9
КОСТРОМСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ СЕЛЬСКОХОЗЯЙСТВЕННАЯ АКАДЕМИЯ
Введение
При проектировании и эксплуатации любой электроэнергетической системы приходится считаться с возможностью возникновения в ней повреждений и ненормальных режимов работы. Наиболее распространёнными и в то же время опасными видами повреждений являются короткие замыкания. Одним из основных видов ненормальных режимов работы являются перегрузки.
Повреждения и ненормальные режимы работы могут приводить к возникновению в системе аварий, под которыми обычно понимаются вынужденные нарушения нормальной работы всей системы или её части, сопровождающиеся определённым недоотпуском энергии потребителям, недопустимым ухудшением её качества или разрушением основного оборудования.
Предотвращение возникновения аварий или их развитие при повреждениях в электрической части энергосистемы может быть обеспечено путем быстрого отключения повреждённого элемента, для этого применяется релейная защита и автоматика.
Основным назначением РЗ является автоматическое отключение повреждённого элемента от остальной, неповреждённой части системы при помощи выключателей. Таким образом, она является одним из видов противоаварийной автоматики систем. Важность этого вида автоматики определяется тем, что без неё вообще невозможна бесперебойная работа электроэнергетических установок.
1. Исходные данные
Рис. 1. Исходная схема для расчета
Объектом проектирования является кабельная линия 10 кВ.
Сеть 0.4 кВ имеет длину L=250 м и выполнена проводом А70.
Установлен автоматический ввод резерва (АВР) на низшем напряжении.
Коэф. загрузки трансформаторов подстанций = 1.
Линия 0.4 загружена на 25% от мощности ТП.
Коэф. мощности =0.8 для всех видов потребителей.
2. Расчет токов короткого замыкания
2.1 Составляем схему замещения для расчета токов короткого замыкания
Рис. 2. Полная схема замещения
Xd = 0.125 Ом; Xр = 6%
Находим сопротивление генератора 1
;
где: Xd - сверхпереходное сопротивление генератора;
Uб - базисное напряжение, принимаем 10 кВ.
Sн - номинальная мощность генератора
Ом
Находим сопротивление генератора 2.
;
Ом
Находим полное сопротивление генератора:
;
; Ом
Находим сопротивление линии 10 кВ.
; Ом
; (2.5)
; (2.6)
где: R0 - активное сопротивление линии, из [Л1 - 1.3] для линии АС120 принимаем R010 = 0.245 Ом/км
X0 - индуктивное сопротивление линии, из [Л1 - 14] для линии
АС120 принимаем X010 = 0.365 Ом/км
где: L10 - длина линии 10 кВ, км
Ом
Ом
Так как имеется две линии с одинаковыми параметрами и одинаковой длинны, следовательно их сопротивления равны.
Находим полное активное сопротивление линии 10 кВ.
; Ом
Ом
Находим полное индуктивное сопротивление линии 10 кВ.
; Ом
Ом
Находим полное сопротивление линий 10 кВ.
; Ом
Находим сопротивление реактора
; Ом
где: Xр% - относительное сопротивление реактора; Xр=6% по заданию;
Iнр - номинальный ток реактора, кА; Iнр = 0.6 А по заданию;
Uср - среднее напряжение линии,
; Ом
Находим сопротивление кабельной линии.
В соответствии с [Л1 - стр. 185] индуктивные сопротивления на 1 км длины X0 проводов ВЛ и КЛ мало зависят от сечения следовательно для кабелей при напряжении U = 6…10 кВ X0 = 0.08 Ом/км.
Их активное сопротивление R0 можно определить в зависимости от сечения и материала провода. Следовательно из [Л1 - 1.1] R0 принимаем R0 = 0.194 Ом/км.
; Ом
; Ом
; Ом
; Ом
; Ом
; Ом
Т.к. отношение индуктивного сопротивления к активному не 3, то учитываем оба сопротивления.
Находим сопротивление трансформатора.
;
где: Uk% - напряжение короткого замыкания трансформатора, %
Uk = 5.5% по заданию.
Sном.т - номинальная мощность трансформатора, кВА
; Ом
Находим активное сопротивление трансформатора:
; Ом
|
Тип |
Sном, кВА |
Uном, кВА |
Р, кВт |
Uкз, % |
Iхх, % |
Сх. и гр. соед. обм. |
|||
|
ВН |
НН |
хх |
кз |
||||||
|
ТМН_2500/10 |
2500 |
10 |
0.4 |
4.6 |
23.5 |
5.5 |
1 |
Д / Ун_11 |
3. Выбор комплектных трансформаторных подстанций и распределительных устройств
Sном.т =2500кВА; тип силового трансформатора ТМН_2500/10; тип шкафа на стороне 10 кВ - ШВВ5, на стороне 0.4 кВ - ШЛН5М; тип коммутационного аппарата: на 10 кВ ВНРу_10, на отходящих линиях 0.4 кВ - А37.; габариты 120014002510; габариты шкафов 0.4 кВ - 110015002200. Некоторые элементы шкафа можно заменять по просьбе заказчика на заводе изготовителе.
Для установки в КТП необходимо выбрать: предохранители в комплекте с выключателем нагрузки на высокой стороне, для защиты трансформатора и автоматические выключатели на низкой стороне, для защиты линии
Номинальный ток трансформатора на стороне 10 кВ равен:
;
, А
Выбор плавких предохранителей осуществляется по условию:
Iвст Iном.вн
Из [Л3 - табл. 1] выбираем два предохранителя типа ПКТ103-10-80-12.5У3 и из [Л1 - стр. 273]
Таблица 2. Основные технические данные предохранителей
|
Типоисполнение |
Uном, кВ |
Uнаиб.раб, кВ |
Iном.пр, А |
Iном.откл, кА |
Класс по ГОСТ |
|
|
ПКТ 103-10-80-12.5У3 |
10 |
12 |
80 |
20 |
2 |
Т.к. ток короткого замыкания на высокой стороне трансформатора составляет 3.43 кА, а у предохранителя 12.5 кА, то по отключению предохранитель проходит.
Номинальный ток трансформатора на стороне 0.4 кВ. Определяется по формуле для напряжения 0.4 кВ.
, кА
Из [Л6 - табл. 2.1] выбираем выключатель «Электрон» с полупроводниковым реле РМТ на напряжение до 660 кВ.
Технические данные автоматического выключателя:
|
Тип |
Исполнение |
Iном. выкл. А |
Iном.баз МТЗ А |
Установки п/п реле |
ПКС в цепи 380 В кА |
|||||
|
Регул. на шкалах РМТ значения |
||||||||||
|
tс.о. |
tс.п, c |
|||||||||
|
Э25 |
Стационарное |
4000 |
1000 1600 2500 4000 |
0.8; 1.0 |
3; 5 |
0.25 0.45 0.7 |
4 8 16 |
1.25 |
65 |
Проверяем автоматический выключатель по чувствительности:
Ток срабатывания отсечки равен:
где: Iн.б - номинальный базовый ток МТЗ, А
k - уставка п/п реле РМТ, принимаем k = 3
А
где: Iс.о(2) - минимальный ток короткого замыкания в месте установки автоматического выключателя
Т.к. kч > 1.5, следовательно автомат по чувствительности проходит.
Так как от КТП по низкой стороне может отходить до 8 линий 0.4 кВ, то принимаем 6 отходящих линий.
Следовательно, ток проходящий по каждой из линий будет равен:
, А
Из [Л3 - табл. 3] выбираем на каждую отходящую линию автомат типа ВА53-41
Технические данные автоматических выключателя
|
Тип выключателя |
ВА53-41 |
|||
|
Вид защиты |
токоограничивающий |
|||
|
Род тока |
переменный |
|||
|
Номинальный ток электромагнитного расцепителя, А |
250,400,630,1000 |
|||
|
Номинальный ток п/п макс. Расцепителя тока, А |
630,800,1000 |
|||
|
Номинальное напряжение, В |
до 660 |
|||
|
Частота переменного тока, Гц |
50 и 60 |
|||
|
Число полюсов |
3 |
|||
|
Уставка по току срабатывания эл. магн. макс. расц. Тока, кратная Iн |
10 7 |
|||
|
Уставка п/п максимального расцепителя |
По току срабатывания кратные Iн.р |
В зоне токов к.з. |
2,3,5,7,10 |
|
|
В зоне токов перегрузки |
1.25 |
|||
|
В зоне однофазного к.з. |
1.0 |
|||
|
По времени срабатывания, с |
В зоне токов перегрузки |
4,8,16 |
||
|
В зоне токов к.з. |
- |
|||
|
Верхняя граница зоны селективности, кА (действующее значение при переменном токе) |
- |
|||
|
Предельная коммутационная способность, кА (действующее значение при переменном токе) при напряжении: |
380 660 |
135.0 33.5 |
||
|
Износостойкость |
Общее |
Без эл. магн. привода |
16000 10000 |
|
|
С эл. магн. приводом |
10000 10000 |
|||
|
Под нагрузкой |
3000 2000 |
Проверяем автоматический выключатель по чувствительности:
k - уставка п/п реле РМТ, принимаем k = 2
А
Т.к. kч > 1.5, следовательно автомат по чувствительности проходит.
В начале кабельной линии, т.е. после реактора устанавливаем масляный выключатель из [Л2 - табл. 5.1] ВММ_10-630-10У2.
Расчетные данные:
Uном = 10 кВ Iном = 600 А Iк.з.(3) = 3.98 кА
Технические данные масляного выключателя
|
Тип |
Номинальное напряжение, кВ |
Номинальное рабочее напряжение, кВ |
Номинальный ток, А |
Номинальный ток отключения, кА |
Предельный сквозной ток |
Номинальный ток вкл., кА |
Ток термической стойкости, кА/допустимое время его действия, с |
Полное время отключения, с |
|||
|
Наибольший пик |
Начальное действующее значение периодической сост. |
Наибольший пик |
Начальное действующее значение периодической сост. |
||||||||
|
1 |
2 |
3 |
4 |
5 |
6 |
7 |
8 |
9 |
10 |
11 |
|
|
ВММ_10-630-10У2 |
10 |
12 |
630 |
10 |
25.5 |
10 |
25.5 |
10 |
10/3 |
0.105 |
4. Выбор устройств РЗ и А для элементов системы электроснабжения
Из Л5 - 3.2.91 для линий в сетях с изолированной нейтралью (в том числе и с нейтралью, заземлённой через дугогасительный реактор) должны быть предусмотрены устройства РЗ от многофазных замыканий и от однофазных замыканий на землю.
Из Л5 - 3.2.92 Защиту от многофазных замыканий следует предусматривать в двухфазном исполнении и включать в одни и те же фазы по всей сети данного напряжения для обеспечения отключения в большинстве случаев двойных замыканий на землю только одного места повреждения.
Защита должна быть выполнена в одно-, двух- или в трехрелейном исполнении.
Составляем разнесённую схему релейной защиты:
Рис. 3. Разнесенная схема релейной защиты
Принимаем следующие виды защит на линии:
МТЗ и отсечка выполненная на реле РТ_85
Предохранители
Автоматические выключатели
5. Расчет параметров релейной защиты
Рассчитываем МТЗ и отсечку выполненную на реле РТ_85.
Т.к. на линии установлен реактор с Iр = 600 А, а по заданию по линии протекает ток 0.8Iном.нагр = 0.8600 = 480 А, то из Л5 - табл. 1.3.6 выбираем кабель с током Iном= 500 А и сечением 185 мм2
Из Л6 - 18.10 выбираем два трансформатора тока типа ТПЛ10-500/5-0.5/Р, которые в свою очередь проверяются на 10%-ную погрешность.
Если в результате проверки будет установлено, что трансформаторы тока не проходят по условиям 10%-ной погрешности (расч > доп), то принимают следующие меры:
снижают вторичную нагрузку, увеличив площадь соединения соединительных проводов;
для встроенных трансформаторов тока применяют схему последовательного включения 2х трансформаторов тока в одну фазу;
если реле включены на разность токов двух фаз, переходят на схему неполной звезды;
выбирают для эксплуатации трансформаторы тока с большим коэффициентом трансформации или заменяют встроенные трансформаторы тока выносными.
Принимаем схему МТЗ не полная звезда с реле типа РТ85 на переменном оперативном токе.
Реле типа РТ_85 или РТ_86 с мощными переключающими контактами и ограниченно зависимой выдержкой времени. Предназначено для дешунтирования отключающих катушек выключателей.
В этой схеме в фазах А и С стоят реле тока КА1 и КА2. Они имеют по одному контакту. При нормальном режиме ток по электромагнитам YAT и КА1.1 и КА2.1 не протекает.
При к.з. ток протекает по обоим токовым реле, которые в свою очередь замыкают свои контакты КА1.1 и КА2.1 в цепях электромагнитов отключения.
Использование переходного контакта исключает разрыв цепи трансформатора тока при срабатывании защиты.
Определяем ток реле РТ85/1.
;
где: kн = 1.2 - коэффициент надежности;
kв = 0.85 - коэффициент возврата (для реле РТ_85);
kсх = 1 - коэффициент схемы;
коэффициенты берём из Л7 - стр. 230
nт = 60 - коэффициент трансформации трансформаторов тока;
Iнагр - ток нагрузки проходящий по кабельной линии.
А
Принимаем ток реле 7 А.
Рассчитаем ток срабатывания отсечки
где: Ik.max - трёхфазный ток к.з. в точке К2.
А
Т.к. уставка отсечки реле РТ_85 равна 28, а ток уставки 10 А, то следовательно принимаем уставку реле 5 на наибольший ток срабатывания отсечки 50 А.
По расчетам уставка 5 проходит.
Определяем коэффициент чувствительности отсечки:
где: Ik.min - двухфазный ток к.з. в точке К2.
Следовательно, защита удовлетворяет требованиям чувствительности.
6. Расчет селективности действия защит
Для определения действия селективности защит строим их характеристики друг относительно друга.
1. Автоматический выключатель ВА 53-41
2. Автоматический выключатель «Электрон» с полупроводниковым реле РМТ.
Предохранители типа ПКТ103-10-80-12.5У3
МТЗ с отсечкой, выполненное на реле типа РТ_85.
Для удобства построения приводим характеристики всех защит к одному напряжению 10 кВ.
Для РТ_85 ток срабатывания защиты будет равен:
А
Кратность тока срабатывания к току срабатывания защиты будет равна:
Принимаем уставку 6.
Из построенных зависимостей видно что выбранная аппаратура по селективности проходит. Следовательно, расчет произведен верно.
7. Выбор и описание работы устройства АРВ
Рис. 4. Схема АВР двухстороннего действия для двухтрансформаторной п/с: а) - поясняющая схема; б) - схема АВР и управления выключателем Q1 (аналогично Q2); в) - схема АВР для секционного выключателя
Данная схема применяется на сельских 2х - трансформаторных п/с 110…35/10 кВ, где все выключатели оборудованы пружинными приводами. Секционный выключатель Q3 нормально отключен и включается устройством АВР при отключении выключателей ввода напряжением 10 кВ Q1 или Q2 или исчезновение напряжения на шинах 6 (10) кВ секций I или II в результате отключения питающей линии электропередачи W1 или W2. Особенность схемы АВР - при восстановлении напряжения на питающей линии автоматически восстанавливается нормальная схема п/с.
Пусковой орган схемы АВР состоит из двух реле времени KT1 и KT2, Выполняющих одновременно роль органов минимального напряжения и выдержки времени. При снижении или исчезновении напряжения реле при возврате якоря обеспечивают заданную выдержку времени. Обмотки реле подключаются к разным трансформаторам: KT1 - к трансформатору собственных нужд (ТСН1), а КТ2 - к измерительному трансформатору (ТН1). При этом исключается возможность ложной работы пускового органа при неисправностях в цепях напряжения.
На рис. контакты выключателей и реле показаны для рабочего положения: выключатели Q1 и Q2 включены, в результате чего имеется напряжение на шинах 6 (10) кВ подстанции; приводы всех выключателей подготовлены для операции включения; реле положения выключателей «Включено» KQC находятся под напряжением и их контакты замкнуты. Напряжение на шинки обеспеченного питания (ШОП) подается ТСН1 и ТСН2.
При повреждении, например, трансформатора Т1 под действием релейной защиты отключается выключатель Q1, замыкается его вспомогательный контакт SQ1.3 в цепи включения секционного выключателя Q3 и последний включается, т.е. происходят АВР без выдержки времени и восстановление напряжения на секции I. Однократность действия АВР обеспечивается тем, что при отключении выключателя Q1 реле KQC теряет питание и размыкает свой контакт KQC.2 в цепи автоматической подготовки привода выключателя Q3. Схема АВР перестаёт действовать при отключении контактной перемычки (накладки) XB2.
Схема работает в другом аварийном режиме - при отключении, например, питающей линии W1 - с помощью пускового органа минимального напряжения. При исчезновении напряжения со стороны линии W1 реле КТ1 и КТ2 возвращается в исходное состояние, с выдержкой времени замыкаются их контакты КТ1.2 и КТ2.2 в цепях отключения выключателя Q1. Выключатель Q1 отключается, и далее схема АВР действует на включение выключателя Q3 так же, как описано ранее. Напряжение на шинах секции I восстанавливается, якорь реле КТ2 втягивается, и его контакт КТ2.1 замыкается, а контакт КТ2.2 размыкается. Реле КТ1 по-прежнему находится в исходном состоянии, и его контакт КТ1.1 разомкнут. В данном случае реле КТ1 используют для контроля за появлением напряжения со стороны питающей линии. Пусковым же органом восстановления нормальной предварительной схемы п/с служит реле времени КТ3, срабатывающее при подаче напряжения.
Если напряжение о стороны линии W1 появилось, то срабатывает реле КТ1 и замыкает свой контакт КТ1.1. При этом начинает работать реле КТ3, которое своим проскальзывающим контактом КТ3.2. (замыкается на 1…1.5 с) создаёт цепь на включение выключателя Q1, а конечным контактом КТ3.3 - цепь на отключение секционного выключателя Q3. Таким образом, восстанавливается нормальная схема п/с с отключенным выключателем Q3 который автоматически подготавливается к будущему действию устройства АВР. Л1 - стр. 368
Список использованной литературы
1. Будзко И.А., Лещинская Т.Б. Электроснабжение сельского хозяйства - М: Колос, 2003. - 536 с.
2. Неклепаев Б.Н., Крючков И.П. Электрическая часть электростанций и подстанций. - М: Энергоатомиздат, 1999. - 608 с.
3. Руководящие материалы по проектированию электроснабжения с._х. - М: РАО «ЕЭС России» АО РОСЭП, 2004. - 74 с.
4. Нормы технологического проектирования электрических сетей с._х. назначения НТПС_88 - М: АО РОСЭП, 2007.
Правила устройств электроустановок. 6 издание._М.: Госэнергонадзор 2000. - 608 с.
6. Федоров А.А. Справочник по электроснабжению и электрооборудованию. _ М.:Энергоатомиздат. - 1997 - 592 с.
Каганов И.Л. Курсовое и дипломное проектирование. - М.: Агропромиз - дат, 1998. - 351 с.
Андреев В.А. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения - М.: Высш. шк., 1999. - 496 с.
| ! | Как писать курсовую работу Практические советы по написанию семестровых и курсовых работ. |
| ! | Схема написания курсовой Из каких частей состоит курсовик. С чего начать и как правильно закончить работу. |
| ! | Формулировка проблемы Описываем цель курсовой, что анализируем, разрабатываем, какого результата хотим добиться. |
| ! | План курсовой работы Нумерованным списком описывается порядок и структура будующей работы. |
| ! | Введение курсовой работы Что пишется в введении, какой объем вводной части? |
| ! | Задачи курсовой работы Правильно начинать любую работу с постановки задач, описания того что необходимо сделать. |
| ! | Источники информации Какими источниками следует пользоваться. Почему не стоит доверять бесплатно скачанным работа. |
| ! | Заключение курсовой работы Подведение итогов проведенных мероприятий, достигнута ли цель, решена ли проблема. |
| ! | Оригинальность текстов Каким образом можно повысить оригинальность текстов чтобы пройти проверку антиплагиатом. |
| ! | Оформление курсовика Требования и методические рекомендации по оформлению работы по ГОСТ. |
| → | Разновидности курсовых Какие курсовые бывают в чем их особенности и принципиальные отличия. |
| → | Отличие курсового проекта от работы Чем принципиально отличается по структуре и подходу разработка курсового проекта. |
| → | Типичные недостатки На что чаще всего обращают внимание преподаватели и какие ошибки допускают студенты. |
| → | Защита курсовой работы Как подготовиться к защите курсовой работы и как ее провести. |
| → | Доклад на защиту Как подготовить доклад чтобы он был не скучным, интересным и информативным для преподавателя. |
| → | Оценка курсовой работы Каким образом преподаватели оценивают качества подготовленного курсовика. |
| Курсовая работа | Деятельность Движения Харе Кришна в свете трансформационных процессов современности |
| Курсовая работа | Маркетинговая деятельность предприятия (на примере ООО СФ "Контакт Плюс") |
| Курсовая работа | Политический маркетинг |
| Курсовая работа | Создание и внедрение мембранного аппарата |
| Курсовая работа | Социальные услуги |
| Курсовая работа | Педагогические условия нравственного воспитания младших школьников |
| Курсовая работа | Деятельность социального педагога по решению проблемы злоупотребления алкоголем среди школьников |
| Курсовая работа | Карибский кризис |
| Курсовая работа | Сахарный диабет |
| Курсовая работа | Разработка оптимизированных систем аспирации процессов переработки и дробления руд в цехе среднего и мелкого дробления Стойленского ГОКа |