Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Проектирование систем РЗ и А

Задание на курсовую работу.

В данной курсовой работе производится выбор трансформаторов тока, трансформаторов напряжения, устройств релейной защиты и автоматики понижающих трансформаторов с высшим напряжением 110 кВ, защит трансформатора трансформаторной подстанции и защит электродвигателей. Задание на курсовую работу включает:

1) выбор оборудования схемы электроснабжения;

2) расчет токов коротких замыканий (КЗ);

3) выбор и обоснование мест установки и типов устройств релейной защиты и автоматики;

4) выбор трансформаторов тока (ТТ) и трансформаторов напряжения;

5) краткое описание принципов функционирования и схем выбранных типов устройств релейной защиты и автоматики;

6) расчет параметров срабатывания реле и устройств релейной защиты;

7) расчет сечений соединительных проводов между трансформаторами тока и устройствами релейной защиты;

8) Обоснование селективности защит двух смежных элементов защищаемой сети.

Содержание

Задание на курсовую работу 2

Содержание 3

Исходные данные…………..…………………………………………………………………...4

1. Выбор оборудования схемы электроснабжения 5

1.1.Выбор двигателей 5

1.2 Выбор трансформаторов 5

1.3 Выбор сечения кабеля по нагреву 6

1.4 Выбор трансформаторов ГПП………………………………………………..…………..6

2. Расчет токой коротких замыканий (КЗ) 7

2.1 Схема замещения 8

2.2 Выбор параметров схемы замещения 9

2.3 Расчет токов КЗ…………………………………………………………………………. 12

3. Выбор и обоснование мест установки и типов устройств релейной защиты

и автоматики 15

4. Выбор трансформаторов тока и трансфотрматоров напряжения 12

4.1 Выбор трансформаторов тока на трансформаторах ГПП 18

4.2 Выбор трансформаторов тока на стороне ВН трансформаторов ТП 18

4.3 Выбор трансформаторов тока включенных в нулевой провод трансформатора ТП 19

4.4 Выбор трансформаторов тока на выводах двигателей 19

4.5 Выбор трансформаторов тока на кабельных линиях 20

5. Расчет параметров срабатывания реле и устройств релейной защиты 22

5.1 Защита понижающего трансформатора ГПП. 22

5.2 Защита понижающего трансформатора ТП 27

5.3 Защита линии Л3 29

5.4 Защита асинхронных двигателей 31

6. Расчет сечения соединительных проводов между ТТ и устройствами релейной защиты ………………………………………………………….. 34

7. Обоснование селективности защит двух смежных элементов

защищаемой сети………………………………………………………….. 35

Заключение………………………………………………………………………………….... 36

Литература 37

Исходные данные.

для расчета к рисунку 1 (вариант 1):

Таблица 1

Мощ-ность

Т1, Т2, МВ∙А

Длина линий, км

Мощность нагрузки, МВ∙А; МВт

Тип и мощность двигателей, кВт

Л1

Л2

Л3

Л4

S_Н1

S_Н2

S_Н3

S_Н4

Р_Н1

Р_Н2

М1

М2

М3

М4

cosφ₁

cosφ₂

1,2

1,3

0,8

2,7

2,5

1,6

1,4

0,5

0,8

0,6

0,85

асинх

400

асинх

500

синх.

800

асинх

630

Рисунок 1.

1. Выбор оборудования схемы электроснабжения.

1.1 Выбор двигателей

По заданной мощности двигателей (табл.1) по табл.4.1 - 4.5 [1] выбираем двигатели типа:

М1:

ДАЗО4-400Х-4У1 с параметрами: Р_ном=400 кВт

U_ном=10 кВ

cos j_ном=0,87

h=94,2 %;

М2:

ДАЗО4-400У-4У1 с параметрами: Р_ном=500 кВт,

U_ном=10 кВ,

cos j_ном=0,87

h=94,7 %;

М3:

СДН14-49-6У3 с параметрами: Р_ном=800 кВт

U_ном=10 кВ

cos j_ном=0,9

n_ном=1000 об/мин

h=94 %;

М4:

ДАЗО4-450Х-4У1 с параметрами: Р_ном=630 кВт

U_ном=10 кВ

cos j_ном=0,87

h=94,7 %;

1.2 Выбор трансформаторов ТП

Определяем максимальную мощность:

по таблице 3.4 [1] выбираем трансформатор ТМ-1000/10 с параметрами, приведенными в таблице 2.

Таблица 2

Тип трансформатора	Напряжение обмотки, кВ		Потери, кВт		U_к,%	I_х ,%
	ВН	НН	Р_х	Р_к
ТМ-1000/10	10	0,4	2,45	11	5,5	1,4

1.3 Выбор сечения кабеля по нагреву.

Условие выбора сечения:

Линия Л3 и Л4.

По таблице 7.10 [1] выбираем сечение кабеля:

условие выполняется для алюминиевого кабеля АСБ-25 сечением токопроводящей жилы с параметрами:

Линия Л1 и Л2.

Двигатель асинхронный М1: ,

Двигатель асинхронный М2: ,

Двигатель синхронный М3: ,

Двигатель асинхронный М4: .

так как кабельные линии Л1 Л2 могут быть выполнены пучками до 3 кабелей, рабочий утяжеленный ток делим на 3.

выбираем сечение кабеля, таблица 7.10 [1]:

условие выполняется для алюминиевого кабеля АСБ-120 сечением токопроводящей жилы с параметрами:

Выбор трансформаторов ГПП.

По данным задания мощность трансформаторов Т1 и Т2 равна 16 МВт, поэтому выбираем по таблице 3.5 [1] трансформаторы типа ТДНС-16000/35 с параметрами, приведенными в таблице 3.

Таблица 3

Тип трансформатора

Напряжение обмотки, кВ

Потери, кВт

U_к,%

I_х,%

ВН

НН

Р_х

Р_к

ТДНС-16000/35

36,75

10,5

0,7

2. Расчет токов коротких замыканий (КЗ).

Расчет токов короткого замыкания выполняем только в непосредственной близости от защищаемых элементов. Они рассчитываются для выбора уставок защиты и для проверки чувствительности защиты.

Рассчитываем токи трехфазного короткого замыкания.

При расчете токов короткого замыкания для защит с выдержкой времени учитывается только ЭДС системы и не учитываются ЭДС высоковольтных двигателей и нагрузок. Для быстродействующих защит (токовая отсечка) учитываем все высоковольтные ЭДС.

Для кабельных линий (особенно, если они не большого сечения) индуктивное сопротивление х меньше активного r, поэтому в расчетах будем учитывать и активное сопротивление r.

Расчет токов короткого замыкания будем выполнять следующим образом: при определении тока от каждого отдельного ЭДС все остальные ветви отбрасываем. Таким образом, определяем ток короткого замыкания от каждого ЭДС и результирующее значение тока равно сумме полученных значений.

Будем определять следующие токи короткого замыкания (рисунок 2):

а) защита трансформаторов ГПП: на выводах низшего напряжения трансформаторов ГПП (точки К₁, К₂ );

б) защита двигателей: на сборных шинах 10 кВ, т.к. выводы двигателей подключены к СШ и защита линий Л1 и Л2 (точки К₃и К₄);

в) защита линий Л3, Л4 и трансформаторов ТП (точки К₅ , К₆, К₇, К₈).

Схема замещения

Рисунок 2. Схема замещения.

Выбор параметров схемы замещения

1) Выбираем базисные условия

, ,

, .

2) Параметры схемы замещения

Система:

Трансформаторы ГПП:

Линия Л1:

Линия Л2:

Линия Л3, Л4:

Нагрузка S_н1

Нагрузка S_н2

Нагрузка S_н3

Нагрузка S_н4

Трансформаторы ТП:

Асинхронный двигатель М1

Асинхронный двигатель М2

Синхронный двигатель М3

Асинхронный двигатель М4

Упростим схему замещения, для этого сгруппируем некоторые сопротивления и источники питания.

Сгруппируем нагрузки НГ1, НГ2 и двигатели М1, М2:

Сгруппируем нагрузки НГ3, НГ4 и двигатели М3, М4:

2.3 Рассчитываем токи короткого замыкания

К1:

_{Влияние эквивалентной
ЭДС нагрузки} _Еэкв6 _{не учитываем, т.к.
она отделена от места
к.з. двумя ступенями
трансформации}

К2:

_{Влияние эквивалентной
ЭДС нагрузки} _Еэкв3 _{не учитываем, т.к.
она отделена от места
к.з. двумя ступенями
трансформации}

К3:

К4:

К5:

К6:

К7:

_{Влияние эквивалентной
ЭДС нагрузки} _Еэкв6 _{не учитываем, т.к.
она отделена от места
к.з. тремя ступенями
трансформации}

К8:

_{Влияние эквивалентной
ЭДС нагрузки} _Еэкв3 _{не учитываем, т.к.
она отделена от места
к.з. тремя ступенями
трансформации}

3. Выбор и обоснование мест установки и типов устройств

релейной защиты и автоматики

Релейная защита от КЗ обычно выполняется в виде автономных устройств, включаемых на элементах электрической системы, реагирующих на КЗ в заданных зонах и действующих на выключатели этих элементов (рис. 3). Совокупность указанных зон должна охватывать всю систему, с тем чтобы она не оказалась незащищенной.

Устройства релейной защиты должны обеспечивать:

отключение КЗ с такой быстротой, чтобы местное повреждение не перешло в системную аварию с нарушением устойчивости, не приводило к большим размерам повреждения элементов вследствие длительного протекания токов КЗ;
селективное отключение места повреждения, т.е. отключиться должен только поврежденный элемент системы электроснабжения;
требуемую чувствительность к нарушениям нормального режима, т.е. реагировать на возможно малые отклонения от него;
надежность функционирования;
устойчивую работу систем автоматики (АПВ, АВР).

Для защиты трансформатора ГПП используем дифференциальную токовую защиту с магнитным торможением с применением реле типа ДЗТ–21, которое эффективно защищает трансформатор от внешних коротких замыканий. Использование реле ДЗТ-21 позволяет существенно повысить чувствительность дифференциальной защиты. Трансформаторы тока располагаются с высшей и низшей стороны, при этом защищаются обе обмотки. Для защиты от внутренних межвитковых замыканий и других повреждений трансформатора ГПП используется газовая защита, которая обычно встраивается в трансформатор. В качестве третьей ступени используем максимальную токовую защиту с пуском по напряжению с целью снижения тока срабатывания и повышения чувствительности, которая защищает трансформатор от коротких замыканий на выводах и соединениях выключателя со стороны низшего напряжения и сверхтоков внешних коротких замыканий.

Для защиты трансформатора ТП в качестве первой ступени защиты применим токовую отсечку без выдержки времени на основе реле РТ–40, что позволяет защите сработать только при коротких замыканиях на защищаемом элементе. В качестве третьей ступени применим максимальную токовую защиту трансформатора со стороны источника питания совместно с защитой нулевой последовательности для улучшения резервирования при однофазных коротких замыканиях на землю в сети 0,4 кВ, что повышает эффективность защиты.

Для защиты высоковольтных двигателей применим токовую отсечку, защиту от перегрузок и защиту от замыканий на землю. Токовая отсечка реле РТ–40 позволяет отстроить защиту от внешних КЗ и исключить ложные срабатывания при отключении высоковольтного выключателя соседней ячейки. Для защиты от перегрузки используем реле тока РТ–40 и реле времени ВЛ – 23, при этом используются трансформаторы тока для токовой отсечки, которые располагаются в канале питающей Д. Защита от замыканий на землю выполняется на реле типа РТЗ–51, которое подключается к трансформатору тока ТЗЛМ, установленном в шкафу КРУ.

Кабельные линии 10 кВ должны иметь защиты от междуфазных КЗ и от замыкания на землю.

На одиночных линиях с односторонним питанием защита от многофазных коротких замыканий должна выполняться, как правило, в виде двухступенчатой токовой защиты, первая ступень которой - токовая отсечка, вторая - максимальная токовая защита с независимой или с зависимой выдержкой времени.

Для схем защит, применяемых на линиях в сетях с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю), рекомендуется использовать схему соединения ТА и реле «неполная звезда» к_сх⁽³⁾ = 1. Выбираем тип реле РТ-40.

Рисунок 4. Принципиальная схема защиты линии 6-10 кВ, питающей силовой трансформатор:

Т – трансформатор, ТА1-ТА5 – трансформаторы тока, Q – выключатель, КА – реле типа РТ-80, КА1-КА5 – реле тока типа РТ-40, КТ – реле времени типа РВ-122, KL – реле промежуточное типа РП-23 или РП-251, КМ1-КМ2 – реле указательные типа РУ-1, SF – выключатель, KQT – контакт реле положения выключателя Q «отключено».

4. Выбор трансформаторов тока (ТТ) и трансформаторов напряжения.

4.1 Выбор ТТ трансформаторов ГПП

Таблица 3. Выбор ТТ

Параметры	Сторона ВН	Сторона НН
Первичный номинальный ток трансформатора, А
Схема соединения ТТ	D	Y
Тип выбранного ТТ	ТВТ35-1	ТПЛК-10
Коэффициент трансформации ТТ	300/5	1000/5
Вторичный ток в плечах защиты, А
Номинальная предельная кратность вторичной обмотки

Проверим выбранные ТТ:

4.2 Выбор ТТ на стороне ВН трансформаторов ТП

По табл.5.9 /1/ выбираем ТТ типа ТЛ-10-1: I_1ном = 100 А, I_2ном = 5 А,

k_ТА = 100/5, k_10КАТ = 15.

4.3 Выбор ТТ, включенных в нулевой провод трансформаторов ТП (НН).

Выводы низшего напряжения (U_нн=0,4 кВ). Выбор основан на определении тока небаланса в нулевом проводе трансформатора в нормальном режиме:

При приблизительных расчетах можно принять:

(поскольку ).

Выбираем к установке трансформатор тока типа ТНШЛ–0,66 с номинальным напряжением U_ном=0,4 кВ, с номинальным первичным током I_1ном=100 А и номинальным коэффициентом трансформации K_ТА=100/5:

I_1ном = 100 А > I_неб.ТП = 72,2 А.

4.4 Выбор ТТ на выводах двигателей

М1: