Определение параметров тяговой подстанции
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования
Петербургский государственный университет
путей сообщения
Кафедра «Электроснабжение железных дорог»
Пояснительная записка к курсовому проекту
по дисциплине «Релейная защита»
Санкт-Петербург
Введение
В системах электроснабжения нередко возникают короткие замыкания и другие ненормальные режимы работы. К.з. возникают вследствие дефектов, старения и загрязнения изоляции токоведущих частей, обрыва и схлестывания проводов при сильном ветре или гололеде. Электрическая дуга в месте замыкания способна вызвать пережоги, оплавление и разрушение электрического оборудования и распределительных устройств, отжиг и обрыв контактного провода. Разрушения оказываются тем значительнее, чем больше ток в дуге и время ее существования. Чтобы к.з. не вызвало большого ущерба, поврежденное электрооборудование необходимо как можно быстрее отключить.
Отключение электрической системы осуществляется коммутационными аппаратами – высоковольтными выключателями, привод которых снабжен специальным механизмом. Для отключения выключателя необходимо осуществить управляющее воздействие на этот механизм.
Автоматические устройства, служащие для выявления к.з. и ненормальных режимов и воздействующие в необходимых случаях на механизм отключения выключателя или на сигнал, называют релейной защитой.
Цель проекта – приобретение навыка расчета параметров аварийных режимов и уставок защит элементов тягового электроснабжения электрических железных дорог переменного тока напряжением 27,5 кВ. В проекте требуется:
рассчитать уставки защит на тяговой подстанции для понижающего трансформатора, шин 27,5 кВ и фидеров тяговой нагрузки;
определить уставки защит постов секционирования (ПС) и пунктов параллельного соединения (ППС) для одной межподстанционной зоны;
построить диаграммы селективности и характеристики срабатывания защит, а также векторные диаграммы аварийных режимов;
разработать функциональные схемы защит фидеров тяговой сети и алгоритмы их работы;
выбрать аппаратные средства реализации функций защит;
построить принципиальные схемы защит трансформатора;
Рекомендуемый порядок расчета уставок защит.
Анализ исходных данных.
Формирование расчетных схем.
Определение способа защиты и состава защит.
Вычисление параметров аварийных режимов.
Расчет уставок защит.
Исходные данные
Шифр задания – 1–2–4–4–1.
Таблица 1. Токи короткого замыкания на вводах подстанции, кА
|
Режим |
Обозна- |
Первая цифра шифра задания |
|
ЭС |
чение. |
1 |
|
Максимум |
Ic,max |
4,1 |
|
Минимум |
Ic, min |
1,3 |
Таблица 2. Параметры районной нагрузки
|
Наименование |
Обозначение |
Вторая цифра шифра |
|
2 |
||
|
Общая мощность, % |
s=SР.Н/SN |
20 |
|
Нагрузка фидера, МВА |
SФ,РН |
1,5 |
|
Марка провода фидера |
- |
AAБ-3 ´ 70 |
|
Длина фидера, км |
LФ, Р.Н |
30 |
|
Уставка МТЗ фидера, с |
tф, р.н |
1,0 |
Таблица 3. Параметры устройств тягового электроснабжения
|
Наименование |
Обознач. |
Третья цифра шифра задания |
|
|
4 |
|||
|
Вид тяговой сети |
- |
ТПО |
|
|
Расстояние, км (см. рис. 1) |
L21 |
15 |
|
|
L1 |
15 |
||
|
L22 |
30 |
||
|
Рабочий ток, А |
ввода в РУ 27,5 кВ |
IРУ, раб, max |
800 |
|
фидера подстанции |
IП, раб, max |
710 |
|
|
фидера ПС |
IПС, раб, max |
350 |
|
|
ППС |
IППС, раб, max |
|
|
|
Трос груп. заземления |
- |
АС-70 |
|
|
Удельные сопротивления тяговой сети, Ом/км |
z11 |
0,466 |
|
|
z21 |
0,414 |
||
|
z22 |
0,25 |
||
|
z -1,2 |
0,355 |
||
|
z'p,2 |
0,059 |
||
Таблица 4. Параметры понижающего трансформатора
|
Наименование |
Обозначение |
Четвертая цифра шифра задания |
|
|
4 |
|||
|
Тип трансформатора |
- |
ТДТНЖ 40000 /110 У1 |
|
|
Схемы соединения обмоток |
- |
Уo/Д/Д |
|
|
Мощность, МВА |
SN |
40 |
|
|
Регулирование высшего напряжения, % |
∆Ua |
±16 |
|
|
Напряжения обмоток, кВ |
номинальное |
UB, N UC, N UH, N |
115 27,5 11,0 |
|
максимальное |
UB, max UC, max UH, max |
133 28,9 12,0 |
|
|
минимальное |
UB, min UC, min UH, min |
97 26,2 11 |
|
|
Напряжения опыта КЗ, % для |
среднего напряжения |
uk,ВС u,ВН uk,СН |
10,5 17,5 6,5 |
|
максимального регулируемого напряжения |
uk, ВC, +РО uk, ВН, +РО |
11,4 19,3 |
|
|
минимального регулируемого напряжения |
uk, ВC, -РО uk, ВН, -РО |
9,4 17,0 |
|
|
Потери, кВТ |
опыта КЗ |
PКЗ |
200 |
|
опыта ХХ |
PXX |
39 |
|
|
Относит. сопротивл. |
X*в(1), В |
0,245 |
|
Примечание. Наибольшие рабочие напряжение электрооборудования в сети 220 кВ составляет 252 кВ, а в сети 110 кВ – 126 кВ.
1. Расчет защит понижающего трансформатора
1.1 Анализ исходных данных и принимаемые допущения
Схема главных соединений представлена на рис. 1. Расчет производится для задания с шифром 1–2–4–4–5. Для этого варианта приведены данные по трансформаторам и нагрузке (см. рис. 1).
Принимаем общепринятые допущения для аварийного режима: короткое замыкание (КЗ) металлическое трехфазное, точка КЗ электрически удалена, используется линейная схема замещения, параметры 3-х фазной системы симметричны, учитываются режимы максимума и минимума энергосистемы (ЭС), поперечные сопротивления и продольные активные принимаются равными нулю, определяются периодическая составляющая тока КЗ [1]. Принимаем, что отсутствует подпитка точки КЗ крупными электродвигателями. В качестве метода расчета выбираем приближенный метод комплексных величин в именованных единицах для симметричных трехфазных цепей. При изложенных условиях расчет производится для одной фазы трехфазной системы.
