Файл: Курсовой проект по курсу "Релейная защита и автоматика систем электроснабжения" студент группы зэс61.docx

Министерство образования и науки

ФГБОУ ВПО «Марийский государственный университет»

Электроэнергетический факультет

Кафедра электроснабжения

Курсовой проект
по курсу “Релейная защита и автоматика систем электроснабжения”

Выполнил: студент группы ЗЭС-61

Пекшиков Е.В.

Проверил: доцент Биткин И. И.

Йошкар-Ола

2011

Содержание

Введение 3

2. Расчет сечений и выбор проводников линий 10(6) кВ 5

5

3. Расчет токов КЗ 5

3.1. Определение параметров схемы замещения. 5

3.2. Определение токов КЗ в характерных точках системы 8

4. Расчет защиты кабельной линии 10(6) кВ 13

4.1. Расчет токовой отсечки 13

4.2. Расчет максимальной токовой защиты кабельной линии 14

4.3. Выбор и расчетная проверка трансформатора тока 15

5. Расчет защиты синхронного двигателя напряжением 10(6) кВ 17

5.1. Расчет защиты от междуфазных повреждений в статоре 17

5.2. Расчет токовой защиты нулевой последовательности 18

5.3. Расчет защиты от перегрузок 19

5.4. Расчет защиты минимального напряжения 19

6. Расчет защиты трансформатора Т4-10/0.4 кВ 20

6.1. Расчет токовой отсечки 20

6.2. Расчет максимальной токовой защиты 21

6.3. Расчет защиты от однофазных коротких замыканий 22

7. Расчет защиты трансформатора Т2-110/10 кВ 23

7.1. Расчет дифференциальной токовой защиты 23

7.2. Расчет МТЗ 26

7.3. Расчет защиты от перегрузок. 28

8. Расчет защиты параллельных линий 110 кВ 29

9. Автоматическое повторное включение 32

10. Автоматическое включение резерва 33

33

Заключение 35

Литература 36

Введение

В электросетях возможны повреждения электрооборудования и различные ненормальные режимы работы. Для надежной работы электросетей большое значение имеет правильное выполнение и настройка устройств релейной защиты и послеаварийной автоматики (РЗиА), в том числе и правильный выбор рабочих параметров срабатывания релейной защиты (РЗ).

Повреждения, связанные с нарушениями изоляции, разрывом проводов ЛЭП, ошибками персонала при переключениях, приводят к коротким замыканиям (КЗ).

В случае развития повреждения, не исключены переходы одного вида КЗ в другой, с охватом большего числа фаз. Следовательно, в замкнутом контуре появляется ток, увеличивается падение напряжения на элементах сети, это ведет к общему падению напряжения во всех точках сети и нарушению режима работы потребителей; возникает опасность нарушения параллельной работы электростанций, что недопустимо. Поэтому требуется установка устройств, реагирующих на повреждения и ненормальные режимы работы. Согласно ПУЭ, аппаратом защиты, является аппарат, автоматически отключающий защищаемую электрическую цепь при ненормальном режиме. (ПУЭ п.3.1.2.).

Предусмотрены следующие виды автоматических устройств:

- АПВ - устройство для повторного включения электрооборудования, после отключения его РЗ при возникновении повреждений;

- АВР - автоматическое включение оборудования на резервное питание при выходе из строя основного источника питания;

- АЧР - устройство для поддержания номинальной частоты в системе, путем отключения наименее важных по надежности электроснабжения потребителей или путем включения резервного запаса активной мощности;

- АРКТ - устройство для переключения отпаек обмоток трансформатора, с целью увеличения или снижения напряжения сети.

Существуют также и другие виды автоматических устройств.

1. Выбор устройств релейной защиты и автоматики:

W1(W2); T2; W4; Т4; M2

Для защиты параллельных линий W1(W2) от междуфазных КЗ используется направленная поперечная дифференциальная защита. В качестве пусковых органов защиты используется реле тока, включенные на разность фазных токов параллельных линий.

Для трансформатора Т2 предусмотрены устройства релейной защиты от следующих видов повреждений и ненормальных режимов работы: от междуфазных коротких замыканий на выводах и в обмотках используется дифференциальная токовая защита. От внешних коротких замыканий используется максимальная токовая защита, являющаяся одновременно резервной для ДЗТ.

Кроме того, применяется защита от перегрузок.

От межвитковых замыканий и снижения уровня масла применяется газовая защита.

Для защиты от повреждений на выводах, а также от внутренних повреждений должны быть предусмотрена: продольная дифференциальная токовая защита на реле ДЗТ-11.

В качестве защиты от токов в обмотках обусловленных внешними многофазными КЗ предусмотрена МТЗ с комбинированным пуском по напряжению на реле РТ-40.

Защита от перегрузки выполнена на реле РТ-40 и действует на сигнал. Также применяется газовая защита.

Защита кабельной линии W4 от многофазных КЗ выполнена двухступенчатой. Первая ступень – ТО на реле РТ-40, вторая ступень – МТЗ с независимой характеристикой выдержки времени на реле РТ-40.

Защита трансформатора Т4 от многофазных КЗ выполняется двухступенчатой. Первая ступень – ТО на реле РТ-40, вторая ступень – МТЗ на реле РТ-40. Кроме того на трансформаторе предусмотрены: газовая защита, специальная защита нулевой последовательности, защита от перегрузки.

Для синхронного двигателя М2 предусмотрена защита от многофазных КЗ и однофазных КЗ на землю, а также защита от токов перегрузки и защита минимального напряжения. В качестве защиты от многофазных КЗ используется токовая отсечка на реле РТ-40, включенным на разность токов двух фаз. Зашита от перегрузки выполняется с независимой от тока выдержкой времени на реле РТ-40, включенным на разность токов двух фаз.

2. Расчет сечений и выбор проводников линий 10(6) кВ

Сечения кабельных линий напряжением 6…10 кВ выбирают для определения их сопротивления, необходимого при расчете токов КЗ.

Длительно допустимая нагрузка выбранного сечения кабеля должна быть не менее расчетной нагрузки кабеля в нормальном режиме.

Сечение выбирают по нагреву расчетным током и проверяют по термической стойкости.

Расчетный ток определяется для случая возрастания нагрузки кабельной линии при срабатывании АВР

Допустимый ток

Выбираем кабель с алюминиевыми жилами марки ААБл сечением 16мм² по таблице 2.6.[1], для данного кабеля: I_доп = 75А, Х_о = 0.113 Ом/км, R_о=1,94 Ом/км.

3. Расчет токов КЗ

3.1. Определение параметров схемы замещения.

Принимаем базисные мощность и напряжение:
S_б =100 МВА, U_б_I=110 кВ, U_б_II=10 кВ, U_б_III=0,4 кВ
Определяем базисные токи:

Составим эквивалентную схему замещения системы электроснабжения.

Рисунок 3.1 - Эквивалентная схема замещения
Определим сопротивления элементов схемы замещения.

Сопротивление системы:

Сопротивление воздушной линии:

Сопротивление трансформатора T2 определяется для максимального и минимального режима работы.

Напряжение трансформатора:

где

- напряжения КЗ% при крайних положениях РПН трансформатора по таблице 3.1.[1]

Сопротивление цехового трансформатора Т4:

Сопротивление и ЭДС двигателя М2:

E_дв2= 1,1 o.e. - для синхронного двигателя.

Сопротивление и ЭДС нагрузки

E_нг2 = 0,85 о.е. - ЭДС обобщенной нагрузки.

E_Рн2 = 0,85 о.е.

Сопротивление кабельной линии W4.

3.2. Определение токов КЗ в характерных точках системы

Точка К1

Так как ЭДС нагрузок равны то E_Э1=0,85о.е.

Определим эквивалентное сопротивление

Точка К2

Подпиткой от левой ветви нагрузки пренебрегаем

Точка К3

Точка К4

Приведем токи короткого замыкания к стороне 10 кВ.

Рассчитанные токи КЗ Таблица 1

Точка	Ток КЗ в max режиме, кА	Ток КЗ в min режиме, кА
К1	5,09	5,08
K2	7,28	6
K3	2,79	2,57
К4	29,87(1,195)	28,9(1,156)

4. Расчет защиты кабельной линии 10(6) кВ

На одиночных линиях с односторонним питанием защита от многофазных замыканий должна выполняться, как правило, в виде двухступенчатой защиты, первая ступень которой – токовая отсечка, вторая – максимальная токовая защита с независимой или с зависимой выдержкой времени.

4.1. Расчет токовой отсечки

Рисунок 3.1 - Схема токовой отсечки

Токовая отсечка выполняется на реле типа РТ-40 и служит для мгновенного отключения цепи при возникновении короткого замыкания.

где: К_отс - коэффициент отстройки по таблице.1.2.[1], К_отс = 1,2 - для РТ-40;

I⁽³⁾_кз.вн._max = 2,79 кА - максимальный ток КЗ в начале защищаемой зоны защиты, смежного участка сети: I⁽³⁾_кз.вн._max = I⁽³⁾_к3._max .
Время срабатывания токовой отсечки:

t_сз = 0,1 с - отстраивается от работы разрядников.
Для определения зоны L^I, защищаемой первой ступенью, построим график зависимости токов в реле при трехфазных КЗ от расстояния.

Рисунок 3.2 - Зона действия ТО

Из рисунка 3.2 видно, что токовая отсечка защищает 80% линии.

4.2. Расчет максимальной токовой защиты кабельной линии

Определим ток срабатывания защиты

где I_{раб.мах} - максимальный рабочий ток принимается равным предельно допустимому току кабеля,

= 75 A;

К_отс - коэффициент отстройки, К_отс = 1,2;

К_в - коэффициент возврата, К_в = 0,85 - для РТ-40;

К_зап - коэффициент, учитывающий самозапуск двигателей потребителей

;
О

пределим коэффициент самозапуска двигательной нагрузки. Составим расчетную схему замещения рисунок 3.3.
Сопротивление элементов схемы в именованных единицах:

Ток самозапуска

Коэффициент самозапуска

Ток срабатывания защиты

По максимальному рабочему току, напряжению сети и классу точности выбираем трансформатор тока типа ТПЛ-10 с К_ТА = 200/5

Определим ток срабатывания реле.