Ф едеральное агентство по образованию Российской Федерации

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Южно-Уральский государственный университет»

Факультет «Энергетический»

Кафедра «Системы Электроснабжения»

Релейная защита СЭС

ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

К КУРСОВОМУ ПРОЕКТУ

по дисциплине «Релейная защита

систем электроснабжения»

ЮУрГУ – 140211.2010.034 ПЗ КП

Нормоконтролер Руководитель

Титов И.П. Титов И.П.

______________2010 г. ______________2010 г.

Автор проекта

студент группы Э – 425

Фахритдинов В.В.

______________2010 г.

Проект защищен

с оценкой

____________________

______________2010 г.

Челябинск 2010

АННОТАЦИЯ

Фахритдинов В.В. Релейная защита СЭС. Челябинск:

ЮУрГУ, Э; 2010, 50 с., 11 ил., 13 таблиц, библиогр. список –

11 Наим.

В данном курсовом проекте рассмотрены вопросы проектирования релейной защиты, необходимой для обеспечения нормальной работы системы электроснабжения (СЭС) и повышения надежности электроустановок потребителей.

В процессе проектирования было выполнено следующее:

- расчет токов короткого замыкания (КЗ), в ходе которого были рассчитаны токи трехфазного КЗ в максимальном и минимальном режиме, а также токи двухфазного и однофазного КЗ в минимальном режиме;

- организация и расчет релейной защиты рассматриваемой СЭС, где были осуществлены выбор необходимого оборудования, расчет уставок, построение карт селективности выбранных защит, а также составление принципиальной схемы релейной защиты и спецификации на выбранное оборудование;

- организация и расчет релейной защиты рассматриваемого объекта СЭС, где также были осуществлены выбор необходимого оборудования, расчет уставок, построение карт селективности выбранных защит, составление принципиальной схемы релейной защиты и спецификации на выбранное оборудование;

- выбор трансформатора тока и расчет его нагрузки.

Оглавление

1 ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ……………………………………….5

2 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ……………………………7

2.1 Расчет токов КЗ в сети напряжением выше 1 кВ…………………….7

2.1.1 Расчет сопротивлений элементов схемы замещения…………8

2.1.2 Расчет токов трехфазного КЗ в максимальном режиме……..10

2.1.3 Расчет токов трехфазного и двухфазного КЗ в минимальном

режиме………………………………………………………….12

2.1.4 Расчет мощностей трехфазных и двухфазных КЗ

в максимальном и минимальном режимах…………………..13

2.2 Расчет токов КЗ в сети напряжением до 1 кВ………………………14

2.2.1 Расчет сопротивлений элементов схемы замещения………..14

2.2.2 Расчет токов трехфазного КЗ в максимальном режиме…….17

2.2.3 Расчет токов трехфазного КЗ в минимальном режиме……..19

2.2.4 Расчет токов однофазного КЗ методом симметричных

составляющих………………………………………………….20

3 РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ ДЛЯ ЗАДАННОГО ФРАГМЕНТА

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ…………………………………………………..22

3.1 Организация релейной защиты………………………………………22

3.2 Расчет релейной защиты……………………………………………..30

3.2.1 Расчет уставок защит кабельных линий КЛ1, КЛ2………….25

3.2.2 Расчет уставок защиты секционного выключателя Q ГПП...29

3.2.3Расчет уставок защиты вводных выключателей

Q6, Q7 ГПП……………………………………………………31

3.2.4 Расчет уставок защит силовых трансформаторов Т1, Т2…...32

4 РАСЧЕТ РЕЛЕЙНОЙ ЗАЩИТЫ СИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ……...35

4.1 Организация релейной защиты синхронного двигателя…………...35

4.2 Защита электродвигателя от перегрузок…………………………….37

4.3 Мгновенная токовая отсечка…………………………………………39

4.4 Защита двигателя от замыканий на землю в обмотке статора……..40

4.5 Защита минимального напряжения………………………………….42

4.6 Защита синхронного двигателя от асинхронного режима…………42

5 ВЫБОР ТРАНСФОРМАТОРА ТОКА……………………………………...44

5.1 Определение номинального тока СРФ………………………………44

5.2 Определение вторичной нагрузки трансформатора тока…………..45

ЗАКЛЮЧЕНИЕ………………………………………………………………...49

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК………………………………………...50

1 ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

В данном курсовом проекте рассматриваются вопросы проектирования релейной защиты системы электроснабжения (см. рисунок 1).

Рисунок 1 – Система электроснабжения

Задание на выполнение курсового проекта состоит из четырех частей:

- параметры схемы внешнего электроснабжения (см. таблицу 1),

- параметры оборудования электрической сети напряжением 10 кВ и электрической сети напряжением 380 В (см. таблицу 2),

- фрагмент электрической сети, для которого необходимо рассмотреть организацию релейной защиты и провести соответствующие расчеты (см. таблицу 3),

- объект электрической сети, для которого необходимо рассмотреть организацию релейной защиты и провести соответствующие расчеты (см. таблицу 4).

Таблица 1 – Параметры схемы внешнего электроснабжения

UС, кВ	SК.МАКС, МВА	SК.МИН, МВА	Воздушная линия ВЛ		Трансформаторы Т1 и Т2		Кабельные линии КЛ1 и КЛ2
			L, км	Марка провода	Тип трансформатора	UК, %	L, м	Марка кабеля	Кол-во кабелей в линии
110	5750	4250	7,0	АС-185	ТРДН-40000/110/10/10	10,5	600	А-3х150	2

Максимальные рабочие токи нагрузки I_{РАБ.МАКС} кабельных линий КЛ1 и КЛ2 принять равными 50% от их длительно допустимого тока I_ДЛ.ДОП (двух кабелей):

I_{РАБ.МАКС.КЛ} = 0,5∙I_{ДЛ.ДОП.КЛ}. (1)

Таблица 2 – Параметры оборудования сетей напряжением 10 кВ и 380 В

Воздушная линия			Трансформаторы 10/0,4 кВ
№	L, м	Тип провода	Коммутационный аппарат перед трансформатором	№	Тип	UК, %	Схема соединения обмоток
1,2	500	АС-3х35	ВВ	Т5, Т6	ТМ-630	5,5	Δ/YO

Продолжение таблицы 2

Воздушная линия между ТП и РПН
Вид аппарата		Тип провода	L, м	IНАГР.МАКС, А	IНАГР.ПИК, А
Отходящего	Вводного
Предохранитель	Предохранитель	АС-3х95+1х70	600	130	210

Расчетную нагрузку воздушных линий, отходящих от ТП, рассчитать, исходя из их 70% загрузки.

Таблица 3 – Фрагмент электрической сети

Выбор трансформатора тока	Объем расчета релейной защиты по СЭС
В начале КЛ – СРФ	Выключатель отходящей от ГПП линии 10 кВ, секционный и вводной выключатели 10 кВ ГПП до выключателя на стороне ВН, включая его (без расчета ДЗ трансформатора)

Таблица 4 – Параметры синхронного двигателя напряжением 10 кВ

Тип двигателя	РН, кВт	КПУСК	КЛ, м
СДН2-18-64-12	2500	6,5	110

2 РАСЧЕТ ТОКОВ КОРОТКОГО ЗАМЫКАНИЯ

2.1 Расчет токов КЗ в сети напряжением выше 1 кВ

Расчет токов КЗ производится для выбора типов и параметров срабатывания (уставок) релейной защиты элементов электрических сетей. В общем случае для выполнения защиты нужно знать фазные соотношения токов, максимальные и минимальные значения токов КЗ.

Для упрощения практических расчетов токов КЗ в распре­делительных электрических сетях напряжением выше 1 кВ принято не учитывать ряд фак­торов, которые в действительности могут существовать, но не могут оказать определяющего влияния на значения токов КЗ и их фазные соотношения. Как правило, не учитывается переход­ное сопротивление в месте КЗ, и все повреждения рассматри­ваются как металлические КЗ двух или трех фаз или КЗ одной фазы на землю. Сопротивления всех трех фаз трансформаторов, линий и других элементов сети считаются одинако­выми. Не учитываются токи намагничивания силовых трансфор­маторов и токи нагрузки. Как правило, не учитывается подпитка места КЗ токами асинхронных двигателей.

Принимая во внимание, что распределительные сети элек­трически удалены от источников питания и аварийные процессы в этих сетях мало сказываются на работе генераторов энергоси­стемы, считается, что при любых КЗ в распределительной сети напряжение питающей системы на стороне высшего напряжения трансформа­тора остается неизменным.

Вместе с тем в этих расчетах имеется ряд особенностей:

– изменение мощности короткого замыкания энергосистемы, то есть расчет максимального и минимального токов КЗ;

– необ­ходимость учета существенного изменения сопротивления некоторых типов трансформаторов с РПН при изменении положения регулятора РПН.

При практических расчетах токов КЗ для релейной защиты вычисляется только периодическая составляющая тока, а влия­ние апериодической составляющей тока КЗ учитывается при необходимости путем введения повышающих коэффициентов при расчетах релейной защиты.

Как правило, рассчитывается только трехфазное КЗ, а зна­чения токов при других видах КЗ определяются с помощью из­вестных соотношений.

В основе всех расчетов лежит ГОСТ 27517-87 «Короткие замыкания в электроустановках. Методы расчета в электроустановках переменного тока напряжением свыше 1 кВ».