Релейная защита

ОГЛАВЛЕНИЕ

 

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ                                                                          3

ВВЕДЕНИЕ                                                                                                                      5

1. МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ ЗАЩИТА И ТОКОВАЯ ОТСЕЧКА                   6

1.1. Расчёт токов короткого замыкания                                                                         6

1.2. Расчёт тока самозапуска нагрузки                                                                          9

1.3. Расчёт тока срабатывания защиты и тока уставки реле                                     10

1.4. Определение времени срабатывания  защиты на стороне НН                            12

1.5. Проверка трансформатора тока  на 10%-ную погрешность                                12

1.6. Проверка надёжности работы  контактов реле                                                     14

1.7. Проверка по амплитудному  значению напряжения на выводах  вторичной 

       обмотки трансформатора  тока                                                                               13

1.8. Определение чувствительности  промежуточного реле, реле времени  и 

       электромагнитов включения ЭВ короткозамыкателя                                         15

1.9. Определение полной погрешности трансформатора тока                                  16

1.10. Проверка трансформатора тока  на термическую и динамическую 

         устойчивость                                                                                                                                                                    17

2. ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ  ЗАЩИТА БЕЗ ТОРМОЖЕНИЯ              21

2.1. Определение токов небаланса  и токов срабатывания защиты                           21

2.2. Определение числа витков обмоток НТТ                                                            24

2.3. Расчёт трансформаторов тока                                                                               27

ЗАКЛЮЧЕНИЕ                                                                                                              35

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК                                                                          36

 

 

 

 

 

ЗАДАНИЕ  НА  КУРСОВОЙ  ПРОЕКТ

 

Для сети электроснабжения, схема которой представлена на рис.1, рассчитать уставки максимальной токовой защиты и токовой отсечки на понижающем двухобмоточном трансформаторе Тр1 однотрансформаторной подстанции. Параметры сети и силовых трансформаторов даны в табл. 1 и табл. 2. Также необходимо произвести полный расчёт дифференциальной токовой защиты без торможения на реле РНТ (или на реле ДЗТ), используя данные элементов сети из табл. 1.

Таблица 1

Параметры и характеристики сети

Номер варианта	16
Мощность системы электроснабжения SГ1, МВ×А	150
Мощность системы электроснабжения SГ2, МВ×А	100
Тип трансформатора Тр1	ТМН-6300/110
Тип трансформатора Тр2	ТДН-10000/110
Длина линии l1, км	6
Длина линии l2, км	10
Длина линии l3, км	15
Сечение линии l1, мм2	25
Сечение линии l2, мм2	25
Сечение линии l3, мм2	16
Материал линии l1	Al
Материал линии l2	Al
Материал линии l3	Fe·Al
Индуктивное сопротивление  линии х1, Ом/км	0,20

 

Таблица 2

Параметры силовых трансформаторов

Тип трансформатора	Мощность трансформатора Sтр.н., МВ×А	Коэффициент трансформации nтр	Активные потери трансформатора DРн, кВт	Напряжение короткого  замыкания uн, %
ТМН-6300/110	6,3	110/6; 110/10	44	10,5
ТДН-10000/110	10	110/10	58	10,5

Максимальная токовая  защита должна состоять из двух комплектов: одного на стороне ВН с действием  на отключение выключателя и включение короткозамыкателя и второго – на стороне НН с действием на отключение выключателя ввода НН при к.з. на шинах подстанции. На стороне ВН устанавливается комплект максимальной токовой защиты с независимой выдержкой времени, с подключением по схеме неполной звезды, и по той же схеме выполняется токовая отсечка. На стороне НН устанавливается комплект максимальной токовой защиты с зависимой характеристикой и подключением по схеме неполной звезды.

 

Рис. 1. Схема сети электроснабжения

 

При расчёте тока самозапуска нагрузки считать, что 70% мощности трансформатора составляет обобщённая нагрузка и 30% бытовая нагрузка.

 

 

 

 

 

 

ВВЕДЕНИЕ

 

Релейная защита является основным видом электрической автоматики. Она обеспечивает нормальную и надёжную работу систем электроснабжения. В системах электроснабжения релейная защита тесно связана с устройствами сетевой автоматики: АПВ – автоматическим повторным включением, АВР – автоматическим включением резерва, АЧР – автоматической частотной разгрузкой, АРТ – автоматической разгрузкой по току регулирования мощности батарей статических конденсаторов. Объём и типы релейных защит отдельных элементов системы электроснабжения и потребителей электрической энергии должны соответствовать требованиям "Правил устройства электроустановок".

Надёжность систем электроснабжения зависит от нормальной работы элементов системы электроснабжения и линий электропередач. Релейная защита предназначена для:

- отключения автоматическим  выключателем защищаемого элемента электрической системы в случае его повреждения, а также при возникновении условий, угрожающих повреждениями или нарушениями нормального режима работы электроустановки;

- сигнализации о нарушении  нормального режима работы защищаемого  элемента, а также о возникновении повреждения, не представляющего непосредственной опасности для элемента или всей установки.

Релейная защита должна обеспечивать быстроту действия, селективность, чувствительность и надёжность работы. При проектировании релейной защиты и автоматики энергосистем необходимо правильно рассчитывать параметры защиты, учитывая при этом месторасположение её в сети.

Исходными материалами для проектирования релейной защиты являются электрические  характеристики защищаемого объекта, электрические схемы включения его в сеть, условия работы сети и данные по токам короткого замыкания. Для определения предельных условия работы устройств релейной защиты необходимо знание токов нагрузки и токов коротких замыканий, как в минимальном, так и в максимальном режимах работы электрической системы.

1. МАКСИМАЛЬНАЯ ТОКОВАЯ  ЗАЩИТА И ТОКОВАЯ ОТСЕЧКА

 

1.1. Расчёт токов короткого  замыкания

 

Для расчёта токов  к.з. используем схему замещения, изображённую на рис. 2.

Исходные данные для  расчётов:

максимальная мощность к.з.: S_к.max =5·S_с=1250 МВ×А;

минимальная мощность к.з.: S_к.min =0,25·S_к.max =312,5 МВ×А;

номинальная мощность системы: S_нс=250 МВ×А;

базисная мощность: S_б=100 МВ×А;

базисное напряжение: U_б=115 кВ;

напряжения обмоток трансформатора: U₁=115 кВ; U₂=10,5 кВ.

Реактивное сопротивление системы  в максимальном режиме

 

Реактивное сопротивление системы  в минимальном режиме

 

 

Значения реактивного сопротивления  для обоих режимов в абсолютных величинах:

 

Реактивное сопротивление  линии:

 

 

 

 

 

 

Рис. 2. Схема замещения  для расчетов токов короткого  замыкания

 

 

 

 

 

 

 

Номинальная мощность трансформатора:

 

 

Сопротивление трансформатора, отнесённое к регулируемой стороне ВН, при  минимальном коэффициенте трансформации:

 

 

То же, при максимальном коэффициенте трансформации:

 

 

Ток короткого замыкания в максимальном режиме и при минимальном коэффициенте трансформации равен:

 

 

То же, приведённое ко вторичной  обмотке трансформатора:

 

 

Ток короткого замыкания в минимальном  режиме и при максимальном коэффициенте трансформации равен

 

 

То же, приведённое ко вторичной  обмотке трансформатора:

 

 

 

1.2. Расчёт тока самозапуска  нагрузки

 

Принимаем относительное сопротивление  обобщённой нагрузки

 

Сопротивление обобщённой нагрузки в  абсолютных единицах

 

Номинальный ток трансформатора на стороне ВН

Номинальный ток трансформатора на стороне НН

 

Считаем, что величина бытовой нагрузки составляет 30% всей нагрузки:

 

 

Сопротивление бытовой  нагрузки

 

 

Сопротивление всей нагрузки (параллельное включение обобщённой и бытовой нагрузок)

 

Максимальный ток самозапуска

 

 

Коэффициент самозапуска

 

 

Ток самозапуска на стороне  НН

 

 

 

1.3. Расчёт тока срабатывания  защиты и тока уставки реле

 

В соответствии с применяемыми типами реле максимальные токовые защиты могут иметь либо независимое от тока время срабатывания, например, реле тока РТ-40 или реле времени ЭВ, либо ограниченно зависимые характеристики срабатывания, как, например, реле РТ-80, РТ-90, РТВ.

Для обеспечения селективности  релейной защиты лучшим вариантом будет применение реле тока с зависимыми характеристиками. В качестве такого реле возьмем реле РТ-80 и проведем  для него расчёт максимальной токовой защиты.

Ток срабатывания защиты на стороне НН трансформатора

 

где  К_н – коэффициент надёжности, для реле РТ-80 К_н =1,1…1,2;

      К_сзп – коэффициент самозапуска;

      К_в – коэффициент возврата реле, для РТ-80 К_в = 0,80…0,85;

      I_{раб.макс} – максимальный рабочий ток защищаемого объекта,

      I_{раб.макс} =I_ном,нн =346,41 А.

Таким образом

 

 

Ток уставки реле находим  из выражения

 

 

где  К_сх – коэффициент схемы, зависящий от схемы включения трансформа-

       тора  тока, для звезды К_сх =1;

       n_т – коэффициент трансформации тока, для ТВЛМ-10-400/5  n_т =80.

Подставив числовые значения, находим

 

Находим коэффициент чувствительности

 

 

 

 

1.4. Определение времени срабатывания  защиты на стороне НН

 

Выбор времени срабатывания максимальных защит осуществляется из условия равенства ступени селективности для реле РТ-80 0,6 с. Время срабатывания первой ступени защиты с учётом полученных значений токов составляет примерно 0,5 с. Время срабатывания второй ступени