Приднестровский государственный университет

им Т.Г. Шевченко

Инженерно-технический институт

Кафедра «Электроэнергетики и электротехники»

РЕЛЕЙНАЯ ЗАЩИТА И АВТОМАТИКА

СИСТЕМ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ

Методические указания и задание к курсовому проекту студентам очной и заочной форм обучения специальности

140211.65 «Электроснабжение»

140205.65 «Электроэнергетические системы и сети»

140610.65 «Электрооборудование электрохозяйство предприятий, организаций, учреждений»

Тирасполь 2013

УДК

ББК

Д

Рецензенты:

П.Б.Голоштенко Зам. Главного инженера по оперативной работе ТРЭС

к.т.н. Л.Е.Язловецкий доцент кафедры «Электроэнергетики и электротехники» ИТИ ПГУ им. Т.Г.Шевченко

Н.Н. Алисова Л.Н. Дьяченко, М.В. Киорсак «Релейная защита и автоматика» для студентов очной и заочной форм обучения, выполняющих курсовой проект. Методические указания.- Тирасполь, кафедра «Электроэнергетики и электротехники», 2012,-5 п.л.

Предлагаемые методические указания по дисциплине «Релейная защита и автоматика систем электроснабжения» составлены в соответствии с программой соответствующей дисциплины. Цель данной работы ознакомить студентов с методами расчета релейной защиты систем электроснабжения. Получение навыков по выбору схем релейной защиты для различного оборудования.

Рекомендовано к изданию в электронном варианте

2013

Введение

Курс «Релейная защита и автоматика систем электроснабжения» является одним из основных для инженера-электрика.

К системам электроснабжения промышленных предприятий предъявляются жесткие требования, т.к. электрическая энергия является основной энергией для ритмичной и бесперебойной работы предприятий.

Система электроснабжения должна быть надежной, экономичной, удобной и безопасной в обслуживании и обеспечивать потребителей требуемым качеством электроэнергии. Большую роль в выполнении этих требований играют устройства релейной защиты и системной автоматики.

Очень важно не только обоснованно выбрать виды и схемы релейной защиты и автоматики, но и уметь правильно рассчитать уставки и время их срабатывания.

Поэтому для закрепления теоретического материала по курсу «Релейная защита, автоматика и телемеханика систем электроснабжения» вводится курсовой проект.Прежде чем приступить к выполнению курсового проекта, студенту следует ознакомиться с заданием, методическими указаниями, правилами устройства электротехнических установок и особенно разделом «Релейная защита» и подобрать по прилагаемому перечню литературы все необходимые материалы.

При выполнении курсового проекта студент должен работать самостоятельно, логически и последовательно решать поставленные задачи, четко, ясно и кратко обосновывать со ссылкой на литературу все применяемые решения.

Пояснительная записка должна быть написано грамотно и четко согласно правилам оформления технической документации в объеме 25-30 листов.

. ЦЕЛЬ И ЗАДАЧИ КУРСОВОГО ПРОЕКТА.

Цель курсовой работы — закрепление, расширение и углубленное изучение теоретического материала по данной дисциплине; развитие у студентов навыков самостоятельной работы в решении инженерных задач, оформления технической документации согласно требованиям ЕСКД, пользования технической литературой, стандартами, каталогами, типовыми проектами, правилами устройства электроустановок, инструкциями.

2 ЗАДАНИЯ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

Преподаватель выдает студенту конкретный номер варианта задания, в соответствии с которым в табл.1,2, 3 и 4 выбираются все необходимые исходные данные для выбора и расчета элементов релейной защиты.

Задание 1. Разработать защиту от всех видов повреждений для трансформаторов Т1 и Т2 (рис 1.), защиту секционного выключателя Q5, защиту линии Л1 и Л2, защиту линии Л3—Л4, секционного выключателя Q10 и трансформаторов Т3 и Т4.

Работу выполнить в следующем объеме:

1. Рассчитать токи к.з. в объеме, необходимом для выбора уставок и проверки чувствительности разрабатываемых защит;

2. Выбрать места установки и типы релейной защиты (для своего варианта);

3. Выбрать типы трансформаторов тока и напряжения, их коэффициенты трансформации;

4. Определить уставки защит, выбрать типы реле и проверить чувствительность защиты;

5. Выбрать плавкие вставки предохранителей и уставки автоматов;

6. Определить выдержки времени защит от двигателя до шин ГПП;

7. Составить принципиальные трехлинейные схемы выбранных защит;

8. Определить селективность действия защит от двигателя до шин ГПП;

9. Защиту трансформаторов Т1 и Т2, а также секционного выключателя выполнить на постоянном оперативном токе; защиту линий Л1 и Л2 и трансформаторов Т1 и Т2- на переменном оперативном токе; защиту линий Л3 и Л4, секционного выключателя Q10 на переменном оперативном токе.

Таблица №1 параметры системы и линий

Обозначение на схеме	Варианты		Напряжение кВ		Мощностьк.з. нашинах п/стА, МВА		Длина линий км		Cопротивление прямой последовательности погонной длины, Ом/км
	a	b	a	b	a	b	a	b
С	1	16	35	110	4000	4000
	2	17	110	220	2000	3000
	3	18	35	220	1500	5000
	4	19	220	35	7000	1200
	5	20	110	35	3000	900
	6	21	35	35	1500	2000
	7	22	110	110	3000	4000
	8	23	220	220	5000	6000
	9	24	35	110	1400	2800
	10	25	110	35	2400	700
	11	26	220	110	4000	1600
	12	27	220	35	6500	800
	13	28	35	110	800	1500
	14	29	35	220	1600	3500
	15	30	110	220	2500	4800
Л 1, Л 2	1	16	35	110			90	130	0,4; 0.44
	2	17	110	220			80	90
	3	18	35	220			60	70
	4	19	220	35			15	18
	5	20	110	35			8	10
	6	21	35	35			40	20
	7	22	110	110			60	50
	8	23	220	220			80	90
	9	24	35	110			60	70
	10	25	110	35			70	50
	11	26	220	110			50	30
	12	27	220	35			20	6
	13	28	35	110			30	40
	14	29	35	220			20	80
	15	30	110	220			45	75
Л 3, Л 4	1	16	6	10			1,5	2,8
	2	17	35	10			2,5	1,5
	3	18	6	35			3	4
	4	19	35	10			8	5	0,08; 0,09
	5	20	6	6			10	3
	6	21	6	10			6	4
	7	22	10	10			7,5	10
	8	23	20	35			8	3,5
	9	24	10	6			10	14
	10	25	35	10			6	12
	11	26	10	20			3	10
	12	27	35	6			7	9
	13	28	6	10			4	5
	14	29	6	20			3	7
	15	30	20	35			5	8,5

Таблица №2 параметры трансформаторов

Обозначение на схеме	Варианты		Номинальное напряжение кВ		Номинальная мощность МВА		Напряжение К.З. uk %
	a	b	a	b	a	b	a	b
Т1, Т2	1	16	35/6	110/10	6,3	10	7,5	10,5
	2	17	110/35	220/10	16	4,0	10,5	12,5
	3	18	35/6	220/35	10	6,3	8,0	12,5
	4	19	220/35	35/10	40	16	12,5	8,0
	5	20	110/6	35/6	25	10	10,5	7,5
	6	21	35/6	35/10	10	6,3	8,0	7,5
	7	22	110/10	110/10	16	2,5	10,5	10,5
	8	23	220/20	220/35	63	10	12,5	12,5
	9	24	35/10	110/6	16	2,5	8,0	10,5
	10	25	110/35	35/10	40	10	10,5	7,5
	11	26	220/10	110/20	63	4,0	12,5	10,5
	12	27	220/35	35/6	63	1,6	12,5	7,5
	13	28	35/6	110/10	10	4,0	8,0	10,5
	14	29	35/6	220/20	6,3	4,0	8,0	12,5
	15	30	110/20	220/35	40	6,3	10,5	12,5
Т3, Т4	1	16	6/0,4	10/0,4	1,6	2,5	5,5	6,5
	2	17	35/0,4	10/0,4	1,6	1,0	6,5	5,5
	3	18	6/0,4	35/0,4	0,63	1,6	5,5	6,5
	4	19	35/0,4	10/0,4	1,6	0,63	6,5	5,5
	5	20	6/0,4	6/0,4	0,4	0,63	5,5	5,5
	6	21	6/0,4	10/0,4	1,0	1,6	5,5	6,5
	7	22	10/0,4	10/0,4	2,5	1,6	6,5	5,5
	8	23	20/0,4	35/0,4	1,6	1,6	6,5	6,5
	9	24	10/0,4	6/0,4	1,6	1,0	5,5	5,5
	10	25	35/0,4	10/0,4	1,6	1,6	6,5	5,5
	11	26	10/0,4	20/0,4	1,6	1,6	5,5	6,5
	12	27	35/0,4	6/0,4	1,0	0,4	6,5	5,5
	13	28	6/0,4	10/0,4	1,6	1,6	5,5	5,5
	14	29	6/0,4	20/0,4	0,4	2,5	5,5	6,5
	15	30	20/0,4	35/0,4	1,0	1,0	6,5	6,5

Таблица№3 данные асинхронных двигателей

Обозначение на схеме	Вариант		Напряжение кВ	Мощность кВт					cosφ	η	Условия пуска
				М1	М2	М3	М4	М5
											а б
	a	b
М1-М5	1	16	0,4	5	60	7,5	5,5	4,5	0,8	0,86	легкий	тяжелый
	2	17		7	40	3	4,5	10
	3	18		8	30	4,5	5	3,5
	4	19		10	24	18	2,5	4,2
	5	20		12	20	15	4,3	7
	6	21		18	15	1,5	6,3	2,4
	7	22		55	10	5,0	4,2	3,0
	8	23		15	18	7,5	8,7	12
	9	24		20	12	1,8	6,2	5,2			тяжелый	легкий
	10	25		24	10	5,1	4,7	8,7
	11	26		30	8	3,7	4,9	5,7
	12	27		40	7	8,7	7,5	4,2
	13	28		60	5	3,2	6,7	7,8
	14	29		15	18	4	3	2
	15	30		10	12	18	7,5	15

Таблица№4 данные электродвигателей напряжением выше 1000 В

Варианты		Тип двигателя	Мощность двигателя кВт		n об/мин		cosφ	η %	Номинальное напряжение кВ		Кратность пускового тока		Мщность к.з на шинах МВА
a	b		a	b	a	b	a b	a b	a	b	a	b	a b
1	16	Синхронный	400	500	490	1500	0,89	92 93	6	6	5	7	70
2	17		630	800	490	1500	0,87	93 94	6	6	5	7	60
3	18		1000	630	990	1500	0,91	94 94	6	6	6	7	80
4	19		2000	1000	990	1000	0,88	95 95	3	6	6	7	90
5	20		1600	1250	750	1000	0,87	9495	3	6	6	6	100
6	21	Асинхронны	1250	1600	750	1000	0,91	94 95	3	6	6	4	110
7	22		5000	5000	1500	990	0,87	96 94	10	10	5	5	120
8	23		500	1000	1470	1500	0,9	91 93	6	6	7	7	70
9	24		1250	800	1000	740	0,9	94 93	10	6	5	5	120
10	25		1600	500	1500	590	0,88	95 93	10	6	5	4	70
11	26		2000	630	1000	590	0,9	95 93	10	6	5	5	60
12	27		3200	1000	1000	990	0,83	95 89	10	3	5	5	80
13	28	Синхрй	4000	1250	1000	990	0,88	96 94	10	3	5	6	90
14	29		1500	2000	750	990	0,86	95 95	6	10	6	5	100
15	30		1500	3200	990	1500	0,87	95	10	6	5	4	110
96

Задание №2.

Токи срабатывания защиты и реле определяем по формуле:

; Разработать релейные защиты двигателя, данные в таблице №4

Работу выполнить в следующем объеме:

1. рассчитать токи к.з;

2. выбрать типы трансформаторов тока и их коэффициенты трансформации;

3. выбрать тип защиты, тип реле и определить уставки и чувствительность защиты;

4. составить и вычертить принципиальную трехлинейную схему защиты.

Задание№3. Разобрать АВР селекционного выключателя Q5 (рис. 1) на постоянном токе, или секционного выключателя Q10 (рис.1) на переменном оперативном токе, или секционного автомата на стороне 0,4 кВ, секционного контактора на стороне 0,4 кВ.

Исходные данные к заданию 3 приведены в задании 1.

Работу выполнить в следующем объеме:

1. составить принципиальную схему АВР;

2. выбрать уставки АВР.

3.Порядок выполнения расчетов

1. составляется расчетная схема системы электроснабжения;

2. по расчетной схеме составляется электрическая схема замещения;

3. определяются сопротивления элементов электроснабжения;

4. рассчитываются токи к.з. в установленных точках 3-х фазного к.з и 2-х фазного к.з. и для точки К6 однофазного замыкания на землю.

5. выбираются виды релейной защиты для заданных элементов согласно заданию;

6. выполнить расчеты установок релейной защиты;

7. проверяют чувствительность защиты;

8. проверяются трансформаторы тока на 10% погрешность;

9. выполняются расчеты по селективности работы релейных защит;

10. вычерчиваются выбранные схемы релейной защиты и автоматики.

4. Методические указания

Прежде чем приступить к выполнению курсовой работы студенту необходимо в обязательном порядке проработать соответствующий теоретический материал по указанной литературе.

Расчеты релейной защиты следует начинать с выбора и расчета защит удаленных токоприемников, т.е. двигателей на напряжении 0,4 кВ.

Сначала рассчитываются, а затем выбираются стандартные плавкие вставки предохранителей для двигателей М1-М5, затем - плавкую вставку предохранителя, питающего группу электроприемников, после этого – уставки автоматов, питающих электродвигатели М1—М5, уставка автомата, питающего группу электродвигателей, и уставка вводного автомата трансформаторов Т3 и Т4.

Далее выполняется расчет плавкой вставки предохранителя трансформатора Т4, расчет МТЗ трансформатора Т3 и далее расчеты согласно заданию.

4.1. Выбор плавких вставок предохранителей для защиты асинхронных электродвигателей.

Для легких условий пуска ток плавкой вставки определяется по формуле:

где - пусковой ток электродвигателя:

Где - номинальный ток электродвигателя, который определяется по формуле:

Где — номинальная мощность электродвигателя, кВт;

— номинальное напряжение, В;

сosφ — коэффициент мощности

η — коэффициент полезного действия.

Полученное расчетное значение плавкой вставки сравнивается со стандартным паспортным значением и принимается ближайшее стандартное значение плавкой вставки.

Для тяжелых условий пуска ток плавкой вставки определяется по формуле:

Выбор плавкой вставки предохранителя, питающего группу электроприемников, определяется по формулам:

Для легких условий пуска:

где = 0,85—0,9 коэффициент спроса;

— максимальный рабочий ток электродвигателя;

— пусковой ток наиболее мощного электродвигателя;

Для тяжелых условий пуска:

4.2. Выбор уставок автоматов.

1) для защиты асинхронного электродвигателя ток уставки максимального расцепителя автоматического выключателя принимается равным:

Где — пусковой ток электродвигателя. После расчета принимается ближайшее стандартное значение тока уставки;

2) ток уставки максимального расцепителя автомата, питающего группу электродвигателей:

где

Значение величин, входящих в формулу, приводились раньше;

3) выбор уставки автомата от длительных нагрузок силового трансформатора:

Где — номинальный ток трансформатора;

4) выбор уставки автомата для защиты трансформатора от к.з. на стороне 0,4 кВ:

5) выбор уставок секционного автомата на шинах 0,4 кВ силового трансформатора производится по вышеприведенным формулам, но величина токов уменьшается в 2 раза.

4.3. Проверка чувствительности предохранителей и автоматов.

Для надежного срабатывания защитного аппарата в возможно короткое время по ПУЭ необходимо, чтобы ток однофазного замыкания в установках, не опасных по взрыву, был бы не менее

трехкратной величины номинального тока плавкой вставки предохранителя или теплового расцепителя автоматического выключателя, т.е.

для предохранителя;

для автомата;

Где — ток однофазного к.з. для токоприемника;

— ток плавкой вставки;

— ток уставки теплового расцепителя автомата.

Для автоматических выключателей, имеющих только расцепители мгновенного срабатывания, должны выполняться соотношения для выключателей с и .

Где — ток уставки расцепителя мгновенного срабатывания автомата.

Чувствительность защиты трансформатора автоматом на стороне 0,4 кВ проверяется по условию

где — ток двухфазного к.з. на шинах 0,4 кВ силового трансформатора; — ток уставки трансформатора;

4.4. Время срабатывания предохранителя и автомата.

Для защиты электродвигателя при к.з. время срабатывания предохранителя определяется по кривым, приведенным на рис.2. для выбранного предохранителя в зависимости от величины тока к.з.

Для защиты электродвигателя автоматом принимается автомат с мгновенным расцепителем, т.е. без выдержки времени.