Выбор устройств релейной защиты и автоматики на всех присоединениях - файл n1.docx

Выбор устройств релейной защиты и автоматики на всех присоединениях
Скачать все файлы (862.5 kb.)

Доступные файлы (2):
n1.docx914kb.16.06.2010 20:05скачать
n2.dwg

n1.docx

  1   2   3

Изм.

Лист

докум.

Подпись

Дата

Лист


Разраб.
Провер.
Реценз.
Н. Контр.
Утверд.


Лит.

Листов

Исходные данные




по

журн

Напруга трансформатора Т1,

КВ

Номінальна потужність трансформатора, МВА

Кількість трансформаторів

Т1

Т2

Т3

15

36,75/10, 59х1, 33%

16

1,25

0,63 / 3





Довжина кабельних ліній, км


Л1

Л2

1

2

3

15

0,05

0,16






Номінальна потужність двигунів, МВт

Потужність конденс. Батареї, Мвар

Д1 (асинхронний)

Д2 (синхронний)

1

2

3

4

15

1,0

0,8

1,32




Содержание





с

Введение

4

Выбор устройств релейной защиты и автоматики на всех присоединениях

5

Расчет токов короткого замыкания

7

Расчет релейной защиты трансформатора Т1

10

Расчет релейной защиты трансформатора Т3

26

Расчет релейной защиты трансформатора Т2

29

Расчет защиты кабельных линий

Расчет защиты секционного выключателя

36

42

Расчет защиты конденсаторной установки

46

Расчет релейной защиты двигателя Д2

49

Расчет релейной защиты двигателя Д1

Автоматическое повторное включение (АПВ)

54

61

Автоматическое включение резерва (АВР)

62

Устройство автоматического включения конденсаторной установки

63

Список используемой литературы

64


Введение
Системы электроснабжения - это сложный производственный комплекс, все элементы которого участвуют в едином производственном процессе, основными специфическими особенностями которого является быстротечность явлений и неизбежность повреждений аварийного характера. Поэтому надежное и экономичное функционирование систем электроснабжения возможно только при автоматическом управлении ими. Для этой цели используется комплекс автоматических устройств, среди которых первостепенное значение имеют устройства релейной защиты и автоматики. Увеличение потребления электроэнергии и усложнение схем электроснабжения требуют постоянного совершенствования этих устройств. Наблюдается тенденция создания автоматизированных систем управления на основе использования цифровых универсальных и специализированных вычислительных машин. Вместе с тем широко применяются и простейшие средства защиты и автоматики: плавкие предохранители, автоматические выключатели, магнитные пускатели, реле прямого действия, магнитные трансформаторы тока, устройства переменного оперативного тока и др. Наиболее распространены токовые защиты, простые устройства автоматического повторного включения (АПВ), автоматического включения резерва (АВР) и автоматической частотной разгрузки (АЧР), используемые в установках с выключателями, оборудованными пружинными приводами.

На каждом элементе системы электроснабжения обычно устанавливают основную и резервную защиты. Основная защита предназначена для действия при коротком замыкании в пределах всего защищаемого элемента с временем, меньшем, чем у других защит, а резервная защита работает вместо основной в случае ее отказа или вывода из работы.

Такое резервирование называется ближним. К резервной защите обычно предъявляются требования срабатывать и при повреждениях на смежных элементах в случае отказа их собственной защиты или выключателей. При этом резервная защита выполняет дальнее резервирование. В условиях эксплуатации из-за ряда причин защита может не срабатывать с заданными функциями: не сработать при повреждении в пределах защищаемого элемента (отказ срабатывания); сработать при внешних коротких замыканиях (излишнее срабатывание) и при отсутствии повреждений в системе электроснабжения (ложное срабатывание).

Требования предъявляемые к релейной защите.

  1. Селективность или избирательность – это способность защиты отключить только поврежденный элемент сети. Нарушение селективности может привести к углублению аварии.

  2. Чувствительность. Защита должна быть достаточно чувствительной к повреждению в конце защищаемой зоны в минимальном режиме работы системы при замыкании через дугу.



  1. Быстродействие. Определяется опасностью развала энергосистемы. Защиты, время срабатывания которых не превышает 0,10,2 с., считаются быстродействующими.

  2. Резервирование защиты. Помимо основной защиты каждый элемент должен иметь и резервную защиту.

  3. Надежность. Обеспечивается правильным проектированием, правильным выбором устройств и проводов. Необходимо систематически проводить проверку.

ВЫБОР УСТРОЙСТВ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ И АВТОМАТИКИ НА ВСЕХ ПРИСОЕДИНЕНИЯХ
Объем релейной защиты и автоматики предусматривается согласно требованиям ПУЭ:

Для блоков генератор-трансформатор должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы:

  1. Замыканий на стороне генераторного напряжения;

  2. Многофазных замыканий в обмотке статора генератора и на его выводах;

  3. Замыканий между витками одной фазы в обмотке статора турбогенератора;

  4. Многофазных замыканий в обмотках и на выводах трансформатора;

  5. Однофазных замыканий на землю в обмотке трансформатора и на ее выводах, присоединенных к сети с большими токами замыкания на землю;

  6. Замыканий между витками в обмотке трансформатора;

  7. Внешних коротких замыканий;

  8. Перегрузки генератора токами обратной последовательности;

  9. Симметричной перегрузки обмотки статора генератора и обмоток трансформатора;

  10. Перегрузки обмотки ротора генератора током возбуждения;

  11. Замыканий на землю в одной точке цепи возбуждения турбогенератора;

  12. Асинхронного режима с потерей возбуждения;

  13. Понижение уровня масла в баке трансформатора;


Для защиты воздушных и кабельных линий должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазных замыканий и от многофазных замыканий на землю.

Предусматривается следующая автоматика для схемы:

1. АПВ линий или фаз линий, шин и прочих электроустановок после их автоматического отключения;

2. АВР резервного питания или оборудования;

3. Включение синхронных генераторов на параллельную работу;

4. Регулирование возбуждения, напряжения и реактивной мощности;

5. Регулирование частоты и активной мощности;

6. Предотвращение нарушений устойчивости;

7. Прекращение асинхронного режима;

8. Ограничение снижения частоты;

9. Ограничение повышения частоты;

10. Ограничение снижения и повышения напряжения;

11. Предотвращение перегрузки оборудования;

12. Диспетчерского контроля и управления.

Размещение релейной защиты и автоматики представлено на рисунке 1
РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Расчёт токов короткого замыкания в точке К1
Ток короткого замыкания в максимальном режиме определяется при номинальных напряжениях сети Uном вн.:



где Хрез.max – результирующее сопротивление до точки К1 в максимальном режиме системы.

Ток к.з. в минимальном режиме определяется при максимальных напряжениях сети:




где Хрез.min – результирующее сопротивление до точки К1 в минимальном режиме системы, рассчитано в курсовом проекте по «ЭС и ПС».



Расчёт токов короткого замыкания в точке К2






Ток короткого замыкания в максимальном и минимальном режимах, приведенные к стороне ВН:






Токи короткого замыкания, приведенные к стороне НН:







Результирующие сопротивления системы до шин НН подстанции:




Расчёт токов короткого замыкания в точке К3
Сопротивление кабельной линии:



где - длина кабеля, км;

х0- индуктивное сопротивление 1 км кабеля, Ом;

n – число параллельно включенных кабелей.




Ими можно пренебречь

Ток к.з. в максимальном и минимальном режимах работы:





Расчёт токов короткого замыкания в точке К4 и К5
Сопротивление трансформатора собственных нужд, приведённое к стороне ВН подстанции:




Ток короткого замыкания в максимальном и минимальном

режимах работы, приведенный к стороне ВН подстанции:







РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ
Расчет релейной защиты трансформатора Т1
Расчет максимальной токовой защиты трансформатора
МТЗ на трансформаторах с расщепленными обмотками устанавливается как со стороны высокого напряжения, так и на выводах низкого напряжения.

Расчёт максимальной токовой защиты на стороне ВН.
Номинальный ток трансформатора на стороне ВН для среднего положения РПН:

(3.1.1)

где Uном тр – номинальное напряжение обмотки ВН трансформатора, кВ;

Sном – номинальная мощность трансформатора, МВА.

Сопротивление обобщенной нагрузки:
(3.1.2)
Ток самозапуска двигателя секции:
(3.1.3)
где Xрез max – результирующее сопротивление системы в максимальном режиме, Ом;

Xрез max – сопротивление трансформатора в максимальном режиме, Ом.

Коэффициент самозапуска:


Максимальный нагрузочный ток:


Ток срабатывания защиты:



где kн – коэффициент надёжности;

kн =1,2;

kв – коэффициент возврата, kв =0,85.

Ток срабатывания реле для схемы треугольника:




Принимаем реле РТ-40/20 с уставкой 24 А.

Минимальный ток 2-фазного короткого замыкания для схемы треугольник:


Коэффициент чувствительности



Для повышения чувствительности защиты следует применить МТЗ с блокировкой по напряжению:



где kн – коэффициент надёжности, kн =1,1-1,2;

kв – коэффициент возврата, kв =0,85.


Ток срабатывания реле:





Принимаем реле РТ 40/10 с уставкой 5 А.

Коэффициент чувствительности защиты с блокировкой по напряжению:


то есть защита имеет достаточную чувствительность.
Уставка реле РН-54/160 по напряжению:


где Uраб min =0,95 Uном - минимальное рабочее напряжение, В;

kн =1,2 – коэффициент надёжности;

kв =1,15 – коэффициент возврата.


Расчёт максимальной токовой защиты на стороне НН
Номинальный ток трансформатора на стороне НН для среднего положения РПН:



где Uном тр –номинальное напряжение обмотки НН трансформатора, кВ.


Сопротивление обобщенной нагрузки:




Ток самозапуска двигателя секции:




Коэффициент самозапуска:





Максимальный нагрузочный ток:





Ток срабатывания защиты:





Ток срабатывания реле для схемы треугольника:





Принимаем реле РТ-40/20 с уставкой 12,5А.

Минимальный ток 2-фазного короткого замыкания:



Коэффициент чувствительности:



то есть защита имеет достаточную чувствительность.
Выдержка времени МТЗ трансформатора

Принимаем:

1) выдержку времени на отходящих линиях НН t1=0,5 c.

2) МТЗ на секционном выключателе вводится только на момент включения при работе АВР и не имеет выдержки времени.

Тогда:

Tмтз нн = t1+t = 0,5+0,5 = 1 c;

Tмтз вн = tмтз нн+t = 1+0,5 = 1,5 с.
Расчёт токовой отсечки
Отсечка устанавливается на стороне ВН.

Ток срабатывания отсечки:



Ток срабатывания реле при включении трансформаторов тока в треугольник:

Iср=

Выбираем реле тока типа РТ-40/30 с уставкой 25 А.

Минимальный ток в реле при двухфазном коротком замыкании в точке К1:



Коэффициент чувствительности отсечки:


Отсечка не обладает достаточной чувствительностью к току короткого замыкания на выводах ВН.
Расчёт дифференциальной защиты
Вторичные токи в плечах дифференциальной защиты приведены в табл. 3.1

Таблица 3.1 - Расчёт вторичных токов

Наименование величины

Численные значения для стороны

36,75 кВ

10,5 кВ

Первичный номинальный

ток трансформатора

251 А

880 А

Коэффициенты трансформации

трансформаторов тока

600/5

4000/5

Схемы соединения обмоток

трансформатора

Y

Д

Схемы соединения трансформаторов тока

Д

Y

Вторичный ток в плечах дифференциальной защиты






Расчет дифференциальной токовой отсечки
Выбор тока срабатывания дифференциальной токовой отсечки по условию отстройки от тока намагничивания силового трансформатора:


По условию отстройки от тока небаланса:

где Uрег – диапазон регулирования РПН в одну сторону, %;

kа =1,8-2 – коэффициент апериодической составляющей тока короткого замыкания;

kодн = 1 – коэффициент однотипности;

 = 10 % - погрешность трансформатора тока.
Следует учитывать, что погрешность выравнивания fвыр может быть устранена специальными выравнивающими автотрансформаторами, включенными в схему защиты, т.е. fвыр можно принять равной нулю.



Определяющим является первое условие.

Ток срабатывания реле защиты:



Определяем ток в реле при двухфазном коротком замыкании в минимальном режиме:



Чувствительность отсечки:



Дифференциальная токовая отсечка не обладает достаточной чувствительностью. Следует рассмотреть дифференциальную защиту с реле РНТ.
Расчет дифференциальной защиты с реле типа РНТ
Первичный ток небаланса определяется без учёта погрешности выравнивания, составляющая тока небаланса I’’’нб, так как неизвестно, насколько точно удастся подобрать числа витков уравнительных обмоток реле.


Предварительное значение тока срабатывания (без учёта I’’нб) находим, принимая kн=1,3.







По условию отстройки от броска тока намагничивания:





Определяющим является первое условие.

Предварительная проверка чувствительности защиты для двухфазного короткого замыкания:



Ток срабатывания реле:





Коэффициент чувствительности:





Защита с РНТ достаточно чувствительна.

Расчёт дифференциальной защиты трансформатора с реле типа ДЗТ
Тормозная обмотка реле ДЗТ при одностороннем питании включается со стороны НН.

Ток срабатывания защиты выбирается только по условию отстройки от бросков тока намагничивания. Определяется значение коэффициента надёжности kн.

при Uк =11% сопротивление:









При Хрез max К1= 10 Ом получим









Отсюда




Ток срабатывания дифференциальной защиты по условию отстройки от броска тока намагничивания:




Определяем число витков уравнительных обмоток реле ДЗТ по табл. 3.2
Таблица 3.2 - Определение числа витков Wур1,2



п/п

Обозначение величины и

расчётного выражения

Численное значение

1





2

Wнеос.расч = Fс.р/ Iс.р неос.

100/4,35=22,99 вит.

3

Wнеос(ближайшее меньшее число)

23 вит.

4








5

Wосн.расч = Wнеос I2 неос/ I2 осн

233,62/1,1= 75,69 вит.

6

Wосн(ближайшее целое число)

76 вит.

Продолжение таблицы 3.2


7





8

Iнб с учётом I’’’нб

427,43+1464=1891 А

9

Окончательно принятые числа

витков

Wосн= Wур1(сторона НН)

Wнеосн= Wур2(сторона ВН)


23 вит.

76 вит.

10

Проверка

2,76302,7530

83,2683,6


Определим число витков тормозной обмотки реле ДЗТ-11:



Принимается ближайшее большее число витков тормозной обмотки (Wт=1,3,5,7,9,11,13,18,24).

Wт=9 вит.

Чувствительность защиты:







Защита удовлетворяет требованиям чувствительности.

Таким образом, на силовом трансформаторе устанавливаются следующие защиты: МТЗ, токовая отсечка, дифференциальная защита на реле типа ДЗТ.
Газовая защита трансформаторов
Газовая защита – это защита от внутренних повреждений трансформатора, сопровождающихся выделением газа, понижением уровня масла в газовом реле, или интенсивным движением потока масла из бака трансформатора в расширитель. Для правильной работы ГЗ корпус трансформатора устанавливается с наклоном 1,5-2% в сторону расширителя. Газовое реле устанавливается в рассечку трубопровода от корпуса трансформатора к расширителю. Газовая защита абсолютно селективна и не реагирует на повреждения.

На трансформаторе также необходимо установить реле РГЧЗ-66 для газовой защиты.
Защита от перегрузки
Защита от перегрузки:





Принимаем реле РТ-40/300 с уставкой 270 А.

Защита действует на сигнал.

Полная защита силового трансформатора приведена на рисунке 3.2– 3.5
Расчётная проверка трансформаторов тока по условиям 10% погрешности
Определяется кратность первичного тока:

для МТЗ k= I1 max =1,1 Iс.з;





где =0,8 – коэффициент, учитывающий возможность отклонения кривых предельной кратности тока от действительных допустимых на 20%;

I1тт ном – первичный номинальный ток трансформатора тока.


для отсечки и дифференциальной защиты (без БНТ):







т.е. определяющим является условие работы дифференциальной защиты

Z2H доп= 2,9 Ом

4
Рисунок 3.1 – Релейная защита силового трансформатора

4
Рисунок 3.2 – Релейная защита силового трансформатора, токовые цепи и цепи напряжения

4

Рисунок 3.3 – Релейная защита силового трансформатора, оперативные цепи


trs_6kv
Рисунок 3.4 – Релейная защита силового трансформатора, сторона низшего напряжения

tran_sig
Рисунок 3.5 – Релейная защита силового трансформатора, цепи сигнализации


Для схемы треугольника с тремя реле:


Возьмём алюминиевый провод сечением 4 мм2, длинной 60 м:






2,9 Ом
Аналогично проводим проверку трансформаторов тока на стороне 10 кВ:

На стороне 10 кВ применяются трансформаторы тока типа ТШЛ-10У3 3000/5.

Определяется кратность первичного тока по формуле:

для отсечки и дифференциальной защиты (без БНТ):






т.е. определяющим является условие работы дифференциальной защиты

Z2H доп= 2,61 Ом

Для схемы треугольника с тремя реле:



Выберем провод алюминиевый сечением 4 мм2, длина 60 м:















Трансформаторы тока, установленные на ВН и НН силового трансформатора удовлетворяют условиям 10% погрешности.

Расчёт релейной защиты трансформатора Т3
Выполнить расчёт уставок защит трансформатора типа ТМЗ-6300/10, 10,5/0,4 кВ, Uк = 5,5 %, группа соединений Д/Y



Расчёт максимальной токовой защиты ТСН
Номинальной ток трансформатора на стороне 10 кВ:



Сопротивление обобщённой нагрузки, приведенной к НН:





Ток самозапуска двигателей:





Коэффициент самозапуска:





Максимальный нагрузочный ток:





Ток срабатывания защиты:





Ток срабатывания реле:





Принимаем реле РТ-40/10 с уставкой 8 А.

По табл. минимальный ток двухфазного короткого замыкания для схемы неполная звезда:



Коэффициент чувствительности:





Защита имеет достаточную чувствительность при двухфазном коротком замыкании.

При однофазном коротком замыкании за трансформатором со схемой соединения Y/Y0:



где Uф – фазное напряжение на стороне Н.Н.,В;

-сопротивление нулевой последовательности;

=0,042 Ом;



Ток однофазного короткого замыкания, приведенного к стороне 10 кВ:




Ток в реле:




Коэффициент чувствительности МТЗ на стороне 10 кВ:


Для трёхрелейной схемы:





Защита не удовлетворяет требованиям чувствительности, поэтому дополнительно устанавливается специальная защита нулевой последовательности на стороне 0,4 кВ.
Ток срабатывания защиты:



Коэффициент чувствительности:



Защита удовлетворяет требованиям чувствительности.

Селективность должна быть согласована с отключающими аппаратами на

0,4 кВ.
Расчёт токовой отсечки
Ток срабатывания отсечки:


Ток срабатывания реле:


Принимаем реле РТ- 40/50 с уставкой 41,8 А.

Ток в реле при двухфазном коротком замыкании:






Коэффициент чувствительности:




Отсечка имеет достаточную чувствительность.

Схемы релейной защиты ТСН приведены на рисунках 3.6 – 3.8
Расчёт газовой защиты
На трансформаторе также необходимо установить реле РГЧЗ-66 для газовой защиты.
  1   2   3
Учебный текст
© perviydoc.ru
При копировании укажите ссылку.
обратиться к администрации