Релейная защита и автоматика распределительных сетей 10 кВ

 

Оглавление

Часть I. Релейная защита и автоматика распределительных сетей 10 кВ…cт. 4.

Расчет защиты кабельной  линии W4………………………………………...ст. 5.

Расчет защит трансформатора Т3и Т4 10/0,4 кВ…………………….……...ст. 10.

Секционный выключатель Q12. …………………….….…………………....ст. 14.

Расчет защиты кабельной  линии W3 и W3’…………………….…………...ст. 15.

Секционный выключатель Q5. ………………………..………………...…...ст. 17.

График селективности ………………………..………………….….......…...ст. 18.

Часть II. Защита и автоматика трансформаторов ГПП……………………..ст. 19.

Дифференциальная защита трансформаторов ГПП…………….…………..ст. 20.

Максимальная токовая  защита трансформаторов ГПП ……….……….…..ст. 25.

Защита от перегрузки трансформаторов  ГПП. ……….……………..….…..ст. 26.

Разработка устройства АВР ….………………………………………………ст. 27.

Разработка устройства АВР секционного  выключателя Q5…………….…ст. 28.

Разработка устройства АВР секционного  выключателя Q12………………ст. 29.

_{Газовая защита трансформатора}…………………………………………...…ст. 30.

Список литературы ……………………………………………………………ст. 32.

Приложения 1.

 

 

 

 

 

Исходные данные

Вариант 15, номер рисунка 7.

Данные для расчета  приведены в табл. 1, расчетная  схема представлена на рис. 1.

Задание на курсовую работу по релейной защите.

Таблица 1.

Вторая цифра варианта	Система		Трансформаторы Т1 иТ2			Линия W3
	Напряжение	Сопротивление	Тип	Мощность, МВ×А	Диапазон регулирования напряжения, %	Длина линии, км	Нагрузка п/ст №2, А (без расч.)	Максимальное время действия защиты п/ст 2 (без расч.) С	Коэффициент, kсзп
5	110	2,8/3,9	ТДН–10000/110	10	±16	3	160	1,5	2

 

Линия W4

Трансформаторы T3 и T4

Двигатель M

Длина линии, км

Нагрузка п/ст №3, без расчета  элементов, А

Максимальное время действия защиты п/ст 3 (без расчета элементов), С

Коэффициент, kсзп

Тип

Мощность, КВ.А

Время действия МТЗ тр-ра, С

kсзп нагрузки

Тип

Мощность, КВ.Т

Номинальное напряжение, кВ

cosj

Кратность пускового тока, kсза

Перегрузка

0,6

100

0,5

2,5

ТМ

250

1,2

1,8

»

630

10

0,9

5

ДА

 

Типы выключателей, приводов и род оперативного тока,

используемые в проектировании

Подстанция 1			Подстанция 2			Подстанция 3
Оперативный ток	Тип выключателя 10	Тип привода выключателя	Оперативный ток	Тип выключателя 10	Тип привода выключателя	Оперативный ток	Тип выключателя 10	Тип привода выключателя	Схема по рисунку
Переменный	ВМПЭ	Э	Переменный	ВМПЭ	Э	Переменный	ВМПЭ	Э	1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1. Расчетная схема.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                      Часть I.  РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА.

РАСПРЕДЕЛИТЕЛЬНЫХ СЕТЕЙ 10 кВ.

Разработать защиту от всех видов повреждений для кабельной линий W3, двигателя М, защиту от всех видов повреждений трансформатора Т3 .

Рассчитываем токи короткого  замыкания для начального момента времени при повреждении: в начале и в конце каждой линии; на стороне высшего и низшего напряжений трансформатора Т3.

Для расчетов токов короткого  замыкания составим схему замещения (с учетом того, что секционные выключатели  отключенырис. 2).

рис. 2.Схема замещения  расчетной схемы.

 

 

 

 

 

 

 

 

Сопротивление системы   

Сопротивление линий      

Данные к расчету сопротивлений  трансформаторов возьмем из [5]:

- для трансформатора типа  ТДН-10000/110 имеем

= 115 кВ, = 10,5 кВ, = 10,5 %;

схема и группа соединения обмоток  ;

- для трансформатора типа  ТМ-630/10 имеем

= 10 кВ, = 0,4 кВ, = 6,5 %,

схема и группа соединения обмоток  .

 

Сопротивление трансформатора  Т1:

Сопротивление трансформатора Т3:

Сопротивление трансформатора Т4:

Сопротивление линии W3     

Сопротивление линии W4     

Сопротивления до точек короткого  замыкания соответственно:

 

Токи короткого замыкания  для начального момента времени:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет  защит трансформатора Т3 10/0,4 кВ.

 

Для трансформатора 10/0,4 кВ предусматриваются следующие защиты:

• максимальная токовая защита;
• токовая отсечка;
• специальная защита нулевой последовательности от однофазных КЗ на стороне 0,4 кВ;
• газовая защита;
• защита от перегрузки.

 

МТЗ трансформатора Т3 10/0,4 кВ.

Рис. 4. Схемы включения пусковых реле тока двухступенчатых защит:

на реле РТ–40.

 

1. Определяем номинальный  ток трансформатора Т3.

K_I =.

2. Определение тока срабатывания максимальной токовой защиты без пуска по напряжению.

а) Ток срабатывания МТЗ  определяется по выражению

где k_отс=1,1¸1,25; k_в=0,8¸0,85; I_{раб. макс} – рабочий максимальный ток

I_{раб.макс}=I_номТ3=14,34 А. 

 

б)  Отстройка от успешного  АВР.

    По условию обеспечения  бездействия защиты после работы  АВР на стороне 0,4 кВ

где  I_{раб.макс.рез} – максимальный рабочий ток секции 0,4 кВ, которая подключается к защищаемому трансформатору после срабатывания устройства АВР, принимается равным (0,65¸0,7) I_ном.ТЗ; I_{раб.макс} – максимальный рабочий ток защищаемого трансформатора, принимается равным (0,65¸0,7) I_ном._ТЗ. Защита выполняется по схеме неполной звезды.

Ток срабатывания защиты выбираем по большему значению, т.е.

Чувствительность  МТЗ.

Определяем при двухфазном КЗ за трансформатором (на стороне 0,4 кВ). При этом сначала рассчитываем ток в реле защиты при двухфазном КЗ по     [1, табл. 1.3.] для схемы МТЗ неполная звезда с двумя реле и :

Ток срабатывания реле:

Коэффициент чувствительности:

_{МТЗ проходит по чувствительности.}

Ток уставки  3,872 А.

_{К установки  принимаем реле РТ – 40/10.}

3. Определение целесообразности установки специальной защиты нулевой последовательности.

Специальная защита нулевой последовательности устанавливается в том случае, если МТЗ нечувствительна к однофазному КЗ на стороне 0,4 кВ трансформатора.

Коэффициент чувствительности максимальной токовой защиты при однофазном КЗ на стороне 0,4 кВ должен быть k_ч⁽¹⁾³1,5. Ток в реле при однофазном КЗ находим согласно [1, табл.1.4] для схемы МТЗ неполная звезда с двумя реле и :

_{Токи  в реле при однофазных КЗ на 0,4 кВ.}

_{Специальная защита нулевой последовательности не требуется.}

 

 

4. Токовая отсечка  трансформатора Т3 10/0,4 кВА.

Токовая отсечка на трансформаторах  мощностью до 6,3 МВА является основной защитой от КЗ, но защищает только часть  трансформатора.

1) Ток срабатывания отсечки отстраивается  от максимального тока КЗ за  трансформатором:

 

 К_ОТС I_K1⁽³⁾=1,5 =302,17А.

2) Отстраиваем отсечку от броска  тока намагничивания по выражению:

_{Iс.о.=1,1 5· 14,34 = 78,87 А.}

_{Принимаем ток срабатывания защиты Iсз = 302,17 А.}

Рассчитываем кратность  отсечки:

_{Проходит  по чувствительности.}

 

 

 

 

 

 

 

 

Секционный  выключатель Q9.

На секционном выключателе устанавливается  МТЗ в 2-х фазном исполнении на 2-х  реле РТ-40. Защита имеет ускорение  при включении секционного выключателя.

Рассчитываем нагрузку первой секции шин:

I_раб.2сш = I_нагр= 0,5 I_{нагрпс2}=0,5 160= 80 А.

Ток срабатывания:

I_раб.1сш =  I_ном.т3+ I_нагр=14,34+80 =94,34А.  

К_I = 100/5.

Этот ток согласуется с защитами отходящих линий по чувствительности:

= = 184,69 А.

Принимаем к установки реле РТ-40/20.

Ток уставки 11,35 А.

Найдем время срабатывания защиты:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Расчет  защиты от всех видов повреждений  для кабельной линии W3 и W3’.

 

Рис.3. Схема пусковых органов  защиты.

 

Кабельная линия W3.

1.) Выбираем трансформаторы  тока ТАа, ТАс для пусковых органов защиты:

 

1. Определяем

где k_отс – коэффициент отстройки, в зависимости от типа реле может приниматься равным 1,1¸1,2 (для реле РТ-40); k_в – коэффициент возврата, принимается равным 0,8¸0,85 (для реле РТ-40) или 0,6¸0,7; I_{раб. макс} – максимальный рабочий ток защищаемого элемента; k_сзп – коэффициент самозапуска.

 

= 94,34 A.  K_I =

 

_{Iс.з w3≥ Кc*(Iрабw3’Ксзп+ Iрабw3) = 1,25*(2* 80+94,34) = 317,93А.}

_{Iс.з ≥ Кс*(Iсот3+(Iрабw3-Iном.т3) = 1,25*(302,17+(94,34-14,34)) = 477,71А.}

_{Iс.з ≥ Котс*IсзQ9 = 1,1*283,02 = 311,52А.}

_{Выбираем max значение Iс.з=477,71А.}

.

Ток уставки  А.

К установке принимаем реле РТ-40/.

 

Кабельная линия W3’.

I_раб.w3’= 80А.  

К_I = 100/5.

_{Iс.з ≥ Кс*(Iрабw3Ксзп+ Iрабw3) = 1,25*(80+2*94,34) = 335,85А.}

_{Iс.з ≥ Котс*IсзQ9 = 1,1*283,02 = 311,52А.}

_{Выбираем max значение Iс.з=335,85А.}

.

Ток уставки 16,79 А.

К установке принимаем реле РТ-40/20.

 

 

 

 

 

Секционный  выключатель Q5.

Ток срабатывания защиты отстраивается  от максимального рабочего тока через  выключатель:

=367.404 А.

К_I = 400/5.

Принимаем к установки реле РТ-40/20.

Ток уставки 13,777 А.

Найдем время срабатывания защиты:

 

_{Двигатель М.}

 

1. _{Защита  от КЗ в  обмотке  статора:}

_{ТЛМ-10-1-50А}

2. _{Чувствительность  защиты от многофазных  КЗ:}

= = 1469,12 А.

3. Защита двигателя от перегрузки:

 

 

 

 

График селективности.

 

Рис. 4.

 

Часть II

ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА ТРАНСФОРМАТОРОВ ГПП 

Релейная защита трансформаторов  Т1 и Т2

 

1. Рассчитываем токи КЗ в объеме, необходимом для выбора установок и проверки чувствительности защит. Для трансформаторов с большим диапазоном регулирования напряжения следует рассчитывать минимальный и максимальный токи короткого замыкания.