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.

/>

IIс

/>


/>, МВА

/>

/>


/>, кА

/>

/>

Г


/>, о.е.

/>

IIс

/>


/>, МВА

/>

/>


/>, кА

/>

/>

Д


/>, о.е.

/>

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.


еще рефераты
Еще работы по физике