Релейная защита электроэнергетических систем. ДЗ по релейной защите. Домашнее задание по дисциплине Релейная защита электроэнергетических систем Вариант 654 Проверил

• Название: Домашнее задание по дисциплине Релейная защита электроэнергетических систем Вариант 654 Проверил
• Анкор: Релейная защита электроэнергетических систем
• Дата: 03.04.2022
• Размер: 201.82 Kb.
• Имя файла: ДЗ по релейной защите.docx
• Тип: Документы; #437693

Энергетический институт

Кафедра «Электрическая техника»

Домашнее задание

по дисциплине: «Релейная защита электроэнергетических систем»

Вариант 6-5-4

Выполнил:

Проверил:

доцент каф. ЭТ

Исходные данные



Рисунок 1 - Исходная схема электроснабжения

Таблица 1

Мощность системы SGН, МВА	Тип трансформатора Т1	UК%
		Мин.	Макс.
2800	ТРДН-32000/230/10,5-10,5	11,6	12,7

Таблица 2

Длина линии W1 lW1, км	Длина линии W2 lW2, км	Длина линии W3 lW3, км	Количество х тип ЭД М
10	1,7	0,07	4хАТД4-1600

Таблица 3

Макс. время сраб. МТЗ отходящих присоединений РП1 tСЗmax, c	Отрасль производства
0,7	Электротехника

– относительное сопротивление питающей системы:

в максимальном режиме работы x_*Gmax= 1,0;

в минимальном режиме x_*Gmin= 1,3.

– параметры нагрузки:

S_нагр.Т1= 0,7 S _{н Т1}; S_{нагр.РП1}= 0,4 S_нагр.Т1; x_*нагр.= 0,35.

Параметры двигателя

Таблица 4

Рн, кВт	Iн, А	nн, %	COS н	Mп/Mн	Iп/Iн	Масса, кг
1600	179	96,6	0,89	0,9	5,2	4270

1. 
   Расчет сечений проводов и кабелей
   
   1. 
      Выбираем сечение провода воздушной линии W₁:
      

ВЛ W₁ питает трансформатор Т1:



В нормальном режиме работы трансформатора длительный ток нагрузки равен:



Максимальный рабочий ток нагрузки в послеаварийном режиме:



Выбираем провод сечением 240 мм²: АС-240/32:

Производим проверку провода по:

а) Допустимому току:







б) Экономическому сечению:

Заданный тип производства — электротехника (T_max=4400 ч); так как , принимаем (провод неизолированный, прокладывается в воздухе):

< 240 мм^2

Экономическое сечение меньше выбранного сечения, но исходя из проверки на образование короны принимаем сечение 240мм^2

2. 
   Выбираем сечение кабеля КЛ W₃
   

КЛ W₃питает асинхронный двигатель АТД4-1600.

Номинальный ток асинхронного двигателя:

;

Выбираем кабель марки АПвБП 3х50/16-10кВ (прокладка кабелей осуществляется в траншее (tср=+15 °C)).

Допустимый ток кабеля:



Расчетный длительный допустимый ток кабеля:



где kсн – коэффициент снижения токовой нагрузки при групповой прокладке кабелей (согласно табл. 1.3.26 [1] с учетом прокладки 4 кабелей в одной траншее на расстоянии 300мм^2, kсн=0,87);

kср – коэффициент, учитывающий температуру среды, отличную от расчетной (kср=1 при условной температуре среды +15 °C, расчетной температуре +15 °C, нормальной температуре жил +60 °C согласно табл. 1.3.3 [1])





Экономически целесообразное сечение:



где (для алюминиевых жил с изоляцией из сшитого полиэтилена при );

.

Экономическое сечение оказалось больше выбранного, но из-за небольшой длинны линии принимаем сечение 50 мм^2.

3. 
   Выбираем сечение кабеля КЛЭП W₂:
   

КЛ W₂питает РП1.

В нормальном режиме:



Максимальный ток нагрузки кабеля в послеаварийном режиме равен:



Определяем допустимый ток кабеля по формуле:



где k_п=1,25, принимая коэффициент загрузки линии в нормальном режиме k_з=0,6 и время ликвидации аварии максимальным 6 часов [1].

k_сн=0,85, принимая прокладку 4 кабелей к РП в одной траншее, лежащих на расстоянии 300 мм относительно друг друга; согласно табл. 1.3.26 [1]

k_ср=1 (при условной температуре среды +15 °C, расчетной температуре +15 °C, нормальной температуре жил +60 °C согласно табл. 1.3.3 [1])

Выбираем 2 кабеля на одну цепь АПвБП 3×120 – 10 кВ для прокладки в траншее ( );





Экономически целесообразное сечение:

2. 
   Расчет токов КЗ
   

1. 
   _{О пределение параметров схемы замещения.}
   

1. 
   Сопротивление питающей сети в максимальном и минимальном режиме:
   

2. 
   Сопротивление ВЛ W₁:
   

Погонные сопротивления воздушных линий со стале-алюминиевыми проводами марки АС приведены в табл.3.9 [3]

Ом/км Ом/км

Сопротивления линии:

3. 
   _{Минимальное и максимальное значения индуктивного сопротивления Т1, обусловленные работой РПН:}
   

<sub>где Uк%min – минимальное значение напряжение короткого замыкания трансформатора; ΔU*РПН – половина полного диапазона регулирования напряжения на стороне ВН трансформатора (для трансформатора с - ); SнТ1 – номинальная мощность трансформатора.



где Uк%max – максимальное значение напряжения короткого замыкания трансформатора.

Если значение , где Umax.доп – максимальное допустимое напряжение для сети данного класса напряжения, то принимается Для сетей с .

Минимальное и максимальное сопротивление двухобмоточного трансформатора с расщепленной обмоткой низкого напряжения (НН):

где XТ1ВНmin, XТ1Ннmin – соответственно, минимальное индуктивное сопротивление обмотки ВН и НН трансформатора;



где XТ1Внmax, XТ1Ннmax – соответственно, максимальное индуктивное сопротивление обмотки ВН и НН трансформатора.</sub>

4. 
   _{Сопротивление КЛЭП W2:}
   

Погонные сопротивления кабеля АПвБП 3×120–10кВ приведены в [4]

Ом/км Ом/км

2. 
   _{Рассчитываются токи КЗ в намеченных точках:}
   
   1. 
      _{Определяется максимальный ток при металлическом трехфазном коротком замыкании в точке К1:}
      

2. 
   _{Определяется максимальный и минимальный ток при металлическом трехфазном КЗ в точке К2:}
   

<sub>Вычисление I(3)К2max производится при наименьшем сопротивлении питающей системы в максимальном режиме ее работы (XGmax) и наименьшем сопротивлении трансформатора (XТ1(р)min).

Для практических расчетов токов КЗ за понижающим трансформатором используют метод наложения аварийных токов на токи нагрузки трансформатора в предаварийном режиме. В основу метода положено предположение о постоянстве номинального напряжения на стороне НН трансформатора, которая обеспечивается автоматикой РПН.

Максимальный ток КЗ в точке К2 может быть определен следующим образом:



где UВН – номинальное напряжение на стороне ВН трансформатора.

Приведение I(3)К2maxВ к нерегулируемой стороне следует производить не по среднему коэффициенту трансформации, а по минимальному, соответствующему тому же крайнему положению РПН, при котором вычисляется этот ток:



Вычисления минимального тока КЗ I(3)К2minВ следует производить при наибольшем сопротивлении питающей системы в минимальном режиме ее работы (XGmin) и наибольшем сопротивлении трансформатора (XТ1(р)max).



Приведение I(3)К2minВ к нерегулируемой стороне НН:



Так как значение , то в числитель коэффициента трансформации необходимо подставить значение Umax.доп.

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К2:</sub>

3. 
   _{Определяется максимальный и минимальный ток при металлическом трехфазном КЗ в точке К3:}
   

<sub>Максимальный ток КЗI(3)К3max в точке К3 может быть определен следующим образом:



Приведение I(3)К3maxВ к нерегулируемой стороне:



Минимальный ток КЗ I(3)К3minВ



Приведение I(3)К3minВ к нерегулируемой стороне НН:



Так как значение , то в числитель коэффициента трансформации необходимо подставить значение Umax.доп.

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К3:</sub>

4. 
   _{Определяются максимальный и минимальный ток при металлическом трехфазном КЗ в точке К4:}
   

<sub>Максимальный ток КЗ в точке К4 может быть определен следующим образом:



Приведение I(3)К4maxВ к нерегулируемой стороне:



Минимальный ток КЗ : I(3)К4minВ



Приведение I(3)К4minВ к нерегулируемой стороне НН:



Так как значение , то в числитель коэффициента трансформации необходимо подставить значение Umax.доп.

Минимальный ток двухфазного КЗ в точке К4:</sub>

3. 
   _{Результаты расчетов токов КЗ сводятся в таблицу}:
   

Таблица 3

Точка КЗ/ Ток КЗ	К1	К2	К3	К4
I(3)Кimax, кА	5,706	0,421	0,392	0,359
		8,116	7,553	6,922
I(3)Кimin, кА	-	0,29	0,278	0,265
		6,963	6,686	6,374
I(2)Кimin, кА	-	0,251	0,241	0,23
		6,03	5,79	5,52

4. 
   _{Учет подпитки от АД в точке К2:}
   

_{Сопротивление асинхронного двигателя АТД-1600}



Где, - сверхпереходное сопротивление двигателя

_{Ток подпитки в точке К2}



Где, - сверхпереходная ЭДС асинхронного двигателя

-активное сопротивление кабельных линий W2 и W3

-реактивное сопротивление кабельных линий W2 и W3

Так как активные и реактивные сопротивления кабельных линий малы по сравнению с сопротивлением двигателя, их можно не учитывать при расчете тока подпитки, так как погрешность составит <10%.



Определим необходимость учета подпитки:



Если значение I >2, то ток подпитки двигателя учитывается

Тогда суммарный ток трехфазного короткого замыкания в К2:


Для точки К4:

.

, что больше 2и подпитка от ЭД учитывается.

Тогда суммарный ток трехфазного короткого замыкания в К4:



Проверка кабельных линий на термическую стойкость:

1. 
   Кабельная линия W2
   

При использовании кабеля со сплошными жилами допустимый ток термической стойкости:



где - Из табл. 2.72 [2] термический коэффициент для кабеля с алюминиевыми многопроволочными жилами и изоляцией из сшитого полиэтилена при напряжении кабеля 10 кВ;

t_сз= t_{сз max} +3Δt, с – предполагаемое время срабатывания основной РЗ линии W2;

t_сз=0,7+3*0,3=1,6с

t_0.Q=0.05 – предполагаемое полное время отключения вакуумных выключателей КЛЭП;

τ_a=0,13 с – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ (табл. 2.45 [2] )





Таким образом кабельная линия W2 проходит проверку на термическую стойкость.

2. Кабельная линия W3



где - Из табл. 2.72 [2] термический коэффициент для кабеля с алюминиевыми многопроволочными жилами и изоляцией из сшитого полиэтилена при напряжении кабеля 10 кВ;

t_сз= 0,1 – предполагаемое время срабатывания основной РЗ линии W3;

t_0.Q=0.05 – предполагаемое полное время отключения вакуумных выключателей КЛЭП;

τ_a=0,04 с – постоянная времени затухания апериодической составляющей тока КЗ для асинхронного двигателя (табл. 2.45 [2])





Таким образом кабельная линия W3 не проходит проверку на термическую стойкость. Следует выбрать большее сечение того же кабеля. Принимаем сечение АПвПБ 3х70-10кВ.







Кабельная линия W3 проходит проверку на термическую стойкость.

_{Библиографический список}

1. 
   Правила устройства электроустановок.– 7-е изд. – СПб.: Издательство ДЕАН, 2014. – 776 с.
   
2. 
   Справочник по проектированию электроснабжения/ Под ред. Ю.Г. Барыбина и др. – М.: Энергоатомиздат. 1990, – 576 стр.
   
3. 
   Справочник по проектированию электрических сетей / Под ред. Д.Л Файбисовича. – 4-е изд. перераб. и доп. – М.:ЭНАС, 2012, – 376 с.
   
4. 
   Сайт Кабель.рф [Электронный ресурс] – Режим доступа: https://cable.ru, свободный.