Релейная защита элементов электрических систем

Skhema_podstantsii.cdw

rz1ch.cdw

К максимальной токовой
защите с пускм напряжения
перегрузки и реле тока и
устройство охлаждения
защите трансформатора
защите трансформатра
Максимальная токовая
устройства охлаждения
К измерительным приборам
напряжения шин 10 кВ
Дифференцальная защита
Выходные промежуточные реле
Контроль исправностей
цепей оперативного тока
Повторители пусковых
Максимальные токовые защиты
с пуском напряжения на ответвлениях
к секциям шин 10 кВ
Защита от перегрузки
трансформаторов напряжения
От защит при дуговых
замыканиях в КРУ 10 кВ
Принципиаьная схема релейной защиты понижающего
двухобмоточного трансформатора 110 кВ
с расщепленной обмоткой низшего напряжения
Дифференциальная защита выполнена с одним
комлектом реле ДЗТ-11
Цепи переменного тока
Цепи оперативного постоянного тока

KursovayaSRR_g (1).docx

Министерство образования и науки РФ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
«Уфимский государственный авиационный технический университет»
Кафедра: «Электромеханика»
Релейная защита элементов электрических систем
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовой работе по Релейной защите
(обозначение документа)
Выбор основного оборудования6
Выбор схем распределительных устройств7
1 Выбор схемы распределительного устройства на ВН 110 кВ7
2 Выбор схемы распределительного устройства на НН 10кВ7
Расчет токов короткого замыкания8
1 Составление расчетной схемы8
2 Составление схемы замещения цепи и определение ее параметров.8
3 Расчёт тока КЗ в точке К1 (max).10
4 Расчёт тока КЗ в точке К1 (min).11
5 Расчет тока КЗ в точке К2 (max при включенном СВ)11
6 Расчет тока КЗ в точке К2 (min при включенном СВ)12
7 Расчет тока короткого замыкания в точке К2 (max при выкл. СВ)12
8 Расчет тока короткого замыкания в точке К2 (max при выкл. СВ)13
Выбор выключателей14
1 Выбор выключателей РУВН 110 кВ14
2 Выбор выключателей на РУНН 10 кВ15
Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения16
1 Выбор измерительных трансформаторов тока 110 кВ16
2 Выбор измерительных трансформаторов тока 10 кВ16
3 Выбор измерительных трансформаторов напряжения 110 кВ16
4 Выбор измерительных трансформаторов напряжения 10 кВ17
Расчет токов нулевой последовательности18
1 Расчет параметров схемы замещения18
2 Преобразование схемы к простейшему виду относительно точки кз19
Расчёт защиты трансформатора22
2 Выбор типа реле и его уставок22
3 Дифференциальная токовая защита на реле ДЗТ-1123
4 МТЗ с пуском по напряжению27
5 Расчет ткз за кабельной линией29
6 МТЗ от перегрузки30
В данном курсовом проекте произведен выбор мощности трансформаторов на подстанции. Расчет количества линий на стороне НН. Выбраны схемы распределительных устройств. Рассчитаны токи трехфазного короткого замыкания. Выбраны выключатели трансформаторы тока и напряжения.
Рассчитана основная и резервная релейная защита трансформатора подстанции 11010кВ.
Качество и надёжность электроснабжения является приоритетным в народном хозяйстве поэтому системы защиты трансформаторов и оборудования станций и подстанций имеет важное значение.
Цель курсового проекта – спроектировать электрическую часть понижающей подстанции 11010 кВ.
В курсовом проекте выбраны число линий на НН схемы распределительных устройств выполнен расчет токов трехфазных коротких замыканий выбраны выключатели типы трансформаторов тока и напряжения выполнен расчет основной и резервной защиты силового трансформатора.
Понижающие подстанции предназначены для распределения энергии по сети НН и создания пунктов соединения сети ВН (коммутационных пунктов). Классификация подстанций по их месту и способу присоединения к сети нормативными документами не установлена. Исходя из применяющихся типов конфигурации сети и возможных схем присоединения подстанций их можно подразделить на: тупиковые ответвительные проходные и узловые.
В соответствии с заданием выдана структурная схема объекта и необходимые данные для проектирования курсового проекта.
Рисунок 1.1 – Схема электрической сети.
Дана подстанция ПС3. Необходимо рассчитать основную и дополнительную защиту трансформатора.
Таблица 1.1 – Напряжения и активные мощности подстанций.
Таблица 1. – Токи КЗ на шинах ЭС и длина линий.
Токи КЗ на шинах ЭС1 кА
Токи КЗ на шинах ЭС2 кА
Выбор основного оборудования
Выбираем два параллельно работающих трансформатора. Выбранные трансформаторы должны обеспечивать питание всех потребителей при оптимальной загрузки трансформатора - (07-08) Sн.т. а в аварийном режиме один трансформатор оставшийся в работе обеспечит питание потребителей с учетом перегрузки на 40%.
Условия выбора трансформаторов:
По указанным условиям определяем параметры выбираемых трансформаторов:
Принимаем трансформатор ТРДН-40000110.
Проверка трансформатора на аварийный режим:
Трансформатор проходит проверку.
Таблица 2.1– Технические данные трансформатора.
Выбор схем распределительных устройств
1 Выбор схемы распределительного устройства на ВН 110 кВ
Согласно выданному заданию на стороне ВН 4 линии.
Распределительное устройство высокого напряжения имеет шесть присоединений. Для подстанций с количеством присоединений шесть на напряжение 110-220 кВ применяется схема РУ «две рабочие системы шин».
2 Выбор схемы распределительного устройства на НН 10кВ
Для выбора схемы РУНН необходимо рассчитать количество отходящих линий:
Для надежности и удобства принимают количество линий равным 12.
Для РУ 6-35 кВ применяется схема «Две секционированные выключателями системы сборных шин. На каждую цепь необходим один выключатель который служит для включения и отключения цепи в нормальном и аварийном режиме. Достоинством схемы является простота.
Расчет токов короткого замыкания
Расчет токов КЗ производится с целью проверки выбранного электрооборудования выбора уставок релейной защиты. При расчёте тока КЗ допускается не учитывать:
ток намагничивания силовых трансформаторов и автотрансформаторов;
насыщение магнитных систем электрических маши;
сдвиг по фазе ЭДС и изменение частоты вращения роторов синхронных
генераторов компенсаторов и электродвигателей если продолжительность КЗ не
В соответствии с заданным заданием рассчитываются токи КЗ на линиях 110 кВ и на шинах ВН и НН за трансформатором.
1 Составление расчетной схемы
Расчетная схема электроустановки - упрощенная однолинейная схема установки с указанием всех элементов. Вид расчетной схемы будет следующим:
Рисунок 4.1 - Расчетная схема
2 Составление схемы замещения цепи и определение ее параметров.
Схема замещения - электрическая схема соответствующая по исходным данным расчетной схеме но в которой все магнитные связи заменены электрическими.
Рисунок 4.2 - Схема замещения.
Расчет параметров схемы замещения а также токов КЗ произведем в именованных единицах. Базисную мощность условно примем для упрощения выполнения вычислительных операций.
Расчёт сопротивлений систем:
Расчёт сопротивлений линий:
Расчёт сопротивлений трансформаторов:
3 Расчёт тока КЗ в точке К1 (max).
Составим схему замещения для расчёта КЗ в точке К1.
Рисунок 4.3 - Схема замещения для расчёта КЗ в точке К1 (max).
4 Расчёт тока КЗ в точке К1 (min).
Рисунок 4.4 - Схема замещения для расчёта КЗ в точке К1 (max).
5 Расчет тока КЗ в точке К2 (max при включенном СВ)
Составим схему замещения для точки К2 при включенном СВ.
Рисунок 4.5 - Схема замещения для расчёта КЗ в точке К2 (при вкл. СВ)
6 Расчет тока КЗ в точке К2 (min при включенном СВ)
Рисунок 4.6 - Схема замещения для расчёта КЗ в точке К2 (при вкл. СВ)
7 Расчет тока короткого замыкания в точке К2 (max при выкл. СВ)
Составим схему замещения для точки К2 при выключенном СВ.
Рисунок 4.7 - Схема замещения для точки К2 при выключенном СВ.
8 Расчет тока короткого замыкания в точке К2 (max при выкл. СВ)
Рисунок 4.8 - Схема замещения для точки К2 при выключенном СВ.
Таблица 4.1 Сводная таблица токов КЗ
1 Выбор выключателей РУВН 110 кВ
В пределах РУ выключатели выбираются по цепи самого мощного присоединения в нашем случае это трансформаторы ТРДН-40000110.
Выключатели выбираются по следующим условиям:
Номинальный и максимальный ток цепи:
По полученным данным выбираем выключатель ВЭБ-110 У1:
ВЭ - выключатель элегазовый;
У - конструктивное исполнение;
0 - номинальное напряжение кВ.
Таблица 5.1 – Технические данные выключателя ВЭБ-110
2 Выбор выключателей на РУНН 10 кВ
2.1 Выбор выключателей в цепи трансформаторов связи
По полученным данным выбираем вакуумный выключатель ВВД63-10.
Таблица 5.2– Технические данные выключателя ВВД63-10
2.2 Выбор выключателей на отходящие линии с шин НН
Таблица 5.3– Технические данные выключателя ВВД63-10
Выбор измерительных трансформаторов тока и напряжения
1 Выбор измерительных трансформаторов тока 110 кВ
Трансформаторы тока устанавливаются на каждом выключателе. Выбираем трансформатор тока встроенный в выключатель.
Выбираем трансформатор тока типа ТВГ-110-6005 У2 (трансформатор тока встроенный в выключатель).
Таблица 6.1 – Технические данные трансформатора ТВГ-110-6005 У2
2 Выбор измерительных трансформаторов тока 10 кВ
На низкую сторону трансформатора устанавливаем комплектные распределительные устройства серии КУ 10С поставляемые со встроенными трансформаторами тока серии ТЛК-10.
Таблица 6.2 – Технические данные трансформатора ТЛК-10
3 Выбор измерительных трансформаторов напряжения 110 кВ
Трансформаторы напряжения выбирают только по номинальному напряжению.
Выбираем трансформатор ЗНОГ-110-79 У3.
Таблица 6.3 – Технические данные трансформатора ЗНОГ-110-79 У3.
Sном ВА в классе точности
4 Выбор измерительных трансформаторов напряжения 10 кВ
Выбираем трансформатор серии ЗНОЛ-10 (трансформатор напряжения заземленный однофазный с литой изоляцией).
Таблица 6.4 – Технические данные трансформатора ЗНОЛ-10
Расчет токов нулевой последовательности
1 Расчет параметров схемы замещения
Рисунок 7.1 – Схема замещения нулевой последовательности
1.1 Расчет сопротивлений систем
1.2 Расчет сопротивлений линий
1.3 Расчет сопротивлений трансформаторов
Для ПС1 принимаем трансформатор ТДТН-4000035 с учётом РПН:
Для ПС2 принимаем трансформатор ТРДН-40000110 с учётом РПН:
Для ПС3 принимаем трансформатор ТРДН-40000110 с учётом РПН:
Для ПС4 принимаем трансформатор ТДН-20000110 с учётом РПН:
2 Преобразование схемы к простейшему виду относительно точки кз
Рисунок 7.2 – Схема замещения для расчета кз в т. К1
Рисунок 7.3 – Схема замещения для расчета кз в т. К1
Рисунок 7.4 – Схема замещения для расчета кз в т. К1
– Сопротивлении прямой последовательности;
– Сопротивление обратной последовательности ;
– Сопротивление нулевой последовательности.
Расчёт защиты трансформатора
К характеристикам повреждениям маслонаполненного трансформатора относятся кз между обмотками (междуфазные) витковые замыкания одной фазы «пожар» стали магнитопровода утечка масла из бака неисправности маслонаполненного контактора переключателя ответвлений устройства регулирования напряжения под нагрузкой (РПН) и др.
При кз происходит ускоренное протекание масла или его смеси с газом из бака трансформатора в расширитель. В процессе эксплуатаций возможно также снижение уровня масла или выделение газа по разным причинам.
Нарушение нормальной работы контактора РПН может быть вызвано повреждением изоляции ослаблением пружин механизма старением контактов что ведет к замедлению и нечёткости переключения.
Защита реагирующая на указанные повреждения называется «газовой».
Газовые реле предназначены для защиты трансформаторов имеющих расширитель от повреждений внутри бака при которых происходит выделение газа снижение уровня масла или возникновение ускоренного потока масла из бака трансформатора в расширитель.
Струйные реле предназначены для защиты контакторов РПН трансформаторов от повреждений сопровождающих возникновением ускоренного потока масла из бака контактора в расширитель.
Газовая защита предусматривается:
- для трансформатора мощностью более 63 МВА и более.
- для внутрицеховых понижающих трансформаторов мощностью 630кВА и более.
2 Выбор типа реле и его уставок
При выборе типа газового и струйного реле необходимо учитывать:
-место установки реле (бак трансформатора или бак РПН);
-диаметр проходного отверстия присоединения фланца;
-мощность и вид охлаждения трансформатора.
Основным элементом газовой защиты трансформатора является газовое реле которое устанавливается в маслопроводе между расширителем и баком трансформатора. Для защиты трансформатора от внутренних повреждений используется реле типа РГТ-50 (диаметр проходного сечения-50 мм форма фланца-круглый). Реле срабатывает тогда когда скорость движения масла и газов достигает 065мс.
Основным элементом защиты бака РПН является струйное которое устанавливается в трубопровод между головкой ступенчатого переключателя и расширителем. Для защиты бака РПН от повреждений используется реле типа РСТ25 (скорость потока масла 25мс).
3 Дифференциальная токовая защита на реле ДЗТ-11
Определяем первичные токи для всех сторон защищаемого трансформатора:
Коэффициенты трансформации и схемы соединений трансформаторов тока
(т.к. ток проходящий по каждой из сторон НН равен половине т.е. 11547 А).
Вторичные токи в плечах защиты:
- коэффициент схемы.
За основную сторону принимаем сторону ВН.
Определяем ориентировочное значение первичного минимального тока срабатывания защиты без учёта составляющей тока небаланса по условию отстройки от броска тока намагничивания при включении ненагруженного трансформатора:
- номинальный ток соответствующей номинальному напряжению среднего ответвления РПН и номинальной мощности трансформатора.
Определяется ток срабатывания реле на основной стороне:
Число витков обмотки НТТ реле для основной стороны:
– минимальная магнитодвижущая сила срабатывания реле при отсутствии торможения.
Принимаем ближайшее меньшее целое число витков витков.
Число витков рабочей обмотки НТТ для неосновной стороны НН:
Принимаем ближайшее большее целое число витков витков.
Первичный ток небаланса:
- составляющая тока небаланса обусловленная погрешностью трансформаторов тока;
- составляющая тока небаланса обусловленная регулированием напряжения;
- составляющая тока небаланса обусловленная неравенством вторичных токов в плечах защиты.
где- максимальный ток внешнего трёхфазного короткого замыкания;
- коэффициент учитывающий переходный режим;
- коэффициент однотипности трансформатора тока;
- относительное значение полной погрешности трансформатора;
- относительная погрешность обусловленная регулированием напряжения на сторонах защищаемого трансформатора;
- коэффициент токораспределения;
- расчетное число витков обмотки НТТ реле для неосновных сторон;
- принятые целые числа витков для соответствующих сторон;
- коэффициент токораспределения.
Число витков тормозной обмотки:
Принимаем большее значение.
- коэффициент отстройки учитывающий ошибку реле и необходимый запас.
Чувствительность защиты при отсутствии торможения:
Рисунок 8.1 - Схема подключения обмоток ДЗТ-11
4 МТЗ с пуском по напряжению
Расчет защиты со стороны 110кВ:
Ток срабатывания защиты
- коэффициент отстройки;
- коэффициент возврата.
Ток срабатывания реле
- коэффициент схемы и коэффициент трансформации трансформатора тока защиты.
Выберем реле РТ14010 с параллельным соединением катушек.
Чувствительность защиты при кз на шинах 10 кВ
Расчет защиты со стороны 10кВ:
Выбираем реле РТ14020 с параллельным соединением катушек.
Чувствительность защиты при кз на шинах 10кВ
Напряжение срабатывания защиты
1 Для реле минимального напряжения
=(085-09)-минимальное междуфазное напряжение вместе установки защиты в условиях само запуска после отключения внешнего кз принимается ориентировочно;
– минимальное напряжение расчётной стороны.
2 Для фильтра-реле обратной последовательности
Напряжение срабатывания реле
- коэффициент трансформации трансформатора напряжения защиты.
Выбираем реле РН-154160.
2 Для фильтра-реле обратной последовательности (используется реле типа РСН-13)
Выбор времени срабатывания защиты
Время срабатывания защиты выбирается из условия обеспечения селективности согласованием с защитами предыдущих элементов.
время срабатывания защиты смежного участка;
ступень селективности величина которой зависит от установленного реле времени.
не должно превышать:
- 4с — при кз на сторонах
- 3с — при кз на сторонах
5 Расчет ткз за кабельной линией
Рассчитываем полное сопротивление кабеля
удельное сопротивление кабеля;
удельная проводимость кабеля;
удельная проводимость алюминиевого кабеля;
удельная проводимость медного кабеля;
сечение кабеля определяемое по допустимому току нагрузки:
нагрузка кабеля кВТ;
номинальое напряжение кВ.
По [13] выбирается ближайшее большее значение допустимого тока и соответствующее ему значение сечения кабеля.
Рассчитываем тока кз за кабельной линией приведенной на стороне НН
номинальное напряжение на шинах НН трансформатора
суммарное сопротивление схемы замещения на стороне НН трансформатора приведенное к стороне НН.
Т.к. не хватает исходных данных кабельной линии 10 кВ дальнейший расчёт не введём по пункту 8 не ведем.
Со стороны ВН (с учетом РПН)
= 15 – Коэффициент отстройки;
= 08 – коэффициент возврата.
Выбираем реле РТ14010 с параллельным соединением катушек
Выбираем реле РТ1406 с параллельным соединением катушек.
Время срабатывания защиты
Выбираем реле времени РВ-01 с диапазоном уставок 01-10с.
Б.Н. Неклепаев И.П. Крючков. Электрическая часть станций и под-станций. Справочные материалы. – М. Энергоатомиздат 1989 – 608
Рожкова Л. Д. Карнеева Л. К. Электрооборудование электрических станций и подстанций. Учебник для техникумов. М.: «Энергия» 2000.
Руководящие указания по релейной защите. Выпуск 13а. Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110-500кВ. М. «ЭНЕРГОВАТОМИЗДАТ» 1985.