Файл: Курсовой проект по дисциплине Микропроцессорные устройства релейной защиты и противоаварийной автоматики.docx

Курсовой проект 1

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВУЮ РАБОТУ 17

Тип трансформатора Т₁ 18

Тип трансформатора Т₂ 18

РАСЧЕТНАЯ ЧАСТЬ 20

1) силовые трансформаторы Т1 и Т2 типа ТРДН-40000/115/10,5-10,5 20

Паспортные данные: 20

номинальная мощность: ; 20

напряжения обмоток: ; ; ; 20

потери холостого хода и короткого замыкания:; . 20

2) силовые трансформаторы Т3-Т6 типа ТМ-2500 20

Паспортные данные: 20

номинальная мощность: ; 20

напряжения обмоток: ; ; ; 20

потери холостого хода и короткого замыкания: ; . 20

3) двигатели М1-М8 типа СТД-1600-2 20

Паспортные данные: 20

номинальная мощность: , ; 20

номинальное напряжение: ; 20

коэффициент полезного действия: ; 20

кратность пускового тока: ; 20

_{коэффициент мощности: 20}

1 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ ДЛЯ МАКСИМАЛЬНОГО И МИНИМАЛЬНОГО РЕЖИМА РАБОТЫ ПИТАЮЩЕЙ СИСТЕМЫ 21

21

Рисунок 1.1 – Схема замещения распределительной сети системы электроснабжения для расчета токов КЗ 21

1.1 Расчет сопротивлений элементов схемы замещения 21

Определим минимальные и максимальные сопротивления схемы замещения, приведенные к . 21

Сопротивление системы в ее максимальном режиме работы 21

21

Сопротивление системы в ее минимальном режиме работы 22

22

Сопротивление воздушной линии W1 равно 22

22

22

Максимальное и минимальное сопротивления силового трансформатора Т1 с учетом работы устройства РПН равны 22

22

22

Схема замещения трансформатора с расщепленными обмотками имеет вид трёхлучевой звезды. 22

Сопротивление луча, обращенного к зажиму высшего напряжения, составляет x_ВН =0,125x_Т, а сопротивление двух других лучей составляет x_НН1=x_НН2=1,75x_T. 22

С учетом этого 22

22

22

Сопротивление кабельной линии W3 равно 22

22

22

22

Сопротивление кабельной линии W4 равно 22

22

22

1.2 Расчет токов КЗ 23

1.2.1 Расчет тока КЗ в точке К-1 23

Максимальное и минимальное сопротивление схемы замещения участка сети (от ЭС до точки К-1), приведенные к равны 23

23

23

Определим максимальный и минимальный ток при трехфазном КЗ в точке К-1 23

23

23

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К-1 23

23

1.2.2 Расчет тока КЗ в точке К-2 23

Максимальное и минимальное сопротивление схемы замещения участка сети (от ЭС до точки К-2), приведенные к равны 23

23

23

23

23

23

23

Определим максимальный и минимальный ток при трехфазном КЗ в точке К-2 23

23

23

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К-2 23

23

1.2.3 Расчет тока КЗ в точке К-3 24

Максимальное и минимальное сопротивление схемы замещения участка сети (от ЭС до точки К-3), приведенные к равны 24

25

25

25

25

25

25

Определим максимальные и минимальные первичные токи, проходящие через защищаемый трансформатор при КЗ между тремя фазами на шинах 6 кВ: 25

25

25

Определим токи трехфазного КЗ за силовым трансформатором типа ТРДН-40000/115/10,5-10,5, приведенные к стороне НН с учетом тока подпитки от ЭД (при включенном секционном выключателе). 25

Сопротивление двигателя М 25

25

25

Максимальный ток трехфазного КЗ в точке K-3, приведенный к нерегулируемой стороне НН 25

25

Минимальный ток трехфазного КЗ в точке K-3, приведенный к нерегулируемой стороне НН 25

25

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке K-3, приведенный к нерегулируемой стороне НН 25

25

Рассчитаем ток в точке К-3, для оценки защит (при выключенном секционном выключателе). 26

Максимальный ток трехфазного КЗ в точке K-3, приведенный к нерегулируемой стороне НН 26

26

Минимальный ток трехфазного КЗ в точке K-3, приведенный к нерегулируемой стороне НН 26

26

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке K-3, приведенный к нерегулируемой стороне НН 26

26

1.2.4 Расчет тока КЗ в точке К-4 26

Расчет тока КЗ в точке К-4 произведём с использованием метода эквивалентного генератора (МЭГ). 26

Рассчитываем ток КЗ без учета тока подпитки от ЭД. 26

Максимальное и минимальное сопротивление схемы замещения участка сети от ЭС до точки К-4 26

26

26

Максимальный и минимальный ток при трехфазном КЗ в точке К-3 без учета тока подпитки от ЭД 26

26

26

26

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К-4 без учета тока подпитки от ЭД 26

26

Токи трехфазного КЗ в точке К-4 без учета тока подпитки от ЭД, приведенные к стороне НН 26

26

27

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К-4 без учета тока подпитки от ЭД, приведенный к стороне НН 27

27

Рассчитаем ток КЗ с учетом тока подпитки от ЭД. 27

Максимальное и минимальное сопротивление схемы замещения участка сети от ЭС до точки К-3 27

27

27

Максимальное и минимальное суммарное сопротивление двигателя М1 и линии W4 27

27

27

27

27

27

27

Сверхпереходная ЭДС асинхронного электродвигателя 27

₂₇

27

Эквивалентная ЭДС 27

27

27

28

Эквивалентное сопротивление до точки К-3 28

28

28

Эквивалентное сопротивление до точки К-4 28

28

28

28

Максимальный и минимальный ток при трехфазном КЗ в точке К-4 с учетом тока подпитки от ЭД 28

28

28

28

28

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К-4 с учетом тока подпитки от ЭД 28

28

Токи трехфазного КЗ в точке К-4 с учетом тока подпитки от ЭД, приведенные к стороне НН 28

28

28

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К-4 с учетом тока подпитки от ЭД, приведенный к стороне НН 28

29

1.2.5 Расчет тока КЗ за цеховым трансформатором Т3 в точке К-5 29

29

29

29

Максимальное значение тока при трехфазном металлическом КЗ за трансформатором Т3, отнесенное к стороне ВН 29

29

29

29

29

30

30

1.3 Выбор трансформаторов тока (ТТ) 31

Прибор 31

Тип 31

Нагрузка (S_приб), ВА 31

Фаза-А 31

Фаза-В 31

Фаза-С 31

Амперметр 31

Э-377 31

0,5 31

0,5 31

0,5 31

Счетчик энергии 31

ПСЧ-4ТМ.05Д 31

0,1 31

0,1 31

0,1 31

Итого 31

– 31

0,6 31

0,6 31

0,6 31

1.3.1 Выбор трансформаторов тока на стороне ВН трансформаторов Т1, Т2 31

Выберем трансформатор тока ТВТ-110-I-300/5 и проверим по условиям: 31

по напряжению 31

31

по длительному току 31

31

31

_{по электродинамической стойкости} 31

31

31

31

_{по термической стойкости} 31

31

31

Выбранный трансформатор подходит по всем условиям. 31

1.3.2 Выбор трансформаторов тока на стороне НН трансформаторов Т1, Т2 31

Выберем трансформатор тока ТОЛ-СЭЩ-10-2000/5 компании ЗАО «Электрощит» и проверим по условиям: 31

по напряжению 31

31

по длительному току 31

31

31

_{по электродинамической стойкости} 32

32

32

32

_{по термической стойкости 32}

32

32

_{по вторичной нагрузке} 32

32

_{где S2ном = 5ВА – номинальная вторичная нагрузка ТТ.} 32

<sub>В качестве соединительных проводов принимаем контрольный кабель с алюминиевыми жилами и резиновой изоляцией АКРВГ с минимально допустимым сечением по условиям механической прочности 32

Длину соединительных проводов от ТТ до приборов для линии 6 кВ можно принять 4÷6 м. Расчетная длина соединительных проводов, зависящая от схемы соединения трансформаторов тока</sub> 32

32

Тогда сопротивление соединительных проводов 32

32

_{Тогда расчетная вторичная нагрузка ТТ} 32

32

32

1.3.3 Выбор трансформаторов тока на секционных выключателях QB1, QB2 32

Выберем трансформатор тока ТОЛ-СЭЩ-10-1000/5 компании ЗАО «Электрощит» и проверим по условиям: 32

по напряжению 32

32

по длительному току 32

33

_{по электродинамической стойкости} 33

33

33

33

_{по термической стойкости 33}

33

33

_{по вторичной нагрузке} 33

33

<sub>В качестве соединительных проводов принимаем контрольный кабель с алюминиевыми жилами и резиновой изоляцией АКРВГ с минимально допустимым сечением по условиям механической прочности 33

Длину соединительных проводов от ТТ до приборов для линии 6 кВ можно принять 4÷6 м. Расчетная длина соединительных проводов, зависящая от схемы соединения трансформаторов тока:</sub> 33

33

Тогда сопротивление соединительных проводов 33

33

_{Тогда расчетная вторичная нагрузка ТТ} 33

33

33

1.3.4 Выбор трансформаторов тока на отходящих линиях W3, W6 33

Выберем трансформатор тока ТОЛ-СЭЩ-10-150/5 компании ЗАО «Электрощит» и проверим по условиям: 33

по напряжению 33

33

по длительному току 34

34

34

_{по электродинамической стойкости} 34

34

34

34

_{по термической стойкости 34}

34

34

_{по вторичной нагрузке} 34

34

<sub>В качестве соединительных проводов принимаем контрольный кабель с алюминиевыми жилами и резиновой изоляцией АКРВГ с минимально допустимым сечением по условиям механической прочности 34

Длину соединительных проводов от ТТ до приборов для линии 6 кВ можно принять 4÷6 м. Расчетная длина соединительных проводов, зависящая от схемы соединения трансформаторов тока</sub> 34

34

Тогда сопротивление соединительных проводов 34

34

_{Тогда расчетная вторичная нагрузка ТТ} 34

34

34

1.3.5 Выбор трансформаторов тока на отходящих линиях W4, W5 34

Выберем трансформатор тока ТОЛ-СЭЩ-10-200/5 компании ЗАО «Электрощит» и проверим по условиям: 34

по напряжению 34

35

по длительному току 35

35

_{по электродинамической стойкости} 35

35

35

35

_{по термической стойкости 35}

35

35

_{по вторичной нагрузке} 35

35

<sub>В качестве соединительных проводов принимаем контрольный кабель с алюминиевыми жилами и резиновой изоляцией АКРВГ с минимально допустимым сечением по условиям механической прочности 35

Длину соединительных проводов от ТТ до приборов для линии 6 кВ можно принять 4÷6 м. Расчетная длина соединительных проводов, зависящая от схемы соединения трансформаторов тока</sub> 35

35

Тогда сопротивление соединительных проводов 35

35

_{Тогда расчетная вторичная нагрузка ТТ} 35

35

35

1.4 Выбор трансформаторов напряжения (ТН) 35

_{Таблица 1.3 –Приборы вторичной нагрузки ТН} 35

_Прибор 36

_Тип 36

_{Sобм, ВА} 36

_{Количество приборов} 36

_{Мощность потребления P, Вт} 36

_{Вольтметр} 36

_Э-365 36

_2,0 36

₃ 36

_2,0 36

_{Счетчик энергии} 36

_{ПСЧ-4ТМ.05Д} 36

_0,1 36

₃ 36

_0,7 36

_{Частотомер} 36

_Э-372 36

_3,0 36

₂ 36

_3,0 36

_Итого 36

_– 36

_12,3 36

_– 36

_14,1 36

_{ПСЧ-4ТМ.05Д – двунаправленный счетчик для учета активной и реактивной энергии прямого и обратного направления (в том числе и с учетом потерь), ведения массивов профиля мощности нагрузки с программируемым временем интегрирования (в том числе и с учетом потерь), фиксации максимумов мощности, измерения параметров трехфазной сети и параметров качества электроэнергии.} 36

_{Для выполнения этих условий намечаем к установке пятистержневой, трехобмоточный трансформатор напряжения типа НАЛИ-СЭЩ-6 УХЛ2 со следующими параметрами:} 36

_{номинальное напряжение обмоток, В:} 36

_{первичной – 6000;} 36

_{вторичной основной – 100;} 36

_{вторичной дополнительной – 100/3;} 36

_{номинальная мощность в классе точности 0,5 – 100 ВА;7} 36

_{схема соединения обмоток – Y0/Y0/Δ-0.} 36

_{Так как полная мощность нагрузки меньше номинальной в заданном классе точности} 36

36

_{Данный трансформатор напряжения удовлетворяет условиям выбора и принимается к установке.} 36

2 РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА ТРАНСФОРМАТОРА Т1 37

2.1 Расчет параметров срабатывания дифференциальной защиты трансформатора Т1 37

2.1.1 Определение пригодности установленных трансформаторов тока 37

По условию выравнивания вторичных токов по величине 37

37

37

для ТТ стороны 110 кВ – условие соблюдено. 37

37

для ТТ стороны 6 кВ – условие соблюдено. 37

По условию отстройки от броска тока намагничивания – для проверки пригодности ТТ по условию отстройки от броска тока намагничивания необходимо определить амплитудную величину броска тока намагничивания. Т.к. в паспортных данных на трансформатор не приведена величина броска тока намагничивания и не приведено сопротивление трансформатора при полном насыщении, то определяем сопротивление трансформатора при полном насыщении по приближенной формуле: 37

для трансформаторов до 63 МВА 37

37

37

Сопротивление линии, пренебрегая активным сопротивлением, равно 37

Сопротивление контура включения 38

38

где 38

38

То же в именованных единицах 38

38

38

Следовательно, по условию отстройки от броска тока намагничивания предельная кратность ТТ стороны 110 кВ должна быть: 38

Определяем предельную кратность ТТ при заданной нагрузке ТТ стороны 110 кВ 38

38

38

38

2.1.2 Проверка возможности использования самоадаптирующегося торможения 39

2.1.4 Определение крутизны первого наклонного участка тормозной характеристики 40

2.1.5 Точка изменения крутизны тормозной характеристики 40

2.1.6 Определение крутизны второго наклонного участка тормозной характеристики 40

2.1.7 Определение тока срабатывания дифференциальной отсечки 42

42

2.1.8 Уставки блокировок по второй и пятой гармоникам 42

2.2 Расчет параметров срабатывания максимальной токовой защиты стороны ВН трансформатора Т1 43

43

43

43

43

44

44

44

44

44

44

44

45

45

45

45

45

46

46

47

47

47

47

2.3 МТЗ с пуском по напряжению 48

49

3 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СРАБАТЫВАНИЯ ДВУХСТУПЕНЧАТОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ БЛОКА «ЛИНИЯ W3 – ТРАНСФОРМАТОР Т3» 52

Эквивалентное сопротивление при самозапуске равно 52

Ток самозапуска равен 52

53

_{Коэффициент самозапуска равен} 53

Эквивалентное сопротивление при самозапуске равно 53

53

53

Ток самозапуска равен 53

53

_{Коэффициент самозапуска равен} 53

4 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СРАБАТЫВАНИЯ УСТРОЙСТВА АВР СЕКЦИОННОГО ВЫКЛЮЧАТЕЛЯ QB 55

5 РАСЧЕТ ПАРАМЕТРОВ СРАБАТЫВАНИЯ ЗАЩИТ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ 56

5.1 Защита от междуфазных КЗ 56

5.1.1 Токовая отсечка без выдержки времени 56

_{Номинальный ток ЭД} 56

56

_{При кратности тока 17 и максимальном сопротивлении токовых цепей не более 0,5 Ом ТТ этого типа имеет погрешность не более 10 %. Указанная кратность тока соответствует току в первичной обмотке 3400 А (17·200 А).} 56

_{Для оценки пригодности выбранного ТТ по погрешности, соответствующей предельной кратности тока необходимо знать максимальный бросок пускового тока ЭД.} 56

_{Максимальный бросок пускового тока с учетом апериодической составляющей} 57

57

5.1.2 Защита от однофазных замыканий обмотки статора на землю 57

5.1.3 Защита от перегрузки 58

5.1.4 Защита минимального напряжения 61

6 ГРАФИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ ПРОЕКТА 63

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 69