Ирина Эланс

Автор который поможет с любыми образовательными и учебными заданиями

Релейная защита. 5

Министерство образования и науки РФ

Хакасский технический институт - филиал ФГАОУ ВПО

«Сибирский федеральный университет»

Кафедра «Электроэнергетики»

Курсовая работа

по дисциплине «Релейная защита и автоматика»

Вариант № 10

Выполнил: студент гр. 19-2Б

Полев Д.С.

Проверил: преподаватель

Туликов А.Н.

Абакан 2013г.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140211. 65 ПЗ

Задание

Все проводники – алюминиевые

Cos φ =0,85

Электроприемники М1 и М2 – ответственные, Т3 – неответственные.

Расчетная часть

Выбрать QF1, QF2 и рассчитать их защитные характеристики (серия Э).
Выбрать плавкую вставку предохранителей FU.
Рассчитать двухступенчатую защиту от короткого замыкания (на реле серии РСТ-80) и замыкания на землю (на реле РТЗ-51 и ТНП) кабельной линии W6.
Рассчитать защиты высоковольтного двигателя М1.
Рассчитать дифференциальную защиту Т2 (на реле РНТ-565).
Рассчитать токовую ступенчатую защиту от КЗ ВЛ W1 (три ступени) и ВЛ W2 (две ступени) – на электромагнитных реле.

Графическая часть

Исходная схема

График изменения величины тока КЗ вдоль ВЛ W1-W2 с обозначением токов срабатывания всех защит от КЗ ВЛ W1-W2 и зон их действия
Схемы измерительных цепей и схемы оперативных цепей токовых ступенчатых защит ВЛ W1 и W2
График изменения величины тока КЗ вдоль КЛ W6 с обозначением токов срабатывания ступеней защиты от КЗ КЛ W6 и зон их действия
Схемы измерительных и оперативных цепей защит КЛ W6
Карта селективности ступенчатых защит ВЛ W1 и W2
Карта селективности для автоматов QF1 и QF2, предохранителя FU и защит от КЗ КЛ W6 (с приведением характеристик срабатывания к одной ступени напряжения (0,4 кВ)
Трехфазная схема измерительных цепей дифференциальной защиты трансформатора T2
Схема отпаек или устройства дифференциального реле
Схема оперативных цепей дифференциальной защиты трансформатора T2
Схемы измерительных цепей и схемы оперативных цепей защит высоковольтного электродвигателя М1 (включая питающий кабель W3)
Спецификация на основное оборудование, относящееся к РЗА (измерительные трансформаторы, реле, автоматы, предохранители…)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140211. 65 ПЗ

Вариант – 10

Ток КЗ									Нагрузки
К1	К2	К3	К4	К5	К6		К7	К8	Sw7,МВА	Sw8,МВА	Sw9,МВА	Sw10,МВА
21,3	20,7	20	25,3	16,6	22,8		12,1	7	0,97	1,39	1,16	0,49
Длина ВЛ,км		Длина КЛ, км
W1	W2	W3	W4	W5	W6		W7	W8	W9	W10	W11	W12	W13
15,52	7,76	1,55	2,34	2,48	4,35		7,13	3,57	2,78	3,42	0,51	0,68	0,9
Сечения ВЛ, мм²		Сечения КЛ, мм²
W1	W2	W3	W4	W5	W6		W7	W8	W9	W10	W11	W12	W13
95	70	95	70	120	120		95	70	120	120	50	70	120
Мощность двигателя, кВт				Мощность тр-ров, КВА				Соединение обмоток
М1, М2				Т2		Т4		Т2
3357				10000		1000		∆/Y

Содержание

Введение……………………………………………………………………….…..5

1. Выбор QF1, QF2 и расчет их защитных характеристик………………...………………...6

2. Выбор плавкой вставки предохранителя FU………………………………………………7

3. Расчет двухступенчатой защиты от короткого замыкания и замыкания на землю кабельной линии W6…………………………………………………………………………...8

3.1. Расчет защиты от КЗ…………………………………………………………………….....8

3.2. Защита от замыканий на землю…………………………………………………………..10

4. Расчет защит высоковольтного двигателя М1…………………………………………….11

4.1. Расчет защиты от перегрузки…………………………………………………………….11

4.2. Расчет защиты от КЗ………………………………………………………………………11

4.3. Защита от выпадения из синхронизма…………………………………………………...12

4.4. Защита от замыкания на землю…………………………………………………………...12

4.5. Расчет защиты от понижения напряжения……………………………………………....12

5. Расчет дифференциальной защиты трансформатора Т2 на реле РНТ- 565……………..13

6. Расчет токовой ступенчатой защиты от КЗ ВЛ W1 и ВЛ W2…………………………….15

Список литературы…………………………………………………………………………….20

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140211. 65 ПЗ

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140211. 65 ПЗ

Введение.

Высокий уровень автоматизации управления, присущий электроэнергетическим системам вообще, характерен и для систем электроснабжения. Необходимость автоматического управления элементами системы электроснабжения обусловлена высокими требованиями, предъявляемыми к надежности электроснабжения потребителей и большой скоростью протекания процессов в электрической системе при возникновении нарушений. Ручное, т.е. неавтоматическое, управление элементами системы электроснабжения неэффективно.

Назначением устройств автоматики, устанавливаемых в системах электроснабжения, является:

быстрое отключение повредившегося элемента;

прекращение ненормальных режимов работы (например, перегрузки) элементов системы;

быстрое восстановление электропитания потребителей, автоматически отключенных от источника питания вследствие возникшего в системе повреждения;

поддержание на заданном уровне напряжения у потребителей;

пуск и останов синхронных машин;

отключение части потребителей при возникновении дефицита активной мощности в энергосистеме, от которой система электроснабжения получает питание, и их включение после ликвидации дефицита и т. д.

Назначением устройств РЗ, кроме отключения повредившихся элементов системы, является также сигнализация появления ненормальных режимов работы защищаемых элементов.

При выполнении релейной защиты и автоматики должны учитываться следующие особенности системы электроснабжения:

отсутствие, как правило, аккумуляторных батарей, что определяет необходимость выполнения схем релейной защиты и автоматики на переменном оперативном токе;

необходимость автоматического отключения неответственных потребителей, если оставшиеся в работе питающие линии или трансформаторы даже с учетом допустимой перегрузки не могут обеспечить питание всех потребителей;

применение в большинстве случаев раздельной работы питающих элементов системы электроснабжения (линий, токопроводов, трансформаторов.). При этом существенно снижается ток КЗ, упрощается релейная защита трансформаторов. В ряде случаев подстанции работают с замкнутыми шинами низшего напряжения чтобы обеспечить самозапуск синхронных электродвигателей большой мощности или предотвратить толчки активной и реактивной нагрузки;

применение схем блоков линия — трансформатор без выключателей на стороне высшего напряжения;

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140211. 65 ПЗ

наличие значительной доли двигательной нагрузки, требующее учета подпитки места КЗ от электродвигателей при расчете токов КЗ и оценке поведения устройств релейной защиты.

Релейная защита и автоматика выполняются в виде автономных устройств, устанавливаемых на элементах энергосистемы. Устройства релейной защиты реагируют на КЗ и действуют на отключение выключателей защищаемых элементов.

Релейная защита должна срабатывать при повреждениях в защищаемой зоне (при внутренних повреждениях) и не должна срабатывать при повреждениях вне защищаемой зоны (при внешних повреждениях), а также при отсутствии повреждений.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140211. 65 ПЗ

Выбор QF1, QF2 и расчет их защитных характеристик.

1.1 Расчёт защитной характеристики вводного автомата QF2

Номинальный ток автомата серии «Э» находим по выражению:

Iрц.ном = 1,6 · Iраб.max =1,6 · 1,6 · 481 = 770 А (1.1)

Поскольку о характере нагрузки ничего неизвестно, то примем Н11=Н12=Н13. Примем коэффициент загрузки трансформатора равным 1. Максимальный рабочий ток автоматического выключателя QF2 определим по формуле:

Iраб.max =

А. (1.2)

Таким образом принимаем автоматический выключатель серии Э01 , с номинальным током Iном=50 А. В состав входит электромагнитный расцепитель. Расцепитель позволяет выполнить двух или трехступенчатую токовую защиту. Имеется стационарное и выдвижное исполнение выключателей с механической блокировкой, фиксаторами в рабочем, контрольном и ремонтном положениях, с подвижными и неподвижными штепсельными контактами.

Отстраиваем ток расцепителя:

А. (1.3.)

Третья ступень: МТЗ (максимальная токовая защита).

Ток срабатывания третьей ступени защиты автомата QF2:

А. (1.4.)

Время срабатывания третьей ступени защиты автомата QF2: с.

Вторая ступень: ТОВ (токовая отсечка с выдержкой времени).

. (1.5.)

Ток срабатывания второй ступени защиты по выражению:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140211. 65 ПЗ

. (1.6.)

Ток срабатывания второй ступени защиты автомата QF2 согласно диапазону настройки:

. (1.7.)

Время срабатывания второй ступени защиты автомата QF2:

с.

Первая ступень: ТО (токовая отсечка без выдержки времени).

Ток срабатывания первой ступени не регулируется.

Расцепитель срабатывает без выдержки времени при токе:

=(2,2…3) А. (1.8.)

Расчёт защитной характеристики вводного автомата QF1

Номинальный ток автомата серии «Э» находим по выражению:

Iрц.ном = 1,6 · Iраб.max =1,6 · 1443 = 2309 А. (1.9.)

,где

Iраб.max =

А. (1.10)

Таким образом принимаем автоматический выключатель серии Э25В , с номинальным током Iном=2500 А. В состав входит электромагнитный расцепитель. Расцепитель позволяет выполнить двух или трехступенчатую токовую защиту. Имеется стационарное и выдвижное исполнение выключателей с механической блокировкой, фиксаторами в рабочем, контрольном и ремонтном положениях, с подвижными и неподвижными штепсельными контактами.

Стандартное значение Iрц.ном = 2500 А.

Третья ступень: МТЗ (максимальная токовая защита).

Ток срабатывания третьей ступени защиты автомата QF1:

А. (1.11)

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140211. 65 ПЗ

Время срабатывания третьей ступени защиты автомата QF1: с.

Вторая ступень: ТОВ (токовая отсечка с выдержкой времени).

. (1.12.)

Ток срабатывания второй ступени защиты по выражению:

. (1.13)

Ток срабатывания второй ступени защиты автомата QF1 согласно диапазону настройки:

. (1.14.)

Время срабатывания второй ступени защиты автомата QF1:

с.

Первая ступень: ТО (токовая отсечка без выдержки времени).

Ток срабатывания первой ступени не регулируется.

Расцепитель срабатывает без выдержки времени при токе:

=(2,2…3) А. (1.15.)

2. Выбор плавкой вставки предохранителя FU

Для предотвращения срабатывания предохранителя в нормальном режиме ток плавкой вставки выбирается из условия:

, (2.1)

где I_ном.тр. — номинальный ток трансформатора.

А. (2.2)

А. (2.3)

Из стандартного ряда для предохранителей ПКТ А. Можно принять предохранитель марки ПКТ 1.3-10-160-20 У3. Затем выбранная плавкая вставка проверяется по селективности с защитами смежных участков. По условию селективности с вводным автоматом окончательно выбираем плавкую вставку с I_{вст.ном.}= 160.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140211. 65 ПЗ

3. Расчет двухступенчатой защиты от короткого замыкания и замыкания на землю кабельной линии W6.

Расчет защиты от КЗ

Расчет II ступени: МТЗ.

где: К_зап = 1,1-1,2 - коэффициент запаса (в случае применения полупроводниковых реле)

К_сам= 2,5- коэффициент самозапуска (Ксам.зап = 2,5 - 3 - для промышленных потребителей)

К_в=0,8- коэффициент возврата реле тока

(3.1.)

(3.2.)

А. (3.3.)

Ток срабатывания реле МТЗ, А:

А. (3.4.)

где К_сх = 1 – коэффициент схемы;

n_т – коэффициент трансформации трансформатора тока.

Выбираем реле тока РСТ-80 с уставкой 5 А.

Проверяем реле на чувствительность в основном режиме и режиме резервирования:

==> 1.5 (3.5.)

, (3.6.)

где - ток однофазного к.з. на выводах НН трансформатора (приведен к стороне ВН).

(3.7.)

МТЗ удовлетворяет требованиям чувствительности в обоих режимах.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140211. 65 ПЗ

Выдержка времени реле МТЗ

Рассчитаем ток двухфазного КЗ в точке К6:

===19,75 кА. (3.8)

Время срабатывания смежного участка для предохранителя выбирается в зависимости от тока двухфазного КЗ в точке К6 по характеристике предохранителя FU.

где = 0,02 с – максимальное время срабатывания защиты смежного участка (FU1) при двухфазном к.з.

Ступень селективности: с

tср.з = 0,02 + 0,5= 0,52 с.

Расчет I ступени - токовой отсечки (ТО)

Ток срабатывания токовой отсечки определяется по выражению:

(3.9.)

где =1,1…1,2.

(3.10.)

Ток срабатывания реле:

===4,6 А. (3.11.)

Коэффициент чувствительности ТО:

===40>2. Условие выполняется (3.12.)

Проверим трансформаторы тока на допустимую 10%-ную погрешность. Для ТПОЛ, ТПЛ примем =15. Рассчитаем кратность тока:

===1,014<15. (3.13.)

Полученное значение не превышает паспортное значение предельной кратности.

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140211. 65 ПЗ

3.2 Защита от замыканий на землю.

Защиту можно выполнить на основе реле тока РТЗ-51, подключенного к сети через трансформатор тока нулевой последовательности (ТНП) ТЗЛМ или ТЗЛ.

Защита не должна срабатывать при повреждениях на других присоединениях сети, когда по защищаемой линии проходит ток, обусловленный емкостью данной линии. Однако защита должна надежно срабатывать (коэффициент чувствительности для КЛ Кч=1,25) при повреждениях на защищаемом присоединении. В последнем случае через трансформатор тока нулевой последовательности проходит емкостный ток всей сети, за исключением тока обусловленного емкостью данной линии

Таким образом, необходимо определить емкостный ток сети. Используем справочные данные для различных сечений проводов

Определим емкостный ток линий и сведем результаты расчета в таблицу:

Ток замыкания на землю:

, (3.14.)

где Ic_i — ёмкостной ток защищаемой линии:

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140211. 65 ПЗ

, (3.15.)

где Iс₀ — удельный емкостной ток 1 км кабеля данного сечения;

L — длина кабельной линии.

Результаты расчёта сведены в таблицу.

№ КЛ	W6	W7	W8	W9	W10
L, км	4,35	7,13	3,57	2,78	3,42
F, мм²	120	95	70	120	120
, А/км	1,12	1,1	0,92	1,12	1,12
, А	4,872	7,843	3,284	3,114	3,830

Суммарный ёмкостный ток сети без учёта защищаемой линии:

= 7,843+3,284+3,114+3,830= 18,1 А. (3.16.)

Ток замыкания на землю:

Т.к. то защита выполняется с действием на отключение.

Ток срабатывания защиты:

(3.17.)

где коэффициент, учитывающий бросок емкостного тока и запас (для защит с выдержкой времени).

А. (3.18.)

Коэффициент чувствительности:

> 1,25. (3.19.)

Защита обладает достаточной чувствительностью.

Для отработки выдержки времени защиты можно выбрать реле времени РВ-01; для сигнализации — указательное реле РУ-21/0,05.

Расчет защит высоковольтного двигателя М1

Изм.

Лист

№ докум.

Подпись

Дата

Лист

140211. 65 ПЗ

Расчет защиты от перегрузки (МТЗ).

Защиту от перегрузки и коротких замыканий можно выполнить на индукционных реле типа РТ-80 либо на статических реле РСТ-80 по схеме неполная звезда (=1) Номинальный ток двигателя:

===266,82 А. (4.1.)

Ток срабатывания защиты:

===400,23 А, (4.2.)

где - коэффициент возврата.

Выбираем трансформаторы тока с коэффициентом трансформации =600/5.

Коэффициент чувствительности МТЗ:

===15,15>1,5. Условие выполняется. (4.3.)

Рассчитываем ток срабатывания реле МТЗ:

===3,35 А. (4.4.)

Выбираем реле тока РCТ-80 с уставкой по току 4 А.

Выдержка времени реле МТЗ:

=с,