НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ «МЭИ»
КАФЕДРА
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ ПРОМЫШЛЕННЫХ ПРЕДПРИЯТИЙ
РАСЧЁТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ СИСТЕМЫ ПРОМЫШЛЕННОГО ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
РАСЧЕТНО-ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА
к курсовому проекту по курсу
«Автоматизация управления система электроснабжения»
Выполнил студент: Перминов С. А.
Группа: Эл-08-08
Консультант: Бодрухина С. С.
Москва, 2013г.
АННОТАЦИЯ
В курсовом проекте выполнен расчет релейной защиты системы электроснабжения промышленного предприятия. Использованы конфигурация схемы и параметры силового электрооборудования.
В работе спроектированы и рассчитаны релейная защита и автоматика следующих элементов: синхронных двигателей, цеховых трансформаторов, распределительных линий на территории объекта, трансформаторов ГПП, воздушной линии, питающей ГПП. Определены возможные режимы работы каждого из вышеперечисленных элементов СЭС, виды возможных повреждений и необходимый набор функций, выполняемый комплектом релезной защиты при каждом повреждении. Намечены места установки защит и выбраны исполнения схемы каждой из защит. Рассчитаны токи короткого замыкания (КЗ), определяющие выбор токовых уставок релейной защиты. Выбраны измерительные трансформаторы тока, типы реле и рассчитаны параметры для каждого типа РЗ. Произведено согласование действия защит, составлена карта селективности.
В курсовой проект входят расчетно-пояснительная записка и один лист графической части.
СОДЕРЖАНИЕ
ЗАДАНИЕ НА ПРОЕКТИРОВАНИЕ 8
1. Расчет токов короткого замыкания 9
2. Расчет релейной защиты 19
2.1 Релейная защита синхронных электродвигателей 19
2.1.1 Защита электродвигателей СДН-2-2000-10-1000 УХЛ4 цеха №5 19
2.1.1.1 Защита от междуфазных коротких замыканий 19
2.1.1.2 Защита от однофазных замыканий на землю 21
2.1.1.3 Защита от токов перегрузки 22
2.1.1.4 Защита минимального напряжения 23
2.1.1.4 Защита от асинхронного режима 23
2.1.1.5 Проверка трансформатора тока 24
2.2 Релейная защита цеховых трансформаторов 25
2.2.1 Защита трансформаторов ТМ-1600/10 ТП-2, ТП-6 25
2.2.1.1 Защита от междуфазных коротких замыканий 25
2.2.1.2 Защита от сверхтоков и внешних КЗ 27
2.2.1.3 Защита от перегрузки 29
2.2.1.4 Защита от однофазных КЗ на землю со стороны НН 30
2.2.1.5 Газовая защита 31
2.2.1.6 Проверка трансформаторов тока (ТТ) 32
2.2.2 Защита трансформаторов ТМ-1000/10 ТП-4.1 33
2.2.2.1 Защита от междуфазных коротких замыканий 33
2.2.2.2 Защита от сверхтоков и внешних КЗ 34
2.2.2.3 Защита от перегрузки 36
2.2.2.4 Защита от однофазных КЗ на землю со стороны НН 37
2.2.2.5 Газовая защита 38
2.2.2.6 Проверка трансформатора тока 38
2.3 Релейная защита кабельных линий 39
2.3.1 Защита кабельной линий ГПП – ТП-6 39
2.3.1.1 Защита от междуфазных КЗ 40
2.3.1.2 Защита кабельной линии при замыканиях на землю 42
2.3.1.3 Проверка трансформатора тока 43
2.3.2 Защита кабельной линии ГПП – ТП-2 43
2.4 Релейная защита трансформатора ГПП 44
2.4.1 Защита от междуфазных КЗ в обмотках и их выводах 44
2.4.2 Защита от сверхтоков и внешних КЗ 48
2.4.3 Защита от перегрузок 49
2.4.4 Защита от внутренних повреждений (газовая защита) 50
2.4.5. Проверка трансформатора тока 50
2.5 Релейная защита воздушной ЛЭП 51
2.5.1 Защита от многофазных замыканий 51
2.5.3 Проверка трансформатора тока 53
3. Построение карты селективности 54
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 56
ЛИТЕРАТУРА 57
ВВЕДЕНИЕ
Релейная защита является основой надежной работы системы электроснабжения. Она обеспечивает стабильную работу СЭС путем быстрого отключения поврежденного участка, что позволяет с минимальными затратами восстановить его, защищает электротехническое и технологическое оборудование от ненормальных режимов работы и выполняет другие специфичные функции. Схемы релейной защиты выбираются согласно с требованиями ПУЭ; первостепенным считается обеспечение требуемых функций и параметров надежности, второстепенным – экономичность. В курсовом проекте произведен расчет релейной защиты основных элементов системы электроснабжения: цеховых трансформаторов и трансформаторов ГПП, воздушной и кабельных линий, синхронных двигателей.
Основные параметры надежности релейной защиты – селективность и чувствительность – обеспечиваются расчетом с требуемой точностью параметров всех возможных режимов работы системы электроснабжения и соответствующим выборов уставок срабатывания реле. Согласование защит выполняется по карте селективности.
Исходные данные
Исходные данные к курсовому проекту представлены в виде схемы электроснабжения промышленного предприятия, представленной на рисунке 1 и в виде числовых данных параметров элементов для расчёта токов короткого замыкания и параметров выбранных типов релейной защиты.
Предприятие питается от подстанции энергосистемы, где установлен трансформатор 250 МВА 230/115/10,5 кВ; мощность короткого замыкания ЭС на стороне 220кВ – 3800 МВА; расстояние от питающей подстанции до завода 5 км. Внешнее электроснабжение комбината выполнено по воздушной линии 110 кВ. ВЛЭП выполнена проводами АС-95.
На ГПП предприятия установлены трансформаторы ТРДН-25000/110/10.
Распределительные сети 10 кВ предприятия выполнены алюминиевыми кабелями ААВГ. Методы прокладки: в кабельных каналах и траншеях. Присутствуют как радиальные, так и магистральные схемы питания.
На цеховых ТП предприятия установлены трансформаторы ТМ-1000/10 и ТМ-1600/10. В цехе №5 установлены синхронные двигатели 2×СДН-2000. Их питание осуществляется от шин ГПП.
Сети 10 кВ работают с изолированной нейтралью.
Таблица 1. Исходные данные
Наименование элемента |
Числовые данные |
|
Воздушная линия |
АС 2х95 мм2; l = 5 км |
|
Трансформатор ГПП |
ТРДН-25000/110/10 |
|
Синхронные двигатели 10 кВ |
4×СДН-2000-10-1000 УХЛ4 |
|
Кабельные линии |
ГПП- СД 10 кВ |
3х70 мм2; l = 0,03 км |
ГПП-ТП 4.1 |
3х95 мм2; l = 0,16 км |
|
ТП 4.1-ТП 6 |
3х70 мм2; l = 0,115 км |
|
ГПП-ТП 2 |
3х70 мм2; l = 0,16 км |
|
Цеховые трансформаторы |
ТП 4.1 |
ТМ-1000/10 |
ТП 6 |
ТМ-1600/10 |
|
ТП 2 |
ТМ-1600/10 |
|
Рисунок 1 – Схема электроснабжения промышленного предприятия
Задание на проектирование
Для данной схемы электроснабжения объекта следует спроектировать и рассчитать РЗ и А следующих элементов: трансформатора ГПП, распределительных линий, СД, цеховых трансформаторов, воздушных линий, питающих ГПП. Необходимо выполнить следующее:
– определить типы защит от возможных повреждений каждого из вышеперечисленных элементов схемы;
– наметить места установки защит и выбрать исполнение схемы каждой из защит;
– рассчитать токи КЗ в точках, определяющих выбор релейной защиты;
– выбрать измерительные трансформаторы тока и напряжения;
– выбрать типы реле для схемы РЗ и рассчитать их параметры для каждого типа РЗ;
– составить карту селективности действия выбранных типов защит;
– выбрать защиту от понижения напряжения для электродвигателей при необходимости;
– выбрать тип и схему автоматики элемента схемы электроснабжения, дать обоснование выбранной схемы.
1. Расчет токов короткого замыкания
Расчет токов короткого замыкания проводим в относительных единицах, согласно ГОСТ р 52735-2007 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ» и методическим указаниям.
Схема для расчета токов и схема замещения приведены на рисунках 2 и 3.
Рисунок 2 – Схема для расчета токов короткого замыкания
Рисунок 3 – Схема замещения для расчета токов короткого замыкания
Определяем максимальные токи КЗ для определения параметров релейной защиты и минимальные токи для оценки чувствительности и определения возможности применения выбранной релейной защиты.
Максимальные токи КЗ Iк.макс будут при трёхфазном замыкании, в качестве минимальных Iк.мин рассматриваем токи двухфазного замыкания.
Расчетные формулы:
Действующее значение периодической составляющей тока трехфазного КЗ:
(1)
Действующее значение периодической составляющей тока от синхронных двигателей:
(2)
Суммарный ток КЗ:
(3)
Действующее значение периодической составляющей тока двухфазного КЗ
(4)