Вибір та розрахунок релейних захистів елементів енергосистеми

М І Н І С Т  Е Р С Т В О     О  С В І Т И      І     Н А У К И      У  К Р А Ї Н И 

НАЦІОНАЛЬНИЙ УНІВЕРСИТЕТ  ХАРЧОВИХ ТЕХНОЛОГІЙ

 

 

 

Кафедра електропостачання 

промислових підприємств

 

 

 

 

 

 

 

 

П О Я С  Н Ю В А Л Ь Н А     З А П И С К А

 

 

до курсової роботи

 

з дисципліни «Основи релейного захисту та автоматики»

 

на тему: «Вибір та розрахунок релейних захистів елементів енергосистеми»

 

 

 

Варіант № 15

 

 

 

 

 

 

Виконав:                                          студент групи ЕН ІІІ-6

          Нарадько О.І.  

 

 

Керівник:                                                         Мащенко Олег Анатолійович

 

 

 

Оцінка_____________

 

 

 

 

 

 

 

 

Київ 2010

 

Зміст

Ст.

Завдання……………………………………………………………………………

1. Частина № 1 “Розрахунок ТМСЗ (трьохступеневого максимального………

струмового захисту) фрагменту районної розподільчої електромережі”…..

1.1. Вихідні дані…………………………………………………………………

1.2. Схема мережі електропостачання 35 кВ…………………………………

1.3. Визначення уставок за часом спрацювання III ступенів ТМСЗ………...

1.4. Визначення уставок за струмом спрацювання III ступенів ТМСЗ……...

1.5. Перевірка чутливості III ступенів ТМСЗ, за умови їх використання у

 якості основного та резервного захисту…………………………………..

1.6. Визначення параметрів спрацювання відсічок (I та II ступенів ТМСЗ),

що встановлені на вимикачі Q1, та перевірка їх чутливості…………....

1.7. Пояснення ("легенда") призначення кожного елемента схеми……….....

1.8. Схеми первинних та оперативних ланцюгів ТМСЗ……………………...

2. Частина № 2 “Розрахунок релейного захисту силового понижуючого

    трансформатора ГПП”………………………………………………………….

2.1. Вихідні дані………………………………………………………………....

2.2. Розрахунок диференційної струмової відсічки…………………………..

2.3. Розрахунок ДСЗ (диференційного струмового захисту),

       що виконаний на базі реле типу РНТ-565………………………………...

2.4. Розрахунок ДСЗ, що виконаний на базі реле типу ДЗТ-11………………

2.5. Розрахунок максимального струмового захисту…………………………

2.6. Розрахунок захисту від перевантажень…………………………………...

2.7. Результати розрахунків по частині № 2…………………………………..

2.8. Cхеми первинних та оперативних ланцюгів комплекту захистів

       трансформатора…………………………………………………………….

Список літератури…………………………………………………………………

 

Завдання на частину  № 1 курсової роботи

На рис. 1 задано фрагмент районної розподільчої мережі напругою 35 кВ. Мережа радіального типу з однобічним живленням. Вона складається з більш відповідальних ділянок “головної магістралі”, що з’єднує між собою вузлові підстанції, та менш відповідальних ділянок, що відходять від шин вузлових підстанцій до тупікових підстанцій та споживачів. Ділянки мережі виконані повітряними лініями (далі ПЛ). Ділянки, що відносяться до “головної магістралі”, позначені арабськими цифрами відповідно від ПЛ 1 до ПЛ 6. Ділянки до споживачів позначені римськими цифрами відповідно від I до XIV. Вузлові підстанції позначені кирилицею великими літерами.

Необхідно:

1. Обгрунтувати кількість  ступенів ТМСЗ на кожній ділянці  розподільчої мережі;

2. Для III ступенів ТМСЗ на всіх ділянках “головної магістралі” та для I та II ступенів ТМСЗ на ПЛ1:

- визначити уставки за часом та за струмом спрацювання;

- перевірити чутливості за умови їх використання у якості основного та

  резервного захисту.

Примітки до п. 2:

а) у табл. № 7-9 під МСЗ  розуміється III ступінь ТМСЗ, бо класичний

  максимальний струмовий захист (тут і далі МСЗ) не має відсічок (I та II

  ступеня). Тобто III ступені ТМСЗ, якщо їх розглядати окремо (без відсічок)

 –   це є класичний МСЗ;

б) при виборі трансформатора струму (далі ТС) слід користуватись дод. 1;

3. Подати результати  розрахунків у вигляді відповідних табл. № 6-11. Обов’язково після кожної з цих таблиць подати детальний приклад розрахунку:

- після табл. 6 - для  будь-якої з ПЛ, для якої проводився  попередній та

  уточнений розрахунок  ступеня селективності (заповнені  всі позицій стовпця

  табл. 6, що відповідає  певній ПЛ “головної магістралі”);

- після табл. 8, 9 - для  ПЛ4;

- після табл. 10, 11 - для  ПЛ1;

4. Розробити та навести  схеми первинних та оперативних  ланцюгів ТМСЗ виходячи з вимог  до їх виконання (вимоги наведені  у табл. 5 та визначаються в залежності від номера варіанта студента за частиною № 1 КР).

Примітка до п. 4. Схема  захисту розробляється самостійно з використанням типових схемних  рішень та рекомендацій лекційного матеріалу;

5. Подати пояснення  (“легенду”) призначення кожного елемента схеми.

 

 

 

Завдання на частину № 2 курсової роботи

Необхідно:

1. Вибрати види релейних  захистів (основні та резервні) від  можливих пошкоджень силового  понижуючого трансформатора ГПП,  та обгрунтувати цей вибір;

2. Для обраних захистів ТФ:

- визначити уставки  за струмом та за часом спрацювання;

- перевірити чутливості за умови їх використання у якості основного та

  резервного захисту;

- розрахувати кількість витків  обмоток диференційного реле  типу РНТ-565

  чи ДЗТ-11 (диференційної,  зрівнювальних та (в разі потреби) гальмівної

  обмоток);

- обов’язково подати результати розрахунків за частиною № 2 КР у вигляді

  зведеної таблиці,  зразок якої наведений у дод. 2;

3. Вибрати та навести  схеми первинних та оперативних  ланцюгів комплекту обраних релейних захистів ТФ у рознесеному виконанні.


Примітка до п. 3. Вибір  схем захистів ТФ полягає у визначенні з дод. 3-10 (рис.17-24) тих стандартних  схемних рішень, які можливо застосувати для Вашого захисту.

 

  1. Частина № 1 “Розрахунок ТМСЗ (трьохступеневого максимального струмового захисту) фрагменту районної розподільчої електромережі”


 

1.1. Вихідні дані

Вихідні дані обираються згідно номера варіанта студента за частиною № 1 КР з табл. 1-5.

Таблиця 1

Час спрацювання III ступеня ТМСЗ ПЛ,

що відходять від шин вузлових підстанцій до тупікових підстанцій та споживачів, с

№ ПЛ

I

II

III

IV

V

VI

VII

VIII

IX

X

XI

XII

XIII

XIV

Варіант 15

1,5

2

2

1,5

1

2,5

1

1,5

1

1,5

1

1,5

1

0,5


 

Таблиця 2

Сумарний струм навантаження двох ПЛ,

що відходять від  шин вузлових підстанцій до тупікових підстанцій та споживачів, А

№ ПЛ

I+II

III+IV

V+VI

VII+VIII

IX+X

XI+XII

XIII+XIV

Варіант 15

835

180

50

135

66

95

65


 

Таблиця 3

Струм трифазного КЗ на шинах  вузлових підстанцій, А

Підстанція

А

Б

В

Г

Д

Е

Ж

Варіант 15

4590

1530

480

385

510

450

390


 

Таблиця 4

Струм трифазного КЗ в  кінці ПЛ,

що відходять від  шин вузлових підстанцій до тупікових  підстанцій та споживачів, А

№ ПЛ

I і II

III і IV

V і VI

VII і VIII

IX і X

XI і XII

XIII і XIV

Варіант 15

3530

1175

370

300

400

350

330


 

Таблиця 5

Вимоги до виконання  схем первинних та оперативних ланцюгів ТМСЗ

№ варіанта за частиною № 1 КР

Вигляд наведення ланцюгів

Умова роботи реле, що використовуються у схемі

15

сумісний

падіння напруги на обмотці  реле не повинно бути меншим мінімально допустимого значення


 

 

1.2. Схема мережі електропостачання  35 кВ

 

 

Рис. 1. Фрагмент районної розподільчої мережі напругою 35 кВ

 

1.3. Визначення уставок за часом спрацювання III ступенів ТМСЗ

Таблиця 6

ПЛ i

ПЛ 1

ПЛ 2

ПЛ 3

ПЛ 4

ПЛ 5

ПЛ 6

tсз(і+1) ,с

1,5 (IV)

2,5 (VI)

1,5 (VIII)

1,5 (X)

1,5 (XII)

0,5 (XIV)

 

2 (III)

1 (V)

1 (VII)

1 (IX)

1 (XI)

1 (XIII)

 

2,85 (Q4)

2,05 (Q3)

  

2,35 (Q5)

1,75 (Q6)

  
 

3,0 (Q2)

          

tсз(і+1)max ,с

3,0

2,5

1,5

2,35

1,75

1

ty(і+1)max ,c

3,5

3,5

1,5

3,5

3,5

1,5

tпох (і+1)max ,c

0,06

0,06

0,03

0,06

0,06

0,03

2*tпох (і+1)max ,c

0,12

0,12

0,06

0,12

0,12

0,06

tін(і+1)max,c

0

0,05

0,15

0,05

0,15

0,35

t Q, с

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

0,1

tзаппоп  і ,с

0,2

0,2

0,15

0,2

0,2

0,15

Dt i поп, с

0,42

0,47

0,46

0,47

0,57

0,66

Dt i поп(ЗАО), с

0,45

0,5

0,5

0,5

0,6

0,7

t сз i поп, с

3,45

3,0

2,0

2,85

2,35

1,7

t у i поп, с

3,5

3,5

1,5

3,5

3,5

1,5

t у i ут, с

3,5

3,5

3,5

3,5

3,5

3,5

It пох i ут I, с

–

–

0,06

–

–

0,06

t зап i ут, с

–

–

0,2

–

–

0,2

tпох (і+1)max ,c

–

–

0,03

–

–

0,03

tін(і+1)max,c

–

–

0,15

–

–

0,35

t Q, с

–

–

0,1

–

–

0,1

Dt i ут, с

–

–

0,54

–

–

0,74

Dt i ут(ЗАО), с

–

–

0,55

–

–

0,75

tсз ут  і ,с

3,45

3,0

2,05

2,85

2,35

1,75


Примітки до табл. № 6:

i – позначення номеру ділянки, а саме, повітряної лінії (далі ПЛ), що розглядається;

 

tсз.(i+1) - час спрацювання МСЗ послідуючих ПЛ, що відходять від шин приймальної підстанції в кінці розглядаємої i-ої ПЛ Із значень tсз.(i+1) обираємо найбільше (далі tсз.(i+1)max), в результаті час спрацювання МСЗ розглядаємої ділянки: tсз.i= tсз.(i+1)max + Dt i ,

де Dti – ступінь селективності, Dt i = tпох (і+1)max + tін(і+1)max + tQ + |tпох.i | + tзап  і,

тут:

- tQ – повний час відключення к.з. вимикачем, для всіх ПЛ приймаємо 0,1c;

- | tпох.| - абсолютна похибка спрацювання реле часу МСЗ, яка визначається в залежності від величини максимального значення уставки, яку можно виставити на цьому реле (далі tу.).

tу реле часу конкретного МСЗ визначається за tсз цього МСЗ, як найближче більше стандартне значення до нього (до tсз). Стандартний ряд значень tу наведений нижче в довідникових даних в табл. 7

Таблиця 7

tу, с

1,5

3,5

5,0

9,0

    

№ ділянки “головної магістралі”

tпох, с

+0,03

+0,06

+0,08

+0,125

    

1

2 та 4

3 та 5

6

tзап, с

0,15

0,2

0,25

0,3

  

tін(i+1)max

0

0,05

0,15

0,35


Отримане значення Dt i заокруглюємо з кратністю до 0,05 у бік збільшення. В результаті отримуємо Dt i (ЗАО).

 

1.4. Визначення уставок за струмом спрацювання III ступенів ТМСЗ


Таблиця 8

ПЛ i

ПЛ 1

ПЛ 2

ПЛ 3

ПЛ 4

ПЛ 5

ПЛ 6

Iнав.(i+1), А

180

50

135

66

95

65

185(ПЛ2)

135(ПЛ3)

  

95(ПЛ5)

65(ПЛ6)

  

226(ПЛ4)

    

65(ПЛ6)

    
           

Iнав.i, А

591

185

135

226

160

65

[1,1 ¸ 1,3] · Iнав.i, А

658,9÷778,7

203,5÷240,5

148,5÷175,5

248,6÷293,8

176÷208

71,5÷84,5

Iном.1.iТА, А

750

200

150

250

200

75

Кном.iТА, в. о.

150

40

30

50

40

15

Iсз.i III, А

834,4

261,2

190,6

319,1

225,9

91,8

Iср.i III, А

5,56

6,53

6,35

6,38

5,65

6,12


Примітки до табл. № 8:

Iнав.i – сума струмів навантажень ПЛ, що відходять від шин підстанції n в кінці i-ої ділянки,

Iнав.i = S Iнав.(i+1);

Iном.1.i ТА, Iном.2ТА – відповідно первинний та вторинний номінальний струм ТС. При виборі ТС слід користуватись дод. 1. При цьому повинна виконуватись умова

Iном.1.i ТА > Iнав.i, А,

причому бажано мати

Iном.1.i ТА = [1,1¸1,3] Iнав.i, Iном.2ТА = 5 А;

Кном.i ТА - фактичне значення коефіцієнту трансформації ТС

Кном.i ТА = Iном.1.i ТА/ Iном.2ТА;

Iсз.i III - струм спрацювання третього ступеня трьохступеневого захисту

Iсз.i III = Квід Ксзп Iнав.i / Кп,

 

 

де:Квід – коефіцієнт відстроювання захисту, Квід = 1,2;

   Ксзп – коефіцієнт самозапуску, Ксзп = 1,0;

   Кп – коефіцієнт повернення реле, Кп = 0,85;

Iср.i III - струм спрацювання реле МСЗ

Iср.i III = Ксх Iсз.i III / Кном.i ТА,

тут Ксх - коефіцієнт схеми релейного захисту, Ксх = 1,0.

 

1.5. Перевірка чутливості III ступенів ТМСЗ, за умови їх використання у якості основного та резервного захисту

Таблиця 9

ПЛ i

ПЛ 1

ПЛ 2

ПЛ 3

ПЛ 4

ПЛ 5

ПЛ 6

Iк.n(3), А

1530

480

385

510

450

390

Iк.n(2), А

1324,98

415,68

333,41

441,66

389,7

337,74

Iсз.i III, А

834,4

261,2

190,6

319,1

225,9

91,8

Кч.iосн, в. о.

1,59

1,59

1,75

1,38

1,73

3,68

Кч. допосн, в. о.

1,5

 

Iк.(n+1) (3), А

1175

510

480

370

385

300

400

450

350

390

330

Iк.(n+1).min(3), А

480

370

300

400

350

330

Iк.(n+1).min(2), А

415,68

320,42

259,8

346,4

303,1

285,78

Iсз.i III, А

834,4

261,2

190,6

319,1

225,9

91,8

Кч.i рез, в. о.

0,5

1,23

1,36

1,09

1,34

3,11

Кч. доп рез, в. о.

1,2


 

Примітки до табл. № 9:

n – позначення приймальної підстанції в кінці i-ої ділянки;

Основний захист має достатню чутливість, якщо Кчосн ³ Кч. допосн,

де:

Кч.i осн = Iк.n (2) / Iсз.i III;

Кч. допосн – мінімально допустиме значення коефіцієнта чутливості для МСЗ, що працює у якості основного захисту, Кч. допосн = 1,5.

Перевірка чутливості резервного захисту  відбувається за умовою

Кч.i рез ³ Кч. доп рез

де:

Кч.i рез = Iк.(n+1).min(2) / Iсз.i III,

тут Iк.(n+1).min(2) – значення двофазного струму к. з.на шинах підстанції в кінці послідуючої лінії (якщо цих ліній декілька, то розглядається лінія з мінімальним значенням струму к. з.);

Кч. доп рез– мінімально допустиме значення коефіцієнта чутливості для МСЗ, що працює у якості резервного захисту, Кч. доп рез =1,2.

За максимальний та мінімальний  металічний струм к. з. прийняти відповідно трифазне та двофазне (міжфазне) металічне  к. з.


Вважати для будь – якого місця  к. з., що .

 

 

 

 

 

ПЛ i

ПЛ 1

ПЛ 2

ПЛ 3

ПЛ 4

ПЛ 5

ПЛ 6

 

Iк.(n+1) , А

400

450

370

385

300

–

350

390

330

–

Iк.(n+1).min(3), А

370

300

–

350

330

–

Iк.(n+1).min(2), А

320,42

259,8

–

303,1

285,78

–

Iсз.i III, А

834,4

261,2

–

319,1

225,9

–

Кч.i рез, в. о.

0,38

1,0

–

0,95

1,27

–

Кч. доп рез, в. о.

1,0


 

1.6. Визначення параметрів  спрацювання відсічок (I та II ступенів ТМСЗ), що встановлені на вимикачі ПЛ 1, та перевірка їх чутливості

Таблиця 10

ПЛ i

Iк.n (3), А

Iсз.i I, А

Iср.i I, А

Iк.(n+1).max(3), А

Iсз.(i+1).maxI, А

Iсз.i II, А

Iср.i II, А

ПЛ1

1530

1836

12,24

510

612

673,2

4,49


 

Примітки до табл. № 10:

Iсз.i I – струм спрацювання I ступеня ТМСЗ - відсічки без витримки часу (миттєвої дії):  Iсз.i I = КвідI Ка Iк.n (3),

де:     КвідI – коефіцієнт відстройки, для відсічки миттєвої дії КвідI = 1,2;

Ка – коефіцієнт, що враховує наявність аперіодичної складової при миттєвому відключенні місця к.з., Ка = 1,0 (при застосуванні струмового реле типу РТ - 40).

Iсз.i II – струм спрацювання II ступеня ТМСЗ - відсічки з витримкою часу

Iсз.i II = КвідII Iсз.(i+1).maxI,

де:     КвідII – коефіцієнт відстройки, для відсічки з витримкою часу КвідII = 1,1;

Iсз.(i+1).maxI –струм спрацювання відсічки миттєвої дії послідуючої ділянки (ПЛ i+1), якщо з шин підстанції (n) відходить декілька (ПЛ i+1), то обираємо ПЛ з найбільшим значенням струму спрацювання відсічки миттєвої дії;

Iср.i I, Iср.i II - струм спрацювання реле відповідно I та II ступеня ТМСЗ, вони визначаються аналогічно Iср.i III.

Таблиця № 11

Перевірка чутливості відсічок, що встановлені на ПЛ 1.

ПЛ i

Iк.(n-1) (2), А

Iсз.i I, А

Кч.i I, в. о.

Iк.n.(2), А

Iсз.i II, А

Кч.i II, в. о.

ПЛ 1

3974,94

1836

2,17

1325,02

673,2

1,97


 

Примітки до табл. № 11:

Кч.i I = Iк.(n-1) (2) / Iсз.i I,

умова перевірки чутливості відсічки без витримки часу

Кч i. I ³ Кч.Iдоп.

Кч.i II = Iк.n (2) / Iсз.i II,


умова перевірки чутливості відсічки з витримкою часу

 

 

 

 

Кч i. II ³ Кч.IIдоп.


Тут Кч.Iдоп, Кч.IIдоп - мінімально допустиме значення коефіцієнта чутливості відповідно для відсічки миттєвої дії та для відсічки з витримкою часу, Кч.Iдоп = 2,0; Кч.IIдоп = 1,3.

 

За даними табл. № 9, № 11 робимо висновок, що маємо недостатню чутливість

на слідуючих ділянках (ПЛ):

- № ___________ для I ступеня ТМСЗ, якщо він працює як основний захист;

- № ___________ для II ступеня ТМСЗ, якщо він працює як основний та

  резервний захист;

- № ___________ для III ступеня ТМСЗ, якщо він працює як основний захист;

- № ___________ для III ступеня ТМСЗ, якщо він працює як резервний захист.

 

1.7. Пояснення ("легенда") призначення кожного елемента схеми

TA – первинний вимірювальний  перетворювач – трансформатор  струму;

КА – струмове реле типу РТ – 40 – вимірювальний орган;

КТ – реле часу –  орган затримки часу;

KL – проміжне реле  – орган підсилення та розмноження логічного сигналу, має більш потужні контакти, ніж попередні реле, які витримують значні струми відключення у колі YAT, також може мати декілька контактів, що розмножують факт спрацювання захисту, передаючи його по різним оперативним ланцюгам;

KH – вказівне реле  – орган сигналізації при спрацюванні  захисту;

YAT – катушка електромагніта  відключення привода Q;

КВ – блок – контакти високовольтного вимикача;

Q – високовольтний вимикач.

 

1.8. Схеми первинних та оперативних ланцюгів ТМСЗ

 

 
2. Частина № 2 “Розрахунок релейного захисту силового понижуючого     трансформатора ГПП”

 

2.1. Вихідні дані

Вихідні дані обираються згідно номера варіанта студента

за частиною № 2 КР з  табл. 12 чи з табл. 13.

Таблиця 13

Технічна характеристика ТФ ГПП (ВН на 110 кВ),

значення струмів к. з. та часу спрацювання  захистів.

№

Варі-

Анта

Sном,МВА

Uном

DUрег / Uном

II k.max

II k.min

t сз. max

кВ

%

А

А

С

ВН

СН

НН

ВН

СН

СН

НН

СН

НН

СН

НН

15

63

110

–

10

16

–

–

3579

–

2095

–

1,0

Вибір та розрахунок релейних захистів елементів енергосистеми 📙 Курсовая → 🆔 48584

Вибір та розрахунок релейних захистів елементів енергосистеми 📙 Курсовая → 🆔 48584

Вибір та розрахунок релейних захистів елементів енергосистеми