Определение параметров тяговой подстанции

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

Петербургский государственный университет

путей сообщения

Кафедра «Электроснабжение железных дорог»

Пояснительная записка к курсовому проекту

по дисциплине «Релейная защита»

Санкт-Петербург

2006

Введение

В системах электроснабжения нередко возникают короткие замыкания и другие ненормальные режимы работы. К.з. возникают вследствие дефектов, старения и загрязнения изоляции токоведущих частей, обрыва и схлестывания проводов при сильном ветре или гололеде. Электрическая дуга в месте замыкания способна вызвать пережоги, оплавление и разрушение электрического оборудования и распределительных устройств, отжиг и обрыв контактного провода. Разрушения оказываются тем значительнее, чем больше ток в дуге и время ее существования. Чтобы к.з. не вызвало большого ущерба, поврежденное электрооборудование необходимо как можно быстрее отключить.

Отключение электрической системы осуществляется коммутационными аппаратами – высоковольтными выключателями, привод которых снабжен специальным механизмом. Для отключения выключателя необходимо осуществить управляющее воздействие на этот механизм.

Автоматические устройства, служащие для выявления к.з. и ненормальных режимов и воздействующие в необходимых случаях на механизм отключения выключателя или на сигнал, называют релейной защитой.

Цель проекта – приобретение навыка расчета параметров аварийных режимов и уставок защит элементов тягового электроснабжения электрических железных дорог переменного тока напряжением 27,5 кВ. В проекте требуется:

рассчитать уставки защит на тяговой подстанции для понижающего трансформатора, шин 27,5 кВ и фидеров тяговой нагрузки;

определить уставки защит постов секционирования (ПС) и пунктов параллельного соединения (ППС) для одной межподстанционной зоны;

построить диаграммы селективности и характеристики срабатывания защит, а также векторные диаграммы аварийных режимов;

разработать функциональные схемы защит фидеров тяговой сети и алгоритмы их работы;

выбрать аппаратные средства реализации функций защит;

построить принципиальные схемы защит трансформатора;

Рекомендуемый порядок расчета уставок защит.

Анализ исходных данных.

Формирование расчетных схем.

Определение способа защиты и состава защит.

Вычисление параметров аварийных режимов.

Расчет уставок защит.

Исходные данные

Шифр задания – 1–2–4–4–1.

Таблица 1. Токи короткого замыкания на вводах подстанции, кА

Режим	Обозна-	Первая цифра шифра задания
ЭС	чение.	1
Максимум	Ic,max	4,1
Минимум	Ic, min	1,3

Таблица 2. Параметры районной нагрузки

Наименование	Обозначение	Вторая цифра шифра
		2
Общая мощность, %	s=SР.Н/SN	20
Нагрузка фидера, МВА	SФ,РН	1,5
Марка провода фидера	-	AAБ-3 ´ 70
Длина фидера, км	LФ, Р.Н	30
Уставка МТЗ фидера, с	tф, р.н	1,0

Таблица 3. Параметры устройств тягового электроснабжения

Наименование		Обознач.	Третья цифра шифра задания
			4
Вид тяговой сети		-	ТПО
Расстояние, км (см. рис. 1)		L21	15
		L1	15
		L22	30
Рабочий ток, А	ввода в РУ 27,5 кВ	IРУ, раб, max	800
	фидера подстанции	IП, раб, max	710
	фидера ПС	IПС, раб, max	350
	ППС	IППС, раб, max
Трос груп. заземления		-	АС-70
Удельные сопротивления тяговой сети, Ом/км		z11	0,466
		z21	0,414
		z22	0,25
		z -1,2	0,355
		z'p,2	0,059

Таблица 4. Параметры понижающего трансформатора

Наименование		Обозначение	Четвертая цифра шифра задания
			4
Тип трансформатора		-	ТДТНЖ 40000 /110 У1
Схемы соединения обмоток		-	Уo/Д/Д
Мощность, МВА		SN	40
Регулирование высшего напряжения, %		∆Ua	±16
Напряжения обмоток, кВ	номинальное	UB, N UC, N UH, N	115 27,5 11,0
	максимальное	UB, max UC, max UH, max	133 28,9 12,0
	минимальное	UB, min UC, min UH, min	97 26,2 11
Напряжения опыта КЗ, % для	среднего напряжения	uk,ВС u,ВН uk,СН	10,5 17,5 6,5
	максимального регулируемого напряжения	uk, ВC, +РО uk, ВН, +РО	11,4 19,3
	минимального регулируемого напряжения	uk, ВC, -РО uk, ВН, -РО	9,4 17,0
Потери, кВТ	опыта КЗ	PКЗ	200
	опыта ХХ	PXX	39
Относит. сопротивл.		X*в(1), В	0,245

Примечание. Наибольшие рабочие напряжение электрооборудования в сети 220 кВ составляет 252 кВ, а в сети 110 кВ – 126 кВ.

 

 

1. Расчет защит понижающего трансформатора

1.1 Анализ исходных данных и принимаемые допущения

 

Схема главных соединений представлена на рис. 1. Расчет производится для задания с шифром 1–2–4–4–5. Для этого варианта приведены данные по трансформаторам и нагрузке (см. рис. 1).

Принимаем общепринятые допущения для аварийного режима: короткое замыкание (КЗ) металлическое трехфазное, точка КЗ электрически удалена, используется линейная схема замещения, параметры 3-х фазной системы симметричны, учитываются режимы максимума и минимума энергосистемы (ЭС), поперечные сопротивления и продольные активные принимаются равными нулю, определяются периодическая составляющая тока КЗ [1]. Принимаем, что отсутствует подпитка точки КЗ крупными электродвигателями. В качестве метода расчета выбираем приближенный метод комплексных величин в именованных единицах для симметричных трехфазных цепей. При изложенных условиях расчет производится для одной фазы трехфазной системы.