Курсовая работа: Релейная защита и автоматика систем электроснабжения

Применяется три варианта дифзащиты:

Дифференциальная отсечка с реле РТ-85 или РТ-40;

Дифзащита с устройством РНТ;

Дифзащита с торможением типа ДЗТ.

Выбор одного из этих вариантов производится на основании расчёта коэффициента чувствительности защиты (Кч.доп?2).

Расчёт начинается с определения вторичных токов в плечах дифзащиты трансформатора Т1, результаты расчётов сводятся в таблицу 5.

Таблица 5

Поскольку со стороны 10,5 кВ приходит наибольший вторичный ток плеча защиты, она принимается за основную и все расчёты производятся в первичных токах, приведённых к напряжению этой стороны.

4.1 Дифференциальная отсечка с устройством РНТ

Дифференциальная отсечка с устройством РНТ.

1. Проверяется возможность использования дифзащиты с устройством РНТ:

а) Определяется предварительно без учёта І³ _{н б}, значение тока срабатывания защиты по условию отстройки от тока небаланса

І_с.з.=К_отс* ( І¹ _нб + І² _нб.)

где К_отс= 1,3 при использовании устройств РНТ.

І¹ _нб=К_а*К_о*Е* І_к4=1*0,5*0,1*6460=323 А

І² _нб- составляющая, обусловленная регулированием напряжения защищаемого трансформатора

І² _{н б}= ?U* І_к3=0,09*6460=581,4 А

где ?U=0,09 половина диапазона регулирования напряжения в относительных единицах.

І_с.з.=1,3* ( 323 + 581,4)=1175,725 А

б) Отстройки от бросков тока намагничивания трансформатораТ1:

І_с.з.=К_отс* І_ном.т1=1,3*881=1145,3 А

где К_отс= 1,3 при использовании устройств РНТ.

Принимается уставка І_с.з.=1176 А.

Ток срабатывания реле:

А

где К_сх- коэффициент схемы равный 1 для схем соединения обмоток трансформатора тока звездой;

n_та=950 ? 5- коэффициент трансформации трансформатора тока со стороны 10,5 кВ.

Чувствительность защиты при двухфазном КЗ на выводах трансформатора со стороны нагрузки:

где А.

Принимается вариант дифзащиты с устройством РНТ.

В качестве основной обмотки указанного устройства (со стороны 10,5 кВ) используется уравнительная обмотка У2, а другая уравнительная обмотка У1 применяется для выравнивания токов в плечах защиты.

Определятся расчётное значение витков основной обмотки по выражению

W_{осн.расч.}= W_{у2 расч.}=F_с.р ? I_с.р=100 ? 6,2=16,1

где F_с.р =100 А-м.д.с. необходимая для срабатывания реле типа РНТ-565

Принимается ближайшее меньшее целое число витков

W_осн.= W_у2 =16; I_с.р.осн=8 А

Число витков уравнительной обмотки У1 определяется из условия равенства нулю результирующей м.д.с.:

I_2в* W_у2 - I_1в* W_у1=0

Принимается Wнеосн.= Wу1 =16

Произведём уточнение расчёта с определением составляющей І3 н б:

А

І н б=323+581,4+12,09=916,49 А

Іс.з.=1,3*916,49=1191,44 А

Принимается уставка Іс.з.=1191 А.

Ток срабатывания реле:

А

Wосн.расч.= 100 ? 6,3=15,8; Wосн.= Wу2 =16.

Іс.р.осн=100 ? 16=6,3 А; Іс.з.=6,3*190 ? 1=1197 А

W_{у1 расч.}=4,64*16 ? 4,63=16,03; W_у1 =16.

І _{н б}=323+581,4+12,09=916,49 А

І_с.з.=1,3*916,49=1191,44 А1197 А

Окончательно принимается

W_осн.= W_у2 =16 W_неосн.= W_у2 =16.

Проверка: I_2в* W_у2 ? I_1в* W_у1;

4,64*16?4,63*16;

74,24?74,08.

1. Газовая защита

Принимается к установке на трансформаторе Т1 реле РГЧЗ-66 с чашкообразными элементами. При слабом газообразовании защита действует на сигнал, при интенсивном - на отключение.

2. Для защиты трансформатора Т1 от токов внешних КЗ и резервирования работы основной дифференциальной защиты и защит присоединений ГПП-10,5 кВ предусматривается МТЗ. МТЗ выполняется по схеме треугольника с тремя реле РТ-85 ( реле КА1, КА2, КА3) и двумя ступенями выдержки времени.

Ток срабатывания МТЗ выбирается:

а) по условию бездействия защиты при срабатывании АВР секционного выключателя на стороне 10,5 кВ ГПП:

І_с.з.= К_отс*( І_{раб.макс.1с}+ К_сзп* І_{раб.макс.2с})

где К_отс=1,4 для реле РТ-85;

І_{раб.макс.1с}- максимальный ток нагрузки первой секции шин 10,5 кВ ГПП (значение приводим к стороне 115 кВ трансформатора);

І_{раб.макс.1с}= І_{раб.макс.2с}= А

І_с.з.=1,4*(42,2+1,2*42,2)=129,9 А

б) по условию согласования с МТЗ секционного выключателя

І _с.з.= К_нс* І _с.з.св=1,4*175,3=245,42 А

где К_нс= 1,4

І _с.з.св= А

Принимается уставка І _с.з.= 245 А

Ток срабатывания реле:

А

Проверяется чувствительность МТЗ трансформатора Т1:

в основной зоне

в зоне дальнего резервирования при КЗ в конце воздушной линий «W1-W2»:

А

Улучшаются и условия дальнего резервирования.

Время срабатывания первой ступени МТЗ трансформатора Т1, действующей на отключение выключателя Q1 принимается на ступень селективности ?t=0,6 с (согласуются защиты с независимыми характеристиками) больше времени срабатывания МТЗ секционного выключателя Q4

t_сз= t_св+ ?t=1,6+0,6=2,2 с

Для второй ступени защиты, подающей импульс на срабатывание короткозамыкателя

t_сз= t_св+ ?t=2,2+0,6=2,8 с

3. Защита от перегрузки.

Если по условиям технологии производства возможна перегрузка трансформатора, то применяется защита от перегрузки. Она выполняется с одним реле включенным на ток фазы со стороны источника питания, и действует на сигнал, а на необслуживаемых подстанциях- на разгрузку или отключение трансформатора. Схема защиты от перегрузки совмещена со схемами дифзащиты и МТЗ трансформатора Т1 (реле КА4).

Ток срабатывания реле:

А

А

Защита и Автоматика питающей линии (W)

Дистанционная защита

В качестве защиты линий 110-220 кВ от всех видов коротких замыканий предназначены Шкафы защит типа ШДЭ-2801, ШДЭ-2802

В сетях сложной конфигурации для защиты ВЛ от многофазных КЗ используется дистанционная защита, которая измеряет полное сопротивление ВЛ от места подключения измерительных трансформаторов напряжения (ТН) до места КЗ. Для обеспечения селективного действия ДЗ смежных ВЛ время их действия выполняют зависимым от расстояния до места КЗ: чем дальше КЗ, тем больше время срабатывания. Эту зависимость выполняют ступенчатой: все КЗ в пределах первой зоны, ближайшей к месту установки защиты, отключаются с минимальным временем, все КЗ в пределах первой зоны, ближайшей к месту установки защиты, отключаются с минимальным временем, все КЗ в пределах последней третьей зоны отключаются с наибольшим временем.

Рассмотрим ДЗ линии. I ступень:

Первая зона отстраивается от короткого замыкания в конце защищаемой линии, т.е. на шинах противоположной подстанции. Сопротивление срабатывания первой зоны определяем по следующей формуле:

,

Где k_отс - коэффициент отстройки. k_отс=0,87

Z_W1 - полное сопротивление защищаемой линии W1;

Полное сопротивление защищаемой линии найдем из выражения:

,

Где R_W1 - активное сопротивление защищаемой линии

R_W1= 15,8 Ом;

Х_W1 - реактивное сопротивление защищаемой линии

Х_W1 =8 Ом.

Рассчитаем полное сопротивление линии:

Сопротивление срабатывания первой зоны:

Выдержка времени срабатывания защиты определяется собственным временем срабатывания и условием отстройки от работы трубчатых разрядников на защищаемой линии и примерно равно - t_I=0,1…0,15 с.

II ступень:

Отстраиваем вторую ступень от короткого замыкания за наиболее мощным трансформатором приемной подстанции. Сопротивление срабатывания защиты находим по формуле:

,

Где Z_T - сопротивление трансформатора. Z_T=86,79.

Находим коэффициент распределения по аналогии с коэффициентом распределения линии из выражения.

Коэффициент распределения находим из выражения:

,

Где I_k4 - часть тока короткого замыкания. I_k4 =590 А;

I_k3 - часть тока короткого замыкания. I_k3 =2280 А;

Находим коэффициент распределения из выражения:

,

Согласовываем сопротивление срабатывания второй зоны защиты с наиболее мощным трансформатором по формуле:

Принимается меньшее значение сопротивления срабатывания, т. е. Z ^II _сзW1 = 317,45 Ом.

Принятая уставка проверяется по условию чувствительности при коротком замыкании (к.з.) конце защищаемой линии. Коэффициент чувствительности рассчитывается по следующей формуле:

Проверяем чувствительность второй зоны по формуле:

,

Чувствительность удовлетворяет условию.

Выбираем уставку времени срабатывания защиты

с,

III ступень

Третья ступень дистанционной защиты отстраивается от максимального тока нагрузки

К_отс=1,4

К_В=0,9

ц_нагр=30⁰

ц_м.ч=40⁰

I_нагр.max=I_дл.доп=96,3 А

Сопротивление срабатывания защиты определим по формуле:

где

1,2 (дальнее резервирование)

Обеспечивает защиту 93% линии, поэтому эта защита является основной.

Выберем уставки защит и устройств автоматики питающей воздушной линии W1 работающей в блоке с тарсформатором Т1. На линии предусматривается токовая отсечка МТЗ, АПВ.

МТЗ линии (W)

Максимальную токовую защиту линии выполняется по схеме полной звезды с реле РТ-85.

Ток срабатывания МТЗ определяем по:

1) Несрабатывание в результате самозапуска нагрузки 1секции шин 10,5 ГПП

I_с.з.= К_отс* I_{СЗП.Макс.ВН}

где К_отс=1,4 коэффициент отстройки для реле РТ-85.

I_{СЗП.Макс.ВН}=96,3 А

I_с.з.=1,4*96,3=134,82 А;

2) Согласования с МТЗ трансформатором Т1:

I_с.з.= К_н.с.* I_С.ЗТ1=1,3*245=318,5 А

где К_н.с.=1,3.

I_С.ЗТ1=245 А

Принимаем уставку: I_с.з.=319 А

А

n_та=150 ? 5- коэффициент трансформации трансформатора тока со стороны 115 кВ.

Проверяется чувствительность МТЗ линии в основной зоне защиты:

Чувствительность защиты в зонах резервирования, т.е. при КЗ за трансформатором Т1:

где А

где = I_КЗ(3) =580 А

Время срабатывания МТЗ линии W принимается ступень селективности ?t=0,6 с больше времени срабатывания второй ступени МТЗ.

t_сз= t^//_Т1+ ?t=2,8+0,6=3,4 с

АПВ Линии (W)

В соответствии с ПУЭ питающую линию W оборудуем устройством АПВ, применение которого в условиях одностороннего питания является весьма эффективным для повышения надежности электроснабжения.

Для линии W принимаем типовое устройство РПВ-01 однократного действия, с временим срабатывания t_АПВ=0,8 с.

В ряде случаев для повышения успешного действия АПВ принимается. Однако такое увеличение времени срабатывания АПВ линий, питающих промышленные предприятия, по соображениям надежности и непрерывности технологического процесса, а также по условиям техники безопасностине всегда целесообразно. Для повышения процента успешных действий можно установить на линии АПВ двукратного действия с временем срабатывания второго цикла не менее с.

Карта селективности защит трансформатораТ1 и линииW1 показа на чертеже.

Рисунок 5

Заключение

При проектировании защиты и автоматики систем электроснабжения был решен ряд задач:

1) Рассчитаны токи короткого замыкания в различных точках систем, необходимы для выбора защит.

2) Выбраны защиты элементов низковольтной сети.

3) Предусмотрены защиты силовых трансформаторов.

4) Спроектированы защиты и автоматики магистрали «W1-W2».

5) Разработана защита трансформатора ГПП.

6) Спроектированы защиты и автоматики ВЛ «W1».

7) Было выполнено согласование защит между собой.

электроснабжение трансформатор релейный сеть

Список использованной литературы

1. Худугуев В.И. Релейная защита и автоматика элементов систем электроснабжения промышленного предприятия: Учебное пособие / ВСГТУ.-Улан-Удэ,1996.

2. Чернобровов Н.В. Релейная защита: М. «Энергия», 1974.

3. Кривенков В.В., Новелла В.Н. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: М. Энергоиздат, 1981

4. Шабад М. А. Расчеты релейной защиты и автоматики определительных сетей. 3-е изд.-М.: Энергоатомиздат, 1985.

5. Дьяков А.Ф., Платонов В.В. Основы проектирования релейной защиты и автоматики электроэнергетических систем. - М.: Изд-во МЭИ, 2000.