МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Чувашский государственный университет имени И. Н. Ульянова»

Электроэнергетический факультет

Кафедра «ТОЭ и РЗА»

РАСЧЕТНАЯ РАБОТА

на тему

ПОСТРОЕНИЕ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ СИСТЕМЫ ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ 10-35 КВ

Выполнил: студент группы ЭЭ-21-08

Тарасова В.Н.

Руководитель проекта:

Булычев А.В.

Чебоксары 2013

Содержание

Содержание 2

1.Задание на курсовое проектирование 3

2.Анализ нормальных режимов контролируемой сети и расчет параметров 6

3.Токи короткого замыкания 10

3.1. Расчет токов короткого замыкания 11

4.Выбор защит и расчет их уставок 19

4.1. Защита трансформаторов Т4, Т5, Т6 19

4.2.Защита, устанавливаемая на магистральной воздушной линии W5 21

4.3 Защиты, устанавливаемые на трансформаторе Т1 35/10 кВ 26

4.4.Защиты, устанавливаемые на трансформаторе Т2 35/10 кВ 34

4.5.Защита блока «линия – трансформатор» W3 – T3 41

4.6.Защита, устанавливаемая на линии W2 46

4.7.Защита, устанавливаемая на линии W4 52

4.8. Защита, устанавливаемая на линии W1 58

4.9. Проверка согласования защит 61

1. Задание на курсовое проектирование

Разработать защиту участка электрической сети, состоящего из нескольких линий электропередач и трансформаторных подстанций с номинальными напряжениями от 0,4 до 35 кВ. Исходными данными служат однолинейные электрические схемы; основные параметры линий электропередач, трансформаторов, электрических нагрузок и их собственных защит (табл. 1.1, 1.2).

Таблица 1.1

Наименование параметра			Значение параметра
Мощность трехфазного КЗ на шинах ПС1, МВА			480
Типы выключателей на стороне 35 кВ			С – 35
на стороне 6-10 кВ			ВМПЭ – 10
Напряжение оперативного тока подстанции	ПС1	=
	ПС2	~
	ПС3	~
	ПС4	~
Мощность трансформа- тора, МВ⋅А	Т1	10
	Т2	10
	Т3	2,5
	Т4	0,63
	Т5	0,25
	Т6	0,4
Длина линии электропередачи, км	W1	3
	W2	2
	W3	4
	W4	3
	W5	4
	W6	3
	W7	7
Место установки устройства АВР			ПС2
Место установки устройства АПВ			W1

Таблица 1.2

Н1	Мощность S, МВ⋅А	3,2
	Коэффициент самозапуска	2,0
	Выдержка времени защиты, с	0,9
Н2	Мощность S, МВ⋅А	2,4
	Коэффициент самозапуска	2,2
	Выдержка времени защиты, с	0,7
Н3	Мощность S, МВ⋅А	3,0
	Коэффициент самозапуска	2,3
	Выдержка времени защиты, с	0,8
Н4	Мощность S, МВ⋅А	2,8
	Коэффициент самозапуска	2,1
	Выдержка времени защиты, с	0,6
Н5	Мощность S, МВ⋅А	1,6
	Коэффициент самозапуска	2,3
	Выдержка времени защиты, с	0,9

На рисунке 1.1 приведена схема рассматриваемого участка электросети.

Рисунок 1.1 – Схема электрической сети

2. Анализ нормальных режимов контролируемой сети и расчет параметров

Параметры всех элементов схемы замещения приводятся к стороне 10 кВ.

Сопротивления линий электропередачи определяются по значениям удельных сопротивлений проводов и протяженности линий. Так, активное сопротивление линии W1 35 кВ, приведенное к стороне 10 кВ:

Здесь и– удельное активное сопротивление линии W1 и ее протяженность;

и – значения номинальных напряжений базисной ступени, кВ, и линии W1

(;).

Площадь поперечного сечения проводов для линий электропередачи определяется по допустимым длительным токам, расчет которых приведен ниже.

Максимальное значение рабочего тока в линии W1 (I_{раб max W1}) определяется исходя из двух условий:

– во-первых, питание всех элементов рассматриваемой электрической сети осуществляется по линии W1 (линия W2 выведена из рабочего состояния, отключена);

– во-вторых, все трансформаторы 35/10 кВ работают с номинальной нагрузкой.

Тогда , где,,- значения номинальных токов трансформаторов Т1, Т2 и Т3 соответственно, вычисляющиеся аналогично друг другу:

Следовательно,

Максимальное значение тока в другой головной линии W4 (I_{раб max W4}) определяется исходя из аналогичных условий, но когда питание всех трансформаторов 35/10 кВ осуществляется по линии W4, А:

При этом

В этих же условиях выведена из рабочего состояния линия W1 и питание трансформаторов Т2 и Т3 осуществляется по линии W2 будем иметь максимальное значение рабочего тока в линии W2, А:

Максимальные рабочие токи линий W3, W5, W6 определяются с учетом перегрузки трансформаторов (принимаем перегрузку трансформатора 40%, т.е. коэффициент перегрузки k_пер=1,4):

В соответствии с требованиями ПУЭ можно выбрать для линий 35 кВ W1 и W4 провод АС-120, и АC-70 – для всех остальных линий.

Возвращаемся к сопротивлениям линий. Удельные активные сопротивления проводов марки АС-120=0,25 Ом/км, АC-70=0,43 Ом/км, следовательно, активное сопротивление линии W1 .

Удельное индуктивное сопротивление любой из линий рассматриваемой системы принимается равным , следовательно, индуктивное сопротивление линииW1 будет равно

Сопротивления остальных линий рассчитываются аналогичным образом. Результаты расчета сопротивлений линий сведены в таблицу 2.1.

Таблица сводных данных по линиям (Таблица 2.1)

Обозначение параметра	Значение параметра линии
	W1	W2	W3	W4	W5	W6	W7
	35	35	10	35	10	10	10
	371,154	206,197	57,573	371,154	103,461	52,536	32,332
Марка провода	АС-120	АС-70	АС-70	АС-120	АС-70	АС-70	АС-70
	0,25	0,43	0,43	0,25	0,43	0,43	0,43
	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4	0,4
	3	2	4	3	4	3	7
	0,061	0,07	0,14	0,061	1,72	1,29	3,01
	0,098	0,065	0,131	0,098	1,6	1,2	2,8

Сопротивления трансформаторов определяются по их паспортным данным. Необходимые для расчета активного и индуктивного сопротивлений трансформатора данные приведены в таблице 2.2.

Таблица данных по трансформаторам (Таблица 2.2)

Номер трансформатора на схеме	Тип выбранного трансформатора	Потери мощности короткого замыкания, Pk, кВт	Напряжение короткого замыкания, %
Т1	ТДНС-10000/35	60	8
Т2	ТДНС-10000/35	60	8
Т3	ТМ-2500/35	23,5	6,5
Т4	ТСЗ-630/10	7,3	5,5
Т5	ТСЗ-250/10	3,8	5,5
Т6	ТСЗ-400/10	5,4	5,5

Активное сопротивление трансформатора Т1, приведенное к базисной стороне 10 кВ, определяется так:

Индуктивное сопротивление этого трансформатора, приведенное к базисной стороне 10 кВ: .

Используя данные из таблицы 3, получаем следующие значения сопротивлений для трансформатора Т1:

, .

Сопротивления остальных трансформаторов рассчитываются аналогично. Результаты расчетов сведены в таблицу 2.3.

Таблица сводных данных по трансформаторам (Таблица 2.3)

Обозначение параметра	Значение параметра линии
	Т1	Т2	Т3	Т4	Т5	Т6
	35/10	35/10	35/10	10/0,4	10/0,4	10/0,4
	164,957	164,957	41,239	36,373	14,434	23,094
	10000	10000	2500	630	250	400
	60	60	23,5	7,3	3,8	5,4
	8	8	6,5	5,5	5,5	5,5
	0,06	0,06	0,376	1,839	6,08	3,375
	0,8	0,8	2,6	8,73	22	13,75

Внутреннее сопротивление эквивалентного источника питания (энергосистемы), Ом, определяется так:

.

Здесь – полная мощность трехфазного короткого замыкания на шинах подстанции № 1.