Дипломная работа: Расчет устройств релейной защиты и автоматики системы электроснабжения

Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-4040/100 с током срабатывания =65,4 А, соединение катушек параллельное, указательное реле РУ-21/0,5 и промежуточное реле РП-23, =220 В.

Коэффициент чувствительности защиты согласно [7,стр.297]:

(9.2)

где =1520 А – ток двухфазного КЗ на стороне ВН трансформатора (табл. 1.1).

;

что удовлетворяет условию проверки.

Защита от внешних КЗ

Для защиты от внешних КЗ и резервирования действия основных защит (токовой отсечки и газовой защиты) устанавливается МТЗ с выдержкой времени.

Ток срабатывания МТЗ отстраивается от номинального тока трансформатора с учетом самозапуска двигателей, согласно [6,стр.296]:

(9.3)

где =1,2 и =0,8 – коэффициенты надежности и возврата реле РТ-40;

- коэффициент, учитывающий самозапуск заторможенных электродвигателей

=(3-3,5).

А.

Ток срабатывания реле:

А,

Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/20 с током срабатывания = 18,55 А, соединение катушек параллельное.

Выдержка времени МТЗ выбирается с учетом селективности:

(9.4)

где =0,6 с –выдержка времени автомата QF1 на стороне НН трансформатора =0,5 с – ступень селективности для МТЗ.

Для создания выдержки времени применяем реле времени ЭВ-114.

Коэффициент чувствительности защиты согласно [6,стр.297]:

(9.5)

где = 35420 А – ток двухфазного КЗ на стороне НН трансформатора (табл. 1.1).

Приводим величину тока двухфазного КЗ на стороне НН трансформатора к стороне ВН, и вычисляем коэффициент чувствительности:

;

что удовлетворяет условию проверки.

Защита трансформатора от перегрузки.

Для защиты от перегрузки используем однорелейную токовую защиту. Ток срабатывания защиты согласно [7,стр.332]:

(9.6)

где =1,05; - коэффициент возврата (для реле РТ-40: =0,8);

Ток срабатывания реле:

Для выполнения защиты выбираем токовое реле РТ-40/10 с током срабатывания =54,1 А. Соединение катушек параллельное.

Выдержка времени защиты от перегрузки выбирается на ступень селективности больше выдержки времени МТЗ:

(9.7)

Для создания выдержки времени применяем реле времени ЭВ-124.

Защита от внутренних повреждений и понижения уровня масла в баке

Любые ( даже незначительные ) повреждения, а также повышенные нагревы внутри бака трансформатора вызывают расположение масла и органической изоляции, что сопровождается выделением газа. Интенсивность газообразования и химической состав газа зависят от характера и размеров повреждения. Защита выполняется так, чтобы при медленном газообразовании подавался сигнал, а при бурном газообразовании, что присутствует при коротких замыканиях, происходило отключение поврежденного трансформатора. Кроме того, защита реагирует на опасные понижения уровня масла в баке трансформатора.

Газовая защита является универсальной и наиболее чувствительной защитой трансформаторов от внутренних повреждений ( реагирует на все виды повреждений, включая витковые замыкания).

Газовая защита выполняется с использованием реле типа РЗТ-80.

10. Расчёт защиты линии 35 кВ

Защита предусматривается от следующих повреждений и ненормальных режимов:

- от междуфазных КЗ;

- от перегрузки;

- от замыкания на землю;

Для защиты 35 кВ устанавливаем токовую отсечку, максимальную токовую защиту (МТЗ) с выдержкой времени и защиту от замыкания на землю.

Расчет токовой отсечки

Схема соединений трансформатора тока и обмоток реле звезда. Схему защиты выполняем на переменном оперативном токе.

Ток срабатывания защиты отстраивается от тока трехфазного КЗ за трансформатором, согласно [7,стр.297]:

(10.1)

где =1,2 – коэффициент отстройки; =40900 А – ток трехфазного КЗ за трансформатором ( табл. 1.1.).

Ток трехфазного КЗ, приведенный к стороне ВН трансформатора:

А,

где - коэффициент трансформации трансформатора Т9 (Т10).

Ток в линии:

=115,5 А (Пункт 1).

Принимаем трансформатор тока типа ТЛК35-У3; =200 А, =5 А [2,стр.302]. Ток срабатывания реле:

А,

Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/20 с током срабатывания =14 А, соединение катушек параллельное.

Коэффициент чувствительности защиты согласно [7,стр.297]:

(10.2)

где =1520 А – ток двухфазного КЗ на стороне ВН трансформатора (таб. 1.1).

что удовлетворяет условию проверки.

Расчёт МТЗ линии 35 кВ

Ток срабатывания МТЗ отстраивается от номинального тока линии с учетом самозапуска двигателей, согласно [6,стр.296]:

(10.3)

где =1,2 – коэффициент отстройки, =0,8 – коэффициент возврата для реле РТ-40; - коэффициент, учитывающий самозапуск заторможенных электродвигателей ( = 2,5 ); =115,5 А.

Ток срабатывания реле:

А,

Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/20 с током срабатывания =10,8 А, соединение катушек параллельное.

Коэффициент чувствительности защиты согласно [7,стр.297]:

(10.4)

где =1520 А – ток двухфазного КЗ в конце, защищаемой линии (табл. 1.1).

что удовлетворяет условию проверки.

Время срабатывания защиты отстраиванием от времени срабатывания МТЗ трансформатора Т9 (Т10):

(10.5)

=0,5 с – ступень селективности для МТЗ.

Защита от замыкания на землю линии 35 кВ

Для защиты от замыканий на землю линии 35 кВ, принимаем защиту нулевой последовательности, подключенную к фильтру токов нулевой последовательности.

Емкостной ток замыкания на землю кабельной сети согласно [6,стр.224]:

(10.6)

где U =35 кВ – междуфазное напряжение сети; L = 3 км – длина линии.

Ток срабатывания защиты определяется из условия обеспечения величины коэффициента чувствительности не менее двух:

(10.7)

Принимаем ток срабатывания защиты, равный: =4,7 А

Ток срабатывания реле:

А,

Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/0,2 с током срабатывания =0,12 А, соединение катушек параллельное.

Схема защиты линии 35 кВ приведена в приложении.

11. Расчет защиты линии 110 кВ

Для защиты линии 110 кВ устанавливаем:

- токовую отсечку;

- максимальную токовую защиту, с выдержкой времени;

- защиту от замыкания на землю.

Расчет токовой отсечки

Ток срабатывания токовой отсечки отстраивается от тока КЗ, в конце защищаемого участка [7,стр.297]:

(11.1)

где =1,2 коэффициент отстройки; =1840 А – ток трехфазного КЗ на трансформатором (табл. 1.1).

Ток трехфазного КЗ, приведенный к стороне ВН трансформатора:

А,

где - коэффициент трансформации трансформатора Т1 (Т2).

Ток в линии:

=73,48 А (Пункт 1).

Принимаем трансформатор тока типа ТФЗМ110Б-1-У3; =100 А, =5 А [2,стр.304].

Ток срабатывания реле:

А,

Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/50 с током срабатывания =35,1 А, соединение катушек параллельное.

Коэффициент чувствительности защиты согласно [7,стр.297]:

(11.2)

где =2580 А- ток двухфазного КЗ на стороне ВН трансформатора (табл. 1.1).

что удовлетворяет условию проверки.

Расчет МТЗ линии 110 кВ

Ток срабатывания МТЗ согласно [6,стр.296]:

(11.3)

где =1,2 – коэффициент отстройки, = 0,8 – коэффициент возврата для реле РТ-40; = 2,5 – коэффициент самозапуска; =73,48 А –расчетный ток в линии.

Ток срабатывания реле:

А,

Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/20 с током срабатывания =13,75 А, соединение катушек параллельное.

Коэффициент чувствительности защиты согласно [6,стр.297]:

(11.4)

где =2580 А – ток двухфазного КЗ в конце, защищаемой линии (табл. 1.1).

что удовлетворяет условию проверки.

Время срабатывания защиты отстраиванием от времени срабатывания МТЗ КЛ 35 кВ.

(11.5)

=0,5 с – ступень селективности для МТЗ.

Защита от замыкания на землю линии 110 кВ

При расчете руководствуемся рекомендациями, изложенными в [6,стр.208].

В качестве защиты от замыкания на землю линии 110 кВ принимаем токовую отсечку нулевой последовательности без выдержки времени.

Ток срабатывания защиты отстраивается от возможного тока нулевой последовательности, протекающего в сторону защищаемой линии: =890 А (табл. 1.1):

(11.6)

где =1,2 – коэффициент надежности.

Ток срабатывания реле:

А,

Для выполнения защиты применяем токовое реле РТ-40/100 с током срабатывания =53,4 А, соединение катушек параллельное.

Схема защиты линии 110 кВ приведена в приложении.

12. Расчет защиты трансформатора на ГПП

Защиты предусматриваются от следующих повреждений и ненормальных режимов:

- от междуфазных КЗ в обмотках трансформатора и на их выводах;

- от витковых замыканий;

- защита от внешних КЗ;

- перегрузки;

- снижение уровня масла в баке трансформатора.

Защита от междуфазных КЗ

Для защиты трансформатора от междуфазных КЗ применяем дифференциальную защиту м реле типа РНТ-565. При расчетах руководствуемся рекомендациями, изложенными в [7,стр.310-стр.318]. Расчёт проводим в табличной форме.

Таблица 12.1 Расчёт уставок дифференциальной защиты

Искомая величина	Расчетная формула	Расчетные величины
		110 кВ	35 кВ
Первичный ток, А		=52,5 А	= 165 А
Схема соединения	-	Y
Схема соединения ТА	-		Y
Устанавливаемый ТА	-	ТФЗМ110Б-1-У3; =100 А, = 5 А	ТЛК35-У3; =200 А, = 5 А
Коэффициент трансформации ТА		=20	=40
Коэффициент схемы ТА	-		1
Ток в плечах защиты		= 4,546 А	= 4,125 А
Ток КЗ, приведенный к ВН		А
Ток небаланса от ТА и РПНа		А
Ток срабатывания защиты		А А
Принимаем большую величину тока срабатывания защиты: А
Ток срабатывания реле		=13,7 А		=11,95 А
Сторона с большим вторичным током, принимается как основная: =13,7 А