Курсовой проект / ОРЗЭП - Курсовой проект
.pdfМИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования
Тольяттинский государственный университет Институт энергетики и электротехники Кафедра «Электроснабжение и электротехника» 13.03.02 «Электроснабжение и электротехника»
Профиль «Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений»
КУРСОВАЯ РАБОТА по дисциплине «Основы релейной защиты электрохозяйства предприятий»
на тему «Релейная защита понизительной трансформаторной подстанции»
Руководитель: Кретов Д.А. Исполнитель: Назаров М.А. Группа: ЭЭТп-1401
Оценка:
Дата:
Тольятти 2017
АННОТАЦИЯ Данная курсовая работа посвящена расчету в цепи при коротких замыка-
ниях. Расчет токов короткого замыкания необходим для выбора аппаратов, оборудования и проводников, и их проверки на термическую и электродинамическую стойкость. После выбора трансформаторов тока, рассчитываются параметры защит, производится проверка чувствительности. Определяются схемы соединения трансформаторов тока, коэффициенты трансформации, вычерчивается схема соединения обмоток выбранного реле.
Курсовая работа общим объемом 23 страницы содержит: 9 таблиц, 3 рисунка, список использованных источников из 10 наименований.
|
Содержание |
|
ВВЕДЕНИЕ.................................................................................................................. |
4 |
|
1 |
Определение токов короткого замыкания............................................................ |
5 |
2 |
Выбор трансформатора тока.................................................................................. |
8 |
3 |
Расчет дифференциальной токовой защиты трансформаторов........................ |
11 |
3.1 Расчет дифференциальной защиты с реле РНТ-565....................................... |
11 |
|
4 |
Расчет максимальной токовой защиты трансформаторов................................ |
16 |
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.......................................................................................................... |
21 |
|
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ................................................. |
22 |
|
ВВЕДЕНИЕ Релейная защита отдельных объектов электрической системы представ-
ляет собой совокупность аппаратуры, обеспечивающая:
-мгновенное автоматическое отключение защищаемого объекта в случае его повреждения с целью уменьшения размеров повреждения и предотвращения нарушения электроснабжения потребителя;
-сигнализацию о нарушении нормального режима электроустановки в целом или защищаемого объекта, а также сигнализацию о неисправностях устройств РЗА.
В основном случае устройства релейной защиты имеют два основных элемента:
-Измерительных органов;
-Логических органов.
Измерительные органы защиты контролируют режимы защищаемого объекта, реагируя на соответствующие электрические величины (ток, напряжение, сопротивление). Они подключаются к измерительным трансформаторам тока объекта (реле тока), на трансформаторы напряжения шин или ЛЭП (реле напряжения) или на то и другое одновременно (реле сопротивления дистанционных защит, реле направления мощности направленных защит).
Логические органы формируют управляющие воздействия в зависимости от комбинации и последовательности поступления на них сигналов от измерительных органов. Обычно логические органы действуют на выключатели не непосредственно, а через исполнительные органы (выходные реле защиты). Дополнительно предусматриваются сигнальные органы, дающие сигналы о срабатывании защиты в целом или отдельных ее частей.
4
1 Определение токов короткого замыкания
Расчетным трансформатором является ТДТН-63000/110. Сопротивление системы при различных мощностях КЗ:
U2
xCz = S нс , (1.1)
кz
где Uнс – напряжение системы, кВ.
На примере КЗ максимальной мощности получаем:
xСmax= |
Uнс2 |
1152 |
=2,645 |
Ом. |
|
|
= |
5000 |
|||
|
|||||
|
Sкmax |
|
|
||
По аналогии рассчитаем для остальных мощностей КЗ и занесем в таблицу 1.1.
Для расчета приведенных потерь сначала рассчитаем Uкв, Uкс, Uкн – напряжения к.з. обмоток трехфазного трехобмоточного трансформатора, с помощью заданных в справочнике значениях напряжений к.з. между обмотками uкВН-НН, uкВН-СН, uкСН-НН (%), по формулам:
Uкв=0,5 (uкВН −НН +uкВН−СН −uкСН −НН ) , |
(1.2) |
|||||||||||
Uкс=0,5 (uкВН −СН +uкСН−НН−uкВН −НН ) , |
(1.3) |
|||||||||||
Uкн=0,5 (uкВН−НН +uкСН−НН−uкВН −СН ) . |
(1.4) |
|||||||||||
Рассчитаем на примере высшей ступени напряжения: |
|
|||||||||||
Uкв=0,5 (19+10,5−7)=11,25 %. |
|
|||||||||||
По аналогии рассчитаем по формулам 1.3 и 1.4 и занесем результаты в та- |
||||||||||||
блицу 1.1. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Половина суммарного диапазона регулирования напряжения будет равна: |
||||||||||||
|
U рпн=9 1,78 %=16,02% . |
|
|
|||||||||
Рассчитаем сопротивления с учетом РПН по формулам: |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
Uкв |
|
|
[U (1+ |
U рпн |
)] |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
x |
|
= |
|
|
|
нс |
100 |
|
|
, |
(1.5) |
|
Tвmax |
|
|
|
|
|
|||||||
100 |
|
|
S |
|
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
Тном |
|
|
|||
5
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|||
|
|
|
|
U кн |
|
|
|
[U (1− |
U рпн |
)] |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
xTвmin= |
|
|
|
|
нс |
100 |
|
|
|
, |
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
100 |
|
|
SТном |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
||
|
|
|
|
U кс |
|
|
[U (1+ |
|
U рпн |
)] |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
x |
|
= |
|
|
|
|
нс |
100 |
|
|
|
, |
|||
Tвср |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
100 |
|
SТном |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||
где SТном – номинальная мощность трансформатора, МВА. Подставим значения на примере формулы 1.5:
(1.6)
(1.7)
|
|
|
2 |
|
|
|
|
11,25 |
[115 (1+ 16,02 )] |
|
|
||
xTвmax= |
100 |
=31,789 |
Ом. |
|||
|
|
|
||||
100 |
63 |
|||||
|
|
|
|
|||
Рассчитаем сопротивление линии по формуле: |
|
|||||
|
|
|
xЛ =x уд l , |
|
(1.8) |
|
где xуд – удельное сопротивление линии, Ом/км; |
|
|
||||
l – длина линии, км. |
|
|
|
|
|
|
По формуле 1.8 получаем: |
xЛ =0,4 65=26 Ом. |
|
||||
Рассчитаем значения КЗ на стороне ВН трансформатора при внешнем КЗ по формулам:
|
|
|
|
|
|
U (1− |
U рпн |
) |
|
||||
|
|
|
|
|
|
||||||||
I(3) |
= |
|
|
|
|
|
нс |
100 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
квmax |
|
|
|
√ |
|
|
|
( xСmax+xTвmax +xЛ ) |
|||||
|
|
|
3 |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
U (1+ |
|
U рпн |
) |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
I(3) |
|
= |
|
|
|
|
нс |
100 |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
квmin |
|
|
√ |
|
(xCmin +xTвmin+xЛ ) |
|
|||||||
|
|
3 |
|
||||||||||
,
.
(1.9)
(1.10)
Рассчитаем значения КЗ на стороне СН и НН по формулам:
|
|
|
|
U (1− |
|
U рпн |
) |
|
|||
|
|
|
|
|
|
||||||
I(кqmax3) |
=Iквmax(3) |
нс |
100 |
|
|
|
(1.11) |
||||
|
|
|
|
|
|||||||
U q |
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
U (1+ |
|
U рпн |
) |
|
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|||||
I(кqmin3) |
=I(квmin3) |
|
нс |
100 |
|
|
|
(1.12) |
|||
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
U q |
|
|
|
|
|
||
6
Таблица 1.1 – Результаты расчета сопротивлений
q |
В |
С |
Н |
|
|
|
|
z |
max |
ср |
min |
|
|
|
|
Sz, МВА |
5000 |
3630 |
1500 |
|
|
|
|
Uкq, % |
11,25 |
-0,75 |
7,75 |
|
|
|
|
xCz, Ом |
2,645 |
3,643 |
8,817 |
|
|
|
|
ΔUрпн, % |
16,02 |
|
|
|
|
|
|
xTвz, Ом |
31,789 |
-2,119 |
11,474 |
|
|
|
|
Таблица 1.2 – Результаты расчета сопротивлений
|
Мощность КЗ системы, |
Ток трехфазного КЗ (кА) |
на шинах НН |
||
z |
подстанции, приведенное к |
|
|
||
|
МВА |
|
|
|
|
|
115 кВ |
37 кВ |
|
10,5 кВ |
|
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
max |
5000 |
2,39 |
4,628 |
|
10,985 |
|
|
|
|
|
|
ср |
3630 |
2,24 |
3,994 |
|
10,786 |
|
|
|
|
|
|
min |
1500 |
1,657 |
3,172 |
|
10,402 |
|
|
|
|
|
|
7
2 Выбор трансформатора тока
Трансформаторы тока выбираются по следующим параметрам:
1)номинальному напряжению (Uномq Uсет.номq);
2)номинальному рабочему току (Iномq Iном1q);
3)электродинамической стойкости (iудq Iэдн);
4)термической стойкости (Bкq Вкрq);
5)конструкции и классу точности;
6)вторичной нагрузке (Z2 Zном2);
7)Допустимой погрешности.
Для напряжения 10 кВ, выберем ТОЛ-10-М2.
Таблица 2.1 – Каталожные данные трансформатора ТОЛ-10-М2
Uномq, кВ |
Класс |
Iном1н, А |
Iном2, А |
IТ, кА |
tT, с |
Iэдн, кА |
|
точности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
10 |
0,5 |
2500 |
5 |
61 |
1 |
152,5 |
|
|
|
|
|
|
|
BKвq=612 1=3721 кА2·с,
Данный ТТ проходит по всем параметрам, включая рассчитанную термическую стойкость.
По аналогии для 35 кВ выберем ТЛК-35, а для 110 кВ – ТОМ-110 III Таблица 2.2 – Каталожные данные трансформатора ТЛК-35 и ТОМ-110 III
Uномq, кВ |
Класс |
Iном1q, А |
Iном2, А |
IТ, кА |
tT, с |
Iэдн, кА |
|
|
точности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
35 |
0,5 |
1000 |
5 |
31,5 |
1 |
80 |
|
|
|
|
|
|
|||
110 |
300 |
15,5 |
3 |
40 |
|||
|
|
||||||
|
|
|
|
|
|
|
Составим таблицу вторичной нагрузки трансформатора тока.
Проведем расчет по допустимой погрешности на примере напряжения 10 кВ по следующей формуле:
I |
расq |
=k I(3) |
, |
(2.1) |
|
a кmaxq |
|
|
где I(3)кmaxq – ток внешнего трехфазного КЗ;
kа – коэффициент учета апериодической составляющей.
8
Отсюда получаем: I расн=1,3 10,985=14,281 кА. Рассчитаем кратность первичного тока:
mрасq= |
I расq |
, |
(2.2) |
|
α Iномq |
||||
|
|
|
где α=0,8 – поправка к действительной кратности.
Отсюда получаем: |
mрасн= |
14281 |
=7 . |
0,8 2424,871 |
Используя кратность первичного тока находим по кривым предельной кратности допустимую нагрузку: zндоп=4,2 Ом.
Определим фактическую нагрузку, которая должна быть не больше zндоп. Поскольку на низкой стороне напряжения обмотки трансформатора соединены в треугольник, то сопротивление приборов рассчитаем по следующей
формуле для соединения ТА в звезду:
|
|
zпр=zндоп−zпер−zp , |
(2.3) |
||||||
где zпер=0,1 – переходное сопротивление контактов, Ом; |
|||||||||
zр=0,15 – сопротивление реле, Ом (для 6-10 кВ). |
|
||||||||
Отсюда получаем: zпр=4,2−0,1−0,15=3,95 |
Ом. |
||||||||
Для 110 кВ (звезда) расчетная формула будет следующая: |
|||||||||
|
|
zпр= |
zндоп−zпер |
−zp . |
(2.4) |
||||
|
|
|
|
|
|||||
3 |
|
|
|
|
|
||||
Рассчитаем расчетную длину при соединении ТА в неполную звезду: |
|||||||||
|
|
lрас=√ |
|
l , |
(2.5) |
||||
3 |
|||||||||
где l=45 – длина от ТА до реле, м (для стороны 6-10 кВ). |
|||||||||
Получаем: lрас=√ |
|
45=77,942 м. |
|
||||||
3 |
|
||||||||
Определим расчетное сечение проводов: |
|
||||||||
|
|
S= |
ρ lрас |
, |
(2.6) |
||||
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
zпр |
|
||||
где ρ – удельное сопротивление алюминиевыми соединительных проводов, Ом;
9
Получаем: |
S= |
0,027 77,942 |
=0,534 |
мм2. |
|
|
3,95 |
|
|
Поскольку сечение проводов менее 4 мм2, то в соответствии с ПУЭ принимаем провода с сечениям 4мм2.
Для остальных напряжений проведем по аналогии и занесем в таблицу. Таблица 2.3 – Пример проверки ТА для защиты трансформатора
Наименование величин |
|
Рассчитанные параметры для ступеней напряже- |
|||
|
|
|
|
ния |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
115 кВ |
37 кВ |
10,5 кВ |
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
3 |
4 |
5 |
|
|
|
|
|
|
Тип |
|
|
ТОМ-110 III |
ТЛК-35 |
ТОЛ-10-М2 |
|
|
|
300/5 |
1000/5 |
2500/5 |
|
|
|
|
|
|
Схема соединения ТА |
|
Y |
∆ |
∆ |
|
|
|
|
|
|
|
Расчетный первичный |
ток, |
3,107 |
6,016 |
14,281 |
|
А |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Расчетная кратность тока |
18 |
11 |
7 |
||
|
|
|
|
|
|
Допустимая |
нагрузка |
ТА, |
1,6 |
2 |
4,2 |
Ом |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Сопротивление реле защи- |
0,35 |
0,25 |
0,15 |
||
ты, Ом |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Допустимое сопротивление |
|
|
|
||
проводов (в |
один конец), |
0,15 |
1,65 |
3,95 |
|
Ом |
|
|
|
|
|
Длина проводов (в один ко- |
65 |
55 |
45 |
||
нец), м |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
Допустимое сечение прово- |
|
|
|
||
дов, мм2/расчетное приня- |
11,7/16 |
0,9/4 |
0,534/4 |
||
тое, мм2 |
|
|
|
|
|
10