• RU
  • icon На проверке: 13
Меню

«Релейная защита и автоматика»

  • Добавлен: 11.12.2019
  • Размер: 830 KB
  • Закачек: 1
Узнать, как скачать этот материал

Описание

курсовой проект по дисциплине «Релейная защита и автоматика» на тему: «Расчет и выбор защиты»

Состав проекта

icon
icon
icon 2.doc
icon Введение.doc
icon Заключение.doc
icon Приложение.doc
icon РЗ.doc
icon Содержание.doc
icon списокисп. литер..doc
icon
icon REL 511 линий.doc
icon Защита от замыканий на землю.doc
icon Защита транса с АВВ Дифф.doc
icon РЕТ 521.doc
icon Схема1Релейка.doc
icon Схемалар.doc
icon Титул.doc

Дополнительная информация

Контент чертежей

icon 2.doc

1.1. Исходные данные.
номинальный ток отключения выключателя установленного на стороне высшего напряжения понижающих трансформаторов Т1 Т2 ;
напряжение Uс=110 кВ;
протяженность воздушных линий Л1Л2 lл1л2=15 км.
номинальная мощность трансформаторов: ST1Т2=40 МВА;
Данные по потребителям 6 кВ (нагрузки Н1 Н2):
напряжение Uном= 6 кВ;
суммарная мощность нагрузок Sн1Σ = 4448 МВА;
наибольший ток срабатывания защит Iсз=110 кА;
максимальное время срабатывания защит tсз=003с;
длина линий lл3= lл4=02км.
суммарная мощность нагрузок Н3 Н4 SнΣ = 045 МВА;
мощность самой удаленной нагрузки Sн=40 кВт;
наибольший ток срабатывания отсечек выключателей Iсов=125 кА;
максимальное время срабатывания отсечки выключателей tср=002с.
Принимаемые допущения:
удельное индуктивное сопротивление воздушных линий напряжением 35 220 кВ принимаем равным 04 Омкм;
Параметры электрооборудования.
На главной понизительной подстанции (ГПП) установлены трансформаторы T1Т2 (2 х ЛТДН-40000):
Таблица 1.1.1. Каталожные данные трансформатора ЛТДН-40000.
Расчетные значения напряжения короткого замыкания на крайних ответвлениях регулируемой обмотки по таблице П.8 [2]:
Uк%=1199 % -1424% Uвн=9862 кВ
Uк%=90 % +1424% Uвн=13138 кВ.
Для питания цеха мокрого самоизмельчения установлен трансформатор ТМ-6300.
Таблица 1.1.2. Каталожные данные трансформатора ТМ-6300.
Выбираем сечение кабеля который соединяет трансформатор с РП-6кВ по (1.1.1) и (1.1.2):
Расчетный ток по (1.1.3):
С учетом поправочных коэффициентов при температуре окружающей среды – кп1=094 и по условиям прокладки – кп2=1 (прокладка одиночного кабеля) длительно допустимый ток по (1.1.4):
По таблице 1.3.7 [5] стр. 27 выбираем подпиточную шину для присоединения трансформатора с РП-6 кВ с длительно допустимым током Iд.д.=870А r0 = 0102Омкм x0 = 012Омкм сечением 60х6.
2. Расчет токов короткого замыкания.
)Короткое замыкание в точке К1.
Рис. 1.2.1. Короткое замыкание в точке К1.
Индуктивное сопротивление системы:
где - предельный ток отключения выключателя.
где – удельное сопротивление воздушных ЛЭП.
Х4 = Хс+ХЛ1 = 001+ 06 = 061 Ом (1.2.3)
Приводим к напряжению 63 кВ с учетом крайних положений РПН трансформатора Т1:
Токи трехфазного короткого замыкания:
Токи двухфазного короткого замыкания:
)Короткое замыкание в точке К2:
Рис. 1.2.2. Короткое замыкание в точке К2.
Сопротивления кабельной линии:
где n – количество кабелей.
Токи трехфазного короткого замыкания по (1.2.18) и (1.2.19):
)Короткое замыкание в точке К3:
Рис. 1.2.3. Короткое замыкание в точке К3.
Ток короткого замыкания в точке К3:
Ток двухфазного короткого замыкания:
)Расчет с учетом активного сопротивления.
Принимаем переходное сопротивление дуги в месте короткого замыкания: RПЕР=15 мОм.
Ток трехфазного короткого замыкания:
Ток двухфазного короткого замыкания:
Ток в месте однофазного замыкания:
Таблица 1.2.1. Результаты расчета токов короткого замыкания.
Токи короткого замыкания кА
3. Расчет токов самозапуска.
В нашем случае самозапуск двигателей произойдет после того когда линия ведущая для питания электродвигателей (через трансформаторы Т3Т4) отключится двигатели затормозятся а затем при срабатывании АВР или АПВ включится выключатель Q. На двигатели начнет подаваться напряжение и они разгонятся. В этом случае произойдет их самозапуск.
Рис. 1.3.1. Схема для определения токов самозапуска.
Определим ток самозапуска электродвигателей. Рассчитываем сопротивление двигателей участвующих в самозапуске и приводим их сразу к напряжению высокой стороны 6 кВ.
- сопротивление кабеля.
Определяем значение сопротивления в режиме самозапуска коэффициент самозапуска Кзап=13:
Находим эквивалентное сопротивление сети:
Коэффициент самозапуска:
Для защиты линии мы применим устройство защиты и линий SPAC 801. Комплектные устройства защиты управления и автоматики распределительных сетей серии SPAC 801 (терминалы) выполнены на микропроцессорной элементной базе и предназначены для защиты и автоматики линии напряжением 6 - 10 кВ.
В состав защиты входят:
максимальная токовая защита (МТЗ) – основная защита;
мгновенная токовая отсечка (МТО);
защита от замыканий на землю.
Основные технические данные защиты SPAC 801:
Номинальный переменный ток In А:
защиты от междуфазных замыканий 1 и 5
защиты от замыканий на землю 02 и 1
Номинальное напряжение:
постоянного (выпрямленного переменного) оперативного тока В 220 или 110
Номинальная частота Гц 50 или 60
Диапазон рабочих напряжений постоянного или
выпрямленного переменного оперативного тока В 88 - 242
Диапазон рабочих температур-25 +550С
Средний срок службы не менее 25 лет
Средняя наработка на отказ не менее 50 тыс. час.
Масса не более 85 кг
Гарантийный срок 3 года
4.1. Максимальная токовая защита
МТЗ не должна срабатывать при послеаварийных перегрузках возникающих после отключения так же должна осуществляться выдержка времени на смежном элементе:
где Квоз=085 и Котс=115 – коэффициенты возврата и отстройки для реле типа РЭВ-310.
МТЗ должна быть согласована по току с защитами смежных элементов.
- Согласуем с защитой Н3 при условии что ток срабатывания МТЗ Н3 больше тока срабатывания МТЗ Т3;
- Считаем что Н3 питается по одной линии.
где Iсз.макс – максимальная из защит нижележащих элементов (Т3 и Н3);
- токи оставшихся нагрузок (при условии что Т4 может быть отключен);
Кнс=15 – коэффициент надежности согласования для реле РЭВ-310.
Окончательно из двух условий принимаем IсзЛ3=3кА.
Номинальный ток ТТ защиты.
Принимаем: схема соединения ТТ – неполная звезда.
Ток срабатывания реле:
где =1 – коэффициент схемы при трехфазном КЗ.
Выбираем реле РЭВ-310: I=15 600 А.
Мощность потребляемая реле при минимальной установке Sр=06 ВА.
Сопротивление обмотки реле:
Коэффициент чувствительности:
в режиме основного действия
в режиме дальнего резервирования
ПУЭ допускается иметь 12 при КЗ за маломощными трансформаторами. На Т3 должна быть установлена защита нулевой последовательности.
Время срабатывания МТЗ линии ЛЗ
Определяется исходя из двух условий:
tсзмтзЛЗ=tсзН3+t; tсзмтзЛЗ=tсзТ3+t (1.4.1.7)
где tсзН3 и tсзТ3 – максимальное время срабатывания защит нагрузки Н3 и трансформатора Т3;
t – ступень селективности равная 05 с.
Так как tсзТ3 неизвестно считаем что tсзН3> tсзТ3 тогда определяющим будет условие 1 по (1.4.7):
tсзмтзЛЗ= tсзН3+t=003+05=0503 с
4.2. Мгновенная токовая отсечка
Эффективность токовой отсечки можно оценить коэффициентом чувствительности который должен быть около 12 при коротком замыкании в месте установки защиты в наиболее благоприятном по условию чувствительности режиме ( при коротком замыкании в начале линии).
где Котс=1 - для реле РЭВ-310.
В данном случае токовая отсечка эффективна.
Iсз – ток срабатывания МТО.
Тип ТТ: ТПЛМ-10 с параметрами: Iном=5-400А Uном=10 кВ.
По кривым предельной кратности для значения К10=62 рис. П.4 [2]:
Чтобы ТТ работал с погрешностью в пределах 10% необходимо выполнение условия:
Zнрасч≤Zндол (1.4.2.4)
Zнрасч=2×Rпр+2×Zр+Rконт=2×011+2×0024+01=0368 Ом (1.4.2.5)
где Ом – сопротивление измерительных проводов;
=15 м – длина проводов;
γ =345 – удельная проводимость проводов;
S=4 мм2 – сечение проводов;
Zр – сопротивление обмотки реле;
Rконт – переходное сопротивление контактов.
Условие (1.4.11) выполняется: Zнрасч=011 Ом ≤ Zндол=126 Ом.
Погрешность ТТ при коротком замыкании в месте установки защиты (точка К1).
Необходимо выполнение условия:
fрасч≤fдол (1.4.2.6)
Обобщенный коэффициент:
Определяем кратности:
По кривым предельной кратности при Zнагр.расч=0368 Ом рис. П.4 [2]:
- погрешность ТТ не превысит 10% - fрасч≤01 (1.4.2.9)
При коротком замыкании в месте установки защиты напряжение на вторичной обмотке ТТ не должно превышать предельно допустимой величины.
В нашем случае условие выполняется.
4.3. Защита от замыканий на землю
Возьмем защиту от замыканий на землю из серии защит SPAC. Сигнализация замыканий на землю производится двухступенчатым органом напряжения нулевой последовательности в блоке SPCU 1C6. Выдержки времени ступеней устанавливаются в блоке SPCU 1C6.
Срабатывание ступеней защиты сигнализируется светодиодом в блоке L2210 “Земля в сети 6 кВ” а действие на цепи сигнализации и отключения производится с помощью двух выходных реле:
первая ступень Uo> (сигнал 7) действует на реле К2.5;
вторая ступень Uo>> (сигнал 13) действует на реле К1.4.
Действие ступеней блокируется при срабатывании реле напряжения обратной последовательности (2) отключении автомата цепей напряжения (1) и при работе органа U1 (сигнал 12 SG17=1). При использовании одной ступени защиты рекомендуется использовать орган Uo>.
a)Защиту необходимо установить селективной;
b)Защита может иметь выдержку времени;
c)Коэффициент чувствительности должен удовлетворять требованиям.
Устанавливаем токовую защиту реагирующую на установившийся емкостной ток. Первичный ток срабатывания выбирается из условия отстройки защиты от собственного тока Iс при внешнем замыкании на землю.
Значение тока для кабельной линии:
где =125 Акм – удельное значение по табл. 2.1 [4];
n=2 – число кабелей на одном присоединении.
Собственный емкостной ток защищаемого присоединения:
Iс=12×Iск=12×05=06 А (1.4.3.2)
Iсз.расч=Котс×Кб×Iс=11×3×06=198 А (1.4.3.3)
где КБ=3 – коэффициент броска.
Наименьший суммарный емкостной ток сети:
где =17 км – суммарная длина линий.
Тип ТТ выбираем ТПЛМ-10 а тип реле РЭВ-830.
Коэффициент чувствительности удовлетворяет условию данная защита подходит для защиты линии.
5. Защита электродвигателей напряжением свыше 1 кВ.
Выбор комплектного распределительного устройства (КРУ) производим по формулам:
где и - номинальные токи и напряжения КРУ и защищаемой электроустановки;
- предельный отключаемый ток КРУ;
- номинальный ток трансформаторов тока КРУ равный номинальному току максимальных токовых реле КРУ;
- первичный ток срабатывания защиты КРУ;
- максимальный рабочий ток защищаемой электроустановки.
Для управления и защиты электродвигателей мельниц мокрого самоизмельчения и головных ленточных конвейеров выбираем комплектное устройство КРУВ-6 предназначенное для распределения электроэнергии и выполнения функции защиты и управления электроприемниками.
Амплитудное значение предельного сквозного тока короткого замыкания
Тип выключателя ВЭВМ-6.
Для защиты ячейки КРУ применим дуговую защиту. Ее устройство предназначено для сигнализации поврежденной ячейки КРУ однако предусматривается и действие на отключение. Вход от датчика дуговой защиты позволяет производить подключение устройства к изолированным шинкам или принимать сигнал от контакта.
Максимальная токовая защита (МТЗ) выполнена на реле косвенного действия РТ-40 с током срабатывания 7А и токовая отсечка (ТО) на реле прямого действия РТМ с пределами уставки 40-80. Коэффициент трансформации трансформатора тока (ТТ) nТ=.
5.1. Максимальная токовая защита
В приложении на рис. 6 показана схема токовой защиты от перегрузки асинхронного хода и замыканий на землю синхронного двигателя.
Первичный ток срабатывания защиты от перегрузки выбираем по условию отстройки от номинального рабочего тока:
где - коэффициент надежности;
- коэффициент возврата для реле РТ-40.
где - коэффициент схемы принимаемый при включении реле на разность двух фаз.
Принимаем ток срабатывания реле 35А.
Выдержку времени реле принимаем:
где - коэффициент запаса.
Время срабатывания реле должно устанавливаться в независимой части временной характеристики.
5.2. Токовая отсечка
Первичный ток срабатывания выбирается по условию отстройки от максимального действующего значения тока протекающего по обмотке статора ЭД при его пуске.
Первичный ток срабатывания защиты:
где - коэффициент отстройки защиты (для синхронных ЭД [5]);
- кратность пускового тока.
Рис.1.5.1. Схема реле включенное на разность токов двух фаз.
На шкале уставок реле максимально-токовых реле в приводе ячейки имеются шесть делений которые соответствуют 100 140 160 200 250 и 300% номинального тока ячейки. У КРУВ-6 на эти цифры соответствуют 25 28 31 34 37 40 (условные обозначения на шкале уставок) или действительному току 300 420 480 600 750 900 и 1800А. Так как больше 1800 поставим уставку на деление 40 что будет соответствовать 1800 А.
Чувствительность токовой отсечки:
где - минимальное значение тока металлического двухфазного КЗ при повреждениях на выводах обмотки статора СД.
Чувствительность токовой отсечки удовлетворяет условию.
6. Защита трансформаторов.
6.1. Защита трансформатора Т3.
Применяем дифференциальную защиту трансформаторов терминала RET 521. RET 521 является терминалом нового поколения. Он включает функциональные блоки дифференциальной защиты (DIFP) максимальной токовой защиты и ряд других. Терминал RET 521 может применяться для защиты двухобмоточных и трехобмоточных трансформаторов и шунтирующих реакторов.
Расчет номинальных первичных токов защищаемого трансформатора.
Номинальный ток стороны А:
где - коэффициент схемы при соединении ТТ в треугольник.
Номинальный ток стороны Б:
где - коэффициент схемы при соединении ТТ в неполную звезду.
Основной является сторона Б.
Ток срабатывания защиты:
где I1номБ – ток защищаемого трансформатора.
Определяем ток срабатывания реле приведенный к основной стороне:
Определяем число витков обмотки НТТ реле для основной стороны:
где Fср – магнитодвижущая сила срабатывания.
Округляем: Wосн.факт= 2 витка.
Определяем число витков обмотки НТТ реле для неосновной стороны:
Округляем в ближайшую сторону: Wнеосн.факт= 2 витка.
Расчетный ток небаланса:
где - обусловлен погрешностью ТТ:
где Кпер=1 – коэффициент учитывающий переходный режим;
Кодн=1 – коэффициент однотипности ТТ;
=01 – относительное значение полной погрешности ТТ;
обусловлена регулированием коэффициента трансформации защищаемого трансформатора под нагрузкой:
обусловлена округлением числа витков неосновной обмотки:
Тормозную обмотку устанавливаем на низкой стороне защищаемого трансформатора.
Определяем число витков тормозной обмотки НТТ реле:
где Iторм – первичный тормозной ток при внешнем КЗ: ;
tg α – тангенс угла наклона касательной к тормозной характеристике реле соответствующей минимальному торможению рис. 4.1 [3].
Округляем в большую сторону: Wторм.факт= 1 виток.
Рассмотрим двухфазное КЗ за трансформатором но в зоне действия защиты – точка .
Обтекаются током только ТТ стороны ВН.
Токи приведенные к стороне ВН:
Защита трансформатора от сверхтоков обусловленных внешними КЗ (резервная защита).
Устанавливаем МТЗ с комбинированным пуском по напряжению.
Первичный ток срабатывания защиты определяется по условию отстройки от номинального тока силового трансформатора на стороне где установлена защита:
где Котс=125 – коэффициент отстройки учитывающий ошибку реле необходимый запас и возможность увеличения номинального тока при регулировании напряжения;
Квоз=08 – коэффициент возврата.
Первичное напряжение срабатывания реле определяется по условию возврата реле в исходное состояние после ликвидации внешнего короткого замыкания:
где Uмин=085×Uном – междуфазное напряжение в месте установки ТН защиты в условиях самозапуска после отключения внешнего короткого замыкания;
Котс=125 и Квоз=08 – коэффициенты отстройки и возврата.
Напряжение срабатывания фильтра-реле обратной последовательности определяется исходя из минимальной уставки устройства:
Оценка коэффициентов чувствительности производится по двум расчетным точкам короткого замыкания.
Коэффициент чувствительности по току:
– ток срабатывания реле (ТТ такие же как и для дифференциальной защиты).
Коэффициент чувствительности в режиме основного действия:
где – минимальный ток в реле при КЗ в точке К1;
- коэффициент схемы при двухфазном КЗ.
Коэффициент чувствительности в режиме дальнего резервирования:
где – минимальный ток в реле при КЗ в точке К2;
Приведенный к ВН ток КЗ:
Коэффициент чувствительности реле минимального напряжения в режиме дальнего резервирования.
где Квоз=125 – коэффициент возврата;
Первичное значение междуфазного напряжения в месте установки ТН защиты при металлическом КЗ между фазами в расчетной точке обуславливающей его наибольшее значение (точка К2):
Коэффициент чувствительности фильтра-реле обратной последовательности при КЗ в точке К2:
Первичное междуфазное напряжение в месте установки ТН защиты при металлическом КЗ между двумя фазами в расчетной точке обуславливающей его наименьшее значение:
Время срабатывания защиты:
tср=tср+2Δt=003 с (1.6.1.28)
Защита от сверхтоков перегрузки
Перегрузка обычно является симметричной поэтому защита от перегрузки выполняется одним реле тока включенным в цепь одного из ТТ защиты от внешних коротких замыканий.
Так же применяем максимальную токовую защиту двухобмоточного трансформатора.
где Котс=105 – коэффициент отстройки учитывающий только погрешность в токе срабатывания.
Для отстройки от кратковременных перегрузок и коротких замыканий предусматривается реле времени рассчитанное на длительное прохождение тока в его обмотках. Выдержка времени принимается на две ступени селективности больше чем время срабатывания защиты трансформатора от внешних коротких замыканий.
tср.пер=tсрМТЗТЗ+2Δt=20+2×05=30 с (1.6.1.31)
Газовая защита трансформатора.
Так как у нас трансформатор масляный то необходимо применять газовую защиту трансформатора. Для защиты применим газовую защиту из серии SPAC.
При использовании устройства для защиты трансформаторов малой мощности сигнал от отключающего контакта газового реле установленного на трансформаторе может быть переведен с помощью внешнего переключателя как для действия на сигнал (вход Х19:13) так и на отключение (вход Х19:12). При действии газовой защиты на сигнал обеспечивается светодиодная и контактная сигнализация с выдержкой времени порядка 10 с. Сигнальный контакт газового реле здесь не используется и может применяться по своему усмотрению.
Газовая защита на сигнал (вход Х19:13) действует с tвыд = 10 с на срабатывание реле К1.6 “Предупредительная сигнализация” К1.7 “Вызов” и зажигание светодиода VD7 “АПВ или Газовая защита”.
Газовая защита на отключение (вход Х19:12) действует на отключение без tвыд выключателя (реле К1.2) а также на срабатывание реле К1.7 “Вызов” и зажигание светодиода VD7.
Действие на отключение может быть обеспечено с организацией “защелки” выходного реле К1.2 (ключ SG17). Переключателем SG24 производится разрешениезапрет действия АПВ при работе газовой защиты на отключение.
6.2. Защита трансформатора Т1.
Дифференциальную защиту трансформатора Т1 выполним на той же схеме что и трансформатора Т3.
где I1номБ – ток защищаемого трансформатора А.
Округляем в меньшую сторону: Wосн.факт=3 витка.
Округляем в ближайшую сторону: Wнеосн.факт= 3 витка.
обусловлен погрешностью ТТ:
Округляем в большую сторону: Wторм.факт=2 витка.
Защита трансформатора от сверхтоков обусловленных внешними КЗ (резервная защита)
Устанавливаем МТЗ с комбинированным пуском по напряжению.
Первичное напряжение срабатывания реле определяется по условию возврата реле в исходное состояние после ликвидации внешнего КЗ:
где Uмин=085×Uном – междуфазное напряжение в месте установки ТН защиты в условиях самозапуска после отключения внешнего КЗ;
Оценка коэффициентов чувствительности производится по двум расчетным точкам КЗ (точки К1 и К2).
где - ток срабатывания реле (ТТ такие же как и для дифференциальной защиты).
Коэффициент чувствительности реле минимального напряжения в режиме дальнего резервирования:
tсрМТЗТ1=tсрМТЗЛЗ+2Δt=10+2×05=20 с (1.6.2.31)
Защита от сверхтоков перегрузки.
Так же для защиты применим схему максимальной токовой защиты трехобмоточного трансформатора.
Для отстройки от кратковременных перегрузок и коротких замыканий предусматривается реле времени рассчитанное на длительное прохождение тока в его обмотках. Выдержка времени принимается на две ступени селективности больше чем время срабатывания защиты трансформатора от внешних коротких замыканий.
tср.пер=tсрМТЗТЗ+2Δt=20+2×05=30 с (1.6.2.34)

icon Введение.doc

В процессе эксплуатации электрических сетей и электроустановок возникают повреждения и анормальные режимы работы приводящие к резкому увеличению тока и понижению напряжения в элементах системы электроснабжения. Особенно опасны короткие замыкания (КЗ).
В большинстве случаев при КЗ возникает электрическая дуга с высокой температурой приводящей к разрушению электрических аппаратов изоляторов и токоведущих частей. Так как при КЗ к месту повреждения притекают большие токи то возможен перегрев неповрежденных токоведущих частей что вызывает развитие аварии.
Для обеспечения надежного электроснабжения предотвращения разрушения оборудования электроустановок и сохранения устойчивой работы элементов системы необходимо возможно быстрое отключение поврежденного участка или элемента а также ликвидация опасного анормального режима. В основном для этих целей используют специальные им тематические устройства в виде релейной защиты отключающей выключатели.
Одним из основных видов анормальных режимов являются перегрузки представляющие серьезную опасность для и изоляции электродвигателей трансформаторов и генераторов. Защита от перегрузок осуществляется с выдержкой времени большей чем у защит от КЗ. Защита от перегрузок в сетях не предусматривается так как в правильно спроектированной сети перегрузки маловероятны.
Для некоторых видов электрооборудования характерны специфические повреждения и анормальные режимы а именно недопустимое снижение напряжения при самозапуске электродвигателей; витковые замыкания у трансформаторов и понижение уровня масла в кожухе; витковые замыкания
и повышение напряжения в обмотке статора замыкания в цепи возбуждения генераторов; однофазные замыкания.
Таким образом релейной защитой (РЗ) называют защиту электрических установок от возможных повреждений и анормальных режимов работы осуществляемую посредством автоматических устройств (контактных бесконтактных). Основным назначением РЗ являются выявление места повреждения и быстрое автоматическое отключение выключателем поврежденного участка или оборудования а также обнаружение нарушения нормального режима работы с последующей подачей предупредительного сигнала обслуживающему персоналу или отключением оборудования с выдержкой времени.

icon Заключение.doc

В данном курсовом проекте были использованы микропроцессорные схемы защиты и автоматики серии SPAC-800.
В ходе выполнения курсового проекта были решены следующие задачи:
определены основные параметры для расчета.
рассчитаны токи короткого замыкания и самозапуска электродвигателей.
выбраны схемы и рассчитаны защиты линии электродвигателей и трансформаторов.

icon РЗ.doc

1.1. Исходные данные.
номинальный ток отключения выключателя установленного на стороне высшего напряжения понижающих трансформаторов Т1 Т2 ;
напряжение Uс=110 кВ;
протяженность воздушных линий Л1Л2 lл1л2=15 км.
номинальная мощность трансформаторов: ST1Т2=40 МВА;
Данные по потребителям 6 кВ (нагрузки Н1 Н2):
напряжение Uном= 6 кВ;
суммарная мощность нагрузок Sн1Σ = 4448 МВА;
наибольший ток срабатывания защит Iсз=110 кА;
максимальное время срабатывания защит tсз=003с;
длина линий lл3= lл4=02км.
суммарная мощность нагрузок Н3 Н4 SнΣ = 045 МВА;
мощность самой удаленной нагрузки Sн=40 кВт;
наибольший ток срабатывания отсечек выключателей Iсов=125 кА;
максимальное время срабатывания отсечки выключателей tср=002с.
Принимаемые допущения:
удельное индуктивное сопротивление воздушных линий напряжением 35 220 кВ принимаем равным 04 Омкм;
Параметры электрооборудования.
На главной понизительной подстанции (ГПП) установлены трансформаторы T1Т2 (2 х ЛТДН-40000):
Таблица 1.1.1. Каталожные данные трансформатора ЛТДН-40000.
Расчетные значения напряжения короткого замыкания на крайних ответвлениях регулируемой обмотки по таблице П.8 [2]:
Uк%=1199 % -1424% Uвн=9862 кВ
Uк%=90 % +1424% Uвн=13138 кВ.
Для питания цеха мокрого самоизмельчения установлен трансформатор ТМ-6300.
Таблица 1.1.2. Каталожные данные трансформатора ТМ-6300.
Выбираем сечение кабеля который соединяет трансформатор с РП-6кВ по (1.1.1) и (1.1.2):
Расчетный ток по (1.1.3):
С учетом поправочных коэффициентов при температуре окружающей среды – кп1=094 и по условиям прокладки – кп2=1 (прокладка одиночного кабеля) длительно допустимый ток по (1.1.4):
По таблице 1.3.7 [5] стр. 27 выбираем подпиточную шину для присоединения трансформатора с РП-6 кВ с длительно допустимым током Iд.д.=870А r0 = 0102Омкм x0 = 012Омкм сечением 60х6.
2. Расчет токов короткого замыкания.
)Короткое замыкание в точке К1.
Рис. 1.2.1. Короткое замыкание в точке К1.
Индуктивное сопротивление системы:
где - предельный ток отключения выключателя.
где – удельное сопротивление воздушных ЛЭП.
Х4 = Хс+ХЛ1 = 001+ 06 = 061 Ом (1.2.3)
Приводим к напряжению 63 кВ с учетом крайних положений РПН трансформатора Т1:
Токи трехфазного короткого замыкания:
Токи двухфазного короткого замыкания:
)Короткое замыкание в точке К2:
Рис. 1.2.2. Короткое замыкание в точке К2.
Сопротивления кабельной линии:
где n – количество кабелей.
Токи трехфазного короткого замыкания по (1.2.18) и (1.2.19):
)Короткое замыкание в точке К3:
Рис. 1.2.3. Короткое замыкание в точке К3.
Ток короткого замыкания в точке К3:
Ток двухфазного короткого замыкания:
)Расчет с учетом активного сопротивления.
Принимаем переходное сопротивление дуги в месте короткого замыкания: RПЕР=15 мОм.
Ток трехфазного короткого замыкания:
Ток двухфазного короткого замыкания:
Ток в месте однофазного замыкания:
Таблица 1.2.1. Результаты расчета токов короткого замыкания.
Токи короткого замыкания кА
3. Расчет токов самозапуска.
В нашем случае самозапуск двигателей произойдет после того когда линия ведущая для питания электродвигателей (через трансформаторы Т3Т4) отключится двигатели затормозятся а затем при срабатывании АВР или АПВ включится выключатель Q. На двигатели начнет подаваться напряжение и они разгонятся. В этом случае произойдет их самозапуск.
Рис. 1.3.1. Схема для определения токов самозапуска.
Определим ток самозапуска электродвигателей. Рассчитываем сопротивление двигателей участвующих в самозапуске и приводим их сразу к напряжению высокой стороны 6 кВ.
- сопротивление кабеля.
Определяем значение сопротивления в режиме самозапуска коэффициент самозапуска Кзап=13:
Находим эквивалентное сопротивление сети:
Коэффициент самозапуска:
Для защиты линии мы применим устройство защиты и линий SPAC 801. Комплектные устройства защиты управления и автоматики распределительных сетей серии SPAC 801 (терминалы) выполнены на микропроцессорной элементной базе и предназначены для защиты и автоматики линии напряжением 6 - 10 кВ.
В состав защиты входят:
максимальная токовая защита (МТЗ) – основная защита;
мгновенная токовая отсечка (МТО);
защита от замыканий на землю.
Основные технические данные защиты SPAC 801:
Номинальный переменный ток In А:
защиты от междуфазных замыканий 1 и 5
защиты от замыканий на землю 02 и 1
Номинальное напряжение:
постоянного (выпрямленного переменного) оперативного тока В 220 или 110
Номинальная частота Гц 50 или 60
Диапазон рабочих напряжений постоянного или
выпрямленного переменного оперативного тока В 88 - 242
Диапазон рабочих температур-25 +550С
Средний срок службы не менее 25 лет
Средняя наработка на отказ не менее 50 тыс. час.
Масса не более 85 кг
Гарантийный срок 3 года
4.1. Максимальная токовая защита
МТЗ не должна срабатывать при послеаварийных перегрузках возникающих после отключения так же должна осуществляться выдержка времени на смежном элементе:
где Квоз=085 и Котс=115 – коэффициенты возврата и отстройки для реле типа РЭВ-310.
МТЗ должна быть согласована по току с защитами смежных элементов.
- Согласуем с защитой Н3 при условии что ток срабатывания МТЗ Н3 больше тока срабатывания МТЗ Т3;
- Считаем что Н3 питается по одной линии.
где Iсз.макс – максимальная из защит нижележащих элементов (Т3 и Н3);
- токи оставшихся нагрузок (при условии что Т4 может быть отключен);
Кнс=15 – коэффициент надежности согласования для реле РЭВ-310.
Окончательно из двух условий принимаем IсзЛ3=3кА.
Номинальный ток ТТ защиты.
Принимаем: схема соединения ТТ – неполная звезда.
Ток срабатывания реле:
где =1 – коэффициент схемы при трехфазном КЗ.
Выбираем реле РЭВ-310: I=15 600 А.
Мощность потребляемая реле при минимальной установке Sр=06 ВА.
Сопротивление обмотки реле:
Коэффициент чувствительности:
в режиме основного действия
в режиме дальнего резервирования
ПУЭ допускается иметь 12 при КЗ за маломощными трансформаторами. На Т3 должна быть установлена защита нулевой последовательности.
Время срабатывания МТЗ линии ЛЗ
Определяется исходя из двух условий:
tсзмтзЛЗ=tсзН3+t; tсзмтзЛЗ=tсзТ3+t (1.4.1.7)
где tсзН3 и tсзТ3 – максимальное время срабатывания защит нагрузки Н3 и трансформатора Т3;
t – ступень селективности равная 05 с.
Так как tсзТ3 неизвестно считаем что tсзН3> tсзТ3 тогда определяющим будет условие 1 по (1.4.7):
tсзмтзЛЗ= tсзН3+t=003+05=0503 с
4.2. Мгновенная токовая отсечка
Эффективность токовой отсечки можно оценить коэффициентом чувствительности который должен быть около 12 при коротком замыкании в месте установки защиты в наиболее благоприятном по условию чувствительности режиме ( при коротком замыкании в начале линии).
где Котс=1 - для реле РЭВ-310.
В данном случае токовая отсечка эффективна.
Iсз – ток срабатывания МТО.
Тип ТТ: ТПЛМ-10 с параметрами: Iном=5-400А Uном=10 кВ.
По кривым предельной кратности для значения К10=62 рис. П.4 [2]:
Чтобы ТТ работал с погрешностью в пределах 10% необходимо выполнение условия:
Zнрасч≤Zндол (1.4.2.4)
Zнрасч=2×Rпр+2×Zр+Rконт=2×011+2×0024+01=0368 Ом (1.4.2.5)
где Ом – сопротивление измерительных проводов;
=15 м – длина проводов;
γ =345 – удельная проводимость проводов;
S=4 мм2 – сечение проводов;
Zр – сопротивление обмотки реле;
Rконт – переходное сопротивление контактов.
Условие (1.4.11) выполняется: Zнрасч=011 Ом ≤ Zндол=126 Ом.
Погрешность ТТ при коротком замыкании в месте установки защиты (точка К1).
Необходимо выполнение условия:
fрасч≤fдол (1.4.2.6)
Обобщенный коэффициент:
Определяем кратности:
По кривым предельной кратности при Zнагр.расч=0368 Ом рис. П.4 [2]:
- погрешность ТТ не превысит 10% - fрасч≤01 (1.4.2.9)
При коротком замыкании в месте установки защиты напряжение на вторичной обмотке ТТ не должно превышать предельно допустимой величины.
В нашем случае условие выполняется.
4.3. Защита от замыканий на землю
Возьмем защиту от замыканий на землю из серии защит SPAC. Сигнализация замыканий на землю производится двухступенчатым органом напряжения нулевой последовательности в блоке SPCU 1C6. Выдержки времени ступеней устанавливаются в блоке SPCU 1C6.
Срабатывание ступеней защиты сигнализируется светодиодом в блоке L2210 “Земля в сети 6 кВ” а действие на цепи сигнализации и отключения производится с помощью двух выходных реле:
первая ступень Uo> (сигнал 7) действует на реле К2.5;
вторая ступень Uo>> (сигнал 13) действует на реле К1.4.
Действие ступеней блокируется при срабатывании реле напряжения обратной последовательности (2) отключении автомата цепей напряжения (1) и при работе органа U1 (сигнал 12 SG17=1). При использовании одной ступени защиты рекомендуется использовать орган Uo>.
a)Защиту необходимо установить селективной;
b)Защита может иметь выдержку времени;
c)Коэффициент чувствительности должен удовлетворять требованиям.
Устанавливаем токовую защиту реагирующую на установившийся емкостной ток. Первичный ток срабатывания выбирается из условия отстройки защиты от собственного тока Iс при внешнем замыкании на землю.
Значение тока для кабельной линии:
где =125 Акм – удельное значение по табл. 2.1 [4];
n=2 – число кабелей на одном присоединении.
Собственный емкостной ток защищаемого присоединения:
Iс=12×Iск=12×05=06 А (1.4.3.2)
Iсз.расч=Котс×Кб×Iс=11×3×06=198 А (1.4.3.3)
где КБ=3 – коэффициент броска.
Наименьший суммарный емкостной ток сети:
где =17 км – суммарная длина линий.
Тип ТТ выбираем ТПЛМ-10 а тип реле РЭВ-830.
Коэффициент чувствительности удовлетворяет условию данная защита подходит для защиты линии.
5. Защита электродвигателей напряжением свыше 1 кВ.
Выбор комплектного распределительного устройства (КРУ) производим по формулам:
где и - номинальные токи и напряжения КРУ и защищаемой электроустановки;
- предельный отключаемый ток КРУ;
- номинальный ток трансформаторов тока КРУ равный номинальному току максимальных токовых реле КРУ;
- первичный ток срабатывания защиты КРУ;
- максимальный рабочий ток защищаемой электроустановки.
Для управления и защиты электродвигателей мельниц мокрого самоизмельчения и головных ленточных конвейеров выбираем комплектное устройство КРУВ-6 предназначенное для распределения электроэнергии и выполнения функции защиты и управления электроприемниками.
Амплитудное значение предельного сквозного тока короткого замыкания
Тип выключателя ВЭВМ-6.
Для защиты ячейки КРУ применим дуговую защиту. Ее устройство предназначено для сигнализации поврежденной ячейки КРУ однако предусматривается и действие на отключение. Вход от датчика дуговой защиты позволяет производить подключение устройства к изолированным шинкам или принимать сигнал от контакта.
Максимальная токовая защита (МТЗ) выполнена на реле косвенного действия РТ-40 с током срабатывания 7А и токовая отсечка (ТО) на реле прямого действия РТМ с пределами уставки 40-80. Коэффициент трансформации трансформатора тока (ТТ) nТ=.
5.1. Максимальная токовая защита
В приложении на рис. 6 показана схема токовой защиты от перегрузки асинхронного хода и замыканий на землю синхронного двигателя.
Первичный ток срабатывания защиты от перегрузки выбираем по условию отстройки от номинального рабочего тока:
где - коэффициент надежности;
- коэффициент возврата для реле РТ-40.
где - коэффициент схемы принимаемый при включении реле на разность двух фаз.
Принимаем ток срабатывания реле 35А.
Выдержку времени реле принимаем:
где - коэффициент запаса.
Время срабатывания реле должно устанавливаться в независимой части временной характеристики.
5.2. Токовая отсечка
Первичный ток срабатывания выбирается по условию отстройки от максимального действующего значения тока протекающего по обмотке статора ЭД при его пуске.
Первичный ток срабатывания защиты:
где - коэффициент отстройки защиты (для синхронных ЭД [5]);
- кратность пускового тока.
Рис.1.5.1. Схема реле включенное на разность токов двух фаз.
На шкале уставок реле максимально-токовых реле в приводе ячейки имеются шесть делений которые соответствуют 100 140 160 200 250 и 300% номинального тока ячейки. У КРУВ-6 на эти цифры соответствуют 25 28 31 34 37 40 (условные обозначения на шкале уставок) или действительному току 300 420 480 600 750 900 и 1800А. Так как больше 1800 поставим уставку на деление 40 что будет соответствовать 1800 А.
Чувствительность токовой отсечки:
где - минимальное значение тока металлического двухфазного КЗ при повреждениях на выводах обмотки статора СД.
Чувствительность токовой отсечки удовлетворяет условию.
6. Защита трансформаторов.
6.1. Защита трансформатора Т3.
Применяем дифференциальную защиту трансформаторов терминала RET 521. RET 521 является терминалом нового поколения. Он включает функциональные блоки дифференциальной защиты (DIFP) максимальной токовой защиты и ряд других. Терминал RET 521 может применяться для защиты двухобмоточных и трехобмоточных трансформаторов и шунтирующих реакторов.
Расчет номинальных первичных токов защищаемого трансформатора.
Номинальный ток стороны А:
где - коэффициент схемы при соединении ТТ в треугольник.
Номинальный ток стороны Б:
где - коэффициент схемы при соединении ТТ в неполную звезду.
Основной является сторона Б.
Ток срабатывания защиты:
где I1номБ – ток защищаемого трансформатора.
Определяем ток срабатывания реле приведенный к основной стороне:
Определяем число витков обмотки НТТ реле для основной стороны:
где Fср – магнитодвижущая сила срабатывания.
Округляем: Wосн.факт= 2 витка.
Определяем число витков обмотки НТТ реле для неосновной стороны:
Округляем в ближайшую сторону: Wнеосн.факт= 2 витка.
Расчетный ток небаланса:
где - обусловлен погрешностью ТТ:
где Кпер=1 – коэффициент учитывающий переходный режим;
Кодн=1 – коэффициент однотипности ТТ;
=01 – относительное значение полной погрешности ТТ;
обусловлена регулированием коэффициента трансформации защищаемого трансформатора под нагрузкой:
обусловлена округлением числа витков неосновной обмотки:
Тормозную обмотку устанавливаем на низкой стороне защищаемого трансформатора.
Определяем число витков тормозной обмотки НТТ реле:
где Iторм – первичный тормозной ток при внешнем КЗ: ;
tg α – тангенс угла наклона касательной к тормозной характеристике реле соответствующей минимальному торможению рис. 4.1 [3].
Округляем в большую сторону: Wторм.факт= 1 виток.
Рассмотрим двухфазное КЗ за трансформатором но в зоне действия защиты – точка .
Обтекаются током только ТТ стороны ВН.
Токи приведенные к стороне ВН:
Защита трансформатора от сверхтоков обусловленных внешними КЗ (резервная защита).
Устанавливаем МТЗ с комбинированным пуском по напряжению.
Первичный ток срабатывания защиты определяется по условию отстройки от номинального тока силового трансформатора на стороне где установлена защита:
где Котс=125 – коэффициент отстройки учитывающий ошибку реле необходимый запас и возможность увеличения номинального тока при регулировании напряжения;
Квоз=08 – коэффициент возврата.
Первичное напряжение срабатывания реле определяется по условию возврата реле в исходное состояние после ликвидации внешнего короткого замыкания:
где Uмин=085×Uном – междуфазное напряжение в месте установки ТН защиты в условиях самозапуска после отключения внешнего короткого замыкания;
Котс=125 и Квоз=08 – коэффициенты отстройки и возврата.
Напряжение срабатывания фильтра-реле обратной последовательности определяется исходя из минимальной уставки устройства:
Оценка коэффициентов чувствительности производится по двум расчетным точкам короткого замыкания.
Коэффициент чувствительности по току:
– ток срабатывания реле (ТТ такие же как и для дифференциальной защиты).
Коэффициент чувствительности в режиме основного действия:
где – минимальный ток в реле при КЗ в точке К1;
- коэффициент схемы при двухфазном КЗ.
Коэффициент чувствительности в режиме дальнего резервирования:
где – минимальный ток в реле при КЗ в точке К2;
Приведенный к ВН ток КЗ:
Коэффициент чувствительности реле минимального напряжения в режиме дальнего резервирования.
где Квоз=125 – коэффициент возврата;
Первичное значение междуфазного напряжения в месте установки ТН защиты при металлическом КЗ между фазами в расчетной точке обуславливающей его наибольшее значение (точка К2):
Коэффициент чувствительности фильтра-реле обратной последовательности при КЗ в точке К2:
Первичное междуфазное напряжение в месте установки ТН защиты при металлическом КЗ между двумя фазами в расчетной точке обуславливающей его наименьшее значение:
Время срабатывания защиты:
tср=tср+2Δt=003 с (1.6.1.28)
Защита от сверхтоков перегрузки
Перегрузка обычно является симметричной поэтому защита от перегрузки выполняется одним реле тока включенным в цепь одного из ТТ защиты от внешних коротких замыканий.
Так же применяем максимальную токовую защиту двухобмоточного трансформатора.
где Котс=105 – коэффициент отстройки учитывающий только погрешность в токе срабатывания.
Для отстройки от кратковременных перегрузок и коротких замыканий предусматривается реле времени рассчитанное на длительное прохождение тока в его обмотках. Выдержка времени принимается на две ступени селективности больше чем время срабатывания защиты трансформатора от внешних коротких замыканий.
tср.пер=tсрМТЗТЗ+2Δt=20+2×05=30 с (1.6.1.31)
Газовая защита трансформатора.
Так как у нас трансформатор масляный то необходимо применять газовую защиту трансформатора. Для защиты применим газовую защиту из серии SPAC.
При использовании устройства для защиты трансформаторов малой мощности сигнал от отключающего контакта газового реле установленного на трансформаторе может быть переведен с помощью внешнего переключателя как для действия на сигнал (вход Х19:13) так и на отключение (вход Х19:12). При действии газовой защиты на сигнал обеспечивается светодиодная и контактная сигнализация с выдержкой времени порядка 10 с. Сигнальный контакт газового реле здесь не используется и может применяться по своему усмотрению.
Газовая защита на сигнал (вход Х19:13) действует с tвыд = 10 с на срабатывание реле К1.6 “Предупредительная сигнализация” К1.7 “Вызов” и зажигание светодиода VD7 “АПВ или Газовая защита”.
Газовая защита на отключение (вход Х19:12) действует на отключение без tвыд выключателя (реле К1.2) а также на срабатывание реле К1.7 “Вызов” и зажигание светодиода VD7.
Действие на отключение может быть обеспечено с организацией “защелки” выходного реле К1.2 (ключ SG17). Переключателем SG24 производится разрешениезапрет действия АПВ при работе газовой защиты на отключение.
6.2. Защита трансформатора Т1.
Дифференциальную защиту трансформатора Т1 выполним на той же схеме что и трансформатора Т3.
где I1номБ – ток защищаемого трансформатора А.
Округляем в меньшую сторону: Wосн.факт=3 витка.
Округляем в ближайшую сторону: Wнеосн.факт= 3 витка.
обусловлен погрешностью ТТ:
Округляем в большую сторону: Wторм.факт=2 витка.
Защита трансформатора от сверхтоков обусловленных внешними КЗ (резервная защита)
Устанавливаем МТЗ с комбинированным пуском по напряжению.
Первичное напряжение срабатывания реле определяется по условию возврата реле в исходное состояние после ликвидации внешнего КЗ:
где Uмин=085×Uном – междуфазное напряжение в месте установки ТН защиты в условиях самозапуска после отключения внешнего КЗ;
Оценка коэффициентов чувствительности производится по двум расчетным точкам КЗ (точки К1 и К2).
где - ток срабатывания реле (ТТ такие же как и для дифференциальной защиты).
Коэффициент чувствительности реле минимального напряжения в режиме дальнего резервирования:
tсрМТЗТ1=tсрМТЗЛЗ+2Δt=10+2×05=20 с (1.6.2.31)
Защита от сверхтоков перегрузки.
Так же для защиты применим схему максимальной токовой защиты трехобмоточного трансформатора.
Для отстройки от кратковременных перегрузок и коротких замыканий предусматривается реле времени рассчитанное на длительное прохождение тока в его обмотках. Выдержка времени принимается на две ступени селективности больше чем время срабатывания защиты трансформатора от внешних коротких замыканий.
tср.пер=tсрМТЗТЗ+2Δt=20+2×05=30 с (1.6.2.34)

icon Содержание.doc

2 Расчет токов короткого замыкания 7
3 Расчет токов самозапуска 11
4 Защита линии Л3 ..15
4.1 Максимальная токовая защита .15
4.2 Мгновенная токовая отсечка 17
4.3 Защита от замыканий на землю 19
5 Защита электродвигателей напряжением свыше 1 кВ 22
5.1 Максимальная токовая защита 23
5.2 Токовая отсечка .23
6Защита трансформаторов ..25
6.1 Защита трансформатора Т3 ..25
6.2 Защита трансформатора Т1 ..31
Список использованных библиографических источников ..39

icon списокисп. литер..doc

Cписок использованных библиографических источников.
Плащанский Л.А. Основы электроснабжения. Раздел «Релейная защита электроустановок»: Учебное пособие. – М.: Издательство Московского государственного горного университета 2002. – 144 с. 77 ил.
Гимоян Г.Г. Релейная защита горных электроустановок. Изд.2 перераб. и доп. М. «Недра» 1978. 349 с.
Носов К.Б. «Способы и средства самозапуска электродвигателей» 1992. - 144с.

icon Защита от замыканий на землю.doc

Рис. 15. Упрощенная логическая схема защиты от замыканий на землю (REF).

icon Защита транса с АВВ Дифф.doc

Рис.16. Упрощенная функциональная схема дифференциальной защиты (АВВ) трансформатора.

icon Схемалар.doc

Рис.2. Структурная схема SPAC-801.
Рис. 3. Общая структура меню SPAC 801.
Рис.4. Структурная схема дуговой защиты.
Рис. 5. Структурная схема газовой защиты.
Рис. 6. Структурная схема цепей отключения газовой защиты.
Рис. 7. Структурная схема цепей включения газовой защиты.
Рис. 8. Структурная схема контроля цепей управления газовой защиты.
Рис. 9. Структурная схема цепи режимов управления газовой защиты.
(0 – местное управление; 1 – дистанционное управление)
Рис. 10. Структурная схема цепей сигнализации газовой защиты.
Рис.12. Схема запрета АПВ.

icon Титул.doc

МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ЯКУТСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
имени М. К. Аммосова
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
курсового проекта по дисциплине
«Релейная защита и автоматика»
на тему: «Расчет и выбор защиты»
up Наверх