Курсовая работа: Релейная защита и автоматика систем электроснабжения

Таблица №11 Определение числа витков дифференциальной, уравнительных и тормозной обмоток реле ДЗТ-11 защиты трансформаторов Т1,Т2

Наименование параметра	Значение параметра
	Т1	Т2
Ток срабатывания защиты , А	375	375
Ток срабатывания реле основной стороны (ВН), А	5,4	5,4
Число витков уравнительной обмотки основной стороны, расчетное, вит.	18,4	18,4
Числи витков реле основной стороны, округленное, вит	18	18
Число витков неосновной стороны, расчетное, вит.	8,9	8,9
Число витков неосновной стороны , округленное, вит.	9	9
Ток трехфазного КЗ приведённый к 10,5 кВ , А	7120	7120
Первичный ток небаланса, А	1424	1424
Третья составляющая небаланса, приведенная к стороне 10,5 кВ, А	79	79
Ток небаланса с учетом третьей составляющей, А	1503	1503
Число витков тормозной обмотки,расчетное,вит	3,56	3,56
Число витков тормозной обмотки принятое, вит	4	4
Ток в реле при двухфазном внешнем КЗ, А	77	77
Коэффициент чувствительности	14,3>2	14,3>2

3.4.2 Максимальная токовая защита Т1,Т2 от токов внешних КЗ

Область внешних КЗ трансформатора находится на стороне НН, включая в первую очередь сборные шины. Ток срабатывания защиты отстраивается от максимального рабочего тока, протекающего через трансформатор.

Для трансформатора Т1 рабочий ток обусловлен током нагрузки HI, H2 и суммой номинальных токов трансформаторов Т4, Т5, Т6. Ток срабатывания защиты равен:

Iс.з Т1 =(Kн/Кв)* (кСЗП1*IРАБ.Н1+ кСЗП2*IРАБ.Н2+ кСЗПW4*IРАБ.W4 ) = ==736,4 А.

Выбираем ТТ типа ТВТ-35/10, KI = 800 / 5. Ток срабатывания реле РТ-40 для схемы ТТ, соединенных в треугольник:

Icp =IСЗ Т1 /КI =  • 736,4 /160 =7,97 А; Iу = 8 А.

Выбираем РТ-40/10. Уточняем ток срабатывания защиты: IСЗ Т1 = 739 А.

Проверяем коэффициент чувствительности при двухфазном КЗ за трансформатором:

К(2)Ч.ОСН =0,865*I(3)К4/I СЗ.Т1=0,865*7120*10,5/(739*37)=2,36 >1,5

Выдержка времени защиты должна быть минимальной и согласованной с МТЗ отходящих присоединений:

tc.з = max (tc.зw1; tс.з w2; tс.з w4 ) + t = tc.з w4 + t = 1 + 0,5 = 1,5 c,

Выбираем реле времени ЭВ-122,tу=(0,25-3,5)с,Uном =220В.

Для трансформатора Т2 рабочий ток обусловлен током нагрузки H3, H4.

Ток срабатывания защиты равен:

Iс.з Т2 =(Kн/Кв)* (кСЗП3*IРАБ.Н3+ кСЗП4*IРАБ.Н4) ==426,2 А.

Выбираем ТТ типа ТВТ-35/10, KI = 800 / 5. Ток срабатывания реле РТ-40 для схемы ТТ, соединенных в треугольник:

Icp =IСЗ Т2 /КI =  • 426,2 /160 =4,6 А;

Iу = 5 А.

Выбираем РТ-40/10.

Уточняем ток срабатывания защиты: IСЗ Т2 = 461,9 А.

Проверяем коэффициент чувствительности при двухфазном КЗ за трансформатором:

К(2)Ч.ОСН =0,865*I(3)К11/I СЗ.Т2=0,865*7220*10,5/(461,9*37)=3,8 >1,5

Выдержка времени защиты должна быть минимальной и согласованной с МТЗ отходящих присоединений:

tc.з = max (tc.зн3; tс.з н4 ) + t = 1 + 0,5 = 1,5 c,

Выбираем реле времени ЭВ-122,tу=(0,25-3,5)с,Uном =220В.

3.4.3 Газовая зашита трансформатора

Основным элементом газовой защиты трансформатора является газовое реле, которое устанавливается в маслопроводе между расширителем и баком трансформатора. Для защиты трансформатора от внутренних повреждений используются реле типа РГ43-66 с чашеобразными элементами. Реле срабатывает тогда, когда скорость движения масла и газов достигает значения 0.6-1.2 м/с. При этом время срабатывания 0,05-0,5 с. Газовая защита должна действовать на сигнал при слабом газообразовании и понижении уровня масла и на отключение при интенсивном газообразовании и дальнейшем понижении уровня масла.

3.4.4 Максимальная токовая зашита трансформатора oт перегрузки

Первичный ток срабатывания определяется по условию отстройки от номинального тока трансформатора на стороне, где установлена рассматриваемая зашита, по выражению:

Iс.з =(Kн/Кв)* IНОМ.Т

где Кн - коэффициент надежности, который, согласно [9, 10], принимается равным 1,05

Для трансформатора Т1:

Iс.з =1,05/0,8*250=328,12 А

Защита подключена к тем же ТТ. что и защита от внешних КЗ

Ток срабатывания реле РТ-40 равен:

Ток установки срабатывания Iу=4 А.

Принимаем реле РТ-40/6.

Уточняем ток срабатывания защиты:Iс.з =369,5А

Выдержка времени защиты выбирается по условию согласования с последними, наиболее чувствительными ступенями зашит от многофазных КЗ предыдущих элементов, присоединенных к шинам низшего напряжения Кроме того, МТЗ от перегрузки должна быть согласована по времени с МТЗ от внешних КЗ трансформатора.Поэтому:

tcз пер = tcз внеш + Dt = 1,5+0,5=2с.

Выбираем реле времени постоянного тока

ЭВ-122,tу=(0,25-3,5)с.,Uном=220В

Результаты расчетов для трансформаторов Т1 и Т2 сведены в таблицу №12.

Таблица №12 Максимальная токовая защита трансформаторов Т1 и Т2 от перегрузки.

Наименование параметра	Значение параметра
	Т1	Т2
Номинальный ток трансформатора со стороны ВН, А	250	250
Ток сралатывания защиты: Расчетный/фактический, А	328,12/369,5	328,12/369,5
Коэффициент трансформации	800/5	800/5
Схема соединений ТТ
Ток срабатывания реле, расчетный, А	3,55	3,55
Тип реле	РТ – 40/6	РТ – 40/6
Ток уставки, А	4	4
Время срабатывания, с	2	2
Тип реле времени	ЭВ – 122	ЭВ – 122

3.4.5 Проверка ТТ по условию 10%-ной погрешности

Для сокращения числа однотипных расчетов из трех комплектов защит трансформаторов Tl, T2, выбираются трансформаторы тока, имеющие наибольшее значение предельной кратности k10 и наибольшую вторичную нагрузку. Схемы защит во обоих случаях аналогичны. Со стороны ВН трансформаторов сопротивление нагрузки ТТ наиболее загруженной фазы А. содержащей реле тока зашиты от внешних КЗ и от перегрузки, примерно равно сопротивлению уравнительной обмотки ДЗТ-11 (без тормозной обмотки) Но предельная кратность к10 для ДЗТ-11 значительно больше, чем для двух реле тока, поэтому расчет приводим только для дифференциальной защиты. Для продольных дифференциальных защит первичный расчетный ток, при котором должна обеспечиваться работа ТТ с погрешностью не более 10%, принимается равным наибольшему значению тока при внешнем КЗ. Из двух случаев расчета наибольшее значение предельной кратности получается для Т1:

K10 = I1РАСЧ / I1НОМ.Т2 = 7220/880=8,77

По кривым предельных кратностей для ТТ: ТФНД-35М, ZН.ДОП = 4 Ом.

Расчетное сопротивление на фазу: ДЗТ-11 равно 0,1 Ом;

сопротивление прямого и обратного проводов - 0,6 Ом,

переходное сопротивление контактов – 0,1 Ом.

Суммарное сопротивление для схемы треугольника ТТ при двухфазном КЗ за трансформатором равно:

Zн.расч = 3*Rnp +3* Zдзт + Rnep = 3*0,6+3*0,1+0,1=2,2 Ом< 4 Ом

3.5 Расчет двухступенчатой токовой направленной защиты линий W1, W2, W3

 

3.5.1 Расчет защиты линии W1

Расчёт установок срабатывания защиты выключателя Q2

Ток срабатывания максимальной токовой защиты:

(Iраб max=500А)

Защита подключается к ТТ типа ТФН-35М, КI=1500/5, класса Д.Схема соединения ТТ-неполная звезда

Для Q2:

Ic.р.=2100/300=7A;Iуст=7А

Выбираем реле РТ-40/10. Проверим коэффециент чувствительности

Кч=0,866*I(3)к/Icз2=0,866*21200/2100=8,74>1,5

Отсечка защиты

W1:Icо=Kн*I(3)к=1,25*21200=26500А

Ток срабатывания реле:

Iср=Ico/KI=26500/300=88,3А

Округляем до Iуст=90А

Уточняем Iс.о.=27000А

Выбираем реле РТ-40/100

Коэффициент отсечки Kотс=Iуст/Iс.р.мтз=90/7=12,8

Выбираем тип реле направления мощности РБМ-171/1 и определяем длину мёртвой зоны:

Реле мощности подключаем к тем же ТТ и ТН типа НОМ-35-66У1,Кu=35000/100

Ip=I(3)к/КI=20130/300=67,1А

Sср min=4 ВА,a=(90-jн)=45°

jр=jл-90°=arctg(Xуд/Rуд)-90°=73° -90° = -17°

(%)=*100%/=0,0015*100/10=0,015%

Расчёт установок срабатывания защиты выключателя Q1

Защита подключается к ТТ типа ТФН-35М,КI=1500/5 класса Д.Схема соединения ТТ-неполная звезда

Icз1=1,25*(2100+500)=3250A

Ic.р.1=250/300=10,8А,Iуст=11А

Уточняем Iсз1=11*300=3300А

Выбираем реле РТ-40/20

Проверка коэффициента чувствительности:

K(2)ч=0,266*21200/3300=5,6>1,5

Отсечка для Q1:

Iс.о.=Кн*I(3)к=1,25*21200=26500А

Ток срабатывания реле отсечки:

Ic.р.=26500/300=88,3А,Iуст=90А

Уточняем Iс.о.=27000А,Котс12,8

Отсечка выполняется на релеРТ-40/100

Расчёт времени срабатывания комплекта защиты, установленного на выключателе Q1:

tc.з.=tс.з.Q3+Dt=2,5+0,5=3с

Защита, установленная на выключателе Q2, может выполняться без выдержки времени

Выбираем реле времени ЭВ-122,tу=(0,25-3)с

Проверка ТТ на 10% погрешность

Iрасч=1,1*Ic.р.=1,1*2100=2310А

К10=2310/500=4,62 ;    

Zндоп=4,2 Ом

ZРТ40=S/I2ср=0,5/72=0,01 Ом;

Zпер=0,1 Ом;

Zрасч=2*Zпр+ ZРТ40+ Zпер=2*0,6+0,01+0,1=1,31Ом

1,31Ом<4,2Ом

Условие выполняются.

3.5.2 Расчёт защиты линии W2

Комплект защиты линии W2 выполняется на выпрямленном оперативном токе, содержит селективную отсечку без выдержки времени(1 ступень) и МТЗ(2 ступень).

В качестве базового реле используется реле типа РТ-40.

Выбираем ТТ типа ТФН-35 класса 0,5,коэффициент трансформации 1500/5.

Защита подключается к ТТ типа ТФН-35М, КI=1500/5, класса Д.Схема соединения ТТ-неполная звезда.

Ток срабатывания отсечки выбирается по условию отстройки от тока КЗ при повреждении в конце линии(точка К3).

Ic.о.=1,25*21000=26250A

Ток срабатывания реле

Ic.р.=1*26250/300=87,5А

Округляем до Iуст=90А

Уточняем Ic.о.=27000А

МТЗ W2

Ток срабатывания защиты

Iс.р.=Кс.х.*Iс.з./КI

Реле этой ступени подключается к тем же ТТ, что и отсечка

Iс.р.=1*2100/300=7А, Iуст=7А

Уточняем Iс.з.=2100А

Выбираем реле РТ-40/10 и РТ-40/100

Проверка чувствительности МТЗ:

K(2)ч,осн=0,866*21000/2100=8,6>1,5

K(2)ч,рез=0,866*7220/2100=2,97>1,5

Время срабатывания защиты для выключателя Q6

tc.з.=tс.з.Q4+Dt=2,5+0,5=3с

Выбираем реле времени ЭВ-122,tу=(0,25-3)с

Для комплекта защиты, установленного на выключателе Q5 выдержку времени можно не предусматривать

Выбираем тип реле направления мощности РБМ-171/1 и определяем длину мёртвой зоны:

Реле мощности подключаем к тем же ТТ и ТН типа НОМ-35-669У,Кu=35000/100

Ip=I(3)к/КI=21000/300=70А

Sср min=4 ВА,a=(90-jн)=45°

jр=jл-90°=arctg(Xуд/Rуд)-90°=73° -90° = -17°

(%)=*100%/=0,0015*100/8=0,02%

Проверка ТТ на 10% погрешность

Iрасч=1,1*Ic.р.=1,1*2100=2310А

К10=2310/500=4,62 ;    

Zндоп=4,2 Ом

ZРТ40=S/I2ср=0,5/72=0,01 Ом;

Zпр=0,6 Ом;

Zпер=0,1 Ом;

Zрасч=2*Zпр+ ZРТ40+ Zпер=2*0,6+0,01+0,1=1,31Ом

1,31Ом<4,2Ом

Условие выполняется.

3.5.3 Расчёт защиты линии W3

Выбираем ТТ типа ТФН-35 класса 0,5, коэффициент трансформации 1500/5. Схема соединения ТТ-неполная звезда.

Селективная отсечка W3

Ток срабатывания выбирается по условию отстройки от тока КЗ при повреждении в конце линии(точки К2 и К3)

Ic.о.Q4=1,25*21000=26250A

Ic.о.Q3=1,25*21130=25162,5A

Ток срабатывания реле отсечки

Ic.р. Q4=1*26250/300=87,5А

Ic.р. Q3=1*25162,5/300=83,87А

Округляем до Iуст=90А

Уточняем Ic.о.=27000А

Отсечка выполняется на реле РТ-40/100

МТЗ W3

Ток срабатывания защиты

, Iс.р.=Кс.х.*Iс.з./КI

Реле этой ступени подключается к тем же ТТ, что и отсечка

Iс.р.=1*1055/300=3,5, Iуст=4А

Уточняем Iс.з.=1200А

Выбираем реле РТ-40/10

Проверка чувствительности МТЗ:

K(2)ч,осн=0,866*21000/1200=15,1>1,5

K(2)ч,рез=0,866*1751*37/(10,5*1200)=4,5>1,5

Время срабатывания защиты

tc.з.=tс.з.Т1+Dt=2+0,5=2,5с

Выбираем реле времени ЭВ-122,tу=(0,25-3,5)с

Выбираем тип реле направления мощности РБМ-171/1 и определяем длину мёртвой зоны:

Реле мощности подключаем к тем же ТТ и ТН типа НОМ-35-669У,Кu=35000/100

Ip=I(3)к/КI=210130/300=67,1А

Sср min=4 ВА,a=(90-jн)=45°

jр=jл-90°=arctg(Xуд/Rуд)-90°=64° -90° = -26°

(%)=*100%/=0,0045*100/4=0,11%

Проверка ТТ на 10% погрешность

Iрасч=1,1*Ic.р.=1,1*1200=1320А

К10=1320/250=5,28;     

Zндоп=4,2 Ом

ZРТ40=S/I2ср=0,5/42=0,03 Ом;

Zпр=0,6 Ом;

Zпер=0,1 Ом;

Zрасч=2*Zпр+ ZРТ40+ Zпер=2*0,6+0,01+0,1=1,33Ом

1,33Ом<4Ом

условие выполняется.

3.5.4 Согласование времени срабатывания защит

Защиты в конце линий W1 и W2 (Q2 и Q5 соответственно)отстраивать по времени не надо, так как они должны сработать мгновенно при КЗ на соответствующих линиях, что обеспечивает отсечка вместе с реле направления мощности.

Установки по времени выбираем следующим образом:

tс.з.Q1> tс.з.Q3> tс.з.Q5

tс.з.Q6> tс.з.Q4> tс.з.Q2

Подставляя численные значения, получим:

3>2,5>0,5 tQ1= tQ6=3c

3>2,5>0,5 tQ3= tQ4=2,5c

Список использованных источников

1. Чернобровое Н.В. Релейная защита. - М.: Энергия, 1974. - 608 с.

2. Шабад М.А. Расчеты релейной зашиты и автоматики распределительных сетей. - Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 290 с.

3. Правила устройства электроустановок / Милэнерго РФ. - 6-е изд-е перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1999. - 640 с.

4. Какуевицкий Л.И., Смирнова Т.В. Справочник реле защиты и автоматики. - М.: Энергия, 1972. - 280 с.

5. Реле защиты. - М.: Энергия, 1976. - 464 с.

6. Неклепаев Б.Н., Крючков К.П. Электрическая часть электростанций и подстанций: Справочные материалы для курсового и дипломного проектирования: Учебное пособие для вузов. - 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Энергоатомиздат, 1989. - 608 с.

7. Мухин А.И. Релейная защита и автоматика систем электроснабжения: Учебное пособие.-Вологда:Изд-во ВоГТУ, 2000.-180 с.