Релейная защита и расчет токов короткого замыкания

Оглавление

Задание на курсовую работу

1. Расчет токов короткого замыкания

1.1 Расчет сопротивлений элементов схемы

1.2 Расчет величин токов КЗ

2. Расчет защиты высоковольтного двигателя Д

2.1 Продольная дифференциальная токовая защита

2.2 Защита от перегруза – МТЗ с выдержкой времени

2.3 Защита минимального напряжения

3. Расчет защиты трансформатора Т3

3.1 Т.О. без выдержки времени

3.2 Газовая защита от внутренних повреждений и понижения уровня масла

3.3 Максимальная токовая защита от внешних многофазных к.з.

3.4 Максимальная токовая защита с выдержкой времени – защита от

перегруза

4. Защита сборных шин (секционный выключатель Q15)

5. Расчет защиты кабельной линии Л5

5.1 Токовая отсечка без выдержки времени

5.2 Максимальная токовая защита с выдержкой времени

5.3 Защита от однофазных замыканий на землю

6. Расчет защиты силового трансформатора Т1

6.1 Дифференциальная защита

6.2 МТЗ с выдержкой времени

6.3 Защита от перегруза

6.4 Газовая защита

7. Расчет защиты воздушной линии Л2

7.1 Высокочастотная дифференциально-фазная защита

7.2 Максимальная токовая защита от междуфазных коротких замыканий

7.3 Защита от однофазных коротких замыканий на землю

8. Проверка трансформатора тока и выбор контрольного кабеля

Литература

Задание на курсовую работу

Схема распределительной сети электрической энергии промышленного предприятия и виды его нагрузки представлена на рисунке 1.

Необходимо выбрать типы защит всех элементов приведенной схемы в соответствии с ПУЭ. Выбранные защиты в условном изображении нанести на схему. Произвести расчет величин токов короткого замыкания. Произвести расчет защит следующих объектов: силового трансформатора Т1 (выключатель Q16), воздушных линий Л2 (выключатель Q5), кабельной линии Л5 (выключатель Q21), сборных шин (секционный выключатель Q15), трансформатора Т3 (выключатель Q30), двигателя Д (выключатель Q29).

Также необходимо изобразить схему релейной защиты трансформатора Т1 и двигателя Д; выбрать тип трансформатора тока 17 и определить сечение провода в его вторичных цепях (медный кабель длиной 10 м).

Исходные данные приведены в таблицах 1– 6.

Таблица 1 – Система и сеть А-Б-В

Мощность КЗ систем, МВА

, кВ

Длина, км

Переда- ваемая мощ- ность, МВА

Мощ- ность, забира- емая ГПП, МВА

Кол-во отходя- щих тран- зитных линий

Мощ- ность Т1, Т2, МВА

Кол-во и мощ- ность Т3, МВА

Система 1

Система 2

режимы

режимы

макс

мин

макс

мин

Л2

Л4

А-В

Б-В

8700

7500

9500

8000

220

20

25

90

75

37

3

2×25

8×1,6

Таблица 2 – Характеристики трансформаторов

Т1, Т2				Т3
Тип	Мощность S, МВА	, %	Пределы регули- рования, %	Тип	Мощность S, МВА	, %
ТРДН-25000/220	25	12	12	ТМ-1600/10	1,6	5,5

Таблица 3 – Выдержки времени защит отходящих линий от шин подстанции Г, их параметры

Выдержки времени защит на Q, с								Л5					Л6
9	10	11	12	13	14	22	24	Длина, км	Кол-во КЛ	Материал	Сечение, мм2		Длина, км	Кол-во КЛ	Материал	Сечение, мм2
1,5	2,0	1,5	1,5	1,2	1,3	1,0	1,3	1,3	3	М	185	4,1	1,3	3	М	185	1,8

Таблица 4 – Нагрузки на шинах РП1 и РП2

Двигатели 10 кВ (асинхронные типа АТД)			БК	ДСП
Кол-во	Мощность Рном, кВт	Коэффициент пуска kп	Q, квар	Кол-во	Sном, МВА
2	5000	7,7	7000	3	9,0

Таблица 5 – Электродвигатель с номинальным напряжением U_н = 380 В

Тип	, кВт		h, %		Длина кабеля Л7, м
4 А355 S 6У3	160	0,9	93,5	6,5	28

Таблица 6 – Параметры преобразовательного агрегата

Тип	Назначение	Выпр. напр. , В	Выпр. ток , А	Напряжение питания, кВ	Схема выпрямления
ТВД	электролиза	800	12500	10	Трехфазная мостовая

Защиты выполняются на постоянном оперативном токе.

Рисунок 1 – Схема распределительной сети На рисунке обозначено: ПГТВ – защита от перегруза токами высших гармоник;  – температурные указатели, указатели циркуляции масла и воды в системе охлаждения с действием на сигнал.
1. Расчет токов короткого замыкания

Величина токов короткого замыкания для ряда защит (дифференциальных, токовых отсечек и т.д.) влияет на значение тока срабатывания. Кроме того, они необходимы для вычисления коэффициентов чувствительности выбранных защит.

Значения токов короткого замыкания определяются в разных точках сети (А, Б, В, Г, Д, Е) в максимальном и минимальном режимах работы системы. Для максимального режима достаточно иметь токи трехфазного короткого замыкания, для минимального — токи двухфазного короткого замыкания.

Расчет проводим в относительных единицах. Базисная мощность  МВА. Принимаем среднее значение напряжения сети:  кВ и  кВ.

1.1 Расчет сопротивлений элементов схемы

Удельное реактивное сопротивление воздушных линий Л2 и Л4 принимаем средне-типовым  Ом/км, активным сопротивлением пренебрегаем.

Сопротивление воздушной линии Л2 определим по формуле (1.1):

, (1.1)

здесь  – длина линии Л2, км.

.

Сопротивление воздушной линии Л4 определим по формуле (1.2):

, (1.2)

здесь  – длина линии Л4, км.

.

Кабели марки М-185 и М-185 имеют следующие удельные параметры: удельное индуктивное сопротивление  Ом/км;  Ом/км, удельное активное сопротивление  Ом/км;  Ом/км.

Индуктивное сопротивление кабельной линии Л5:

, (1.3)

здесь  – длина линии Л5, км;

.

Активное сопротивление кабельной линии Л5:

, (1.4)

.

Индуктивное сопротивление кабельной линии Л6:

, (1.5)

здесь  – длина линии Л6, км;

.

Активное сопротивление кабельной линии Л6:

, (1.6)

.

Сопротивления трансформаторов Т1 и Т2:

, (1.7)

, (1.8)

, (1.9)

здесь  – номинальная мощность трансформатора Т1, ВА.

Сопротивление трансформатора Т3:

, (1.10)

здесь  – номинальная мощность трансформатора Т3, ВА.

.

  1.2 Расчет величин токов КЗ

Расчёт токов короткого замыкания приведён в таблицах 7 – 9.

Таблица 7 – Максимальный режим, секционный выключатель Q15 отключен, Q20 и Q27 включены.

Точка КЗ на шинах п/ст	Искомые величины		Питание со стороны
			Система G1	Система G2
А	, о.е.			-
	, МВА		8700
	, кА
Б	, о.е.		-
	, МВА			9500
	, кА
В Ic	, о.е.			-
	, МВА
	, кА
В IIс	, о.е.		-
	, МВА
	, кА
Г Ic, IIс	, о.е.
	, МВА
	, кА
Питание одновременно от систем G1 и G2
Г Ic, IIс	, МВА
	, о.е.
	, кА
Д Ic, IIc	, о.е.
	, МВА
	, кА
Е	, о.е.
	, МВА
	, кА

Таблица 8 – Минимальный режим, секционные выключатели Q15, Q20 и Q27 отключены.

Точка КЗ на шинах п/ст	Искомые величины	Питание со стороны
		Система G1	Система G2
А	, о.е.		—
	, МВА	7500
	, кА
Б	, о.е.	—
	, МВА		8000
	, кА
В	, о.е.	Iс	IIс
	, МВА
	, кА
Г	, о.е.	Iс	IIс
	, МВА
	, кА
Д	, о.е.	Iс	IIс
	, МВА
	, кА
Е	, о.е.
	, МВА
	, кА