Реферат: Релейная защита и расчет токов короткого замыкания
Оглавление
Задание на курсовую работу
1. Расчет токов короткого замыкания
1.1 Расчет сопротивлений элементов схемы
1.2 Расчет величин токов КЗ
2. Расчет защиты высоковольтного двигателя Д
2.1 Продольная дифференциальная токовая защита
2.2 Защита от перегруза – МТЗ с выдержкой времени
2.3 Защита минимального напряжения
3. Расчет защиты трансформатора Т3
3.1 Т.О. без выдержки времени
3.2 Газовая защита от внутренних повреждений и понижения уровня масла
3.3 Максимальная токовая защита от внешних многофазных к.з.
3.4 Максимальная токовая защита с выдержкой времени – защита от
перегруза
4. Защита сборных шин (секционный выключатель Q15)
5. Расчет защиты кабельной линии Л5
5.1 Токовая отсечка без выдержки времени
5.2 Максимальная токовая защита с выдержкой времени
5.3 Защита от однофазных замыканий на землю
6. Расчет защиты силового трансформатора Т1
6.1 Дифференциальная защита
6.2 МТЗ с выдержкой времени
6.3 Защита от перегруза
6.4 Газовая защита
7. Расчет защиты воздушной линии Л2
7.1 Высокочастотная дифференциально-фазная защита
7.2 Максимальная токовая защита от междуфазных коротких замыканий
7.3 Защита от однофазных коротких замыканий на землю
8. Проверка трансформатора тока и выбор контрольного кабеля
Литература
Задание на курсовую работу
Схема распределительной сети электрической энергии промышленного предприятия и виды его нагрузки представлена на рисунке 1.
Необходимо выбрать типы защит всех элементов приведенной схемы в соответствии с ПУЭ. Выбранные защиты в условном изображении нанести на схему. Произвести расчет величин токов короткого замыкания. Произвести расчет защит следующих объектов: силового трансформатора Т1 (выключатель Q16), воздушных линий Л2 (выключатель Q5), кабельной линии Л5 (выключатель Q21), сборных шин (секционный выключатель Q15), трансформатора Т3 (выключатель Q30), двигателя Д (выключатель Q29).
Также необходимо изобразить схему релейной защиты трансформатора Т1 и двигателя Д; выбрать тип трансформатора тока 17 и определить сечение провода в его вторичных цепях (медный кабель длиной 10 м).
Исходные данные приведены в таблицах 1– 6.
Таблица 1 – Система и сеть А-Б-В
Мощность КЗ систем,
МВА
/>,
кВ
Длина,
км
Переда-
ваемая
мощ-
ность,
МВА
Мощ-
ность,
забира-
емая
ГПП,
МВА
Кол-во
отходя-
щих
тран-
зитных
линий
Мощ-
ность
Т1, Т2,
МВА
Кол-во
и мощ-
ность
Т3,
МВА
Система 1
Система 2
режимы
режимы
макс
мин
макс
мин
Л2
Л4
А-В
Б-В
8700
7500
9500
8000
220
20
25
90
75
37
3
2×25
8×1,6
Таблица 2 – Характеристики трансформаторов
Т1, Т2
--PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK----PAGE_BREAK--Искомые
величины
Питание со стороны
Система G1
Система G2
А
/>, о.е.
/>
—
/>, МВА
7500
/>, кА
/>
Б
/>, о.е.
—
/>
/>, МВА
8000
/>, кА
/>
В
/>, о.е.
Iс
/>
IIс
/>
/>, МВА
/>
/>
/>, кА
/>
/>
Г
/>, о.е.
Iс
/>
IIс
/>
/>, МВА
/>
/>
/>, кА
/>
/>
Д
/>, о.е.
Iс
/>
IIс
/>
/>, МВА
/>
/>
/>, кА
/>
/>
Е
/>, о.е.
/>
/>, МВА
/>
/>, кА
/>
2. Расчёт защиты высоковольтного двигателя Д
Для защиты асинхронных электродвигателей напряжением выше 1000 В предусматриваются следующие защиты:
1) продольная дифференциальная токовая защита;
2) защита от перегруза — МТЗ с выдержкой времени;
3) защита минимального напряжения.
2.1 Продольная дифференциальная токовая защита
продолжение--PAGE_BREAK--
1) Защита выполняется с помощью дифференциального реле РСТ 15.
2) Для выбора трансформатора тока определим номинальный ток двигателя:
/>, (2.1)
где />– номинальная мощность двигателя, Вт (см. таблицу 4);
/>– номинальное напряжение двигателя, В (см. таблицу 4);
/>– номинальный коэффициент мощности двигателя.
/>А.
К установке принимаем трансформатор тока ТЛМ10-400-0,5/10Р:
/>А, />А.
Коэффициент трансформации трансформатора тока:
/>.
ТТ со стороны питания соединены в «неполную звезду», со стороны нулевых выводов ТТ соединены в «неполную звезду».
3) Определим ток срабатывания защиты:
/>
где />— ток небаланса.
/>А, (2.2)
где />– коэффициент пуска двигателя;
/>– коэффициент однотипности трансформаторов тока;
/>– коэффициент апериодической составляющей для дифференциального реле;
/>– допустимая погрешность трансформаторов тока;
/>– номинальный ток двигателя.
Ток срабатывания защиты равен:
/>А,
Определим расчетный вторичный ток срабатывания защиты:
/>А, (2.3)
Определение числа рабочих витков РНТ:
/>витка (2.4)
Принимаем к установке 27 витков, которым соответствует ток срабатывания защиты:
/>А, (2.5)
4) Коэффициент чувствительности определяется при двухфазном коротком замыкании в минимальном режиме на шинах, к которым подключен двигатель:
/>. (2.6)
Так как коэффициент чувствительности превышает нормируемое значение, то защита удовлетворяет требованию чувствительности.
2.2 Защита от перегруза — МТЗ с выдержкой времени
1) Защита выполняется с помощью токового реле РСТ 13 с коэффициентом возврата />.
2) Перегруз является симметричным режимом, поэтому защита выполняется одним реле, включенным в одну из фаз. Используем те же трансформаторы тока, что и для токовой защиты (коэффициент трансформации />, коэффициент схемы />).
3) Ток срабатывания защиты определяется из условия отстройки от номинального тока двигателя:
/>, (2.7)
где />– коэффициент отстройки.
/>А.
4) Коэффициент чувствительности не определяется.
5) Ток срабатывания реле:
/>А. (2.8)
Принимаем к установке реле РСТ 13-19, у которого ток срабатывания находится в пределах />.
Определим сумму уставок:
/>. (2.9)
Принимаем уставку
/>.
Найдем ток уставки реле:
/>А.
6) Выдержка времени защиты отстраивается от времени пуска электродвигателя и равна />с. Используем реле времени РВ-01.
2.3 Защита минимального напряжения
Защита выполняется двухступенчатой. Первая ступень отключает неответственную нагрузку.
1) Для выполнения защиты будем использовать реле типа РСН 16, которое имеет коэффициент возврата />.
2) Выбираем трансформатор напряжения типа ЗНОЛ.06-10:
/>В, />В.
Коэффициент трансформации трансформатора напряжения:
/>.
3) Напряжение срабатывания первой ступени отстраивается от минимального рабочего напряжения, которое составляет 70 % от номинального: />:
/>В, (2.10)
здесь />– коэффициент отстройки.
4) Коэффициент чувствительности не рассчитывается, так как неизвестно минимальное остаточное напряжение на шинах при металлическом коротком замыкании в конце зоны защищаемого объекта.
5) Напряжение срабатывания реле первой ступени
/>В.
Принимаем к установке реле РСН 16-28, у которого напряжение срабатывания находится в пределах />.
Определим сумму уставок:
/>. (2.11)
Принимаем уставку />.
Найдем напряжение уставки реле I ступени:
/>В.
6) Выдержка времени принимается на ступень селективности больше времени действия быстродействующей защиты от многофазных коротких замыканий. Примем />с. Реле времени РВ-01.
Вторая ступень защиты отключает сам двигатель.
1) Вторую ступень защиты также выполним на реле РСН 16, коэффициент возврата />.
2) Реле включается во вторичные цепи того же трансформатора напряжения, что и реле первой ступени.
3) Напряжение срабатывания второй ступени:
/>В, (2.12)
здесь />– коэффициент отстройки.
4) Коэффициент чувствительности не определяем.
продолжение--PAGE_BREAK--
5) Напряжение срабатывания реле первой ступени
/>В.
Принимаем к установке реле РСН 16-23, у которого напряжение срабатывания находится в пределах />.
Определим сумму уставок:
/>. (2.13)
Принимаем уставку />.
Найдем напряжение уставки реле I ступени:
/>В.
6) Время срабатывания второй ступени защиты принимаем />с, так как по технологии недопустим самозапуск двигателя от напряжения />. Используем реле времени РВ-01.
3. Расчет защиты трансформатора Т3
Сборные шины Е подключаются к питающей сети переменного тока через трансформатор Т3. Повреждения и ненормальные режимы возможны как в трансформаторе, так и на сборных шинах, поэтому необходима установка защит как со стороны питания, так и со стороны сборных шин.
Основными защитами трансформатора являются:
1) Токовая отсечка без выдержки времени от многофазных коротких замыканий в обмотках и на выводах трансформатора;
2) газовая защита от внутренних повреждений и понижения уровня масла;
3) МТЗ от внешних многофазных кз.
4) токовая защита от перегруза.
Номинальная мощность трансформатора:
/>кВА, (3.1)
/>– напряжение короткого замыкания трансформатора.
Поскольку номинальная мощность трансформатора больше 400 кВА, то газовая защита устанавливается.
3.1 Т.О. без выдержки времени
Защита выполняется с помощью токового реле РСТ 13.
Номинальный ток первичной обмотки трансформатора:
/>А. (3.2)
Выбираем трансформатор тока ТЛМ-10-150-0,5/10Р:
/>А, />А.
Коэффициент трансформации трансформатора тока:
/>.
Трансформаторы тока и реле включены по схеме неполной звезды с реле в нулевом проводе: />.
Ток срабатывания защиты отстраивается от максимального тока кз:
/>А, (3.3)
где />– коэффициент отсечки (принимаем реле типа РСТ — 13)
Коэффициент чувствительности определяется при двухфазном коротком замыкании в минимальном режиме на выводах высокого и низкого напряжений:
/>. (3.4)
5) Ток срабатывания реле:
/>А. (3.5)
Принимаем к установке реле РСТ 13-29, у которого ток срабатывания находится в пределах />.
Определим сумму уставок:
/>. (3.6)
Принимаем сумму уставок />.
Найдем ток уставки реле:
/>А.
3.2 Газовая защита от внутренних повреждений и понижения уровня масла
Ток, проходящий через место установки токовой защиты при повреждении внутри бака трансформатора (пример межвитковое замыкание), определяется числом замкнутых витков и поэтому может оказаться не достаточным для ее действия. Однако витковое замыкание представляет опасность для трансформатора; и защиты отключатся. Опасные внутренним повреждением является также «пожар стали» магнитопровода, который возникает при нарушении изоляции между листами магнитопровода, что ведет к увеличению потерь на перемагничивании и вихревые токи. Потери вызывают, местный нагрев стали, ведущий к дальнейшему разрушению изоляции. Токовая и дифференциальная защиты на этот вид повреждения не реагируют. Отсюда возникает необходимость использования специальной защиты от внутренних повреждений — «газовой», фиксирующей появление в баке поврежденного трансформатора газа. Образование газа является следствием разложения трансформаторного масла и других изолирующих материалов под действием электрической дуги или не допустимого нагрева. Интенсивность газообразования зависит от характера и размеров повреждения. Это дает возможность выполнить газовую защиту, способную различить степень повреждения, и в зависимости от этого действовать на сигнал или отключение.
Основным элементом газовой защиты является газовое реле KGS, устанавливаемое в маслопроводе между баком и расширителем. Принимаем к установке реле типа: РГТ – 80 (струйное) которое имеет два отключающих и один сигнальный элемент.
Время срабатывания реле составляет tср=0,05--0,5 с.
Уставка по скорости составляет 0,65 м/с.
3.3 Максимальная токовая защита от внешних многофазных к.з.
1) Ток срабатывания МТЗ понижающего трансформатора определяется, исходя из максимального рабочего тока.
Принимаем:
/>
2) Ток срабатывания защиты с учетом коэффициента само запуска электродвигателей />:
/>(3.7)
где />– коэффициент отсечки (принимаем реле типа РСТ — 13)
/>– коэффициент возврата
/>
где />– коэффициент схемы (неполная звезда);
/>(3.8)
Ток срабатывания реле:
/>(3.9)
Принимаем реле РСТ 13-24
/>
/>
Ток уставки равен:
/>
Время сработки защиты:
Tсз(30)=0.6c=tсз+∆t=0.2+0,4=0,6с.
3.4 Максимальная токовая защита с выдержкой времени – защита от перегруза
1) Защита выполняется с помощью токового реле РСТ 13 с коэффициентом возврата />.
2) Принимаем к установке уже выбранный в п.3.1 трансформатор тока ТЛМ-10-150-0,5/10Р. Трансформаторы тока включены по схеме неполной звезды, реле устанавливается в одну фазу (так как перегруз является симметричным режимом): />. Коэффициент трансформации />.
3) Определим ток срабатывания защиты, который отстраивается от максимального рабочего тока на ВН трансформатора:
/>, (3.7)
где />– коэффициент отстройки;
/>– максимальный рабочий ток трансформатора.
продолжение--PAGE_BREAK--
/>А. (3.8)
4) Коэффициент чувствительности не определяется.
5) Ток срабатывания реле:
/>А. (3.9)
Принимаем к установке реле РСТ 13-24, у которого ток срабатывания находится в пределах />.
Определим сумму уставок:
/>. (3.10)
Принимаем сумму уставок />.
Найдем ток уставки реле:
/>А.
6) Время срабатывания защиты определяется технологическим процессом и принимается />с. Используем реле времени РВ-01.
4. Защита сборных шин (секционный выключатель Q15)
Для защиты сборных шин 220 кВ используется дифференциальная токовая защита
1) Защита выполняется с помощью токового реле РСТ 13.
2) Принимаем к установке трансформатор тока ТФНД-220-1000-0,5/10Р. Трансформаторы тока включены по схеме неполной звезды, реле устанавливается в одну фазу (так как перегруз является симметричным режимом): />. Коэффициент трансформации />.
3) Отстройка от тока не баланса:
/>(4.1)
где />– обусловлен воздействием апериодической составляющей тока на ток срабатывания;
/>– коэффициент однотипности;
/>– класс точности релейной защиты.
/>А
/>А (4.2)
4) Отстройка от тока максимального тока нагрузки:
/>А (4.3)
/>А (4.4)
Ток срабатывания пускового комплекта ДЗ принимаем наибольшее значение:
/>А
/>(4.5)
5)Ток срабатывания реле:
/>А. (4.6)
Принимаем к установке реле РСТ 13-24, у которого ток срабатывания находится в пределах />.
Определим сумму уставок:
/>. (3.10)
Принимаем сумму уставок />.
Найдем ток уставки реле:
/>А.
5. Расчёт защиты кабельной линии Л5
На кабельной линии устанавливаются следующие виды защит:
1) токовая отсечка без выдержки времени;
2) максимальная токовая защита с выдержкой времени;
3) защита от однофазных замыканий на землю.
5.1 Токовая отсечка без выдержки времени
1) Защита выполняется с помощью токового реле РСТ 13.
2) Допустимый ток кабеля А-185 (трехжильный алюминиевый кабель, прокладываемый в земле, на 10 кВ): />А.
3) Максимальный рабочий ток линии примем равным длительно допустимому току кабеля.
/>, (5.1)
где />– число кабельных линий Л5.
/>А.
Принимаем к установке трансформатор тока типа ТПОЛ-10-1000-0,5/10Р: />А, />А. Коэффициент трансформации трансформатора тока:
/>.
Схема соединения трансформаторов тока и реле – неполная звезда, коэффициент схемы />.
4) Ток срабатывания защиты:
/>, (5.2)
здесь />– коэффициент отстройки.
/>А.
5) Коэффициент чувствительности в данном случае не определяем. Считаем, что основной защитой является максимальная токовая защита.
6) Ток срабатывания реле:
/>А. (5.3)
Принимаем к установке реле РСТ 13-32, у которого ток срабатывания находится в пределах />.
Определим сумму уставок:
/>. (5.4)
Принимаем сумму уставок />.
Найдем ток уставки реле:
/>А.
5.2 Максимальная токовая защита с выдержкой времени
1) Защита выполняется с помощью токового реле РСТ 13
2) Для выполнения защиты применяются те же трансформаторы тока, что и для токовой отсечки. Коэффициент трансформации трансформаторов тока />, коэффициент схемы />.
3) Ток срабатывания защиты определяется из условия отстройки от максимального рабочего тока линии:
/>, (5.5)
где: />– коэффициент отстройки для статического реле;
/>– коэффициент возврата;
/>– коэффициент самозапуска суммарной нагрузки для линии Л5.
/>
/>А.
4) Коэффициент чувствительности в основной зоне проверяем по току двухфазного короткого замыкания в конце кабельной линии Л5 (на шинах ДIc):
/>. (5.6)
Коэффициент чувствительности в резервной зоне определяем по току двухфазного короткого замыкания за трансформатором Т3 (на шинах Е), приведенным на высокую сторону:
/>. (5.7)
Поскольку защита не удовлетворяет требованиям чувствительности, устанавливаем МТЗ с пуском по напряжению.
продолжение--PAGE_BREAK--
5) Загрубляем защиту, то есть, принимаем />. Тогда ток срабатывания защиты
/>А. (5.8)
6) Ток срабатывания реле:
/>А. (5.9)
Принимаем к установке реле РСТ 13-19, у которого ток срабатывания находится в пределах />.
Определим сумму уставок:
/>. (5.10)
Принимаем сумму уставок />.
Найдем ток уставки реле:
/>А.
7) Вводим защиту минимального напряжения на реле напряжения минимального действия РСН 16 с коэффициентом возврата />.
8) Измерительным органом защиты является трансформатор напряжения типа ЗНОЛ.06-10, который устанавливается на секцию шин ГIс. Для выбранного трансформатора напряжения
/>В, />В.
Коэффициент трансформации
/>.
10) Напряжение срабатывания защиты:
/>, (5.11)
где />– минимальное напряжение на шинах, которое не вредит технологическому процессу.
/>В.
11) Найдем минимальное остаточное напряжение на шинах ГIс при металлическом коротком замыкании на шинах ДIс для проверки чувствительности защиты.
Полное удельное сопротивление кабельной линии Л5:
/>Ом/км, (5.12)
где />– удельное активное сопротивление кабельной линии Л5, Ом/км;
/>– удельное индуктивное сопротивление кабельной линии Л5, Ом/км;
/>– длина кабельной линии Л5, км.
Минимальное остаточное напряжение:
/>, (5.13)
где />– количество кабельных линий Л5.
/>В.
Коэффициент чувствительности:
/>. (5.14)
12) Напряжение срабатывания реле:
/>В. (5.15)
Принимаем к установке реле РСН 16-28, у которого напряжение срабатывания находится в пределах />В.
Определим сумму уставок:
/>. (5.16)
Принимаем уставку />.
Найдем напряжение уставки реле:
/>В.
5.3 Защита от однофазных замыканий на землю
Защита выполняется с действием на сигнал.
1) Выбираем реле РТЗ-51, ток срабатывания которого находится в пределах />А.
2) Измерительным органом является трансформатор тока нулевой последовательности типа ТЗРЛ.
3) Для кабеля марки А-185 удельный емкостный ток однофазного замыкания на землю />А/км.
Ток нулевой последовательности линии, обусловленный током утечки,
/>А. (5.17)
Ток срабатывания защиты:
/>, (5.18)
здесь />– коэффициент отстройки для защиты без выдержки времени.
/>А.
4) Проверку чувствительности защиты не производим, так как неизвестен ток утечки для всей сети предприятия, определяемый экспериментально.
6. Расчёт защиты силового трансформатора Т1
На силовом трансформаторе устанавливаются следующие виды защит:
1) дифференциальная защита от различных видов короткого замыкания;
2) максимальная токовая защита как резервная от внешних многофазных коротких замыканий;
3) защита от перегруза;
4) газовая защита.
6.1 Дифференциальная защита
1) Защита выполняется с помощью дифференциального реле РСТ 15.
2) Номинальные токи обмоток трансформатора:
высшего напряжения
/>А; (6.1)
низшего напряжения
/>А; (6.2)
В формулах (6.1) и (6.2):
/>– номинальная мощность трансформатора Т1, ВА;
/>– напряжение высокой стороны трансформатора, В;
/>– напряжение низкой стороны трансформатора, В.
3) Для выбора трансформаторов тока найдем максимальные рабочие токи: на стороне ВН
/>А; (6.3)
на стороне НН
/>А. (6.4)
На стороне ВН принимаем к установке трансформатор тока типа ТФЗМ-220Б-I-200-0,5/10Р/10Р/10Р: />А, />А.
Коэффициент трансформации трансформатора тока
/>. (6.5)
На стороне НН принимаем к установке трансформатор тока типа и ТШЛ-10-3000-0,5/10Р: />А, />А.
Коэффициент трансформации трансформатора тока
/>. (6.6)
Силовой трансформатор Т1 имеет схему соединения обмоток Ун/Д/Д, следовательно, для компенсации сдвига фаз трансформаторы тока на высокой стороне включаются по схеме полного треугольника (/>), а трансформаторы тока на низкой стороне — по схеме неполной звезды (/>).
продолжение--PAGE_BREAK--
Вторичные токи трансформаторов тока в номинальном режиме работы:
/>А; (6.7)
/>А. (6.8)
За основную сторону принимаем сторону НН, так как />.
4) Определяем токи небаланса, вызванные погрешностями трансформаторов тока />и регулированием напряжения под нагрузкой (РПН) />. При этом все токи приводим к ступени напряжения основной стороны.
Определим ток небаланса />:
/>, (6.9)
где />– коэффициент однотипности трансформаторов тока;
/>– коэффициент апериодической составляющей для дифференциального реле;
/>– допустимая погрешность трансформаторов тока;
/>– максимальный сквозной ток, приведенный на высокую сторону, А.
/>А.
Определим ток небаланса />:
/>, (6.10)
где />— пределы регулирования напряжения на стороне ВН;
/>— пределы регулирования напряжения на стороне СН.
/>А.
Предварительное значение тока срабатывания защиты по условию отстройки от токов небаланса
/>, (6.11)
где />– коэффициент отстройки.
/>А.
Ток срабатывания защиты по условию отстройки от броска тока намагничивания
/>, (6.12)
где />– коэффициент отстройки.
/>А.
Из двух токов срабатывания выбираем наибольший, то есть />А.
5) Предварительное значение коэффициента чувствительности защиты определяем по току двухфазного короткого замыкания на секции ГIс, приведенному на сторону ВН.
/>. (6.13)
6) Ток срабатывания реле на основной стороне
/>А. (6.14)
Ток срабатывания реле на неосновной стороне
/>А, (6.15)
где />– коэффициент трансформации силового трансформатора.
7) Примем число витков основной обмотки />.
Расчетная МДС основной обмотки
/>А·витков. (6.16)
Принимаем ближайшее стандартное значение МДС />/>.
Расчетное число витков неосновной обмотки находится из условия
/>. (6.17)
Принимаем />.
Составляющая тока небаланса />из-за неравенства расчетного и действительного числа витков
/>А. (6.18)
8) Ток срабатывания защиты с учетом всех составляющих тока небаланса
/>А, (6.19)
здесь />– коэффициент отстройки.
9) Коэффициент чувствительности определяем по току двухфазного короткого замыкания на секции ГIс, приведенному на сторону ВН:
/>.
Так как коэффициент чувствительности превышает требуемое нормированное значение, то защита удовлетворяет требованиям чувствительности.
10) Ток срабатывания реле на основной стороне
/>А.
Ток срабатывания реле на неосновной стороне
/>А.
6.2 МТЗ с выдержкой времени
1) Защита выполняется с помощью токового реле РСТ 13 с коэффициентом возврата />.
2) Реле включаются во вторичные обмотки уже выбранных трансформаторов тока со стороны питания, то есть схема включения трансформаторов тока и реле – полный треугольник (коэффициент схемы />), коэффициент трансформации трансформаторов тока />.
3) Ток срабатывания защиты:
/>, (6.20)
здесь />– коэффициент отстройки;
/>– максимальный рабочий ток на стороне ВН трансформатора при перегрузке, А.
/>А.
4) Коэффициент чувствительности в основной зоне определяется по току двухфазного короткого замыкания за трансформатором, приведенным на первичную сторону:
/>. (6.21)
В зоне резервирования коэффициент чувствительности определяется по току двухфазного короткого замыкания в конце кабельной линии Л5, приведенным на первичную сторону:
/>. (6.22)
Защита удовлетворяет требованиям чувствительности.
5) Определим ток срабатывания реле:
/>А. (6.23)
Принимаем к установке реле РСТ 13-24, у которого ток срабатывания находится в пределах />.
Определим сумму уставок:
/>. (6.24)
Принимаем сумму уставок />.
Найдем ток уставки реле:
/>А.
6) Время срабатывания защиты принимается по условию отстройки от времени срабатывания МТЗ на секционном выключателе Q20. Поскольку это время равно />с, то />с, где />с – ступень селективности для статического реле. Используем реле времени РВ-01.
продолжение--PAGE_BREAK--
6.3 Защита от перегруза
1) Защита выполняется с помощью токового реле РСТ 13 с коэффициентом возврата />.
2) Защита выполняется с помощью одного реле, включенного во вторичную обмотку того же трансформатора тока, что и реле максимальной токовой защиты, на ток фазы А, с действием на сигнал. Коэффициент трансформации трансформатора тока />, коэффициент схемы />.
3) Ток срабатывания защиты определяется из условия отстройки от номинального тока трансформатора на стороне ВН:
/>, (6.25)
здесь />– коэффициент отстройки.
4) Коэффициент чувствительности не рассчитывается.
5) Ток срабатывания реле:
/>А. (6.26)
Принимаем к установке реле РСТ 13-19, у которого ток срабатывания находится в пределах />.
Определим сумму уставок:
/>. (6.24)
Принимаем сумму уставок />.
Найдем ток уставки реле:
/>А.
6) Выдержка времени защиты отстраивается от кратковременных перегрузок. Примем />с. Устанавливаем реле времени РВ-01.
6.4 Газовая защита
Газовая защита является основной защитой трансформаторов от витковых замыканий и других внутренних повреждений, сопровождаемых разложением масла и выделением газа. В качестве реагирующего органа выбираем реле типа РГТ-80. Верхняя пара контактов действует на сигнал при слабом газовыделении и понижении уровня масла, нижняя пара контактов действует на отключение при бурном газообразовании и дальнейшем понижении уровня масла. Уставка скоростного элемента (нижнего) выбирается в зависимости от мощности и системы охлаждения силового трансформатора. Так как трансформатор имеет мощность 25 МВ·А и систему охлаждения Д, то принимаем уставку 1 м/с.
7. Расчёт защиты воздушной линии Л2
Примем к установке следующие защиты:
1) основная от всех видов коротких замыканий – высокочастотная дифференциально–фазная защита;
2) дополнительная от междуфазных коротких замыканий –максимальная токовая защита;
3) защита от однофазных коротких замыканий на землю.
7.1 Высокочастотная дифференциально–фазная защита
1) Защита выполняется с помощью реле ДФЗ 2.
2) Максимальный рабочий ток линии:
/>А; (7.1)
В формуле (8.1):
/>– номинальная мощность передаваемая по линии Л4, ВА;
/>– напряжение линии Л4, В.
Принимаем к установке трансформатор тока типа ТФЗМ220-300-0,5/10Р/ 10Р/10Р />А, />А.
Коэффициент трансформации трансформатора тока
/>. (7.2)
В каждой цепи линии устанавливаются три трансформатора тока, включенные по схеме полной звезды, коэффициент схемы />.
3) Ток срабатывания РТ1
/>(7.3)
где: /> — коэффициент возврата реле.
4) Ток срабатывания РТ2
/>(7.4)
5) Ток срабатывания ПР1
Определяем ток небаланса, вызванный погрешностями трансформаторов тока />.
/>, (7.5)
где: />– коэффициент однотипности трансформаторов тока;
/>– коэффициент апериодической составляющей;
/>– допустимая погрешность трансформаторов тока;
/>А.
/>, (7.6)
где: />– коэффициент отстройки.
6) Ток срабатывания ПР2
/>А (7.7)
7) Коэффициент чувствительности определяем по току двухфазного короткого замыкания на секции АIс:
/>.
Так как коэффициент чувствительности превышает требуемое нормированное значение, то защита удовлетворяет требованиям чувствительности.
Так же в дополнение к комплекту защит РТ1 и РТ2, которые отвечают за отключение токов 3х фазных коротких замыканий, следует установить комплект защит РТ3 и РТ4, которые отвечает за отключение несимметричных коротких замыканий. Выполнить расчет комплектов защит РТ3 и РТ4 не представляется возможным из-за недостатка данных.
7.2 Максимальная токовая защита от междуфазных коротких замыканий.
1) Защита выполняется с помощью токового реле РСТ 11 с коэффициентом возврата />.
2) Измерительными органами являются выбранные в п.7.1 трансформаторы тока, включенные по схеме полной звезды (/>, />), а также трансформатор напряжения.
3) Ток срабатывания защиты отстраивается от максимального рабочего тока линии:
/>А. (7.8)
4) Коэффициент чувствительности в основной зоне действия:
/>. (7.9)
Защита удовлетворяет требованиям чувствительности.
5) Ток срабатывания реле:
/>А. (7.10)
Принимаем к установке реле РСТ 11-19, у которого ток срабатывания находится в пределах />.
Определим сумму уставок:
/>. (7.11)
Принимаем уставку:
/>.
Найдем ток уставки реле:
/>А.
Выдержка времени МТЗ:
Ступень селективности для статического реле />с.
Определим время выдержки выключателя Q5:
/>с.
Для обеспечения выдержки времени выбираем реле времени РВ-01.
7.3 Защита от однофазных коротких замыканий на землю
продолжение--PAGE_BREAK--
При однофазных коротких замыканиях на землю (ОКЗЗ) увеличиваются токи нулевой последовательности, поэтому для определения данного вида повреждений устанавливаются фильтры нулевой последовательности (трансформаторы тока включаются по схеме полной звезды, а реле устанавливаются в нулевой провод). Защита от ОКЗЗ выполняется, как правило, трёхступенчатой: 1-ая ступень — направленная отсечка мгновенного действия нулевой последовательности, но в отличие от токовой отсечки отстройка производится только от тока нулевой последовательности, направленного от шин подстанции. Ток срабатывания мгновенных отсечек на параллельных линиях необходимо выбирать с учетом наличия значительной взаимоиндукции от параллельной цепи, оказывающей существенное влияние на сопротивление нулевой последовательности; 2-ая ступень — токовая отсечка нулевой последовательности с выдержкой времени />с; 3-я ступень — МТЗ нулевой последовательности.
8. Проверка трансформатора тока и выбор контрольного кабеля
Необходимо определить сечение контрольного кабеля во вторичных цепях трансформатора тока, установленного около выключателя Q17. При расчете двигателя был выбран тип трансформатора тока: ТЛМ-10-1500-0,5/10Р. Номинальный первичный ток />А, вторичный />А. Коэффициент трансформации трансформатора тока: />.
Расчетная кратность тока
/>, (8.2)
где />– ток при внешнем к.з. в максимальном режиме;
/>– номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока, А.
/>.
По кривым />для данного типа трансформатора тока находим />Ом.
Расчетное сопротивление нагрузки определяется выражением
/>, (8.3)
где />– сопротивление проводов, Ом;
/>Ом – сопротивление реле;
/>Ом – сопротивление контактов.
Найдем />при условии />:
/>Ом.
Вторичные цепи выполнены медным кабелем длиной />м. Сечение кабеля можно определить по формуле:
/>, (8.4)
где />– удельное сопротивление меди.
/>мм2.
Принимаем стандартное сечение 2,5 мм2, которое удовлетворяет требованиям механической прочности для соединительных проводов токовых цепей. Кабель контрольный типа КВВГ.
Схема защиты двигателя 10кВ
/>
/>
Обозначение
Наименование
Кол-во
Примечание
KV
РСН
1
KA1
РСТ – 13
1
KA2
РСТ – 13
1
KA3
РСТ – 13
1
КА4
РСТ – 13
1
KL
РП – 214
1
KH
РУ – 21
1
KT
РВ — 01
1
Схема защиты трансформатора Т1
/>
/>
/>
/>
Обозначение
Наименование
Количество
Примечание
KA1
РСТ 13/19
1
KA2
РСТ 13/19
1
KA3
РСТ 13/19
1
TL1
TL2
продолжение--PAGE_BREAK--
KA4
РСТ15
1
KA5
РСТ15
1
TL3
1
TL4
1
KSG
РГ43-66
1
KL1
РП321
1
KL2
РП321
1
KT1
РВМ
1
KT2
РВМ
1
KH1
РУ-21
1
KH2
РУ-21
1
KH3
РУ-21
1
Литература
1 Релейная защита в системах электроснабжения: Методические указания к изучению курса и выполнению контрольного задания / Г. А. Комиссаров, Х. К. Харасов. – Челябинск: ЧГТУ, 1996. – 56 с.
2 Неклепаев Б. Н., Крючков И. П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов. – 4-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1989.
3 Чернобровов Н.В. Релейная защита. Учебное пособие для техникумов. Изд. 5-е, перераб. и доп. – М.: Энергия, 1974 – 680 с. с ил.
4 Беркович М.А., Молчанов В.В., Семенов В.А. Основы техники релейной защиты. 6-е изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздат, 1984. – 376 с., ил.