2.Заданіе на курсову роботу. ............................... 4
3. Розрахунок струмів короткого замикання. ................... 6
3.1. Розрахунок параметрів схеми заміщення системи електропостачання. 6
3.2. Розрахунок струмів короткого замикання в точці К1 ........................... 8
3.3. Розрахунок струмів короткого замикання в точці К2 ........................... 8
3.4. Розрахунок струмів короткого замикання в точці К3 ........................... 8
3.5. Розрахунок струмів короткого замикання в точці К4 ........................... 9
3.6. Розрахунок струмів двофазного короткого замикання ..................... ..10
4. Захист кабельних ліній від ДПП до РП .......................................... .10
4.1. Розрахунок максимального струмового захисту ................................. .11
4.2. Струмове відсічення без витримки часу .............................. ..12
5. Захист конденсаторних установок. ................... 13
6. Релейний захист понижувальних трансформаторів. ................... 14
7. Розрахункова перевірка трансформаторів струму для РЗ ........................... ..16
1. ВВЕДЕННЯ
Релейний захист здійснює автоматичну ліквідацію поврежде-ний і ненормальних режимів в електричній частині енергосистем і є найважливішою автоматикою, що забезпечує їх надійну і стійку роботу.
Розрахунок релейного захисту (РЗ) полягає у виборі робочих параметрів спрацювання (уставок) як окремих реле, так і комплексних пристроїв РЗ при дотриманні вимог селективності, чутливості.
Пристрої РЗ повинні забезпечувати мінімально-можливий час від-ключення короткого замикання (КЗ) з метою збереження безперебійної роботи неушкодженою частини системи і обмеження ступеня пошкодження елемента системи.
Мета курсового проектування - навчитися проводити розрахунки вуст-влаштування релейного захисту та автоматики, вибір уставок захисту заданих присое-нання: ліній електропередач, двигунів, знижувальних трансформаторів.
2. ЗАВДАННЯ НА КУРСОВУ РОБОТУ
Вихідними даними для проектування є:
1) електрична схема первинних з'єднань системи електропостачання з зазначенням типів і потужностей електроустаткування, довжин ліній електропередач, номінальних напруг і потужностей навантажень (рис.1.1);
2) будівля на курсову роботу з дисципліни «Релейний захист і автоматика елементів систем електропостачання».
Мал. 1 Схема первинних з'єднань системи електропостачання
на курсову роботу з дисципліни «Релейний захист і автоматика елементів систем електропостачання»
Студент Хміль В.Н. група Е-841 варіант 18
3 РОЗРАХУНОК струмів короткого замикання
Розрахунок струмів короткого замикання необхідний для вибору принципів і основних параметрів захисту.
Для розрахунків параметрів спрацювання захистів повинні бути розраховані максимальні струми КЗ, а для оцінки чутливості - мінімальні,
Схема заміщення системи електропостачання представлена на рис.2
Опір повітряної лінії електропередачі:
Опір трансформатора з РПН, віднесене до регульованої стороні високої напруги:
Опір кабельних ліній КЛ1 і КЛ2
Опору кабелів вибираємо виходячи з економічної щільності струму.
Максимальна повна потужність кабельної лінії
Економічне перетин КЛ1 і КЛ2
Згідно табл. 7.28 / 7 / вибираємо найближче більше перетин
Опір кабельної лінії
Опір кабельної лінії від РП до електроустановки:
для конденсаторної установки
Номінальний струм конденсаторної установки
4 Захист кабельної лінії від ГПП до РП
Для ліній 6-10 кВ з ізольованою нейтраллю повинні бути предусмот-рени пристрої релейного захисту від багатофазних КЗ і замикань на землю.
Захист від багатофазних КЗ слід передбачати в двофазному ис-полнении і включати в одні і ті ж фази по всій мережі даного напруги для забезпечення відключення з більшою ймовірністю тільки одного місця пошкодження при подвійних замиканнях на землю і виключення неспрацьовування захисту і-ти при подвійних замиканнях в фазах , де не встановлені трансформатори струму.
На одиночних лініях з одностороннім живленням від багатофазних КЗ повинна встановлюватися, як правило, двоступенева струмовий захист, перший ступінь якої виконана у вигляді струмового відсічення (ТО), а друга - у вигляді мак-симально струмового захисту (МТЗ).
Захист від однофазних замикань на землю повинна бути виконана у вигляді:
- селективної (встановлює пошкоджене напрямок), що діє на сигнал;
селективної, що діє на відключення, коли це необхідно за вимогами безпеки.
Максимальний робочий струм в КЛ1 і КЛ2
Струм спрацьовування захисту максимального струму (МТЗ) в загальному вигляді:
де - коефіцієнт відбудови, самозапуска, і повернення реле відповідно.
Для захистів ліній, які мають вимикачі з пружинним приводом, максимальний струмовий захист і струмовий відсічення виконують на вбудованих в привід вимикача реле прямої дії типу РТВ, має обмежено залежну характеристику витримки часу, і реле типу РТМ миттєвої дії. У вихідних даних привід вимикача є пружинним, тому
Коефіцієнт самозапуску для ліній, що живлять промислове навантаження можна визначити:
де - струм, трифазного короткого замикання в точці К3, до якої підключена навантаження.
При роздільному роботі двох ліній з пристроєм автоматичного введення резерву (АВР) на секційному вимикачі і дії АВР після відключення однієї з них бездіяльність МТЗ залишилася в роботі лінії буде забезпечено вибором струму спрацьовування захисту:
де - коефіцієнт, що враховує збільшення струму по кабельній лінії КЛ1 через зниження напруги при підключенні до неї загальмувалися двигунів.
Час спрацювання МТЗ вибирається з умов селективності захисту і термічної стійкості захищається елемента. Час спрацювання подальшого захисту (розташованої ближче до джерела живлення)
де - час спрацьовування попереднього захисту (взято відповідно до завдання);
Приймаємо двухфазную дворелейним схему захисту.
Струм спрацьовування реле
де - коефіцієнт трансформації трансформатора струму.
Трансформатор струму вибираємо по подвоєному робочому струму лінії
Коефіцієнт чутливості захисту:
де - струм двофазного короткого замикання в кінці ділянки, що захищається мережі в мінімальному режимі.
Струм спрацьовування струмової відсічки вибираємо по умові налагодження від максимального струму трифазного короткого замикання в кінці лінії:
де - взято з табл. 4.1. / 1 /.
При виконанні МТЗ на реле типу РТВ відсічення виконується за допомогою реле РТМ.
Коефіцієнт чутливості захисту для дворелейним схеми:
де - струм трифазного короткого замикання в місці установки відсічення.
В даному випадку використання струмового відсічення недоцільно.
5 ЗАХИСТ конденсаторних установок
Основний вид ушкоджень конденсаторних установок - пробою конденсаторів - призводить до двофазному короткого замикання. В умовах експлуатації можливі також ненормальні режими, пов'язані з перевантаженням конденсаторів вищими гармоніками струму і підвищенням напруги. Від ушкоджень і ненормальних режимів конденсаторних установок передбачається захист, що діє при багатофазних КЗ, перевантаженнях і підвищення напруги.
5.1 Захист від багатофазних коротких замикань.
Захист передбачається для всієї конденсаторної установки в цілому. У мережах напругою вище 1000 В вона виконується запобіжниками або двофазної струмового відсіченням.
Номінальний струм плавкої вставки запобіжника і струм спрацьовування захисту розраховується
де - коефіцієнт відбудови, приймаємо 2.
- номінальний струм конденсаторної установки.
Приймаємо двухфазную дворелейним схему захисту.
Струм спрацьовування реле
де - коефіцієнт трансформації трансформатора струму.
Трансформатор струму вибираємо по номінальному струму конденсаторної установки.
5.2 Захист від перевантаження
Даний захист передбачається в тих випадках, коли можливе перевантаження конденсаторів вищими гармоніками струму через безпосередній близькості потужних випрямних установок. Захист виконується загальної для всієї конденсаторної установки і діє на її відключення з витримкою часу порядку .Ток спрацьовування захисту визначається
Захист встановлюється, якщо при підвищенні напруги до одиничного конденсатора може бути довго докладено напруга більш 1,1 Uном. Захист виконується одним максимальним реле напруги і реле часу
Напруга спрацьовування визначається умовою:
Витримка часу приймається рівною Передбачається АПВ конденсаторної установки після відновлення початкового рівня напруги, але не раніше, ніж через 5 хвилин після її відключення.
6 Релейний захист понижувальних трансформаторів
На трансформаторах повинні бути передбачені наступні захисту:
Захист від багатофазних коротких замикань в обмотках і на висновках;
Захист від однофазних коротких замикань в обмотці і на висновках, приєднаних до мережі з глухозаземленою нейтраллю;
Захист від виткових замикань в обмотках;
Захист від струмів в обмотках, обумовлених зовнішніми короткими замиканнями;
Захист від струмів в обмотках обумовлених перевантаженням;
Захист від знижень рівня масла;
Захист від замикань на землю в мережах 6-10 кВ з ізольованою нейтраллю, якщо трансформатор живить мережу, в якій відключення однофазних замикань на землю необхідно за вимогами безпеки.
Захист від багатофазних коротких замикань в обмотках і на виводах
Для захисту від пошкоджень в обмотках і на висновках передбачається струмове відсічення без витримки часу, тому що потужність трансформатора менше 6,3 МВА.
Захист встановлюється на стороні харчування, якщо не передбачається диференційний захист. Струм спрацьовування захисту:
де - для реле РТ-40,
- максимальне значення струму трифазного короткого замикання за трансформатором, наведене до сторони високої напруги, де встановлена струмовий відсічення.
КI = 200/5 = 320 - коефіцієнт трансформації трансформатора струму.
Струм спрацювання реле:
6.2 Захист від струмів, обумовлених зовнішніми короткими замиканнями
На трансформаторах потужністю 1 МВА і більше в якості захисту від струмів, обумовлених зовнішніми короткими замиканнями, повинна бути передбачена максимальна струмовий захист або МТЗ з пуском по напрузі.
Максимальний струмовий захист
Струм спрацьовування захисту:
де - значення максимального робочого струму в місці установки захисту;
- коефіцієнт, що враховує збільшення струму в умовах самозапуска електродвигунів;
Кв = 0,85 - коефіцієнт повернення для реле РТ - 40.
Струм спрацювання реле:
Коефіцієнт чутливості для МТЗ повинен бути не менше 1,5 при короткому замиканні в основній зоні і не менше 1,2 в зоні резервування.
6.3 Захист від струмів в обмотках, обумовлених перевантаженням
Струм спрацьовування захисту від перевантаження:
6.4 Газовий захист
Газовий захист призначена для захисту силових трансформаторів з масляним заповненням, забезпеченими розширниками, від усіх видів внутрішніх пошкоджень (виткові замикання, зниження рівня масла, міжфазова коротке замикання всередині трансформатора).
При незначному газоутворення газовий захист діє на попереджувальний сигнал. При бурхливому газоутворення або при сильному зниженні рівня масла, газовий захист дає команду на відключення трансформатора.
До встановлення приймаємо реле РГ 43-66.
7 Розрахункова перевірка трансформаторів струму
для релейного захисту
Трансформатори струму призначені для живлення струмових пристроїв релейного захисту та повинні відповідати таким вимогам:
повна похибка трансформаторів струму не повинна перевищувати 10%.
струмовий похибка в цілях запобігання відмов захисту при КЗ на початку зони, що захищається не повинна перевищувати:
а) за умовами підвищеної вібрації контактів реле напрямку потужності або реле струму - значень, допустимих для вибраного типу реле;
б) за умовами гранично допустимої для реле напрямку потужності і спрямованих реле опорів кутовий похибки - 50%.
напруга на висновках вторинної обмотки трансформаторів струму при КЗ в захищається зоні не повинно перевищувати значення, допустимого для пристрою РЗ і А.
Для перевірки виберемо трансформатор струму, що живить схему релейного захисту силового понижуючого трансформатора на стороні вищої напруги:
Перевірку виробляємо по кривим граничної кратності.
Граничну кратність визначаємо за формулою:
де I1ном = 200А - первинний номінальний струм трансформатора струму;
I1расч- первинний розрахунковий струм, при якому повинна забезпечуватися робота трансформаторів струму з похибкою не більше 10%,
Для струмових захистів з незалежної характеристикою, в тому числі для струмових отсечек (реле РТ - 40)
Допустиме навантаження на трансформатор струму визначається по кривій кратності трансформатора струму згідно / 6 / для К10 = 6,314, що відповідає типу трансформатора струму і коефіцієнта трансформації.
Визначаємо фактичне розрахункове значення опору навантаження трансформатора струму, яке залежить від опору реле, контактів і сполучних проводів
де Rпр - опір з'єднувальних проводів;
Rк - опір контактів, Rк = 0,05 Ом, тому що підключено три реле;
Zр - опір реле.
Визначимо опір сполучних проводів:
де l - довжина проводу від трансформатора до реле, 70 м;
= 0,0175 Ом * мм 2 / м - питомий опір мідних проводів;
S - перетин жили проводу, мм 2. S = 4.
Визначимо опору обмоток реле: РТ 40/100, РТ 40/20 і РТ 40/6
де Sпот - потужність, споживана реле, відповідно для реле дорівнює 1,8, 0,5 і 0,5 ВА.
I2ном = 5А - номінальний вторинний струм трансформатора струму.
Розрахункове навантаження на трансформатор струму:
Порівнюємо розрахункове навантаження з допустимою: умова виконується, значить, трансформатор струму задовольняє умовам 10% -ної похибки.
Розрахункова перевірка надійного замикання контактів електромеханічних реле
Значення допустимого струмового похибки Fдоп, при якому забезпечується надійне замикання контактів, залежить від типу захисту і реле. Для максимального струмового відсічення на реле РТ - 40
Максимальне значення струмового похибки fMAX, визначається при максимальному значенні струму при КЗ в місці установки захисту IК1max.
Розраховується максимальна кратність для прийнятого трансформатора струму з первинним струмом I1ном.
Визначаємо коефіцієнт А:
де К10доп - гранична кратність, відповідна значенню фактичної розрахункового навантаження, визначається по кривій граничної кратності, К10доп = 13.
Курсова робота з дисципліни "Релейний захист і автоматика систем електропостачання"
Курсовий проект з дисципліни "Релейний захист і автоматика систем електропостачання"