Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения
Задание
Рассчитать уставки устройств релейной защиты и автоматики (РЗ и А) системы электроснабжения принципиальная схема, которой представлена на рис. 1.
Рис. 1. Принципиальная схема системы электроснабжения
Разработать защиту от всех видов повреждения для трансформаторов Т1 и Т2 и защиту линий W1 и W2. Работу выполнить в следующем объеме:
1. Рассчитать токи короткого замыкания (ТКЗ) в объеме, необходимом для выбора установок и проверки чувствительности.
2. Выбрать места установки и типы релейной зашиты (РЗ).
3. Выбрать трансформаторы тока и трансформаторы напряжения.
4. Рассчитать уставки защит, выбрать типы реле, проверить чувствительность защит.
5. Выбрать плавкие вставки для предохранителей и уставки автоматов.
6. Определить выдержки времени защит от двигателя до шин главной
понизительной подстанции (ГПП).
7. Составить принципиальные схемы выбранных защит.
8. Определить селективность действия защит.
9. Защиту линии и трансформаторов выполнить на переменном оперативном токе.
Разработать РЗ двигателей, данные которых приведены в табл. 1.
1. Рассчитать токи КЗ.
2. Выбрать трансформаторы тока.
3. Выбрать тип защиты и тип реле, определить уставки и чувствительность защиты.
4. Составить и вычертить принципиальную схему РЗ.
Разработать схему автоматического включения резерва (АВР) секционных выключателей.
Таблица 1. Параметры двигателей
|
Параметр |
Двигатель |
|||||||
|
асинхронный |
синхронный |
|||||||
|
М1 |
М2 |
М3 |
М4 |
М5 |
М6 |
М7 |
М8 |
|
|
Номинальное напряжение, кВ |
0,38 |
6 |
||||||
|
Номинальная мощность, кВт |
5 |
60 |
7,5 |
5,5 |
4 |
15 |
1000 |
|
|
Условия пуска |
легкий |
6 |
||||||
|
Коэффициент мощности cos |
0,87 |
0,9 |
||||||
|
Коэффициент полезного действия, % |
85 |
93 |
||||||
|
Мощность КЗ, МВА |
- |
70 |
||||||
|
Обороты, об/мин |
|
1000 |
||||||
Таблица 2. Параметры синхронных генераторов
|
Номинальное напряжение, кВ |
6,3 |
|
Номинальная мощность, кВт |
2000 |
|
Емкость обмотки статора для трех фаз, мкФ |
0,077 |
|
Коэффициент мощности, cos |
0,8 |
|
Сверхпереходное сопротивление, , отн. ед. |
0,1 |
Таблица 3. Параметры трансформаторов
|
Трансформатор |
Номинальное напряжение, кВ |
Номинальная мощность, МВА |
Напряжение КЗ, % |
|
|
ВН |
НН |
|||
|
Т1, Т2 |
110 |
35 |
10 |
10,5 |
|
Т9, Т10 |
35 |
0,4 |
2,5 |
6,5 |
Таблица 4. Параметры системы и линий
|
Элемент |
Номинальное напряжение, кВ |
Мощность КЗ, МВА |
Длина линий, км |
|
Система |
110 |
2000 |
|
|
W1, W2 |
110 |
|
30 |
|
W3, W4 |
35 |
|
3 |
Таблица 5. Параметры дуговых сталеплавильных печей и конденсаторных установок
|
Элемент |
Номинальное напряжение, кВ |
Мощность |
Вид регулирования |
|
СА1, СА2 |
10 |
1480 кВт |
по току и напряжению |
|
ВС1, ВС2 |
6 |
400 квар |
В функции cos с коррекцией по времени |
Введение
Целью данного курсового проекта является расчет устройств РЗ и А системы электроснабжения. При работе элементов систем электроснабжения возможно возникновение ненормальных и аварийных режимов. К ним относятся короткие замыкания, перегрузки, понижение уровня напряжения, частоты и другие.
Повреждения и ненормальные режимы должны быть устранены, и это является основным назначением устройств релейной защиты и системной автоматики.
К устройствам релейной защиты предъявляются следующие требования: селективность, необходимое быстродействие, чувствительность и надежность. Перечисленные требования удовлетворяются правильным выбором устройств релейной защиты, схем соединения устройств РЗ, расчётом установок срабатывания.
1. Расчет токов короткого замыкания
Расчет токов короткого замыкания проводим в относительных единицах. Все полученные величины приведены к базовым условиям. Базовую мощность принимаем равной: = 1000 МВА.
Схема замещения приведена на рисунке 1.1:
Рис. 1.1. Схема замещения
Определим сопротивления схемы замещения:
Сопротивление системы согласно [l.стр. 131]:
, (1.1)
где SK3 - мощность короткого замыкания системы.
.
Определим параметры линий 110 кВ (нагрузкой являются трансформаторы Т1 и Т2) с учетом допустимой перегрузки трансформатора согласно [1,стр.213):
, (1.2)
где - номинальная мощность трансформатора, кВА, - номинальное напряжение трансформатора кВ.
А
Выбор сечения проводов проводим по экономической плотности тока [1, стр.232].
(1.3)
где - экономическая плотность тока, при ч для сталеалюминиевых проводов, = 1 [3, стр.266]; I, A –ток на участке сети.
Принимаем провод АС-70/11 сечением 70 ; с удельными сопротивлениями: Ом/км и реактивным сопротивлением Ом/км. [3, стр.577].
Сопротивление ЛЭП согласно [1, стр.131]:
(1.4)
где - среднее значение напряжения на шинах в месте короткого замыкания,
l – длина ЛЭП.
Определяем параметры линий 35 кВ. Нагрузкой линии 35 кВ, при простое второй будут трансформаторы Т7, Т8, Т9 и Т10. Так как параметры трансформаторов Т7 и Т8 не даны, принимаем для расчета нагрузку этих трансформаторов – четыре синхронных двигателя:
(1.5)
где , , - параметры синхронного двигателя ( табл. 1 )
А
Выбор сечения питающего кабеля проводим по экономической плотности тока.
При ч для кабелей с бумажной пропитанной изоляцией с алюминиевыми жилами = 1,4 [3, стр.266].
Принимаем 2 кабеля ААБ-35-(3×185) общим сечением 370 ; с удельными сопротивлениями Ом/км и Ом/км. [2, стр.421].
Сопротивление трансформаторов согласно [1, стр.131]:
(1.6)
где - номинальная мощность трансформатора; - напряжение короткого замыкания;
Для трансформатора мощностью 10МВА соотношение x/r составляет порядка 10.
Исходя из этого, принимаем:
для трансформатора блока 2 МВт принимаем [1, стр.613]
Для трансформатора мощностью 2,5 МВА соотношение x/r составляет порядка 6.
Исходя из этого, принимаем:
Для трансформатора мощностью 2,5 МВА соотношение x/r составляет порядка 6.
Исходя из этого, принимаем:
Сопротивление генераторов согласно [1, стр.131]:
(1.7)
для генератора мощностью 2 МВА соотношение x/r составляет порядка 15. Исходя из этого, принимаем:
Расчет токов КЗ для точки К1
Упростив схему замещения относительно точки К1 получаем схему, представленную на рис 1.2.
Рис. 1.2. Упрощенная схема замещения
Базовый ток согласно [1, стр.142]:
