Релейная защита и автоматики систем электроснабжения

Министерство Образования РФ

 

Восточно-Сибирский Государственный

Технологический Университет

 

Кафедра ЭСПП и Сх

 

 

 

Курсовая Работа

 

«Релейная защита и автоматики систем электроснабжения»

 

 

 

 

                                                             Выполнил: ст-т гр. 616-5

        15        

        Проверил к.т.н.

        Данеев В.В

 

 

 

 

 

Улан-Удэ

2013 г.

 

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

 

 

Введение.

Задание.

1. Определение токов короткого замыкания.
2. Защита низковольтной сети.

2.1 Выбор предохранителя.

2.2 Выбор автоматов.

    3) Защита  высоковольтной сети.

         3.1 Защита цеховых трансформаторов.

         3.2 Защита кабельной линии. 

         3.3 Защита высоковольтного синхронного  двигателя.

     4) Защита трансформатора ГПП. 

    Список  использованной литературы.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Введение.

 

 

    Развитие электрических  сетей и систем выдвигает как  одну из важнейших задач разработку  и внедрение различных средств  автоматизации. Одним из главнейших  видов автоматизации, обеспечивающей  надежную  работу элек-трических  сетей, является релейная защита.

    Релейная защита  осуществляет автоматическую ликвидацию  повреждений и ненормальных режимов  в электрической части энергосистем, и является важнейшей автоматикой,  обеспечивающей их надежную и  устойчивую рабо-ту.

    В современных энергетических системах значение релейной защиты осо-бенно возрастает в связи с бурным ростом мощностей энергосистем, объеди-нением их в единые электрически связанные системы в пределах нескольких областей, всей страны, и даже нескольких государств.

    Рост нагрузок, увеличение протяженности линий электропередачи, ужесто-чение требований к устойчивости энергосистем осложняют условия работы релейной защиты и повышают требования к ее быстродействию, чувствите-льности и надежности. В связи с этим идет непрерывный процесс развития и совершенствования техники релейной защиты, направленный на создание все более совершенных защит, отвечающих требованиям современной энер-гетики.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ

 

 

 

Вариант:  15

Исходные данные:  Т1   S_ном=6,3МВ*А;    М1_{(асинх.)}  U_н=10кВ;   АД  U_н=0,4кВ; 

      U_вн =115кВ;                         Р_н=250кВт;      Р_н=21кВт;

      U_нн =10,5кВ;                         К_п=5,5;             К_п=7;

     Т2   S_ном=320кВ*А;               cos j=0,84;       cos j=0,86;

    Т3   S_ном=630кВ*А;                 КПД=95%;       КПД=88%;

 

 

Дана типовая схема электроснабжения промышленного предприятия, вклю-чающая трансформатор Т1 ГПП мощностью  S=6,3МВ*А, участок внутри за-водской сети с цеховыми трансформаторами мощностью S=630кВ*А, высо-ковольтный двигатель, асинхронный двигатель подключенный к шинам низ-кого напряжения и обладающий наибольшей мощностью в сравнении с оста-льной нагрузкой секции 0.4кВ.

W1=2,3км, W2=3км                                               

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Определение токов  короткого замыкания.

 

Для определения значения периодической  составляющей тока трёхфазно-

го КЗ составляется схема  замещения.

 

 

 

 

 

 

рис. 1  Схема замещения.

 

 

На схеме замещения (рис.1) указываются расчётные точки КЗ, задаются по-

рядковые номера отдельных  элементов и находятся их сопротивления.

 

 

Определим сопротивление системы на шинах 115 кВ.

 

 Ом.

 

где, U₁- напряжение ступени 115 кВ;

       

Определим сопротивление  трансформатора Т1.

 

 Ом

 

где,  S_ном- номинальная мощность Т1 в МВ*А.

 

Определим сопротивление  трансформатора Т2.

 

 Ом

где     S_ном- номинальная мощность Т2 в МВ*А.

 

Определим сопротивление  трансформатора Т3.

 

 Ом

где     S_ном- номинальная мощность Т3 в МВ*А.

           U_нн- напряжение ступени 10,5 кВ.

 

 А.

Выбираем проводник: АС-35  r₀=0,85; x₀=0,32

 

X3_W1=x₀*L=0,32*2,3=0,74 Ом.

R3_W1=r₀*L=0,85*2,3=1,95 Ом.

Z3_W1=R3_W1+jX3_W1 =1,95+j0,74

 Ом.

 

X5_W2=x₀*L=0,32*3=0,96 Ом.

R5_W2=r₀*L=0,85*3=2,55 Ом.

Z5_W2=R5_W2+jX5_W2 =2,55+j0,96

 Ом.

где,     x₀- реактивное сопротивление линии;

             r₀- активное сопротивление линии;

             L- длина линии.

Определяются токи трёхфазного  КЗ:

(максимальном режиме)

 

КЗ в точке К1:

 Ом;    Ом.

Определим полное сопротивление

  Ом.

 Ом.

Определим ток в точке К1

 кА.

 

КЗ в точке К2:

Х_К2=Х_К1+Х₂=18,89+220,4=239,29 Ом;     Ом. 

Определим полное сопротивление

  Ом.

 Ом.

Определим ток в точке  К2

 кА.

 

Пересчитываем сопротивление Z_К2 на напряжение U_нн=10,5 кВ

 Ом.

 кА.

КЗ  в точке К3

Х_К3=Х^/_К2+Х3_W1=1,99+0,74=2,73 Ом

Пересчитываем  X^/_К2 на напряжение U_нн=10,5 кВ

 Ом.

R_К3=R_К2+R3_W1=0+1,95=1,95 Ом.

Определим полное сопротивление

  Ом.

 Ом.

Определим ток в точке  К3

 кА.

 

КЗ в точке К4

 

Х_К4=Х_К3+Х₄=2,73+15,50=18,23 Ом

R_K4=R_K3=1,95 Ом

Определим полное сопротивление

  Ом.

 Ом.

Определим ток в точке  К4

 кА.

 

Пересчитываем сопротивление Z_К4 на напряжение U_н=0,4 кВ

 Ом.

 кА.

 

КЗ в точке К5

Х_К5=Х_К3+ Х5_W2=2,73+0,96=3,69 Ом

R_К5=R_К3+ R5_W2=1,95+2,55=4,5 Ом

Определим полное сопротивление

  Ом.

 Ом.

Определим ток в точке  К5

 кА.

 

КЗ в точке К6

Х_К6=Х_К5+Х₆=3,69+9,62=13,31 Ом

R_K6=R_K5=4,5 Ом

Определим полное сопротивление

  Ом.

 Ом.

Определим ток в точке  К4

 кА.

 

Пересчитываем сопротивление Z_К6 на напряжение U_н=0,4 кВ

 Ом.

 кА.

 

Результаты расчётов сведём в таблицу 1.

 

 

                    Таблица 1

 

Точка КЗ	К1	К2	К3	К4	К5	К6
Ступени
115	3,52	0,28
10,5		3,05	1,81	0,33	1,04	0,43
0,4				8,89		11,56

 

 

Определяются  токи трёхфазного КЗ:

(минимальном режиме)

 

КЗ в точке К1:

 Ом;    Ом.

Определим ток в точке  К1

 кА.

 

КЗ в точке К2:

Х_К2=Х_Сmin+Х₂=20,3+220,4=240,7 Ом;     Ом. 

Определим полное сопротивление

  Ом.

 Ом.

Определим ток в точке  К2

 кА.

 

Пересчитываем сопротивление Z_К2 на напряжение U_нн=10,5 кВ

 Ом.

 кА.

КЗ в точке К3

Х_К3=Х^/_К2+Х3_W1=2,01+0,74=2,75 Ом

Пересчитываем  X^/_К2 на напряжение U_нн=10,5 кВ

 Ом.

R_К3=R_К2+R3_W1=0+1,95=1,95 Ом.

Определим полное сопротивление

  Ом.

 Ом.

Определим ток в точке  К3

 кА.

 

КЗ в точке К4

 

Х_К4=Х_К3+Х₄=2,75+15,50=18,25 Ом

R_K4=R_K3=1,95 Ом

Определим полное сопротивление

  Ом.

 Ом.

Определим ток в точке  К4

 кА.

 

Пересчитываем сопротивление Z_К4 на напряжение U_н=0,4 кВ

 Ом.

 кА.

 

КЗ в точке К5

Х_К5=Х_К3+ Х5_W2=2,75+0,96=3,71 Ом

R_К5=R_К3+ R5_W2=1,95+2,55=4,5 Ом

Определим полное сопротивление

  Ом.

 Ом.

Определим ток в точке  К5

 кА.

 

КЗ в точке К6

Х_К6=Х_К5+Х₆=3,71+9,62=13,33 Ом

R_K6=R_K5=4,5 Ом

Определим полное сопротивление

  Ом.

 Ом.

Определим ток в точке  К4

 кА.

 

Пересчитываем сопротивление Z_К6 на напряжение U_н=0,4 кВ

 Ом.

 кА.

 

Результаты расчётов сведём в таблицу 2.

 

 

                    Таблица 2

 

Точка КЗ	К1	К2	К3	К4	К5	К6
Ступени
115	3,27	0,27
10,5		3,02	1,80	0,32	1,03	0,42
0,4				8,56		11,01

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2. ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА ЭЛЕМЕНТОВ НИЗКОВОЛЬТНОЙ СЕТИ

 

Защита двигателей плавким  предохранителем.

Наиболее распространённой заводской  сетью напряжением до 1кВ является

четырёхпроводная сеть с глухозаземлённой нейтралью. В такой сети основ-

ными видами повреждения являются КЗ между фазами и отдельных фаз на

землю.В соответствии с правилами  устройств электроустановок низковольт-

ная сеть с подключенными электродвигателями и другими электроустановка-

ми должна иметь быстродействующую  защиту от токов КЗ, обеспечиваю-

щую требуемую чувствительность и  по возможности селективное отключе-

ние повреждённого участка или  элемента. Для её выполнения используются

наиболее простые средства - плавкие предохранители.

 

Определим расчетный  ток двигателя:

 А

    где  Р_ном.дв- мощность двигателя, кВт;

           U_ном.дв- номинальное напряжение двигателя, кВ;

                   η  - кпд двигателя;

             Cosφ – коэффициент мощности двигателя.

 

Номинальный ток плавкой  вставки Iном в.с. выбирается с учетом условий:

 

1. Необходима отстройка от максимального рабочего тока Iн.дв. двигателя:

Iном. в.с.≥Котс* Iн.дв.

    где   К_отс- коэффициент отстройки, 1,1-1,25;

      Iном. в.с.≥1,25*40,1=50,1  А.

 

2. По пусковому току Iпуск:

Iном. в.с.≥ Iпуск/Кпер

 

где Iпуск=Кп* Iн.дв=7*40,1=281  А

       Кпер=2,5 – коэффициент перегруза;

       Кп=7 – коэффициент пуска.

  А

 

3. Поскольку двигателем управляем с помощью магнитного пускателя, то номинальный ток плавкой вставки проверяем по условию продолжительности ее перегорания за время не более 0,15…0,2с. Это обеспечивается при:

 Iном. в.с.≤Iк.мин/(10…15)

     где Iк.мин – минимальный ток двух фазного к.з. за пускателем.

     

       кА

     где Iк6 – ток трех фазного к.з. в точке К6 приведенные к ступени U=0,4кВ.

  кА

Исходя из вышеприведенных  условий выбираем предохранитель типа  ПН2-250 с Iном. пр.=250А; Iном. в.с.=125А; Uпр=380В.

 

Проверяем чувствительность предохранителя

 

 

    где I^/к – ток одного фазного к.з. на шине 0,4кВ.

 кА

 

   где Uф=230В – фазное напряжение 0,4кВ;

          Z_∑/3=0,045 – полное сопротивление одной фазы;

          Zпер=0,015 – переходное сопротивление в месте повреждение.

 

чувствительность обеспечивается.