МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ, МОЛОДІ ТА СПОРТУ УКРАЇНИ

ЧЕРНІГІВСЬКИЙ ДЕРЖАВНИЙ ТЕХНОЛОГІЧНИЙ УНІВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА ЕЛЕКТРИЧНИХ СИСТЕМ І МЕРЕЖ

Розрахунково-графічна робота

з дисципліни:

“ОСНОВИ ТЕХНІКИ РЕЛЕЙНОГО ЗАХИСТУ

Та автоматики”

Виконав:

студент групи ЕМ – 081 Аккуратов О.Є.

Керівник:

доцент Приступа А.Л.

Чернігів

2012

ЗМІСТ

Задача №1…………………………………………………………………...3

Задача №2………………………………………………………………….14

Задача №3………………………………………………………………….19

Задача №4………………………………………………………………….25

СПИСОК ВИКОРИСТАНОЇ ЛІТЕРАТУРИ…………………………….30

Задача №1

Виконати розрахунок уставок максимального струмового захисту А1-А4 лінії 10 кВ, вибрати плавкі запобіжники для захисту силових трансформаторів 10/0,4 кВ, побудувати карту селективності роботи пристроїв захисту, перевірити чутливість захисту. Схема мережі приведена на рисунку 1.1, вихідні дані до розрахунку представлені в таблиці 1.1.

Рисунок 1.1 – Схема електричної мережі

Таблиця 1.1 – Вихідні дані

Літера

А

К

К

У

Р

А

Т

О

В

О

Л

Е

К

С

Параметр

ТР1

ТР2

ТР3

ТР4

ТР5

L1, км

L2, км

L3, км

L4, км

Тип лінії

U1, кВ

Схема з’єднання ТС

kС.З.

Тип реле

Значення параметру

ТМ-250

ТМ-250

ТМ-400

ТМ-630

ТМ-400

6

0,6

3,2

0,4

КЛ

10

на різницю струмів

1,5

РТ-80

Визначимо робочі струми, які протікають через кожний трансформатор, за формулою:

де S_nom – номінальна потужність трансформатора.

Отже,

А;

А;

А;

А;

А.

Згідно з [1] для трансформаторів заданих в таблиці 1.1 вибираємо плавкі запобіжники:

• для ТМ-250 → ПКТ-10-31,5-12,5;

• для ТМ-400 → ПКТ-10-50-12,5;

• для ТМ-630 → ПКТ-10-80-12,5.

Розрахуємо струм спрацювання захисту (I_сз) і струм спрацювання реле (I_ср) за формулами:

де k_зап = 1,2 – коефіцієнт запасу;

k_с.з. = 1,5 – коефіцієнт самозапуска двигунів;

k_п = 0,8 – коефіцієнт повернення;

k_сх = – коефіцієнт схеми [різниця струмів];

К_I – коефіцієнт трансформації трансформатора струму (ТС).

При розрахунку захистів А1-А4 коефіцієнт трансформації будемо вибирати з урахуванням того, що струм уставки реле РТ-80 не може бути більшим 10 А.

Відповідно до рисунку 1.1 маємо:

― для захисту А4:

― для захисту А3:

― для захисту А2:

Для захисту А1 розрахунок виконаємо при побудові карти селективності.

Для побудови карти селективності та визначення чутливості захисту розрахуємо струм короткого замикання (КЗ) в точках К1-К8. Для розрахунку струмів КЗ визначимо опори ліній і трансформаторів. Схема заміщення електричної мережі приведена на рисунку 1.2. Використовуючі довідникові дані [4], розрахуємо опори трансформаторів.

Активний опір трансформатора розраховується за формулою:

Реактивний опір трансформатора розраховується згідно наступної формули:

Повний опір трансформатора:

Довідникові та розрахункові значення занесемо до таблиці 1.2.

Рисунок 1.2 – Розрахункова схема заміщення мережі

Таблиця 1.2 – Параметри трансформаторів

Марка трансформатора	Довідникові параметри				Розрахункові параметри
	S, кВА	UВН, кВ	ΔPКЗ, Вт	uКЗ, %	RТР, Ом	XТР, Ом	ZТР, Ом
ТМ-250	250	10	3700	4,5	5,92	17	18
ТМ-400	400	10	5900	4,5	3,69	10,63	11,25
ТМ-630	630	10	7600	5,5	1,91	8,52	8,73

Розрахуємо значення опорів трансформаторів TP1 та ТР2, які згідно таблиці 1.1 мають марку ТМ-250:

Розрахуємо значення опорів трансформаторів TP3 та ТР5, які згідно таблиці 1.1 мають марку ТМ-400:

Розрахуємо значення опорів трансформатора TP4, який згідно таблиці 1.1 має марку ТМ-630:

Переріз кабельної лінії (КЛ) визначимо за методом економічної густини струмів. Згідно [5] значення економічної густини струму j_ек для КЛ з паперовою ізоляцією з максимальним навантаженням у [3000…5000] годин складає:

j_ек = 1,4 .

Тоді переріз КЛ визначимо так:

.

Для L1:

мм²;

=16 мм².

Для L2:

мм²;

=25 мм².

Для L3:

мм²;

=70 мм².

Для L4:

мм²;

=25 мм².

Використовуючи [4] випишемо погонні параметри КЛ (для алюмінієвої жили) – погонний активний опір r₀ та погонний реактивний опір х₀:

1,94 Ом/км; 0,113 Ом/км;

1,24 Ом/км; 0,099 Ом/км;

0,443 Ом/км; 0,086 Ом/км;

1,24 Ом/км; 0,099 Ом/км.

Визначимо повний опір ліній за формулою:

.

Для L1:

Ом.

Для L2:

Ом.

Для L3:

Ом.

Для L4:

Ом.

Визначимо струми короткого замикання I_к для точок К1 – К8 (див. рисунок 1.2) за формулою:

― для К1:

А;

― для К2:

А;

― для К3:

А;

― для К4:

А;

― для К5:

А;

― для К6:

А;

― для К7:

А;

― для К8:

А.

Таблиця 1.3 – Результати розрахунків струмів короткого замикання для різних точок системи

	К1	К2	К3	К4	К5	К6	К7	К8
Zекв, Ом	18	11,66	29,66	0,75	12	10,17	1,94	13,19
IКЗ, А	320,8	495,2	194,7	7698	481,1	567,7	2976	437,7

Побудова карти селективності

Побудову карти селективності будемо проводити в математичному пакеті MathCAD 14.0.

Побудову розглянемо на прикладі ділянки з трансформатором ТР2 (див. рисунок 1.1), який захищається запобіжником ПКТ-10-31,5-12,5. Для цього випадку порядок побудови карти селективності буде наступний:

1) із літератури [1] зняли по точкам часо-струмову характеристику для ПКТ-10-31,5-12,5.

2) По знятій кривій у п.1 при t = 6 с знайшли струм плавлення I_{плав (6 с)}, який становить 100 А.

3) Струм спрацювання захисту повинен бути не менше 110% струму плавлення уставок запобіжника відповідного часу, тому повинна виконуватися наступна нерівність:

1,1 ∙ I_{плав (6 с)} ≤ I_сз .

Отже,

I_с.з. ≥ 1,1 ∙ 100 =110 А.

4) З урахуванням нового значення І_с.з. чутливість захисту А2 становить:

k_РТ-80 =

5) При струмі I_К2 = 495,2 А знаходимо по знятій кривій у п.1 час плавлення запобіжника t_{плав (495,2 А)}:

t_{плав (495,2 А)} = 0,04 с.

6) Визначимо час спрацювання захисту t_{с.з. (495,2 А)} та виберемо час уставки t_уст для реле РТ-80:

t_{с.з. (495,2 А)} ≥ t_{пл (495,2 А)} + Δt,

де Δt = 0,6 с – ступінь селективності.

Отже,

t_{с.з. (495,2 А)} ≥ 0,04 + 0,6 = 0,64 с;

Для реле РТ-80 з [1] вибираємо час уставки t_уст:

t_{уст РТ-80} = 0,5 с.

7) Для характеристики t_р = f (I_p) реле РТ-80, яка знаходиться, наприклад, в літературі [1], при t_{уст РТ-80} = 0,5 с знімемо по точкам криву (перевівши перед цим по осі абсцис кратність в струм I_p) та занесемо її на карту селективності.

Аналогічний порядок побудови проводимо і для захистів А3 та А4.

Обчислимо струм спрацювання захисту та струм спрацювання реле для А1 (див. рисунок 1.1). Робочий струм знайдемо двома шляхами:

1) = І_р1 + І_р2 + І_р3 + І_р4 + І_р5;

= 20,2 + 20,2 + 32,3 + 50,9 + 32,3 = 155,9 А.

де = 1,2 – коефіцієнт надійності мережі;

= 1 – коефіцієнт потокорозподілу.

І_с.з.max = 1,1 ∙ = 1,1∙300 = 330 А.

Для подальших розрахунків будемо користуватися найбільшим з двох знайдених значень для , тобто = 459 А.

Побудована карта селективності приведена на рисунку 1.3 (по осі абсцис струм є відображеним у логарифмічній шкалі).

Рисунок 1.3 – Карта селективності

Визначимо коефіцієнти чутливості при КЗ в основній та резервній зонах захисту за формулою:

= ,

де – мінімальний струм КЗ в основній або резервній зонах захисту ― двухфазне коротке замикання;

I_с.з. = 1,1 ∙ I_{плав (6 с)} – струм спрацювання захисту.

При МСЗ для достатньої чутливості повинна виконуватися нерівність:

• в основній зоні захисту k_ч >1,5;

• в резервній зоні захисту k_ч >1,2.

Для захисту А2:

= ∙ ≈ 3,9;

= ∙ ≈ 1,5.

Для захисту А3:

= ∙ ≈ 28,7;

= ∙ ≈ 1,8.

Для захисту А4:

= ∙ ≈ 7,8;

= ∙ ≈ 1,5.

Як бачимо з приведених вище розрахунків, чутливість захисту виконується для всіх захистів у будь-якій зоні.