Курсовая работа
Релейная защитаи автоматика систем электроснабжения
Содержание
Задание на курсовую работу
1. Расчет параметров схемы замещения
1.1 Расчет удельных и полных сопротивлений линий
1.2 Расчет сопротивлений трансформаторов
1.3 Расчет параметров энергосистемы
2. Расчет токов короткого замыкания
3. Выбор и обоснование типа защит
3.1 Защита цеховыхтрансформаторов
3.2 Защитамагистральной линии
3.2.1Селективная токовая отсечка
3.2.2 Максимальная токовая защита
3.2.3 Выбор времени срабатывания максимальнойтоковой защиты
3.3 Токовая зашита нулевой последовательноститрансформатора 10,5/0,4 кВ
3.4 Расчёт установок защиты понижающихтрансформаторов 35/10 кВ
3.4.1Дифференциальная защита от межлуфазных КЗ
3.4.2 Максимальная токовая защита от внешних КЗ
3.4.3 Газовая защита трансформатора
3.4.4 Максимальная токовая защита трансформаторов отперегрузки
3.4.5 Проверка ТТ по условию 10% погрешности
3.5 Расчёт двухступенчатой токовой направленнойзащиты линий W1,W2,W3
3.5.1 Расчёт защиты линии W1
3.5.2 Расчёт защиты линии W2
3.5.3 Расчёт защиты линии W3
3.5.4 Согласование времени срабатывания защит
Список использованных источников
Задание на курсовуюработу
Выполнить расчет релейной защитысхемы участка сети.
Таблица №1 Исходные данные вариантарасчетной схемыНаименование расчетного параметра Значение исходных параметров варианта схемы Мощность МВА трехфазного КЗ на шинах подстанции 520 Типы выключателей на 37 кВ ВМКЭ Напряжение оперативного тока подстанции 1 = 2 ~ 3 ~ 4 ~ Мощность трансформатора МВА 1 16 2 16 3 – 4 0,63 5 0,4 6 0,63 Длина линий электропередачи км 1 10 2 8 3 4 4 4 5 5 6 4 7 –
Таблица №2Исходныепараметры электропотребителей.Наименование параметра электропотребителя Значение параметра электропотребителя Вариант 2 HI
Мощность S, МВ-А
Коэффициент самозапуска
Выдержка времени зашиты, с 4,5 2,7 0,7 Н2
Мощность S, МВ-А
Коэффициент самозапуска
Выдержка времени зашиты, с 4,8 2,5 0,8 НЗ
Мощность S, МВ-А
Коэффициент самозапуска
Выдержка времени зашиты, с 3,9 1,9 1 Н4
Мощность S, МВ-А
Коэффициент самозапуска
Выдержка времени зашиты, с 4,5 2,4 0,9
/>
Рис.1.Схема задания
/>1. Расчет параметров схемы замещения 1.1 Расчет удельных и полных сопротивлений линий
Удельное индуктивное сопротивлениелинии определяется по формуле:
Х0= 0,144 *lg(DCР/rПР)+ 0,016.
Известными здесь являются: Dcp10кв = 1100 мм Для определения радиуса провода необходимо рассчитать длительнодопустимый рабочий ток в проводе, для которого затем следует подобрать сечение.Например, для линии W3:
Iраб.w6 = 1,05*SТ6/(/>*UНОМ)=1,05*0,63/(/> *10,5)=36,4 А
принимаем, согласно ПУЭ: jЭК10КВ= 1,2 А/мм2.
Отсюда расчетное сечение W6:
Fpw6= Ipaб.w6/jэк10 = 36,4/ 1,2 = 28,8 мм2.
Принимаем стандартное сечениепровода Fст w6= 35 мм 2
Все расчеты сведены в таблицу №3.
Таблица №3 Исходные и расчетныепараметры линийОбозначение параметра Значение параметра для номера линии W1 W2 W3 W4 W5 W6 Iраб, А 280 280 152,4 95,84 59,47 36,4
Fp, мм2 233 233 126,97 68,46 42,48 26
F СТ, мм 2 (А1) 240 240 150 70 50 35
r 0, Ом/км 0,12 0,12 0,195 0,6 0,592 0,773
x 0, Ом/км 0,394 0,394 0,393 0,388 0,356 0,364 Rw, Ом 0,0966 0,0773 0,0628 2,4 2,96 3,1 Xw, Ом 0,317 0,2538 0,1266 1,552 1,78 1,456 Zw, Ом 0,3314 0,2653 0,1413 2,858 3,454 3,425 Длина ЛЭП, км 10 8 4 4 5 4 1.2 Расчёт сопротивленийтрансформаторов
Рассчитаем составляющиесопротивления трансформатора Т1:
R тр= />РК• U HOM2/ S HOM2= 90*372/(160002(37/10,5)2)=0,0386 Ом;
X тр= U K % • U HOM2/(100 • S HOМ)= 8 • 372 /(100 • 16• (37/10,5)2) = 0,55 Ом.
В таблице №4 приведены результатырасчетов всех трансформаторов.
Таблица №4 Исходныеи расчетные параметры трансформаторовОбозначение параметра Значение параметра Т1 Т2 ТЗ Т4 Т5 Т6 Тип трансформатора ТД -16000 ТД -16000 – ТM — 630 ТM — 400 ТM — 630 Uном, кВ 37/10,5 37/10,5 – 10,5/0,4 10,5/0,4 10,5/0,4 Iном, A 250 250 – 34,64 22 34,64
/>Pk, кВт 90 90 – 76 5,5 76 Uk, % 8 8 – 5,5 4,5 5,5 Rt, Ом 0,0386 0,0386 – 2,11 3,79 2,11 Хт, Ом 0,55 0,55 – 9,625 12,4 9,625
Zт, Ом 0,5486 0,5486 – 9,854 12,96 9,854 1.3 Расчет параметров энергосистемы
Параметры энергосистемытакже приведены к стороне 10,5 кВ:
Х с=UСР2/(/>*SК(3))=10,52/(/>*520)=0,1224Ом;
EСР=UСР//>=10,5//>=6,06 кВ.
/>2. Расчет токов короткого замыкания
Расчет токов КЗ производим безучета подпитки со стороны нагрузки.
Определяем эквивалентное сопротивлениеот энергосистемы до точки КЗ и рассчитываем ток по формуле:
Iкз=Eс/Zэкi;
Результаты расчетов сведены втаблицу №5.
Таблица №5 Расчетноезначение тока трехфазного КЗ
/>
/>
Рис.2.Схема замещения
/>3. Выбор и обоснование типа защит
Согласно ПУЭ, вкачестве защиты от токов, обусловленных короткими замыканиями за трансформаторами(Т4, Т5, Т6), могут использоваться предохранители, если мощность этихтрансформаторов не превышает 1 МВА.
Для одиночно работающихтрансформаторов Т1, Т2 мощностью 6,3 MBAи более устанавливаются следующие типы защит:
— от многофазных КЗ в обмотках и навыводах — дифференциальная продольная токовая защита; для проектируемыхподстанций при расчете дифференциальной защиты рекомендуйся использоватьнаиболее совершенное реле с торможением серии ДЗТ,
— для защиты от токов, протекающихчерез трансформатор при КЗ на шинах низшего напряжения (внешнее КЗ), используютМТЗ с минимальной выдержкой времени;
— для защиты от перегрузки на/> всех трансформаторахустанавливается МТЗ;
— от понижения уровня масла и отповреждений внутри кожуха, сопровождающихся выделениями газа, предусматриваетсягазовая защита/> 3.1 Защита цеховых трансформаторов
Выбираемдля зашиты трансформаторов Т4, Т5, Т6 предохранители типа ПКТ из условийотстройки от максимального рабочего тока и от броска тока намагничивания привключении трансформатора на холостой ход.
Исходяиз первого условия, например для трансформатора Т4:
IРАБ.МАХТ4=ST4/(/>*UНОМT4)=630/(/>*10,5)=34,64 А
Повторому условию обычно принимают номинальный ток плавкой вставки, равным
Iном.пл.вст т4 = 2,0 • Iном т4 = 2,0 • 34,64 = 69,3 А
где 2,0 — коэффициент отстройкиот броска тока намагничивания трансформатора.
Выбираем для Т4предохранитель с номинальным током 80 А. По время-токовой характеристикеоцениваем время плавления при двухфазном КЗ за трансформатором.
Результаты выборасводим в таблицу №6.
Таблица№6 Расчет параметров плавкихпредохранителейОбозначение на схеме
Мощность Т,
КВА
Iном т,
А Тип предохранителя
Iном.пл.вст,
А
Время плав л,
с Т4 630 34,64 ПКТ-103-10-80 80 0,25 Т5 400 22 ПКТ- 103- 10-50 50 0,2 Т6 630 34,64 ПКТ- 103- 10-80 80 0,25
Времятоковую характеристику предохранителя с наибольшимноминальным током переносим из [4] на карту селективности. Известно, чтоотклонения ожидаемого тока плавления плавкого элемента при заданном времениплавления от типовых значений достигают ± 20%. Поэтому типовая характеристика 1должна быть смещена вправо на 20 %. 3.2 Защита магистральной линии
Устанавливаем двухступенчатуютоковую защиту, выполненную по двухрелейной схеме на основе реле прямогодействия типа РТ-40.Токовая отсечка в данном случае может быть эффективной, таккак достаточно велико различие между токами КЗ в месте подключения ближайшеготрансформатора Т4 (Iк(3)=1750А)и в месте в месте установки защиты магистральной линии(Iк(3)=1120А)Для определения типа трансформаторов тока двухступенчатой защиты рассчитаеммаксимальный рабочий ток, который равен сумме номинальных токов трансформаторовТ4, Т5, Т6 :
Ipa6.maxwl= />Iномт = 34,64+34,64+22 = 91,28 А.
Выбираем ТПЛ-10К класса Р, КI= 600 / 5. 3.2.1 Селективная токовая отсечка
Определяется ток срабатыванияселективной отсечки по условию отстройки от тока КЗ в конце участка W4,где подключен первый цеховой трансформатор:
Iс.о.>= 1,25 • IК5= 1,25 • 1751 = 2188,75 А.
Проверяем надежность отстройки отбросков тока намагничивания:
Ic.о> (4-5) • />Iномт = (4-5) • 91,28 = (365,12-456,4)
Принимаем схему ТТ, соединенных внеполную звезду, в фазные провода которой включены реле РТ–40 .
Ток срабатывания реле :
/>=18,24А.
Принимаем реле РТ-40/20 с уставкой20 А. Уточняем Iсо= 120*20=2400А.
Токовая отсечка устанавливается натех линиях, согласно требованиям ПУЭ, где она защищает более 20% её длины,поэтому, в данном случае коэффициент чувствительности не проверяется. 3.2.2 Максимальная токовая защита
МТЗ отстраивается от суммы номинальныхтоков всех трансформаторов, подключенных к защищаемой линии. Коэффициентсамозапуска в этом случае принимается минимальным значением 1,2-1,3. Отсюда
/>91,28=228,2А.
Согласно методике [4], зависимаяхарактеристика времени срабатывания от тока реле РТВ должна быть согласована свремятоковой характеристикой предохранителя трансформатора. Ток срабатыванияРТ40 отстраивается от 1,2 тока плавления предохранителя, соответствующеговремени плавления 5 с:
Iс.з>=1,2 *Iпл.с5 = 1,2*275 = 330А.
Округляем ток срабатывания защитыдо 360 А. С учетом имеющихся уставок реле PT40/6и коэффициента трансформации ТТ (КI= 120)
Iс.р.=Ic.з.*Кс.х./Кт=360*1/120=3А,Iуст=3А
k(2)Ч.ОСН=I(2)К5/IСЗ=1516/360=4,2>1,5
Определяем коэффициентчувствительности в зоне резервирования, т.е. при КЗ на шинах низшего напряжениятрансформаторов ответвлений. Вначале производится расчет для ближайшеготрансформатора Т4 (точка К8):
k(2)Ч.РЕЗ. =410/360=1,14
Для трансформатора Т5 (точка К9):
k(2)Ч.РЕЗ. =276/360=0,77
Для трансформатора Т6 (точка К10):
k(2)Ч.РЕЗ. =282/360=0,78
Согласно ПУЭ, допускается иметькоэффициент чувствительности в зонерезервирования менее 1,2, поэтому оставляем реле РТ40/6.
ПроверимТТ на 10% погрешность. Предельную кратность определяем порезультатам расчета отсечки:
K10=1,1•Ico/ Iномтт
K10=1,1• 2400/600=4,4.
По кривым предельной кратности дляТПЛ-10К Zн.дon= 2,2 Ом.
Фактическое расчетное сопротивлениенагрузки:
Zн.расч= 2*Rnp + Zртм+ Zрт40 + Rnep
Сопротивление реле РТ40определяется по формуле:
Z=SРЕЛЕ/I2с.р
Zрт40/20=0,5/ 202 = 0,00125 Ом.
Zрт40/6=0,5/ 32 = 0,0556 Ом.
Примем сопротивление прямого иобратного проводов Rnp = 0,6 Ом ипереходное сопротивление в контактных соединениях Rnep=0,1Ом.
Результирующее сопротивление равно
Zн.pacч= 2 • 0,6 + 0,00125 + 0,0556 + 0,1 = 1,4 Ом ,
что меньше, чем Zн.дon.=2,2 Ом и, следовательно, полная погрешность ТТ/> 3.2.3 Выбор времени срабатывания максимальной токовойзащиты
Cтупеньселективности для реле типа РТ-40 принимается />t= 0,3с.Переносим из [2] характеристику срабатывания РТ-40 и строим ее на картеселективности по точкам, две из которых уже определены:
а) ток срабатывания РТ-40 на уровне1 с,
б) время срабатывания РТ-40/> 3.3 Токовая зашита нулевой последовательноститрансформатора 10,5/0,4 кВ
Токовая защита нулевойпоследовательности устанавливается в случае недостаточной чувствительности МТЗлинии W4 при однофазных КЗ настороне 0,4 кВ. Обычно эта защита действует на отключение выключателя настороне ВН трансформатора.При наличии предохранителя допускается её действие наавтоматический выключатель со стороны НН трансформатора.
Ток срабатывания защиты выбираетсяпо следующим условиям [4]:
а) отстройка от наибольшегодопустимого тока небаланса (приведен к стороне 0,4 кВ) в нулевом проводетрансформатора в нормальном режиме, например, для Т4:
Iс.з= kн — Iнб= 0,5 • IномТ4 = 0,5 • 34,64/(0,4/10,5)= 454,6 А;
б) согласование чувствительностипри однофазных КЗ на землю на стороне 0,4 кВ с использованием характеристикзащитных устройств (предохранители, максимальные расцепители автоматов)электродвигателей и линий 0,4 кВ, не имеющих специальных защит нулевойпоследовательности;
в) обеспечение достаточнойчувствительности при однофазных КЗ на землю на стороне 0,4 кВ в зоне основногодействия (kЧ.ОСН>=2,0), а также обеспечение резервирования защитных устройств присоединенийшин 0,4 кВ, например для Т4:
Расчетный ток в реле при условииметаллического КЗ без учета сопротивления питающей энергосистемы до места включениятрансформатора Т4:
/>
где 0,333 • Z(1)T4 — справочная величина, приведенная к стороне 0,4 кВ в данном случае равна 0,042Ом
Таким образом, ток однофазного КЗ,приведенный к стороне 0,4 кВ, равен:
I(1)к8=220/0,042=52,38 А.
Определяем коэффициентчувствительности при однофазном КЗ за трансформатором Т4.
k(1)Ч.ОСН= I(1)к8/Iсз=5238,1/454,6=11,5>2
Защита выполняется с действием нанезависимый расцепитель автоматического выключателя со стороны трансформаторовТ4, Т5, Т6.
Расчеты защиты нулевойпоследовательности для трансформаторов 10,5/0,4 кВ сведены в таблицу №7.
Таблица №7. Расчет защиты нулевойпоследовательности трансформаторов 10,5/0,4 кВОбозначение расчетного параметра Т4 Т5 Т6 Номинальный ток на НН, А 909 578 909 Ток срабатывания защиты, А 454,6 288,7 454,6 Коэффициент трансформации ТТ 600/5 600/5 600/5 Ток срабатывания реле расчетный, А 3,78 2,4 3,78 Тип реле РТ – 40 РТ – 40 РТ – 40 Уставка реле, А 4 3 4 Ток срабатывания защиты уточненный, А 480 360 480 Сопротивление трансформатора при однофазном КЗ, Ом 0,042 0,065 0,042 Ток однофазного КЗ за трансформатором, А 5238,1 3384,6 5238,1 Коэффициент чувствительности 11,5 11,7 11,5 Номинальный ток на стороне НН:
Iнт4=Iномт4*Kт=34,64*10,5/0,4=909A.3.4 Расчет установок зашиты понижающих трансформаторов 37/10,5 кВ3.4.1 Дифференциальная защита от междуфазных КЗ
В качестве основной защиты отмеждуфазных КЗ на одиночных трансформаторах мощностью 6,3 MBАи больше, устанавливается дифференциальная продольная токовая защита на основереле ДЗТ-11, Расчет приведен для трансформатора Т1 для стороны 10,5кВ. Удобнеепредставлять формулы и расчеты в табличной форме.
Таблица № 8 Определение вторичныхтоков в плечах защиты.Наименование расчетного параметра Численное значение для стороны Т1 37 кВ 10,5кВ Первичный номинальный ток трансформатора, А 250 880
Коэффициент трансформации трансформатора тока KI 600/5 600/5 Схема соединения обмоток трансформаторов тока
/> Y Вторичный ток в плечах защиты, A 3,6 7,3 Тип трансформатора тока ТФНД-35М ТПОЛ-10
Определяется первичный токнебаланса, приведенный к стороне 10,5 кВ, без учета третьей составляющейнебаланса, обусловленной отличием расчетных и фактически устанавливаемых витковдифференциального реле:
Iнб= Iнб'+ Iнб’’= (Kanep * Kодн *S + />)*I(3)к4=(1*1*0,1+0,1)*7,12 = 1,424 A,
где /> - половинасуммарного диапазона регулирования напряжения на стороне ВН.
Определяется предварительноезначение тока срабатывания защиты по условию отстройки от броска токанамагничивания, приведенное к стороне 35 кВ:
Iс.з.т1=Кн*Iномвн=1,5*250 = 375 А.
Это условие при использовании релеДЗТ-11 является единственным, так как наличие торможения в этом реле позволяетв расчетах тока срабатывания не учитывать ток небаланса (в отличие от расчетана основе реле РНТ-565).
Таблица № 9 Определение числавитков дифференциальной и уравнительной обмотокНаименование параметра и расчетное выражение Численные значения
Ток срабатывания реле основной стороны (ВН)
Iс.р.осн =Iс.з*Ксх(3)/Кi вн, А
375*/>/120=5,4
Число витков уравнительной обмотки основной стороны, расчетное, вит.
/> 100/5,4=18,4 Числи кивков с основной стороны, округленное (в меньшую сторону), вит 18
Число витков уравнительной обмотки неосновной стороны, расчетное, вит.
/> 18*3,6/7,3=8,9 Число витков реле неосновной стороны, округленное (в ближайшую сторону), вит. 9
Третья составляющая небаланса, приведенная к стороне 10,5 кВ, А
/>
/> Ток небаланса с учетом третьей составляющей, приведенный к стороне НН, А 1424 +79=1503
Определяется число витков тормознойобмотки реле ДЗТ-11, необходимое для обеспечения не действия защиты при внешнемтрехфазном КЗ (точка К4);
/>=1,5*1503*9/(7120*0,8)=3,56вит,
где /> =0,8- тангенс угла наклона касательной на графике тормозной характеристики релетипа ДЗТ-11. Принимаем ближайшее большее число витков тормозной обмотки /> = 4.
Определяем коэффициентчувствительности защиты при КЗ за трансформатором на выводах, когда токповреждения проходит только через ТТ стороны 35 кВ, и торможение в реле,следовательно, отсутствует. Значение трехфазного тока при КЗ за трансформатором(точка К4), приведенное к стороне ВН, равно:
I(3)К4ВН=I(3)К4НН/К I=7120/(37/10,5)=2021А.
В соответствии с таблицей 1 [1],для схемы соединения обмоток ТТ в треугольник расчетный ток в реле придвухфазном КЗ за трансформатором равен:
/>=1,5*2021/120=25,3А.
Защита подключается к ТТ типаТПОЛ-10, KI=600/5. Коэффициент чувствительности:
К(2)ч = />/Iс.р.=25,3/5,4=4,7>2,0.
Расчет уставок дифференциальныхзащит трансформаторов Т1, Т2 приведён в табличной форме(Таблица 10,11).
Таблица№10 Определение вторичныхтоков в плечах защитыНаименование параметра Значение параметра Т1 Т2 Тип трансформатора ТД-16000/35 ТД-16000/35 Первичный номинальный ток трансформатора, А 250/880 250/880 Группа соединения трансформатора
Y //>-11
Y //>-11 Коэффициент трансформации ТТ 600/5 600/5 Схема соединения обмоток ТТ
/> / Y
/> / Y Вторичный ток в плечах защиты I2, A 7,3/3,6 7,3/3,6 Тип трансформатора тока ТПОЛ-10 ТПОЛ-10
Таблица №11 Определение числавитков дифференциальной, уравнительных и тормозной обмоток реле ДЗТ-11защиты трансформаторов Т1, Т2 Наименование параметра Значение параметра Т1 Т2 Ток срабатывания защиты, А 375 375 Ток срабатывания реле основной стороны (ВН), А 5,4 5,4 Число витков уравнительной обмотки основной стороны, расчетное, вит. 18,4 18,4 Числи витков реле основной стороны, округленное, вит 18 18 Число витков неосновной стороны, расчетное, вит. 8,9 8,9 Число витков неосновной стороны, округленное, вит. 9 9 Ток трехфазного КЗ приведённый к 10,5 кВ, А 7120 7120 Первичный ток небаланса, А 1424 1424 Третья составляющая небаланса, приведенная к стороне 10,5 кВ, А 79 79 Ток небаланса с учетом третьей составляющей, А 1503 1503 Число витков тормозной обмотки, расчетное, вит 3,56 3,56 Число витков тормозной обмотки принятое, вит 4 4 Ток в реле при двухфазном внешнем КЗ, А 77 77 Коэффициент чувствительности 14,3>2 14,3>2 3.4.2 Максимальная токовая защита Т1, Т2 от токов внешних КЗ
Область внешних КЗ трансформаторанаходится на стороне НН, включая в первую очередь сборные шины. Токсрабатывания защиты отстраивается от максимального рабочего тока, протекающегочерез трансформатор.
Для трансформатора Т1 рабочий токобусловлен током нагрузки HI,H2 и суммой номинальных токовтрансформаторов Т4, Т5, Т6. Ток срабатывания защиты равен:
Iс.зТ1 =(Kн/Кв)* (кСЗП1*IРАБ.Н1+кСЗП2*IРАБ.Н2+кСЗПW4*IРАБ.W4) = =/>=736,4 А.
Выбираем ТТ типа ТВТ-35/10, KI= 800 / 5. Ток срабатывания реле РТ-40 для схемы ТТ, соединенных в треугольник:
Icp=/>IСЗТ1 /КI=/> • 736,4 /160 =7,97 А; Iу= 8 А.
Выбираем РТ-40/10. Уточняем токсрабатывания защиты: IСЗТ1 = 739 А.
Проверяем коэффициентчувствительности при двухфазном КЗ за трансформатором:
К(2)Ч.ОСН=0,865*I(3)К4/IСЗ.Т1=0,865*7120*10,5/(739*37)=2,36>1,5
Выдержка времени защиты должна бытьминимальной и согласованной с МТЗ отходящих присоединений:
tc.з= max (tc.зw1;tс.з w2;tс.з w4) + />t= tc.з w4+ />t= 1 + 0,5 = 1,5 c,
Выбираем реле времени ЭВ-122,tу=(0,25-3,5)с,Uном=220В.
Для трансформатора Т2 рабочий токобусловлен током нагрузки H3,H4.
Ток срабатывания защиты равен:
Iс.зТ2 =(Kн/Кв)* (кСЗП3*IРАБ.Н3+кСЗП4*IРАБ.Н4)=/>=426,2 А.
Выбираем ТТ типа ТВТ-35/10, KI= 800 / 5. Ток срабатывания реле РТ-40 для схемы ТТ, соединенных в треугольник:
Icp=/>IСЗТ2 /КI=/> • 426,2 /160 =4,6 А;
Iу= 5 А.
Выбираем РТ-40/10.
Уточняем ток срабатывания защиты: IСЗТ2 = 461,9 А.
Проверяем коэффициентчувствительности при двухфазном КЗ за трансформатором:
К(2)Ч.ОСН=0,865*I(3)К11/IСЗ.Т2=0,865*7220*10,5/(461,9*37)=3,8>1,5
Выдержка времени защиты должна бытьминимальной и согласованной с МТЗ отходящих присоединений:
tc.з= max (tc.зн3;tс.з н4 ) + />t= 1 + 0,5 = 1,5 c,
Выбираем реле времени ЭВ-122,tу=(0,25-3,5)с,Uном=220В.3.4.3 Газовая зашита трансформатора
Основным элементом газовой защитытрансформатора является газовое реле, которое устанавливается в маслопроводемежду расширителем и баком трансформатора. Для защиты трансформатора отвнутренних повреждений используются реле типа РГ43-66 с чашеобразнымиэлементами. Реле срабатывает тогда, когда скорость движения масла и газовдостигает значения 0.6-1.2 м/с. При этом время срабатывания 0,05-0,5 с. Газоваязащита должна действовать на сигнал при слабом газообразовании и пониженииуровня масла и на отключение при интенсивном газообразовании и дальнейшемпонижении уровня масла.3.4.4 Максимальная токовая зашита трансформатора oт перегрузки
Первичный ток срабатыванияопределяется по условию отстройки от номинального тока трансформатора настороне, где установлена рассматриваемая зашита, по выражению:
Iс.з=(Kн/Кв)* IНОМ.Т
где Кн — коэффициент надежности,который, согласно [9, 10], принимается равным 1,05
Для трансформатора Т1:
Iс.з=1,05/0,8*250=328,12 А
Защита подключена к тем же ТТ. что изащита от внешних КЗ
Ток срабатывания реле РТ-40 равен:
/>
Ток установки срабатывания Iу=4А.
Принимаем реле РТ-40/6.
Уточняем ток срабатывания защиты:Iс.з=369,5А
Выдержка времени защиты выбираетсяпо условию согласования с последними, наиболее чувствительными ступенями зашитот многофазных КЗ предыдущих элементов, присоединенных к шинам низшегонапряжения Кроме того, МТЗ от перегрузки должна быть согласована по времени сМТЗ от внешних КЗ трансформатора.Поэтому:
tcзпер = tcз внеш + Dt= 1,5+0,5=2с.
Выбираем реле времени постоянноготока
ЭВ-122,tу=(0,25-3,5)с.,Uном=220В
Результаты расчетов длятрансформаторов Т1 и Т2 сведены в таблицу №12.
Таблица №12 Максимальная токоваязащита трансформаторов Т1 и Т2 от перегрузки.Наименование параметра Значение параметра Т1 Т2 Номинальный ток трансформатора со стороны ВН, А 250 250
Ток сралатывания защиты:
Расчетный/фактический, А 328,12/369,5 328,12/369,5 Коэффициент трансформации 800/5 800/5 Схема соединений ТТ
/>
/> Ток срабатывания реле, расчетный, А 3,55 3,55 Тип реле РТ – 40/6 РТ – 40/6 Ток уставки, А 4 4 Время срабатывания, с 2 2 Тип реле времени ЭВ – 122 ЭВ – 122 3.4.5 Проверка ТТ по условию 10%-ной погрешности
Длясокращения числа однотипных расчетов из трех комплектов защит трансформаторов Tl, T2, выбираются трансформаторы тока,имеющие наибольшее значение предельной кратности k10 и наибольшую вторичную нагрузку. Схемы защит во обоих случаяханалогичны. Со стороны ВН трансформаторов сопротивлениенагрузки ТТ наиболее загруженной фазы А. содержащей реле тока зашиты от внешнихКЗ и от перегрузки, примерно равно сопротивлению уравнительной обмотки ДЗТ-11(без тормозной обмотки) Но предельная кратность к10 для ДЗТ-11значительно больше, чем для двух реле тока, поэтому расчет приводим только длядифференциальной защиты. Для продольных дифференциальных защит первичныйрасчетный ток, при котором должна обеспечиваться работа ТТ с погрешностью неболее 10%, принимается равным наибольшему значению тока при внешнем КЗ. Из двухслучаев расчета наибольшее значение предельной кратности получается для Т1:
K10 = I1РАСЧ / I1НОМ.Т2 = 7220/880=8,77
Покривым предельных кратностей для ТТ: ТФНД-35М, ZН.ДОП = 4 Ом.
Расчетноесопротивление на фазу: ДЗТ-11 равно 0,1 Ом;
сопротивлениепрямого и обратного проводов — 0,6 Ом,
переходноесопротивление контактов – 0,1 Ом.
Суммарноесопротивление для схемы треугольника ТТ при двухфазном КЗ за трансформаторомравно:
Zн.расч= 3*Rnp +3* Zдзт+ Rnep = 3*0,6+3*0,1+0,1=2,2 Ом3.5 Расчет двухступенчатой токовой направленной защитылиний W1, W2, W3 3.5.1 Расчет защиты линии W1Расчёт установок срабатывания защиты выключателя Q2Ток срабатывания максимальной токовой защиты:
/>
(Iрабmax=500А)
Защита подключается к ТТ типа ТФН-35М,КI=1500/5, классаД.Схема соединения ТТ-неполная звезда
Для Q2:
Ic.р.=2100/300=7A;Iуст=7А
Выбираем реле РТ-40/10.Проверим коэффециент чувствительности
Кч=0,866*I(3)к/Icз2=0,866*21200/2100=8,74>1,5
Отсечка защиты
W1:Icо=Kн*I(3)к=1,25*21200=26500А
Ток срабатывания реле:
Iср=Ico/KI=26500/300=88,3А
Округляем до Iуст=90А
Уточняем Iс.о.=27000А
Выбираем реле РТ-40/100
Коэффициент отсечки Kотс=Iуст/Iс.р.мтз=90/7=12,8
Выбираем тип реле направлениямощности РБМ-171/1 и определяем длину мёртвой зоны:
/>
Реле мощности подключаем к тем жеТТ и ТН типа НОМ-35-66У1, Кu=35000/100
Ip=I(3)к/КI=20130/300=67,1А
Sсрmin=4 ВА,a=(90-jн)=45°
jр=jл-90°=arctg(Xуд/Rуд)-90°=73°-90°=-17°
/>
/>(%)=/>*100%//>=0,0015*100/10=0,015%
Расчёт установок срабатываниязащиты выключателя Q1
Защита подключается к ТТ типа ТФН-35М, КI=1500/5класса Д.Схема соединения ТТ-неполная звезда
Icз1=1,25*(2100+500)=3250A
Ic.р.1=250/300=10,8А,Iуст=11А
Уточняем Iсз1=11*300=3300А
Выбираем реле РТ-40/20
Проверка коэффициентачувствительности:
K(2)ч=0,266*21200/3300=5,6>1,5
Отсечка для Q1:
Iс.о.=Кн*I(3)к=1,25*21200=26500А
Ток срабатывания реле отсечки:
Ic.р.=26500/300=88,3А,Iуст=90А
Уточняем Iс.о.=27000А, Котс12,8
Отсечка выполняется на релеРТ-40/100
Расчёт времени срабатываниякомплекта защиты, установленного на выключателе Q1:
tc.з.=tс.з.Q3+Dt=2,5+0,5=3с
Защита, установленная навыключателе Q2, может выполнятьсябез выдержки времени
Выбираем реле времени ЭВ-122,tу=(0,25-3)с
Проверка ТТ на 10% погрешность
Iрасч=1,1*Ic.р.=1,1*2100=2310А
К10=2310/500=4,62 ;
Zндоп=4,2Ом
ZРТ40=S/I2ср=0,5/72=0,01Ом;
Zпер=0,1Ом;
Zрасч=2*Zпр+ZРТ40+Zпер=2*0,6+0,01+0,1=1,31Ом
1,31Ом
Условие выполняются.
3.5.2 Расчёт защиты линии W2
Комплект защиты линии W2выполняется на выпрямленном оперативном токе, содержит селективную отсечку безвыдержки времени(1 ступень) и МТЗ(2 ступень).
В качестве базового релеиспользуется реле типа РТ-40.
Выбираем ТТ типа ТФН-35класса 0,5, коэффициент трансформации 1500/5.
Защита подключается к ТТ типа ТФН-35М,КI=1500/5, классаД.Схема соединения ТТ-неполная звезда.
Ток срабатывания отсечки выбираетсяпо условию отстройки от тока КЗ при повреждении в конце линии(точка К3).
Ic.о.=1,25*21000=26250A
Ток срабатывания реле
Ic.р.=1*26250/300=87,5А
Округляем до Iуст=90А
Уточняем Ic.о.=27000А
МТЗ W2
Ток срабатывания защиты
/>
Iс.р.=Кс.х.*Iс.з./КI
Реле этой ступени подключается ктем же ТТ, что и отсечка
Iс.р.=1*2100/300=7А,Iуст=7А
Уточняем Iс.з.=2100А
Выбираем реле РТ-40/10и РТ-40/100
Проверка чувствительности МТЗ:
K(2)ч, осн=0,866*21000/2100=8,6>1,5
K(2)ч, рез=0,866*7220/2100=2,97>1,5
Время срабатывания защиты длявыключателя Q6
tc.з.=tс.з.Q4+Dt=2,5+0,5=3с
Выбираем реле времени ЭВ-122,tу=(0,25-3)с
Для комплекта защиты,установленного на выключателе Q5выдержку времени можно не предусматривать
Выбираем тип реле направлениямощности РБМ-171/1 и определяем длину мёртвой зоны:
/>
Реле мощности подключаем к тем жеТТ и ТН типа НОМ-35-669У, Кu=35000/100
Ip=I(3)к/КI=21000/300=70А
Sсрmin=4 ВА,a=(90-jн)=45°
jр=jл-90°=arctg(Xуд/Rуд)-90°=73°-90°=-17°
/>
/>(%)=/>*100%//>=0,0015*100/8=0,02%
Проверка ТТ на 10% погрешность
Iрасч=1,1*Ic.р.=1,1*2100=2310А
К10=2310/500=4,62 ;
Zндоп=4,2Ом
ZРТ40=S/I2ср=0,5/72=0,01Ом;
Zпр=0,6Ом;
Zпер=0,1Ом;
Zрасч=2*Zпр+ZРТ40+Zпер=2*0,6+0,01+0,1=1,31Ом
1,31Ом
Условие выполняется.
3.5.3 Расчёт защиты линии W3
Выбираем ТТ типа ТФН-35класса 0,5, коэффициент трансформации 1500/5. Схема соединения ТТ-неполнаязвезда.
Селективная отсечка W3
Ток срабатывания выбирается поусловию отстройки от тока КЗ при повреждении в конце линии(точки К2 и К3)
Ic.о.Q4=1,25*21000=26250A
Ic.о.Q3=1,25*21130=25162,5A
Ток срабатывания реле отсечки
Ic.р.Q4=1*26250/300=87,5А
Ic.р.Q3=1*25162,5/300=83,87А
Округляем до Iуст=90А
Уточняем Ic.о.=27000А
Отсечка выполняется на реле РТ-40/100
МТЗ W3
Ток срабатывания защиты
/>,Iс.р.=Кс.х.*Iс.з./КI
Реле этой ступени подключается ктем же ТТ, что и отсечка
Iс.р.=1*1055/300=3,5,Iуст=4А
Уточняем Iс.з.=1200А
Выбираем реле РТ-40/10
Проверка чувствительности МТЗ:
K(2)ч, осн=0,866*21000/1200=15,1>1,5
K(2)ч, рез=0,866*1751*37/(10,5*1200)=4,5>1,5
Время срабатывания защиты
tc.з.=tс.з.Т1+Dt=2+0,5=2,5с
Выбираем реле времени ЭВ-122,tу=(0,25-3,5)с
Выбираем тип реле направлениямощности РБМ-171/1 и определяем длину мёртвой зоны:
/>
Реле мощности подключаем к тем жеТТ и ТН типа НОМ-35-669У, Кu=35000/100
Ip=I(3)к/КI=210130/300=67,1А
Sсрmin=4 ВА,a=(90-jн)=45°
jр=jл-90°=arctg(Xуд/Rуд)-90°=64°-90°=-26°
/>
/>(%)=/>*100%//>=0,0045*100/4=0,11%
Проверка ТТ на 10% погрешность
Iрасч=1,1*Ic.р.=1,1*1200=1320А
К10=1320/250=5,28;
Zндоп=4,2Ом
ZРТ40=S/I2ср=0,5/42=0,03Ом;
Zпр=0,6Ом;
Zпер=0,1Ом;
Zрасч=2*Zпр+ZРТ40+Zпер=2*0,6+0,01+0,1=1,33Ом
1,33Ом
условие выполняется.
3.5.4 Согласование временисрабатывания защит
Защиты в конце линий W1и W2 (Q2и Q5 соответственно)отстраивать повремени не надо, так как они должны сработать мгновенно при КЗ насоответствующих линиях, что обеспечивает отсечка вместе с реле направлениямощности.
Установки по времени выбираемследующим образом:
tс.з.Q1>tс.з.Q3>tс.з.Q5
tс.з.Q6>tс.з.Q4>tс.з.Q2
Подставляя численные значения, получим:
3>2,5>0,5 tQ1=tQ6=3c
3>2,5>0,5 tQ3=tQ4=2,5c
/>Список использованныхисточников
1. Чернобровое Н.В. Релейная защита. — М.: Энергия, 1974. — 608 с.
2. Шабад М.А. Расчеты релейной зашиты иавтоматики распределительных сетей. — Л.: Энергоатомиздат, 1985. — 290 с.
3. Правила устройства электроустановок /Милэнерго РФ. — 6-е изд-е перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1999. — 640 с.
4. Какуевицкий Л.И., Смирнова Т.В.Справочник реле защиты и автоматики. — М.: Энергия, 1972. — 280 с.
5. Реле защиты. — М.: Энергия, 1976. — 464 с.
6. Неклепаев Б.Н., Крючков К.П.Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы длякурсового и дипломного проектирования: Учебное пособие для вузов. — 4-е изд.,перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1989. — 608 с.
7. Мухин А.И. Релейная защита и автоматика системэлектроснабжения: Учебное пособие.-Вологда: Изд-во ВоГТУ, 2000.-180 с.