Релейная защита и расчет токов короткого замыкания

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

Таблица 2 – Характеристики трансформаторов

Таблица 3 – Выдержки времени защит отходящих линий от шин подстанции Г, их параметры

Таблица 4 – Нагрузки на шинах РП1 и РП2

Таблица 5 – Электродвигатель с номинальным напряжением Uн = 380 В

Таблица 6 – Параметры преобразовательного агрегата

Защиты выполняются на постоянном оперативном токе.

Рисунок 1 – Схема распределительной сети

На рисунке обозначено:

ПГТВ – защита от перегруза токами высших гармоник;  – температурные указатели, указатели циркуляции масла и воды в системе охлаждения с действием на сигнал.

1. Расчет токов короткого замыкания

Величина токов короткого замыкания для ряда защит (дифференциальных, токовых отсечек и т.д.) влияет на значение тока срабатывания. Кроме того, они необходимы для вычисления коэффициентов чувствительности выбранных защит.

Значения токов короткого замыкания определяются в разных точках сети (А, Б, В, Г, Д, Е) в максимальном и минимальном режимах работы системы. Для максимального режима достаточно иметь токи трехфазного короткого замыкания, для минимального — токи двухфазного короткого замыкания.

Расчет проводим в относительных единицах. Базисная мощность  МВА. Принимаем среднее значение напряжения сети:  кВ и  кВ.

1.1 Расчет сопротивлений элементов схемы

Удельное реактивное сопротивление воздушных линий Л2 и Л4 принимаем средне-типовым  Ом/км, активным сопротивлением пренебрегаем.

Сопротивление воздушной линии Л2 определим по формуле (1.1):

, (1.1)

здесь  – длина линии Л2, км.

.

Сопротивление воздушной линии Л4 определим по формуле (1.2):

, (1.2)

здесь  – длина линии Л4, км.

.

Кабели марки М-185 и М-185 имеют следующие удельные параметры: удельное индуктивное сопротивление  Ом/км;  Ом/км, удельное активное сопротивление  Ом/км;  Ом/км.

Индуктивное сопротивление кабельной линии Л5:

,  (1.3)

здесь  – длина линии Л5, км;

.

Активное сопротивление кабельной линии Л5:

, (1.4)

.

Индуктивное сопротивление кабельной линии Л6:

,  (1.5)

здесь  – длина линии Л6, км;

.

Активное сопротивление кабельной линии Л6:

, (1.6)

.

Сопротивления трансформаторов Т1 и Т2:

, (1.7)

, (1.8)

, (1.9)

здесь  – номинальная мощность трансформатора Т1, ВА.

Сопротивление трансформатора Т3:

, (1.10)

здесь  – номинальная мощность трансформатора Т3, ВА.

.

1.2 Расчет величин токов КЗ

Расчёт токов короткого замыкания приведён в таблицах 7 – 9.

Таблица 7 – Максимальный режим, секционный выключатель Q15 отключен, Q20 и Q27 включены.

Таблица 8 – Минимальный режим, секционные выключатели Q15, Q20 и Q27 отключены.

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

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.

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 .

Страницы: 1, 2