Дипломные работы по релейной защите

Курсовой проект

* — Максимальный рабочий ток нагрузки I РАБ.МАКС кабельных линий КЛ1 и КЛ2 принять равным длительно допустимому току IДЛ.ДОП одного кабеля (считаем, что в послеаварийном режиме при выводе из работы одного из двух параллельно включенных кабелей линии КЛ1 или КЛ2 оставшийся в работе один кабель сможет пропускать максимальный рабочий ток IРАБ.МАКС без перегрузки).

Таблица 2

№ варианта

Кабельная или

воздушная линия

Трансформаторы

6-10/0,4 кВ

Линия между ТП и РПН (ВРУ), ШМ, ШР

КЛ ВЛ

Длина, м

Тип *

провода/ кабеля

Коммутац. аппарат перед Т**

Т

Тип

U К ,

%

Схема соедине-ния обмоток

Вид аппарата в начале линии ***

Тип *

провода/

кабеля/

шинопровода

Длина, м

I’ РАБ . МАКС , А

I ПУСК , А

I РАБ . МАКС , А

36

5,6

250

И-3х70

ВВ

Т5, Т6

ТМ-400

5,5

Д /Y Н

АВ

ИП-3х50+70

350

60

300

120

Примечания:

* — Буквы А и М обозначают материал проводника кабеля, буквы АС — тип провода воздушной линии, буквы И и ИП — изолированные провода соответственно «Saхка» и «Амка». Расчетную нагрузку (А) кабельных и воздушных линий рассчитать, исходя из их 70 % -й загрузки.

** — Обозначение аппарата перед трансформатором: Гл — глухое присоединение; ВНП — выключатель нагрузки с предохранителем; ВВ — вакуумный выключатель.

*** — Обозначение аппарата: П — предохранитель, АВ — автоматический выключатель. Вводные и секционный аппараты на стороне низшего напряжения всех ТП выполнены автоматическими выключателями.

релейная защита автоматический выключатель

Принципиальная схема электрической сети представлена на рис. 4.3 Рассматриваемая электрическая сеть состоит из трех характерных частей:

Схемы внешнего электроснабжения напряжением 110 кВ, включающей воздушные линии электропередачи ВЛ1, ВЛ2 и подстанцию ПС с силовыми трансформаторами Т1, Т2 напряжением 110/10 кВ;

Распределительной сети напряжением 10 кВ, включающей кабельные линии КЛ1, КЛ2, питающие высоковольтный распределительный пункт напряжением 10 кВ, воздушные линии ВЛ5, ВЛ6, питающие трансформаторную подстанцию ТП с силовыми трансформаторами Т5, Т6 напряжением 10/0,4 кВ;

Низковольтной электрической сети напряжением 380 В, включающей воздушные линии ВЛ7, ВЛ8, питающие низковольтный распределительный пункт РПН (для промышленного предприятия) или вводное распределительное устройство ВРУ (для городских электрических сетей).

Расчет токов КЗ проводим для нормального режима работы системы электроснабжения, когда в работе находятся оба силовых трансформатора Т1 и Т2, а секционные выключатели Q9 и Q14 соответственно между секциями сборных шин ПС и РП отключены. Расчет проводится для точек А, Б, В, Г, Д — показаны слева от схемы (рис.2).

Параметры электрической сети.

Напряжение внешнего электроснабжения 110 кВ.

Мощность КЗ системы в максимальном режиме S К.МАКС = 5250 МВА, в минимальном — SК.МИН = 3750 МВА.

Длина воздушных линий ВЛ1 и ВЛ2 напряжением 110 кВ 7,0 км; марка провода АС-150; удельное индуктивное сопротивление Х О.ВЛ1 = 0,42 Ом/км [14, табл.1.11].

Два трансформатора Т1 и Т2 подстанции имеют тип ТРДН-25000/110/ 10/10; напряжения короткого замыкания U К.СР = 10,5 %, UК.МИН = 10,44 %, UК.МАКС = 11,34 %; РПН в нейтрали ±16 % имеет ±9 ступеней [16, табл.4.2].

Кабельные линии КЛ1 и КЛ2 напряжением 10 кВ: каждая линия содержит по два параллельных кабеля с алюминиевыми жилами; сечение жил 3х185 мм 2 ; удельное индуктивное сопротивление ХО.КЛ1 = 0,077 Ом/км [14, табл.2.63; 16, табл.9.29], длина линий 500 м.

Воздушные линии ВЛ5 и ВЛ6 напряжением 10 кВ: каждая линия состоит из одного кабеля с алюминиевыми жилами; сечение жил 3х70 мм 2 ; удельное индуктивное сопротивление ХО.ВЛ5 = 0,366 Ом/км [14, табл.2.63; 16, табл.9.29], длина линий 450 м.

Место точек расчета короткого замыкания

А

Б

В

Г

Д

Максимальный ток трехфазного КЗ , кА

20,42

10,2

9,131

8,873

7,825

Максимальная мощность трехфазного КЗ, , МВА

5250

2031,7

166,06

161,37

142,31

Минимальный ток двухфазного КЗ , кА

16,35

7,655

3,963

3,826

3,587

Минимальная мощность двухфазного КЗ, , МВА

3750

1760,65

82,656

80,346

75,372

Рис. 2. Cхема замещения для расчета токов КЗ в электрической сети напряжением более 1 кВ

QF1

1250 А

R QF1 = 0,25 мОм

X QF1 = 0,1 mOm

QF3,

200 А

R QF3 = 1,1 мОм

X QF3 = 0,5 мОм

QS1

200 А

R QS1 = 0,4 мОм

активное и индуктивное сопротивления трансформатора тока 1260/5 А примем равными нулю в следствии их малости (см. табл. П1.6.5).

6. Активное сопротивление заземляющей дуги (табл. П1.7):

на вводах 10 кВ трансформатора Т5, точка Е — R Д.Е = 10 мОм;

Определение токов КЗ при максимальном режиме работы энергосистемы

Точка Е.

Сопротивление контура КЗ (прямой последовательности):

активное

R 1У.Е = R1Т5 + RД.Е = 5,9 + 10 = 15,9 мОм;

Реактивное

Х 1У.Е = ХС.МАКС + Х1Т5 = 1,124 + 17,0 = 18,124 мОм;

Полное

Значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ в точке Е

Определим ток трехфазного КЗ без учета сопротивления дуги (рис.4.7, точка Е’).

Сопротивления до точки КЗ в этом случае будут равны

активное

R’ 1У.Е = R1Т3 + RД.Е’ = 5,9 + 0 = 5,9 мОм;

Реактивное

Х 1У.Е = ХС.МАКС + Х1Т5 = 1,124 + 17,0 = 18,124 мОм;

Полное

Значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ в точке Е’

Вывод. Не учёт сопротивления дуги приводит к увеличению тока КЗ в 12,12/9,579 = 1,265 раза.

Завышение расчетного тока может привести к усложнению выбора электрооборудования.

Точка Ж.

Сопротивление контура КЗ: активное

R 1У.Ж = R1Т5 + R + RТА1 +RQF1 + RК. =

= 5,9 + 0,102 + 0 + 0,25 + 0,0068 = 6,258 мОм;

Реактивное

Х 1У.Ж = ХС.МАКС + Х1Т5 + Х + ХТА1 + ХQF1 =

= 1,124 + 17,0 + 0,048 + 0 + 0,1 = 18,272 мОм;

Полное

Значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ в точке Ж

Точка З.

Сопротивление контура КЗ (прямой последовательности):

Активное

R 1У.5 = R1Т5 + R + RТА1 + RQF1 + RQF3 + R1ВЛ7 + RQS1 + RК.З =

= 5,9 + 0,102 + 0 + 0,25 + 1,1 + 137,25+0,4 + 0,0648= 145,066 мОм;

Реактивное

Х 1У.5 = ХС.МАКС + Х1Т5 + Х + ХТА1 + ХQF1 + ХQF3 + Х1ВЛ7 =

= 1,124 + 17,0 + 0,048 + 0 + 0,1 + 0,5 + 20,65 = 39,422 мОм;

Полное

Значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ в точке К

Определение токов КЗ в минимальном режиме работы энергосистемы.

Точка Е:

R 1У.Е = 15,9 мОм;

Х 1У.Е = ХС.МИН + Х1Т5 = 2,12 + 17,0 = 19,12 мОм;

;

Точка Ж:

R 1У.Ж = 6,258 мОм; Х1У.Ж = ХС.МИН + Х1Т3 + Х + ХТА1 + ХQF1 =

= 2,12 + 17,0 + 0,048 + 0 + 0,1 = 19,268 мОм;

Точка З:

R 1У.З = 145,066 мОм;

Х 1У.З = ХС.МИН + Х1Т3 + Х + ХТА1 + ХQF1 + ХQF3 + Х1ВЛ7 =

= 2,12+ 17,0 + 0,048 + 0 + 0,1 + 0,5 + 20,65 = 40,418 мОм;

  • Для выбора оборудования кроме установившего тока КЗ необходимо знать ещё и ударный ток КЗ.

В качестве примера рассмотрим его расчет для точки Ж, т.е. шинах РУ-0,4 кВ трансформаторной подстанции. Периодическую составляющую для максимального режима работы мы определили и она равна

Ударный ток КЗ

где К УД = 1,3 по кривой на рис. П1.4 при соотношении

X Ж / RЖ = 18,272/6,258= 2,919.

Место точек расчета короткого замыкания

Д

Е’

Е

Ж

З

Максимальный ток трехфазного КЗ I (3)К.МАКС , кА

7,825

12,12

9,579

11,96

1,536

Минимальный ток двухфазного КЗ I (2)К.МИН , кА

3,587

8,023

9,872

1,328

Ток однофазного КЗ I (1)К, МИН , кА

(для схемы соединения обмоток Т3 Д/Y Н )

9,493

10,92

0,837

Ток однофазного КЗ I (1)К, МИН , кА

(для схемы соединения обмоток Т3 Y/Y Н )

9,493

10,92

0,837

Время плавления t ПЛ.ВС , с

50

10

5

1

0,5

0,1

0,05

0,02

Диапазон Дt ПЛ.ВС , с,

при разбросе ± 25 %

37,5-62,5

7,5-12,5

3,75-6,25

0,75-1,25

0,375-0,625

0,075-0,125

0,0375-0,0625

0,015-0,025

Ток плавления I ПЛ , А, вставки IF3.Н = 200 А

600

880

1000

1400

1700

2300

3000

6000

Предохранитель F3 должен чувствовать минимальный ток однофазного КЗ на землю в конце кабельной линии КЛ13 (или на сборных шинах РПН)

Время плавления t ПЛ.ВС , с

50

10

5

1

0,5

0,1

0,05

0,02

Диапазон Дt ПЛ.ВС , с,

при разбросе ± 25 %

37,5-62,5

7,5-12,5

3,75-6,25

0,75-1,25

0,375-0,625

0,075-0,125

0,0375-0,0625

0,015-0,025

Ток плавления I ПЛ , А, вставки IF1.Н = 40 А

Ток плавления вставки приведённый к напряжению 0,4 кВ

100

2500

140

3500

160

4000

200

5000

230

5750

340

8500

410

10250

700

17500

Это говорит о том, что предохранитель F1 не чувствует минимальный ток короткого замыкания в точке З.

Таким образом, выбранные плавкие вставки предохранителей F1 и F3 имеют

достаточную чувствительность и отвечают требованиям ПУЭ [1, п. 1.7.79, 3.1.9, 7.3.139]. Кроме того, выбранные плавкие вставки предохранителей отвечают требованиям селективности срабатывания.