Релейная защита промышленного предприятия

Министерство образования  и науки Российской Федерации

Федеральное государственное  бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Южно-Уральский государственный  университет» (НИУ)

Филиал в г.Миассе

Факультет «Электротехнический»

Кафедра «Автоматика»

Специальность «Электроснабжение»

 

                                                                 УТВЕРЖДАЮ

                                                                        Заведующий кафедрой

_________________(Ф.И.О.)

___________________2013г.

 

 

ЗАДАНИЕ

на курсовую работу студента

Беломытцева В. С.

 

Группа_ММЗ-543__

 

1 Дисциплина_Релейная защита и автоматика СЭС______________

____________________________________________________________________

 

2 Тема работы

_Релейная защита промышленного преприятия____________________________

 

3 Срок сдачи студентом законченной  работы_май________2012г.

 

4 Перечень вопросов, подлежащих  разработке

На рисунке 1 представлена схема  распределительной сети электрической  энергии промышленного предприятия  и виды его нагрузки. С шин системных  подстанций А и Б электрическая энергия по линиям высокого напряжения (Л1…Л4) поступает на секционированные шины. В главной понизительной подстанции предприятия (ГПП), с них часть электрической энергии подается через выключатели Q13 и Q14 другим потребителям. Далее трансформируемая энергия на напряжении 10 кВ подается через кабельные линии (Л5, Л6) на распределительные (цеховые) пункты (РП1, РП2), с которых осуществляется питание конкретных потребителей:

- конденсаторных  батарей – БСК;

- высоковольтных  двигателей – Д;

- низковольтных  двигателей – М;

- дуговых  сталеплавильных печей – ДСП  – через их трансформаторы  Т4;

- преобразовательных  полупроводниковых агрегатов ППА.

Необходимо выбрать типы защит  всех приведенных  элементов схемы  в соответствии с ПУЭ /1/ и в  условном изображении нанести их на схему; произвести полный расчет защит  следующих объектов (см. рис 1):

- силового  трансформатора Т1 (выключатель Q16);

- воздушных  линий Л1 и Л2 (выключатели Q1 и Q5);

- кабельной  линии Л5 (выключатель Q21);

- сборных  шин (секционный выключатель Q15);

- трансформатора  Т3 (выключатель Q30);

- двигателя Д (выключатель Q29).

- конденсаторной установки (выключатель Q28)

Изобразить полную схему защиты трансформатора Т3 и Л1,2; выбрать тип трансформатора тока 21 и определить сечение контрольного кабеля в его вторичных цепях (кабель М длинной 30 м)

 

Исходные  данные для расчетов приведены в  таблицах 1 – 4.

 

Таблица 1  –  Система и сеть А-Б-В

Мощность КЗ систем, МВА

Uл кВ

Дина, км

Переда-ваемая мощность, МВА

Мощ-ность заби-раемая ГПП, МВА

Кол-во отходящих транзитных линий

Мощ-ность Т1 Т2, МВА

Кол-во и мощ-ность Т3, Т4 МВА

Система 1

Система 2

режимы

режимы

макс

мин

макс

мин

Л 1,2

Л 3,4

А-В

Б-В

900

800

1300

1000

35

40

25

12

19

5.6

2

2х4.0

5х1,0

 

Таблица 2 –  Характеристики трансформаторов 

Т1, Т2				Т3,Т4
Мощность S, МВА	Тип	Uк, %	Пределы регу-лирования ∆U, %	Мощность S, МВА	Тип	Uк, %
4	ТМН-4000/35	7,5	9	1,0	ТМ-1000/10	7,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Таблица 3 – Выдержки времени защит и параметры  отходящих линий от шин подстанции Г и РП

Выдержки времени защит Q, с											Л5							Л6
9	10	11		12	13		14	22		24	Дли-на км		К-во КЛ	Ма-те-ри-ал		Се-че-ние мм2	КСЗ	Дли-на, км	К-во КЛ	Ма-те-ри- ал	Се-че-ние мм2	КСЗ
2,0	1,5	2,0		1,5	2,0		2,2	1,2		1,3	1,6		2	А		50	3,3	2,6	1	А	70	2,0
Л7,8
Длина км			К-во КЛ			Мате-риал			Сече-ние мм2			КСЗ
50			1			М			16			3,3

 

Таблица 4 –  Нагрузка на шинах РП1 и РП2

Двигатели 10 кВ				БК	ДСП
тип	количество	Мощность РНОМ кВт	Коэф-фициент пуска КП	S, квар	количество	Sном МВА
СТД	2	630	5,6	3000	2	1,8

 

Защиты выполняются на постоянном оперативном токе.

 

 Календарный план

Наименование разделов курсовой работы	Срок выполнения разделов работы	Отметка о выполнении руководителя
1 пункт
2 пункт
3 пункт
4 пункт
5 пункт
6 пункт
7 пункт
8 пункт
9 пункт
Оформление работы
Защита работы

 

 

 

Руководитель работы______________________________/Л.М. Четошникова/

 

Студент    _______________________________________/В.С. Беломытцев/

 

Рисунок 1 –  Схема распределительной сети

 

 

 

 

 

Содержание

1. Расчет токов короткого замыкания…………………………………………………….7
2. Расчет защиты кабельной линии Л5………………………………………………….12
1. Токовая отсечка без выдержки времени………………………………………....12
2. МТЗ с выдержкой времени……………………………………………………….13
3. Защита от однофазных замыканий на землю……………………………………14
3. Расчет защиты силового трансформатора Т1………………………………………...14
1. продольная дифференциальная защита от различных токов КЗ………………..14
2. МТЗ без выдержки времени от внешних КЗ……………………………………..17
3. Защита от перегруза в однофазном исполнении………………………………...17
4. Газовая защита……………………………………………………………………..18
4. Расчет защиты воздушных линий Л1 и Л2……………………………………………18
1. Поперечная дифференциальная токовая защита…………………………………18
2. Реле направленной мощности……………………………………………………..20
3. Токовая отсечка без выдержки времени…………………………………………..20
4. Токовая защита нулевой последовательности……………………………………21
5. Максимальная токовая защита…………………………………………………….22
5. Расчет защиты БСК……………………………………………………………………..23
1. Защита от токов КЗ – токовая отсечка без выдержки времени…………………24
2. Защита от повышения напряжения………………………………………………..24
6. Расчет защиты электропечного трансформатора ТЗ………………………………….25
1. Защита от междуфазных КЗ………………………………………………………..25
2. Защита от внешних КЗ……………………………………………………………...26
3. Защита от перегруза………………………………………………………………...27
4. Защита от однофазных КЗ………………………………………………………….27
5. Газовая защита……………………………………………………………………...28
7. Расчет защиты на секционном выключателе Q15…………………………………….28
1. Токовая отсечка……………………………………..……………………………...28
2. МТЗ с выдержкой времени………………………………………………………...29
8. Расчет защиты высоковольтного двигателя…………………………………………..30
1. Защита от междуфазных замыканий………………………………………………30
2. Защита от замыканий на землю……………………………………………………31
3. Защита от перегруза………………………………………………………………...32
4. Защита от минимального напряжения…………………………………………….33
5. Защита от асинхронного режима…………………………………………………..34
9. Выбор трансформатора тока для выключателя Q21…………………………………..35

Заключение………………………………………………………………………………36

Библиографический список…………………………………………………………….37

Приложение А…………………………………………………………………………...38

Приложение Б……………………………………………………………………………41

 

1. РАСЧЁТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

 

Необходимо определить значение токов  КЗ на шинах А, Б, В, Г, Е и РП в максимальном и минимальном режимах сети. Для максимального режима достаточно иметь токи трехфазного КЗ, для минимального – токи двухфазного КЗ.

Расчет будем производить в  относительных единицах при S_Б=1000МВА

Расчет сопротивлений элементов  схемы:

Удельное индуктивное сопротивление  воздушных линий Л1, Л2, Л3 и Л4 принимаем х_ол1 = х_ол2 = х_ол3 = х_ол4 = 0,4 Ом/км, активным сопротивлением пренебрегаем.

1.Сопротивлении воздушных линий  Л1 и Л2:

,                            (1)

где: L₁ – длина линии Л1, км

S_Б – базисная мощность, ВА

U_СР1 – среднее напряжение линий Л1 и Л2, В

Сопротивлении воздушных линий  Л3 и Л4:

                          (2)

Для кабеля марки А – 50 удельное индуктивное сопротивление х_ол5 = 0,09 Ом/км, удельное активное сопротивление r_ол5 = 0,64 Ом/км, для кабеля марки А – 70 удельное индуктивное сопротивление х_ол6 = 0,09 Ом/км, удельное активное сопротивление r_ол6 = 0,46 Ом/км, для кабеля марки М – 16 удельное индуктивное сопротивление х_ол7=0.11 Ом/км, удельное активное сопротивление r_ол7 = 1,2 Ом/км

2.Индуктивное сопротивление кабельной  линии Л5:

                               (3)

Активное сопротивление кабельной  линии Л5:

                                (4)

Индуктивное сопротивление кабельной  линии Л6:

                               (5)

Активное сопротивление кабельной  линии Л6:

                               (6)

Индуктивное сопротивление кабельной  линии Л7:

                              ₍₇₎

Активное сопротивление кабельной  линии Л7:

                               ₍₈₎

3.Сопротивление трансформаторов  Т1 и Т2:

 

,                              (9)

где U_К% - напряжение КЗ трансформаторов Т1 и Т2, %

S_Т – номинальная мощность трансформаторов Т1 и Т2, ВА.

 

Сопротивление трансформаторов Т3 и Т4:

                                      (10)

4. Расчет сопротивлений системы:

                                             ₍₁₁₎

                                            ₍₁₂₎

                                           ₍₁₃₎

                                                 ₍₁₄₎

Расчет величин токов КЗ

Величину токов КЗ определяем для следующих режимов:

- в максимальном режиме все  линии и трансформаторы включены  на параллельную работу, секционные  выключатели отключены;

- в минимальном режиме отключены  линии Л2 и Л4, секционные выключатели отключены;

- в минимальном режиме отключена  линия Л4, секционный выключатель Q15 включен.

Все расчеты сведем в таблицы 5 – 7.

 

Таблица 5 – Максимальный режим, все линии и трансформаторы включены на параллельную работу, секционные выключатели отключены

Точка КЗ на шинах подстанции	Искомые величины	Питание со стороны
		Система G1	Система G2
А	ХЭКВ,
	SКЗ, МВА
	IКЗ, кА
Б	ХЭКВ
	SКЗ, МВА
	IКЗ, кА
В1с В2с	ХЭКВ
	SКЗ, МВА
	IКЗ, кА

Питание одновременно от систем G1 иG2

В1с В2с	ХЭКВ
	SКЗ, МВА
	IКЗ, кА
Г1с Г2с	ХЭКВ
	SКЗ, МВА
	IКЗ, кА
РП1	ХЭКВ
	SКЗ, МВА
	IКЗ, кА
РП2	ХЭКВ
	SКЗ, МВА
	IКЗ, кА
РП3	Хэкв
	Sкз, МВА
	Iкз, кА
Е	ХЭКВ
	SКЗ, МВА
	IКЗ, кА