Расчет защиты для линии электропередач 500 кВ

Федеральное государственное  образовательное учреждение

высшего профессионального  образования

«Чувашский  государственный университет им. И.Н. Ульянова»

 

 

Электроэнергетический факультет

 

Кафедра ТОЭ и РЗА

 

 

 

Курсовая работа

по релейной защите на тему:

Расчет защиты для линии электропередач 500 кВ

 

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил: студент

группы ЭЭ-21-04

Петров Р.Н.

Проверил: к.т.н.,

старший преподаватель

Подшивалин А. Н.

 

 

 

 

 

 

Чебоксары 2008 г.

 

Содержание

 

1. Выбор типа и основных параметров элемента защиты     3
2. Расчет схемы замещения элемента сети       4
3. Расчет основных режимов короткого замыкания     7
4. Выбор защиты          11
5. Расчет уставок защиты         11
6. Выводы по расчету          16
7. Список литературы          17

Приложение А

 

1. Выбор типа и основных параметров элемента защиты

Рисунок 1 – Схема элемента защиты

Таблица 1.1 – Параметры элемента защиты

Элемент защиты	Одноцепная линия
Напряжение номинальное, кВ	500
Длина линии, км	235.8 км
Марка провода	3*АС 300/39
Марка троса	2*1*АЖС 70/39
Тип опор	ПБ 500-1
Тип трансформатора Т1	ТЦ-630000/500
Тип генератора Г1	ТГВ-500
Нагрузка	Zнг = 2 + j6 Ом, Eнг = 20 кВ

Таблица 1.2 -  Характеристики проводов

Марка провода	Расчетный диаметр провода, мм	Сопротивление постоянному току при 20○С, Ом/км	Радиус расщепления проводов, см
АС 300/39	24.0	0.098	20

Таблица 1.3 -  Характеристики тросов

Тип троса	Диаметр троса, мм	Сопротивление троса при 20○С, Ом/км	Кол-во тросов	Среднее геометрич. расст. между тросами, мм
2*1*АЖС 70/39	15.4	0.2138	2	14200

Таблица 1.3 – Характеристики опор

Тип опор	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм
ПБ 500-1	23000	23000	23000	27860	-10900	0	10900	4475

Таблица 1.4 – Характеристики трансформаторов

Тип	Sном, МВА	Uном обмоток, кВ		Расчетные сопротивления
		ВН	НН	Rт, Ом	Xт, Ом
ТЦ-630000/500	630	525	15.75; 20; 24	0.9	61.3

Таблица 1.5 – Характеристики генератора

Тип	Р, МВТ		Q, Мвар	Uном, кВ	, %
ТГВ – 500	500	0.85	310	20	24.3

 

2. Расчет схемы замещения  элемента сети

2.1 Расчет удельных параметров прямой последовательности

Расчет параметров генератора:

Расчет параметров линии:

Удельное активное сопротивление  прямой последовательности R_1уд, Ом/км, рассчитываем по формуле

    (2.1)

где - температура окружающей среды, ;

- удельное активное сопротивление  проводов.

При расщеплении фазы на 3 провода активное сопротивление R_1уд уменьшается в 3 раза.

Удельное индуктивное сопротивление прямой последовательности X_1уд, Ом/км рассчитаем по формуле

,    (2.2)

где - среднее геометрическое расстояние между проводами;

- средний геометрический радиус проводов одной системы.

для опор типа ПБ – 500 – 1:

,

где - расстояние между проводами фаз А и В;

- расстояние между проводами  фаз В и С;

- расстояние между проводами фаз С и А.

,

,

,

где , , - расстояния от уровня земли до проводов фаз А, В, С;

, , - координаты до проводов фаз А, В, С относительно центра опоры.

,

где - радиус расщепления проводов в фазе:

- диаметр провода;

n – количество проводов в фазе.

2.2 Расчет удельных параметров нулевой последовательности линии

Удельное активное сопротивление  нулевой последовательности без  учета троса  , Ом/км, рекомендуется рассчитывать по формуле

   (2.4)

Удельное индуктивное сопротивление  нулевой последовательности , Ом/км, рекомендуется рассчитывать по формуле

,     (2.5)

где - эквивалентная глубина возврата тока через землю;

- средний геометрический радиус системы трех проводов линии;

- среднее геометрическое расстояние  между проводами, рассчитанное  в пункте 2.1

для опор типа ПБ-500-1:

Удельное активное сопротивление  для двух тросов , Ом/км, рекомендуется рассчитывать по формуле

,    (2.6)

где - удельное активное сопротивление троса;

- количество тросов.

Удельное реактивное сопротивление для двух тросов , Ом/км, рекомендуется рассчитывать по формуле

,      (2.7)

 

где - средний геометрический радиус тросов.

 

Удельное полное сопротивление  взаимной связи  , Ом/км, рекомендуется определять по формуле

где - среднее геометрическое расстояние между тросами и проводами. Величина для симметрично расположенных тросов может быть рассчитана

;

- расстояние между тросом  и фазой А;

- расстояние между тросом  и фазой В;

- расстояние между тросом и фазой С.

 

Удельное полное сопротивление  линии с учетом частозаземленного  троса  , Ом/км, будет равно

Построим схему замещения, с указанием всех основных параметров (рис. 2):

Рисунок 2 – схема замещения  элемента защиты.

 

3. Расчет основных режимов короткого  замыкания

3.1 Расчет базисных величин

Выберем базисные условия, в качестве базисных возьмем параметры генератора:

Определим параметры  генератора при базисных условиях:

Определим параметры трансформатора при базисных условиях:

Определим параметры линии при  базисных условиях:

Определим параметры нагрузки при  базисных условиях:

Построим схему замещения элемента защиты при базисных условиях (рис. 3)

Рисунок 3 - схема замещения элемента защиты при базисных условиях,

с указанием мест повреждения.

3.2 Расчет основных токов короткого замыкания

• Для точки K1 рассчитаем ток при трехфазном замыкании:

• Для точки K2 рассчитаем трехфазное замыкание:

• Для точки K2 рассчитаем ток  при однофазном замыкании:

Построим схему замещения повреждения  через симметричные составляющие (рис. 4)

Рисунок 4 – схема  замещения элемента защиты при однофазном замыкании.

Найдем ток при однофазном замыкании на противоположном конце контролируемой линии:

где

• Для точки K2 рассчитаем ток  при междуфазном замыкании:

Построим схему замещения повреждения  через симметричные составляющие (рис. 5)

Рисунок 5 – схема замещения  элемента защиты при междуфазном замыкании.

Найдем ток при междуфазном  замыкании на противоположном конце  контролируемой линии:

где

• Для точки K2 рассчитаем ток  при двухфазном замыкании на землю:

Построим схему замещения повреждения  через симметричные составляющие (рис. 6)

Рисунок 6 – схема замещения  элемента защиты при двухфазном замыкании  на землю.

Найдем ток при двухфазном замыкании  на землю на противоположном конце контролируемой линии:

где

 

4. Выбор защиты

В качестве основной выбрал дифференциально-фазную защиту линии типа «Бреслер ШЛ 2704.5X». Это защита с абсолютной селективностью и предназначена для защиты двухконцевых или многоконцевых линий электропередачи.

Система ДФЗ состоит из нескольких комплектов, устанавливаемых по концам воздушной линии и, при необходимости, на ответвительных подстанциях. Устройство полукомплекта защиты для одной стороны ВЛ состоит из терминала защиты и соответствующей аппаратуры ВЧ – связи, обеспечивающей передачу высокочастотных сигналов на другую сторону защищаемой линии по фазным проводам или по проводящим тросам.

5. Расчет уставок защиты

5.1 Выбор уставок и  проверка чувствительности измерительных  органов ДФЗ

5.1.1 Расчет уставки  и проверка чувствительности  измерительного органа тока обратной  последовательности

Уставку отключающего ИО тока обратной последовательности отстраивают от расчетного тока, учитывающего ток небаланса в максимальном нагрузочном режиме

,                                                          (5.1)

                                         (5.2)

где k_З=2.0 – коэффициент запаса, учитывающий отстройку от тока небаланса в нагрузочном режиме;

k_Н=1.2 – коэффициент надежности;

k_В – коэффициент возврата реле;

I_2нб = k_2нб×I_{раб.макс} – ток небаланса, вызываемый погрешностью трансформаторов тока;

k_2нб = 0.02¸0.03 – коэффициент, определяющий ток небаланса по обратной последовательности;

I_{раб.макс} – максимальный рабочий ток в месте установки полукомплекта;

I_2несим £ 0.05I_{раб.макс} – ток небаланса, вызываемый несимметрией нагрузки.

Для расчета I_{раб.макс} зададимся условием, что .

;

;

Проверим коэффициент чувствительности:

                                                        (5.3)

где I_2мин – минимальное значение тока обратной последовательности при расчетном виде КЗ.