Расчет токов короткого замыкания

Размещено на http://www.allbest.ru/

Исходные данные

Схема сети №10

Защищаемая ЛЭП - Л2.

Защищаемый трансформатор - Т6.

Рис. 1. Схема сети

Тип выключателя - ВГТ-110-40/3150ХЛ1.

Напряжение оперативного постоянного тока 220 В.

Расстояние от трансформаторов до панелей релейной защиты

Отношение сопротивлений нулевой и прямой последовательности ЛЭП

Сопротивления прямой последовательности системы в максимальном режиме

Сопротивления прямой последовательности системы в минимальном режиме

Сопротивления нулевой последовательности системы в максимальном режиме

Сопротивления нулевой последовательности системы в минимальном режиме

Воздушные линии

, тип провода - АС-120.

, тип провода - АС-120.

, тип провода - АС-120.

, тип провода - АС-120.

, тип провода - АС-70.

Максимальные мощности, передаваемые по линиям

Трансформаторы

;

;

;

Режимы нейтрали у трансформатора Т2 и Т6 отключена, у остальных трансформаторов включена.

Турбогенераторы

Содержание

• Введение
• 1. Расчёт токов короткого замыкания
• 2. Выбор коэффициентов трансформации трансформаторов тока и напряжения
• 3. Выбор принципов построения релейной защиты для ЛЭП 110 кВ и понизительного трансформатора 110 кВ
• 4. Выбор параметров настройки, реле защиты и уставок срабатывания релейной защиты для ЛЭП 110 кВ и понизительного трансформатора 110 кВ
• 4.1 Защита воздушной линии
• 4.1.1 Ненаправленные токовые отсечки для линий с двухсторонним питанием
• 4.1.2 Дистанционные защиты от междуфазных повреждений
• 4.1.3 Блокировка при качаниях типа КРБ-126
• 4.1.4 Токовые защиты нулевой последовательности
• 4.2 Защита трансформатора
• 4.2.1 Защита от междуфазных КЗ в обмотках и их выводах (ДЗТ)
• 4.2.2 Защита от сверхтоков и внешних КЗ (МТЗ)
• 4.2.3 Защита от перегрузок (МТЗп)
• 4.2.4 Защита от внутренних повреждений (газовая защита)
• 5. Проверка трансформатора тока
• Заключение
• Список использованной литературы
• Введение
• Система промышленного электроснабжения должна быть надежной, экономичной, удобной и безопасной в обслуживании и обеспечивать потребителей требуемым качеством электроэнергии. Большую роль в выполнении этих требований играют устройства релейной защиты и автоматики.
• Релейная защита является основой надежной работы системы электроснабжения. Она обеспечивает стабильную работу СЭС путем быстрого отключения поврежденного участка, что позволяет с минимальными затратами восстановить его, защищает электротехническое и технологическое оборудование от ненормальных режимов работы и выполняет другие специфичные функции. Схемы релейной защиты выбираются согласно с требованиями ПУЭ. Очень важно при этом не только обоснованно выбрать схемы релейной защиты и автоматики систем промышленного электроснабжения, но и уметь правильно рассчитать параметры их срабатывания. Первостепенным считается обеспечение требуемых функций и параметров надежности, второстепенным - экономичность.
• В данном курсовом проекте необходимо рассчитать токи короткого замыкания в точках, необходимых для выбора релейной защиты. Выбрать и обосновать места установки и типы релейной защиты и автоматики системы электроснабжения. Выбрать трансформаторы тока и напряжения.
• 1. Расчёт токов короткого замыкания
• В качестве максимального режима принимаем режим работы обоих генераторов и системы в максимальном режиме.
• В качестве минимального режима принимаем режим работы одного генератора и одного из трансформаторов Т1, Т2 и системы в минимальном режиме.
• Расчет будем вести в относительных единицах при базисных условиях методом приближенного приведения [3].
• В качестве базисной мощности выберем простое круглое число
• За базисное напряжение примем
• Базисный ток составляет
• Индуктивное сопротивление системы
• Индуктивное сопротивление воздушных линий
• Индуктивное сопротивление трансформаторов
• Индуктивное сопротивление генераторов
• Определяем токи трехфазного КЗ в максимальном режиме.
• Для точки К1 (шины ВН Т1)
• Для точки К2 (шины ВН Т3, линию Л1х считаем отключенной)
• Для точки К3 (шины НН Т3, линию Л1х считаем отключенной)
• Составляющая от генераторов
• Для точки К4 (шины ВН Т7, линию Л1х считаем отключенной)
• Составляющая от генераторов
• Для точки К5 (шины ВН Т6, линию Л1х считаем отключенной)
• Составляющая от генераторов
• Для точки К6 (шины НН Т6, линию Л1х считаем отключенной)
• Составляющая от генераторов
• Определяем токи трехфазного КЗ в минимальном режиме.
• Для точки К1 (шины ВН Т1)
• Для точки К2 (шины ВН Т3, составляющая от генераторов по линии Л2, линию Л1х считаем отключенной)

• Для точки К3 (шины НН Т3, линию Л1х считаем отключенной, Т4 отключен)
• Составляющая от генераторов
• Для точки К4 (шины ВН Т7, линию Л1х считаем отключенной)
• Составляющая от генераторов
• Для точки К5 (шины ВН Т6, линию Л1х считаем отключенной)
• Составляющая от генераторов

• Для точки К6 (шины НН Т6, линию Л1х считаем отключенной)
• Составляющая от генераторов
• Определяем токи однофазного КЗ в максимальном режиме.
• Для точки К2
• результирующее сопротивление прямой последовательности
• Результирующее ЭДС прямой последовательности
• Результирующее сопротивление обратной последовательности (с учетом увеличения сопротивления обратной последовательности генераторов по сравнению с прямой последовательностью )
• Результирующее сопротивление нулевой последовательности
• Т.к. > , для защит нулевой последовательности определяем ток двухфазного КЗ на землю.
• Ток прямой последовательности
• Ток нулевой последовательности
• Напряжение нулевой последовательности
• Ток нулевой последовательности, протекающий в линии Л2
• Для точки К5 результирующее сопротивление прямой последовательности
• Результирующее ЭДС прямой последовательности
• Результирующее сопротивление обратной последовательности (с учетом увеличения сопротивления обратной последовательности генераторов по сравнению с прямой последовательностью )

• Результирующее сопротивление нулевой последовательности
• Т.к. <, для защит нулевой последовательности определяем ток однофазного КЗ.
• Ток прямой последовательности
• Ток нулевой последовательности
• Напряжение нулевой последовательности

• Ток нулевой последовательности, протекающий в линии Л4
• Ток нулевой последовательности, протекающий в линии Л2
• Определяем токи однофазного КЗ в минимальном режиме.
• Для точки К2 результирующее сопротивление прямой последовательности
• Результирующее ЭДС прямой последовательности
• Результирующее сопротивление обратной последовательности (с учетом увеличения сопротивления обратной последовательности генераторов по сравнению с прямой последовательностью )
• Результирующее сопротивление нулевой последовательности
• Т.к. > , для защит нулевой последовательности определяем ток двухфазного КЗ на землю.
• Ток прямой последовательности
• Ток нулевой последовательности
• Напряжение нулевой последовательности
• Ток нулевой последовательности, протекающий в линии Л2
• Для точки К5 результирующее сопротивление прямой последовательности
• Результирующее ЭДС прямой последовательности
• Результирующее сопротивление обратной последовательности (с учетом увеличения сопротивления обратной последовательности генераторов по сравнению с прямой последовательностью )
• Результирующее сопротивление нулевой последовательности
• Т.к. >, для защит нулевой последовательности определяем ток двухфазного КЗ на землю.
• Ток прямой последовательности
• Ток нулевой последовательности
• Напряжение нулевой последовательности
• Ток нулевой последовательности, протекающий в линии Л4
• Ток нулевой последовательности, протекающий в линии Л2
• Результаты расчетов сводим в табл. 1
• Таблица 1. Величины токов КЗ для разных режимов

Режим	К1	К2	К3	К4	К5	К6
От	Ген.	Сист.	Ген.	Сист.	Ген.	Сист.	Ген.	Сист.	Ген.	Сист.	Ген.	Сист.
Макс.	0,763	1,028	0,618	1,603	0,177	0,309	0,47	1,17	0,567	2,178	0,106	0,172
Мин.	0,381	0,968	0,341	1,462	0,078	0,185	0,272	1,126	0,325	1,925	0,068	0,202

• 2. Выбор коэффициентов трансформации трансформаторов тока и напряжения
• Максимально допустимый длительный ток для линии
• Этому току соответствует коэффициент трансформации
• Максимально допустимый длительный ток для трансформатора
• Этому току соответствует коэффициент трансформации
• Для трансформаторов напряжения коэффициент трансформации составляет
• 3. Выбор принципов построения релейной защиты для ЛЭП 110 кВ и понизительного трансформатора 110 кВ
• Основной защитой транзитных линий 110 кВ согласно [2] служат:
• 1. Продольная дифференциальная защита.
• 2. Дифференциально-фазная защита.
• 3. Высокочастотная защита.
• 4. Комплект ступенчатых защит (дистанционная защита, токовая защита нулевой последовательности, токовая отсечка) с передачей разрешающего или блокирующего сигналов. В качестве резервной защиты транзитных линий 110 кВ применяется комплект ступенчатых защит.
• Основной защитой силовых трансформаторов являются:
• 1. Для защиты от многофазных КЗ в обмотках и на их выводах: продольная дифференциальная защита, выполняемая токовыми реле, включенными в дифференциальную цепь через промежуточные насыщающиеся трансформаторы тока (дифференциальная защита с реле РНТ-565 или ДЗТ-11);
• 2. Для защиты от токов в обмотках, обусловленных внешними КЗ, и резервирования действия защиты от внутренних повреждений на трансформаторах с односторонним питанием - максимальная токовая защита без пуска или (при недостаточной чувствительности) - с пуском минимального напряжения, устанавливаемая с каждой стороны трансформатора.
• 3. Для защиты от токов в обмотках, обусловленных перегрузкой - токовая защита, выполняемая с одним токовым реле с действием на сигнал с выдержкой времени.
• 4. Для защиты от витковых замыканий в обмотках и понижения уровня масла - газовая защита, действующая на сигнал при слабом газообразовании и понижении уровня масла и на отключение - при интенсивном газообразовании.
• 5. Для сигнализации о повышении температуры масла ставится термосигнализатор с действием на сигнал.
• 4. Выбор параметров настройки, реле защиты и уставок срабатывания релейной защиты для ЛЭП 110 кВ и понизительного трансформатора 110 кВ
• 4.1 Защита воздушной линии
• 4.1.1 Ненаправленные токовые отсечки для линий с двухсторонним питанием
• Ток срабатывания отсечки отстраивается от максимального тока, протекающего через защиту при следующих расчетных условиях:
• a) отстройка от максимального тока линии при КЗ на шинах приемной подстанции
• b) отстройка от максимального тока линии при КЗ на шинах подстанции в месте установки защиты (КЗ “за спиной”)
• c) отстройка от максимального тока качаний
• ;
• Ток срабатывания отсечки
• Зона, защищаемая отсечкой в максимальном режиме

• Зона, защищаемая отсечкой в минимальном режиме
• Чувствительность отсечки при двухфазном КЗ в начале линии (шины ВН Т1)
• Остаточное напряжение на шинах ВН Т1 при КЗ на шинах ВН Т3
• Остаточное напряжение на шинах ВНТ3 при КЗ на шинах ВНТ1

• Т.к. остаточное напряжение менее 60%, а отсечка защищает в максимальном режиме 15..20% линии, то она применяется в качестве дополнительной защиты.
• 4.1.2 Дистанционные защиты от междуфазных повреждений
• Дистанционные защиты используются в сетях сложной конфигурации для защиты линий от междуфазных КЗ.
• Удельное комплексное сопротивление
• Полное сопротивление линии
• Коэффициент трансформации ТТ
• Уставка срабатывания первой ступени
• Уставка срабатывания второй ступени выбирается по двум основным условиям
• a) Согласование с дистанционными защитами смежных линий
• b) Отстройка от КЗ за трансформатором приемной подстанции
• Принимаем
• Выдержка времени второй ступени
• Чувствительность второй ступени защиты
• <1,25
• Чувствительность второй ступени защиты недостаточна.
• Уставка срабатывания третьей ступени защиты
• Выдержка времени третьей ступени
• Чувствительность третьей ступени защиты
• >1,2
• Чувствительность третьей ступени защиты достаточна.
• Остаточное напряжение на шинах при КЗ в конце первой ступени
• Т.к. остаточное напряжение менее 60 %, защита применяется в качестве резервной. Выбираем уставки и проверяем реле сопротивления по току точной работы. Уставки срабатывания реле сопротивления
• Минимальное сопротивление срабатывания реле сопротивления
• Минимальные токи точной работы реле
• Чувствительность защиты по току точной работы
• > 1,3
• > 1,3
• > 1,3
• Расчет уставок на трансформаторах комплектов реле
• 4.1.3 Блокировка при качаниях типа КРБ-126
• Расчет уставок блокировки при качаниях для устройства типа КРБ-126.
• Принимая отсутствие несимметрии в режимах качаний и нагрузки уставки могут приняты ориентировочно
• Определяем коэффициент чувствительности.
• Составляющая тока трехфазного КЗ в конце линии
• Соответственно ток двухфазного КЗ
• Приведенный ток обратной последовательности в месте установки защиты
• Тормозной ток для двухфазного КЗ
• Коэффициент чувствительности
• > 1,5
• Чувствительность защиты в основной зоне достаточна.
• Рассматриваем резервную зону защиты.
• Составляющая тока трехфазного КЗ от системы в конце линии
• Соответственно ток двухфазного КЗ
• Приведенный ток обратной последовательности в месте установки защиты
• Тормозной ток для двухфазного КЗ
• Коэффициент чувствительности
• > 1,2
• Чувствительность защиты в резервной зоне достаточна.
• 4.1.4 Токовые защиты нулевой последовательности
• Для защиты электрических сетей с эффективно заземленной нейтралью от замыканий на землю применяют токовые защиты нулевой последовательности (ТЗНП)
• Ток срабатывания первой ступени выбирается по следующим условиям:
• a) Выполняется отстройка от максимального тока 3I0, протекающего через защиту при КЗ за выключателем смежного участка
• b) Для линий с односторонним питанием ток срабатывания первой ступени также должен быть отстроен от тока небаланса при трехфазном КЗ за трансформаторном приемной подстанции
• Принимаем
• Ток срабатывания второй ступени выбирается по условиям согласования с первыми ступенями защит смежных линий

• Выдержка времени второй ступени ТЗНП
• Чувствительность второй ступени ТЗНП
• <1,5
• Чувствительность недостаточна.
• Ток срабатывания третьей ступени ТЗНП выбирается по условию отстройки от максимального тока небаланса при трехфазном КЗ за трансформатором приемной подстанции
• Отстраиваем уставку от броска намагничивающего тока
• ;
• Принимаем
• Выдержка времени третьей ступени ТЗНП

• Чувствительность третьей ступени ТЗНП
• >1,2
• Чувствительность достаточна.
• 4.2 Защита трансформатора
• 4.2.1 Защита от междуфазных КЗ в обмотках и их выводах (ДЗТ)
• Согласно п.3.2.54 [2], для трансформаторов мощностью 6,3 МВА и более выполняется продольная дифференциальная токовая защита без выдержки времени.
• Защиту осуществим на дифференциальном реле типа РНТ-560.
• Номинальные токи трансформатора:
• Коэффициенты трансформации трансформаторов тока:
• Для компенсации сдвига фаз между токами сторон ВН и НН трансформатора, на стороне ВН (схема соединения - звезда) обмотки ТТ соединяем в треугольник, а на стороне НН (схема соединения - треугольник) - в звезду.
• Значения вторичных токов в плечах дифференциальной защиты:
• Ток небаланса:
• Расчет проводим по формуле:
• Определяем ток срабатывания защиты по следующим условиям:
• 1) Отстройка от тока небаланса:
• 2) Отстройка от бросков тока намагничивания, который имеет место при включении ненагруженного трансформатора под напряжение и при восстановлении напряжения после отключения внешнего КЗ:

• Ток срабатывания защиты принимаем по большему значению:
• По выбранному первичному току срабатывания находим вторичный ток срабатывания реле на основной стороне, исходя из тока срабатывания защиты.
• Ток срабатывания реле (основная сторона - 10 кВ):
• Расчетное число витков обмотки реле для основного плеча (10кВ):
• Принимаем (10кВ).
• Число витков обмотки реле для неосновного плеча (110 кВ):
• Принимаем (110 кВ).
• Ток небаланса от неточности установки числа витков на реле:
• Ток небаланса с учетом I'''нб:
• Пересчет тока срабатывания защиты по току небаланса:
• Пересчет тока срабатывания реле:
• Принимаем ток срабатывания реле
• Уточненный ток срабатывания защиты:
• Пересчет числа витков РНТ-566/2:
• Принимаем витков (основная сторона 10кВ).
• Принимаем витков (сторона 110 кВ).
• Коэффициент чувствительности защиты (при двухфазном КЗ на шинах НН):
• >2
• защита удовлетворяет требованиям.
• 4.2.2 Защита от сверхтоков и внешних КЗ (МТЗ)
• Ток срабатывания защиты
• Ток срабатывания реле:
• Принимаем
• Выбираем реле тока
• Фактическое значение тока срабатывания защиты:

• Коэффициент чувствительности МТЗ:
• >1,5
• Защита удовлетворяет требованию.
• Выдержка времени МТЗ трансформатора ГПП выбирается на ступень селективности больше времени срабатывания МТЗ кабельных линий при МФКЗ:
• Выбираем реле времени РВ-124 (КТ2), с пределами уставок по времени 0,25-3,5с.
• 4.2.3 Защита от перегрузок (МТЗп)
• Для защиты трансформатора ГПП при перегрузке принимаем МТЗ, устанавливаемую со стороны ВН трансформатора, выполняемую с помощью одного токового реле РТ-40, включённого на фазный ток, и действующую на сигнал с выдержкой времени.
• МТЗ отстраиваем от номинального тока трансформатора.
• Ток срабатывания защиты:
• Ток срабатывания реле:

• Принимаем
• Выбираем реле тока
• Фактическое значение тока срабатывания защиты:
• Время срабатывания защиты
• Выбираем реле времени РВ-124 (КТ1), с пределами уставок по времени 0,25 -3,5с.
• 4.2.4 Защита от внутренних повреждений (газовая защита)
• Для обеспечения защиты от витковых КЗ и повреждений внутри бака, сопровождающихся выделением газа и понижением уровня масла применяем газовое реле поплавкового типа ПГ-22.
• ток короткий замыкание релейный
• 5. Проверка трансформатора тока
• Находим сопротивление вторичной нагрузки ТТ при трехфазном КЗ.
• ;
• Для схемы соединения обмоток ТТ - неполная звезда справедлива формула для определения сопротивления вторичной нагрузки ТТ при двухфазном КЗ:
• Полная погрешность ТТ по его вольтамперной характеристике:
• По кривой 10%-ной погрешности находим
• Условие > выполнено, т.е. ТТ работают в пределах допустимой 10%-ной погрешности.
• Заключение
• В курсовом проекте выполнен расчет релейной защиты системы электроснабжения промышленного предприятия. Использованы конфигурация схемы и данные силового электрооборудования.
• Спроектированы и рассчитаны релейная защита силового трансформатора 110кВ и воздушной линий 110кВ. Рассчитаны токи короткого замыкания (КЗ) в точках, определяющих выбор релейной защиты. Определены состав набора защит от возможных повреждений каждого из вышеперечисленных элементов схемы и тип этих защит. Намечены места установки защит и выбраны исполнения схемы каждой из защит. Выбраны измерительные трансформаторы тока и напряжения. Выбраны типы реле для схемы РЗ и рассчитаны параметры для каждого типа РЗ.
• Список использованной литературы
• 1. Чернобровов Н. В., Семенов В.А. Релейная защита энергетических систем: Учебное пособие для энергетических специальностей средних профессиональных учебных заведений / М. : Энергоатомиздат, 1998 . - 800 с.
• 2. Правила устройства электроустановок /, М-во энерг. и электрификации СССР. 7-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 2003 . - 648 с.
• 3. ГОСТ Р 52735-2007. Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ. Введ. 01.07.2008. - 41 с.
• 4. Федоров А.А., Сербиновский Г.В. Справочник по электроснабжению промышленных предприятий -- М.: Энергия, 1980.
• Размещено на Allbest.ru
...