Проектирование релейной защиты электрооборудования

Задание.

• 1. Определить виды защит трансформаторов и рассчитать уставу защиты
• а) Продольную дифференциальную
• б) МТЗ (максимальную токовую защиту)
• в) Защиту нулевой последовательности
• 2. Рассчитать уставу защиты линии электропередач
• а) МТЗ (максимальную токовую защиту)
• б) Токовую отсечку без выдержки времени
• в) Токовую отсечку с выдержкой времени
• г) Защиту от замыкания на землю
• 3. Определить применение устройств автоматики типа АПВ и АВР и рассчитать уставу срабатывания этих устройств.
• 4. Вычертить однолинейную электрическую схему подстанции и указать размещение трансформаторов тока и схемы соединения.
• 5. Разработать принципиальную схему защиты и управления на оперативном токе двухобмоточного трансформатора (указать токовые цепи, цепи напряжение пускового органа напряжения и оперативные цепи управления).

Технические данные для расчета «Релейной защиты подстанции».

Электрическая схема подстанции.

Введение

Релейная защита является важной частью автоматики электроустановок, и энергосистемы. Ее основная задача состоит в том, чтобы обнаружить поврежденной участок электрической системы и возможно быстрее выдать управляющий сигнал на его отключение. Дополнительная задача релейной защиты заключается в сигнализации о возникновении анормальных режимов.

Релейная защита выполняется с помощью реле различных типов. Различают основные (измерительные) и вспомогательные (логические) реле.

В качестве основных реле используется реле тока, напряжение, направление мощности, частоты и сопротивление.

В качестве вспомогательных реле, выполняемых логических функции защиты, примечают реле времени, промежуточные и указательные реле. К устройством релейной защиты, предъявляется следующие четыре требование; селективность, быстродействие, чувствительность, надежность работы.

При возникновении к.з. на защищаемой линии, защита приходит действие (в зависимости от вида к.з.) реле тока, замыкание цепь катушки реле времени.

Реле времени обеспечивает селективность действия релейной защиты. Дифференциальная защита является основной защитой мощных силовых трансформаторов от внутренних повреждений.

Она работает при к.з. внутри зоны, ограниченной двумя комплектами. Т.Т. и не имеет выдержки времени. Защита может выполняется, как дифференциальная отсечка, и как дифференциальная защита.

А токовая отсечка — это защита, селективность действия которой обеспечивается соответствующим подборам тока срабатывания. В большинстве случаев отсечки выполняют без выдержки времени. Зона действия токовой отсечки охватывает, только часть линии считается зависимости от режима системы.

1. Дифференциальная защита трансформатора.

I. Выполним расчет дифференциальной токовой защиты понижающего трансформатора и определить коэффициент трансформации трансформатора тока.

Решение:

Для компенсации углового сдвига трансформаторов тока на стороне 110кВ, соединяем треугольник (), а на стороне 10,5 кВ (в номинальную звезду) не полный звезда.

В целях повышения надежности защиты для уменьщение полных трансформаторов тока принимаем несколько выше Для определения в диф. защите в установившемся режиме необходимо вычислить при внешнем к.з. Этот ток будет иметь место в мах режиме системы и min сопротивлении трансформатора.

Х_{тр min,} при крайнем отрицательном положении устройства РПН.

При определении k_ч необходимо вычислить I_min на стороне 10,5кВ, имеющий место в минимальном режимnе системы и Х_т max. Данные сопротивления трансформатора определяется.

где.

относительно максимального отклонения напряжения от номинального при установки РПН. В одной из крайних.

Определяем сопротивления.

[Ом].

[Ом].

Токи при к.з. по стороне 10,5кВ.

В начале проверяется возможность применения более простой диф. защиты без торможения с реле серии РНТ-560 и если ее минимальной коэффициент чувствительности менее двух, (К_ч<2) то применяют диф. защиту с торможением с реле типа ДЗТ.

Первичной ток срабатывания диф. защиты выбирается по двум условиям;

1. По условию отстройку от броска тока намагничивания, при включении ненагрузочного трансформатора (АТ) под напряжением при крайнем отрицательном положении устройства РПН.

(РНТ); _н=1,5 (ДЗТ).

наибольший ток, соответствующей номинальный мощности наиболее мощной обмотки трансформатора.

2. По условию отстройки от расчетного max тока небаланса .расч. при переходных режимах, внешних К.З. с учетом влияние НТТ. имеющегося в реле.

Ток небаланса обусловлен полной погрешности ТТ погрешностью регулирования напряжения.

;

погрешностью от неточного выравнивания эдс.

в реле _выр — I_нб. _выр. (); т. е. неточностью установки на коммутаторе реле расчетных чисел витков уравнительной обмотки. Таким образом.

I_нб. _расч =I_нб + I_нб. _рег + I_нб выр.

где I_нб=k _опер. K _одн. I_{т мах} = 10%=0,1; k _опер — коэффициент учитывающий переходный режим токов к.з. (наличие апериодической слагающей тока) при наличие НТТ, k _опер =1.

k _одн — коэффициент однотипности трансформатора тока -1.

— допускаемое относительная полная погрешность трансформатора тока =0,1.

где — относительная погрешность обусловленная регулированием напряжения периодической составляющие токов (при t=0) проходящий при расщепленном внешнем к.з. на стороне где производится регулирования значений токов:

принятое (установленный) в место расчетного числа витков таким образом можно I_нб. _расч. рассчитать в совмещенном в виде.

В начале вычисляются I_с.з. без учета составляющий тока небаланса от неточного выравнивания (и больших значение).

Вычисляем вторичные номинальные циркулирующие токи, при этом учитываем что трансформаторов тока 110 кв. соединены в треугольник (), а — трансформаторов тока 10,5 кВ в звезду .

=.

Предварительно проверим возможность использование реле РНТ — 565 без торможения.

Коэффициенты чувствительности.

т.к. расчет продолжаем с использованием реле типа РНТ — 565.

Плечо с большим вторичным токам 10,5 кв. принимаем за основную сторону и подключаем к рабочей обмотке реле.

Ток срабатывания реле основной стороны.

Расчет число витков основной стороны определяем:

витков где F_ср=100 А мдс срабатывание реле серии РНТ — 565. Принимаем витков так как. 110 кв неосновной стороны подключаем.

к первой уравнительной и к рабочей обмотке реле общее число витков не основной стороны определяет из равенства мдс в реле в нормальной режиме нагрузки и при внешнем .к.з Мы получили точное выравнивание мдс в реле, вследствии возможности установки на реле расчетного числа витков.

В этом случае отсутствует.

Для двух обмоточных трансформаторов можно использовать обе уравнительные обмотки в качестве рабочих.

В этих случае:

Минимальный коэффициент чувствительности.

где — минимальный мдс в реле при к.з. в зоне защиты.

При двух фазных к.з. на стороне треугольник трансформаторы принимает расчетный вид.

2. Максимальная токовая защита Расчет МТЗ трансформатора независимые характеристики без выдержки времени и без пуска по напряжения, также рассчитать МТЗ линии с независимой характеристикой времени без пуска по напряжению.

Сначала рассмотрим защиты трансформатора.

• 1) Максимальный рабочий ток при отсутствии официальных данных линии может быть определены приближенно.
• а) по номинальному току наиболее слабого элемента цепи.
• б) по суммарной максимальной мощности силовых трансформаторов, который, могут питаться по защищаемой линий при нормальных, ремонтных, аварийном режиме.
• в) по допустимому уровню на выводах всех трансформаторов.

Последний способ является трудоемкий, а первый может привести не обоснованному увеличению тока срабатывания защиты.

Ток срабатывания защиты.

где — коэффициент надежности.

• — коэффициент возврата
• — коэффициент самозапуска

Ток срабатывания реле.

Коэффициент чувствительности.

Время срабатывания защиты.

где выдержка времени защиты нагрузки.

— погрешность — 0,1 сек.

— время запуска — 0,12 с.

— время отключения выключателя 0,08 с.

Выбираем к установке реле времени РВ-140, выключатель типа У-220−2000;40УЛ. Выбираем расчетное нагрузки трансформатора тока и .

Выбираем трансформаторы тока а) Определяется 10% погрешность по кривым предельной кратности.

где.

б) После определения при известных определяем по типовым кривым.

Далее определяем расчетный.

где переходное сопротивление контактных соединений.

где сопротивление соединенных проводов.

— длина проводов от трансформатора до тока реле.

— сечение провода (шины, кабели).

— удельная проводимость.

для меди, для алюминия.

гдепотребляемая мощность.

I-ток, при котором задана потребляемая мощность.

— суммарная минимальная уставка (РТ-40 с min уставкой от 1,5 до 6 А).

Расчетная нагрузка трансформатора определяется;

Находим время возможного перегрузка трансформатора.

3. Максимальная токовая отсечка.

трансформатор токовый отсечка управление Обычно в сетях с большим токам замыкания на землю устанавливают отсечки ступенчатые зашиты тока нулевой последовательности. По этому отсечка выполняют двух линейным.

Вычисляем 3х фазные сверхпереходные токи при 3х фазном к.з. в конце линии т. е. I-II-III. Для того чтобы определить сверхпереходные токи, надо сначала определить сопротивления системы.

U.

Выбираем трансформатор тока типа ТВС-110. 50/5.

При удельном сопротивление Х_уд-линий-0,4 Ом.

В при конце каждой линии равна при m=1.

Ток срабатывания отсечек вычисляется для реле типов РТ-40=1,2−1,3. РТ-80=1,5−1,6. РТН=1,4−1,5 при решении учитывается что токовые реле при внешним к.з. не срабатывает.

Для того чтобы проверить данную защиту мы можем определить расстояние которое оно охватывает при m=0.

При m=0.3.

_{отс. max} =.

_{отс. min} =.

_{отс. min} =.

_{отс. max} =.

_{отс. min} =.

_{отс. min} =.

при m=0.6.

отс. max=.

_{отс. min}=.

_{отс. min}=.

_{отс. max}=.

_{отс. min}=.

_{отс. min}=.

4. Расчет АПВ Время срабатывания АПВ выбирается по условию .

1).

где время запаса сек.

2).

где время деионизации сек.

При выборе установок принимаем большее время.

Расчет автоматического ввода резерва.

Выбираем напряжения срабатывания реле минимального напряжения.

Напряжения срабатывания реле контроля на резерве.

где.

5. Время срабатывания АВР Пуск схемы АВР при снижении напряжение на шинах ниже принятого должен производится с выдержкой времени, для предотвращение изменениях действий АВР при к. з. в питающей сети или же на отходяших линиях, а также для создания при необходимости определенной последовательности действия устройств противоаварийной автоматики.

Время срабатывания реле времени пускового органа напряжения должна выбирается по следующим условиям;

1)по условиям отстройки от времени срабатывания технической защиты в зоне действия которых к.з. могут вызвать снижение напряжение ниже принятого.

гдеступень селективности — 0,6сек.

2)по условию согласования действия АВР с другими устройствами противоаварийной автоматики (ПАА).

где — время запаса .

6. Максимально — токовая защита линии Номинальный ток линии.

Выбираем трансформаторы тока (ТТ).

Выбираем трансформаторы тока для линии Л1 и Л2.

Ток срабатывания реле.

Заключение

Промышленные электросети для своей защиты от аварийных и анормальных режимов работы обычно не требует сложных устройств защиты и автоматики, используемых в сетях энергосистем. Проектирование релейной защиты и автоматики в соответствии с требованиями ПУЭ и рекомендации руководящим материалов по релейной защите для электроустановок промышленных предприятий. С помощью исходных данных проделанных с помощью расчетов, выбираем трансформаторы тока для вторичной цепи, а также для защиты используем следующие виды реле РНТ -565, ДЗТ -1113.

Исполнение защиты с реле РНТ или ДЗТ выбрали на основании расчетов, позволяющих определять минимальное значение коэффициента чувствительности защиты при к.з. на выводах защищаемого трансформатора. Для линии и защиты трансформаторов от внешних к.з. мы выбрали МТЗ т. е. которое выполняется как резервное защита, так же выбираем МТО охватывающие линии подстанции.

Окончательный выбор типа защиты производили в соответствии с рекомендации ПУЭ и руководящими указаниями по РЗ трансформаторов.

• 1. П. Д. Рожкова, В. С. Козулин. «Электрооборудование станций и подстанций» Москва «Энергия» 1977 г.
• 2. М. А. Шабад. «Расчеты релейной защиты и автоматики распределительных сетей». Ленинград «Энергоатомиздат» 1987 г.