Курсовая работа по релейной защите. Задание. Определить токи трехфазного и однофазного К. З. Составить схемы защит трансформатора и линии 110 кВ по отдельным цепям Рассчитать параметры срабатывания защит понижающего трансформатора и линии 110 кВ. Исходные данные

• Название: Задание. Определить токи трехфазного и однофазного К. З. Составить схемы защит трансформатора и линии 110 кВ по отдельным цепям Рассчитать параметры срабатывания защит понижающего трансформатора и линии 110 кВ. Исходные данные
• Анкор: Курсовая работа по релейной защите
• Дата: 24.05.2022
• Размер: 5.51 Mb.
• Имя файла: DZT11_s_rasscheplennoy.rtf
• Тип: Документы; #547502

1. 
   Задание.
   

1. 
   Определить токи трехфазного и однофазного К.З.;
   
2. 
   Составить схемы защит трансформатора и линии 110 кВ по отдельным цепям;
   
3. 
   Рассчитать параметры срабатывания защит понижающего трансформатора и линии 110 кВ.
   

2. 
   Исходные данные.
   

Мощность трансформатора: S_тр=25 МВА;

Мощность системы: S_c=700 МВА;

Сопротивление прямой последовательности системы: Х_(1)c=0,7 о.е.

Напряжение низкой стороны подстанции: U_нн.п/ст=6 кВ;

Напряжение высокой стороны подстанции: U_вн.п/ст=110 кВ;

Протяженность линии 110 кВ: l_w=25 км;

Удельное сопротивление прямой последовательности: Х_уд=Х_1w=0,4 Ом/км;

Сопротивление нулевой последовательности линии: Х_0w=3,5;

Сопротивление нулевой последовательности системы: Х_(0)с=0,9·Х_(1)с;

Коэффициент самозапуска нагрузки: К_сам=1,3;

Время действия защит отходящих присоединений: t=1,5 c;

Тип реле дифференциальной защиты: ДЗТ-11.



Рис. 1. Схема сети.

3. 
   Определение типов защит, устанавливаемых на трансформаторе заданной мощности и питающей линии
   

110 кВ.
Для защиты трансформатора 25 МВА применяют следующие виды защит:

- дифференциальная защита на реле ДЗТ-11;

- МТЗ от внешних КЗ;

- защиту от перегрузки;

- газовую защиту.

Для защиты питающей линии 110 кВ применяют следующие виды защит:

- двухступенчатая токовая защита от междуфазных КЗ (ТО и МТЗ);

- одноступенчатая дистанционная защита от междуфазных КЗ;

- двухступенчатую токовую защиту нулевой последовательности.
Защита линии выполняется на типовой панели ЭПЗ-1644.

3. 
   Расчет токов короткого замыкания.
   

4.1. Выбор базисных величин.
По [1] выбираю трансформатор типа ТРДН-25000/110 со следующими характеристиками:

Базисная мощность: S_Б=S_c=700 МВА;

Базисное напряжение: U_Б=115 кВ;

Пределы регулирования: ∆U=±9×1,78 % ;

Напряжение короткого замыкания: U_K=10,5 % ;

Базисный ток: ;

Базисные сопротивления:

1. 
   Прямой последовательности:
   

2. 
   Обратной последовательности: сопротивления обратной последовательности всех элементов равны сопротивлениям прямой последовательности этих элементов;
   

3) Нулевая последовательность:


4.2. Расчет токов трехфазных КЗ.
Для расчета защит трансформатора достаточно определить токи трехфазного КЗ в двух точках: на выводах ВН трансформатора (К-1) и на выводах НН (К-2).

1. 
   КЗ в К-1: перемычка выключена
   

Рис. 2. Схема замещения сети для расчета тока короткого замыкания в точке К-1





Режим, когда перемычка включена, оставшаяся в работе линия питает два трансформатора. В этом режиме токи КЗ будут равны токам КЗ в режиме, когда перемычка выключена.

2) КЗ в К-2:

- перемычка выключена:





Рис. 3. Схема замещения сети для расчета тока трехфазного КЗ в точке К-2 при нормальном режиме работы этой сети.

4.3. Расчет токов однофазных КЗ.

1. 
   КЗ в К-1: перемычка выключена
   

• 
  Прямая и обратная последовательности:
  

• 
  Нулевая последовательность:
  

Перемычка включена:

• 
  Прямая и обратная последовательности:
  

• 
  Нулевая последовательность:
  

2. 
   КЗ в К-3: перемычка выключена
   

• 
  Прямая и обратная последовательности:
  

о.е.

о.е.

о.е.

кА







Перемычка включена:

• 
  Прямая и обратная последовательности:
  

• 
  Нулевая последовательность:
  

Результаты расчета токов трехфазных и однофазных КЗ.

Табл. 1.

Режим	Перемычка отключена				Перемычка включена
Точки к.з.	К-1	К-2	К-3	К-1		К-2	К-3
Iк(3), кА (о.е)	1,587 (1,058)	0,515 (0,343)	-«-«-	1,587 (1,058)		0,515 (0,343)	-«-«-
3I0,кА (о.е.)	1,85 (1,23)	-«-«-	1,991 (1,327)	1,89 (1,261)		-«-«-	1,979 (1,319)
3I0Л,кА (о.е.)	1,340 (0,893)	-«-«-	0,43 (0,287)	1,424 (0,949)		-«-«-	0,82 (0,547)
3I0TР,кА (о.е.)	0,506 (0,337)	-«-«-	0,43 (0,287)	0,468 (0,312)		-«-«-	0,410 (0,274)

5.Расчет защит трансформатора.

Для понижающего трансформатора, должны быть установлены защиты от возможной перегрузки (МТЗ от перегрузки), от внешних междуфазных КЗ (МТЗ от внешних междуфазных КЗ), от повреждений внутри трансформатора и на его выводах (газовая защита и продольная дифференциальная защита).
5.1. Расчет дифференциальной защиты на реле ДЗТ-11.

1) Определяем значения средних номинальных токов трансформатора:



А

2) Определяем коэффициенты трансформации ТА1 и ТА2:





Выбираем стандартные значения коэффициентов трансформации:





3) Определяем вторичные токи в плечах защиты:

А

А

4) Определяем ток срабатывания защиты только по условию отстройки от броска тока намагничивания:

;

5) Определяем ток срабатывания реле:

;

6) Определим число витков уравнительных обмоток:

а) со стороны ВН:



Принимаем ω_УР1 =13 витка.

б) со стороны НН:

;

Принимаем ω_УР2=24 витка.

7) Уточняем ток срабатывания реле:

А

8) Расчет тока небаланса:



9)

принимаем =13 витка.

10) Коэффициент чувствительности:





Защита проходит по чувствительности.
5.2. Максимальная токовая защита от междуфазных КЗ.

На трансформатор с расщепленной обмоткой устанавливаем 3 комплекта МТЗ: 1 на стороне ВН и 2 на стороне НН.
В качестве пусковых органов используем РТ-40

1. 
   МТЗ - 2 комплекта на стороне НН
   

А

А

• 
  Проверка чувствительности:
  

Защита проходит по чувствительности.

• 
  Уставка по времени срабатывания:
  

t_мтз-2=t_{отх.прис}+Δt=1,5+0,5=2,0 сек
2)МТЗ-1 - комплект на стороне ВН





3)Защита от перегрузки (устанавливаем на стороне ВН)




5.3. Максимальная токовая защита от перегрузок.
Защита от перегрузок действует на сигнал. Так как нагрузка обычно симметрична, то достаточно установить пусковой орган только в одну фазу. На двухобмоточных трансформаторах защита от перегрузки устанавливается со стороны основного питания.

I_НОМ=I_1ВН

А

А

Защита по чувствительности не проверяется.

Уставка по времени:

t_{мтз.от перегрузок}=t_{мтз.тр.вн}+Δt=2,5+0,5=3,0 сек
5.4. Газовая защита.

На трансформатор данной мощности по требованиям ПУЭ устанавливают газовую защиту. Эта защита работает на неэлектрическом принципе и в качестве пускового органа используется “чашечное” реле типа РГЧЗ.


6. Расчет защит питающей линии 110 кВ.
6.1.1. Расчет первой ступени токовой защиты линий от междуфазных КЗ - токовая отсечка.

Ток срабатывания токовой отсечки выбирается по двум условиям:

1. 
   Несрабатывание защиты при трехфазном КЗ на шинах НН подстанции:
   

А

2. 
   Отстройка от излишнего срабатывания в цикле АПВ при бросках тока намагничивания трансформаторов:
   

А

Последнее определяющее условие можно исключить, организовав выдержку времени t=(0,15÷0,2) с.

I_СР.З.=671,84 А

Выберем трансформаторы тока – выбирается по максимальному рабочему току линии:



Выбираем стандартный k_ТА3=150/5=30

А

Проверка чувствительности:

Защита проходит по чувствительности.
6.1.2. Расчет второй ступени токовой защиты линий от междуфазных КЗ – максимальной токовой защиты.
Ток срабатывания МТЗ линии выбирается по согласованию с МТЗ трансформатора:

А
А

Выдержка времени берется на ступень селективности больше времени срабатывания МТЗ трансформатора от внешних КЗ.

Уставка по времени: t_{мтз.линии}=t_{мтз.тр.вн}+Δt=2,5+0,5=3,0 сек

Проверка чувствительности:

Защита проходит по чувствительности.


6.2. Расчет одноступенчатой дистанционной защиты от междуфазных КЗ.
Дистанционная защита является резервной защитой к защитам линии и трансформатора.

1. 
   Определим наименьшее сопротивление нагрузки:
   

кОм

2. 
   Сопротивление срабатывания защиты:
   

k_отс=1,2; k_в=1,05; φ_мч=65º - угол максимальной чувствительности; φ_нагр=30º

кОм

3. 
   Уставка по времени: t_дист=t_{мтз.тр.вн.}+Δt=2,5+0,5=3,0 сек
   
4. 
   Проверка чувствительности:
   

,

где Ом;

Ом

Защита проходит по чувствительности.
6.3. Двухступенчатая токовая защита нулевой последовательности от КЗ на землю.

Она состоит из токовой отсечки нулевой последовательности и токовой защиты нулевой последовательности.
6.3.1. Расчет токовой отсечки нулевой последовательности (ТОНП).

Ток срабатывания ТОНП выбирается по двум условиям.

1. 
   По требуемому коэффициенту чувствительности при однофазном КЗ в конце линии:
   

А, где

- минимальный ток, протекающий через комплект при однофазном КЗ в К-1; k_Ч=2

2. 
   Отстройка от излишнего срабатывания в цикле АПВ при бросках тока намагничивания трансформатора:
   

А
Чтобы исключить из рассматриваемого случая это условие достаточно установить небольшую выдержку времени на действие этой защиты. Тогда определяющим станет первое условие, а его по чувствительности не проверяем.


6.3.2. Токовой защиты нулевой последовательности (ТЗНП).

1. 
   Ток срабатывания ТЗНП отстраивается от тока небаланса при трехфазном КЗ на шинах НН:
   

2. 
   Уставка по времени выбирается на ступень селективности больше времени срабатывания быстродействующей защиты и составляет 0,6 сек.
   

t_тонп2=t_тонп1+Δt=0,1+0,5=0,6 сек

3. 
   Проверка чувствительности:
   

Защита проходит по чувствительности.

ТЗНП имеет небольшую уставку по току и может излишне сработать при однофазном КЗ за спиной комплекта (К-3), когда через него будет протекать ток от нейтрали трансформатора. Поэтому необходимо сравнить I_ср.з с током, посылаемым нейтралью трансформатора при КЗ в К-3.

I_ср.з=66,95 А

3I_0ТР(К-3)=430 А

I_ср.з<3I_0ТР(К-3) => необходим орган мощности. Его токовая обмотка включается последовательно с токовым органом защиты, а обмотка напряжения – на 3U₀, которое формируется на вторичной обмотке TV, соединенном в разомкнутый треугольник.

Краткое описание работы схемы:

- при срабатывании диф. защ. контакты KAW1 и KAW2 замыкаются, срабатывает KL1 и подает сигнал на отключение Q2 и Q3. Затем включается QN и в бестоковую паузу паузу отключается QR. Действие фиксирует КН1

- при срабатывании МТЗ трансформатора на ВН, замыкаются контакты КА1 и КА2 и далее замыкаются контакты КТ1 с выдержкой времени и идет сигнал на отключение Q2 и Q3 и включение QN. Действие фиксирует КН2.

- при срабатывании МТЗ трансформатора на НН1 (НН2), замыкаются контакты КА3 и КА4(КА6 и КА7) и далее с выдержкой времени и идет сигнал на отключение Q2 и Q3 и включение QN.

- при перегрузке замыкаются контакты КА5, КА8 и подает сигнал.

- при срабатывании газового реле нижний контакт KSG2 действует на промежуточное реле KL4, которое действует на включение QN. При включении QN перебрасываются его вспомогательные контакты, срабатывает реле KQC4 и отключает Q2, Q3. Действие фиксирует КН7.

С хема защиты тупиковой линии

Краткое описание работы схемы:

- при срабатывании ТО замыкаются контакты КА1 и КА2, реле времени с выдержкой времени замыкает свои контакты КТ1, подавая сигнал на отключение Q1. действие фиксирует КН1

- при срабатывании МТЗ, замык. КА3, КА4 и с выдержкой времени КТ3 подает сигнал на откл.

- при срабатывании дистанционной защиты, реле KZ2, KZ2, KZ3 замык. И с выдержкой времени подает сигнал на KL2, которое замык. цепь откл. Q1.

- при действии направленной токовой защиты НП срабатывают KW и КА6 и с выдержкой времени КТ5 подает сигнал на отключение Q1.

Литература

1. 
   Расчет релейной защиты и автоматики распределительных сетей.- Шабад М. А., 3-е издание, переработанное и дополненное.-Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние, 1985. - 296 с., ил.
   
2. 
   Справочник по проектированию электроэнергетических систем .- под ред. С. С. Рокотяна., М.: Энергоатомиздат, 1980.
   
3. 
   Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учеб. пособие для вузов.- Неклепаев Б. Н., Крючков И. П., 4-е издание, переработанное и дополненное. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.: ил.
   
4. 
   Правила устройства электроустановок/Минэнерго СССР.-6-е. изд., перераб. и доп. – М.: Энергоатомиздатб 1986.
   
5. 
   Релейная защита и автоматика. - курс лекций.
   
6. 
   Руководящие указания по релейной защите "Релейная защита понижающих трансформаторов и автотрансформаторов 110-500 кВ": Схемы-М.:Энергоатомиздат. 1985.