МинистерствоВысшего образования РФ
Иркутский государственный техническийуниверситет
Кафедрарелейной защиты и автоматики
Дисциплина «Релейнаязащита и автоматика энергетических систем»Контрольная работа по теме:
«Выбор типов и расчет уставок релейных защит сетевогорайона»
Выполнил:
студент группы ЭПзс-03
Мальцев В.Н.
Шифр 03051133
Проверил:
Якушев Ю.А.
Иркутск 2007г.
Задание
Для заданной сети 110 кВ с глухимзаземлением нейтрали произвести выбор принципов и расчет релейной защиты и АПВдля каждого участка.
Для защиты элемента системы, согласно варианта,разработать полную схему. Напряжение источника постоянного оперативного тока нап/ст. 220 В (или 110 В).
Удельное сопротивление прямой последовательности линии110 кВ X1л= 0,4 Ом/км. Сопротивление нулевойпоследовательности линии 110 кВ Хол = 3,5 · X1л
Коэффициент мощности нагрузки всехподстанций Cos φ = 0,85.
В таблице и схеме к заданию приведеныдлины участков L1; L2; L3; L4; мощность /> системы при трехфазныхкоротких замыканиях, отношение сопротивления нулевой последовательности системыxос к сопротивлению прямойпоследовательности системы X1С. Мощности трансформаторов S1,S2, S3, S4 и мощности нагрузокпотребителей P1, P2, P3, Р4.
Таблица№1Длина линий, км
/> МВА
/> Мощность трансформаторов, МВА Мощность нагрузки, МВт Специальный объект защиты
L1
L2
L3
L4
S1
S2
S3
S4
P1
P2
Р3
Р4 20 20 15 18 1850 1,3 20 20 7,5 7,5 6 4,7 6 6
L1 /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
/>
Рис.1. Схема заданной сети
Введение
Энергетическая программа на длительную перспективу предусматриваетдальнейшее развитие ЕЭС. Ввод в эксплуатацию линий электропередач высокого исверхвысокого напряжения, электростанций большой мощности, интенсивное развитиеосновных и распределительных сетей чрезвычайно усложнили проблему управления
В связи с этим идет непрерывный процесс развития и совершенствованиятехники релейной защиты. Создаются и вводятся в эксплуатацию новые защиты длядальних ЛЭП, для крупных генераторов, трансформаторов и энергоблоков.Разрабатываются новые виды полупроводниковых дифференциально-фазных защит,которые проще и надежнее в эксплуатации.
Релейная защита является основным видом электрической автоматики, безкоторой невозможна надежная работа современных энергетических систем. Онаосуществляет непрерывный контроль за состоянием и режимом работы всех элементовэнергосистемы и реагирует на возникновение повреждений и ненормальных режимов.При возникновении повреждений защита выявляет и отключает от системыповрежденный участок. При возникновении ненормальных режимов защита выявляет изи в зависимости от характера нарушения производит операции необходимые длявосстановления нормального режима или подает сигнал дежурному персоналу.
В современных электрических системах релейная защита тесно связана сэлектрической автоматикой, предназначенной для быстрого автоматическоговосстановления нормального режима и питание потребителей.
Основные требования предъявляемые к релейной защите:
· Селективность.
· Быстротадействия.
· Чувствительность.
· Надежность.
1. Выбор типов и расчет релейнойзащиты для линии L1
Согласно требований ПУЭ, в сетях с глухозаземленной нейтралью для защитылиний должны быть предусмотрены устройства релейной защиты от многофазныхзамыканий и от замыканий на землю.
Для защиты от междуфазных коротких замыканий одиночных линий приодностороннем питании, с питающей стороны устанавливается максимальная токоваязащита и отсечка.
Для защиты от короткого замыкания на землю в сетях с глухозаземленнойнейтралью, на одиночных линиях при одностороннем питании устанавливаются МТЗнулевой последовательности, а для ускорения отключения коротких замыканий наземлю применяют токовые отсечки нулевой последовательности.
Основным параметрами токовых релейных защит является:
– ток срабатываниязащиты;
– коэффициентчувствительности защиты.
IСЗ – ток срабатывания защиты – этонаименьший ток при котором срабатывают пусковые органы защиты.
Кч – коэффициент чувствительности защиты – отношение параметрак которому защита должна быть чувствительна к току срабатывания защиты.
Ток срабатывания защиты определяется из условия «отстройки» оттока, при котором защита, не должна срабатывать.
Условие отстройки защиты в общем виде :
IСЗ > ImaxОТС.З., где
ImaxОТС.З – максимальный ток от которого отстраивается защита (зависит от видазащиты и способа обеспечения селективности)
2. Максимальная токовая защита
МТЗ отстраивается от максимального тока нагрузки линии.
Селективность МТЗ обеспечивается ступенчатой характеристикой выдержкивремени срабатывания (наименьшую выдержку имеет элемент системы наиболееудаленный от источника питания). Ступень селективности МТЗ – Δt=0,5с. Коэффициент чувствительностиМТЗ определяется в минимальном режиме системы:
/>(требование ПУЭ),
где /> – ток, при двухфазномкоротком замыкании в конце следующего участка сети или на шинах низкогонапряжения (для трансформаторов).
2.1 Расчет максимальной токовой защиты
Максимальный рабочий ток определяется по формуле
/>, А
где åРmax – суммарная активная мощность, кВт;
Uн – номинальное напряжение, кВ;
cosj –коэффициент мощности системы.
/>
Ток срабатывания защиты определяется по формуле
/>, А
где Кн – коэффициент надежности, 1,2 – 1,3
Квоз – коэффициент возврата реле, 0,85 – 0,9
Iраб.max – максимальный ток нагрузки линии, А
/>
Принимаем ступень селективности МТЗ – Δt=0,5с
Для проверки МТЗ по условию чувствительности требуется рассчитать токитрехфазного и двухфазного коротких замыканий
Ток двухфазного короткого замыкания:
/>, кА
где /> – ток при трехфазномкоротком замыкании, кА
Ток трехфазного короткого замыкания:
/>, кА
где Хс – реактивное эквивалентное сопротивление системы, Ом
Хi – реактивное эквивалентноесопротивление линии до точки КЗ, Ом
Реактивное эквивалентное сопротивление системы
/>, Ом
где /> - мощность трехфазного КЗна шинах системы, МВА
/> Ом
Реактивное эквивалентное сопротивление линии
/>, Ом
где Х1л – удельное реактивное сопротивление линии, Ом/км
Li – длина линии до точки КЗ, км
/> Ом
/> Ом
Ток трехфазного и двухфазного к.з.
/>
/>
При определении коэффициента чувствительности должны выполнятсятребования ПУЭ
/> , требование ПУЭ выполняется.
2.2 Селективность МТЗ
Для обеспечения селективности максимальные защиты выполняются с выдержкойвремени, нарастающими от потребителей к источнику питания, как показано нарис.2
/>
Рис.2. Селективность максимальной токовой защиты в радиальной сети содносторонним питанием
3. Токовая отсечка и токовая отсечка с выдержкой времени
Токовая отсечка (Т.О.) отстраивается отмаксимального тока короткого замыкания в конце защищаемой линии.
Условие /> обеспечивает селективность токовой отсечки без выдержкивремени. Другими словами, селективность токовой отсечки обеспечивается за счетсокращения ее зоны действия.
Отсечка с выдержкой времени – это втораяступень защиты, которая устанавливается на каждом участке (кроме тупикового)при условии обеспечения коэффициента чувствительности Кч³1,3. Отсечка имеетпервичный ток срабатывания меньше, тока короткого замыкания в конце защищаемогоучастка.
Это означает что ТОВ чувствительна и к току короткогозамыкания в начале соседней линии, которая имеет токовую отсечку.
Ток срабатывания Т.О. с выдержкой времени определяетсяотстройкой от тока срабатывания Т.О. без выдержки времени на соседнем участке.Чтобы избежать неселективные действия ТОВ, ток срабатывания определяется изусловия:
/>, А
где IСЗ ТО2 – ток срабатывания токовой отсечкиследующей линии, А
Кн – коэффициент надежности, Кн = 1,15-1,2
Выдержка времени Т.О: t3= 0,5 с.
3.1 Расчет токовой отсечки
Ток трехфазного короткого замыкания в конце линии:
/>
Ток срабатывания защиты ТО1:
/>
Чувствительность защиты определяется требованием: зона действия защиты ³ 20% длины линии. Из рисунка 2 видно,что требование чувствительности выполняется.
3.2 Расчет токовой отсечки с выдержкой времени
Ток срабатывания защиты ТО2:
/>
Ток срабатывания защиты ТОВ1:
/>
Коэффициент чувствительности защиты:
/>
где /> – ток при короткомдвухфазном замыкании в конце линии, А.
/>
тогда />, требование ПУЭне выполняется.
Вывод: защита нечувствительна к коротким двухфазным замыканиям в концелинии.
Токовая отсечка (Т.О.) отстраивается от максимального тока короткогозамыкания в конце защищаемой линии – рис.3
/>
Рис.3 Обеспечение селективности токовой отсечки и токовой отсечки свыдержкой времени
4. Максимальная токовая защита нулевой последовательности
Для защиты от однофазного короткого замыкания на землю используется МТЗнулевой последовательности (МТЗ-0).Пусковые органы защиты (реле тока)подключены к фильтру тока нулевой последовательности (нулевой провод полнойзвезды) при различных видах коротких замыканий может быть только ток нулевойпоследовательности, поэтому защита реагирует на короткие замыкания однофазные имеждуфазные, связанные с землей.
Схема оперативных цепей МТЗ нулевой последовательности аналогична схемеоперативных цепей междуфазной МТЗ. Таким образом, МТЗ нулевойпоследовательности МТЗ является «фильтровой» защитой.
Ток срабатывания защиты определяется «отстройкой» от токанебаланса:
/>,
где /> , А
где Е – десяти процентная погрешность трансформаторов тока,
/> – ток трехфазного короткого замыкания в конце линии,А
Капер – апериодическая составляющая тока короткогозамыкания, Капер = 2 — 1,5
Кодн – коэффициент однотипности трансформаторов тока, Кодн= 0,5 — 1
КТТ – коэффициент трансформации трансформаторов тока.
Апериодическая составляющая тока короткого замыкания не учитывается, таккак защита действует с выдержкой времени. Отметим, что в тех случаях когдавыдержка времени МТ3-0 не превышает 0,3с, при определении /> учитывается апериодическаяслагающая тока короткого замыкания.
Отсечки нулевой последовательности.
Для ускорения отключения короткого замыкания на землю в сетях сглухозаземленной нейтралью применяются отсечки, реагирующие на ток нулевойпоследовательности. Отсечки нулевой последовательности выполняются простымитоковыми и направленными, мгновенными и с выдержкой времени.
Направленные отсечки нулевой последовательности.
Токовые (ненаправленные) отсечки нулевой последовательности применяютсяна линиях с односторонним питанием места короткого замыкания токами 10, т.е.там, где заземленные нейтрали трансформаторов расположены с одной сторонылинии.
Мгновенные отсечки нулевой последовательности отстраиваются от тока 3I0max при коротком замыкании на землю нашинах противоположной подстанции по выражению
/>
Отсечки с выдержкой времени отстраиваются по току и времени от мгновеннойотсечки нулевой последовательности следующей линии.
По сравнению с междуфазной МТЗ, МТ30 имеет повышенную чувствительность,так как Iнб max
К недостаткам защиты следует отнести возможность ее ложной работы при обрывецепей в схеме фильтра тока нулевой последовательности.
Расчет МТЗ-0.
Ток небаланса:
Принимаем трансформаторы тока 300/5 КТТ = 60
/>
Ток срабатывания защиты:
/>
Уставка выдержки времени t =0,5с.
релейный защита энергосистема отсечка
Список литературы
1. Правила устройства электроустановок. — М.-Л.: Энергия,1966.
2. М.А. Шабад. Расчеты релейной защиты и автоматикираспределительных сетей.- М.: Энергоатомиздат, 1985.
3. Н.В.Чернобровов. Релейная защита. — М.-Л.: Энергия, 1999.
4. Выбор типов и расчет уставок релейных защит сетевого района.Методические указания по выполнению курсового проекта по курсу «Релейная защитаи автоматика энергетических, систем». Составитель В.В. Нейман — Иркутск: ИрГТУ.2001.Р