Релейная защита и автоматика в системах электроснабжения

Курсовой проект

Курсовая работа способствует углублению и закреплению знаний, полученных студентами по основной и смежным дисциплинам, учит решать практические задачи в области релейной защиты и автоматики (РЗиА) систем электроснабжения.

Устройства релейной защиты и автоматики являются органической частью комплекса электрооборудования элементов электрических станций и подстанций. Без устойчивого функционирования устройств релейной защиты и автоматики невозможно обеспечить надёжное электроснабжение потребителей. Основа устойчивого функционирования устройств РЗиА закладывается при расчёте и выборе уставок.

Требования, предъявляемые к РЗиА, могут быть реализованы только при тщательном анализе взаимодействия проектируемых устройств, учёте особенностей технологии производства и распределении энергии, схем электрических соединений объектов, специфики работы потребителей, физических процессов, происходящих в нормальных, аварийных и послеаварийных режимах в первичных и вторичных цепях измерительных трансформаторов тока и напряжения.

При выполнении курсовой работы необходимо освоить выбор принципов и расчёт уставок защит элементов основного оборудования подстанций (линий, трансформаторов и электродвигателей).

Перед расчётом уставок релейной защиты предварительно определяют виды основных и резервных защит, подлежащих расчёту, затем выбирают уставки и определяют чувствительность защит. Найденные значения коэффициентов чувствительности должны отвечать требованиям Правил устройств электроустановок (ПУЭ).

1. ЗАДАНИЕ

Принципиальная схема электроснабжения подстанции изображена на рисунке 1.1. Подстанция подключена к энергосистеме С двумя параллельными линиями электропередач (ВЛ) W1, W2. На подстанции установлены два трансформатора Т1, Т2. Нагрузка распределена по двум трансформаторам равномерно. Работа трансформаторов раздельная. Секционный выключатель Q6 снабжен устройством автоматического ввода резерва (АВР).

Обобщенная нагрузка Sн каждой секции шин подстанции равна 70 % номинальной мощности трансформатора. От шин подстанции отходят кабельные линии, питающие асинхронные электродвигатели (ЭД).

Выполнить расчет:

  • защит питающих линий электропередач;
  • защит силовых трансформаторов;
  • защит высоковольтных асинхронных электродвигателей;
  • уставок автоматического включения резерва;
  • а также проверить возможность самозапуска электродвигателей и при необходимости предусмотреть защиту минимального напряжения.

Расчет самозапуска ЭД необходим для выбора уставок защит элементов энергосистемы, а также для определения предельной мощности в самозапускающихся ЭД, т.е.нахождение max кол-ва ЭД, которые будут участвовать в самозапуске. Задача расчета сводиться к определению суммарного тока самозапуска и остаточного напряжения на их зажимах. Расчет самозапуска ЭД выполняется для наиболее тяжелого режима при остановленных ЭД.

27 стр., 13403 слов

Анализ современных микропроцессорных средств в системах релейной ...

... микропроцессорной релейной защиты и автоматики МРЗС-05 Назначение Микропроцессорное устройство защиты, автоматики, контроля и управления присоединений 35 кВ МРЗС -05 предназначено для применения на понижающих подстанциях 220-35/10/6кВ. Функции релейной защиты: трехступенчатая максимальная токовая защита; защита ... управления индикацией и изменением уставок, возможность изменения алгоритмов работы ...

Исходные данные приведены в таблицах 1.1 и 1.2.

Таблица 1.1 — Параметры электродвигателя и нагрузки

Предпоследняя цифра шифраНоминальная мощность ЭД Рдв, кВтКратность пускового тока ЭД, kпКоличество ЭД на секции, nУставка РЗ прис. на шинах п/ст, tсз.пр, с Время перерыва питания, tпп, сКоэффициент самозапуска ЭД, КсзпДлина кабельной линии Lкл, км1234567898004,551,32,02,80,90

Таблица 1.2 — Параметры трансформатора и энергосистемы

Послед. цифра шифраТип трансформатораUвн, кВUнн, кВSкз.макс, МВАSкз.мин, МВАДлина ВЛ, км12345677ТРДН-32000/1101156,3-6,32700250060

Доп. данные.

Uкз% мин. = 9,77

Uкз% макс. = 11,58

ΔUрег, %=±9×1,78

Рисунок 1.1 — Принципиальная схема электроснабжения подстанции

2.РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

Расчет сопротивлений

Сопротивления системы

(2.1)

Сопротивление линии

(2.2)

Сопротивления трансформатора

(2.3)

Сопротивление кабельной линии

(2.4)

Расчет токов КЗ в различных точках

Расчет токов КЗ в точке К-1

(2.5)

Расчет токов КЗ в точке К-2

(2.6)

Расчет токов КЗ в точке К-3

(2.7)

Расчет токов КЗ в точке К-4

(2.8)

Полученные токи вносим в таблицу.(2.1.)

К-1К-2К-3К-4Imin12,532,270,860,643Imax13,552,30,960,696

ЗАЩИТА ПИТАЮЩЕЙ ЛИНИИ

Расчет уставок токовых защит ЛЭП

Ток срабатывания токовой отсечки выбирается по следующему условию:

(3.1)

По условию отстройки от броска намагничивающего тока силового трансформатора Т1:

(3.2)

(3.3)

Выбираем большее из двух полученных значений. Чувствительность ТО характеризуется коэффициентом чувствительности при 2х фазном КЗ в конце линии К-2.

(3.4)

Ток срабатывания второй ступени токовой защиты МТЗ определяется следующим образом:

(3.5)

;=0,85

(3.6)

Селективность действия МТЗ будет обеспечена по след. условию.

(3.7)

Проверим чувствительность защиты при КЗ в конце основной зоны защиты (в точке К-2)

(3.8)

Коэффициент чувствительности в точке К-3

(3.9)

4.ЗАЩИТЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Расчет уставок защит трансформаторов

Выбор уставок дифференциальной защиты необходимо вначале произвести для реле РНТ-565 и в следующей последовательности:

Определяются номинальные значения первичных и вторичных токов для обеих сторон защищаемого трансформатора

(4.1)

(4.2)

В целях повышения надежности защиты для уменьшения полных погрешностей трансформатора тока принимаем немного завышенные значения

44 стр., 21832 слов

Трансформаторы тока назначение и принцип действия

... и измерения электрических параметров, правильность и надежность действия релейной защиты при повреждениях электрического оборудования и линий электропередач. Измерительные трансформаторы тока и напряжения предназначены для уменьшения первичных токов и ... цепи. Компенсаторы постоянного тока. Назначение и принцип работы Характерной особенностью компенсационного принципа является отсутствие тока в цепи ...

(4.3)

Определяется первичный ток срабатывания защиты по условию отстройки от тока небаланса:

(4.4)

где kн — коэффициент надежности, kн = 1,3 для реле РНТ-565

Iк.макс — максимальный ток трехфазного к.з. за трансформатором, кА

kапер — коэффициент, учитывающий появление апериодической составляющей при коротком замыкании, kапер = 1 для реле с БНТ

kодн — коэффициент однотипности трансформаторов тока, kодн = 1

ε — коэффициент, учитывающий 10%-ную погрешность трансформаторов тока, ε = 0,1

ΔUрег — половина суммарного диапазона регулирования напряжения РПН

(4.5)

Чувствительность защиты удовлетворяет требованиям ПУЭ, продолжаем расчеты с применением РНТ-565

За основную сторону берем НН-6,6кВ.

(4.6)

релейный защита автоматика замыкание

(4.7)

Fср=100А

(4.8)

(4.9)

(4.10)

Расчет максимальной токовой защиты трансформатора

Определим возможность применения МТЗ без пуска по напряжению. Защита должна быть отстроена от;

  • От суммарного тока нагрузки своего трансформатора и тока самозапуска нагрузки другого.

От токов самозапуска нагрузки при длительной работе одного трансформатора перегрузкой.

По 1п ток ср. МТЗ без пуска по напряжению определяется по формуле

(4.11)

;

(4.12)

(4.13)

По 2п ток ср. МТЗ без пуска по напряжению определяется по формуле.

(4.14)

Принимаем окончательно больший ток срабатывания равной 1146,8А

Проверим коэффициент чувствительности при 2х фазном КЗ на НН трансформатора.

(4.15)

Так как чувствительность не проходит, считаем с пуском по напряжению

(4.16)

(4.17)

;

(4.18)

При КЗ в конце основной защиты К-3

Проверяем чувствительность защиты при КЗ в конце зоны резервирования т.К-4

(4.19)

;

<