевірка на 10%-ву похибку здійснюється за розрахунковою умовою диференційного захисту та максимального струмового захисту. Визначаємо граничну кратність згідно ([1], п.1.8.1):

За кривими граничної кратності для трансформаторів струму типу ТВТ-35 при К_І35=1500/5 визначається допустиме навантаження Z_н.доп^ДЗ_.=15 Ом, Z_н.доп^МСЗ_.=16,5 Ом ([1], Додаток Г, рис.Г-3). Для двох послідовно ввімкнених однакових вторинних обмотках ТВТ-35:

Фактичне розрахункове вторинне навантаження Z_н.розр. для прийнятої схеми диференційного захисту трансформатора та МСЗ при КЗ⁽³⁾ та КЗ⁽²⁾, згідно ([1], Додаток В):

де опір реле струму РТ-40/10 визначається за споживаною потужністю реле S=0,5 ВА при мінімальній уставці 2,5 А:

Визначаємо опір мідного провідника, при довжині 50м. і перерізі 6 мм²:

< Z_н.доп.

Умова виконується.

Для перевірки надійної роботи контактів струмових реле максимального захисту за струмом, відповідно до завдання визначаємо максимальну кратність струму КЗ на початку захисної ділянки, згідно ([1] п.1.8.2):

За відповідною кривою К_10доп.=15.

Узагальнений коефіцієнт згідно ([1] п.1.8.2):

За кривою, згідно ([1] п.1.8.2) f=ш(А) f=10% < f_доп.=50%, тобто надійна робота контактів забезпечується.

Амплітудна величина напруги на виводах вторинної обмотки ТС, згідно ([1] п.1.8.3), приймаючи найбільше із попередніх розрахунків:



4.2 Перевірка трансформаторів струму зі сторони НН силового трансформатора

Перевірку на 10%-ву похибку здійснюємо за розрахунковою умовою повздовжнього диференційного захисту.

Гранична кратність згідно (4.1):

За кривими граничної кратності для трансформаторів струму типу ТЛМ-35 при К_І10=2500/5 визначається допустиме навантаження Z_н.доп.=10 Ом. ([1], Додаток Г, рис.Г-2).

Для двох послідовно ввімкнених однакових вторинних обмотках ТЛМ-10:

Фактичне розрахункове вторинне навантаження Z_н.розр. для прийнятої схеми диференційного захисту трансформатора при КЗ⁽³⁾ згідно ([1], Додаток В):

де опір струмового диференційного реле типу РНТ-565 або ДЗТ-11 приблизно приймається Ом,

Визначаємо опір мідного провідника, при довжині 50 м. і перерізі 6 мм²:

Розрахункове навантаження згідно (4.11):

< Z_н.доп.

Виконуємо перевірку умови, з отриманим найбільшим вторинним навантаженням:

Умова виконується.

Для перевірки надійної роботи контактів струмових реле максимального захисту за струмом, відповідно до завдання визначаємо максимальну кратність струму КЗ на початку захисної ділянки, згідно ([1] п.1.8.2) та 4.7:

За відповідною кривою К_10доп.=16.

Узагальнений коефіцієнт згідно 4.8:

За кривою, згідно ([1] п.1.8.2) f=ш(А) f=10% < f_доп.=50%, тобто надійна робота контактів забезпечується.

Амплітудна величина напруги на виводах вторинної обмотки ТС, згідно ([1] п.1.8.3), приймаючи найбільше із попередніх розрахунків:

4.3 Перевірка трансформаторів струму захисту ліній.

Перевірка на 10%-ву похибку до дешунтування електромагніта вимкнення.

Гранична кратність при струмі усталеної (незалежної) частини характеристики спрацювання реле РТ-84, тобто при струмі :

За кривими граничної кратності для трансформаторів струму типу ТЛМ-110 при визначається допустиме навантаження та

Фактичне розрахункове вторинне навантаження для прийнятої схеми неповної зірки:

,

,

де опір реле струму РТ-84/1 визначається за споживаною потужністю реле при струмі уставки 10 А:

Визначаємо опір мідного провідника, при довжині 5 м. і перерізі 2,5 мм²:

Розрахункове навантаження згідно (4.18):

Для перевірки надійної роботи контактів струмових реле максимального хахисту за струмом визначаємо максимальну кратність струму КЗ на початку захисної ділянки згідно 4.7:

Враховуючи, що дві вторинні обмотки ТС ввімкнені послідовно,то розрахункове навантаження:

За выдповыдною кривою

Узагальнений коефіціент згідно 4.8:

За кривою (рис.12) ,тобто надійна робота контактів забезпечена.

Амплітуда величини напруги на виводах вторинної обмотки ТС згідно 4.9:



ПЕРЕЛІК ПОСИЛАНЬ

1. Релейний захист і автоматика. Методичні вказівки щодо виконання курсової роботи для студентів енергоощадного та заочного факультетів із спеціальності (7.090603) «Електротехнічні системи електроспоживання». /А.В.Гадай. Луцьк: ЛДТУ, 2001.-71с.

2. Справочник реле защиты и автоматики. Л. И. Какуевицкий и Т. В. Смирнова. Под ред. М. Э. Хейфица. Изд. 3-е, переработ. и доп. М.:Энергия, 1972. 344 с. с ил.

Размещено на Allbest.ru

...