Релейная защита и автоматики систем электроснабжения

       К_в=0,9 (РТМ)

      А

 б) по условию  согласования чувствительности МТЗ секционного выключателя с защитой воздушной линии «W1-W2»

 

              I_с.з.с.в= К_н.с( I_с.з.л+ I_{раб.макс.(N-1)})=1,4*(273+191)=650 А

где  К_н.с.=1,4 – коэффициент надежности согласования.       

        I_сз.л=273 А (МТЗ воздушной линии «W1-W2»)

        I_{раб.макс.(N-1)}= I_{раб.макс.1с}= А

Выбирается уставка  I_сз.св=650 А

         

 Ток срабатывания реле:

 

           А

где n_та=250 ⁄ 5

Проверяется чувствительность защиты секционного выключателя:

         

Напряжение  срабатывания минимального реле напряжения

 

           В

             n_тv=11000 ⁄ 100- коэффициент трансформации трансформатора                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                напряжения,  подключённого к шинам 10,5 кВ ГПП, от которого питаются реле пускового органа защиты.

   где   

К_отс=1,2 для реле РН-50; 

К_в=0,9 для реле РТМ 

U_мин=0,7*U_н=0,7*10,5=7,35 кВ

         

      Время срабатывания защиты секционного выключателя выбирается таким образом, чтобы при ее токе срабатывания (650 А) соблюдалась ступень селективности между зажимами линии "W1- W2"  и секционного выключателя. Защита линии " W1- W2" при токе 273 А сработает через

t_л= 1,0 с . Тогда время срабатывания защиты секционного выключателя принимается равным:

t_св= t_л+ ∆t=1,0+0,5=1,5 с

где ∆t=0,5 c - ступень селективности.    

         

Выбор защиты высоковольтного  двигателя.

 

                       

 

 

 

                                                                                   

1. Для защиты электродвигателя от многофазных КЗ используется токовая                                                отсечка с реле РТМ, собранными по схеме неполной звезды.

Уставка отсечки

I_с.з.= К_отс.* I_пуск=1,5*99,5=149,25 А

          

     где  К_отс- коэффициент отстройки 1,5 (реле РТМ);

            I_пуск.- пусковой ток электродвигателя при номинальном напряжении питающей сети и закороченных пусковых устройствах.

I_пуск.= К_п.* I_ном.дв.=5,5*18,1=99,5 А

    где К_п. – коэффициент пуска К_п = 5.5;

         

 А

           

          

         

         

 

          Ток срабатывания реле:

 

           А

где n_та=100 ⁄ 5

 

 

    Выбирается  реле РТМ с уставкой тока 8 А , тогда I_сз=149 А.

 

Чувствительность отсечки

 

          

 

   

    где   А          

   

          

2. Защита электродвигателя от перегрузки выполняется с реле РТМ         (реле КА3, КА4) и действует на сигнал.

 

Ток срабатывания защиты от перегрузки

       А

 

   где  К_отс- коэффициент отстройки 1,5 (реле РТМ);

           К_в- коэффициент возврата реле РТМ = 0,9.

 

Ток срабатывания реле:

 

           А

где n_та=100 ⁄ 5

 

   Выбирается реле РТМ, с уставкой тока 2 А , I_сз=30 А

 

 

 

4. ЗАЩИТА И  АВТОМАТИКА ТРАНСФОРМАТОРА ГПП.

   Для трансформатора Т1 предусматривается продольная дифференциальная

защита, газовая защита, МТЗ и защита от перегрузки.

 

1. Дифференциальная защита:

Дифференциальная защита является основной, быстродействующей защи-

той при повреждении обмоток, вводов и ошиновок трансформаторов.Соглас-

но руководящим указаниям по релейной защите её установка обязательна  на

одиночно работающих трансформаторах мощностью 6300 кВА и выше.

Применяется три варианта дифзащиты:

1. Дифференциальная отсечка с реле РТМ или РТ-40;

2. Дифзащита с устройством РНТ;

3. Дифзащита с торможением типа ДЗТ.

Выбор одного из этих вариантов производится на основании расчёта коэффи-

циента чувствительности защиты (К_ч.доп≥2).

Расчёт начинается с определения  вторичных токов в плечах дифзащиты

трансформатора Т1, результаты расчётов сводятся в таблицу 3.

 

 

                                                                                                          Таблица 3.

Наименование величины	Численные значения для стороны
	115 кВ	10,5 кВ
Первичный номинальный  ток трансформатора, А
Коэффициент трансформации  трансформатора тока	100/5	600/5
Схема соединения обмоток трансформаторов тока	∆	Ү
Вторичный ток в плечах защиты, А

 

 

   Поскольку со  стороны 10,5 кВ приходит наибольший вторичный ток плеча защиты, она принимается за основную и все расчёты производятся в первичных токах, приведённых к напряжению этой стороны.

 

Дифференциальная отсечка  с устройством РНТ.

 

1. Проверяется возможность использования дифзащиты с устройством РНТ:

а) Определяется предварительно без учёта І³ _{н б}, значение тока срабатывания защиты по условию отстройки от тока небаланса

 

        І_с.з.=К_отс* ( І¹ _нб + І² _нб.)

 

где  К_отс= 1,3  при использовании устройств РНТ.

 

        І¹ _нб=К_а*К_о*Е* І_к2=1*0,5*0,1*3050=152,5

             І² _нб- составляющая, обусловленная регулированием напряжения

защищаемого трансформатора

 

      І² _{н б}= ∆U* І_к2=0,09*3050=274,5 А

 

где ∆U=0,09 половина диапазона  регулирования напряжения в 

относительных единицах.

 

        І_с.з.=1,3* ( 152,5 + 274,5)=555,1 А

б) Отстройки от бросков  тока намагничивания трансформатораТ1:

        І_с.з.=К_отс* І_ном.т1=1,3*347=451,1 А

где  К_отс= 1,3  при использовании устройств РНТ.

 

Принимается уставка  І_с.з.=555 А.

 

Ток срабатывания реле:

 

           А

         где К_сх- коэффициент схемы равный  1 для схем соединения обмоток

                       трансформатора тока звездой;

               n_та=600 ∕ 5- коэффициент трансформации трансформатора тока со

                       стороны 10,5 кВ.

Чувствительность защиты при двухфазном КЗ на выводах трансформатора

со стороны нагрузки:

          

где А.

 

Принимается вариант  дифзащиты с устройством РНТ.

В качестве основной обмотки  указанного устройства (со стороны 10,5 кВ)

используется уравнительная  обмотка У2, а другая уравнительная обмотка

У1 применяется для  выравнивания токов в плечах защиты.

 

Определятся расчётное  значение витков основной обмотки по выражению

 

           W_{осн.расч.}= W_{у2 расч.}=F_с.р ⁄ I_с.р=100 ⁄ 4,62=21,6

 

где F_с.р =100 А-м.д.с. необходимая для срабатывания реле типа РНТ-565

 

 Принимается ближайшее  меньшее целое число витков

 

            W_осн.= W_у2 =22;      I_с.р.осн=11 А

 

Число витков уравнительной  обмотки У1 определяется из условия  равенства нулю результирующей м.д.с.:

 

               I_2в* W_у2 –  I_1в* W_у1=0

 Принимается  W_неосн.= W_у1 =23

Произведём уточнение расчёта  с определением составляющей І³ _{н б}:

 А

           І _{н б}=152,5+274,5+16=443 А

           І_с.з.=1,3*443=576 А

Принимается уставка  І_с.з.=576 А.

 

Ток срабатывания реле:

 

           А

 

          

           W_{осн.расч.}= 100 ⁄ 4,8=20,8;   W_осн.= W_у2 =21.

            І_с.р.осн=100 ⁄ 21=4,76 А;   І_с.з.=4,76*120 ∕ 1=571,2 А

                    W_{у1 расч.}=2,89*21 ⁄ 2,75=22,07;     W_у1 =22.

           

         

            І _{н б}=152,5+274,5+9,7=436,7 А

           І_с.з.=1,3*436,7=568 А<571,2 А

Окончательно принимается

W_осн.= W_у2 =21           W_неосн.= W_у2 =22.

Проверка:  I_2в* W_у2 ≈ I_1в* W_у1;

                          2,89*21≈2,75*22;

                               60,69≈60,5. 

   

2. Газовая защита

Принимается к установке  на трансформаторе Т1 реле РГЧЗ-66 с чашкообраз-

ными элементами. При  слабом газообразовании защита действует  на сигнал,

при интенсивном - на отключение.

 

3. Для защиты трансформатора Т1 от токов внешних КЗ и резервирования

работы основной дифференциальной защиты и защит присоединений 

ГПП-10,5 кВ предусматривается МТЗ. МТЗ выполняется по схеме треугольника с тремя реле РТМ ( реле КА1, КА2, КА3) и двумя ступенями выдержки времени.

 

Ток срабатывания МТЗ  выбирается:

а) по условию бездействия  защиты при срабатывании АВР секционного  вык-

   лючателя на  стороне 10,5 кВ ГПП:

 

           І_с.з.= К_отс*( І_{раб.макс.1с}+ К_сзп* І_{раб.макс.2с})

 

где К_отс=1,5 для реле РТМ;

      І_{раб.макс.1с}- максимальный ток нагрузки первой секции шин 10,5 кВ ГПП (значение приводим к стороне 115 кВ трансформатора);

      І_{раб.макс.1с}= І_{раб.макс.2с}= А

 

           І_с.з.=1,5*(22,2+1,3*22,2)=76,6 А

 

б) по условию согласования с МТЗ секционного выключателя

           І _с.з.= К_нс* І _с.з.св=1,4*59,3=83 А

 

где  К_нс= 1,4

       І _с.з.св= А

Принимается уставка  І _с.з.= 83 А

 

           Ток срабатывания реле:

 

           А

 

Проверяется чувствительность МТЗ  трансформатора Т1:

в основной зоне

 

          

в зоне дальнего резервирования при КЗ в конце воздушной линий «W1-W2»:

 

          

          А

Улучшаются и условия дальнего резервирования.

Время срабатывания первой ступени  МТЗ трансформатора Т1, действующей

на отключение выключателя  Q1 принимается на ступень селективности ∆t=0,5 с (согласуются защиты с независимыми характеристиками) больше времени срабатывания МТЗ секционного выключателя Q4

           t_сз= t_св+ ∆t=1,5+0,5=2,0 с

Для второй ступени защиты, подающей импульс на срабатывание короткоза-

мыкателя

           t_сз= t_св+ ∆t=2,0+0,5=2,5 с

4. Защита от перегрузки.

Если по условиям технологии производства возможна перегрузка трансфор-матора, то применяется защита от перегрузки. Она выполняется с одним реле

включенным на ток фазы со стороны  источника питания, и действует  на сиг-

нал, а на необслуживаемых подстанциях- на разгрузку или отключение транс

форматора. Схема защиты от перегрузки совмещена со схемами дифзащиты и МТЗ трансформатора Т1 ( реле КА4).

 

           Ток срабатывания реле:

 

           А

           А

              

  

Заключение.

При проектировании защиты и автоматики систем электроснабжения был решен ряд задач:

1. Рассчитаны токи короткого замыкания в различных точках систем, необходимы для выбора защит.
2. Выбраны защиты элементов низковольтной сети.
3. Предусмотрены защиты силовыми трансформаторов.
4. Спроектированы защиты и автоматики ВЛ магистрали «W1-W2».
5. Разработана защита трансформатора ГПП.
6. Было выполнено согласование защит между собой.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Список использованной литературы

 

 

1. Худугуев В.И.  Релейная защита и автоматика элементов систем элект-

    роснабжения промышленного предприятия: Учебное пособие                                                                                                                                                                                                                                                / ВСГТУ.-Улан-Удэ,1996.

2. Чернобровов Н.В.  Релейная защита: М. «Энергия», 1974.
3. Кривенков В.В., Новелла В.Н.  Релейная защита и автоматика систем

     электроснабжения: М. Энергоиздат,1981

4. Шабад М. А. Расчеты релейной защиты и автоматики спределительных сетей. 3-е изд.-М.: Энергоатомиздат, 1985.

     5. Дьяков А.Ф., Платонов В.В. Основы проектирования релейной защиты и автоматики  электроэнергетических систем. – М.: Изд-во МЭИ, 2000.