Курсовая работа: Проектирование релейной защиты системы электроснабжения

Министерство образования и науки Российской федерации

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования

"Оренбургский государственный университет"

Электроэнергетический факультет

Кафедра электро- и теплоэнергетики

Курсовая работа

по дисциплине "Релейная защита и автоматизация электроэнергетических систем"

"Проектирование релейной защиты системы электроснабжения"

Чистоходов Е.В.

Оренбург 2019

Содержание

1. Расчет токов короткого замыкания

1.1 Составление схемы замещения

1.2 Расчет токов короткого замыкания в точках с напряжением выше 1 кВ

1.3 Расчет токов короткого замыкания в точках с напряжением ниже 1 кВ

2. Расчет установок автоматических выключателей, 0,4 кВ

2.1 Расчет времени и тока срабатывания МТЗ

2.2 Расчет установок защиты от перегрузки

2.3 Расчет тока срабатывания ТО

2.4 Выбор уставок защит автоматических выключателей.

3. Выбор предохранителей и их плавких вставок

3.1 Выбор предохранителя FU4

3.2 Выбор предохранителя FU3

3.3 Выбор предохранителей FU1,2

4. Расчет защит на выключателях Q8, Q9

4.1 Максимальная токовая защита

4.2 Токовая отсечка

4.3 Расчет уставок защиты от однофазного замыкания на землю

5. Расчет уставок защит двигателей

5.1 Защита от перегрузки

6. Расчет уставок защит вводных и секционных выключателей

6.1 Максимальная токовая защита

7. Выбор и проверка трансформаторов тока для защит, установленных на выключателях Q4-Q10

8. Расчет защит трансформатора Т 1

8.1 Дифференциальная защита

8.2 Газовая защита

9. Расчет защит линии W1

9.1 Максимальная токовая защита

9.2 Токовая отсечка

9.3 Автоматическое повторное включение

Заключение

Список использованной литературы

1. Расчет токов короткого замыкания

1.1 Составление схемы замещения

Для расчета токов короткого замыкания необходимо составить схему замещения и расставить точки короткого замыкания. При этом точки КЗ расставляются таким образом, чтобы в конце зоны действия каждой из защит была своя точка КЗ (рисунок 1.1.).

Рисунок 1.1 - Расчетные точки КЗ

Для расчета токов короткого замыкания составляется схема замещения, в которой каждый элемент представляется в виде своего сопротивления. Питающая система учитывается величиной реактивного сопротивления Xc, включающего в себя сопротивления всех вышестоящих элементов электроэнергетической системы до источника питания.

Силовые трансформаторы в схеме замещения учитываются в виде последовательного соединения активного Rт и реактивного Xт сопротивлений. Кабельные и воздушные линии также вводятся в виде последовательного соединения активного RW и реактивного XW сопротивлений. При расчете токов КЗ в сетях с напряжением выше 1000 В не учитывается сопротивление контактов, коммутационных аппаратов, а также поперечные проводимости элементов. Ток подпитки от электрических двигателей в расчетах короткого замыкания для релейной защиты не учитывается, в связи с чем двигатели в схему замещения не вводятся. Схема замещения, составленная с учетом указанных допущений представлена на рисунке 1.2.

Рисунок 1.2 - Схема замещения рассматриваемой системы электроснабжения.

Расчет параметров схемы замещения

Сопротивление системы

Так как сопротивление питающей энергосистемы относительно велико, то оно вводится в схему замещения. Сопротивление системы может быть найдено по формуле:

где Uс - номинальное напряжение системы, кВ;

- ток трехфазного короткого замыкания на шинах питающей подстанции, кА. Согласно исходным данным

Для рассматриваемой схемы:

Сопротивления трансформаторов

Определение сопротивления трансформаторов рассмотрено на примере трансформатора ТДН 10000/110, технические характеристики которого приведены в таблице 1.1.

Таблица 1.1 - Номинальные параметры трансформатора.

Активное сопротивление трансформатора можно найти по формуле:

Индуктивное сопротивление обмотки трансформатора:

Аналогичным образом определяются сопротивления других трансформаторов. Результаты представлены в таблице 1.2

Таблица 1.2 - Сопротивления силовых трансформаторов

Сопротивления кабельных линий

Сопротивления воздушных и кабельных линий могут быть найдены по формулам:

где rуд, xуд - удельные активное и реактивное сопротивления провода/кабеля, соответственно, Ом/км;

l - длина кабеля/провода, км.

Расчет сопротивления ЛЭП представлен в таблице 1.3

Таблица 1.3 - Расчет сопротивлений ЛЭП.

Сопротивление питающей системы, приведенное к напряжению 10 кВ:

Сопротивления линии W1:

1.2 Расчет токов короткого замыкания в точках с напряжением выше 1 кВ

Ток трехфазного короткого замыкания можно найти по следующей формуле:

где U - номинальное сети в рассматриваемом режиме, В;

- суммарное сопротивление всех элементов от источника питания до точки КЗ, Ом.

Для точки К 2:

Ток двухфазного короткого замыкания определяется по формуле:

Для точки К 2:

Для точки К 3:

Аналогичным образом определяются токи короткого замыкания для остальных точек КЗ. Результаты расчета приведены в таблице 1.4

Таблица 1.4 - Токи КЗ на напряжении выше 1 кВ.

1.3 Расчет токов короткого замыкания в точках с напряжением ниже 1 кВ

Расчеты токов КЗ в сетях напряжением до 1 кВ имеет ряд особенностей по сравнению с расчетами токов КЗ в сетях напряжением выше 1 кВ. К ним относятся следующие особенности:

-учет активных сопротивлений всех элементов короткозамкнутой цепи, включая силовые трансформаторы, проводники, трансформаторы тока, реакторы, токовые катушки автоматических выключателей;

-учет индуктивных сопротивлений всех вышеперечисленных элементов короткозамкнутой цепи;

-учет активных сопротивлений различных контактов и контактных соединений;

-учет сопротивления электрической дуги в месте КЗ.

Расчеты токов КЗ в сетях напряжением до 1 кВ выполняются в именованных единицах. Параметры элементов схемы замещения приводятся к одному напряжению, принятому за базисное (в данном случае, это напряжение 0,4 кВ).

В этом случае активные и индуктивные сопротивления элементов схемы будут выражены в миллиомах (мОм). Для определения токов короткого замыкания на стороне 0,4 кВ (на шинах трансформаторных подстанций) составляется расчетная схема (рисунок 1.3а) с указанием всех элементов короткозамкнутой цепи, а также схемы замещения всех последовательностей (рисунок 1.3б, 1.3в), с указанием сопротивлений всех элементов, входящих в эту цепь: вышестоящих элементов (Z1экв), силовых трансформаторов (Z1Т), проводников (Z1Ш), катушек автоматических выключателей (Z1кВ).

Рисунок 1.3 - Расчетная схема (а) и схемы замещения прямой (б) и нулевой (в) последовательностей.

Сопротивления нулевой последовательности для трансформаторов со схемой соединения обмоток Д/Y0 принимаются равными соответствующим сопротивлениям прямой последовательности.

Проведем расчет токов КЗ для точки К 9.

Сопротивление вышестоящих элементов до точки КЗ будет равняться сумме сопротивлений до точки К 6. С учетом приведения к напряжению 0,4 кВ:

Сопротивления прямой последовательности трансформатора ТМ-1600 могут быть найдены через коэффициент приведения:

Погонные сопротивления шин и сопротивления автоматических выключателей взяты из справочных материалов, переходные сопротивления контактов учтены в соответствии с ГОСТ 28249-93. Длина шин принимается равной 10 метрам. ток сопротивление трансформатор

Сопротивления катушек выключателей принимаются для ориентировочного номинального тока автоматического выключателя, определяемого номинальным током трансформатора:

Принимается автоматический выключатель с ближайшим большим номинальным током 2500 А.

Суммарные сопротивления прямой последовательности до точки КЗ:

Напряжение на шинах подстанции, согласно ГОСТ 28249-93 принимается постоянным и равным Uн=400 В.